煙絲結(jié)構(gòu)對細支卷煙質(zhì)量影響研究進展

潘 著，崔曉夢，葉 蔚，*楊 帥，朱 強，裘雨燦，席攀攀，焦凱旋

（1.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，浙江杭州310024；2.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司杭州卷煙廠，浙江杭州310024）

國家煙草專賣局印發(fā)的《關(guān)于規(guī)范和支持細支卷煙發(fā)展的通知》中指出細支卷煙是煙支圓周為（17±0.1）mm的卷煙制品。隨著卷煙消費需求日趨多元化，細支卷煙纖細的外觀受到諸多消費者的喜愛，得到了市場的認可，成為卷煙市場上常規(guī)卷煙產(chǎn)品的重要補充，并逐漸成為了近年來卷煙市場新的消費增長點。一般認為由于細支煙圓周更小，在相同密度和長度情況下，單支卷煙煙絲耗用量明顯減少，焦油等有害物質(zhì)釋放量也相應(yīng)減少，因此發(fā)展細支煙是引導(dǎo)卷煙消費向低焦低危害轉(zhuǎn)變，緩解“吸煙與健康”問題有效途徑之一[1-3]。同時，與采用新工藝、新材料等技術(shù)手段相比，開發(fā)細支卷煙在降焦減害、節(jié)能降耗、提升產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等方面的優(yōu)勢更加明顯，是煙草制造企業(yè)更加樂意接受和采用的方式之一，也是卷煙市場供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要手段[4-5]。我國細支煙的研究生產(chǎn)雖然起步較晚，但得益于細支卷煙生產(chǎn)設(shè)備和加工工藝等技術(shù)儲備，也從發(fā)展初期進入快速發(fā)展期，尤其是“十三五”（2016—2020）期間，細支煙呈現(xiàn)爆發(fā)式增長的局面。

隨著細支煙發(fā)展規(guī)模的快速增長，關(guān)于細支卷煙產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效益等存在的問題也越來越被關(guān)注，如細支卷煙物理指標穩(wěn)定性及控制水平與常規(guī)卷煙差距較大；原料成本高、過程損耗大、有效利用率較低；燃燒錐的持有能力不及常規(guī)卷煙，易導(dǎo)致燃燒錐落頭等。多數(shù)研究認為煙絲結(jié)構(gòu)是影響細支煙產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益的重要因素[6-8]。配方煙絲結(jié)構(gòu)是指卷煙配方煙絲中不同尺寸段煙絲所占的質(zhì)量比例。實際生產(chǎn)中，除煙絲結(jié)構(gòu)比例外，煙絲寬度、長度、摻配比例等作為煙絲結(jié)構(gòu)的重要特征因素也對細支煙產(chǎn)品質(zhì)量及卷制過程產(chǎn)生重要影響。因此，開展煙絲結(jié)構(gòu)對細支卷煙產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)過程的影響研究能夠為細支卷煙煙絲結(jié)構(gòu)優(yōu)化和產(chǎn)品質(zhì)量提升提供重要參考。

1 煙絲結(jié)構(gòu)對細支卷煙物理指標的影響

煙絲結(jié)構(gòu)及其均勻性對煙支卷制過程有直接影響。目前，關(guān)于煙絲結(jié)構(gòu)對細支煙物理指標的影響研究主要以指標的穩(wěn)定性研究為主。煙支物理指標一般包括煙支質(zhì)量、圓周、吸阻、通風(fēng)率、硬度等。這些指標都直接或間接影響著消費者吸食感受。因此，盡量保證這些指標的穩(wěn)定是提升消費者滿意度、忠誠度的關(guān)鍵。由于細支卷煙圓周比常規(guī)卷煙更小，煙支質(zhì)量、吸阻、硬度穩(wěn)定性較差，受到煙絲結(jié)構(gòu)及其均勻性的影響也更加突顯，與常規(guī)卷煙的控制水平存在一定差距，尤其是吸阻控制水平遠低于常規(guī)卷煙[8]。

當前關(guān)于煙絲結(jié)構(gòu)對細支卷煙物理指標穩(wěn)定性的研究相對較多。一般認為煙絲長度通過影響煙絲軸向密度分布進而影響物理指標和主流煙氣指標，過高的長絲率會給卷煙品質(zhì)的穩(wěn)定性帶來較為明顯的負面影響，適當降低煙絲的特征尺寸和長絲率，提高中、短絲比例，以及煙絲均勻性能夠提高細支卷煙主要物理指標的穩(wěn)定性[9-12]。

