曹志 蔡泽林
山东中烟工业有限责任公司青岛卷烟厂 山东青岛 266000
摘要：本文将从HXD在线膨胀系统的原理与气流干燥特征角度出发，经由对所选一类烤烟、四类烤烟以及五类烤烟各自配方的叶丝分别展开实验，分析不同级别烟丝条件下，HXD在线膨胀工艺参数对烟丝膨胀率和卷烟质量的影响，以期为有关部门提供可靠参考。
关键词：HXD在线膨胀工艺；工艺参数；膨胀率；卷烟质量
引言：HXD系统在应用过程中能够使叶丝膨胀率全面提升，从而降低烟丝消耗，减轻烟支重量，具有较高的社会效益和经济效益。然而在具体运用过程中得知，如果生产过程中不能合理的对HXD系统的参数进行选择和设置，便无法发挥HXD设备的优势，甚至会降低卷烟品质。因此，各大卷烟厂需要进一步研究HXD对卷烟质量的影响，以便确保将设备系统本质功能彻底发挥出来，并且使其膨胀效果得到充分提升，防止卷烟质量受到影响而降低，进而将更为科学的工艺参数提供给生产部门。
1HXD在线膨胀系统的原理与气流干燥特征
HXD系统对烟丝的加工过程中，需要对烟丝进行加湿、加温以及干燥等处理，其湿度和温度等条件将处于变化状态，这种温度、湿度短时间的急剧变化，会导致烟草当中易挥发或者易被氧化的成分发生变化，致使烟丝中香气或者青杂气味的改变。事实证明，不同HXD参数的设置，对烟丝品质的影响显著，卷烟厂若能合理应用HXD系统，便能有效提升叶丝膨胀效果，从而减少单支烟支的烟丝用量，降低烟支焦油含量，进而大幅提升烟厂自身制丝水准，为民众生产出更高质量的卷烟。
1.1膨胀原理
HXD系统内部为高温的工艺气体，烟丝由进料气锁进入HXD内部。当工艺气体温度条件为180-350℃时，烟草叶丝的细胞当中会快速生成蒸气压，其比细胞壁自身渗透压更大，这会导致细胞内水分子自细胞当中迅速被蒸发掉，从而使叶丝在极短时间（一般为1-2s）内定型、脱水和膨胀[1]。
1.2干燥特征
（1）HXD应用过程中有较高的工艺温度环境，这会使热量被迅速转移至相应物料当中。
（2）有较短的干燥时间，叶丝只会于干燥管道中停留1-2s。
（3）叶丝的干燥与膨胀主要取决于HXD湿度环境的调控、气体的温度及其成分等。
（4）系统可以实现在瞬间完成脱水操作，合理膨胀叶丝的体积，有较为良好的耐加工性。
2实验方法
实验选用材料：一类烤烟、四类烤烟以及五类烤烟各自配方叶丝。
筛选三类烤烟的同一种叶丝配方，随后选用在有一定的物料流量，且相同烘后水分的样品，并在相同机台中将样品烟丝制成卷烟。实验阶段，每次对比实验仅对某一参数进行改变，其它参数不变，继而在线检测HXD中各等级烤烟叶丝相应膨胀率，分析检测相应卷烟感官质量、物理以及烟气等指标，并检测其评级结果。同时设置相应的对比试验，对比目标为利用滚筒烘丝机进行干燥处理后所得样品，为使实验结果可靠，每组样品实验重复五次。对叶丝的填充值进行填充的时候，采用合适的填充仪；利用烘箱法对叶丝的含水量进行测定；根据设备传感器相应数值确定气流温度；结合设备孔板流量计相应数值对蒸气喷射流量加以确定。
3实验分析
有数据表明，入料口烟丝温度，入料口烟丝水分，HXD工艺气温度，HXD蒸汽喷射流量等，均对HXD叶丝膨胀效果有影响，而其中入料口烟丝水分和HXD工艺气温度是影响HXD在线叶丝膨胀率的关键因素。分别对以上3类叶丝进行入料口工艺气体温度不同、进料的含水率不同的干燥操作，同时基于不变的卷烟机工作条件分别卷制上述叶丝，随后测定分析卷烟的烟气以及物理指标等。在此过程中，借助滚筒式烘丝机展开对比实验。
3.1卷烟的感官质量受工艺气温度和进料含水率的影响
评吸牌号、加工条件以及等级均不同的3类卷烟，随后定性描述各指标，从而对卷烟感官质量进行判断。
3.1.1一类烤烟受各处理方式的影响
在实验中，当HXD设备入口的工艺气体温度自219℃上升至251℃，烟丝含水率从22%上升至26%的时候，此类烤烟成团性、香气量、干燥感、浓度和甜度等指标都逐渐降低，然而并未过多影响其干净程度、杂气与刺激性等指标。相比于滚筒烘丝机，HXD的感官质量大幅下降[2]。
