一种基于片烟表层渗透性提升的卷烟制叶丝工艺

技术领域

本发明涉及卷烟加工技术领域，尤其涉及一种基于片烟表层渗透性提升的制叶丝工艺技术。

背景技术

卷烟制丝加工过程是将片烟制成满足卷制要求的烟丝的过程，现有的卷烟制丝工艺流程主要包括松散回潮、加料、切丝、干燥等工序（见卷烟工艺规范，中国轻工业出版社，2016年）。该过程中需在片烟表面施加一定比例的外源添加物，改善片烟的物理性能或品质。例如松散回潮工序是在片烟表面施加水分提升烟叶加工性能，降低烟叶松散、切丝过程造碎，加料或生物酶发酵工序是通过施加香料、生物酶等，改善烟叶化学组成，提升烟叶品质（见中国专利200410087655.3；CN110742303A；CN106399277A；CN105054286A等），烘丝工序是通过提升环境气流温度，降低空气含湿量等， 降低烟叶含水率，达到适宜卷制的目的。

在现有的卷烟制丝工艺过程中，为了实现外源添加物均匀渗透到烟片内部，常需在关键工序处理之后设置一定空间进行片烟的贮存，如：在片烟施加料液后，需将其输送至贮叶房，在贮柜中至少贮存2小时以上；片烟施加生物酶制剂后，需将其输送至发酵房，贮存6小时以上。对于烘丝工序，为了在很短的时间内实现烟片内部的水分快速扩散干燥，需大幅提升环境空气的温度，如：气流干燥工序常将热风温度提升到200℃以上,若是滚筒式叶丝干燥机，筒壁温度及热风温度通常高于120℃和105℃。因此，由于片烟渗透性的制约，上述贮存工序、高温环境等不得不在制丝环节进行设置，然而，该设置显著增加了卷烟工业企业的电力、热能等能源消耗成本，也增加了贮叶房、贮叶柜等建筑和设备成本。

发明内容

本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的上述不足之处而提出的一种基于片烟表层渗透性提升的卷烟制叶丝工艺，该工艺能够显著提升片烟表层的渗透性，缩短外源添加物渗透到片烟内部或片烟内部的水分扩散到外部环境的时间，减少卷烟制丝加工过程能源消耗和建筑、设备等成本，提升制丝加工效率。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于片烟表层渗透性提升的卷烟制叶丝工艺，通过对烟片施加纤维素酶、果胶酶、角质酶组成的混合酶液，降解烟片表层制约外源添加物进入烟片内部的蜡质、角质疏水物质，利于外源物质渗透到片烟内部或烟叶内部水分扩散干燥，缩短贮叶或发酵时间，降低叶丝干燥的温度设置；具体方案包括以下两种：

方案一的具体步骤如下：

（1）片烟松散加酶：将烟片采用真空回潮机回潮后，输送至松散回潮机松散，并由松散回潮机对其均匀施加由纤维素酶、果胶酶、角质酶组成的混合酶液；

（2）片烟加料：将松散回潮后的烟片经过预配工序后，输送至加料机进行施加料液，再输送至贮叶柜进行贮叶，贮叶时间设定值小于1h；

（3）叶丝干燥：将贮叶后的烟片输送至切丝机切丝，再输送至烘丝机干燥，制成配方叶丝。

方案二的具体步骤如下：

（1）片烟松散加酶：将烟片采用真空回潮机回潮后，输送至松散回潮机松散，并由松散回潮机对其均匀施加由纤维素酶、果胶酶、角质酶组成的混合酶液；

（2）生物酶发酵：将松散回潮后的烟片输送至生物酶施加装置施加酶液，再输送至发酵柜进行发酵，发酵时间设定值为2h以上；所述生物酶为淀粉酶、蛋白酶或这两种酶的组合。

（3）生物酶灭活：发酵后的片烟，可将其切丝后输送至灭活装置灭活；也可不切丝，直接输送至灭活装置灭活后，再输送至后续工序制成叶丝。

在本发明中，所述纤维素酶的施加比例为每克烟叶60～170U,果胶酶为60～180U/g，角质酶为100～450U/g。具体施加比例可根据烟叶的种类、部位等不同进行针对性调整。

