摘要: 为深入了解气流烘丝(RCC)参数对烟草香味物质棕色化反应产物的影响，探究其对烟草烟叶品质的影响，选取制叶丝工序的RCC出口物料含水率、RCC水温、循环风机频率、回风蒸汽流量四个工艺参数，研究不同烘丝工艺对烟草香味物质棕色化反应产物相关指标的影响。结果表明，气流烘丝参数的改变影响了香味物质的含量，回风蒸汽流量、RCC水温、气流干燥循环风机频率以及RCC物料出口含水率都呈现显著影响的效果，且不同烘丝工艺之间的互作效应也对香味物质棕色化反应产物有影响，因此，气流烘丝参数的改进对提高烟丝化学成分的质量具有重要意义，在具体加工生产中可根据所需化学指标的含量设定合适的气流烘丝参数。
Abstract:
In order to understand the effect of airflow drying (RCC) parameters on the browning reaction products of tobacco flavor substances and explore their effects on the quality of tobacco leaves, the effects of different drying processes on the browning reaction products of tobacco flavor substances were studied by selecting four process parameters: RCC outlet material moisture content, RCCC water temperature, frequency of circulating fan and return air steam flow. The results showed that the air drying parameters affected the content of aroma substances, the return air steam flow rate, RCC water temperature, air drying circulation fan frequency and the outlet moisture content of the material had significant effects. The interaction effect between different drying processes also has an effect on the browning reaction product of the fragrance substance, therefore, the improvement of air-flow drying parameters is of great significance to improve the quality of chemical composition of cut tobacco. In the specific processing and production, suitable air-flow baking parameters can be set according to the content of chemical indexes.
1. 引言
棕色化反应，主要在调制和陈化过程中发生，是存在于糖类物质与氨基酸等氨基化合物及其衍生物之间的美拉德反应。棕色化反应及其产物有大量具有令人愉快的香味，特别是其中的呋喃类物质、吡咯，尽管含量较少，但对可可香味的生成至关重要，其中烟叶通过醇化后形成的香气与这些化合物也有很大关系，不仅决定其含量还决定其产量。
本文经过不同烘丝工艺，各处理烟丝的棕色化反应产物成分间出现了差异。目前评价烤烟质量的关键指标主要包括烤烟香味物质成分指标的合理性，且其与感官舒适度的关系也密不可分 [1] [2]，因此气流烘丝参数的改进对提高烟丝香味物质成分的质量具有重要意义。烟丝干燥工序是卷烟制丝生产过程中的重要工序之一，其工艺任务是去除烟丝中的部分水分，满足后序的加工要求。滚筒式和气流式是普遍采用的叶丝干燥方式，其中气流式是近年来行业内采用的一种新的烟丝干燥方式。胡建军等 [3] 研究结果表明，烘丝工艺的改变对烟丝的感官质量有显著影响。刘江生等 [4] 研究发现在不同烘丝控制方式下，烟丝的各项常规化学成分和香味物质含量都有较大变化。由于烟丝的化学成分对外观和物理特性以及感官质量都有很大影响，也是评价烤烟质量的重要指标之一 [5]，因此研究烟丝干燥过程中气流烘丝工艺参数对常规化学成分的影响，对提高卷烟质量具有重要意义。烟丝干燥工序加工质量直接影响到卷烟产品多项指标的优劣。切实掌握各参数对烘后烟丝质量指标影响程度差异性，有利于指导工艺参数的分类研究及参数的合理设置。烟丝在加工过程中，含水率和温度发生变化，且受到机械作用，其物理特性、内在化学成分和燃烧性能在加工过程中势必会发生改变。这些改变会导致卷烟燃吸时发生的蒸馏、热解、冷凝过程以及化学成分发生变化，从而影响烟气成分。本试验针对烘丝(RCC)工艺，利用均匀设计法，研究了工艺参数变化对烘后烟丝常规化学成分的影响，旨为工艺参数优化提供理论依据。
2. 材料与方法
2.1. 材料
河南中烟工业有限责任公司所属的南阳卷烟厂的同一配方的叶组叶丝为原料，根据实际生产工艺条件和实验设计方案，制备卷烟样品共9组烟丝样品，每组50 Kg。
2.2. 方法
2.2.1. 实验设计
选取制叶丝工序的RCC出口物料含水率、RCC水温、循环风机频率、回风蒸汽流量四个工艺参数，对照日常生产工艺参数，按照均匀设计原则设置合适的水平并设计试验方案(表1)。
