閆瑛

摘要 煙梗是部分卷煙及造紙法再造煙葉的主要組成部分，其在減少卷煙產(chǎn)品中煙草有害成分釋放量和降低卷煙成本方面發(fā)揮了重要作用，從煙梗處理技術(shù)的必要性和處理方法2個(gè)方面進(jìn)行介紹，闡述物理法、化學(xué)法、生物法、物理化學(xué)法、物理生物法以及化學(xué)生物法幾種煙梗處理技術(shù)的研究進(jìn)展，并對(duì)煙梗處理技術(shù)進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞 卷煙；造紙法再造煙葉；煙梗處理

中圖分類(lèi)號(hào) TS49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2018）32-0020-04

Research Progress on Advanced Technology for Tobacco Stem Pretreatment

YAN Ying （Henan Cigarette Industry Tobacco Sheet Co.，Ltd.，Xuchang ，Henan 461000）

Abstract Tobacco stem is the main component of cigarette and reconstituted tobacco，which plays an important role in reducing release of harmful components in cigarette products and cigarette cost.The necessity of tobacco stem treatment technology and treatment methods were reviewed in this paper.The research progress of tobacco stem treatment technologies such as physical method，chemical method，biological method，physical-chemical method，physical-biological method，chemical-biological method were mainly discussed.Besides，the pretreatment technology of tobacco stem was foreseen.

Key words Cigarette；Reconstituted tobacco；Tobacco stem pretreatment

煙草是一種農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)作物，全球每年產(chǎn)量約為500萬(wàn)t，我國(guó)煙草年產(chǎn)量已超過(guò)1.5萬(wàn)t，鑒于卷煙行業(yè)對(duì)煙草中煙葉的大量使用，使得煙草在加工利用過(guò)程中產(chǎn)生大量的如煙桿、煙梗、煙葉碎片等副產(chǎn)品，若這些副產(chǎn)品得不到有效利用，則造成資源的浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染[1-3]。因此，探索有關(guān)這些煙草副產(chǎn)品的利用技術(shù)具有重要意義。

煙梗是煙葉之粗硬葉脈，占葉重的25%～30%[4]。目前，煙梗已成為卷煙及造紙法再造煙葉原料的主要組成部分，并且實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，在減少卷煙產(chǎn)品中煙草有害成分和降低卷煙成本方面發(fā)揮重要作用[5]。隨著煙梗膨脹造粒技術(shù)[6-7]、煙梗制絲技術(shù)[8]及造紙法再造煙葉[9]等煙梗應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，煙梗處理技術(shù)研究成為國(guó)內(nèi)外科研工作者關(guān)注的熱點(diǎn)。

1 煙梗處理技術(shù)的必要性

相比于煙葉，煙梗主要成分是細(xì)胞壁物質(zhì)，包括綜纖維素、木素和果膠等，其在煙梗中約占43.8%，這類(lèi)物質(zhì)熱裂解會(huì)產(chǎn)出較多的低級(jí)醛類(lèi)，在燃吸時(shí)產(chǎn)生刺激性的嗆咳。另外，木素?zé)峤猱a(chǎn)生的兒茶酚和烷基兒茶酚，引起澀口且具有促癌活性；果膠分解會(huì)產(chǎn)生甲醇、乙酸等有害物質(zhì)，對(duì)卷煙的吸食品質(zhì)帶來(lái)嚴(yán)重影響，進(jìn)而影響煙梗在造紙法再造煙葉及卷煙原料中的使用價(jià)值[4，10-12]。