所述的松散回潮机的回风温度设定范围为30～50℃，出口物料含水率设定范围为17%～19%。

松散回潮机是通过在现有松散回潮机进口处加设的喷嘴对烟片均匀施加混合酶液，是在现有的松散回潮机基础上改进后的设备，与现有回潮机不同之处在于在改进后的松散回潮机前端增设了施加酶液的喷头以及与喷头连接的输送管、流量计、阀门、酶液贮罐等装置。

在本发明的叶丝干燥过程中所用的烘丝机为气流式烘丝机或滚筒式叶丝干燥机；在工艺干燥时间不变的条件下，若采用气流式烘丝机，热风温度设定值低于190℃，若采用滚筒式叶丝干燥机，筒壁温度设定值低于105℃，热风温度低于100℃。

本发明的原理是一方面选择卷烟制叶丝适宜的工序位点，设定适宜的环境条件下，通过对烟片施加纤维素酶、果胶酶、角质酶等混合酶液，并利用松散回潮、加料等前后工序之间的物料输送时间，充分发挥酶液的作用，降解烟片表层制约外源添加物进入烟片内部的蜡质、角质等疏水物质，利于外源物质进入或烟叶内部的水分散失，从而缩短贮叶或发酵时间，降低烘丝的干燥温度；另一方面是通过适宜的酶活比例条件设置，充分发挥纤维素、果胶酶、角质酶等之间的协同增强作用，克服仅使用单一酶制剂在提升片烟渗透性方面效果不明显或效果较差的不足，提升酶液的综合作用效率，使得在制丝前后工序衔接的较短的时间内，达到快速提升片烟表层渗透性的目标。

本发明相比现有的卷烟制叶丝工艺技术，具有以下优点：一是能大幅缩短加料后的片烟贮存时间，由2h以上缩短至1h以内；二是能够显著缩短生物酶发酵时间，由6h以上缩短至2～4h；三是能够降低叶丝干燥的温度设置，在工艺干燥时间保持不变的前提下，在较低的干燥温度就能实现叶丝的快速干燥。四是可减少卷烟制丝加工过程能源消耗和建筑、设备等成本，综合成本降低15%左右。

附图说明

图1为本发明的改进后的松散回潮机结构示意图。

图1中： 1.酶液贮罐；2.回料阀；3.截止阀；4.流量计；5.喷头；6.松散回潮机；7.输送泵；8.酶液输送管；9.引射阀；10.引射管。

具体实施方式

本发明以下结合附图和实施例对一种基于片烟表层渗透性提升的卷烟制叶丝加工工艺做进一步描述。

一种基于片烟表层渗透性提升的卷烟制叶丝加工工艺，主要包括以下步骤：

（1）片烟松散加酶：将烟片采用真空回潮机回潮后，输送至松散回潮机松散，并由松散回潮机均匀施加主要由纤维素酶、果胶酶、角质酶等组成的混合酶液。为了实现片烟松散效果，同时不影响喷施的生物酶活性，松散回潮机的回风温度设定范围为30～50℃，出口物料含水率设定范围为17%～19%。

（2）片烟加料或生物酶发酵：将松散回潮后的烟片经过预配工序后，输送至加料机进行施加料液，再输送至贮叶柜进行贮叶，贮叶时间设定值小于1h。或将松散回潮后的烟片输送至生物酶施加装置施加酶液，再输送至发酵柜进行发酵，发酵时间设定值为2～4h。

（3）叶丝干燥或生物酶灭活：将贮叶后的烟片输送至切丝机切丝，再输送至烘丝机干燥。对于生物酶发酵后的片烟，可将其切丝后输送至灭活装置灭活；也可不切丝，直接输送至灭活装置灭活后，再输送至后续工序制成叶丝。

用于烟片切丝后干燥的烘丝机为气流式烘丝机或滚筒式叶丝干燥机。在工艺干燥时间不变的条件下，若采用气流式烘丝机，热风温度设定值低于190℃，若采用滚筒式叶丝干燥机，筒壁温度设定值低于105℃，热风温度低于100℃。

上述步骤中，所述的纤维素酶的施加比例为每克烟叶60～170U,果胶酶为60～180U/g，角质酶为100～450U/g,具体施加比例根据烟叶的种类、部位等不同进行针对性调整。

