微波膨胀梗丝加工工艺的选择及优化

为改善微波膨胀梗丝的理化指标和感官质量,系统考察了在线介质(二氧化硅固体颗粒)加热膨胀、微波加热膨胀、介质与微波辐射共同加热膨胀3种烟梗膨胀方式对烟梗原料膨胀效果的差异,研究了薄板式滚筒干燥、气流干燥及微波干燥3种不同的梗丝干燥方式对微波膨胀梗丝质量特性的影响。结果表明:1固体颗粒介质及微波辐射共同加热膨胀的方法可实现烟梗的均质化加工,加工后的烟梗呈细胞状空腔结构且导管束孔道间隙大小均匀。影响膨胀率、含水率的主要因素是微波功率。微波膨胀烟梗的质量控制原则是:膨胀率300%,膨胀冷却回缩率2%;外观色泽深黄色或深褐色,断面焦化少;嗅香以烤香为主;膨胀烟梗的含水率作为质量控制指导性指标。优选的工艺条件为:介质温度为150℃~160℃、微波功率为100~110 k W。在介质温度一定时,随微波功率的升高,致香成分总量增加。2干燥方式影响微波膨胀梗丝的综合品质,与隧道气流干燥和滚筒干燥梗丝相比,微波干燥梗丝填充值高,总挥发碱、氨态碱、高级脂肪酸类物质含量低,叶绿素类致香物质含量高,感官质量较优。感官质量综合排序为:微波干燥滚筒干燥隧道干燥。隧道干燥和微波干燥所得梗丝的整丝率高、碎丝率低。     

烟梗表面基团分析

采用常规方法切丝考察微波膨胀处理对烟梗表面基团的影响.采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X-射线光电子能谱(XPS)对样品进行了表征.FT-IR实验结果表明,微波处理后的烟梗表面羟基、羧基和—CN键的含量均显著增加,传统梗丝与新型梗丝并无明显不同;XPS实验表明,微波膨胀后碳元素更多以酚羟基、醚键和羧基的形式存在,4个样品中氧元素的存在形式没有变化,但是膨胀梗中羟基含量比原梗明显增加,此外,膨胀烟梗表面还发现了含氮基团.     

微波膨胀梗丝掺配比例对卷烟品质的影响

为改善烟梗在卷烟产品中的应用效果,研究了微波膨胀梗丝处在不同掺配比例时,烟支物理特性、感官品质等卷烟关键质量特性的变化趋势,结果表明:随掺配比例递增,掺配微波膨胀梗丝样品的吸阻、硬度均呈显著上升趋势;当烟支吸阻、硬度一致时,微波膨胀梗丝掺配样品每支质量约降低37 mg;端部落丝量与传统梗丝掺配样品无显著差异.微波膨胀梗丝掺配样品的感官品质水平优于传统梗丝掺配样品.微波膨胀梗丝的应用不仅可以提高卷烟产品的感官品质,同时还可降低单箱耗丝量,提升了产品的减害降焦效果.     

蒸汽—微波协同膨胀设备研发与应用评价

针对现有烟梗微波膨胀设备存在的缺陷和不足,研发了蒸汽—微波协同膨胀设备。该设备主要由物料传输系统、微波系统、蒸汽循环系统和加热腔体组成,采用蒸汽和微波复合加热能源,降低了获得高膨胀度所需的微波功率,既充分发挥了微波膨胀的质量优势,又有效防止了微波打火现象发生。与纯微波膨胀设备相比,烟梗膨胀度平均提高57.8%,有效膨胀率平均提高4.06%;制得梗丝的填充值平均提高0.46cm3/g,整丝率平均提高2.03%,碎丝率平均降低0.95%,感官质量明显提升。     

碎烟梗筛分对卷烟梗丝加工质量的影响

提高来料烟梗中碎梗的筛分力度,减小来料烟梗中碎梗的比例,能较好地提高梗丝加工质量。即通过降低来料烟梗中碎梗的含量,可改善切梗丝效果,减少梗丝中梗块、梗签的含量,减少梗丝中的碎末含量;可提高梗丝STS的膨胀效果、稳定梗丝含水率以及改善烟支卷制质量等。     

膨胀梗丝的方法

烟梗用已知方法加潮,然后压扁或压碎,再将压扁的烟梗切丝.梗丝用水或蒸汽处理使梗丝含有超过通常水份的较高水份以后,潮湿的梗丝用蒸汽或蒸汽及热气体加热几秒钟以造成烟梗细胞的快速膨胀而不产生烤焦或不良的颜色加深.膨胀的产品已经切丝不需要进一步加工,可直接制成卷烟. 烤烟梗或白肋烟梗首先用蒸汽加潮或加料后用已知方法辊压,压扁的烟梗然后用一般方法切成适用的梗丝,即每时切75到200刀,最好从75刀到175刀,更好是每时从10到150刀.切后的梗丝用水和蒸汽在任何适合的混和滚筒或容器内进行水浸.水浸时间可自几秒钟至24小时,加湿加压与否都可.使梗丝水份至少为24%,多至60%,最好为     

