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2021 , Vol. 11 >Issue 9: 52 - 57

DOI: https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2020-0153

Two Kinds of Leaf-making Techniques on the Quality of Fine Cigarettes: A Comparative Analysis

  • Lu Youxiang 1 ,
  • Zhang Jin 1 ,
  • Zhou Liangming , 2 ,
  • Shao Mingwei , 1 ,
  • Wang Hua 1 ,
  • Wang Xuhong 3 ,
  • He Jinhua 1 ,
  • Kong Xiang 4 ,
  • Wang Shaolin 5
Expand
  • 1Technology Center of Anhui Branch of China Tobacco Industry Co., Ltd., Hefei 230088, Anhui, China
  • 2Guoyang Redrying Factory of Huahuan International Tobacco Co., Ltd., Guoyang 233606, Anhui, China
  • 3Huahuan International Tobacco Co., Ltd., Chuzhou 233121, Anhui, China
  • 4Wuhu Cigarette Factory of Anhui Branch of China Tobacco Industry Co., Ltd., Wuhu 241002, Anhui, China
  • 5Hefei Cigarette Factory of Anhui Branch of China Tobacco Industry Co., Ltd., Hefei 230081, Anhui, China

Received date: 2020-07-31

  Request revised date: 2021-01-23

  Online published: 2021-09-30

Copyright

Copyright reserved © 2021. Chinese Agricultural Association. All articles published represent the opinions of the authors, and do not reflect the official policy of the Chinese Agricultural Association or the Editorial Board, unless this is clearly specified.
Fold

Abstract

To determine the leaf-making techniques for fine cigarettes, the structures of rhombic and hexagonal framed sheets were compared from three aspects of leaf quality, leaf shredding quality and cigarette quality. The results show that: (1) hexagonal framed sheets have the advantages of relatively uniform size, good water content and filament stability, and uniform distribution of cigarette density, but the disadvantages are weak fragmentation resistance, whole filament rate and tobacco quality; the utilization ratio of cut tobacco is low, but those characteristics of rhombic frame sheets are the opposite.; (2) compared with rhombic frame cigarettes, hexagon frame cigarettes have better stability of single cigarette weight, cigarette resistance, total particles and tar, better combustion fly ash and holding ability, shorter combustion time and less number of suction ports, no obvious change of filar filling value and other physical smoke indicators after cigarette processing. Therefore, from the intrinsic quality of cigarettes, it is more appropriate to select the cigarettes processed by hexagon frame column for the fine cigarettes.

Key words： Tobacco Structure; Rhombic Frame; Hexagonal Frame; Leaf Structure; Physical Index; Flue Gas Index; Combustion Quality

Cite this article

Lu Youxiang , Zhang Jin , Zhou Liangming , Shao Mingwei , Wang Hua , Wang Xuhong , He Jinhua , Kong Xiang , Wang Shaolin . Two Kinds of Leaf-making Techniques on the Quality of Fine Cigarettes: A Comparative Analysis[J]. Journal of Agriculture, 2021 , 11(9) : 52 -57 . DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2020-0153

0 引言

片烟结构是打叶复烤环节叶梗分离工序质量控制的重点指标之一[1,2],不仅与打叶复烤加工经济指标、烟叶纯净度直接相关[3,4,5,6],还会对卷烟工业企业制叶丝质量构成影响[7,8],而后者又是决定卷烟质量如燃烧锥落头倾向、单支质量、烟支吸阻、端部落丝量、烟支密度等的重要因素,甚至影响吸食品质[9,10,11,12,13]。
近年来,随着细支烟爆发增长和卷烟结构的上升,制丝、卷接工艺装备水平的提高以及工艺加工理念的转变,卷烟工业企业对打叶复烤片烟结构提出了更高的质量要求[14,15,16]。打叶复烤后的片烟需要更加合理的叶片形状和大小,“控制大片率、提高中片率、降低碎片率”成为目前打叶复烤片烟结构控制的新思路。针对打叶复烤片烟结构需求,国内研究学者进行了相关研究。江雪彬等[17]研究表明,大片率的增加有助于提高整丝率、降低碎丝率,但同时也会导致长丝率增加,中丝率降低;中片率和小片率的增加,均会导致切后碎丝率增加,中丝率与中片率呈显著正相关关系;建立叶片结构各指标与烟丝结构各指标之间的关系模型能够较好地预测不同结构叶片切后烟丝的尺寸分布。唐军等[18]研究表明,尺寸相近的片烟样品在二维平面上的分布落在同一个或相邻的区域;片烟尺寸由大到小时,常规化学成分综合含量呈线性下降趋势,多酚类物质综合含量呈先降低后升高的抛物线型变化趋势,非挥发性有机酸呈对数型下降趋势;5种尺寸的20个片烟样品可聚为3类,分别为>21.97、4.32~21.97、 <4.32 mm。通过罗登山等[19]综述的叶片结构对卷烟质量影响进展看出,目前关于片烟结构的研究主要集中在影响因素、检测与评价方法、控制方法、与叶丝结构的关系等[20,21,22,23,24,25,26,27,28]方面,而将打叶复烤片烟结构对细支卷烟生产过程中制品、成品质量的影响关联研究国内报道较少。笔者对2种不同典型的片烟结构叶片质量、叶丝质量、卷烟质量进行比较分析,旨在为卷烟工业企业打叶复烤片烟结构的控制需求提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、仪器与设备

