卢幼祥, 舒俊生, 徐迎波, 丁乃红, 袁松波, 刘朝辉, 陈开波



微波膨胀梗丝理化指标及其应用于卷烟产品的效果

卢幼祥*1, 舒俊生1, 徐迎波1, 丁乃红1, 袁松波2, 刘朝辉3, 陈开波1

(1. 安徽中烟工业有限责任公司 技术中心, 安徽 合肥, 230088; 2. 湖北烟草金叶复烤有限责任公司, 湖北 恩施, 445000; 3. 四川宏翔益生微波科技有限公司, 四川 乐山, 614000)

为了比较微波膨胀梗丝与常规工艺梗丝之间的差异, 分析了2种梗丝的理化指标, 并对它们在卷烟产品中的应用效果进行了研究. 仪器分析及内在质量感官评吸对比结果表明: 采用微波膨胀梗丝对降低焦油及其他危害成分、增加烘烤香、提高卷烟稳定性等有明显的效果.

微波膨胀梗丝; 理化指标; 香味成分; 危害成分; 感官质量

目前卷烟企业为降低卷烟成本和烟气焦油量, 在卷烟配方中掺兑的膨胀梗丝比例呈上升趋势[1—3]. 但膨胀后的梗丝燃吸时香气平淡, 且木质气较重、刺激性较大, 同时处理后梗丝颜色呈白色, 在一定程度上影响了卷烟的内外在质量, 烟梗利用率仅有40％左右, 每年都将产生大量的废弃烟梗[4—5].

近年来, 微波膨胀烟梗技术的兴起和发展, 打破了传统梗丝的制备工艺, 为充分利用烟梗资源开辟了新的研究领域和应用方向. 当前, 微波膨胀烟梗技术主要有制梗粒和制梗条丝2种形式, 对于制梗粒的相关研究报道很多[6—9], 研究表明, 微波膨胀梗粒具有填充能力强、利用率高、能有效降低卷烟烟气中的焦油和CO含量等优点. 但也存在明显的不足: 与烟丝掺兑后, 在卷接前的输送和卷制过程中易与烟丝分层分离, 在烟丝中的分布均匀性较差, 从而影响其在卷烟中的应用效果. 而对于制梗条丝的研究鲜有报道.

本文采用微波处理方式对烟梗进行了制梗条丝试验, 并将该方法制成的梗丝(丝状)与常规工艺生产的梗丝(片状)的理化指标、致香成分、卷烟物理指标及主流烟气、卷烟危害成分进行了对比分析, 旨在为微波膨胀梗丝应用和品质提升提供参考依据.

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 梗丝原料

复烤后烟梗(湖北烟草金叶复烤有限责任公司提供); 微波膨胀梗丝(四川宏翔益生微波科技有限公司提供), 具体制备的工艺流程见图1; 常规工艺梗丝(湖北中烟武汉卷烟厂提供); 黄山某二类卷烟叶丝、黄山某卷烟三类叶丝(安徽中烟合肥卷烟厂提供).

图1 微波膨胀烟梗及制梗丝工艺流程

1.1.2 主要仪器设备及试剂

仪器: 填充仪、碎丝机(郑州嘉德机电有限公司), QTM综合测试台、SM400直线型吸烟机(英国Filtrona公司); HP6890/5973气相色谱/质谱联用仪(美国Agilent公司); AE200电子天平(感量: 0.000 1 g, 瑞士Mettler公司); AutoAnalyzer3连续流动分析仪(德国Bran+Luebbe公司).

试剂: 水中氰标准溶液、氨离子标准溶液(AR, 中国计量科学研究院), 邻苯二甲酸氢钾、浓盐酸、醋酸、高氯酸(AR, 广东汕头西陇化工厂), 异烟酸、1, 3－二甲基巴比妥酸、吡啶、甲醇、环己烷, (AR, Acros公司), NNK、N-戊基－(3甲基吡啶基)－亚硝氨、巴豆醛－2, 4－二硝基苯肼衍生物、甲烷磺酸, 苯并[a]芘、D12－苯并[a]芘(AR, 百灵威化学试剂公司), 50 mg硅胶固萃取柱(瓦里安公司), 苯酚、乙腈、氢氧化钠、氯化钠、无水硫酸钠、二氯甲烷(AR, 国药集团化学试剂有限公司).

1.2 方法

1.2.1 挥发性致香成分

样品干燥磨碎后, 称取20 g梗末, 加入280 mL的水和适量NaCl, 放入烧瓶中, 同时蒸馏萃取2.5 h, 将萃取液用二氯甲烷萃取, 并采用无水硫酸钠脱水干燥后备用.

1.2.2 微波膨胀梗丝卷烟样品及分析方法

在黄山二类叶丝中分别添加0%、10％、20％微波膨胀梗丝制成3种不同卷烟样品, 进行卷烟物理、主流烟气检测分析; 在黄山三类叶丝中分别添加微波膨胀梗丝或常规工艺梗丝各10％、20％、50％制成6种梗丝含量的卷烟样品, 对10％、20％卷烟样品进行卷烟物理、主流烟气、感官质量检测与评价, 对50％比例试验样品进行危害成分检测分析.