3.1.2四类烤烟受各处理方式的影响
在实验中，当HXD设备入口工艺气温度自206℃上升至235℃，含水率从22%提升至26%时，此类烤烟干燥感、香气量、成团性、细腻程度和浓度等指标都降低，干净程度、杂气与刺激程度等上升，而甜度未受到明显影响。相较于滚筒烘丝机，HXD在实验中相应卷烟干净程度、刺激程度等改善效果较为明显。
3.1.3五类烤烟受各处理方式的影响
实验表明，在HXD设备入口工艺气温度自196℃上升至286℃，含水率从24%上升至34%的同时，此类卷烟干燥感、细腻度以及浓度等指标均降低，然而其干净程度、杂气与刺激这几项指标都存在大幅度提升，而当进料的含水率上升至28%时，其成团性、香气量和甜度等指标逐步下降。对感官质量展开综合分析可知，在含水率自初始的24%最终提升至28%的过程中，感官质量越来越高，而在含水率超过32%之后，感官质量将越来越低。相比于滚筒烘丝机，HXD进料含水率为28%以下时，其拥有最佳的感官质量。
3.2膨胀率受工艺气温度、进料含水率的影响
实验中：
（1）在烤烟叶丝进料拥有21%含水率的时候，用滚筒烘丝机和HXD设备进行干燥，二者所得膨胀率没有较大差异。
（2）实验表明，用HXD系统进行干燥处理之后，卷烟叶丝膨胀率与进料口的温度、进料的含水率呈正比关系。
（3）若拥有等同的进料含水率，低档叶丝膨胀率比高档叶丝更低。
（4）实验表明，当一类与四类烤烟烟丝进料含水率从22%提升之26%，五类烤烟烟丝进料含水率从从24%上升到34%时，尽管膨胀率在上升，然而其增速将下降。
3.3卷烟的物理指标受工艺气温度、进料含水率影响
实验中：
（1）若滚筒烘丝机与HXD同样拥有21%进料含水率，干燥处理叶丝之后所制作的卷烟，每一支都有几乎相同的重量。由此可见，在此含水率条件下，二者相互间并无明显重量优势。
（2）在HXD气流温度与进料的含水率如前文逐步增加时，将叶丝进行干燥处理之后，相应填充值有所上升，此时每一支卷烟质量都会显著降低。
（3）滚筒烘丝机和HXD系统所处理叶丝并未明显影响卷烟硬度以及吸阻。
3.5卷烟的烟气指标受工艺气温度、进料含水率影响
在用HXD系统处理时，当叶丝含有21%进料的含水率时，此时一类烤烟工艺气温度为219℃，四类烤烟工艺气温度为206℃，相比于滚筒烘丝机，整体烟气指标都未出现显著差异性，表明若烟丝牌号等级相同，在21%含水率条件下，二者的处理都不会明显影响烟气指标。在工艺气温度、进料含水率等如前文上升时，抽吸卷烟的口数将降低，但是烟气内一氧化碳、烟碱含量没有较大改变。将一类、四类烤烟对应烘丝入口的进料含水率从初始的21%增加到25%之后，二者每一支烟焦油量降低0.7与0.8mg。而五类烤烟对应烘丝入口的进料含水率从初始的23%增加到27%之后，其每一支烟的焦油量降低0.6mg。由此可知，当含水率提升2%的时候，每一支烟焦油量将下降约0.3mg，当含水率继续上升，从27%提升之33%之后，每一支烟焦油量将降低0.6mg，在此过程中，当含水率提升2%的时候，每一支烟焦油量将下降约0.2mg，说明在含水率大于27%之后，每一支烟焦油量下降程度会减少[3]。
结论：实验证明，烟厂积极引进的HXD设备系统经由有效的安保举措、合理工艺设计以及先进控制工艺，可以有效提升叶丝膨胀率，并且在不对烟草吸味产生影响的基础上，制作有更稳定质量、更低焦油量的卷烟，从而全面提升卷烟品质，最终提高烟厂整体市场竞争力。
参考文献：
[1]赵敏，王宗英，张凤侠，等.CO2膨胀工艺参数对烟丝物理和感官质量的影响[J].安徽农学通报，2020，v.26;No.389(07):132-134.
[2]杨洋，彭黔荣，张晓敏，等.卷烟原料的感官质量与化学成分的关系研究[J].食品安全质量检测学报，2018，9(20):150-156.
[3]刘宏超，游俊，周昆，等.烟梗微波膨胀与氮气处理工艺结合对烟梗制品填充性能的影响[J].真空电子技术，2018，337(06):80-83+87.