卷烟加工过程中烟叶化学成分变化的研究

发布时间:2019-08-24 来源: 日记大全 点击:


  摘要:我国作为烟草生产和消费大国,卷烟加工一直是一些省份的重点支柱性产业。卷烟的加工过程中,制丝工艺直接影响到烟叶化学成份的构成,如何能够保留烟叶的有效成分,如何控制烘丝前后的烟碱成分,成为卷烟加工中的中心问题。此外,加工前期臭氧处理对烟叶成分的影响也不容忽视。
  关键词:烟草化学成分 加工过程 制丝 松片回潮 润叶加料 烘丝
  中图分类号:TS4 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010)012-092-02
  
  卷烟作为一种大众消费品,一直以来在制作工艺上都极具本土特色,烟叶的质量与成分也于烟叶产区的地理特性有着极大的关系。通常,我们采用对烟叶成分进行分析评定的方式来界定烟叶的等级,因此,烟叶成分成为了卷烟质量保证的重要条件。烟叶中的化学成分一旦发生变化,例如烟碱、含氮化合物及氨态碱等成分的改变,将会对烟气指标构成一定程度的影响,使卷烟的质量受到波动,从而改变卷烟的口感。烟叶是一种植物,其中含有一定的水分,在对烟叶进行加工的过程中,要经常采用去湿的方法来脱去烟丝中的水分含量,与此相反,在有一定要求的情况下,也可以利用加湿的方法来调整烟丝中的水分含量。但经过对烟丝的处理,很容易在去除杂气、水分的同时也使烟叶中的生物碱发生变化,影响烟丝的含碱成分。我们常说的尼古丁就是生物碱的一种化合形态。在制丝的工艺流程中,主要的3个工序是松片回潮、润叶加料和烘丝。我们试着采用毛细管气相色谱(Gc)分离、氢火焰离子化检测(FID)的方法,对这三个环节进行分析,试图通过检测得出各种生物碱在制丝工艺中所产生的变化数据。通过对3道工序的分别检测,可了15%,而游离生物碱则降低了25%。造成生物碱大幅降低的原因主以看出,在烘丝的过程中对生物碱的影响最大,其次是润叶,最后是松片回潮,在制丝工艺结束后,与制丝工艺之前相比,总生物碱降低要是因为在烘丝过程中,要对烟丝进行加湿和去湿的处理,含水量的急剧增加和降低,使得在水分处理的过程中,带走了大量的生物碱。游离生物碱易于水蒸气结合,从而挥发流失掉,而在高温烘烤的过程中,由于烟丝受热温度较高,其成分易被氧化,将生物碱转化为其它氧化物,从而造成了烟丝成分的改变。尽管在松片回潮工序前后生物碱的含量也会发生变化,呈少量减少趋势,但由于此工序的温度要求不高,工艺条件温和,致使生物碱含量并没有发生大幅下降,所损失的生物碱含量仅仅是在挥发中产生的游离生物碱降低。由此看来,在生物碱成分中,游离状态的生物碱易于挥发,因此游离生物碱的损失不可避免。
  此外,我们还采用了同时蒸馏萃取的前处理方法,对松片回潮、润叶加料和烘丝这3道工序进行对比分析,试图从中得出中性香味成分的损失数据。经过同时蒸馏萃取,可以看出,烟丝经过CO2膨胀后,绝大部分的香味成分有所损失,只有苯甲醇、苯乙醇、异佛尔酮成分未见改变。其原因在于,在烘丝的过程中,由于急速的干燥脱水,水分被除去的同时,也带走了一定量的香味成分,或因加湿、去湿过程中的温度变化致使原有烟丝中的香味成分在热条件下发生了变化,因而得出了前后含量出现差异的结果。