關(guān)于煙絲寬度對細支卷煙物理指標的影響存在不同的研究結(jié)果。這些結(jié)果差異可能與煙葉本身、切絲設(shè)備或者制絲工藝之間的差異有關(guān)。段海濤等人[13]研究認為切絲寬度降低后，長絲率和中絲率相對變化不明顯，但碎絲率有所升高；切絲寬度對煙支吸阻略有影響，對其他物理指標影響不大。李曉玲[14]研究則認為切絲寬度的減小會顯著影響煙絲整絲率、碎絲率、填充值和含簽量；在細支煙卷制目標質(zhì)量一定的情況下，切絲寬度降低對提高細支卷煙吸阻、總通風(fēng)率和硬度指標穩(wěn)定性有利。

煙絲中的膨絲、薄絲及梗絲等摻配物也是配方煙絲的重要組成部分。這些摻配物的狀態(tài)、加工工藝、摻配方式等也會通過影響煙絲結(jié)構(gòu)特征而間接影響細支卷煙的物理指標。馬麗等人[15]研究認為薄片的絲摻配模式比片摻配模式煙支端部落絲量更小，吸阻和密度穩(wěn)定性更高。丁美宙等人[16]研究認為絲狀梗絲與葉絲在混絲和卷制工序中的混合均勻度高、穩(wěn)定性好；摻配絲狀梗絲的細支卷煙比摻配片狀梗絲的卷煙單支質(zhì)量、吸阻稍大，但物理質(zhì)量穩(wěn)定性更好。廖曉祥等人[17]研究認為摻配微波膨脹梗絲卷制的樣品與摻配正常氣流梗絲卷制的樣品相比，煙支密度分布標準偏差更小，吸阻穩(wěn)定性更高。

2 煙絲結(jié)構(gòu)對細支卷煙主流煙氣的影響

煙支圓周減小后，其表面積和體積比增加，燃燒特性和主流煙氣特性會發(fā)生改變。因此，細支卷煙煙氣成分具有不同于常規(guī)卷煙的特點[18]。張大波等人[8]研究發(fā)現(xiàn)一定焦油釋放量條件下，細支卷煙CO釋放量小于常規(guī)卷煙，而且煙氣質(zhì)量指標穩(wěn)定性和控制水平均優(yōu)于常規(guī)卷煙。

切絲方式能夠通過影響煙絲結(jié)構(gòu)而間接影響主流煙氣，多數(shù)研究認為，適度降低長絲比例有利于降低煙氣中有害成分釋放量。王夏婷等人[9]研究認為采用矩形刀切絲方式能降低長絲比例，提高中短絲比例，而且煙氣中總粒相物、焦油、煙堿及一氧化碳釋放量水平顯著低于平刀切絲樣品。朱成文等人[10，18]認為40 mm定長切絲可以明顯提高煙絲結(jié)構(gòu)的均勻性和主流煙氣批次間的穩(wěn)定性，且40 mm定長切絲樣品與對照樣相比巴豆醛、苯酚、HCN、氨、NNK等均有降低，苯并[a]芘、CO釋放量略有上升，危害性指數(shù)低于對照樣。孫東亮等人[12]研究認為煙絲長度與TPM、焦油量、水分、CO極顯著正相關(guān)。

關(guān)于切絲寬度對細支卷煙主流煙氣的影響有不同的研究結(jié)果。有研究認為切絲寬度變化對細支卷煙主流煙氣化學(xué)成分無顯著影響[13-14]。田忠等人[19]研究則認為切絲寬度是影響細支卷煙危害性指數(shù)H值的主要因素，相同干燥工序下，隨著切絲寬度的減小，總粒相物、焦油和煙氣煙堿含量均呈上升趨勢，卷煙危害性指數(shù)H值的升高，其中CO和B[a]P含量增幅顯著。