试验于2018年8—11月在合肥卷烟厂试验线进行。
2017年菱形框栏龙岩C2FA烟叶400 kg,2017年六边形框栏龙岩C2FA烟叶400 kg。
ED23干燥箱、KDF恒温恒湿箱（德国Binder公司）;AE200电子天平（感量0.0001 g,瑞士Mettler公司）;YQ-2烟丝振动筛、烟丝填充仪（郑州嘉德机电科技有限公司）;CA25型片烟结构大小筛分仪（南京大树智能科技有限公司）;MW3220烟支微波密度仪（德国TEWS公司）;AS400旋转筛分仪（德国Retsch公司）;QTM综合测试台、SM400直线型吸烟机（英国Filtrona公司）。

1.2 方法

1.2.1 样品的制备 在合肥卷烟厂试验线分别对菱形框栏龙岩C2FA、六边形框栏龙岩C2FA 2个等级烟叶进行松散回潮、切丝、薄板干燥,切丝宽度为0.8 mm,制丝工艺参数2个等级保持一致。在同一机台相同烟支质量条件下,对2个等级叶丝进行卷烟卷制、包装,2个等级均分别进行叶片质量、叶丝质量、卷烟质量分析。
1.2.2 取样及检测方法
（1）叶片质量分析[29]。分别取2个等级松散回潮后的烟片(100±10) g,平衡48 h后检测片烟大小;生产稳定后,分别在松散回潮出口取样检测含水率,每间隔3 min连续取样10次,进行叶片含水率稳定性分析。
（2）叶丝质量分析[30,31]。生产稳定后,分别取2个等级薄板干燥出口后的叶丝(1500±100) g,每间隔 3 min连续取样10次,进行叶丝分布状态、叶丝结构、填充值均值及稳定性分析;分别在卷烟机喂丝、集丝箱、烟枪3处取2个等级叶丝(1000±100) g,取样频次3次,进行叶丝抗造碎性检测。
（3）卷烟质量分析[32,33]。取2个等级细支卷烟分别进行烟支密度分布、物理指标、烟气指标检测,其中烟支密度检测12支,烟气指标平行样检测10次,取2个等级细支卷烟各10支（分成2组）观察燃烧质量状态。

2 结果与分析

2.1 叶片质量

2.1.1 叶片分布状态 2个等级回潮后叶片分布状态检测分析结果见表1、图1~2。（1）六边形框栏单片片烟长度、宽度、面积、质量均值均小于菱形框栏,说明六边形框栏片烟大小整体小于菱形框栏,与实际观察片形大小结果一致。（2）2个等级的长宽比超过60%以上小于2,其中六边形框栏片烟含长条形烟叶比例（长宽比≥2）略低于菱形框栏。（3）2个等级的叶面积主要分布在(2 mm×2 mm)~(60 mm×60 mm)之间,其中六边形框栏的大片率(>25.4 mm×25.4 mm)低于菱形框栏约10个百分点。
表1 叶片分布状态检测结果（单片均值）
等级 长度/mm 宽度/mm 面积/mm2 质量/g 长宽比
六边形框栏 44.57 27.83 8.42 0.09 1.60
菱形框栏 51.97 32.47 11.10 0.11 1.60
图1 2个等级长宽比分布图
图2 2个等级叶面积分布图
2.1.2 叶片含水率 2个等级回潮后叶片含水率检测结果见表2。2个等级回潮后的含水率平均值无明显差异,六边形框栏片烟的含水率标准偏差、变异系数均低于菱形框栏,说明采用六边形框栏制成的片烟有利于提高松散回潮后含水率的稳定性。
表2 回潮后叶片含水率检测结果 %
等级 平均值 标准偏差 变异系数
六边形框栏 18.47 0.32 1.73
菱形框栏 18.69 0.49 2.62

