周雅寧

中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)楓楊街2號(hào) 450001

煙梗是卷煙的重要原料，通常煙梗的質(zhì)量約占煙葉質(zhì)量的25%左右[1]。我國(guó)作為煙草資源大國(guó)，每年有大量的煙梗產(chǎn)生。梗絲或顆粒狀煙梗具有較好的填充性和燃燒性，在減害降焦、降本降耗、改善卷煙質(zhì)量等方面具有十分重要的作用。但是由于煙梗在理化特性方面與煙葉存在較大差別，因此煙梗必須進(jìn)行單獨(dú)的工藝處理，以改善其物理性能、結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀及化學(xué)成分，使其與煙絲具有較好的配伍性，滿足卷煙加工的需求[2-3]。

煙梗處理主要是采用膨脹技術(shù)，使梗絲的組織細(xì)胞蓬松脹大，降低梗絲的密度，改善梗絲的燃燒性能。早期的煙梗膨脹主要是采用高溫高濕高壓的方法[4]，近十年來(lái)，隨著技術(shù)方法、加工設(shè)備及梗絲加工理念的發(fā)展，使得煙梗加工的工藝技術(shù)和設(shè)備均取得了較大的發(fā)展。

1 煙梗預(yù)處理技術(shù)

1.1 微波技術(shù)

湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)研發(fā)中心和徐州眾凱機(jī)電設(shè)備制造有限公司利用微波技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種新型的煙梗預(yù)處理設(shè)備——微波潤(rùn)梗機(jī)[5]。與常規(guī)兩潤(rùn)兩貯煙梗處理工藝相比，采用微波技術(shù)預(yù)處理煙梗，可以減少生產(chǎn)場(chǎng)地占用，縮短生產(chǎn)時(shí)間，增加潤(rùn)梗含水均勻性，增加煙?；爻毙Ч?；切后梗絲含水率標(biāo)偏差降低0.07%，填充值提高0.4 cm3/g，成品梗絲整絲率、碎絲率與常規(guī)兩潤(rùn)兩貯工藝處理后相比無(wú)顯著差別。

1.2 高壓潤(rùn)梗技術(shù)

2014年6月，由智思控股集團(tuán)有限公司、安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司和鄭州煙草研究院共同承擔(dān)的中國(guó)煙草總公司重大科技專項(xiàng)項(xiàng)目“煙梗預(yù)處理工藝研究及裝備研制”通過(guò)了鑒定。該項(xiàng)目主要利用蒸汽增壓環(huán)境對(duì)煙梗進(jìn)行快速回潮，通過(guò)增壓回潮環(huán)境的濕度、壓力和溫度等工藝參數(shù)的組合，實(shí)現(xiàn)煙梗水分的快速均勻滲透，回潮后的煙梗不需要儲(chǔ)存，即可滿足壓梗和切梗絲的工藝要求。該項(xiàng)目的實(shí)施可以取代常規(guī)梗處理工藝的至少一次蒸梗等工序。與國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)比較，煙梗預(yù)處理工藝研究及裝備研制項(xiàng)目不僅簡(jiǎn)化了煙?；爻钡墓に嚶窂?，極大地縮短了煙梗回潮的時(shí)間，同時(shí)蒸汽增壓回潮處理時(shí)煙梗中糖、果膠、木質(zhì)素等大分子的降解也有利于改善梗絲的化學(xué)指標(biāo)，提高煙梗增壓回潮的品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)煙梗高潤(rùn)透率與工藝流程簡(jiǎn)潔性的高度統(tǒng)一[6]。譚海風(fēng)等[7]、金勇等[8]的研究也表明，將煙梗在自制蒸汽倉(cāng)中汽蒸軟化后再切絲，煙梗中的果膠、單寧等含量下降；總纖維素、木質(zhì)素含量增加，更有利于切絲；切后梗絲形態(tài)較好，彎曲較少。

1.3 浸梗技術(shù)

2008年2月，王訓(xùn)明公布了一種煙梗浸泡回潮的方法[9]。該方法是將除雜后煙梗在循環(huán)水中浸泡30～90 s，使含水率為30%～37%，瀝干煙梗表面水分后再進(jìn)行水分平衡，使煙梗含水率均勻。其設(shè)備由計(jì)量設(shè)備、輸運(yùn)連接設(shè)備、浸梗設(shè)備、出梗設(shè)備等組成，可以一次性完成煙梗回潮。該方法工藝流程簡(jiǎn)單，大大縮短了煙梗的生產(chǎn)周期，且能耗少，成本低，目前該設(shè)備（又稱浸梗機(jī)）在我國(guó)多家卷煙企業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用，效果優(yōu)于傳統(tǒng)的洗梗機(jī)。2014年4月河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司公布了一種浸梗機(jī)的煙梗浸梗時(shí)間控制裝置[10]，通過(guò)PLC控制剎車電機(jī)、接近開(kāi)關(guān)、啟動(dòng)按鈕、位置按鈕，調(diào)節(jié)煙梗在刮板輸送裝置中的行程來(lái)擴(kuò)大煙梗浸泡時(shí)間的控制范圍，從而滿足煙梗加濕要求。陳偉等[11]利用正交試驗(yàn)的方法對(duì)浸梗機(jī)參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，確定了最佳浸梗工藝參數(shù)。劉洪盛等[12]對(duì)浸梗機(jī)水溫加熱系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，將盤管加熱改為直接噴射蒸汽加熱，保證了物料加工過(guò)程中水溫的恒定。