摻配物狀態(tài)和摻配模式也對細支卷煙主流煙氣產(chǎn)生一定影響。馬麗等人[15]研究認為薄片離線加工后絲摻配模式比傳統(tǒng)薄片葉摻配模式降低煙堿和CO的作用更加顯著，且焦油、煙堿、CO等煙氣指標更穩(wěn)定，更有利于提高細支煙的品質(zhì)穩(wěn)定性。丁美宙等人[16]研究認為摻配絲狀梗絲的細支卷煙煙氣指標更穩(wěn)定，抽吸口數(shù)和煙氣煙堿較高，但卷煙危害性指數(shù)較低。廖曉祥等人[20]對微波膨脹梗絲、薄壓氣流梗絲及正常氣流梗絲在細支卷煙中的應(yīng)用效果進行對比評價后認為，3種梗絲摻配卷制樣品的抽吸口數(shù)、煙堿的穩(wěn)定性無顯著差異，但焦油、CO釋放量的穩(wěn)定性有顯著差異，其中摻配微波膨脹梗絲卷制的樣品穩(wěn)定性顯著提高。

3 煙絲結(jié)構(gòu)對細支卷煙感官品質(zhì)的影響

從消費者角度來看，卷煙感官品質(zhì)是消費者在抽吸時對卷煙物理指標、煙氣成分等的綜合感受，主要包括香氣質(zhì)、香氣量、煙氣細膩度、雜氣、刺激性、余味等。煙絲結(jié)構(gòu)特性對卷煙物理指標和主流煙氣的影響都可以體現(xiàn)到消費者的感受上。

煙絲結(jié)構(gòu)特性對細支卷煙感官品質(zhì)的影響主要體現(xiàn)在感官品質(zhì)的穩(wěn)定性方面，其中關(guān)于定長切絲工藝對細支卷煙感官品質(zhì)影響的研究相對較多。一般認為定長切絲能夠改善細支卷煙煙絲結(jié)構(gòu)分布，提高煙絲結(jié)構(gòu)的均勻性，減小每口抽吸的感官差異，提高細支卷煙品質(zhì)穩(wěn)定性，同時能夠改善煙氣的細膩度[10-11]。

關(guān)于切絲寬度對細支卷煙感官品質(zhì)的影響也有較多研究，隨著研究對象、研究方法的不同，研究結(jié)果也有不同體現(xiàn)。一般認為相對較低的切絲寬度能夠保持潤感、提高口腔舒適度，對感官品質(zhì)有較明顯的正向影響。孫東亮等人[12]的研究認為寬度為0.85 mm的煙絲有利于抽吸品質(zhì)中潤感的保持。段海濤等人[13]研究認為0.9 mm切絲寬度煙氣流暢、口腔舒適度有所提高。李曉玲[14]研究認為切絲寬度降低，有利于感官品質(zhì)的改善，尤其切絲寬度為0.8 mm時，感官品質(zhì)最佳。田忠等人[19]研究發(fā)現(xiàn)切絲寬度對細支卷煙感官品質(zhì)的影響在不同制絲工序中表現(xiàn)不同，采用KLD干燥工藝，樣品的整體感官品質(zhì)隨切絲寬度的減小而呈上升趨勢，而采用HXD干燥工藝，則表現(xiàn)相反的影響規(guī)律。

煙絲中摻配物狀態(tài)也會對卷煙感官品質(zhì)產(chǎn)生影響，一般認為薄絲和梗絲均以絲狀摻配優(yōu)于片狀摻配。馬麗等人[15]研究認為薄片絲摻配模式比片摻配模式在香氣、雜氣、刺激性、余味等指標上較優(yōu)。同樣，摻配絲狀梗絲的細支卷煙比摻配片狀梗絲的卷煙抽吸口數(shù)和煙氣煙堿較高，但煙氣指標更穩(wěn)定，卷煙危害性指數(shù)較低，感官品質(zhì)稍好[16]。