2.2 叶丝质量

2.2.1 叶丝分布状态 结果（表3）表明,六边形框栏片烟、菱形框栏片烟成丝后叶丝分布主要集中在4 mm以上。六边形框栏片烟成丝后>4 mm叶丝比例略低于菱形框栏片烟,2~4、0.5~2、0.5 mm以下比例相反。从>4 mm叶丝比例的标准偏差、变异系数来看,六边形框栏片烟成丝的稳定性优于菱形框栏片烟。
表3 叶丝分布状态检测结果 %
等级 >4 mm比例 2~4 mm比例 0.5~2 mm比例 0.5 mm以下比例
均值 标准偏差 变异系数
六边形框栏 72.90 3.55 4.79 8.42 15.61 3.07
菱形框栏 74.64 4.50 6.02 7.61 15.17 2.58
2.2.2 叶丝结构及填充值 结果（表4）表明,六边形框栏片烟制成的叶丝整丝率明显低于菱形框栏,碎丝率相反,填充值无明显差异,说明片形改变对叶丝结构有较显著影响。六边形框栏片烟制成的叶丝结构稳定性略好于菱形框栏片烟,该结论与叶丝分布状态分析结果一致。
表4 叶丝结构检测结果
等级 整丝率/% 碎丝率/% 填充值/(cm3/g) 等级 整丝率/% 碎丝率/% 填充值/(cm3/g)
六边形框栏 1 78.78 4.12 3.20 菱形框栏 1 81.74 3.14 3.13
2 82.22 3.58 3.24 2 85.08 2.52 3.07
3 77.65 3.68 3.18 3 83.38 3.19 3.11
4 79.97 3.57 3.2 4 87.03 2.64 3.18
5 80.22 3.53 3.18 5 84.94 2.70 3.19
6 81.36 3.14 3.08 6 84.08 3.10 3.13
7 82.04 3.26 3.14 7 80.13 3.38 3.17
8 78.82 4.16 3.12 8 81.02 3.14 3.18
9 79.34 3.43 3.26 9 82.86 2.81 2.98
10 82.37 3.47 3.17 10 79.01 3.61 3.17
平均值 80.28 3.59 3.18 平均值 82.93 3.02 3.13
变异系数/% 2.06 9.14 1.69 变异系数/% 2.56 11.47 2.08
2.2.3 叶丝抗造碎性 结果（表5）表明,菱形框栏片烟经制丝与卷制加工喂丝、烟枪处整丝率均高于六边形框栏,而碎丝率正好相反。菱形框栏片烟制成的叶丝转化率高于六边形框栏片烟2.20个百分点,说明菱形框栏片烟制成的叶丝抗造碎性相对较好,烟丝利用率高。
表5 叶丝抗造碎性对比 %
等级 工艺点 叶丝结构 转化率
整丝率 碎丝率
六边形框栏 喂丝 83.70 1.90 76.58
集丝箱 74.90 2.50
烟枪 64.10 5.20
菱形框栏 喂丝 85.30 1.70 78.78
集丝箱 76.20 2.60
烟枪 67.20 4.80