2 煙梗成絲技術(shù)

梗絲通常作為卷煙的填充材料來(lái)使用，其功能主要是降低卷煙單支質(zhì)量，減少消耗。同時(shí)梗絲燃燒性好，在卷煙中適當(dāng)添加梗絲，可以改善卷煙的燃燒性能。一般梗絲多以片狀形式存在，由于片狀梗絲與葉絲在形態(tài)結(jié)構(gòu)上有較大差別，影響卷煙配方的均勻性和卷煙質(zhì)量[13-14]，因此，近年來(lái)絲狀梗絲加工成為煙梗加工的一項(xiàng)主要研究?jī)?nèi)容。目前煙梗成絲主要采取薄壓切絲成絲、復(fù)切成絲和盤磨成絲三種方法。

2.1 薄壓切絲成絲

薄壓切絲成絲技術(shù)的關(guān)鍵是用壓梗機(jī)將煙梗壓薄成“梗片”，然后將“梗片”進(jìn)行排列整理，使梗片的長(zhǎng)度方向平行于切絲機(jī)的刀門。鄭州煙草研究院于2011年9月公布了一種煙梗成絲工藝和設(shè)備[15]，其工藝是將預(yù)處理后的煙梗利用煙梗排列裝置，使煙梗長(zhǎng)度方向垂直于壓梗機(jī)的壓輥軸向，然后利用壓梗機(jī)進(jìn)行壓梗，壓輥間隙為0.6～0.8 mm，壓梗后的梗片通過(guò)煙梗排列裝置再次進(jìn)行排列，使梗片的長(zhǎng)度方向與切絲刀門平行，切絲機(jī)切絲厚度為0.1～0.2 mm，切絲后的梗絲進(jìn)行加料干燥后即成為絲狀梗絲。該方法可以降低煙梗加工過(guò)程中的造碎，提高梗的成絲效果。劉德強(qiáng)等[16]研究了煙梗成絲的最佳工藝參數(shù)及梗絲在高檔煙中的應(yīng)用情況。研究結(jié)果表明煙梗壓梗厚度為0.8 mm，切梗厚度為0.10 mm時(shí)，比較有利于煙梗成絲；在高檔煙中，摻配一定比例的絲狀梗絲，可以增強(qiáng)卷煙香氣的透發(fā)性，改善余味，降低刺激。2014年6月江蘇智思機(jī)械集團(tuán)有限公司公布了一種煙梗切絲前理梗裝置和梗拐剔除裝置[17]，該理梗裝置是利用振動(dòng)板和導(dǎo)向板間隙，保持煙梗的有序排列，使煙梗在切絲時(shí)保持長(zhǎng)度方向與切絲機(jī)刀口平行，提高煙梗在切絲過(guò)程中的成絲效果。

2.2 復(fù)切成絲技術(shù)

復(fù)切成絲是將貯后煙梗先在切梗絲機(jī)上切至一定的厚度，再用切葉絲機(jī)將其切至一定的寬度，然后進(jìn)行干燥膨脹成“絲狀”或者“條狀”梗絲的方法。云南煙草科學(xué)研究院于2013年9月公布了一種煙梗絲狀成型加工工藝[18]，其方法是將煙梗微波膨脹后進(jìn)行水洗、貯梗，然后將梗條切成厚度為0.15～0.50 mm的梗片；梗片加料貯存后再將梗片切成寬度為0.8～1.2 mm的梗絲，經(jīng)定型干燥后成為絲狀梗絲。利用該方法加工的梗絲品質(zhì)一致性好，物理特性更加接近葉絲，感官品質(zhì)和填充值高，與葉絲摻配的均勻性、穩(wěn)定性及摻配比例提高。2013年5月四川宏翔益生微波科技有限公司公布了一種卷煙膨脹梗條絲的制備工藝[19]，將膨脹度在150%以上的煙梗在回潮至含水率為15%～30%后切成厚度為0.2～1.8 mm的膨脹梗片；經(jīng)過(guò)貯存后將膨脹梗片切成寬度為0.2～1.8 mm、長(zhǎng)度為5～20 mm的梗條絲；梗條絲在微波加熱設(shè)備中干燥至含水率為3%～10%；最后將梗條絲在回潮加香設(shè)備中進(jìn)行回潮及加香，得到含水率為（12±1）%的膨脹梗條絲成品。該方法制備的膨脹梗條絲成品對(duì)香精、香料有良好的吸附性能，且木質(zhì)氣、雜氣少，同時(shí)，還具有香氣明顯及耐加工性較好等優(yōu)點(diǎn)，添加于煙支中分布均勻，不影響吸味，填充值可達(dá)6～11 cm3/g。

