烟叶加工工艺过程中的降焦减害技术探索

烟叶加工工艺过程中的降焦减害技术探索

王俊鹏

山东中烟工业有限责任公司青岛卷烟厂 山东青岛 266100

摘要：烟叶加工工艺过程会对烟叶的品质产生直接影响，同时也会对烟叶中有害成分的含量产生影响。基于烟叶加工工艺的发展，本研究对烟叶调制、打叶复烤、制丝三个关键工艺环节的降焦减害技术进行了概述，同时展望了未来降焦减害技术的发展趋势。

关键词：烟叶；调制；打叶复烤；制丝；降焦减害

1引言

随着吸烟与健康关系研究的深入，烟草行业越来越关注如何降低烟草产品对人体健康的危害，并将其作为自身发展和生存的共同目标。当前针对卷烟降焦减害技术的研究主要集中于烟叶调制、打叶复烤、制丝等环节。烟叶在经过多次温湿循环后，其化学成分和物理结构发生改变，同时也使其燃烧后释放的有害物质含量受到影响。所以通过优化烟叶加工工艺来提升烟丝感官品质，降低其有害成分释放量，已然成为当今烟草领域研究的重点。本文着重从烟叶调制、打叶复烤、制丝三个关键工艺环节探讨卷烟降焦减害技术。

2烟叶加工工艺过程中的降焦减害技术

2.1烟叶调制过程

对于烟草生产来说，烟叶调制是一个重要环节。优化烟叶调制工艺过程，对于实现卷烟降焦减害有着积极作用。在烟叶调制过程中，关于有害物质释放量的研究大多是基于优化烘烤温度和对烘烤模式进行转变。李晓研究指出，在调制烟草植物过程中，经过高频波辐射以及微波处理，相较于传统的烟叶调制，其中的NNK和NNN等致癌物含量会大幅减少。此外研究中还指出，烟草在经过微波处理后，其中的NNN含量低于0.15 μg/g，NNK含量低于0.002 μg/g。另一项研究表明，经过超声波处理和紫外线辐射后的烟叶，焦油量得到明显的降低【1】。WILLIAMS J R针对优化烘烤温湿度的研究指出，通过低湿和高温来制备烟叶时，其中硝酸还原酶（NR）存活时间缩短，继而使得硝酸盐转化为亚硝酸盐的概率降低【2】。魏玉玲也提出了同样的观点，在对氨及苯并芘释放量与烘烤温湿度关系的研究中发现，通过选择合适的温湿度，能够使得烟叶燃烧之后的焦油量得以有效降低【3】。REMER R K在烟叶烘烤变黄之后，以液态干燥冷冻技术使其温度降低至-28℃，使烟叶细胞中的水分结冰，再以冰升华的方式达到干燥的目的，研究结果发现，烟叶体积明显增大，填充能力和燃烧性有明显提升，这就使得烟叶燃烧时生成的焦油量得以减少【4】。

2.2打叶复烤过程

打叶复烤是初烤烟叶调制之后，将其从农业产品转变为工业产品的关键工艺过程。打叶复烤时的温度、湿度等环境条件变化较大，会对烟叶中的化学成分产生较大影响，进而对燃烧时有害物质的释放量产生影响。烟叶燃烧时释放有害物质的量会受到打叶复烤不同工序的影响，其中一润、二润以及复烤环节产生的影响最大。李常军利用热风润叶工艺在保持卷烟风格品质稳定的同时，使烟气中苯酚释放量得以有效降低【5】。张树堂研究发现，一润和复烤这两个工序会明显影响到一氧化碳（CO）和硝酸还原酶（NR）的含量【6】。川渝中烟工业有限责任公司通过对一润烟叶的含水量和温度进行控制，使得卷烟燃烧时氨气释放量明显降低【7】。此外，针对不同工序对卷烟中氢氰酸、苯并芘、巴豆醛释放量的研究发现，相较于处理前，一润工序使上部烟叶释放氢氰酸量大幅提升，二润工序使下部烟叶的苯并芘释放量有一定程度的降低，而复烤工序则使下部烟叶释放的巴豆醛量降低了将近15%。所以，通过对一润、二润及复烤环节进行工艺优化，能够对卷烟燃烧时有害物质的释放量进行有效控制。

2.3制丝过程

制丝工艺过程划分为叶片预处理阶段和切丝烘丝阶段。在叶片预处理和切丝烘丝过程中，回潮、加料、烘丝等工艺都会对烟丝的化学成分产生重要影响，继而对烟丝燃烧之后释放的有害物质量产生影响。所以烟丝制丝工艺过程中重点工序参数的优化成为了对烟丝有害成分释放量进行控制的关键手段。

