雪茄煙葉水分平衡工藝研究現狀

陳 歡,周鴻舉,葉科媛,周 文,張 鑫,趙晨婕,姜 宇,李登之,肖 華

(四川中煙工業有限責任公司長城雪茄廠,四川 什邡 618400)

近年來,隨著國民經濟的快速提升、社會的持續穩定發展以及新興消費群體的快速產生,在國家煙草專賣局大力支持和積極引導下,雪茄煙消費在國內逐漸興起,國產雪茄煙市場呈現出蓬勃發展態勢[1]。相較于普通卷煙產品,雪茄煙具有更為明顯的感官特性,主要表現為抽吸勁頭大、香氣豐滿、吃味濃郁等[2]。雪茄煙成品要想體現出這種明顯而濃烈的感官特征,必須在工業加工過程中嚴格把控煙葉質量,但受生產及加工過程工藝技術的限制,國產雪茄煙葉在預處理環節質量提升一直是各個工業公司研究的重點和難點。

雪茄煙葉從大田栽培種植進入工業生產最后到成品雪茄煙問世,會經歷晾制、農業發酵、工業發酵、整選分級、水分平衡、手工卷制等一系列工藝環節[3],煙葉的質量和品質也受環節中眾多工藝技術手段的影響。根據雪茄煙葉生產加工過程來看,煙葉水分平衡是其中不可或缺的關鍵環節之一,采用適宜的水分平衡工藝對雪茄煙葉及卷制成品煙支的質量有重要保障。在雪茄煙葉整選階段,為了便于煙葉去梗理皮,針對含水率偏低的煙葉,操作工人一般會采用噴霧回潮的方式對煙葉進行潤濕,這也直接導致整選后雪茄煙葉的含水率不均勻且普遍偏高,增加了水分平衡的難度。

1 煙葉水分平衡的機制及意義

1.1 雪茄煙葉水分平衡的機制

雪茄煙葉含水率表示水分在煙葉體系中所占的百分比例,與雪茄煙葉在加工過程中發生霉變、生蟲及變質的難易程度直接相關,是決定雪茄煙葉質量安全性和穩定性的重要因素之一。不同種類雪茄煙葉含水量不同,在生產加工過程中煙葉水分也會不斷變化,水分平衡就是雪茄煙葉在一定環境條件下自身含水量隨環境變化的過程,雪茄煙葉具有吸濕性強的特性,其自身含水量受附近空氣潮濕度變化的影響很大[4]。如果周圍環境的溫、濕度相對含量較低,空氣就會從煙葉中吸收水分,使得煙葉散失水分變干、變脆,從而影響煙葉在后續工藝處理過程的品質。如果周圍環境的溫、濕度相對較高,煙葉就會從空氣中吸收水分,使得煙葉變濕,導致煙葉在儲存過程中容易發生腐爛、霉變、蟲害等情況,對煙葉造成不可逆轉的傷害。

按照目前煙草行業的標準,卷煙煙葉在醇化儲存的時候,含水率應控制在16%～18%,醇化后水分合格的煙葉才能進行下一步生產[5]。如制絲線的儲絲工序就需將剛加工出的煙絲進行一段時間的儲存,而在這一段時間內,要保證煙絲質量和為下道工序創造良好的加工條件,就必須通過適當方法如升溫烘干等。雪茄煙葉分為茄衣、茄套和茄芯三類,在雪茄煙卷制過程中,對不同類型的雪茄煙葉水分有著不同要求。通常情況下,茄衣煙葉的含水率要保持在20%～23%左右,茄套煙葉的含水率要保持在17%～19%,茄芯煙葉的含水率要保持在14%～16%,過高的含水率可能會導致卷制后的成品雪茄吸阻過大或者在存放過程中發霉。過低的含水率會在卷制過程中產生大量的造碎,不僅會降低卷制效率,而且增加企業的生產成本,因此煙葉含水率的高低直接影響了成品雪茄的卷制效率和感官品質?？梢娍刂蒲┣褵熑~水分在最佳范圍內,對于抑制煙葉內部的化學變化并穩定煙葉品質有著重要意義。相比較而言,雪茄煙葉的水分處理較為溫和,通常采用自然蒸發水分的形式進行,是一個內部生理生化反應較為溫和而又緩慢的過程[6]。