所述的烟片真空回潮、预配、加料等工序条件设置及工序间的衔接均可参照现有技术。

如图1所示，所述的用于施加酶液的松散回潮机是在现有的松散回潮机基础上改进后的设备，与现有回潮机不同之处在于在改进后的松散回潮机前端增设了酶液施加系统，其中酶液系统主要由安装在松散回潮机6前端的酶液喷头5、输送管8与酶液贮罐1相互连接组成，为了实现酶液均匀稳定输出，在酶液输送管8上设置有流量计4、截止阀3、回料阀2、输送泵7等装置，在引射管10上设置有引射阀9。

实施例1

国内某卷烟工业企业分别采用两种工艺进行二类A牌号卷烟制叶丝生产，一种是参照现有的制叶丝工艺技术；另一种是采用本发明的基于片烟渗透性提升的制叶丝工艺。具体过程如下：

工艺一：将烟片依次经过真空回潮、松散回潮、预配、加料、贮叶、切丝和烘丝工序处理后，制成配方叶丝。其中松散回潮热风温度设定为65℃，出口物料含水率为19%；贮叶时间为2h，滚筒式烘丝机热风温度设定值为105℃，筒壁温度120℃。

工艺二：

（1）将烟片采用真空回潮机回潮后，输送至松散回潮机松散，并由松散回潮机均匀施加主要由纤维素酶、果胶酶、角质酶等组成的混合酶液，其中纤维素酶活为130U/g,果胶酶为140U/g，角质酶为280U/g,松散回潮机的回风温度设定为40℃，出口物料含水率设定为19%。

（2）将松散回潮后的烟片经过预配工序后，输送至加料机进行施加料液，再输送至贮叶柜进行贮叶，贮叶时间0.5h。

（3）将贮叶后的烟片输送至切丝机切丝，再输送至滚筒式烘丝机干燥，在工艺干燥时间不变的条件下，烘丝机热风温度设定为90℃，筒壁温度102℃。

在上述两种工艺烘丝机出口取样测定制成的叶丝含水率和填充值，工艺一制成的叶丝含水率和填充值分别为13.1%和3.9cm

由11位感官评吸员组成评吸小组，对两种工艺制成的叶丝感官质量进行评价，结果表明（表1），两种工艺制成的叶丝香气质、香气量、杂气、刺激性、干燥感等指标均差异不明显，感官质量整体一致。

表1 2016年河南洛阳X4F片烟感官质量评价结果

实施例2

国内某卷烟工业企业分别采用两种工艺进行三类B牌号卷烟制叶丝生产，具体过程如下：

工艺一：将烟片依次经过真空回潮、松散回潮、预配、生物酶施加、生物酶发酵、切丝和灭活工序处理后，制成配方叶丝。其中松散回潮热风温度设定为65℃，出口物料含水率为18%；生物酶施加工序施加的酶制剂为淀粉酶，生物酶发酵时间为15h，生物酶灭活工序采用气流式烘丝机进行灭活，热风温度设定为210℃，出口含水率设定为12%。

工艺二：

（1）将烟片采用真空回潮机回潮后，输送至松散回潮机松散，并由松散回潮机均匀施加主要由纤维素酶、果胶酶、角质酶等组成的混合酶液，其中纤维素酶活为150U/g,果胶酶为160U/g，角质酶为330U/g,松散回潮机的回风温度设定为40℃，出口物料含水率设定为18%。

（2）将松散回潮后的烟片经过预配工序后，输送至生物酶施加装置施加淀粉酶液，施加淀粉酶的比例和活力均与工艺一相同，加酶后的片烟输送至发酵柜进行生物酶发酵，发酵时间3h。

（3）将发酵后的烟片输送至切丝机切丝，再输送至气流式烘丝机进行灭活，气流烘丝热风温度设定为180℃，出口含水率设定为12%。

在烘丝机出口取样测定比较两种工艺制成的烟丝淀粉含量差异，结果表明工艺一制成的烟丝淀粉含量为7.1%，工艺二为6.9%，方差检验结果表明，两种工艺制成的烟丝淀粉含量差异不明显。