  由于以上的检测都显示出烘丝过程是烟叶成分改变的主要过程,其工艺条件对烟丝化学成文影响较大,因此,我们进一步采用同时蒸馏萃取、溶剂萃取结合气相色谱和气质谱联用相结合的技术,对烟丝进入烘丝工艺前后的酸、碱、中性香味成分,以及游离烟碱和总烟碱进行全面而系统的分析。其结果与之前所做的检测结果基本一直,总烟碱与游离烟碱含量变化较大,而碱性香味成分也有不同程度的降低。与碱性香味不同的是,酸性香味在经过检测后却得到了含量增加的结果。其中,大部分酸性香味成分含量的增幅已经达到30%以上,总体提升了酸性香味的含量比例。
  除此之外,在烟叶的前期处理过程中,其化学成分的变化也对烟丝的质量起到了一定的影响作用。烟叶的烘干过程中,主要对烟叶中所含的水分与色素成分影响较大,从外观来看可以很直接的看出烟叶外在的改变,在显像改变下,其背后必然发生一系列的化学成份变化。烟叶中所含的色素成分主要有叶绿素、叶黄素以及胡萝卜素三种。在烟叶烘烤阶段,叶绿素大幅降解,最直观的察觉阶段是变黄期,烟叶烘烤的变黄期随着烘烤温度的升高,叶绿素大量降解,此后趋于稳定。胡萝卜素与叶绿素近似,在变黄期急速降解,但随着定色趋于稳定,胡萝卜素的含量也逐渐回升至初期状态。
  此外,在初加工时期,碳水化合物与含氮化合物也因加工工艺的影响而发生一定的化学变化。特别是碳水化合物的减少在烟叶的烘烤过程中可以高达80%以上。烟叶的烘烤所需的温度已经超过了淀粉进行化学分解或氧化的临界温度,因此,在烘烤过程中,淀粉含量急剧下降,以总糖与还原糖为代表。而含氮化合物的总变化幅度并不大,烘烤初期由于碳水化合物的急剧下降,含氮化合物的相对含量呈上升状态,而事实上数值的变化量不大。
  将烟叶的处理过程进一步推前到田间采收阶段,在这一阶段中,我们常用臭氧来对烟叶进行处理,由于臭氧的化学成分03具有极强的氧化作用,因此对烟叶的化学成分影响也较大。经过臭氧处理的烟叶再经过晾晒其中的很多化学成分经过氧化分解最终挥发。其中包括我们熟知的尼古丁、绿原酸、C18酸等,降低幅度达到了降低50%左右,大大降低了烟气中对人体有害的化学成分。而果糖、蔗糖、葡萄糖的含量也由于臭氧的作用进一步分解,从而降低了烟叶中原有的含量,糖分的降低对烟叶质量的影响较大,因此,在后期进行卷烟加工时,通常还会再通过添加的方式恢复到初期水平,以保证卷烟的口感。两只过程中,我们关注了硝酸盐的变化过程,通过检测得出,主脉中的硝酸盐含量要高于烟叶的叶肉部分,在整个晾制过程中总的变化幅度不大,含量在安全控制范围内,呈略微下降趋势。而烟碱随着晾制过程中水分的蒸发与其他成分的减少,含量比例反而有所增加,这是由于烟碱在晾制过程中,外界环境条件还不能够构成烟碱发生化学变化,直至晾制期延长后期,才略有降低,大部分减少来自于缓慢氧化和挥发。
  由此可见,在卷烟的加工过程中,烟叶的化学成分始终呈现出一种动态的变化趋势。文中采用了倒推的顺序,从制丝加工到初加工,再追溯到田间采摘阶段,无论从化学方式的监测上还是从直观的表象上,都可以看出烟叶的化学成分在不断的发生着变化,总体呈现出随着加工深度的增加,成分损失也在加大。其中,在全过程中烟碱的含量在不断降低。在卷烟制丝的过程中进一步衰减后仍然可以满足制备卷烟的最低含量标准。而对烟气口感影响较大的糖分,在初加工过程中损耗较大,但后期的加工过程中可以逐渐添加恢复原有水平,很好的保证了烟丝的质量要求,对整体的制烟影响不大。因此,可以看出除了适当的对酸、碱、中性香味的损耗情况进行控制以外,烟叶化学成分的变化还是在我们可以通过配方来调整的范围内,并保证了有效成分的留存量。
  
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