目前,大部分工廠雪茄原料煙葉采用自然敞晾法進行水分平衡,部分工廠也采用其他方式進行水分平衡,比如干濕交替法、微波干燥法以及在自然晾干法的基礎上,調整環境溫、濕度,加快煙葉水分平衡進程。后續的研究重點是在水分平衡過程中探索和改變相關條件,引入機械化、自動化設備以此優化和加快雪茄煙葉水分平衡工序,達到雪茄煙葉水分平衡工藝高效率、高質量、高產量的目的。

1.2 水分平衡的目的及意義

在雪茄煙葉原料預處理生產過程中,水分平衡環節是將整選分級后的煙葉進行水分調整,對煙葉內在含水量進行合適控制,使煙葉水分和形態保持在工藝標準范圍,以保證煙葉內在生化反應趨于平緩穩定而外在平鋪度好、韌性佳的效果。煙葉內部水分含量的多少直接決定其儲存狀態和工藝狀態[7]。預處理后煙葉水分含量大,煙葉在儲存中易發生霉變、生蟲等,影響煙葉后續工藝的使用;預處理后煙葉含水量低,在運輸及后續處理中易造碎,造成煙葉的損耗。因此在煙葉不同的處理時期,需要供應與之相適宜的水分才有利于煙葉質量的形成。雪茄煙葉經工藝處理后含水的均勻程度和準確度直接影響后續卷制環節,水分平衡后煙葉的質量在很大程度上決定了成品雪茄的質量,也是保障成品雪茄品質的關鍵因素。

2 雪茄煙葉水分平衡工藝

雪茄煙葉在整選分級工藝處理之后,一片完整的煙葉經過去梗會被分成左右兩張半月形的煙葉,以便后續手工卷制使用。手工卷制對煙葉的水分要求較高,水分太低,煙葉缺乏韌性,卷制過程會出現煙葉大量造碎、成型煙支爆裂等情況。水分太高,煙葉在層層包裹中浸潤,會出現霉變、生蟲等情況。因此,在手工卷制之前,雪茄煙葉會進入水分平衡環節,調節煙葉內部含水量,使煙葉整體含水量均勻且符合水分要求。目前雪茄煙葉的水分平衡大致有自然敞晾法、干濕交替法和微波干燥法,其中自然敞晾法是工業企業最為常用的處理工藝之一,干濕交替法和微波干燥法是近年來創新性探索和建立的較為優越的水分平衡方式。

2.1 自然敞晾法

目前大部分雪茄煙葉水分平衡所使用的方法為自然敞晾法,即在適宜溫度、濕度環境下使用多層晾煙架對雪茄煙葉進行平鋪晾曬,并且在一定時間內對煙葉進行翻轉,直到煙葉平衡到合適水分后集中回收儲存。此法在雪茄煙葉的平鋪性、卷曲度及水分平衡后煙葉回縮度上有較好的控制效果,適用于雪茄茄套、茄衣煙葉的水分平衡。

具體而言,雪茄茄套、茄衣煙葉水分平衡前,操作工將雪茄煙葉按照3～6張重疊放置,依次鋪滿整個晾煙架,所使用的雪茄晾煙架為不銹鋼材質,長200cm,寬100cm,高150cm,共計有6層晾煙板,一次可水分平衡煙葉總量為5～10kg。雪茄煙葉上架完成之后晾煙架在空曠的作業場地靜置,每隔一段時間操作工會對煙葉進行翻轉,以達到煙葉均勻散失水分的目的。待水分散失到合適時候由技術人員檢測水分合格后操作工依次下架煙葉,煙葉經質量檢測后裝箱運往儲存室。

目前自然敞晾水分平衡方式比較粗放,不同產地、不同水分的雪茄煙葉均在相同條件和環境中進行水分平衡,煙葉在水分平衡過程中的質量穩定性不高,平衡后煙葉水分均勻性差,并且需要大量人員操作和面積較大的空曠場地進行,存在人工耗費大、占地面積大、效率較低、產量不足等問題。

2.2 干濕交替法

近年來在生產中逐漸探索出可以人為控制水分平衡條件的干濕交替法,是利用煙葉烘房和回潮室對雪茄煙葉進行先烘干后回潮的方法,此法對雪茄煙葉平鋪性和卷曲度無明顯要求,適用于雪茄茄芯煙葉的水分平衡。

具體而言,雪茄茄芯煙葉水分平衡前,操作工將煙葉按照5～10張重疊放置,依次鋪滿晾煙架后,推入煙葉烘房,開啟溫、濕度調控功能以及設置烘干時間,一般來說雪茄茄芯煙葉烘干時溫度設置為50～60℃,濕度為30%～40%,烘干時間為30～40min。烘干結束后將煙葉轉移至煙葉水分回潮室,同樣開啟溫、濕度及時間控制功能,溫度為35～40℃,濕度為75%～80%,回潮時間為60～80min。待回潮工序結束后經技術人員檢測煙葉水分合格后煙葉在指定區域下架裝箱。

