雪茄煙葉水分平衡工藝研究現(xiàn)狀

陳 歡,周鴻舉,葉科媛,周 文,張 鑫,趙晨婕,姜 宇,李登之,肖 華

(四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司長城雪茄廠,四川 什邡 618400)

近年來,隨著國民經(jīng)濟的快速提升、社會的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展以及新興消費群體的快速產(chǎn)生,在國家煙草專賣局大力支持和積極引導(dǎo)下,雪茄煙消費在國內(nèi)逐漸興起,國產(chǎn)雪茄煙市場呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展態(tài)勢[1]。相較于普通卷煙產(chǎn)品,雪茄煙具有更為明顯的感官特性,主要表現(xiàn)為抽吸勁頭大、香氣豐滿、吃味濃郁等[2]。雪茄煙成品要想體現(xiàn)出這種明顯而濃烈的感官特征,必須在工業(yè)加工過程中嚴格把控?zé)熑~質(zhì)量,但受生產(chǎn)及加工過程工藝技術(shù)的限制,國產(chǎn)雪茄煙葉在預(yù)處理環(huán)節(jié)質(zhì)量提升一直是各個工業(yè)公司研究的重點和難點。

雪茄煙葉從大田栽培種植進入工業(yè)生產(chǎn)最后到成品雪茄煙問世,會經(jīng)歷晾制、農(nóng)業(yè)發(fā)酵、工業(yè)發(fā)酵、整選分級、水分平衡、手工卷制等一系列工藝環(huán)節(jié)[3],煙葉的質(zhì)量和品質(zhì)也受環(huán)節(jié)中眾多工藝技術(shù)手段的影響。根據(jù)雪茄煙葉生產(chǎn)加工過程來看,煙葉水分平衡是其中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,采用適宜的水分平衡工藝對雪茄煙葉及卷制成品煙支的質(zhì)量有重要保障。在雪茄煙葉整選階段,為了便于煙葉去梗理皮,針對含水率偏低的煙葉,操作工人一般會采用噴霧回潮的方式對煙葉進行潤濕,這也直接導(dǎo)致整選后雪茄煙葉的含水率不均勻且普遍偏高,增加了水分平衡的難度。

1 煙葉水分平衡的機制及意義

1.1 雪茄煙葉水分平衡的機制

雪茄煙葉含水率表示水分在煙葉體系中所占的百分比例,與雪茄煙葉在加工過程中發(fā)生霉變、生蟲及變質(zhì)的難易程度直接相關(guān),是決定雪茄煙葉質(zhì)量安全性和穩(wěn)定性的重要因素之一。不同種類雪茄煙葉含水量不同,在生產(chǎn)加工過程中煙葉水分也會不斷變化,水分平衡就是雪茄煙葉在一定環(huán)境條件下自身含水量隨環(huán)境變化的過程,雪茄煙葉具有吸濕性強的特性,其自身含水量受附近空氣潮濕度變化的影響很大[4]。如果周圍環(huán)境的溫、濕度相對含量較低,空氣就會從煙葉中吸收水分,使得煙葉散失水分變干、變脆,從而影響煙葉在后續(xù)工藝處理過程的品質(zhì)。如果周圍環(huán)境的溫、濕度相對較高,煙葉就會從空氣中吸收水分,使得煙葉變濕,導(dǎo)致煙葉在儲存過程中容易發(fā)生腐爛、霉變、蟲害等情況,對煙葉造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害。

