烟梗是烟叶叶脉的重要组成部分，约占烟叶质量的25%，为烟叶初加工过程中的主要副产物[1]。经加工制得的梗丝是卷烟配方的重要组分，具有填充性能佳、燃烧特性好等特点，可有效提升原料利用率，同时在降焦减害、改善卷烟品质等方面发挥重要作用[2]。由于烟梗与烟叶在组织结构及物理性质上存在差异，需进行单独加工处理。烟梗加工通常包含洗梗、贮梗、切梗、加料、烘丝、加香等工序，通过上述工艺可优化梗丝的物理特性与化学成分，提升成品梗丝品质[3]。
烟梗在洗梗前通常需进行筛分处理，以去除其中夹杂的石块、碎屑及不符合加工要求的碎梗，提升加工前烟梗的纯净度。李坚等[4]研究表明，强化碎梗筛分力度可改善烟梗切丝效果，降低梗丝中梗块、梗签含量，提升卷烟品质。碎梗筛分过程中，被剔除的碎梗无法进入正常生产环节，虽提升了原料加工质量，但也增加了原料消耗与生产成本。为明确碎梗筛分对梗丝加工综合质量的影响，本研究对比碎梗筛分与不筛分2种加工工艺对切梗丝质量、成品梗丝结构及物料消耗的影响及作用机制；结合碎梗筛分的利弊，探讨后续碎梗加工的研究方向，以期优化制梗丝工艺及参数，在提升产品加工质量的同时，提高碎梗原料利用率，降低物料消耗。
1 材料与方法
1.1 样品与仪器
样品：烟梗取自制丝车间梗线，投料重量为2 800 kg/批次。
仪器：YQ-2型烟丝振动分选筛（郑州烟草研究院、郑州嘉德机电科技有限公司），筛网规格分别为3.35、2.50、1.00 mm；ZGH16型碎梗筛分振槽（秦皇岛烟草机械有限公司），筛网孔径2.5 mm；SQ356型切丝机（昆明船舶设备集团有限公司）；ACS-30型电子天平（瑞士Mettler Toledo公司）；TCS-30 BBA231型电子平台秤［梅特勒托利多科技（中国）有限公司］。
1.2 试验设计
分别从碎梗筛分批次与未筛分批次中，各取成品梗丝（1 000±50） g，采用振动分选筛检测梗丝结构；通过电子平台秤称量批次生产过程中筛分碎梗、梗丝风选剔除物（梗签、梗块、梗头）的重量；采用游标卡尺测定梗丝厚度。所有检测指标均设置3个平行批次，编号记录后取检测平均值；样品检测环境控制为温度（22±2）℃、相对湿度（60±5）%[5]。其中，碎梗筛分生产批次编号为1#～3#，碎梗未筛分生产批次编号为4#～6#，其余生产工艺及加工参数保持一致。
1.3 检测方法
1.3.1 切梗丝质量检测方法
切梗丝质量采用直接检测与间接判断相结合的方式检测，以切梗丝厚度作为直接检测指标，直观评价切梗丝质量；结合梗丝风选剔除物（梗签、梗块、梗头）重量及传统感官评价法进行间接判断。传统感官评价法：切梗丝后在振槽随机取样，手握梗丝感受其柔软度及扎手感，摊开后肉眼观察是否存在明显梗签、梗块、梗头等杂质。
1.3.2 成品梗丝结构检测方法
依据YC/T 178—2003 《烟丝整丝率、碎丝率的测定方法》[6]，采用振动分选筛对梗丝结构进行筛分检测，记录不同规格筛网上的梗丝重量，并按式（1） 计算各规格筛网上梗丝的重量占比。
式中， 为梗丝结构组分比例（%）； 为对应尺寸筛网上梗丝重量；i分别为长丝、中丝、短丝、碎丝；N为所取梗丝样品总重量；其中，梗丝长度>3.35 mm为长丝，2.50～3.35 mm为中丝，1.00～2.50 mm为短丝，<1.00 mm为碎丝，整丝率为长丝比例与中丝比例之和。
1.3.3 成品出梗丝率计算方法
式中，f为出梗丝率； 为成品梗丝含水率（%）； 为来料烟梗含水率（%）； 为成品梗丝重量； 为烟梗批次投料总重量。
1.3.4 碎梗筛分消耗计算方法
碎梗筛分过程产生的物料消耗，由筛分过程所剔除的碎梗重量与批次生产投料总量比值计算得到，采用式（3） 计算。
式中，X为碎梗筛分消耗比例； 为碎梗筛分剔除重量。
1.4 数据统计
采用Excel 2010软件进行常规数据处理统计，并利用Origin 8.0软件作图。
2 结果与分析
2.1 碎梗筛分对切梗丝质量影响
碎梗筛分与未筛分批次的切梗丝质量及质感结果见表1。生产统计对比周期内，碎梗未筛分批次的梗丝厚度均值较筛分批次厚0.051 mm；其梗丝风选剔除物重量均值较筛分批次多37.0 kg。感官评价结果显示，碎梗未筛分批次梗丝存在一定扎手感，有明显跑梗现象，且部分梗丝偏硬、偏碎；而碎梗筛分批次梗丝柔软、无扎手感，无明显跑梗现象。
表1 切梗丝质量检测数据及质感判断 |
| 批次 | 梗丝厚度/mm | 梗丝风选剔除物/kg | 梗丝质感 | 批次 | 梗丝厚度/mm | 梗丝风选剔除物/kg | 梗丝质感 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 批次1 | 0.121 | 67.5 | 梗丝柔软、无扎手感，无明显跑梗现象 | 批次4 | 0.202 | 95.6 | 存在扎手感，有明 显跑梗现象，部分梗丝偏硬、偏碎 | |