干濕交替水分平衡法通過提前設定烘房和回潮室溫濕度、作用時間及其他技術參數,能實現定時定量對雪茄煙葉進行水分平衡,并且可以控制煙葉水分平衡后的含水率,能夠快速、高效的達到目標水分,杜絕了因水分平衡前煙葉含水率的差異帶來的平衡后煙葉水分不均勻的現象,也在一定程度上緩解了自然晾干法產量不足的問題,但操作人員多、占用場地面積大等問題仍然存在。

2.3 微波干燥法

傳統的水分平衡方法和場地設備等在雪茄煙葉水分的均勻性、煙葉使用的有效性和水份精度等方面仍存在一定的不足,并且作業過程中受外部環境影響較大,容易產生造碎、香氣逸失、能耗大等問題。

微波加熱是一種輻射加熱,采用微波加熱時,不論物料形狀如何,熱量都能均勻滲透物料內外[8]。并且微波不影響物料的色、香、味及組織結構,有效成分也不易被分解、破壞,能有效提高雪茄煙葉水分均勻性、減少造碎、同時更能夠適應后續加工的多樣性,此法適用于絕大多數雪茄煙葉的水分平衡。

具體而言,將待水分平衡的雪茄煙葉按照5～10張均勻平鋪在傳輸皮帶上,開啟微波設備后,傳輸皮帶將煙葉運輸至微波作用腔體內,首先由微波發出器發生微波,經饋能裝置輸入微波加熱器中[9],物料由傳輸系統送至微波加熱腔體,此時雪茄煙葉中的水分在微波能的作用下升溫蒸發,水蒸氣通過抽濕系統排除而達到干燥的目的,物料中的細菌則被微波電磁場作用下所產生的生物效應和熱效應殺滅。由于微波與煙葉直接發生作用,使煙葉里外同時被加熱,所以干燥溫度低、速度快且煙葉水分均勻散失[10]。微波作用結束后,傳輸皮帶將煙葉運輸到指定區域,操作人員對煙葉進行裝箱儲存。

微波水分平衡方式無須通過對流或傳導來傳遞熱量,傳熱方向和傳質方向相同,所以雪茄煙葉水分平衡速度快,效率高,并且節約大量人工、作業時間和作業場地,是工業企業實現水分平衡工藝機械化、自動化的有力突破口。

2.4 其他水分平衡法

目前也有部分工業企業在自然水分平衡方法基礎上探索改變作業環境條件,加快煙葉水分蒸發速度,縮短水分平衡時間。具體而言,待水分平衡雪茄煙葉經人工全部上架后,操作工將晾煙架置于煙葉水分平衡區域,將空調設置適宜的溫度、濕度后靜置水分平衡,直至煙葉水分合格。此法優化了自然水分平衡法,降低了外界環境對煙葉水分的影響,一定程度上提升了煙葉水分平衡效率。

3 展望

2020年之前,我國雪茄煙葉原料基本以進口為主,國產原料產量與質量較國外優質雪茄原料還有一定的差距。但自從2020年“國產雪茄煙葉開發與應用重大專項”啟動實施以來,國家煙草專賣局制訂了《國產雪茄煙發展規劃》,中國煙草總公司下發了《雪茄煙葉產業化發展意見》,指出要加快國產雪茄煙葉產業化進程,構建國產雪茄原料保障體系,促進國產雪茄煙高質量發展。此后各工業公司全面推進國產雪茄煙葉原料預處理環節關鍵技術研究,在煙葉發酵、分級整選、水分平衡等環節的研究均取得了較好的進展[11]。

水分平衡工藝作為國產雪茄煙葉感官及外觀質量提升的重要階段,也是影響雪茄煙支內在和外在品質形成的關鍵工藝,后續工業生產過程中,要在現有雪茄煙葉水分平衡工藝技術研究基礎上,確定煙葉水分平衡工藝最佳方式方法,并且積極探索引進先進設施設備,以科技為水分平衡環節賦能,提高加工過程中國產雪茄煙葉的內外品質、生產效率和煙葉使用率,推動雪茄煙葉水分平衡工藝向自動化、智能化方向發展,對于提升國產雪茄原料預處理過程生產效能以及提升國產雪茄原料保障能力具有十分重要的意義。