按照目前煙草行業(yè)的標準,卷煙煙葉在醇化儲存的時候,含水率應(yīng)控制在16%～18%,醇化后水分合格的煙葉才能進行下一步生產(chǎn)[5]。如制絲線的儲絲工序就需將剛加工出的煙絲進行一段時間的儲存,而在這一段時間內(nèi),要保證煙絲質(zhì)量和為下道工序創(chuàng)造良好的加工條件,就必須通過適當(dāng)方法如升溫烘干等。雪茄煙葉分為茄衣、茄套和茄芯三類,在雪茄煙卷制過程中,對不同類型的雪茄煙葉水分有著不同要求。通常情況下,茄衣煙葉的含水率要保持在20%～23%左右,茄套煙葉的含水率要保持在17%～19%,茄芯煙葉的含水率要保持在14%～16%,過高的含水率可能會導(dǎo)致卷制后的成品雪茄吸阻過大或者在存放過程中發(fā)霉。過低的含水率會在卷制過程中產(chǎn)生大量的造碎,不僅會降低卷制效率,而且增加企業(yè)的生產(chǎn)成本,因此煙葉含水率的高低直接影響了成品雪茄的卷制效率和感官品質(zhì)?？梢娍刂蒲┣褵熑~水分在最佳范圍內(nèi),對于抑制煙葉內(nèi)部的化學(xué)變化并穩(wěn)定煙葉品質(zhì)有著重要意義。相比較而言,雪茄煙葉的水分處理較為溫和,通常采用自然蒸發(fā)水分的形式進行,是一個內(nèi)部生理生化反應(yīng)較為溫和而又緩慢的過程[6]。

目前,大部分工廠雪茄原料煙葉采用自然敞晾法進行水分平衡,部分工廠也采用其他方式進行水分平衡,比如干濕交替法、微波干燥法以及在自然晾干法的基礎(chǔ)上,調(diào)整環(huán)境溫、濕度,加快煙葉水分平衡進程。后續(xù)的研究重點是在水分平衡過程中探索和改變相關(guān)條件,引入機械化、自動化設(shè)備以此優(yōu)化和加快雪茄煙葉水分平衡工序,達到雪茄煙葉水分平衡工藝高效率、高質(zhì)量、高產(chǎn)量的目的。

1.2 水分平衡的目的及意義

在雪茄煙葉原料預(yù)處理生產(chǎn)過程中,水分平衡環(huán)節(jié)是將整選分級后的煙葉進行水分調(diào)整,對煙葉內(nèi)在含水量進行合適控制,使煙葉水分和形態(tài)保持在工藝標準范圍,以保證煙葉內(nèi)在生化反應(yīng)趨于平緩穩(wěn)定而外在平鋪度好、韌性佳的效果。煙葉內(nèi)部水分含量的多少直接決定其儲存狀態(tài)和工藝狀態(tài)[7]。預(yù)處理后煙葉水分含量大,煙葉在儲存中易發(fā)生霉變、生蟲等,影響煙葉后續(xù)工藝的使用;預(yù)處理后煙葉含水量低,在運輸及后續(xù)處理中易造碎,造成煙葉的損耗。因此在煙葉不同的處理時期,需要供應(yīng)與之相適宜的水分才有利于煙葉質(zhì)量的形成。雪茄煙葉經(jīng)工藝處理后含水的均勻程度和準確度直接影響后續(xù)卷制環(huán)節(jié),水分平衡后煙葉的質(zhì)量在很大程度上決定了成品雪茄的質(zhì)量,也是保障成品雪茄品質(zhì)的關(guān)鍵因素。

2 雪茄煙葉水分平衡工藝

雪茄煙葉在整選分級工藝處理之后,一片完整的煙葉經(jīng)過去梗會被分成左右兩張半月形的煙葉,以便后續(xù)手工卷制使用。手工卷制對煙葉的水分要求較高,水分太低,煙葉缺乏韌性,卷制過程會出現(xiàn)煙葉大量造碎、成型煙支爆裂等情況。水分太高,煙葉在層層包裹中浸潤,會出現(xiàn)霉變、生蟲等情況。因此,在手工卷制之前,雪茄煙葉會進入水分平衡環(huán)節(jié),調(diào)節(jié)煙葉內(nèi)部含水量,使煙葉整體含水量均勻且符合水分要求。目前雪茄煙葉的水分平衡大致有自然敞晾法、干濕交替法和微波干燥法,其中自然敞晾法是工業(yè)企業(yè)最為常用的處理工藝之一,干濕交替法和微波干燥法是近年來創(chuàng)新性探索和建立的較為優(yōu)越的水分平衡方式。