2.3 盤磨成絲技術(shù)

湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司于2013年9月公布了一種盤磨成絲方法，該方法是將煙梗加濕后經(jīng)壓磨或盤磨處理，再膨化或干燥，制得盤磨梗絲，再將盤磨梗絲添加在卷煙中應(yīng)用。該制備方法簡(jiǎn)單、流程短、效率高，制得的盤磨梗絲能有效地選擇性降低卷煙煙氣中的氫氰酸釋放量，且不影響卷煙口感。金勇等研究了盤磨梗絲對(duì)卷煙煙氣成分和煙支性能的影響，考察了不同形態(tài)梗絲（膨脹梗絲和盤磨梗絲）及其添加量、盤磨梗絲干燥方式及其長(zhǎng)度對(duì)卷煙煙氣化學(xué)成分和煙支物理性能的影響，結(jié)果表明：與膨脹梗絲相比，在卷煙中添加盤磨梗絲，可以有效降低卷煙煙氣中CO和HCN釋放量；提高焦油、煙堿和苯酚釋放量；降低卷煙吸阻和通風(fēng)率，增加卷煙硬度。膨脹盤磨梗絲長(zhǎng)度的增加對(duì)卷煙焦油和煙堿釋放量影響不明顯，但卷煙CO釋放量、吸阻、通風(fēng)率和端部落絲量下降[20-21]。

2.4 梗絲再造技術(shù)[22]

梗絲再造技術(shù)是通過(guò)溶劑將梗絲中的水溶性物質(zhì)萃取出來(lái)，再通過(guò)回填加料裝置將回填料液加入萃取后的梗絲中。再造梗絲組織結(jié)構(gòu)疏松，呈柔軟的絲條狀，具有較高的填充能力；顏色桔黃至棕黃，近似于葉絲，摻配使用后煙絲色澤均勻性較好；再造梗絲的感官質(zhì)量明顯優(yōu)于常規(guī)梗絲。李元實(shí)等[23]公開(kāi)了一種再造梗絲回填料液的處理方法。通過(guò)對(duì)再造梗絲回填料液依次進(jìn)行水解反應(yīng)和非酶棕色化反應(yīng)，得到處理的再造梗絲回填料液，制成再造梗絲。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用該再造梗絲卷制的卷煙香氣質(zhì)有明顯提升，香氣細(xì)膩而豐富，木質(zhì)類雜氣減少，同時(shí)在外觀的光澤性方面有較明顯改善，感官品質(zhì)整體提升效果較明顯。

3 梗絲膨脹技術(shù)

煙梗膨脹是改善梗絲物理及感官質(zhì)量、提高可用性的重要工藝，煙梗膨脹主要有以水、蒸汽為介質(zhì)的在線高溫高濕膨脹方法，以微波作為新能源的微波膨脹方法以及以干冰等為介質(zhì)的離線膨脹方法等。

3.1 高溫高濕膨脹技術(shù)

高溫高濕處理方法是以水、汽為膨脹介質(zhì)，在高溫（溫度＞100 ℃）、高濕（含水率在34%～40%）的條件下，煙梗內(nèi)部的水蒸氣壓力快速升高，煙草的細(xì)胞組織膨脹，梗絲體積增加，再經(jīng)過(guò)干燥工序進(jìn)行干燥定型，使梗絲的膨脹狀態(tài)固定下來(lái)，達(dá)到梗絲膨脹的目的。傳統(tǒng)的高溫高濕處理方法主要有HAUNI式的HT或SIROX+滾筒梗絲膨脹、HDT氣流膨脹；COMAS式的膨化塔膨脹、HT+CTD氣流膨脹以及Dickinson-Legg閃蒸式（STS）+隧道振槽（FBD）梗絲膨脹[24]。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外卷煙企業(yè)對(duì)高溫高濕膨脹技術(shù)也進(jìn)行了一系列的改進(jìn)與優(yōu)化。常州智思機(jī)械制造有限公司公布了一種梗絲閃蒸膨化設(shè)備[25]，該設(shè)備主要由加熱箱、汽室及壓縮管、擴(kuò)展管及分離器組成，而設(shè)置在加熱箱內(nèi)的氣鎖葉輪在主軸的帶動(dòng)下把梗絲帶入加熱腔內(nèi)，裝在汽室上的噴嘴噴出高溫蒸汽將腔內(nèi)梗絲瞬間加熱至150 ℃左右，高溫梗絲被蒸汽吹至壓縮管段時(shí)，空間壓力突然下降，梗絲水分瞬間蒸發(fā)，梗絲組織細(xì)胞快速膨脹，從而獲得較好的膨脹效果。該套設(shè)備結(jié)構(gòu)因其簡(jiǎn)單緊湊、布置靈活、成本低等特點(diǎn)，一度成為我國(guó)卷煙企業(yè)主要的梗絲加工設(shè)備。

秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)了一種SH9611型燃油（氣）管道式烘絲機(jī)[26]，該烘絲機(jī)可以使葉絲或梗絲產(chǎn)生較高的膨脹效果。其設(shè)備原理是利用過(guò)熱蒸汽在低氧條件下對(duì)葉絲或梗絲進(jìn)行快速膨脹及干燥定型。該設(shè)備干燥管道采用管塔結(jié)合式，大大降低了設(shè)備高度；通過(guò)提高蒸汽比例和增加干燥管道長(zhǎng)度，降低烘絲干燥溫度。長(zhǎng)沙卷煙廠對(duì)梗絲閃蒸設(shè)備進(jìn)行合理化改造[27]，將原設(shè)備余汽由側(cè)面排放改為頂部排放，由單管口排放改為雙管口排放，增大了余汽排放風(fēng)量和風(fēng)速，消除了梗絲閃蒸過(guò)程中易產(chǎn)生水漬梗絲團(tuán)的問(wèn)題。安徽中煙工業(yè)公司在梗絲處理閃蒸設(shè)備中增加了加熱去水裝置[28]，充分利用干燥系統(tǒng)在工作中釋放的熱能，將該部分多余的熱能引入附加熱交換器中，使閃蒸出料口內(nèi)壁凝結(jié)的冷凝水汽化排出，避免冷凝水落入被干燥的梗絲中。2003年，江蘇智思機(jī)械制造有限公司公布了一種新型梗絲膨化塔[29]，該膨化塔采用全封閉的進(jìn)出料系統(tǒng)，能夠有效地對(duì)蒸汽進(jìn)行隔離，因此能夠在蒸汽壓力不高或品質(zhì)不好的情況下，使梗絲達(dá)到較好的膨脹效果。河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司研究開(kāi)發(fā)了一種閃蒸式梗絲膨化進(jìn)料裝置[30]，該裝置由閃蒸式梗絲膨化進(jìn)料管和冷卻水循環(huán)裝置組成，能夠明顯降低閃蒸式梗絲膨化進(jìn)料管外壁溫度，從而解決因進(jìn)料管外壁高溫導(dǎo)致的梗絲粘接問(wèn)題。

3.2 微波膨脹技術(shù)

紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司公布了一種微波膨脹煙梗的處理方法[31]，其工藝步驟為將經(jīng)兩潤(rùn)兩貯后的煙梗增溫及增濕，再利用微波將煙梗加熱膨脹至原體積的1.5～5倍；然后經(jīng)過(guò)排濕、冷卻定型。冷卻定型后的煙梗直接投入制梗絲生產(chǎn)。該方法具有生產(chǎn)成本低，煙梗吸水不回縮，不需經(jīng)過(guò)陳化即可直接制梗絲等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)微波膨脹煙梗加工與傳統(tǒng)煙梗制絲加工無(wú)縫銜接。

云南昆船瑞升煙草加工新技術(shù)有限責(zé)任公司和昆明理工大學(xué)聯(lián)合發(fā)明了一種滾筒式煙梗連續(xù)微波膨脹設(shè)備[32]，該設(shè)備包括微波源腔體、物料輸送滾筒、滾筒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、風(fēng)冷系統(tǒng)。在物料輸送滾筒外位于微波源腔體兩端套裝有固定的微波抑制構(gòu)件，在物料輸送滾筒的進(jìn)料端和出料端分別通過(guò)回轉(zhuǎn)構(gòu)件連接有固定的進(jìn)料端筒和出料端筒，進(jìn)料端筒與進(jìn)料裝置連接，出料端筒下部連接有出料器，在出料端筒上部還連接有除塵器；在微波源腔體及微波抑制構(gòu)件外罩有防護(hù)罩。本實(shí)用新型設(shè)備可制備得到膨化程度較高、造碎率低的煙梗，進(jìn)而制備得到質(zhì)量好的梗絲。能夠滿足專業(yè)化、大型化和連續(xù)化生產(chǎn)要求。

