一种生物酶处理烟梗的方法、及制得的梗丝和卷烟与流程

本发明涉及一种生物酶处理烟梗的方法、及制得的梗丝和卷烟，属于烟草处理加工的技术领域。

背景技术：

梗丝是由烟梗原料经一系列工序制备而成的丝状烟草制品。梗丝具有焦油、烟碱含量低，填充性能好等特点，是卷烟配方的主要填充料之一，是卷烟配方中起着重要的作用。

从生物质的角度，任何生物化学进程与代谢都离不开酶的参与。近年来，在烟草处理过程中，添加酶制剂可以缩短烟草的醇化时间，改变烟草的内在化学成分。

通常梗丝制备工艺包括：烟梗回潮(洗梗)、贮梗、烟梗增温、切丝、梗丝加料、回潮、干燥和膨化等工序。但是，现有工艺及设备制备的梗丝造碎率高、均匀性差、质量不稳定、质量较为粗糙，并且梗丝的感官质量也不佳。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种生物酶处理烟梗的方法，通过控制发酵装置中梗丝的铺料厚度，将每层托板的铺料厚度提高以使得单位重量的梗丝处于较低氧环境下，梗丝内部韧性相关的酶钝化，而不影响复合酶液作用于梗丝，在梗丝感官质量保持稳定的基础上，明显减少了梗丝造碎率。

本发明所采用的技术方案如下：

根据本申请的一个方面，一种生物酶处理烟梗的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将烟梗预处理、压梗、切梗后，得到梗丝；

(2)向步骤(1)所得梗丝喷洒复合酶液；

(3)步骤(2)所得梗丝在发酵装置中铺料后发酵，所述发酵装置内分布有多层托料板，控制梗丝在每层托料板上的铺料厚度为30～600mm；

(4)步骤(3)所得梗丝膨胀、干燥后，得到成品梗丝。

进一步的，步骤(2)中，控制梗丝在每层托料板上的铺料厚度为100～200mm。优选的，梗丝在每层托料板上的铺料厚度的下限值选自110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm或190mm，上限值选自110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm或190mm。

进一步的，步骤(1)中，所述预处理后烟梗的含水量为15～25％，温度为65～85℃；优选的，所述预处理包括将烟梗进行筛分、回潮、贮存和蒸梗的操作；优选的，所述预处理包括将烟梗进行筛分、一次回潮、一次贮存、二次回潮、二次贮存和蒸梗的操作。筛分是为了去除烟梗中的碎梗，提高烟梗的加工质量。所述回潮增加了烟梗的含水率和温度，提高烟梗耐加工性。贮存后烟梗柔软、水分均匀，贮存时间为2～4h，贮存对切梗的质量和膨胀效果均有影响。

进一步的，步骤(1)中，所述压梗的厚度为1.5～2.5mm，切梗的宽度为0.1～0.15mm，长度为1～30mm。压梗是为了疏松烟梗组织，防止烟梗纤维组织细胞结构在压梗过程中受到破坏，影响梗丝的膨胀效果。所述压梗、切梗改变了烟梗的形状，把经过回软并具有一定可塑性的烟梗压扁，并切成一定的梗丝。

进一步的，步骤(2)中，所述复合酶液包含纤维素酶、蛋白酶、α-淀粉酶、漆酶和谷氨酰胺合成酶，其中，所述复合酶中纤维素酶、蛋白酶、α-淀粉酶、漆酶和谷氨酰胺合成酶的总活力之比为2～200：2～200：1～100：1～50：1～50；优选的，每千克复合酶中纤维素酶的总活力为200万～20000万u，蛋白酶的总活力为200万～20000万u，α-淀粉酶的总活力为100万～10000万u，漆酶的总活力为100万～5000万u，谷氨酰胺合成酶的总活力为100万～5000万u。其中，纤维素酶将纤维素分解成寡糖或单糖，蛋白酶将蛋白质分解成多肽或氨基酸，α-淀粉酶将淀粉分解成麦芽糖或单糖等，漆酶能够催化氧化酚类和芳胺类化合物；将谷氨酰胺合成酶在微生物及植物体中参与谷氨酸的合成和氮的循环，将纤维素酶、蛋白酶、α-淀粉酶、漆酶和谷氨酰胺合成酶组合使用，使得烟梗中蛋白质、纤维素、淀粉、木质素等大分子物质降低，致香成分有所增加，可明显降低梗丝的木质气和刺激性，降低燃烧的灼热感；提高了梗丝的香气，烟梗的总体质量得到提高。

进一步的，步骤(2)中，所述复合酶液的用量为梗丝重量的1～6％；优选的，所述复合酶液的用量为梗丝重量的2～5％，所述复合酶液的用量可以为梗丝重量的2％、3％、4％或5％。

