葉絲干燥工序薄板烘絲機(jī)工藝參數(shù)優(yōu)化研究

胡開利?韓明?朱建新?侯鵬娟?董振山

摘 要：為優(yōu)化烘絲工藝參數(shù)，以不同工藝處理的煙絲中性香味成分、堿性香味成分和多酚類物質(zhì)含量變化為考察指標(biāo)，建立這些化學(xué)指標(biāo)與烘絲參數(shù)之間的相關(guān)性及回歸方程。通過分析得出筒壁溫度和熱風(fēng)溫度為影響各項化學(xué)指標(biāo)的主要因素，并確立烘絲最優(yōu)參數(shù)組合為：筒壁溫度為

134 ℃、熱風(fēng)溫度為110 ℃、排潮風(fēng)門開度為75%、流量變化6700 kg/h、滾筒電機(jī)轉(zhuǎn)速為28 Hz，在最佳烘絲工藝條件下煙絲的中性香味成分、堿性香味成分和多酚類物質(zhì)含量均得到一定的提升。

關(guān)鍵詞：葉絲干燥；薄板烘絲機(jī)；參數(shù)優(yōu)化；相關(guān)性分析

葉絲干燥主要是對煙絲進(jìn)行干燥、去除水分，使煙絲卷曲、松散，其是卷煙生產(chǎn)中制絲生產(chǎn)過程的一個重要工序。通過葉絲干燥工序，葉絲發(fā)生了一定的化學(xué)反應(yīng)，同時葉絲的物理性狀也發(fā)生變化，在提高其填充值、降低雜氣的同時也可改善卷煙吸味及內(nèi)在質(zhì)量[1-2]。

卷煙的感官品質(zhì)及其化學(xué)成分受制絲生產(chǎn)過程每一道工序不同工藝參數(shù)的影響 [3-5]。卷煙工業(yè)目前生產(chǎn)控制從產(chǎn)品外觀質(zhì)量及物理質(zhì)量逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)在質(zhì)量，逐漸更加傾向于突出卷煙的內(nèi)在品質(zhì)指標(biāo)，即香氣風(fēng)格及口味特征，從而更加注重對制絲生產(chǎn)過程中工藝參數(shù)的優(yōu)化研究，以便來提升產(chǎn)品的感官質(zhì)量。本文通過考察煙絲中性致香成分、堿性香味成分及多酚類物質(zhì)含量在烘絲工序中不同工藝參數(shù)條件下的變化，優(yōu)化研究烘絲工序參數(shù)，以期為提升卷煙質(zhì)量提供理論依據(jù)及數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

（1）儀器

中草藥粉碎機(jī)；電子天平；數(shù)顯恒溫水浴鍋；低溫冷卻液循環(huán)泵；可調(diào)式電熱套：SHSL型（上海樹立儀器儀表有限公司）；氣質(zhì)聯(lián)用儀：Agilent 7890GC/5975MS（美國Agilent公司）；電熱鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9145A型（上海一恒科技有限公司）；同時蒸餾萃取裝置：（鄭州科技玻璃儀器廠）

（2）樣品前處理

以某卷煙廠提供不同烘絲條件處理的了A牌號葉組原料煙絲樣品為研究對象。煙絲樣品自然風(fēng)干后，將其粉碎成粉末狀，儲于密封袋中于4℃條件下冷藏備用。

1.2 實驗方法

1.2.1實驗方案設(shè)計

選取筒壁溫度、熱風(fēng)溫度、流量變化、排潮風(fēng)門開度及滾筒轉(zhuǎn)速共5個實驗考察因子。結(jié)合生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，各因子都取4個水平，即：5因素4水平。選擇均勻設(shè)計表并制定具體實驗方案，見表1。在此設(shè)定條件下，以烘后葉絲的中性香味成分含量、堿性香味成分含量以及多酚含量為測定指標(biāo)進(jìn)行實驗，并利用DPS 等統(tǒng)計分析軟件對實驗結(jié)果進(jìn)行相關(guān)分析和回歸分析。

1.2.1樣品中性香味成分提取分析方法

稱30 g煙末樣品于圓底燒瓶中，加入一定量的氯化鈉及pH=7.00去離子水，將其放入可調(diào)式電熱套并連接到同時蒸餾萃取裝置，裝置另一端接盛有CH2Cl2的濃縮瓶，水浴加熱，同時蒸餾萃取一定時間，結(jié)束后，向其中加1 mL乙酸苯乙酯（0.8128 mg/mL）內(nèi)標(biāo)溶液后旋蒸濃縮至1.0 mL，轉(zhuǎn)移至色譜瓶，進(jìn)行GC-MS分析。

1.2.2樣品堿性香味成分提取分析方法

按文獻(xiàn)[6]的方法提取和分析煙絲中的堿性香味成分

1.2.3樣品多酚類物質(zhì)成分提取分析方法

采用高效液相色譜法（YC/T 202-2006）對樣品中的綠原酸、莨菪亭、蕓香苷等3 種主要多酚類物質(zhì)的含量進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與討論