由9位感官评吸员组成评吸小组，对两种工艺制成的叶丝感官质量进行评价，结果表明，两种工艺制成的叶丝香气质、香气量、刺激性、余味等差异不明显，感官质量整体保持一致。

实施例3

国内某卷烟工业企业分别采用三种工艺进行三类C牌号卷烟制叶丝生产，具体过程如下：

工艺一：将烟片依次经过真空回潮、松散回潮、预配、生物酶施加、生物酶发酵、切丝和灭活工序处理后，制成配方叶丝。其中松散回潮热风温度设定为65℃，出口物料含水率为19%；生物酶施加工序施加的酶制剂为淀粉酶和蛋白酶混合酶液，生物酶发酵时间为18h，生物酶灭活工序采用滚筒式烘丝机进行灭活，热风温度设定为110℃，筒壁温度设定为125℃，出口含水率设定为12%。

工艺二：与工艺一加工流程一致，松散回潮、滚筒式烘丝机参数设置也相同，仅在生物酶施加工序，除了原有的淀粉酶和蛋白酶制剂，另增施纤维素酶活为140U/g,果胶酶为160U/g，角质酶为300U/g,生物酶发酵时间缩短至13h。

工艺三：采用本发明的制叶丝工艺。

（1）将烟片采用真空回潮机回潮后，输送至松散回潮机松散，并由松散回潮机均匀施加主要由纤维素酶、果胶酶、角质酶等组成的混合酶液，其中纤维素酶活为140U/g,果胶酶为160U/g，角质酶为330U/g,松散回潮机的回风温度设定为38℃，出口物料含水率设定为19%。

（2）将松散回潮后的烟片经过预配工序后，输送至生物酶施加装置施加酶液，施加酶液比例、活力与工艺一相同，加酶后的片烟输送至发酵柜进行生物酶发酵，发酵时间4h。

（3）将发酵后的烟片输送至切丝机切丝，再输送至滚筒式烘丝机进行灭活，烘丝机热风温度设定为90℃，筒壁温度100℃

在烘丝机出口取样测定三种工艺制成的烟丝淀粉、水溶性蛋白含量，并由13位感官评吸员组成评吸小组，对三种工艺制成的叶丝感官质量进行评价，结果表明三种工艺制成的烟丝淀粉、水溶性蛋白含量差异不明显，香气、烟气和口感等感官质量指标差异也不明显。

实施例4

国内某卷烟工业企业分别采用三种工艺进行三类D牌号卷烟制叶丝生产，具体过程如下：

工艺一：采用本发明的制叶丝工艺。

（1）将烟片采用真空回潮机回潮后，输送至松散回潮机松散，由松散回潮机均匀施加主要由纤维素酶、果胶酶、角质酶等组成的混合酶液，其中纤维素酶活为130U/g,果胶酶为130U/g，角质酶为300U/g,松散回潮机的回风温度设定为40℃，出口物料含水率设定为18%。

（2）将松散回潮后的烟片经过预配工序后，输送至加料机进行施加料液，再输送至贮叶柜进行贮叶，贮叶时间0.5h。

（3）将贮叶后的烟片输送至切丝机切丝，再输送至滚筒式烘丝机干燥，在工艺干燥时间不变的条件下，滚筒式烘丝机热风温度设定为90℃，筒壁温度100℃。

工艺二：仅将工艺一中松散回潮施加的混合酶液调整为单一的纤维素酶液，酶活为130U/g，其他工艺流程和参数设置均保持不变。

工艺三：仅将工艺一中松散回潮施加的混合酶液调整为单一的角质酶液，酶活为300U/g，其他工艺流程和参数设置均保持不变。

工艺四：仅将工艺一中松散回潮施加的混合酶液调整为纤维素、果胶酶混合酶液，且两种酶的酶活保持不变，其他工艺流程和参数设置均与工艺一相同。

在烘丝机出口取样，测定叶丝样品含水率，并由13位感官评吸员组成评吸小组，对四种工艺制成的叶丝感官质量进行评价，结果表明工艺二、工艺三、工艺四制成叶丝样品香气质、香气量、刺激性等指标得分均低于工艺一；工艺二、工艺三、工艺四滚筒式烘丝机出口叶丝含水率为14.1%、14.0%和13.6%，均显著高于工艺一的12.4%，说明三种酶的协同作用效果均显著优于纤维素酶、角质酶等单一的酶制剂或纤维素酶、果胶酶的混合作用效果。