进一步的，步骤(2)中，所述喷洒为雾化喷洒或人工喷洒；优选的，将所述复合酶液加入到引射雾化喷头中进行雾化喷洒。在引射雾化喷头中加入复合酶液，复合酶液均匀喷洒到梗丝表面。

进一步的，步骤(3)中，所述发酵为在温度30℃～60℃，湿度50～90％下静置发酵20～100h；优选的，所述发酵为在温度40℃～50℃、湿度60～80％下静置发酵24～72h。通过优化控制发酵的条件，进一步缩短了发酵的时间，有效避免了由于发酵时间过长，使得烟梗中果胶分子过量降解造成烟梗造碎的现象；且采用静置发酵，避免了动态发酵中烟梗的移动对烟梗造碎的影响。

进一步的，步骤(3)中，所述发酵装置包括上下分布的多层托架、温度控制装置、湿度控制装置和通风装置，多层托架用于支撑梗丝，梗丝在托架上铺开，多层托架可拆卸设置在发酵装置内部。所述温度控制装置和湿度控制装置控制发酵装置内部的温度和湿度条件，使得梗丝在恒温恒湿的环境下发酵。所述通风装置包括新风送风管路和回风排风管路，通过电磁阀自动调节开度，保证发酵装置内部风为整体循环流动以排出杂气，使得发酵装置的温湿度始终保持在设定参数。

进一步的，步骤(4)中，采用回潮机回潮梗丝，然后进行干燥，干燥的温度为100～130℃。

根据本申请的另一个方面，提供了一种梗丝，其由所述的方法制备得到。制备得到的梗丝的碎丝率较低，梗丝的木质气、刺激性、燃烧的灼热感显著降低，香气成分显著增加。

根据本申请的另一个方面，提供了一种卷烟，其含有所述的梗丝。将所述梗丝添加应用到卷烟中，提高了卷烟的加工质量和感官质量。

本发明的有益效果为：

(1)根据本申请的生物酶处理烟梗的方法，通过控制发酵装置中梗丝的铺料厚度，将每层托板的铺料厚度提高以使得单位重量的梗丝处于较低氧环境下，梗丝内部韧性相关的酶钝化，而不影响复合酶液作用于梗丝，在梗丝的感官质量保持稳定的基础上，明显减少了梗丝造碎率。

(2)根据本申请的生物酶处理烟梗的方法，通过优化控制发酵的条件，进一步缩短发酵的时间，有效避免了由于发酵时间过长，使得烟梗中果胶分子过量降解造成梗丝造碎的现象；且采用静置发酵，避免了动态发酵中烟梗的移动对梗丝造碎的影响。

(3)根据本申请的生物酶处理烟梗的方法，通过将纤维素酶、蛋白酶、α-淀粉酶、漆酶和谷氨酰胺合成酶组合使用，使得烟梗中蛋白质、纤维素、淀粉、果胶、木质素等大分子物质降低，致香成分有所增加，可明显降低梗丝的木质气和刺激性，降低燃烧的灼热感。

(4)根据本申请的生物酶处理烟梗的方法，制得梗丝的碎丝率较低，梗丝的木质气、刺激性、燃烧的灼热感，显著降低，香气成分显著增加；将所述梗丝添加应用到卷烟中，提高了卷烟的加工质量和感官质量。

附图说明

图1为本发明生物酶处理烟梗的工艺流程图；

图2为本发明涉及到的复合酶液对梗丝中总糖和还原糖的影响；

图3为本发明涉及到的复合酶液对梗丝中甜感有关单体物质的影响；

图4为本发明涉及到的复合酶液对梗丝中香味成分含量的影响；

图5为本发明涉及到的复合酶液对梗丝中木质气有关物质的影响；

图6为本发明涉及到的复合酶液对梗丝中刺激性有关物质的影响；

图7为本发明涉及到的复合酶液对梗丝中脂肪酸有关物质的影响；

图8为本发明涉及到的复合酶液对梗丝中燃烧性有关物质的影响。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，以下实施例仅为方便本领域技术人员理解本发明技术方案，实现或使用本发明所做的说明，并不以此限定本发明的保护范围。

本发明中，如未指定，所采用原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下列实施例中的纤维素酶、蛋白酶和谷氨酰胺合成酶均为粉状，均可通过市售获得。实施例中的方法，如无特殊说明，均为本领域的常规方法。