將烘絲機(jī)工藝參數(shù)的考察因子設(shè)為自變量，煙絲中性香味成分、堿性香味成分及多酚類物質(zhì)含量設(shè)為因變量，用DPS7.05建立多元線性回歸方程，其中筒壁溫度、熱風(fēng)溫度、流量變化、排潮風(fēng)門開度及滾筒轉(zhuǎn)速和各個化學(xué)指標(biāo)分別用X1、X2、X3、X4、X5和Y表示。

2.1 各工藝參數(shù)對不同化學(xué)指標(biāo)的影響

2.2.1中性香味成分的相關(guān)性及回歸分析

通過對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析以及回歸分析，得到的以煙絲中的中性香味成分含量為指標(biāo)的回歸方程為：

Y=1870.25-7.31X2+12.19X1*X1-0.23X4*X4+0.0018X3*X4-1.61X4*X5。

由于相關(guān)系數(shù)為0.9999，F(xiàn)值不顯著的概率為p=0.0007<0.01，所以所建立的多元二次方程極顯著，與實驗數(shù)據(jù)擬合得很好。各因素主次順序為：X1^2 > X2>X4*X5 >X4^2 >X3*X4。

2.2.2 堿性香味成分的相關(guān)性及回歸分析

通過對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析以及回歸分析，得到的以煙絲中的堿性香味成分含量為指標(biāo)的回歸方程為：

Y=12.53-0.00046X4+0.067X1*X2+0.00044X1*X3-0.0022X2*X5-0.000002X3*X4。

由于相關(guān)系數(shù)為0.9940，F(xiàn)值不顯著的概率為p=0.0295<0.05，所以所建立的多元二次方程達(dá)到顯著水平，與實驗數(shù)據(jù)擬合得很好。各因素主次順序為：X1*X2 >X2*X5 >X4 > X1*X3 > X3*X4。

2.2.3多酚類物質(zhì)的相關(guān)性及回歸分析

通過對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析以及回歸分析，得到的以煙絲中的多酚物質(zhì)含量為指標(biāo)的回歸方程為：

Y3=-93.15+0.81X2-0.0060X4*X4+0.00098X1*X3-0.20X1*X4+0.3882X1*X5。

由于相關(guān)系數(shù)為0.9959，F(xiàn)值不顯著的概率為p=0.0203<0.05，所以所建立的多元二次方程達(dá)到顯著水平，與實驗數(shù)據(jù)擬合得很好。各因素主次順序為：X2 >X1*X5 >X1*X4 >X4^2 >X1*X3。

2.2 最佳工藝參數(shù)組合的確定

通過上述相關(guān)性分析及回歸分析，得出5個工藝參數(shù)與不同指標(biāo)的相關(guān)性及各個參數(shù)對每個指標(biāo)的影響趨勢。根據(jù)回歸分析結(jié)果及結(jié)合生產(chǎn)實踐分析可得，最佳烘絲工藝參數(shù)組合為：筒壁溫度134℃，熱風(fēng)溫度115℃，流量變化6700 kg/h，滾筒轉(zhuǎn)速28Hz、排潮風(fēng)門開度75% 。

2.3 應(yīng)用效果驗證

將上述優(yōu)化得到的筒壁溫度、熱風(fēng)溫度、流量變化、滾筒轉(zhuǎn)速、排潮風(fēng)門開度5個烘絲工藝參數(shù)應(yīng)用到實際生產(chǎn)中，測定各項指標(biāo)并與優(yōu)化前的8組實驗樣品分析結(jié)果對比可知，優(yōu)化后的烘絲參數(shù)組合對應(yīng)的各項指標(biāo)均高于優(yōu)化前的平均水平，應(yīng)用效果較好。

3 結(jié)論

本實驗對A牌號葉組原料在薄板烘絲不同的工藝參數(shù)下，烘后煙絲的不同化學(xué)指標(biāo)中性香味成分、堿性香味成分和多酚物質(zhì)含量與各項工藝參數(shù)之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析。筒壁溫度和熱風(fēng)溫度是影響三項化學(xué)指標(biāo)的主要因素，在實驗所考察的參數(shù)水平范圍內(nèi)，升筒壁溫度和熱風(fēng)溫度有助于提高葉組各化學(xué)成分的含量，同時卷煙的品質(zhì)特征也得到明顯的改善。綜合回歸分析結(jié)果和生產(chǎn)實踐得出，最佳烘絲工藝參數(shù)組合為：筒壁溫度134℃，熱風(fēng)溫度115℃，流量變化6700 kg/h，滾筒轉(zhuǎn)速28Hz、排潮風(fēng)門開度75% 。此研究可為實際生產(chǎn)實踐過程中烘絲工藝參數(shù)的優(yōu)化以及對卷煙在制品及成品卷煙質(zhì)量的影響提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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