煙梗中的細(xì)胞壁物質(zhì)（綜纖維素、果膠等）是一類(lèi)高分子量、難水解的多糖[13]，其纖維素和果膠含量遠(yuǎn)高于煙葉，影響煙梗吸食品質(zhì)[14]。煙梗中木質(zhì)素含量也較高，木質(zhì)素的存在除對(duì)梗絲和造紙法再造煙葉感官評(píng)吸品質(zhì)帶來(lái)如木質(zhì)氣嚴(yán)重、雜氣增加、吸味嗆咳、刺激性明顯等不利影響外[15-16]，還會(huì)導(dǎo)致煙梗用于造紙法再造煙葉生產(chǎn)時(shí)，煙梗纖維難以疏解、分散，纖維束含量較多，纖維切斷、破碎嚴(yán)重，部分細(xì)小梗粒未經(jīng)充分疏解便從齒槽中溜走，增大生產(chǎn)過(guò)程能耗，影響片基強(qiáng)度，進(jìn)而影響紙機(jī)運(yùn)行速度和運(yùn)行穩(wěn)定性[17]。煙梗提質(zhì)是改善梗絲和造紙法再造煙葉品質(zhì)，提升其在卷煙中用量、降低卷煙有害成分釋放量的重要途徑[18]。因此，根據(jù)產(chǎn)品風(fēng)格及加工工藝需要，對(duì)煙梗原料或其漿料進(jìn)行針對(duì)性處理是有必要的。

2 煙梗處理技術(shù)方法

目前，煙梗處理技術(shù)主要分為物理法、化學(xué)法、生物法和上述方法的結(jié)合應(yīng)用。通過(guò)煙梗處理技術(shù)有效調(diào)控?zé)煿＜捌渲破返奈锢怼⒒瘜W(xué)指標(biāo)，進(jìn)而使其在進(jìn)一步使用過(guò)程中達(dá)到理想的處理效果，改善產(chǎn)品感官質(zhì)量[19-20]。

2.1 物理法煙梗處理技術(shù)

利用物理法處理煙梗主要是借助水、蒸汽、微波、超聲波等高溫、高壓、高濕環(huán)境提高煙梗的耐加工性或改變其微觀結(jié)構(gòu)及理化性質(zhì)，改善煙梗的感官質(zhì)量，增加其適用性。常見(jiàn)的物理法煙梗處理技術(shù)主要有煙用梗絲加工工藝中的煙梗預(yù)處理技術(shù)、梗絲再造技術(shù)及微波膨脹處理技術(shù)、蒸汽爆破處理技術(shù)和超聲波處理技術(shù)等。

在卷煙廠制梗絲過(guò)程中，煙梗預(yù)處理工序可以去除煙梗表面灰塵、沉淀出煙梗中金屬和非金屬雜物，增加煙梗的含水率和溫度，提高煙梗的柔韌性和耐加工性，從而滿足壓梗和切梗絲的工藝要求[21]。煙梗預(yù)處理工藝設(shè)備、工藝方法、工藝條件等均會(huì)對(duì)煙梗預(yù)處理的效果帶來(lái)影響。朱高承等[22]提出一種立式雙倉(cāng)式螺旋浸梗機(jī)，能有效去除煙梗表面塵土、表皮臘質(zhì)等，且浸梗時(shí)間可調(diào)，浸梗效果更好，浸梗后煙梗含水率穩(wěn)定性大大改善，儲(chǔ)梗時(shí)間縮短50%，煙梗回透率也大幅提升。李軍等[23]針對(duì)傳統(tǒng)浸梗機(jī)可調(diào)整的煙?；爻睍r(shí)間跨度不能滿足部分原料煙梗的加工要求，對(duì)過(guò)渡水槽進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，改變煙梗的強(qiáng)制浸泡距離，并結(jié)合浸泡機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度調(diào)整，增大浸梗機(jī)內(nèi)煙?；爻睍r(shí)間跨度（從20～120 s 增大至5～120 s），進(jìn)一步提高浸梗設(shè)備使用的靈活性和對(duì)原料的適應(yīng)性。針對(duì)浸梗時(shí)原料煙梗的不一致性及細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)緊密，普通大分子團(tuán)的水分難以滲透到煙梗內(nèi)部的問(wèn)題，滕州卷煙廠與山東豐碩環(huán)?？萍加邢薰纠糜谰脧?qiáng)磁小分子團(tuán)水處理器改進(jìn)浸取工藝，結(jié)果表明，使用小分子團(tuán)水浸梗，當(dāng)浸梗時(shí)間90 s，浸梗水溫60 ℃，貯梗時(shí)間3.5 h時(shí)，不經(jīng)整梗工序，煙?；赝嘎蔬_(dá)99.3%[24]。卷煙廠制梗絲時(shí)針對(duì)浸梗工序，不管是處理設(shè)備的改進(jìn)，還是新型工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)研究，在提高煙?；赝嘎屎湍图庸ば苑矫娑加酗@著作用，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可以將設(shè)備改進(jìn)與新型工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)、引入相結(jié)合，在此基礎(chǔ)上研究得到最佳的浸梗工藝條件，并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。