实施例1

参考图1，一种生物酶处理烟梗的方法，具体步骤如下：

(1)根据配方要求，按工艺制造能力备料；

(2)筛分去除烟梗中的碎梗，一次回潮、一次贮存、二次回潮、二次贮存和蒸梗，使得烟梗的含水量为20％，温度为75℃；

(3)将上步所得烟梗压梗、切梗，压梗厚度为1.5～2.5mm，切梗的宽度为0.1～0.15mm，长度为1～30mm，得到梗丝；

(4)向上步所得梗丝雾化喷洒复合酶液，所述复合酶液的用量为梗丝重量的2％，每千克复合酶中纤维素酶的总活力为10000万u，蛋白酶的总活力为10000万u，α-淀粉酶的总活力为10000万u，漆酶的总活力为5000万u，谷氨酰胺合成酶的总活力为5000万u；

(5)将上步所得梗丝在发酵仓的多层托板上铺料，每层托板的铺料厚度为100mm；在温度45℃、湿度70％下静置发酵48h；

(6)将发酵好的的梗丝出仓，采用回潮机回潮梗丝，然后进行干燥，得到成品梗丝。

采用上述技术方案，得到的成品梗丝的碎丝率为0.3％，感官评价表明，梗丝的木质气和刺激性显著降低，香气成分显著增加。

实施例2

一种生物酶处理烟梗的方法，具体步骤如下：

(1)根据配方要求，按工艺制造能力备料；

(2)筛分去除烟梗中的碎梗，一次回潮、一次贮存、二次回潮、二次贮存和蒸梗，使得烟梗的含水量为15％，温度为85℃；

(3)将上步所得烟梗压梗、切梗，压梗厚度为1.5～2.5mm，切梗的宽度为0.1～0.15mm，长度为1～30mm，得到梗丝；

(4)向上步所得梗丝雾化喷洒复合酶液，所述复合酶液的用量为梗丝重量的4％，每千克复合酶中纤维素酶的总活力为20000万u，蛋白酶的总活力为20000万u，α-淀粉酶的总活力为100万u，漆酶的总活力为100万u，谷氨酰胺合成酶的总活力为100万u；

(5)将上步所得梗丝在发酵仓的多层托板上铺料，每层托板的铺料厚度为150mm；在温度40℃、湿度80％下静置发酵24h；

(6)将发酵好的的梗丝出仓，采用回潮机回潮梗丝，然后进行干燥，得到成品梗丝。

采用上述技术方案，得到的成品梗丝的碎丝率为0.5％，感官评价表明，梗丝的木质气和刺激性显著降低，香气成分显著增加。

实施例3

一种生物酶处理烟梗的方法，具体步骤如下：

(1)根据配方要求，按工艺制造能力备料；

(2)筛除烟梗中的碎梗，一次回潮、一次贮存、二次回潮、二次贮存和蒸梗，使得烟梗的含水量为25％，温度为65℃；

(3)将上步所得烟梗压梗、切梗，压梗厚度为1.5～2.5mm，切梗的宽度为0.1～0.15mm，长度为1～30mm，得到梗丝；

(4)向上步所得梗丝雾化喷洒复合酶液，所述复合酶液的用量为梗丝重量的1％，每千克复合酶中纤维素酶的总活力为10000万u，蛋白酶的总活力为20000万u，α-淀粉酶的总活力为200万u，漆酶的总活力为200万u，谷氨酰胺合成酶的总活力为200万u；

(5)向上步所得梗丝在发酵仓的多层托板上铺料，每层托板的铺料厚度为60mm；在温度50℃、湿度60％下静置发酵72h；

(6)将发酵好的的梗丝出仓，采用回潮机回潮梗丝，然后进行干燥，得到成品梗丝。

采用上述技术方案，得到的成品梗丝的碎丝率为0.4％，感官评价表明，梗丝的木质气和刺激性显著降低，香气成分显著增加。

实施例4

一种生物酶处理烟梗的方法，具体步骤如下：

(1)根据配方要求，按工艺制造能力备料；

(2)筛除烟梗中的碎梗，一次回潮、一次贮存、二次回潮、二次贮存和蒸梗，使得烟梗的含水量为20％，温度为70℃；

(3)将上步所得烟梗压梗、切梗，压梗厚度为1.5～2.5mm，切梗的宽度为0.1～0.15mm，长度为1～30mm，得到梗丝；

(4)向上步所得梗丝雾化喷洒复合酶液，所述复合酶液的用量为梗丝重量的3％，每千克复合酶中纤维素酶的总活力为2000万u，蛋白酶的总活力为2000万u，α-淀粉酶的总活力为500万u，漆酶的总活力为100万u，谷氨酰胺合成酶的总活力为100万u；

