盧幼祥, 舒俊生, 徐迎波, 丁乃紅, 袁松波, 劉朝輝, 陳開波

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微波膨脹梗絲理化指標及其應(yīng)用于卷煙產(chǎn)品的效果

盧幼祥*1, 舒俊生1, 徐迎波1, 丁乃紅1, 袁松波2, 劉朝輝3, 陳開波1

(1. 安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 技術(shù)中心, 安徽 合肥, 230088; 2. 湖北煙草金葉復(fù)烤有限責(zé)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 樂山, 614000)

為了比較微波膨脹梗絲與常規(guī)工藝梗絲之間的差異, 分析了2種梗絲的理化指標, 并對它們在卷煙產(chǎn)品中的應(yīng)用效果進行了研究. 儀器分析及內(nèi)在質(zhì)量感官評吸對比結(jié)果表明: 采用微波膨脹梗絲對降低焦油及其他危害成分、增加烘烤香、提高卷煙穩(wěn)定性等有明顯的效果.

微波膨脹梗絲; 理化指標; 香味成分; 危害成分; 感官質(zhì)量

目前卷煙企業(yè)為降低卷煙成本和煙氣焦油量, 在卷煙配方中摻兌的膨脹梗絲比例呈上升趨勢[1—3]. 但膨脹后的梗絲燃吸時香氣平淡, 且木質(zhì)氣較重、刺激性較大, 同時處理后梗絲顏色呈白色, 在一定程度上影響了卷煙的內(nèi)外在質(zhì)量, 煙梗利用率僅有40％左右, 每年都將產(chǎn)生大量的廢棄煙梗[4—5].

近年來, 微波膨脹煙梗技術(shù)的興起和發(fā)展, 打破了傳統(tǒng)梗絲的制備工藝, 為充分利用煙梗資源開辟了新的研究領(lǐng)域和應(yīng)用方向. 當(dāng)前, 微波膨脹煙梗技術(shù)主要有制梗粒和制梗條絲2種形式, 對于制梗粒的相關(guān)研究報道很多[6—9], 研究表明, 微波膨脹梗粒具有填充能力強、利用率高、能有效降低卷煙煙氣中的焦油和CO含量等優(yōu)點. 但也存在明顯的不足: 與煙絲摻兌后, 在卷接前的輸送和卷制過程中易與煙絲分層分離, 在煙絲中的分布均勻性較差, 從而影響其在卷煙中的應(yīng)用效果. 而對于制梗條絲的研究鮮有報道.

本文采用微波處理方式對煙梗進行了制梗條絲試驗, 并將該方法制成的梗絲(絲狀)與常規(guī)工藝生產(chǎn)的梗絲(片狀)的理化指標、致香成分、卷煙物理指標及主流煙氣、卷煙危害成分進行了對比分析, 旨在為微波膨脹梗絲應(yīng)用和品質(zhì)提升提供參考依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 梗絲原料

復(fù)烤后煙梗(湖北煙草金葉復(fù)烤有限責(zé)任公司提供); 微波膨脹梗絲(四川宏翔益生微波科技有限公司提供), 具體制備的工藝流程見圖1; 常規(guī)工藝梗絲(湖北中煙武漢卷煙廠提供); 黃山某二類卷煙葉絲、黃山某卷煙三類葉絲(安徽中煙合肥卷煙廠提供).

圖1 微波膨脹煙梗及制梗絲工藝流程

1.1.2 主要儀器設(shè)備及試劑

儀器: 填充儀、碎絲機(鄭州嘉德機電有限公司), QTM綜合測試臺、SM400直線型吸煙機(英國Filtrona公司); HP6890/5973氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國Agilent公司); AE200電子天平(感量: 0.000 1 g, 瑞士Mettler公司); AutoAnalyzer3連續(xù)流動分析儀(德國Bran+Luebbe公司).

試劑: 水中氰標準溶液、氨離子標準溶液(AR, 中國計量科學(xué)研究院), 鄰苯二甲酸氫鉀、濃鹽酸、醋酸、高氯酸(AR, 廣東汕頭西隴化工廠), 異煙酸、1, 3－二甲基巴比妥酸、吡啶、甲醇、環(huán)己烷, (AR, Acros公司), NNK、N-戊基－(3甲基吡啶基)－亞硝氨、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, 百靈威化學(xué)試劑公司), 50 mg硅膠固萃取柱(瓦里安公司), 苯酚、乙腈、氫氧化鈉、氯化鈉、無水硫酸鈉、二氯甲烷(AR, 國藥集團化學(xué)試劑有限公司).

1.2 方法

1.2.1 揮發(fā)性致香成分

樣品干燥磨碎后, 稱取20 g梗末, 加入280 mL的水和適量NaCl, 放入燒瓶中, 同時蒸餾萃取2.5 h, 將萃取液用二氯甲烷萃取, 并采用無水硫酸鈉脫水干燥后備用.