微波膨胀梗丝在卷烟中的掺配均匀性评价

为研究经过二次切丝工艺制备的近似烟丝形态的微波膨胀梗丝在烟丝中的掺配效果,掌握微波膨胀梗丝在产品中的应用特性,参照气流干燥梗丝工艺掺配流程,以微波膨胀梗丝的掺配样品为研究对象,采用3种均匀度测定方法(特征值与混合均匀度法、主流烟气移动极差法及烟支密度标准偏差法)对微波膨胀梗丝在烟支中的掺配均匀性进行了评价,并与气流干燥梗丝掺配样品进行了对比。结果表明:①通过滚筒掺配、往复式布料方式可有效保证微波膨胀梗丝在产品应用中掺配均匀性的要求,13%、23%、33%比例下实验样品的混合均匀度均高于96%;②同掺配比例下,两种梗丝掺配样品的烟支密度无显著差异,说明微波膨胀梗丝在烟丝中的掺配均匀性与气流干燥梗丝相当;③与气流干燥梗丝相比,微波膨胀梗丝掺配样品主流烟气中焦油、一氧化碳的波动均有降低趋势,烟碱波动与气流干燥梗丝相当,说明微波膨胀梗丝在烟丝中的混合均匀度比气流干燥梗丝更优。      

微波膨胀烟梗二次切丝工艺参数研究

为研究微波膨胀烟梗二次切丝工艺参数对微波膨胀梗丝品质的影响,采用均匀实验设计法分析了不同切片厚度、切丝宽度组合对微波膨胀梗丝填充值、梗丝耐加工性、感官质量的影响,在此基础上建立了切丝参数组合对梗丝品质影响的回归方程,并进行了外部验证。结果表明:1整丝率、填充值与切片厚度、切丝宽度极显著正相关;碎丝率与切片厚度、切丝宽度极显著负相关;2切片厚度相同时,感官质量随切丝宽度的增加而降低;切丝宽度相同时,随切片厚度的增加,感官质量得分先增加后降低;3切片厚度范围0.75~0.85 mm、切丝宽度范围0.30~0.35 mm时,微波膨胀梗丝的综合品质最优。      

烟梗加工处理技术与设备研究进展

叙述了近十年来国内外烟梗处理的新技术及新设备,从烟梗预处理技术、烟梗成丝技术、梗丝膨胀技术、梗粒制造技术、梗丝品质改性技术等方面分析了目前烟梗加工及使用中存在的问题,并提出了未来烟梗加工的研究方向为:①创新烟梗加工技术、通过改变梗丝的形态和结构,提高梗丝与叶丝的配伍性;②综合利用梗丝成分重组技术、烟梗微生物处理技术、酶处理技术等改善烟梗的感官质量;③创新烟梗加工设备,研发结构、原理全新的烟梗处理装备。④开展细支卷烟专用梗丝研究及梗丝在新型烟草制品中的应用研究。      

烟梗化学组成的分析

采用常规化学分析方法定量地分析了国内几种烤烟烟梗及梗丝膨胀前后的总糖、总氮、烟碱和细胞壁物质的含量，结果表明，烟梗和梗丝的总糖、烟碱和，总氮含量一般较低，细胞壁物质含量较高。梗丝膨胀后，其总糖和烟碱比膨胀前分别降低了１．６６％～１０．７５％和１２．５０％～２１．４３％，总氮似乎有上升趋势，细胞壁物质的含量基本不变。     

微波烘烤对烤烟梗丝填充力及内在化学成分的影响

以微波烘烤代替传统的烘筒烘烤,在很短的时间内(<1min)就可使生产线上经高温加湿后的梗丝烘干到生产工艺所要求的水分,同时与烘筒烘烤相比,微波烘烤便丝的填充力显著增大(15%~20%)。对梗丝中挥发性成分及有机酸性成分进行GC/MS分析则表明:微波烘烤对梗丝的内在主要致香物质有一定影响,主要是使它们中各化学成分的相对含量发生变化。感官评吸的结果还表明微波烘烤可在一定程度上提高梗丝的抽吸质量。      

微波膨胀梗丝理化特性及烟气质量分析

为验证微波膨胀梗丝在卷烟中的应用特性,以梗丝填充性能、保湿性能、结构分布、常规化学成分、致香成分、感官质量、主流烟气等特性为衡量指标,将微波膨胀梗丝与传统梗丝进行了比较分析。结果表明微波膨胀梗丝具有以下特性：(1)填充性能、保湿性能提高,填充值较传统梗丝提高19.3%,解湿状态下质量变化较传统梗丝低,有利于控制掺配质量和节约能源。(2)结构均匀性好,抗造碎能力强,有利于提高梗丝掺配均匀性和减少损耗。(3)致香成分总量高于传统梗丝,香气特征与口感特征等感官质量优于传统梗丝。(4)较传统梗丝,每支焦油量降低0.90 mg、烟碱量降低0.016mg、一氧化碳量降低2.36 mg,具有较好的降焦减害作用。     

不同造粒方式对颗粒梗产品质量的影响

为评价不同造粒方式对烟用颗粒梗产品质量的影响,采用锤片式、剪切式和R型造粒设备进行了微波膨胀烟梗造粒试验,并对造粒过程中的物料损耗率和得率、生产能力和耗电量、成品物理特性和感官质量进行了系统对比分析.结果表明:不同造粒方式对生产过程的物料损耗率、生产能力、耗电量、合格颗粒得率及成品填充值的影响较大(P＜0.01),但对...     