4 煙絲結(jié)構(gòu)對細支卷煙燃燒特性的影響

與常規(guī)卷煙相比，細支煙圓周減小后，其表面積和體積比增加，線性燃燒速率增加，抽吸口數(shù)減少，燃燒時外圍熱損失較大，燃燒特性發(fā)生改變。另外，細支卷煙圓周減小，煙支相對較長，支撐燃燒錐的穩(wěn)定性較差，更容易發(fā)生燃燒錐落頭現(xiàn)象。王亮等人[7]研究發(fā)現(xiàn)煙支中特定位置密度高點與密度低點之間的差值與燃燒錐落頭率呈現(xiàn)良好的正相關(guān)。同時，中短絲比例較高時，燃燒錐長度較短、結(jié)構(gòu)較為均勻、落頭率較低。瞿中先等人[11]的研究認為，定長切絲能一定程度上改善細支卷煙煙絲結(jié)構(gòu)分布，降低燃燒錐落頭傾向性。朱成文等人[18]認為定長切絲改變了煙絲的結(jié)構(gòu)特征，表現(xiàn)為長絲率降低，中絲率、短絲率、均勻性提高，進而改變了細支卷煙的燃燒狀態(tài)，表現(xiàn)為燃燒錐升溫速率加快，特征溫度T0.5升高。田忠等人[19]研究發(fā)現(xiàn)細支煙燃燒錐溫度明顯低于常規(guī)卷煙，但隨著切絲寬度的降低，燃燒溫度升高。訾瑩瑩等人[21]研究認為不同切絲模式對葉絲結(jié)構(gòu)的影響顯著，其中采用錯刃定長刀片切絲能明顯改善燃燒錐掉頭現(xiàn)象。

摻配物狀態(tài)也會細支卷煙燃燒性產(chǎn)生一定影響。丁美宙等人[16]研究發(fā)現(xiàn)摻配絲狀梗絲的細支卷煙燃燒溫度低于摻配片狀梗絲細支卷煙18℃左右，具有更好的燃燒穩(wěn)定性。廖曉祥等人[20]研究發(fā)現(xiàn)摻配薄壓細切氣流梗絲的細支卷煙比摻配微波膨脹梗絲和常規(guī)氣流梗絲的細支卷煙燃燒錐體積更大，燃燒速率更快，燃燒更充分。

5 煙絲結(jié)構(gòu)對細支卷煙卷制生產(chǎn)的影響

由于細支煙圓周更小，其卷制過程對煙絲結(jié)構(gòu)的均勻性、供料的穩(wěn)定性有更高要求。同時，煙絲中的煙梗在卷制過程中更容易對細支卷煙形成刺破。因此，與常規(guī)卷煙相比，細支煙對卷制工藝和制絲過程中篩分、除梗都有更高的要求。

從當前多數(shù)研究結(jié)果來看，煙絲結(jié)構(gòu)特征對細支煙卷制生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的影響存在一定的矛盾，主要表現(xiàn)在煙絲及其摻配物寬度和長度的降低有利于改善煙絲結(jié)構(gòu)的均勻性，提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，同時又容易造成加工過程原料損耗增大，碎絲率、含末率增加，煙葉有效利用率降低，以及卷接設(shè)備故障率升高，有效作業(yè)率降低等系列問題[8，14]。針對這些問題，也有諸多改進研究。朱成文等人[10]認為采用40 mm定長切絲后碎絲率和填充值變化不大，雖然過程造碎略有增加，出絲率下降0.18%，但煙絲均勻性明顯改善，機臺作業(yè)效率明顯提高，空頭剔除率和總剔除率明顯下降。瞿中先等人[11]研究也認為定長切絲能一定程度上改善細支卷煙煙絲結(jié)構(gòu)分布，降低煙絲消耗。孫東亮等人[12]通過對煙絲“控長、控碎、控寬”處理，即降低長絲、短絲比例，提高中絲比例，煙支吸阻穩(wěn)定性提升，硬度略有增加，卷煙機剔除率降低，運行效率有所提升。

6 結(jié)語

目前，有關(guān)細支煙的研究主要是基于常規(guī)煙的基礎(chǔ)上進行的推導(dǎo)、對比、驗證等。對細支卷煙制絲工藝和卷制工藝的優(yōu)化，都可以在一定程度上改善細支煙品質(zhì)與生產(chǎn)效益，提高卷煙綜合質(zhì)量[22-27]。實際上，細支卷煙與常規(guī)卷煙很多特征差異是由多種因素協(xié)同作用導(dǎo)致的[28]。綜合來看，關(guān)于煙絲結(jié)構(gòu)比例如何影響細支煙物理指標及卷制過程穩(wěn)定性的看法相對統(tǒng)一，而關(guān)于煙絲寬度、摻配物狀態(tài)等因素對細支卷煙主流煙氣、燃燒性、感官品質(zhì)等方面的影響則存在較多不同研究結(jié)論。因此，在對細支煙開展深入的系統(tǒng)研究時還需要結(jié)合更多的個性化研究，充分考慮研究對象的特性。