2.1 自然敞晾法

目前大部分雪茄煙葉水分平衡所使用的方法為自然敞晾法,即在適宜溫度、濕度環(huán)境下使用多層晾煙架對雪茄煙葉進行平鋪晾曬,并且在一定時間內(nèi)對煙葉進行翻轉(zhuǎn),直到煙葉平衡到合適水分后集中回收儲存。此法在雪茄煙葉的平鋪性、卷曲度及水分平衡后煙葉回縮度上有較好的控制效果,適用于雪茄茄套、茄衣煙葉的水分平衡。

具體而言,雪茄茄套、茄衣煙葉水分平衡前,操作工將雪茄煙葉按照3～6張重疊放置,依次鋪滿整個晾煙架,所使用的雪茄晾煙架為不銹鋼材質(zhì),長200cm,寬100cm,高150cm,共計有6層晾煙板,一次可水分平衡煙葉總量為5～10kg。雪茄煙葉上架完成之后晾煙架在空曠的作業(yè)場地靜置,每隔一段時間操作工會對煙葉進行翻轉(zhuǎn),以達到煙葉均勻散失水分的目的。待水分散失到合適時候由技術(shù)人員檢測水分合格后操作工依次下架煙葉,煙葉經(jīng)質(zhì)量檢測后裝箱運往儲存室。

目前自然敞晾水分平衡方式比較粗放,不同產(chǎn)地、不同水分的雪茄煙葉均在相同條件和環(huán)境中進行水分平衡,煙葉在水分平衡過程中的質(zhì)量穩(wěn)定性不高,平衡后煙葉水分均勻性差,并且需要大量人員操作和面積較大的空曠場地進行,存在人工耗費大、占地面積大、效率較低、產(chǎn)量不足等問題。

2.2 干濕交替法

近年來在生產(chǎn)中逐漸探索出可以人為控制水分平衡條件的干濕交替法,是利用煙葉烘房和回潮室對雪茄煙葉進行先烘干后回潮的方法,此法對雪茄煙葉平鋪性和卷曲度無明顯要求,適用于雪茄茄芯煙葉的水分平衡。

具體而言,雪茄茄芯煙葉水分平衡前,操作工將煙葉按照5～10張重疊放置,依次鋪滿晾煙架后,推入煙葉烘房,開啟溫、濕度調(diào)控功能以及設(shè)置烘干時間,一般來說雪茄茄芯煙葉烘干時溫度設(shè)置為50～60℃,濕度為30%～40%,烘干時間為30～40min。烘干結(jié)束后將煙葉轉(zhuǎn)移至煙葉水分回潮室,同樣開啟溫、濕度及時間控制功能,溫度為35～40℃,濕度為75%～80%,回潮時間為60～80min。待回潮工序結(jié)束后經(jīng)技術(shù)人員檢測煙葉水分合格后煙葉在指定區(qū)域下架裝箱。

干濕交替水分平衡法通過提前設(shè)定烘房和回潮室溫濕度、作用時間及其他技術(shù)參數(shù),能實現(xiàn)定時定量對雪茄煙葉進行水分平衡,并且可以控制煙葉水分平衡后的含水率,能夠快速、高效的達到目標水分,杜絕了因水分平衡前煙葉含水率的差異帶來的平衡后煙葉水分不均勻的現(xiàn)象,也在一定程度上緩解了自然晾干法產(chǎn)量不足的問題,但操作人員多、占用場地面積大等問題仍然存在。

2.3 微波干燥法

傳統(tǒng)的水分平衡方法和場地設(shè)備等在雪茄煙葉水分的均勻性、煙葉使用的有效性和水份精度等方面仍存在一定的不足,并且作業(yè)過程中受外部環(huán)境影響較大,容易產(chǎn)生造碎、香氣逸失、能耗大等問題。

微波加熱是一種輻射加熱,采用微波加熱時,不論物料形狀如何,熱量都能均勻滲透物料內(nèi)外[8]。并且微波不影響物料的色、香、味及組織結(jié)構(gòu),有效成分也不易被分解、破壞,能有效提高雪茄煙葉水分均勻性、減少造碎、同時更能夠適應(yīng)后續(xù)加工的多樣性,此法適用于絕大多數(shù)雪茄煙葉的水分平衡。