2012年云南昆船瑞升煙草加工新技術(shù)有限責(zé)任公司和昆明理工大學(xué)又公布了一種用于煙梗膨脹的微波諧振腔[33]，微波諧振腔的腔體為正奇數(shù)多面柱體，可提高微波輻射熱效率，獲得良好的煙梗膨脹效果，并降低煙梗造碎，提高煙梗利用率。四川宏普微波科技有限公司發(fā)明了一種采用氣體熱媒的微波膨脹煙梗的方法[34]，先將加熱至90～300 ℃的氣體連續(xù)送入微波加熱倉(cāng)中，再將煙梗送入微波加熱倉(cāng)，同時(shí)饋入微波能，加熱30～600 s后，將膨脹后煙梗送出微波加熱倉(cāng)，再經(jīng)氣體熱媒繼續(xù)加熱10～50 s，使煙梗組織纖維硬化并定型，獲得膨脹煙梗產(chǎn)品。該方法使煙梗被氣體熱媒由表及里加熱的同時(shí)，微波能由里及表加熱煙梗，從而有效降低了微波的輸出功率，并且膨脹煙梗具有膨脹率高、不易回縮等優(yōu)點(diǎn)。趙云川等[35]對(duì)比分析了不同膨脹方式和不同干燥方式對(duì)煙梗質(zhì)量的影響，研究了微波膨脹煙梗的技術(shù)優(yōu)勢(shì)；王濤、李紅武等[36-37]對(duì)煙梗微波膨脹后的致香物質(zhì)進(jìn)行了分析；鄒泉等[38]對(duì)膨脹煙梗二次切絲工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，研究了工藝參數(shù)對(duì)微波膨脹梗絲物理質(zhì)量和感官質(zhì)量的影響。

3.3 介質(zhì)及其他膨脹技術(shù)

徐州卷煙廠發(fā)明了一種利用二氧化碳處理梗絲的方法[39]，該方法是利用二氧化碳煙絲膨脹工藝對(duì)梗絲進(jìn)行膨脹處理，處理后的梗絲整絲率高，感官質(zhì)量好，產(chǎn)品適用性強(qiáng)。

4 梗粒制造技術(shù)

煙梗膨脹制粒技術(shù)是近十幾年開(kāi)始在國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)的一種新的煙梗處理技術(shù)，該技術(shù)是利用高溫高壓蒸汽或微波，對(duì)短梗和梗簽等廢料進(jìn)行膨脹，然后將膨脹后的煙梗制成一定尺寸的煙梗顆粒，用于卷煙生產(chǎn)。膨脹梗粒的膨脹率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的流化床膨脹梗絲、梗絲膨化塔等裝置加工的膨脹梗絲的膨脹率，并且采用膨脹梗粒制備卷煙能夠提高卷煙燃燒性，降低木質(zhì)氣味，降低卷煙煙氣中的焦油、煙堿和一氧化碳釋放量，提高卷煙的安全性，具有非?？捎^的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。根據(jù)煙梗膨脹工藝及膨脹介質(zhì)不同，膨脹制粒可以分為間歇式蒸汽膨脹、連續(xù)式蒸汽膨脹和微波膨脹三種方式。

4.1 ESS膨脹梗粒制造技術(shù)

1998年，美國(guó)雷諾公司推出了梗屑膨脹技術(shù)——ESS（Expanded Shredded Stem）。2000年，Dickinson Legg公司獲得該項(xiàng)技術(shù)的推廣使用權(quán)，第一套ESS設(shè)備在新加坡成功運(yùn)行。2007年初，國(guó)內(nèi)也引進(jìn)了一套ESS梗屑膨脹設(shè)備。

Dickinson Legg公司于2009年在中國(guó)公布了一種制備膨脹梗粒的方法及所采用的設(shè)備[40]。膨脹梗粒的加工過(guò)程大概分為4個(gè)階段：①將需要加工的煙梗進(jìn)行風(fēng)分，分離長(zhǎng)梗和短梗，再將長(zhǎng)梗分切為≤30 mm的短梗；②將篩分和分切后的短梗分配到一臺(tái)或多臺(tái)膨脹器，暴露在相對(duì)高壓的過(guò)熱蒸汽中進(jìn)行膨脹（過(guò)熱蒸汽的溫度為200～350 ℃，壓力為1～2 MPa，時(shí)間為10～120 s）；③將過(guò)熱蒸汽和煙梗的混合物快速降至常壓，并對(duì)降壓后的混合物進(jìn)行氣-固分離，分離出固體的膨脹煙梗；④將分離出的膨脹煙梗進(jìn)行回潮處理，使煙梗含水率達(dá)到10%～14%，再進(jìn)行分選或切細(xì)，制得粒徑大小適當(dāng)?shù)呐蛎浌Ａ！?/p>

蔣凱二[41]對(duì)引進(jìn)的第一條ESS設(shè)備的使用效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，與傳統(tǒng)梗絲相比，添加ESS膨脹梗粒后，煙絲填充值提高20%以上，焦油量降低5%～8%，在同等吸阻下，煙支單支質(zhì)量明顯降低，且燃燒性好，木質(zhì)氣減少。丁超等[42]研究發(fā)現(xiàn)用ESS膨脹梗粒替換原來(lái)成品煙樣品中的梗絲后，卷煙煙堿下降12.6%，焦油下降1.1%，CO下降7.1%，從普通梗絲和ESS膨脹梗粒的化學(xué)成分上看，ESS膨脹梗粒的總糖、還原糖、總植物堿、總氮和揮發(fā)堿5項(xiàng)指標(biāo)分別比常規(guī)梗絲下降47.4%、53.5%、61.0%、14.9%和63.6%。易文波等[43]研究發(fā)現(xiàn)添加ESS膨脹梗?？娠@著提高煙絲的填充值，當(dāng)添加比例為15%時(shí)，50 000支卷煙可節(jié)約煙絲6.7 kg，對(duì)煙支的物理質(zhì)量無(wú)不利影響，卷煙的焦油量和有害成分釋放量降低，卷煙的風(fēng)格和感官質(zhì)量無(wú)明顯變化。國(guó)外對(duì)于膨脹梗粒的研究主要針對(duì)膨脹梗粒的安全性研究，Theophilus[44]等對(duì)ESS膨脹梗粒的主流煙氣的化學(xué)成分、遺傳毒性（Ames和sister染色單體改變）進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

