質(zhi)構儀在(zai)煙(yan)葉力(li)學特(te)性(xing)檢測中的(de)應(ying)用(yong)進(jin)展(zhan)

穿(chuan)透力(li)是煙(yan)葉力(li)學檢(jian)測(ce)指標(biao)的(de)重要(yao)反(fan)映(ying)，可(ke)為煙(yan)葉加工過程中的(de)造(zao)碎(sui)提供(gong)數據支持(chi)．拉(la)力(li)和剪切(qie)力(li)是指(zhi)煙(yan)葉在壹定水分條(tiao)件(jian)下(xia)被拉(la)伸、剪切至(zhi)斷裂(lie)時所能(neng)承受的(de)最(zui)大外(wai)力(li)，可(ke)通過質構儀的(de)拉伸、剪切模式進(jin)行檢測(ce)［３３］．煙(yan)葉的(de)穿(chuan)透力(li)、拉力(li)是反(fan)映(ying)煙(yan)葉韌(ren)性(xing)的(de)重要(yao)指(zhi)標(biao)，與煙(yan)葉的(de)成熟度(du)密切相(xiang)關，成熟度(du)好(hao)的(de)煙(yan)葉，穿(chuan)透力(li)、拉力(li)較大，柔(rou)韌(ren)性(xing)較(jiao)好(hao)，煙(yan)葉的(de)耐打性(xing)也越好(hao)；煙(yan)葉的(de)剪切力(li)則反(fan)映(ying)煙(yan)葉結(jie)構的(de)疏(shu)松(song)程度(du)，與(yu)煙(yan)葉厚(hou)度(du)密切相(xiang)關，煙(yan)葉越厚(hou)、越緊(jin)密，其(qi)剪(jian)切(qie)力(li)越大(da)［３０］．

中國(guo)煙(yan)草(cao)總(zong)公(gong)司鄭州(zhou)煙(yan)草(cao)研究院［１５］依(yi)據煙(yan)葉物(wu)理(li)特(te)性(xing)的(de)差異(yi)，利用質(zhi)構儀對(dui)煙(yan)葉樣品進行穿(chuan)刺(ci)實驗，建立(li)了煙(yan)葉穿(chuan)透力(li)的(de)檢測方(fang)法(fa)．瑜(yu)奇(qi)偉等［３２］利用質(zhi)構儀研究煙(yan)葉各部(bu)位的(de)穿(chuan)透力(li)、拉力(li)和剪切(qie)力(li)，發現(xian)煙(yan)葉穿(chuan)透力(li)、拉力(li)、剪切力(li)與煙(yan)葉部(bu)位的(de)差異(yi)均(jun)達到顯著(zhu)水平，其(qi)中，上部(bu)煙(yan)葉較中部(bu)煙(yan)葉和下(xia)部(bu)煙(yan)葉的(de)差異(yi)更(geng)明顯．剪(jian)切(qie)力(li)也是再造(zao)煙(yan)葉重要(yao)的(de)力(li)學特(te)性(xing)之壹．張玉海(hai)等［１７］利用質(zhi)構儀對(dui)造(zao)紙(zhi)法再造(zao)煙(yan)葉剪切(qie)力(li)與其(qi)切(qie)絲(si)過程的(de)關系進行了研究，發現(xian)垂(chui)直(zhi)纖(xian)維剪切(qie)力(li)與切絲(si)刀棍電(dian)流呈顯著(zhu)正相(xiang)關關系，是影響切(qie)絲(si)性能(neng)的(de)重要(yao)因素(su)．張(zhang)玉(yu)海(hai)等［３４］利用質(zhi)構儀對(dui)造(zao)紙(zhi)法再造(zao)煙(yan)葉進壹步(bu)研究發現(xian)，造(zao)紙(zhi)法再造(zao)煙(yan)葉的(de)剪切力(li)、拉力(li)與其(qi)真密度(du)、截面纖(xian)維形態密切相(xiang)關：真密度(du)越大(da)，再造(zao)煙(yan)葉內(nei)部(bu)空隙容積越小(xiao)、結(jie)構越緊(jin)實，拉(la)力(li)、剪切力(li)越大(da)；而剪切(qie)力(li)、拉力(li)較大的(de)再造(zao)煙(yan)葉截面形態不平整，粗條纖(xian)維明顯，纖(xian)維之間(jian)相(xiang)互纏(chan)繞．

煙(yan)葉原料打葉特性(xing)是其(qi)自(zi)身(shen)力(li)學特(te)性(xing)的(de)綜合(he)反(fan)映(ying)，利用質(zhi)構儀檢(jian)測(ce)量(liang)化(hua)煙(yan)葉的(de)穿(chuan)透力(li)、拉力(li)和剪切(qie)力(li)，可(ke)為打(da)輥(gun)轉速等打葉工藝(yi)參數(shu)的(de)設定提供(gong)依(yi)據［２９］，然(ran)而，拉力(li)、剪切力(li)的(de)檢測方(fang)法(fa)對(dui)樣品大小(xiao)、形狀(zhuang)要(yao)求(qiu)較高，可(ke)能(neng)無(wu)法適(shi)用於(yu)煙(yan)片(pian)處(chu)理(li)工(gong)段(duan)，可(ke)重新對(dui)探頭選(xuan)型，探究適(shi)用於(yu)較小(xiao)尺寸結(jie)構煙(yan)葉的(de)探頭．

