本文以二氧化碳膨胀用标准配方烟片和普通膨胀烟丝为试验材料,采用单因素试验法考察了二氧化碳膨胀线各主要工序工艺技术条件(加工参数)对膨胀烟丝物理加工质量、感官质量的影响。并进行了整线工艺优化和风选式膨化塔设备技改试验,以期提高二氧化碳膨胀烟丝的加工质量。通过化学成分分析及感官质量评吸方式,对膨胀前后烟丝常规化学成分和香气成分的变化规律进行研究,开发出有针对性的二氧化碳膨胀烟丝专用香料液配方。本项目还进行了膨胀烟丝在产品配方中的掺兑试验研究,考察膨胀烟丝对不同价类卷烟感官质量的影响以及不同掺兑量对成品卷烟主流烟气指标的影响。研究结果如下:1.对膨胀烟丝的烟丝结构(整丝率、碎丝率)、抗破碎性能(膨胀过程与全过程整丝率转化率、碎丝率增加量)、膨胀效果(填充值、膨胀率)物理指标影响较大的因素首要是膨胀工序的热风温度、热风风速、蒸汽流量;其次是浸渍工序的浸渍时间、排液时间;膨胀前生丝含水率、回潮后烟丝含水率、松散器变频器频率对膨胀烟丝物理指标也有影响。另外,影响膨胀烟丝整丝率与填充值指标的各自工艺参数差异明显,说明在现有生产条件下,同时提高这两项工艺指标是困难的。在一定范围内,膨胀烟丝填充能力随热风温度的提高而增加,随蒸汽流量的加大而下降,随热风风速的加快呈先升高后降低趋势,随浸渍时间的延长而提高,随膨胀前生丝含水率的提高而增加,随回潮加水量的提高而降低。在一定范围内,膨胀烟丝抗破碎性能随蒸汽流量的加大而增强,随热风风速的加快而下降,随浸渍时间延长呈先升高后下降趋势,随排液时间的延长而增强,随膨胀前生丝水分提高而增加,随回潮加水量的提高而增强。适当降低松散器变频器频率可降低烟丝造碎。热风温度较低和蒸汽流量较高处理的膨胀烟丝样品整体感官质量较好。2.二氧化碳膨胀线工艺参数优化后设置为:真空回潮周期2周期、膨胀前烟丝水分19.0±1%、单罐定量250 kg/罐、浸渍时间200s、排液时间210s、工艺流量850 kg/h、膨胀热风温度200℃、膨胀热风风速30 m/s、蒸汽流量700 kg/h、回潮水分13.0±1 %及其他相关调整。工艺参数优化后,膨胀烟丝的膨胀率下降20%,整丝率提高1.7%,感官质量也得到一定程度的提升。对于优化后存在的问题,采用创新式的风选式膨化塔设备取代传统的管道(索)式膨化装置,验证试验表明:风选式膨化塔的使用可以起到烟丝膨胀率便于控制,膨胀后烟丝整丝率高,造碎小,品质稳定,均匀性较好的效果。3.大多数中性香味成分和酸性香味成分经二氧化碳膨胀处理后,含量都有不同程度的降低。针对膨胀烟丝香气损失和感官质量缺陷,设计出膨胀烟丝专用香料液配方B(由淡竹叶、香菊等天然植物提取液、烟花浸膏、增补低级酸的子模块等配比而成)。试验结果表明:料液配方B的香气补偿效果强于对照(料液配方A)。4.当膨胀烟丝搀兑到二、三价类卷烟时,可以起到改善烟气细腻性、醇和性,提高余味舒适性的作用;当膨胀烟丝掺兑到一价类卷烟时,使烟气质感下降,醇和性降低,透发性下降,劲头增大,烟气浓度稍提高,余味舒适性下降,同时带来一定的粗糙感及干燥感,整体感官质量有较明显的负面影响。在烟气方面,膨胀烟丝的使用可以起到改善烟支的燃烧状态从而降低抽吸口数、焦油及烟气烟碱的作用,产品单口焦油和单口烟气烟碱随着膨胀烟丝搀兑比例的增加而增加。