Table 1. Experimental design scheme
表1. 实验设计方案
2.2.2. 取样点与取样方法
根据表1所示各个烘丝工艺条件进行试验，其他参数条件保持不变。在正常运行情况下，从烘丝机出口平行取样5次，2 kg/次，混合均匀后用四分法保留2 kg样品 [6]，用于备用。
测定方法分别参照行业标准 [7] [8] [9] [10] [11]：香味物质成分测定用气相色谱法YC/T 246-2008《烟草及烟草制品–香味物质的测定–气相色谱法》。并运用推算法得出棕色化反应产物总量。
2.2.3. 数据处理
Excel进行统计分析，利用DPS7.05统计软件对数据进行进一步的方程拟合与分析 [12] [13]。
3. 结果与分析
3.1. 直观分析
通过对样品中棕色化反应产物成分进行测定和分析，结果见表2。其中样品2的糠醛含量最高，为15.20 µg/g，样品6中糠醇含量最高，为2.08 µg/g，样品2、样品3、样品4的2-乙酰基呋喃含量最高，均为0.59 µg/g，样品2的5-甲基糠醛含量最高，为2.66 µg/g，样品4的3，4-二甲基-2，5-呋喃二酮含量最高，为1.00 µg/g，样品6中2-乙酰基吡咯含量最高，为2.18 µg/g，样品2的棕色化合物总量最高，为22.14 µg/g；样品8的糠醛含量最低，为10.97 µg/g，样品5中糠醇含量最低，为0.76 µg/g，样品8的2-乙酰基呋喃含量最低，为0.49 µg/g，样品8的5-甲基糠醛含量最低，为1.77 µg/g，样品9的3,4-二甲基-2,5-呋喃二酮含量最低，为0.70 µg/g，样品9中2-乙酰基吡咯含量最低，为1.33 µg/g，样品8的棕色化合物总量最低，为17.09 µg/g。当RCC出口物料含水率为22.5%时，RCC水温在60℃，循环风机频率在45 Hz，回风蒸汽流量在300 kg/h时，棕色化合物总量最大，当RCC出口物料含水率为23.3%时，RCC水温在80℃，循环风机频率在42 Hz，回风蒸汽流量在300 kg/h时，棕色化合物总量最大，当RCC水温在40℃时，RCC出口物料含水率为23.3%，循环风机频率在45 Hz，回风蒸汽流量在350 kg/h时，棕色化合物总量最大，当循环风机频率在48 Hz，RCC出口物料含水率为22.5%时，RCC水温在80℃，回风蒸汽流量在350 kg/h时，棕色化合物总量最大，当回风蒸汽流量在250 kg/h时，RCC出口物料含水率为22.5%时，RCC水温在40℃，循环风机频率在42 Hz，棕色化合物总量最大。
Table 2. Content of browning reaction products
表2. 棕色化反应产物成分含量
3.2. 工艺参数与烟丝常规化学成分含量的相关性与回归分析
利用DPS7.05统计软件，分别以烘丝机工艺参数中的考察因子为自变量，各香味物质成分含量为因变量，建立多元线性回归方程，结果见表3。
Table 3. Equation and results of conventional component correlation and regression analysis in uniform test
表3. 均匀试验常规成分相关与回归分析方程与结果
注：X1为RCC物料出口含水率；X2为RCC水温；X3为气流干燥循环风机频率；X4为回风蒸汽流量；Y为棕色化反应产物总量。
由表3可知，棕色化反应产物总量与工艺参数所建立的回归方程显著程度为0.0212，小于0.05，有显著的线性关系。棕色化反应产物总量与工艺参数多建立的方程决定系数为0.9996，大于0.99，说明棕色化反应产物总量的回归方程具有较好的拟合性，因此，回归方程具有参考价值。
气流烘丝参数的改变影响了香味物质的含量，对棕色化反应产物总量有显著影响的工艺参数为回风蒸汽流量、RCC水温、气流干燥循环风机频率，RCC物料出口含水率的影响最小；其中，RCC物料出口含水率对棕色化反应产物有显著影响，与棕色化反应产物含量表现为正相关。RCC物料出口含水率与气流干燥循环风机频率的交互作用对棕色化反应产物有显著影响，且为正相关。RCC水温与回风蒸汽流量的交互作用对棕色化反应产物有显著影响，且为正相关。气流干燥循环风机频率与回风蒸汽流量的交互作用对棕色化反应产物有影响显著，且为正相关。
4. 小结与讨论
经过不同烘丝工艺，各处理烟丝的棕色化反应产物成分间出现了差异。本研究结果具体表现为，烟丝中的糠醛随着RCC出口物料含水率的升高而含量减少，烟丝中的糠醇含量随着回风蒸汽流量的升高而含量减少，2-乙酰基呋喃随着RCC出口物料含水率的升高而含量减少，5-甲基糠醛随着RCC水温的升高而含量减少，王春凯等 [14] [15] 认为致香物质总量低的烟叶评吸质量一般较差，因此，我们一般从总量上来比较卷烟质量。
在影响卷烟感官质量中的诸多因素中，致香物质是决定卷烟品质的物质基础，中性致香物质对感官质量都会造成直接的影响，于建军等 [16] [17] [18] 采用相关分析和通径分析研究了不同产地烟叶的化学成分与香气质及中性致香物质与评吸结果的关系。
因此，烘丝工序的真空回潮工序有助于提高烟丝的含水率和烘丝的环境温度，进而促进烟丝中香味物质棕色化反应产物的各个成分 [19]。目前评价烤烟质量的关键指标主要包括烤烟香味物质成分指标的合理性，且其与感官舒适度的关系也密不可分 [1] [2]，因此气流烘丝参数的改进对提高烟丝化学成分的质量具有重要意义，在具体加工生产中可根据所需化学指标的含量设定合适的气流烘丝参数。
NOTES
*共一作者。
#通讯作者。