(5)将上步所得梗丝在发酵仓的多层托板上铺料，每层托板的铺料厚度为300mm；在温度30℃、湿度100％下静置发酵100h；

(6)将发酵好的的梗丝出仓，采用回潮机回潮梗丝，然后进行干燥，得到成品梗丝。

采用上述技术方案，得到的成品梗丝的碎丝率为0.6％，感官评价表明，梗丝的木质气和刺激性显著降低，香气成分显著增加。

实施例5

一种生物酶处理烟梗的方法，具体步骤如下：

(1)根据配方要求，按工艺制造能力备料；

(2)筛除烟梗中的碎梗，一次回潮、一次贮存、二次回潮、二次贮存和蒸梗，使得烟梗的含水量为25％，温度为70℃；

(3)将上步所得烟梗压梗、切梗，压梗厚度为1.5～2.5mm，切梗的宽度为0.1～0.15mm，长度为1～30mm，得到梗丝；

(4)向上步所得梗丝雾化喷洒复合酶液，所述复合酶液的用量为梗丝重量的6％，每千克复合酶中纤维素酶的总活力为200万u，蛋白酶的总活力为200万u，α-淀粉酶的总活力为500万u，漆酶的总活力为100万u，谷氨酰胺合成酶的总活力为100万u；

(5)将上步所得梗丝在发酵仓的多层托板上铺料，每层托板的铺料厚度为200mm；在温度100℃、湿度40％下静置发酵20h；

(6)将发酵好的的梗丝出仓，采用回潮机回潮梗丝，然后进行干燥，得到成品梗丝。

采用上述技术方案，得到的成品梗丝的碎丝率为0.6％，感官评价表明，梗丝的木质气和刺激性显著降低，香气成分显著增加。

对比例1

与实施例1不同之处：(5)每层托板的铺料厚度为20mm，其余步骤与实施例1相同。

得到的梗丝造碎率为1.8％，梗丝的香气成分显著增加，达到了梗丝韧性和感官质量的协调。

对比例2

与实施例1不同之处：(5)每层托板的铺料厚度为800mm，其余步骤与实施例1相同。

得到的梗丝造碎率为1.5％，梗丝的香气成分显著增加，达到了梗丝韧性和感官质量的协调。

对比例3

与实施例1不同之处：(4)每千克复合酶中纤维素酶的总活力为11250万u，蛋白酶的总活力为11250万u，α-淀粉酶的总活力为11250万u，漆酶的总活力为6250万u，其余步骤与实施例1相同。

得到的梗丝造碎率为0.4％，梗丝的香气成分增加，增加效果不明显，梗丝感官质量提高效果不明显。

本发明研究了复合酶液对梗丝的影响。按照实施例1方法步骤(1)～(3)处理烟梗，得到梗丝；在梗丝上均匀喷洒上复合酶液，所述复合酶液的用量为梗丝重量的4％，每千克复合酶中纤维素酶的总活力为10000万u，蛋白酶的总活力为10000万u，α-淀粉酶的总活力为10000万u，漆酶的总活力为5000万u，谷氨酰胺合成酶的总活力为5000万u；在温度45℃，湿度70％下静置发酵48h。检测酶处理前后的样品中总糖、还原糖、总植物碱、施木克值、莨菪亭、石油醚提取物、果糖、葡萄糖的含量，并检测其香味成分的变化，并检测其总氮、ph、氮碱比、绿原酸、芸香苷、淀粉、果胶、木质素、糖碱比、蛋白质，脂肪酸和α-2,7,11-西柏三烯-4,6-二醇(α-cbd)、β-2,7,11-西柏三烯-4,6-二醇(β-cbd)的含量，检测结果如图2～8所示。

由图2～3的结果可知，与酶处理前的梗丝相比，酶处理后梗丝的总糖、还原糖、总植物碱、施木克值、莨菪亭、石油醚提取物、果糖、葡萄糖含量升高；由图4的结果可知，环戊-4-烯-1,3-二酮、茄酮、大马士酮、3-羟基-β-大马酮、糠醛、香叶基丙酮、二氢猕猴桃内酯、新植二烯、4,7,9-巨豆三烯-3-酮等香味成分含量升高。由图5～6的结果可知，与处理前相比，酶处理后梗丝的总氮、ph、氮碱比、绿原酸、芸香苷、淀粉、果胶、木质素、糖碱比、蛋白质降低；由图7的结果可知，肉豆蔻酸、十五碳酸、棕榈酸、十七碳酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、α-亚麻酸、γ-亚麻酸的含量降低；由图8的结果可知，α-2,7,11-西柏三烯-4,6-二醇(α-cbd)、β-2,7,11-西柏三烯-4,6-二醇(β-cbd)及二者总量有所降低。由以上结果可知，经过生物酶处理的梗丝加工后，木质气明显降低，刺激减小，略有甜感，燃烧速度明显降低。

以上所述，仅为本申请的实施例而已，本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

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