2.3 生物法煙梗處理技術(shù)

生物法煙梗處理方面的研究目前多集中于利用專(zhuān)一性較強(qiáng)的酶制劑進(jìn)行煙梗細(xì)胞壁物質(zhì)的降解[45-46]和利用微生物制劑改善煙梗品質(zhì)方面[47]。

Silberman等[48]采用多糖水解酶處理煙梗，相比處理前，經(jīng)多糖水解酶處理后的煙梗制備得到的卷煙主流煙氣總粒相物（TPM）顯著降低。許春平等[49]采用青霉產(chǎn)果膠酶降低煙梗、末中的果膠含量，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)確定酶解最佳條件，果膠降解率達(dá)到38.92%，酶解后煙梗、末的熱裂解產(chǎn)物中乙酸含量降低，香味物質(zhì)吡咯含量升高，煙草薄片吸食口感得到改善。于建軍等[50]利用單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面法優(yōu)化漆酶降解梗絲木質(zhì)素的工藝條件，在該條件下，梗絲木質(zhì)素實(shí)測(cè)降解率達(dá)55.05%，處理后梗絲制成的單料煙香氣質(zhì)改善、香氣量提升，余味改善，雜氣、刺激性、濃度降低。此外，微生物發(fā)酵技術(shù)用于造紙法再造煙葉生產(chǎn)用煙草原料（煙梗、煙末、煙葉碎片等）的處理，可以分解原料中對(duì)品質(zhì)不利的成分，降低造紙法再造煙葉的木質(zhì)氣與刺激性，改善再造煙葉產(chǎn)品的吸食口感[51]。

生物酶制劑可以根據(jù)煙梗原料的固有質(zhì)量缺陷有選擇地對(duì)煙梗中的纖維素、木素和果膠等細(xì)胞壁物質(zhì)進(jìn)行降解，但在實(shí)際工業(yè)化生產(chǎn)中，生物酶制劑對(duì)作用環(huán)境和反應(yīng)條件的要求較為苛刻，其作用效果因影響因素不同而發(fā)生變化，所以這些問(wèn)題都需要進(jìn)一步研究。

2.4 物理化學(xué)法、物理生物法、化學(xué)生物法煙梗復(fù)合處理技術(shù)

為提高煙梗原料的有效利用率，改善卷煙及再造煙葉產(chǎn)品質(zhì)量，眾多科研工作者將研究焦點(diǎn)轉(zhuǎn)移到采用物理化學(xué)法[52-53]、物理生物法[54]、化學(xué)生物法[55]等復(fù)合處理技術(shù)用于煙梗處理。