1.2.2 微波膨脹梗絲卷煙樣品及分析方法

在黃山二類葉絲中分別添加0%、10％、20％微波膨脹梗絲制成3種不同卷煙樣品, 進行卷煙物理、主流煙氣檢測分析; 在黃山三類葉絲中分別添加微波膨脹梗絲或常規(guī)工藝梗絲各10％、20％、50％制成6種梗絲含量的卷煙樣品, 對10％、20％卷煙樣品進行卷煙物理、主流煙氣、感官質(zhì)量檢測與評價, 對50％比例試驗樣品進行危害成分檢測分析.

1.2.3 檢測方法及感官評價

梗絲常規(guī)化學(xué)成分檢驗參照文獻[10－13]的方法進行; 卷煙物理指標、煙氣指標、感官質(zhì)量檢驗按照文獻[14]的方法進行; 危害成分檢測按照文獻[15－21]的方法進行.

2 結(jié)果與分析

2.1 梗絲理化指標分析

表1 微波膨脹梗絲與常規(guī)工藝梗絲物理指標檢測結(jié)果

表2 微波膨脹梗絲與常規(guī)工藝梗絲常規(guī)化學(xué)指標檢測結(jié)果 /%

梗絲理化指標檢測結(jié)果見表1、表2. 由表中數(shù)據(jù)可知, 微波膨脹梗絲與常規(guī)工藝梗絲填充值、抗造碎性2物理指標接近; 微波膨脹梗絲葡萄糖、果糖、煙堿含量略低于常規(guī)工藝梗絲.

2.2 揮發(fā)性致香成分分析

揮發(fā)性致香成分檢測結(jié)果見表3. 由表3可以看出, 除5-羥甲基糠醛含量高外, 其他物質(zhì)含量相對較小, 微波膨脹烤煙梗絲糠醛類、吡嗪類物質(zhì)略高于常規(guī)工藝梗絲, 說明微波膨脹梗絲的烘烤香特征較常規(guī)工藝梗絲明顯(糠醛類物質(zhì)是烘烤香主要特征香味成分).

表3 微波膨脹梗絲與常規(guī)工藝梗絲部分中性香味成分比較 /(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-環(huán)戊烯-1-酮; 16—吡咯; 17—苯甲醛; 18—氧化異佛爾酮; 19—芳樟醇; 20—5-甲基糠醛; 21—異佛爾酮; 22—2-乙酰吡啶; 23—1-甲基-2-乙酰吡咯; 24—糠醇; 25—甲基環(huán)戊烯醇酮; 26—苯甲醇; 27—苯乙醇; 28—喹啉; 29—紫羅蘭酮; 30—2-乙酰吡咯; 31—麥斯明; 32—二烯煙堿; 33—吲哚; 34—2, 3-聯(lián)吡啶; 35—5-羥甲基糠醛.

2.3 卷煙物理指標及主流煙氣分析

表4 微波膨脹梗絲與常規(guī)工藝梗絲卷煙物理指標比較

卷煙物理指標及主流煙氣指標檢測結(jié)果分別見表4、表5. 由表中數(shù)據(jù)可知, 隨著煙絲中微波膨脹梗絲的摻兌比例增加, 煙支吸阻變大, 抽吸口數(shù)變小, 煙支焦油量、煙氣煙堿量減小, 煙氣一氧化碳含量略微增加, 摻兌比例分別為10%和20%時, 焦油量比未摻樣品分別降低約1 mg和2 mg, 煙支物理指標的均未發(fā)生明顯變化, 說明微波膨脹梗絲的添加影響到卷煙物理指標的同時, 并未影響到卷煙物理指標的穩(wěn)定性; 在相同的梗絲比例條件下, 卷煙物理指標無明顯差異, 摻兌微波膨脹梗絲卷煙樣品單支重量、通風(fēng)率、總粒相物、焦油、煙氣煙堿量都略低于常規(guī)工藝梗絲摻兌卷煙樣品; 隨著摻兌比例增加, 焦油等煙氣指標檢測值降低, 微波膨脹梗絲與常規(guī)工藝梗絲的摻兌對卷煙煙氣指標影響一致, 均可起到較顯著的降焦作用.

表5 微波膨脹梗絲與常規(guī)工藝梗絲卷煙主流煙氣指標比較

2.4 卷煙感官質(zhì)量

技術(shù)中心13名專業(yè)評委按照卷煙國標要求進行了對比評吸, 結(jié)果見表6. 由表6可以看出, 在相同的梗絲比例條件下, 卷煙感官質(zhì)量總得分接近, 差距不明顯, 主要表現(xiàn)在香氣和余味方面有差異, 摻兌微波膨脹梗絲卷煙烘烤香較突出、余味更舒適, 摻兌常規(guī)工藝梗絲的卷煙煙氣相對表現(xiàn)得更為柔和; 從風(fēng)格上看, 隨著梗絲摻兌比例的增加, 梗絲帶來的風(fēng)格差異越明顯, 在實際應(yīng)用中, 微波膨脹梗絲的摻兌量應(yīng)控制在10%左右較為合適.