1.2.3 检测方法及感官评价

梗丝常规化学成分检验参照文献[10－13]的方法进行; 卷烟物理指标、烟气指标、感官质量检验按照文献[14]的方法进行; 危害成分检测按照文献[15－21]的方法进行.

2 结果与分析

2.1 梗丝理化指标分析

表1 微波膨胀梗丝与常规工艺梗丝物理指标检测结果

表2 微波膨胀梗丝与常规工艺梗丝常规化学指标检测结果 /%

梗丝理化指标检测结果见表1、表2. 由表中数据可知, 微波膨胀梗丝与常规工艺梗丝填充值、抗造碎性2物理指标接近; 微波膨胀梗丝葡萄糖、果糖、烟碱含量略低于常规工艺梗丝.

2.2 挥发性致香成分分析

挥发性致香成分检测结果见表3. 由表3可以看出, 除5-羟甲基糠醛含量高外, 其他物质含量相对较小, 微波膨胀烤烟梗丝糠醛类、吡嗪类物质略高于常规工艺梗丝, 说明微波膨胀梗丝的烘烤香特征较常规工艺梗丝明显(糠醛类物质是烘烤香主要特征香味成分).

表3 微波膨胀梗丝与常规工艺梗丝部分中性香味成分比较 /(mg/20支)

注: 1—吡啶; 2—2-甲基吡嗪; 3—2-甲基-4-H-呋喃-3-酮; 4—2-乙基吡啶; 5—2,5-二甲基吡嗪; 6—6-甲基-5-庚烯-2-酮; 7—2,3-二甲基吡嗪; 8—3-乙基吡啶; 9—三甲基吡嗪; 10—2-乙基-3-甲基比秦; 11—2,3-二乙基吡嗪; 12—糠醛; 13—3-乙烯基吡啶; 14—2-乙酰呋喃; 15—3-甲基-2-环戊烯-1-酮; 16—吡咯; 17—苯甲醛; 18—氧化异佛尔酮; 19—芳樟醇; 20—5-甲基糠醛; 21—异佛尔酮; 22—2-乙酰吡啶; 23—1-甲基-2-乙酰吡咯; 24—糠醇; 25—甲基环戊烯醇酮; 26—苯甲醇; 27—苯乙醇; 28—喹啉; 29—紫罗兰酮; 30—2-乙酰吡咯; 31—麦斯明; 32—二烯烟碱; 33—吲哚; 34—2, 3-联吡啶; 35—5-羟甲基糠醛.

2.3 卷烟物理指标及主流烟气分析

表4 微波膨胀梗丝与常规工艺梗丝卷烟物理指标比较

卷烟物理指标及主流烟气指标检测结果分别见表4、表5. 由表中数据可知, 随着烟丝中微波膨胀梗丝的掺兑比例增加, 烟支吸阻变大, 抽吸口数变小, 烟支焦油量、烟气烟碱量减小, 烟气一氧化碳含量略微增加, 掺兑比例分别为10%和20%时, 焦油量比未掺样品分别降低约1 mg和2 mg, 烟支物理指标的均未发生明显变化, 说明微波膨胀梗丝的添加影响到卷烟物理指标的同时, 并未影响到卷烟物理指标的稳定性; 在相同的梗丝比例条件下, 卷烟物理指标无明显差异, 掺兑微波膨胀梗丝卷烟样品单支重量、通风率、总粒相物、焦油、烟气烟碱量都略低于常规工艺梗丝掺兑卷烟样品; 随着掺兑比例增加, 焦油等烟气指标检测值降低, 微波膨胀梗丝与常规工艺梗丝的掺兑对卷烟烟气指标影响一致, 均可起到较显著的降焦作用.

表5 微波膨胀梗丝与常规工艺梗丝卷烟主流烟气指标比较

2.4 卷烟感官质量

技术中心13名专业评委按照卷烟国标要求进行了对比评吸, 结果见表6. 由表6可以看出, 在相同的梗丝比例条件下, 卷烟感官质量总得分接近, 差距不明显, 主要表现在香气和余味方面有差异, 掺兑微波膨胀梗丝卷烟烘烤香较突出、余味更舒适, 掺兑常规工艺梗丝的卷烟烟气相对表现得更为柔和; 从风格上看, 随着梗丝掺兑比例的增加, 梗丝带来的风格差异越明显, 在实际应用中, 微波膨胀梗丝的掺兑量应控制在10%左右较为合适.

表6 微波膨胀梗丝与常规工艺梗丝卷烟感官质量(评分)比较

2.5 卷烟危害成分分析

卷烟7种危害成分检测结果见表7, 由表7可知, 在相同梗丝掺兑比例(均为50%)条件下, 含有微波膨胀烤烟梗丝的卷烟样品苯酚、苯并芘、氢氰酸含量略低于含有常规工艺梗丝的卷烟样品, 亚硝胺含量相反, 其它指标与含有常规工艺梗丝的卷烟样品接近.