4.2 SP81膨脹梗粒制造技術(shù)

ESS梗屑膨脹裝備為間隙性生產(chǎn)模式，為了滿足連續(xù)化和大流量生產(chǎn)要求，必須多臺(tái)并聯(lián)使用，梗粒的產(chǎn)出率較低，為65%左右，設(shè)備能耗較高，并且裝備的工藝和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性決定了其一次性投資成本和使用維護(hù)成本較高，該項(xiàng)技術(shù)和設(shè)備引進(jìn)后并沒(méi)有得到大面積的推廣與應(yīng)用。

為了克服ESS設(shè)備存在的缺點(diǎn)與不足，國(guó)內(nèi)煙機(jī)企業(yè)著手研發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型煙梗膨脹設(shè)備。2010年7月，江蘇智思機(jī)械集團(tuán)有限公司公布了一種煙梗膨脹處理的方法及設(shè)備[45]，該膨脹方法將煙梗膨脹的加溫和加壓過(guò)程分開(kāi)進(jìn)行，先在較低的壓力下利用過(guò)熱蒸汽對(duì)煙梗加溫，使煙?？焖偕郎?，再利用高壓過(guò)熱蒸汽對(duì)煙梗進(jìn)行加壓，提供膨脹所需的能量。這種方式很好地避免了傳統(tǒng)地采用同一壓力溫度蒸汽對(duì)煙梗進(jìn)行加溫和膨脹的缺陷，減少了蒸汽的消耗。設(shè)備采用蒸汽增壓泵產(chǎn)生高壓蒸汽，不需要專門配置蒸汽鍋爐，減少了設(shè)備投入。在設(shè)備構(gòu)成上，將膨脹單元由二級(jí)膨脹改為一級(jí)膨脹，出料方式改為熱風(fēng)切向落料，梗顆粒在熱風(fēng)定型過(guò)程中溫度逐漸降低，實(shí)現(xiàn)膨脹后的定型。

在設(shè)備開(kāi)發(fā)的同時(shí)，也對(duì)SP81膨脹梗粒的使用效果進(jìn)行了研究，孔臻等[46]利用乙醇懸浮法測(cè)定了膨脹梗粒在煙絲中分布的均勻性，結(jié)果表明：在試驗(yàn)范圍內(nèi)，在摻配比例小于20%時(shí)，膨脹梗粒在煙支中分布均勻性較好，其含量變異系數(shù)小于5%；隨著膨脹梗粒在卷煙配方中摻配比例的增加，其有效利用率降低。

4.3 微波膨脹制粒技術(shù)

2004年8月，周川等[47]公布了一種煙梗的預(yù)處理工藝，該方法采用微波、熱媒內(nèi)外同時(shí)加熱的方法來(lái)膨脹煙梗。該方法是采用石英砂顆粒作為熱媒，先將石英砂加熱至100～200 ℃，再將煙梗包埋在石英砂中并送入微波腔中進(jìn)行加熱膨脹，然后利用分離裝置將煙梗和石英砂分離，熱媒回收后重新加熱使用。經(jīng)該工藝處理后的煙梗質(zhì)地蓬松、彈性好、易于回潮和后續(xù)加工，制成的梗絲木質(zhì)氣少、香氣明顯。

2005年11月，劉朝輝等[48]公布了一種卷煙膨脹梗顆粒填充料的制備方法，其工藝過(guò)程主要包括備料、煙梗回潮、水分平衡、制粒、再膨脹等幾個(gè)步驟。具體工藝過(guò)程為先采用文獻(xiàn)[47]的方法利用微波、熱媒內(nèi)外同時(shí)加熱將煙梗膨脹，膨脹后的煙梗含水率為5%～9%；利用回潮設(shè)備將煙梗回潮至含水率為13%～35%后，在打梗設(shè)備中將煙梗打成1～3 mm3的顆粒，然后將膨脹顆粒在微波膨脹設(shè)備中快速干燥至含水率為7%～14%，使梗顆粒再次膨脹，體積增大13%～30%，最后再將膨脹梗粒的含水率平衡至（13±0.5）%，即得到可直接添加到卷煙配方中的膨脹顆粒。