在制丝工艺过程控制中，秋雨春对主流烟气中七种成分的释放量受到切丝宽度的影响展开研究【8】。他对切丝宽度进行不同程度的改变后发现，随着切丝宽度的增加，烟气中一氧化碳（CO）、氰化氢（HCN）的含量有一定程度的下降，而氨气（NH3）含量却呈现出上升趋势。综合考虑卷烟品质与减害的平衡，最终研究结果表明，切丝宽度为0.95 mm时最佳。李艳通过研究证实，适当的切丝宽度对于降低卷烟中一氧化碳（CO）的释放量有着积极影响【9】。Xue对微波松散工艺参数的优化应用进行了研究，使得主流烟气中巴豆醛、苯酚释放量得到了明显的降低【10】。在优化膨胀技术方面，主要是通过应用气流式干燥设备。现今主流的气流式干燥设备有德国的HDT设备、英国的HXD设备以及国产的SH94等设备。相较于滚筒式设备，烟丝经过气流式干燥设备处理后，其填充值和膨胀率都有了明显的提升，使卷烟的燃烧性得以增强，进而能够减少相关有害物质的释放。

3 结语

虽然国内外学者针对烟叶调制、打叶复烤、制丝等关键加工工艺过程展开了大量的研究，并取得了不错的成果，使卷烟的安全性得到了明显提升。但是基于目前相关研究结果的分析来看，仍然有进一步优化和提升的空间。例如烟叶调制方面，研究内容大部分都集中于烟叶调制前后亚硝胺、巴豆醛和苯酚含量的变化情况，而对于氨气和氰化氢等成分变化情况的研究相对较少。同时在研究过程中并未深入探讨燃烧释放有害成分含量的变化机理。在复烤醇化方面，关于酶制剂和微生物的相关研究也较为欠缺。含酶和微生物的醇化剂在烟叶醇化时会一定程度上影响烟叶的化学成分，而醇化时的温湿度也会对酶和微生物的活性产生重要影响。因此，筛选耐旱、耐高温的酶和极端微生物在未来将会成为醇化研究方向的一个热点。在制丝工艺方面，研究人员对工艺参数的研究较为充分，使得烟叶制丝工艺过程得到显著优化。但是鲜有研究针对有害成分释放量受相关参数变化的影响机制展开探索。而在应用气流式干燥设备方面，烟丝在经过这类设备处理后，确实能够取得较好的降低有害成分释放量的效果。但是在具体应用中仍然存在一定的问题，比如过料刚开始或快结束的时候，烟丝流量较小，会出现干头干尾现象。另外用气流对烟丝进行干燥时，很有可能会降低其感官质量。这些问题都使得在卷烟配方中气流干燥烟丝的应用比例会受到限制。所以未来应当对气流烘丝设备进行优化，使其能够在有效减少烟丝有害物质的同时，保证烟丝产品的质量。

参考文献：

［1］ 李 晓，肖协忠，刘立全．一种减少烟草特有亚硝胺的新的烟叶烘烤方法［J］．烟草科技，2001（7）：31－33．

［2］ WILLIAMS J R．Method of treating tobacco to reduce nitrosamine content，and products produced thereby［P］．US Patent：6311695， 2001－11－06．

［3］ 魏玉玲，宋普球，缪明明．降低烟草特有亚硝胺含量的微波处理方法综述［J］．烟草科技，2002（3）：18－19．

［4］ REMER R K． Ultraviolet or ultrasonic irradiation of tobacco to reduce tar content［P］．US Patent：US  3394709，1968－07－30．

［5］ 李常军，宫长荣，肖 鹏，等．施氮水平和烘烤条件对烤后烟叶品质和含氮组分的影响［J］．中国烟草科学，2001（1）：4－7．

［6］ 张树堂，杨雪彪，吴玉萍，等．烟叶硝酸盐还原酶活性在烘烤过程中的变化［J］．中国烟草科学，2000（4）：11－14．

［7］ 川渝中烟工业有限责任公司．降低烤烟中氨释放量的调制工艺方法［P］．中国专利：CN 201410081187．2，2014－03－06．

［8］ 秋雨春． 浅议卷烟降焦减害的途径［J］． 贵州烟草，2004（3）：21－ 23．

［9］李艳．打叶复烤白肋烟叶 TSNAs 含量变化分析［J］．安徽农业大学学报，2014，41（3）：523－527．

［10］ Xue． Relationship analysis of seven harmful ingredients emission in microwave loose cigarette processparameters and cigarette mainstream smoke［J］．Asian Journal ofChemistry，2012，24（3）：1023－1028．