表7 微波膨胀梗丝与常规工艺梗丝卷烟7种危害成分比较 /(ng×支‑1)

3 讨论与结论

从分析结果来看, 微波膨胀梗丝的糖含量略低于常规工艺梗丝, 经微波膨胀后梗丝致香成分糠醛类、吡嗪类物质较常规工艺梗丝高, 评吸结果与分析结果相吻合. 这主要是微波膨胀过程中受高温作用, 糖和氨基酸发生美拉德反应, 进而产生出更多的致香物质.

相同的掺兑比例下, 微波膨胀梗丝的降焦效果略好于常规工艺梗丝, 这点与卷烟危害成分分析结果一致, 含有微波膨胀烤烟梗丝的卷烟样品苯酚、苯并芘、氢氰酸含量略低于含有常规工艺梗丝的卷烟样品, 亚硝胺含量相反.

在试验条件下, 掺兑微波膨胀梗丝的卷烟样品物理指标稳定性好于常规工艺梗丝卷烟样品, 其原因可能为丝状的微波膨胀梗丝与烟丝形状接近, 配伍性好.

[1] 何炬, 刘维涓, 师建全, 等. 微波膨胀烟梗质量研究[J]. 烟草科技, 2006(2): 9—12.

[2] 陈良元, 王鹏, 杨清. 制梗丝加料位点试验[J]. 烟草科技, 2003(3): 9—10.

[3] 高尊华, 鲍文华, 程红军, 等. 梗丝结构对卷烟质量稳定性的影响[J]. 烟草科技, 2007(2): 5—7.

[4] 崔志军, 孟庆洪, 刘敏, 等. 烟草秸梗气化替代煤炭烘烤烟叶研究初报[J]. 中国烟草科学, 2010(3): 70—72.

[5] 资文华, 刘坚, 李军, 等. 造粒方式及物料含水率对烟梗颗粒质量的影响[J]. 烟草科技, 2011(5): 11—14.

[6] 陈晶玲, 陈明功, 汪晓艳, 等. 烟梗微波膨化基本规律的研究[J]. 安徽理工大学学报: 自然科学版, 2010(3): 8—10.

[7] 温东奇, 黄宪忠, 尧珍玉, 等. 微波膨胀烟梗颗粒的顶空-SPME-GC-MS分析[J]. 应用化工, 2010(5): 775—777.

[8] 尧珍玉, 马涛, 温东奇, 等. 微波膨胀梗颗粒在卷烟滤嘴中的应用[J]. 应用化工, 2010(9): 1432—1435.

[9] 杨涛, 李敏, 李姗姗, 等. 微波膨胀过程中烟梗及由其制备的颗粒的物理化学变化[J]. 烟草科技, 2008(2): 33—38.

[10] YC/T161-2002 烟草及烟草制品总氮的测定-连续流动法[S].

[11] YC/T249-2008 烟草及烟草制品蛋白质的测定-连续流动法[S].

[12] YC/T246-2008 烟草及烟草制品烟碱的测定-气相色谱法[S].

[13] YC/T251-2008 烟草及烟草制品葡萄糖、果糖、蔗糖的测定-气相色谱法[S].

[14] 范黎, 胡清源. GB5606-2005《卷烟》系列国家标准宣贯教材[M]. 北京: 中国标准化出版社, 2005.

[15] GB/T23356-2009卷烟烟气气相的CO的测定-非散射红外法[S].

[16] GB/T21130-2007卷烟烟气总粒相物中苯并[a]芘的测定[S].

[17] YC/T253-2008卷烟主流烟气中氰化氢的测定-连续流动法[S].

[18] GB/T23228-2008卷烟主流烟气总粒相物中烟草特有N－亚硝氨的测定-气相色谱- 热能分析联用[S].

[19] YC/T377-2010卷烟主流烟气中氨的测定-离子色谱法[S].

[20] YC/T255-2008卷烟主流烟气中主要酚类化合物的测定-高效液相色谱法[S].

[21] YC/T254-2008卷烟主流烟气中主要羰基化合物的测定-高效液相色谱法[S].

Physicochemical of microwave expanded stems and its effect applied in cigarette

LU You-xiang1, SHU Jun-sheng1, XU Ying-bo1, DING Nai-hong1, YUAN Song-bo2, LIU Chao-hui3, CHEN Kai-bo1

(1. Technology Center of Anhui Branch of China Tobacco Industy Corporation, Hefei 230088, China; 2. Hubei Tobacco Redrying Co., Ltd., Enshi 445000, China; 3. Sichuan Hong-xiang Probiotics Microwave Technology Company, Leshan 614000, China )

In order to compare the difference between microwave expanded stems, their physicochemical and its application in tobacco products have been validated. The results showed that: the former was more effective than the latter to reduce tar and hazard components, enhance baked aroma and stability.

microwave expanded stems; physicochemical; aroma components; hazard components; sensory quality

10.3969/j.issn.1672-6146.2013.03.020

TS 452.5

1672-6146(2013)03-0089-05

email: 574567981@qq.com.

2013-06-06

中国烟草总公司科技重点项目(110201002012).

(责任编校: 江 河)