王慧等[49]對(duì)微波膨脹梗顆粒的應(yīng)用效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，結(jié)果表明：顆?？身樌ㄟ^(guò)卷煙生產(chǎn)線；隨顆粒外摻比例的增加，卷煙糖堿比、氮堿比升高，總粒相物、煙氣煙堿量、焦油釋放量、CO釋放量減低，抽吸口數(shù)減少；顆粒梗外摻比例在6%～15%范圍內(nèi)，卷煙感官質(zhì)量和風(fēng)格不會(huì)產(chǎn)生明顯變化。堯珍玉等[50]開(kāi)展了微波膨脹煙梗顆粒在卷煙濾嘴中的應(yīng)用研究，結(jié)果表明膨脹煙梗顆粒復(fù)合濾嘴可以降低卷煙焦油，同時(shí)由于微波膨脹顆粒對(duì)卷煙主流煙氣中的苯并[a]芘具有較強(qiáng)的吸附作用，可以使苯并[a]芘釋放量降低12.13%以上。溫東奇等[51]利用頂空-SPME-GCMS方法對(duì)微波膨脹煙梗顆粒的揮發(fā)性致香成分進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，隨著溫度的升高，致香物質(zhì)種類增多，醛酮類致香成分所占的比重越大，膨脹煙梗顆粒的增香效果顯著。

5 梗絲品質(zhì)改性技術(shù)

5.1 酶處理技術(shù)

肖瑞云等[52]研究了不同復(fù)合酶對(duì)煙?；瘜W(xué)成分和梗絲感官質(zhì)量的影響，結(jié)果表明：經(jīng)過(guò)復(fù)合酶制劑處理后，煙梗的化學(xué)成分含量改變，不同化學(xué)成分相互間的協(xié)調(diào)性改善，成品梗絲的感官質(zhì)量得到提高。林翔等[53]也開(kāi)展了利用復(fù)合酶改善煙梗品質(zhì)的研究，利用復(fù)合酶處理梗絲，有針對(duì)性地催化降解蛋白質(zhì)、淀粉和纖維素。結(jié)果表明，梗絲經(jīng)復(fù)合酶處理后，總糖含量、糖氮比和糖堿比均得到了提高，特別是總糖含量提高到22.8%，這有利于改善梗絲的感官質(zhì)量；同時(shí)由于酶的催化作用，梗絲中的香氣前體物發(fā)生降解、轉(zhuǎn)化，大分子降解為小分子，復(fù)雜結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化成簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，致香物質(zhì)的含量增加，致香成分比例更加協(xié)調(diào)，從而提高了梗絲的內(nèi)在品質(zhì)和感官質(zhì)量。林凱[54]研究了加酶洗梗的酶處理技術(shù)，在原有生產(chǎn)線上利用酶制劑對(duì)煙梗的主要組成成分進(jìn)行適當(dāng)降解。結(jié)果表明，利用酶技術(shù)可有效降解梗絲中的纖維素和果膠質(zhì)，并可通過(guò)改變貯梗時(shí)間來(lái)有效調(diào)控水解產(chǎn)物的含量，控制中間香味物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。何邦華等[55]研究發(fā)現(xiàn)利用果膠酶處理煙梗，可有效降解其細(xì)胞壁物質(zhì)，改善常規(guī)化學(xué)成分并提高煙梗中致香成分的含量。楊乾栩等[56]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)酸性蛋白酶-果膠酶-纖維素酶的復(fù)合酶處理后的煙梗，其品質(zhì)提升較為明顯；通過(guò)優(yōu)化復(fù)合酶的水解效率和方向，可以滿足煙梗中蛋白、果膠和纖維素含量要求以及感官品質(zhì)需求。

5.2 生物處理技術(shù)

周元清等[57]開(kāi)展了利用生物技術(shù)降解木質(zhì)素，提高煙梗使用價(jià)值的研究，結(jié)果表明，生物技術(shù)處理對(duì)煙梗中木質(zhì)素、纖維素和總細(xì)胞壁物質(zhì)均有較好的降解作用，其中對(duì)木質(zhì)素的降解更加明顯。生物技術(shù)處理后，梗絲的填充值提高，焦油和CO釋放量降低，香氣、協(xié)調(diào)性大為改善，雜氣、木質(zhì)氣減少，刺激減輕，感官質(zhì)量提升明顯。潘高峰[58]發(fā)明了一種煙梗微生物處理提香的方法,利用嗜酸小球菌，枯草芽孢桿菌及果膠酶聯(lián)合處理梗絲，經(jīng)過(guò)該方法處理后的梗絲還原糖和總糖的含量發(fā)生了明顯的提高，果膠、纖維素和木質(zhì)素的含量發(fā)生了下降，尤其是果膠降低了58%。陳興等[59]開(kāi)展了利用微生物制劑提高梗絲品質(zhì)的研究，方法是利用從醇化烤煙煙葉表面分離得到的微生物菌株V35（Bacillus pumilus Van35）制成菌劑用于梗絲處理。30 ℃處理48 h 后，測(cè)定了梗絲的常規(guī)化學(xué)成分、細(xì)胞壁物質(zhì)含量和致香成分，并對(duì)梗絲進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，V35菌劑處理后，梗絲的總糖和還原糖均較對(duì)照有所上升，總氮含量下降，纖維素和果膠含量較對(duì)照降低，總揮發(fā)性香氣物質(zhì)總量較對(duì)照有所上升。感官評(píng)吸結(jié)果表明，V35 菌劑能降低梗絲雜氣和刺激性，提升梗絲香氣量。