表6 微波膨脹梗絲與常規(guī)工藝梗絲卷煙感官質(zhì)量(評分)比較

2.5 卷煙危害成分分析

卷煙7種危害成分檢測結(jié)果見表7, 由表7可知, 在相同梗絲摻兌比例(均為50%)條件下, 含有微波膨脹烤煙梗絲的卷煙樣品苯酚、苯并芘、氫氰酸含量略低于含有常規(guī)工藝梗絲的卷煙樣品, 亞硝胺含量相反, 其它指標與含有常規(guī)工藝梗絲的卷煙樣品接近.

表7 微波膨脹梗絲與常規(guī)工藝梗絲卷煙7種危害成分比較 /(ng×支?1)

3 討論與結(jié)論

從分析結(jié)果來看, 微波膨脹梗絲的糖含量略低于常規(guī)工藝梗絲, 經(jīng)微波膨脹后梗絲致香成分糠醛類、吡嗪類物質(zhì)較常規(guī)工藝梗絲高, 評吸結(jié)果與分析結(jié)果相吻合. 這主要是微波膨脹過程中受高溫作用, 糖和氨基酸發(fā)生美拉德反應(yīng), 進而產(chǎn)生出更多的致香物質(zhì).

相同的摻兌比例下, 微波膨脹梗絲的降焦效果略好于常規(guī)工藝梗絲, 這點與卷煙危害成分分析結(jié)果一致, 含有微波膨脹烤煙梗絲的卷煙樣品苯酚、苯并芘、氫氰酸含量略低于含有常規(guī)工藝梗絲的卷煙樣品, 亞硝胺含量相反.

在試驗條件下, 摻兌微波膨脹梗絲的卷煙樣品物理指標穩(wěn)定性好于常規(guī)工藝梗絲卷煙樣品, 其原因可能為絲狀的微波膨脹梗絲與煙絲形狀接近, 配伍性好.

[1] 何炬, 劉維涓, 師建全, 等. 微波膨脹煙梗質(zhì)量研究[J]. 煙草科技, 2006(2): 9—12.

[2] 陳良元, 王鵬, 楊清. 制梗絲加料位點試驗[J]. 煙草科技, 2003(3): 9—10.

[3] 高尊華, 鮑文華, 程紅軍, 等. 梗絲結(jié)構(gòu)對卷煙質(zhì)量穩(wěn)定性的影響[J]. 煙草科技, 2007(2): 5—7.

[4] 崔志軍, 孟慶洪, 劉敏, 等. 煙草秸梗氣化替代煤炭烘烤煙葉研究初報[J]. 中國煙草科學(xué), 2010(3): 70—72.

[5] 資文華, 劉堅, 李軍, 等. 造粒方式及物料含水率對煙梗顆粒質(zhì)量的影響[J]. 煙草科技, 2011(5): 11—14.

[6] 陳晶玲, 陳明功, 汪曉艷, 等. 煙梗微波膨化基本規(guī)律的研究[J]. 安徽理工大學(xué)學(xué)報: 自然科學(xué)版, 2010(3): 8—10.

[7] 溫東奇, 黃憲忠, 堯珍玉, 等. 微波膨脹煙梗顆粒的頂空-SPME-GC-MS分析[J]. 應(yīng)用化工, 2010(5): 775—777.

[8] 堯珍玉, 馬濤, 溫東奇, 等. 微波膨脹梗顆粒在卷煙濾嘴中的應(yīng)用[J]. 應(yīng)用化工, 2010(9): 1432—1435.

[9] 楊濤, 李敏, 李姍姍, 等. 微波膨脹過程中煙梗及由其制備的顆粒的物理化學(xué)變化[J]. 煙草科技, 2008(2): 33—38.

[10] YC/T161-2002 煙草及煙草制品總氮的測定-連續(xù)流動法[S].

[11] YC/T249-2008 煙草及煙草制品蛋白質(zhì)的測定-連續(xù)流動法[S].

[12] YC/T246-2008 煙草及煙草制品煙堿的測定-氣相色譜法[S].

[13] YC/T251-2008 煙草及煙草制品葡萄糖、果糖、蔗糖的測定-氣相色譜法[S].

[14] 范黎, 胡清源. GB5606-2005《卷煙》系列國家標準宣貫教材[M]. 北京: 中國標準化出版社, 2005.

[15] GB/T23356-2009卷煙煙氣氣相的CO的測定-非散射紅外法[S].

[16] GB/T21130-2007卷煙煙氣總粒相物中苯并[a]芘的測定[S].

[17] YC/T253-2008卷煙主流煙氣中氰化氫的測定-連續(xù)流動法[S].

[18] GB/T23228-2008卷煙主流煙氣總粒相物中煙草特有N－亞硝氨的測定-氣相色譜- 熱能分析聯(lián)用[S].

[19] YC/T377-2010卷煙主流煙氣中氨的測定-離子色譜法[S].

[20] YC/T255-2008卷煙主流煙氣中主要酚類化合物的測定-高效液相色譜法[S].

[21] YC/T254-2008卷煙主流煙氣中主要羰基化合物的測定-高效液相色譜法[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

中國煙草總公司科技重點項目(110201002012).

(責(zé)任編校: 江 河)