| 批次2 | 0.162 | 65.7 | 批次5 | 0.169 | 114.6 | |||
| 批次3 | 0.153 | 71.4 | 批次6 | 0.217 | 105.3 | |||
| 均值 | 0.145 | 68.2 | 均值 | 0.196 | 105.2 |
2.2 碎梗筛分对梗丝结构的影响
表2 碎梗筛分批次梗丝结构 |
| 批次 | 长丝 （>3.35 mm） | 中丝 （2.50～3.35 mm） | 短丝 （1.00～2.50 mm） | 碎丝 （<1.00 mm） | 取样重量/g | 整丝率/% | 碎丝率/% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 批次1 | 621.22 | 232.56 | 149.13 | 6.62 | 1 005.53 | 84.57 | 0.66 |
| 批次2 | 632.86 | 251.46 | 112.53 | 5.45 | 1 002.30 | 83.99 | 0.83 |
| 批次3 | 649.36 | 255.50 | 112.43 | 5.31 | 1 022.60 | 83.81 | 0.52 |
| 均值 | 634.48 | 246.51 | 124.70 | 5.79 | 1 010.14 | 84.12 | 0.67 |
表3 碎梗未筛分批次梗丝结构 |
| 批次 | 长丝 （>3.35 mm） | 中丝（2.50～3.35 mm） | 短丝 （1.00～2.50 mm） | 碎丝 （<1.00 mm） | 取样重量/g | 整丝率/% | 碎丝率/% |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 批次4 | 576.32 | 252.46 | 164.64 | 23.42 | 1 016.84 | 81.51 | 2.30 |
| 批次5 | 572.54 | 249.52 | 168.43 | 15.31 | 1 005.80 | 81.73 | 1.52 |
| 批次6 | 566.36 | 255.35 | 175.53 | 17.64 | 1 014.88 | 80.97 | 1.74 |
| 均值 | 571.74 | 252.44 | 169.53 | 18.79 | 1 012.51 | 81.40 | 1.85 |
2.3 碎梗筛分对物料消耗的影响
由表4可知，烟梗原料经碎梗筛分工序后，批次筛分出梗丝率均值为87.95%；而碎梗未筛分批次的出梗丝率均值为88.91%，较筛分批次高出0.96个百分点。结合生产实际分析，未进行碎梗筛分的情况下，碎梗可随生产流程进入后续工序加工，实现碎梗原料的充分利用，进而提高原料利用率，因此碎梗未筛分批次的出梗丝率高于筛分批次，这与实际生产情况相符。
表4 碎梗筛分前后检测数据 |
| 批次 | 出梗丝率/% | 批次 | 出梗丝率/% | |
|---|---|---|---|---|
| 批次1 | 87.62 | 批次4 | 89.24 | |
| 批次2 | 87.81 | 批次5 | 88.15 | |
| 批次3 | 88.42 | 批次6 | 89.34 | |
| 均值 | 87.95 | 均值 | 88.91 |
3 结论与讨论
碎梗因尺寸短小细碎，与正常烟梗混合加工时，不仅会影响产品加工质量，还会对物料消耗产生不利影响。结合碎梗筛分对比试验结果可知，碎梗未筛分批次的梗丝风选剔除物明显多于筛分批次，且切丝过程中存在梗块夹杂、跑梗等现象，部分梗丝形态偏碎，导致切梗丝质量下降；成品梗丝方面，未筛分批次的整丝率略低于筛分批次，碎丝率则显著高于筛分批次，而梗丝结构的异常会进一步影响成品卷烟质量。上述现象主要源于切梗丝质量下滑导致的加工过程物料造碎，这与李坚等[4]的研究结果基本一致。
鉴于碎梗对切梗丝质量及梗丝结构的负面影响，理论上碎梗筛分剔除量越多，切梗丝质量及梗丝结构越优，但过度剔除碎梗会降低烟梗原料利用率及出梗丝率，造成原料浪费。碎梗的产生受原料本身特性影响，无法完全避免，因此，实际生产中可对筛分剔除的碎梗进行定量收集并单独处理。建议通过优化碎梗加工工艺、调整切梗丝及梗丝干燥工艺参数等方式，探索将碎梗加工为符合卷烟掺配标准的梗丝，从而在提升梗丝加工质量的同时，提高碎梗原料的利用率与利用价值，减少资源浪费。