Honeycutt等[56]采用有機(jī)酸、氨氣、磷酸氫二銨、檸檬酸銨、碳酸鉀等1種或幾種添加劑的混合溶液對(duì)煙梗進(jìn)行處理，并通入高壓飽和蒸汽，在壓力1 379～2 758 kPa、溫度193～223 ℃條件下反應(yīng)1～8 min，然后迅速降壓，使煙梗纖維細(xì)胞壁爆破，部分對(duì)煙氣質(zhì)量不利的大分子鏈斷裂，減少煙梗中影響煙氣質(zhì)量的不利組分，形成有利的香氣物質(zhì)，經(jīng)感官評(píng)吸，蒸汽爆破處理后煙氣質(zhì)量有較好的改善，采用煙?；瘜W(xué)法處理技術(shù)對(duì)煙梗進(jìn)行處理，可以增強(qiáng)后續(xù)的蒸汽處理效果，且能形成有利的香氣物質(zhì)。HAN等[57]采用蒸汽爆破及搓絲方法對(duì)煙梗進(jìn)行處理，處理后的煙梗采用果膠酶進(jìn)行水解，結(jié)果表明，經(jīng)蒸汽爆破及搓絲處理后，煙梗水解產(chǎn)物分別為0.139和 0.127 g/g，相比未經(jīng)處理的煙梗水解產(chǎn)物0.042 g/g要高得多，此外，通過(guò)SEM觀察可知，煙梗經(jīng)蒸汽爆破及搓絲處理后比表面積增大，有利于后續(xù)酶解反應(yīng)的進(jìn)行。姜林峰[55]用NaHCO3對(duì)煙梗進(jìn)行處理后再采用漆酶酶解可有效提高酶解效率，木素脫除率由單獨(dú)采用NaHCO3處理時(shí)的19.12%提高至38.36%，處理后煙梗再采用中性蛋白酶酶解煙梗中的蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)脫除率達(dá)到31.76%，感官評(píng)吸結(jié)果表明，煙梗經(jīng)弱堿、酶處理后，雜氣、余味、刺激性方面均有所改善，木質(zhì)素氣息顯著降低。

煙梗復(fù)合處理技術(shù)相比單獨(dú)處理技術(shù)，發(fā)生兩步反應(yīng)，即先采用其中一種處理技術(shù)使煙梗結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、比表面積增加，或使煙梗中部分成分發(fā)生第一步反應(yīng)，打開(kāi)反應(yīng)通道，進(jìn)而為第二步處理創(chuàng)造反應(yīng)條件。上述3種煙梗復(fù)合處理技術(shù)中，物理化學(xué)法更便于在卷煙及造紙法再造煙葉生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，但物理化學(xué)法煙梗處理技術(shù)工藝條件、工藝參數(shù)選擇和設(shè)定，以及不同工藝條件組合方式對(duì)過(guò)程性產(chǎn)物和處理后煙梗理化性能、感官品質(zhì)的影響及其作用機(jī)理方面還需做進(jìn)一步研究。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，中式卷煙加工工藝已日漸成熟，煙梗作為中式卷煙及再造煙葉生產(chǎn)的一種重要原料，其處理技術(shù)的革新和突破是煙梗得到有效利用的關(guān)鍵，具體需解決的問(wèn)題有以下四方面：①如何圍繞煙梗中感官質(zhì)量負(fù)面成分（纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠等）的調(diào)控，開(kāi)發(fā)出成熟的創(chuàng)新型煙梗處理技術(shù)，解決煙梗中不利的大分子物質(zhì)對(duì)產(chǎn)品感官質(zhì)量的負(fù)面影響；

②借助煙梗處理技術(shù)，充分發(fā)揮煙梗在造紙法再造煙葉中的骨架、支撐作用，部分替代或全部替代外加纖維；

③通過(guò)煙梗原料篩選、尺寸分析、預(yù)處理及浸取、制漿工序優(yōu)化等手段，深入剖析煙梗纖維對(duì)造紙法再造煙葉基片及成品的貢獻(xiàn)度；

④開(kāi)展煙梗處理技術(shù)系統(tǒng)性研究，挖掘現(xiàn)有和創(chuàng)新型煙梗處理技術(shù)與煙梗外觀及感官品質(zhì)變化之間的明確對(duì)應(yīng)關(guān)系，為工業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用以及生產(chǎn)過(guò)程工藝設(shè)備精確、穩(wěn)定控制提供保障。

上述技術(shù)的研發(fā)及實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用，是煙梗處理技術(shù)今后需要研究的重點(diǎn)工作，也符合我國(guó)卷煙工業(yè)發(fā)展方向和需求，且具有重要、深遠(yuǎn)的意義。

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