聞“煙”識粒度

自20世紀50年代以來，由于雪茄的普及，制造商們開始注重生產過程的成本效益。機器制作的雪茄模仿手工制作的雪茄的成分，也包括茄芯、茄套和茄衣。在這種情況下，茄芯一般由切碎的煙葉組成，也稱為短茄芯，其價格比整片煙葉便宜，并且成品更均勻。由于整片煙葉對于機制雪茄來說太脆弱，因此茄套和茄衣通常都是由均質煙葉（HTL）組成的。HTL由細磨的煙-草粉末制成，將其與水和纖維素混合成紙漿，然后卷成薄片。HTL增強的抵抗力和均勻性使其非常適合于自動化雪茄制造。此外，HTL有助于控制雪茄的燃燒速率，這是消費者滿意度的一個重要標準

本文研究了HTL生產廠家提供的兩種不同的煙-草粉末材料。其中一種是粉末狀煙-草，用于HTL制造雪茄茄套（此后稱為“茄套”材料），另一種用于制造雪茄茄衣（“茄衣”材料）。

圖1：PSA 1190 L/D與自動進樣器附件

在安東帕PSA 1190 L/D上，在室溫（約25℃）下進行了濕法和干法模式的測量。自動進樣器附件（圖1）負責取樣。茄套和茄衣分別測試3個獨立樣本，每個樣本測量3次。使用夫瑯和費近似來計算粒子大小。完整的儀器設置詳見表1。

表1：煙-草粉末材料濕法和干法模式測量參數設置

圖2：以濕法模式測量的茄套材料。上圖：單一代表性體積加權的粒度分布。下圖：三個獨立樣本疊加圖，每個樣本測量三次。

圖2顯示了以水為溶劑，濕法模式下測量的茄套材料的粒徑分布。此外，三個樣本的三次重復結果（共9個測量值）如圖2所示。體積加權的D值和相對標準差（RSD）見表2。

表2：濕法模式下測量的茄套材料的體積加權D值和相對標準差。**次：所有樣品**測量運行的平均值。**和第三次：所有樣品的**次和第三次測量的平均值。

對于所有三個獨立的測量樣本，疊加圖（圖2，下圖）顯示了隨著測量次數的增加，粒徑向較小粒徑輕微偏移（見表2）。這表明，由攪拌器引起的機械應力破壞了一些較大的顆粒。在測量前對樣品池進行超聲處理，可以顯著提高這種效果（數據未顯示），從而證實了煙-草粉末的易碎性。因此，所有的濕法模式的測量都是在沒有超聲的情況下進行的。

為了在干法模式下測量茄套材料，使用了磚利的干射流分散（也稱為文丘里分散）。與觀察到的濕法分散情況類似，煙-草粉末對空氣壓力引起的破碎非常敏感，因為不斷增加的文丘里壓力會使分布向小顆粒大小傾斜（數據未顯示）。然而，當使用250 mbar的低文丘里壓力進行測量時，顆粒破碎是有限的。因此，這里提出的所有干法測量都是使用這種壓力進行的。

圖3：以干法模式測量的茄套材料：代表性的體積加權粒徑分布。

圖3顯示了干法模式下所測得的粒徑分布。三個獨立樣本的體積加權D值和相對標準差（RSD）見表3。

表3：干法模式測得的茄套樣品體積加權D值和相對標準偏差。三個獨立樣本的均值

用干法測量得到的粒度結果比用濕法測量得到的要稍微低一些。對于D90值來說，這一點尤為明顯，在干法模式下（128 μm)比在濕法模式下（**次運行169 μm)低25%。

圖4：濕法模式下測得的茄衣材料。上圖：代表基于體積加權的粒度分布。下圖：三個獨立樣本疊加圖，每個樣本測量三次

圖4顯示了在濕法模式下測量的茄衣材料的典型粒徑分布，以及三個獨立樣本上的三個重復的疊加圖。體積加權D值和相對標準差（RSD）見表4。

表4：濕法模式下測得的茄衣材料體積加權D值及相對標準差。**次：所有樣品**測量運行的平均值。**次和第三次：所有樣品的**次和第三次測量的平均值

對于這個樣品，觀察到與茄套材料相同的效果。3次重復結果中，第1次結果比第2次和第3次的顆粒尺寸更大，表明了隨著測試次數的增加，顆粒破碎。

圖5：在干法模式下測量的茄衣材料：具有代表性的體積加權粒徑分布

圖5顯示了在文丘里壓力為250 mbar的干法模式下測量得到的粒徑分布。從三個連續測量值中計算出相應的體積加權D值和相對標準差（RSD），如表5所示。

表5：干法模式測得的茄衣材料體積加權D值及相對標準差。平均值來自3個獨立樣本

正如觀察到的茄套樣品，通過干法測量得到的顆粒尺寸比通過濕法測量得到的要小。對于大顆粒尤其如此，干法模式下的D₉₀值比濕法模式下下降26%就證明了這一點。

有趣的是，無論是在濕法模式還是在干法模式下，茄衣材料的顆粒尺寸都低于茄套。特別是，茄衣材料的D₉₀值明顯低于茄套的D₉₀值，說明茄衣材料的大顆粒含量比茄套少。

通過實驗，我們證明了安東帕PSA能夠測量煙-草粉末的粒度分布，在濕法和干法模式下具有很高的重復性。然而，對極容易破碎的顆粒必須小心地施加盡可能少的機械應力。在干法模式下，通過使用慢速攪拌分散和放棄使用超聲來實現。在干法模式下，在低文丘里壓力（250 mbar）下分散粉末也可以減少破碎。

總的來說，茄衣比茄套材料含有更小的顆粒，并且粒度分布略窄。這表明這兩種材料非常適合它們各自的用途。事實上，作為茄套的HTL應該是高度抗機械應力的，茄衣HTL，使雪茄的*終外觀，理想狀態下應該是薄，光滑和柔軟的。由于茄衣材料比茄套更細、更均勻，我們可以假設其對應的HTL將比其較粗的對應HTL更薄、更光滑。