手工雪茄平衡过程物理指标变化规律及关联性研究

伊晓龙 周 静 李 艳 田明祥 丘 建 侯英慧

（山东中烟工业有限责任公司，山东 济南 250014）

鉴于手工雪茄的特殊性，卷制完成后需要将雪茄雪茄放置于适宜的温湿度条件下，使组成雪茄的烟叶在外观品质、物理特性、化学成分以及香气上更趋于一致和谐，这是提升雪茄烟品质的关键工序[1]。刚卷制完成的雪茄含水率较大，需要平衡含水率，在相对湿度55%～65%、温度22℃～25℃的环境中平衡含水率。

目前，国内外在雪茄烟发酵[2]、全叶卷手工雪茄关键工艺[1]、养护醇化[3-4]等方面研究较多，且定性研究多，定量研究少。对平衡工艺，尚无人研究。该文基于某牌号手工雪茄，随机取200支，每批次10支，在恒温恒湿环境下进行平衡，采用跟踪测定法进行定量研究，并探究变化规律及关联性。

1 关键物理指标的变化情况

1.1 测量方法及设备介绍

以某品牌全叶卷雪茄烟作为研究对象，雪茄周长采用10mm宽纸条缠绕与直尺结合的方式测量，精度为0.1mm；含水率采用江苏南木测控科技有限公司微波水分密度检测仪测量，精度为0.01%；质量采用瑞士Mettler Toledo公司MET204T/02电子天平测量，精度为0.01g。

1.2 关键物理指标变化情况

跟踪测定该批次手工雪茄在平衡养护间第1天～第22天雪茄的质量、周长、含水率物理指标变化均值，见表1。

表1 雪茄的质量、周长、含水率均值变化表

由表1可以看出，质量、含水率随平衡时间均呈现规律性下降趋势，周长随平衡时间变化趋势不明显。

2 关键物理指标随时间的变化趋势

2.1 雪茄含水率随时间的变化规律

新卷制的雪茄湿度较大，一般含水率在17.0%～18.0%，茄衣表面往往是湿漉漉的且有黏湿感，在储存过程中容易出现霉变现象，且新卷制的雪茄抽吸时烟气温度高而灼口，烟气浓烈，呛杂味明显。

雪茄在卷制过程中，由于雪茄操作工卷制习惯不同，因此茄衣、茄套及茄芯含水率会有所差异，导致卷制完成的雪茄含水率在14%～19%。经过平衡，该批试验雪茄含水率为12.59%～13.68%。

计算20批手工雪茄的含水率随时间的变化均值，绘制含水率与时间散点图，如图1所示。

由图1可以看出，雪茄含水率随平衡时间呈现逐步下降的趋势，具有一定规律性，平衡1天～15天期间，含水率下降速度较快，平衡15天～21天期间，含水率下降速度逐步放缓。在雪茄平衡开始阶段，由于茄衣、茄套、茄芯含水率较高，卷制完成后雪茄含水率较高，因此需要在温度较高、相对湿度较低的平衡环境中快速散失水分，使雪茄快速固定形状以保持定型模具固定的雪茄形状。通过对雪茄平衡的环节，能使刚卷完的黏湿的雪茄相对干燥并稳定下来，平衡中连续不断地发酵可逐渐减少烟叶中氨的残留，不但极大程度上改善了雪茄的吃味，使烟气更圆润丰富，风格特征明显，也改良了品吸过程中雪茄的燃烧性和凝灰度。

图1 雪茄含水率随时间变化散点图

应用Minitab回归拟合功能将手工雪茄测定的含水率与平衡时间数据进行回归拟合，含水率w随平衡时间t的变化规律符合公式（1）所示的二次函数。

式中：w为雪茄含水率，单位%；t为平衡时间，单位天。

回归模型误差占总误差的百分比R-Sq=98.9%，说明建立的含水率与平衡时间回归模型和数据吻合度很高，该二次函数较好地反映了在平衡过程中手工雪茄含水率随时间的变化规律。

2.2 雪茄质量随时间的变化规律

在卷制过程中，雪茄操作工卷制习惯、茄衣茄套厚度、含水率的不同，导致了卷制完成的雪茄质量也不同，质量范围集中在8.5g～10.5g。经过平衡，雪茄质量在8.4g～9.7g。

计算20批手工雪茄的质量随时间的变化均值，绘制雪茄质量与时间散点图，如图2所示。

由图2可以看出，雪茄质量随平衡时间呈现逐步下降的趋势，具有一定规律性，平衡1天～15天期间，雪茄质量下降速度较快，平衡15天～21天期间，雪茄质量下降速度逐步放缓。在雪茄平衡开始阶段，由于茄衣、茄套、茄芯含水率较高，因此卷制完成后雪茄质量较高，在温度较高、相对湿度较低的平衡环境中会快速散失水分，质量下降。经过平衡环节的雪茄与刚卷制完成的雪茄相比，质量下降0.3g～0.6g。