5.3 化學(xué)添加劑處理技術(shù)

孔寧川等[60]公布了一種利用多羥基有機(jī)鹽降低卷煙焦油和一氧化碳釋放量的專利，結(jié)果表明：在煙絲或梗絲中添加0.2%～5%的多羥基有機(jī)鹽，可使卷煙的焦油釋放量減少8%～15%，一氧化碳釋放量減少5%～12%。譚海風(fēng)等[7]用pH 9的K2CO3水溶液在60～80 ℃下噴淋處理煙梗，研究發(fā)現(xiàn)隨著處理溫度的升高，煙梗中的縱纖維素含量增加，木素和半纖維素含量有所降低，煙梗軟化完全，成絲效果好。余其昌等[61]采用甘油堿法處理煙梗，研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)KOH用量為45%、液固比為1:1時(shí)，在200 ℃下反應(yīng)0.5 h時(shí)煙梗中的木質(zhì)素脫除率最高。

6 煙梗加工技術(shù)展望

梗絲具有填充性高、燃燒性好的優(yōu)點(diǎn)，是較好的減害降焦原料。多年來(lái)，梗絲一直作為填充料使用，來(lái)改善卷煙的燃燒性能、降低卷煙的焦油釋放量，降低配方成本。目前，梗絲較多使用在低檔卷煙中，高檔卷煙中不使用梗絲或用量很少，因此對(duì)煙梗加工的技術(shù)研究和應(yīng)用也多集中在如何提高梗絲的膨脹效果等物理質(zhì)量方面。

目前，全國(guó)總體的煙葉原料供需情況為：“煙葉原料生產(chǎn)量大于原料的耗用量、優(yōu)質(zhì)原料需求旺盛，煙葉結(jié)構(gòu)性矛盾突出”，特別是隨著知名品牌不斷發(fā)展和卷煙結(jié)構(gòu)的持續(xù)提升，對(duì)優(yōu)質(zhì)原料的需求增加，煙葉資源供需的結(jié)構(gòu)性矛盾進(jìn)一步加劇。為擺脫高檔卷煙品牌發(fā)展的資源不足的影響，挖掘煙葉原料潛力，降低高檔煙配方成本，創(chuàng)新煙梗加工技術(shù)，從提高梗絲物理質(zhì)量和感官質(zhì)量?jī)蓚€(gè)方面出發(fā)，提高梗絲在高檔卷煙中的使用比例是我國(guó)煙梗加工技術(shù)研究和發(fā)展的方向。

梗絲在高檔卷煙產(chǎn)品中的使用主要存在三個(gè)方面的問(wèn)題：一是梗絲在形態(tài)上與葉絲、膨脹絲等煙絲組分差別較大，不利于梗絲與其他煙絲組分的均勻摻兌，影響卷煙吸阻等卷制質(zhì)量的穩(wěn)定性；二是梗絲在形態(tài)和色澤上與煙絲差異較大，在煙支中容易被消費(fèi)者識(shí)別，從而影響高檔卷煙產(chǎn)品形象；三是梗絲在感官質(zhì)量上存在先天性缺陷，會(huì)在一定程度上影響卷煙的感官品質(zhì)，限制了梗絲在高檔卷煙中的使用。針對(duì)以上三個(gè)方面的問(wèn)題，未來(lái)的煙梗加工要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入的研究：一是要?jiǎng)?chuàng)新煙梗加工技術(shù)，改變梗絲的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，提高梗絲與葉絲的配伍性。目前，我國(guó)卷煙企業(yè)和煙機(jī)制造企業(yè)也開(kāi)展了如磨切制梗絲技術(shù)、化學(xué)解纖技術(shù)的研究，雖然這些技術(shù)還未進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，但是為煙梗的加工提供了有益的探索。二是要針對(duì)提高梗絲的感官質(zhì)量，綜合利用梗絲成分重組技術(shù)、煙梗微生物處理技術(shù)、酶制劑處理技術(shù)等改善煙梗的感官質(zhì)量；三是創(chuàng)新煙梗加工設(shè)備，研發(fā)結(jié)構(gòu)、原理全新的煙梗處理裝備；四是開(kāi)展細(xì)支卷煙專用梗絲研究及梗絲在新型煙草制品中的應(yīng)用研究。