具體而言,將待水分平衡的雪茄煙葉按照5～10張均勻平鋪在傳輸皮帶上,開啟微波設(shè)備后,傳輸皮帶將煙葉運輸至微波作用腔體內(nèi),首先由微波發(fā)出器發(fā)生微波,經(jīng)饋能裝置輸入微波加熱器中[9],物料由傳輸系統(tǒng)送至微波加熱腔體,此時雪茄煙葉中的水分在微波能的作用下升溫蒸發(fā),水蒸氣通過抽濕系統(tǒng)排除而達到干燥的目的,物料中的細菌則被微波電磁場作用下所產(chǎn)生的生物效應(yīng)和熱效應(yīng)殺滅。由于微波與煙葉直接發(fā)生作用,使煙葉里外同時被加熱,所以干燥溫度低、速度快且煙葉水分均勻散失[10]。微波作用結(jié)束后,傳輸皮帶將煙葉運輸?shù)街付▍^(qū)域,操作人員對煙葉進行裝箱儲存。

微波水分平衡方式無須通過對流或傳導(dǎo)來傳遞熱量,傳熱方向和傳質(zhì)方向相同,所以雪茄煙葉水分平衡速度快,效率高,并且節(jié)約大量人工、作業(yè)時間和作業(yè)場地,是工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)水分平衡工藝機械化、自動化的有力突破口。

2.4 其他水分平衡法

目前也有部分工業(yè)企業(yè)在自然水分平衡方法基礎(chǔ)上探索改變作業(yè)環(huán)境條件,加快煙葉水分蒸發(fā)速度,縮短水分平衡時間。具體而言,待水分平衡雪茄煙葉經(jīng)人工全部上架后,操作工將晾煙架置于煙葉水分平衡區(qū)域,將空調(diào)設(shè)置適宜的溫度、濕度后靜置水分平衡,直至煙葉水分合格。此法優(yōu)化了自然水分平衡法,降低了外界環(huán)境對煙葉水分的影響,一定程度上提升了煙葉水分平衡效率。

3 展望

2020年之前,我國雪茄煙葉原料基本以進口為主,國產(chǎn)原料產(chǎn)量與質(zhì)量較國外優(yōu)質(zhì)雪茄原料還有一定的差距。但自從2020年“國產(chǎn)雪茄煙葉開發(fā)與應(yīng)用重大專項”啟動實施以來,國家煙草專賣局制訂了《國產(chǎn)雪茄煙發(fā)展規(guī)劃》,中國煙草總公司下發(fā)了《雪茄煙葉產(chǎn)業(yè)化發(fā)展意見》,指出要加快國產(chǎn)雪茄煙葉產(chǎn)業(yè)化進程,構(gòu)建國產(chǎn)雪茄原料保障體系,促進國產(chǎn)雪茄煙高質(zhì)量發(fā)展。此后各工業(yè)公司全面推進國產(chǎn)雪茄煙葉原料預(yù)處理環(huán)節(jié)關(guān)鍵技術(shù)研究,在煙葉發(fā)酵、分級整選、水分平衡等環(huán)節(jié)的研究均取得了較好的進展[11]。

水分平衡工藝作為國產(chǎn)雪茄煙葉感官及外觀質(zhì)量提升的重要階段,也是影響雪茄煙支內(nèi)在和外在品質(zhì)形成的關(guān)鍵工藝,后續(xù)工業(yè)生產(chǎn)過程中,要在現(xiàn)有雪茄煙葉水分平衡工藝技術(shù)研究基礎(chǔ)上,確定煙葉水分平衡工藝最佳方式方法,并且積極探索引進先進設(shè)施設(shè)備,以科技為水分平衡環(huán)節(jié)賦能,提高加工過程中國產(chǎn)雪茄煙葉的內(nèi)外品質(zhì)、生產(chǎn)效率和煙葉使用率,推動雪茄煙葉水分平衡工藝向自動化、智能化方向發(fā)展,對于提升國產(chǎn)雪茄原料預(yù)處理過程生產(chǎn)效能以及提升國產(chǎn)雪茄原料保障能力具有十分重要的意義。