图2 雪茄质量随时间的变化散点图

应用Minitab回归拟合功能将手工雪茄测定的质量与平衡时间数据进行回归拟合，质量m与时间t的变化关系如公式（2）所示。

式中：m为雪茄质量，单位g；t为平衡时间，单位天。

回归模型误差占总误差的百分比R-Sq=99.0%，说明建立的雪茄质量与平衡时间回归模型和数据吻合度很高，该二次函数较好地反映了在平衡过程中手工雪茄含水率随时间的变化规律。

2.3 雪茄周长随时间的变化规律

雪茄在卷制过程中，雪茄的周长取决于模具周长、内胚烟周长、定型周期、定型翻烟次数等多种因素，这些因素会导致卷制完成的雪茄周长不同，范围为46mm～49mm。经过平衡，试验雪茄周长为45.5mm～48mm。

计算20批手工雪茄的质量随时间的变化均值，绘制雪茄周长与时间散点图，如图3所示。

图3 雪茄周长随时间的变化散点图

由图3可以看出，雪茄周长随平衡时间呈现先升后降的趋势，规律性不大。在卷制过程中，雪茄的周长取决于模具定型槽的周长、内胚烟周长、定型周期、定型翻烟次数等多种因素，定型槽周长由模具制造商决定，受茄衣厚度的影响，模具定型槽圆周一般比雪茄实际圆周小1mm；在内胚烟卷制过程中，茄芯烟叶间距较多，内胚烟相对蓬松，周长较大，如圆周过大，定型过程中会使内胚烟破损；定型周期和翻烟次数也会影响雪茄圆周。上述原因导致卷制完成的雪茄周长不同，范围为46mm～49mm。经过平衡，试验雪茄周长为45.5mm～48mm。

经Minitab回归拟合，周长C与时间t的变化关系如公式（3）所示。

式中：C为雪茄周长，单位mm；t为平衡时间，单位天。

回归模型误差占总误差的百分比R-Sq=83.2%，回归模型与数据吻合度一般，该三次函数不能较好地反映手工雪茄质量随时间的变化规律。一方面是因为平衡过程中周长变化不明显，另一方面是周长测量过程中采用的是绕线法测量，误差较大，下一步将优化测量方法，提高周长测量精度。

2.4 雪茄物理指标随时间的变化规律

雪茄的物理指标含水率、质量随平衡时间呈规律下降趋势，经Minitab回归拟合，含水率与时间、质量与时间的回归模型误差占总误差的百分比R-Sq很高，回归模型与数据吻合度好，可根据结论指导雪茄平衡时间，同时为其他生产牌号含水率、质量随平衡时间的变化规律提供了技术支持。雪茄周长与平衡时间的变化规律不明显，回归模型与数据吻合度一般，R-Sq仅为83.2%。

3 关键物理指标变化的相关性研究

根据试验数据，绘制雪茄含水率与质量、含水率与周长矩阵图、含水率与质量圆周曲面图，如图4所示。

由图4可知：

图4 关键物理指标相关性矩阵图与曲面图

首先，含水率和质量呈正相关，即含水率随质量的降低而降低，且为线性关系。经线性拟合，可以得到公式（4）。

式中：w为含水率，单位为%；m为质量，单位为g。

回归模型误差占总误差的百分比R-Sq=94.3%，回归模型与数据吻合度很高。

其次，含水率和周长呈正相关，经Minitab回归拟合拟合，周长C与含水率w的变化关系如公式（5）所示。

式中：w为含水率，单位为%；C为周长，单位为mm。

回归模型误差占总误差的百分比R-Sq=73.9%，回归模型与数据吻合度一般。

再次，由图4（c）可看出雪茄含水率与质量、周长的变化趋势，可根据雪茄质量、周长推测雪茄含水率。该项雪茄基础研究可为精准控制雪茄平衡过程含水率提供技术支撑。

4 结论

该文采用跟踪测定法，定量研究手工雪茄在平衡过程中关键物理指标的变化规律及相互关联性。经拟合，含水率与时间的变化关系为w=17.15-0.319×t+0.006272×t2；质量与时间的变化关系为m=9.649-0.05365×t+0.001483×t2；周长与时间的变化关系为C=46.96+0.07086×t-0.00942×t2+0.000249942×t3；质量与含水率的变化关系为m=7.763+0.1058×w；周长与含水率的变化关系为C=41.65+0.595×w-0.01517×w2。

研究结果表明，含水率、质量与时间均呈二次函数关系，周长与时间呈三次函数关系，质量与含水率呈线性关系，周长与含水率呈二次函数关系。通过平衡过程中的物理指标测定，试验结果可为手工雪茄平衡过程提供技术支撑，并可有效提高手工雪茄平衡过程的效率，为精准控制平衡过程含水率提供依据。