2.3 卷烟质量

2.3.1 烟支密度分布 2个等级卷制后的烟支10~ 55 mm段密度分布检测结果见表6~7。与菱形框栏片烟相比,六边形框栏片烟卷制后的烟支密度分布均匀性及烟支间密度分布均匀性变异系数值均较小,说明六边形框栏片烟卷制后的烟支密度波动较小。对烟支密度分布均匀性数据进行t检验,得出P值为0.00000215(<0.05),说明六边形框栏烟支密度与菱形框栏烟支显著差异。因此,从烟支密度控制的均匀性来看,六边形框栏片烟优于菱形框栏片烟。
表6 10~55 mm段烟支密度分布均匀性 %
等级 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均值 变异系数
六边形框栏 4.27 4.38 3.98 4.22 4.15 4.29 4.28 4.00 4.16 4.31 4.22 4.29 4.21 2.85
菱形框栏 4.64 4.78 4.28 4.59 4.69 4.53 4.59 4.37 4.55 4.40 4.68 4.66 4.56 3.07
表7 10~55 mm段烟支间密度分布均匀性 mg/cm3
等级 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 平均值 变异系数/%
六边形框栏 250.32 251.27 250.49 249.58 238.27 265.34 254.32 249.69 262.37 244.39 248.66 255.35 251.67 2.87
菱形框栏 240.65 251.16 250.44 267.34 238.66 262.45 269.45 255.41 236.41 245.62 235.55 249.37 250.21 4.66
2.3.2 物理及烟气指标 结果（表8~9）表明,2组样品单支质量、圆周、吸阻、硬度平均值无明显差异,六边形框栏片烟制成的卷烟单支质量、吸阻的稳定性要略优于菱形框栏片烟。与菱形框栏相比,考虑检测误差,六边形框栏片烟制成的卷烟总粒相物、焦油稳定性好、抽吸口数少,指标无明显差异。
表8 烟支物理检测结果
等级 单支质量 吸阻 硬度 圆周
均值/
g		 标准偏差 变异系数/
%		 均值/
kPa		 标准偏差 变异系数/
%		 均值/
%		 标准偏差 变异系数/
%		 均值/
%		 标准偏差 变异系数/
%
六边形框栏 0.565 0.013 2.29 1.98 0.11 5.19 48.9 2.36 4.82 17.00 0.06 0.38
菱形框栏 0.567 0.020 3.46 1.96 0.15 7.57 49.8 2.28 4.56 16.98 0.07 0.39
表9 烟气指标检测结果
等级 总粒相物 焦油 烟碱
均值/
(mg/支)		 标准偏差 变异系数/
%		 均值/
(mg/支)		 标准偏差 变异系数/
%		 均值/
(mg/支)		 标准偏差 变异系数/
%
六边形框栏 17.05 0.34 2.05 11.5 0.24 2.09 1.15 0.07 6.09
菱形框栏 17.48 0.51 2.64 11.8 0.32 2.71 1.22 0.07 5.74
等级 一氧化碳 烟气含水率 抽吸口数
均值/
(mg/支)		 标准偏差 变异系数/
%		 均值/
(mg/支)		 标准偏差 变异系数/
%		 均值/
(口/支)		 标准偏差 变异系数/
%
六边形框栏 8.34 0.38 4.56 4.40 0.21 4.77 6.13 0.09 1.47
菱形框栏 8.35 0.40 4.79 4.46 0.20 4.48 6.64 0.10 1.51
2.3.3 燃烧质量 卷烟燃烧质量检测结果见表10、图3~4。与菱形框栏相比,六边形框栏片烟制成的卷烟在燃烧区域40 mm所用的燃烧时间较短,该结论与烟气抽吸口数少结论一致。六边形框栏燃烧飞灰、持会性优于菱形框栏。
表10 卷烟燃烧质量检测结果对比
编号 燃烧时间/min 燃烧轻微飞灰支数 燃烧轻微爆口支数
六边形框栏 5.53~6.22 2 1
菱形框栏 6.33~7.17 5 1

注：燃烧区域40 mm。

图3 六边形框栏燃烧质量
图4 菱形框栏燃烧质量

3 结论

（1）六边形框栏单片片烟长度、宽度、面积、质量平均值均小于菱形框栏,六边形框栏片烟含长条形烟叶比例较菱形框栏小、大片率低,六边形框栏片烟的含水率标准偏差、变异系数均低于菱形框栏,说明采用六边形框栏片烟含水率的稳定性好。（2）六边形框栏片烟成丝后>4 mm叶丝比例、整丝率略低于菱形框栏,2~4、0.5~2、0.5 mm以下比例、碎丝率相反,六边形框栏片烟成丝及叶丝结构的稳定性优于菱形框栏片烟。（3）与菱形框栏片烟相比,六边形框栏片烟经卷烟加工后,烟支密度分布均匀、波动小,批内单支质量、烟支吸阻、总粒相物、焦油稳定性好,燃烧飞灰、持会性有所改善,燃烧时间短,抽吸口数少,叶丝填充值、烟支硬度等其他物理烟气指标无明显变化。

4 讨论

（1）采用六边形框栏打叶工艺有利于细支卷烟产品质量的稳定。2种打叶工艺片烟大小不同进而影响烟丝结构,而对卷烟产品质量的影响主要体现在稳定性方面,未对物理指标、烟气指标的均值构成显著影响,从烟丝稳定性、烟支密度分布均匀性、烟支物理指标的标准偏差和变异系数数据不难看出,六边形框栏打叶工艺在制品及卷烟产品质量的稳定性均优于菱形框栏打叶工艺。
（2）细支卷烟片烟结构需求要兼顾质量指标和经济指标平衡。本研究结果表明,2种打叶工艺不仅影响卷烟产品质量,而且对烟丝碎丝率、抗造碎性等经济指标构成明显影响,菱形框栏打叶工艺的经济指标相对较优。因此,若一味地追求片烟结构,会造成较大的经济效益损失,所以细支卷烟片烟的需求设计要兼顾质量指标和经济指标,找出平衡点。鉴于本研究未对2种打叶工艺条件下不同框栏尺寸系统验证,针对细支卷烟片烟结构需求研究还相对粗放,围绕细支卷烟片烟结构需求设计值方面还需进一步深入研究。

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