梗丝膨胀效果测定方法研究

为建立烟草行业统一的梗丝检测标准,解决企业在检测梗丝膨胀效果时借用烟丝填充值的测定标准不能真实反映梗丝实际膨胀效果的问题,确定以膨胀梗丝的出烟率作为判定基准,通过测定不同膨胀效果梗丝的出烟率、相同硬度条件百支卷烟重量、自然堆积体积以及不同施重压力、延迟时间条件下的填充值并对试验数据进行分析整理,建立了一种能够真实反映梗丝膨胀效果且操作性和实用性均较强的梗丝填充值测定方法:填充仪测定施重压力为9 8N,延迟时间为30s。     

微波膨胀梗丝对卷烟7种烟气有害成分释放量及危害性指数的影响

为研究微波膨胀梗丝在卷烟应用中的减害效果,分析了梗丝掺配比例对卷烟7种烟气有害成分(CO、HCN、NNK、NH3、B[a]P、苯酚和巴豆醛)以及其危害性指数的影响,并与同比例传统梗丝掺配试验卷烟样品进行了对比。结果表明:在试验梗丝掺配比例范围(8%~33%)内,与传统梗丝(气流干燥梗丝)相比,微波膨胀梗丝降低烟气中CO、HCN、B[a]P和巴豆醛释放量的效果更佳,平均降低1.0 mg/支、9.43μg/支、0.19 ng/支和0.42μg/支。而传统梗丝对降低烟气中NNK、NH3和苯酚释放量的效果较好,平均降低0.12 ng/支、0.70μg/支和0.23μg/支。用卷烟危害性指数作总体评价,微波膨胀梗丝掺配样品的危害性指数均值较传统梗丝样品降低了0.1,表明其减害作用略优于传统梗丝。      

不同卷烟原料物理保润机理研究

为考察不同卷烟原料的物理保润性能,通过动态水分吸附系统、重量法吸附仪和扫描电子显微镜,分别从失水曲线、水吸附量、水吸附焓和微观物理结构进行分析,从机理上阐明了其保润性能的差异性。水分子吸附研究结果表明,在25.2oC,30mbar时,吸附量大小依次为叶丝>膨胀叶丝>膨胀梗丝 >薄片,采用Sips模型拟合后计算其初始吸附焓大小为膨胀梗丝>膨胀叶丝>叶丝>薄片。结合卷烟原料动态水分评价及微观结构差异分析,得出如下结论:梗丝基于其超大孔结构及亲水性表面,随环境湿度的变化表现出吸湿快、解湿快的特点,保润性能最差;叶丝基于其较丰富的油份及内含物的作用,保润性能最好;膨胀叶丝和薄片保润性能居中。      

“三丝”掺兑量对卷烟主流烟气有害成分释放量的影响

为考察膨胀梗丝、膨胀烟丝或再造烟叶(简称“三丝”)掺兑量对主流烟气有害成分释放量的影响规律,在控制烟支硬度一致的条件下,制备了15种不同“三丝”掺兑量的卷烟,对其烟丝重量、吸阻、抽吸口数及主流烟气中焦油、烟碱、CO、氢氰酸、NNK、氨、BaP、苯酚、巴豆醛的释放量进行了测定,并建立了“三丝”掺兑量与上述有害成分释放量的回归方程.结果表明:①膨胀梗丝、膨胀烟丝或再造烟叶掺兑量增加10％,烟丝重量分别减少约1.8％,31％和1.3％,卷烟抽吸口数均减少约0.4口;膨胀梗丝或膨胀烟丝掺兑量增加10％,卷烟吸阻均增加约3.0％;②随着膨胀梗丝掺兑量增加,CO和巴豆醛释放量增加,其它7项有害成分释放量降低;随着膨胀烟丝掺兑量增加,巴豆醛释放量增加,焦油、烟碱、CO、BaP、氨和苯酚释放量降低;随着再造烟叶掺兑量增加,巴豆醛释放量增加,焦油、烟碱、氢氰酸、BaP、氨和苯酚释放量降低;③通过增加膨胀梗丝、膨胀烟丝或再造烟叶掺兑量,可以选择性降低卷烟主流烟气中的BaP、氨和苯酚.     

基于近红外光谱的卷烟配方结构识别

采用近红外光谱仪分析烟末样品,并用偏最小二乘法分析近红外数据,研究了不同配方结构的烟丝与近红外光谱的关系,建立了4个不同配方的识别模型。结果表明:梗丝与叶丝配方模型具有较好的预测准确性,对不同批次的样品预测均方根误差小于0.9%,平均相对误差在7.6%以下;在4丝配方中,对梗丝、膨胀烟丝和再造烟丝的预测准确度较低,其平均相对误差在10%左右。