由圖(tu)１ 可(ke)以分析(xi)質(zhi)構特(te)性參數(shu)，煙(yan)葉質構指(zhi)標(biao)主要(yao)包括(kuo)硬度(du)、黏(nian)聚(ju)性、咀(ju)嚼性(xing)、回(hui)復(fu)性(xing)．其(qi)中，硬度(du)可(ke)以反(fan)映(ying)煙(yan)葉的(de)堅(jian)實度(du)，是第(di)壹次下(xia)壓時的(de)最(zui)大峰值；黏(nian)聚(ju)性在(zai)圖(tu)形(xing)上(shang)表(biao)示為Ａ２ 面積與Ａ１ 面積的(de)比(bi)值，反(fan)映(ying)樣品在經過第壹次壓(ya)縮(suo)後對(dui)第二(er)次壓(ya)縮(suo)的(de)抵抗(kang)能(neng)力(li)，即煙(yan)葉葉肉(rou)或(huo)主(zhu)脈抵抗(kang)受損並使結(jie)構保(bao)持(chi)完(wan)整的(de)性質；咀(ju)嚼性(xing)在(zai)數值上用膠著(zhe)性與(yu)彈性的(de)乘(cheng)積表示(shi)，反(fan)映(ying)了(le)煙(yan)葉對(dui)咀(ju)嚼的(de)持(chi)續(xu)抵(di)抗(kang)性；回(hui)復(fu)性(xing)是樣品在第(di)壹次被(bei)壓(ya)縮過程中所釋(shi)放的(de)彈性能(neng)與所耗(hao)能(neng)之比(bi)，在圖(tu)形(xing)上(shang)用(yong)Ａ５ 面積與Ａ４ 面積的(de)比(bi)值表示，主(zhu)要(yao)反(fan)映(ying)煙(yan)葉的(de)回(hui)彈(dan)能(neng)力(li)［３７－３８］．

煙(yan)葉質構與(yu)其(qi)組(zu)織(zhi)結(jie)構、形(xing)態結(jie)構、內(nei)在成分及(ji)可(ke)用性密切相(xiang)關，是品質評定的(de)重要(yao)構成因素(su)．武(wu)聖(sheng)江(jiang)等［３９］利用ｐ／５０ 柱形探頭，在(zai)測(ce)試(shi)速度(du)和(he)測(ce)後速度(du)均(jun)為１ ｍｍ／ｓ，變(bian)形(xing)量(liang)為５０％，目(mu)標(biao)值為２０ ｍｍ，觸發力(li)為１ ０ ｇ 的(de)條件(jian)下(xia)，對(dui)煙(yan)葉進行ＴＰＡ 測試(shi)，並結(jie)合(he)烘(hong)烤過程中煙(yan)葉的(de)色度(du)變(bian)化(hua)規(gui)律，發現(xian)在(zai)變(bian)黃(huang)期３８ °Ｃ 左右(you)合(he)理調(tiao)控烘(hong)烤期間的(de)環(huan)境，可(ke)使煙(yan)葉葉片的(de)各種(zhong)成分和關鍵指標(biao)朝著(zhe)設定(ding)的(de)目標(biao)轉化(hua)，從而改(gai)善煙(yan)葉的(de)外(wai)觀和內(nei)在品質．宋(song)朝鵬(peng)等［４０］利用質(zhi)構儀對(dui)烤煙(yan)細胞在烘(hong)烤過程中生理和(he)質(zhi)地變化(hua)的(de)研究表明，在(zai)烘(hong)烤過程中，煙(yan)葉果膠酯酶(mei)和纖(xian)維素酶(mei)會(hui)水解細胞壁物(wu)質(zhi)，使細胞結(jie)構的(de)完整性遭(zao)到破壞，煙(yan)葉質地軟化(hua)，硬(ying)度(du)、咀(ju)嚼性(xing)和(he)回(hui)復(fu)性(xing)等值隨之降低．該(gai)結(jie)果與張譯丹(dan)等［４１］對(dui)烘(hong)烤過程中煙(yan)葉表皮微(wei)形態特征(zheng)電(dian)鏡掃(sao)描(miao)結(jie)果壹致(zhi)：隨著(zhe)烘(hong)烤的(de)進行，腺頭(tou)細胞皺(zhou)縮，所含黏(nian)性(xing)物(wu)質(zhi)進(jin)壹步(bu)溢(yi)出，煙(yan)葉質地變軟(ruan)．

利用質(zhi)構儀對(dui)煙(yan)葉進行ＴＰＡ 測試(shi)，可(ke)精確量(liang)化(hua)煙(yan)葉的(de)物(wu)性(xing)特(te)征(zheng)，在(zai)煙(yan)葉生產(chan)加工領(ling)域(yu)具(ju)有(you)廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)前(qian)景，但(dan)目前(qian)該(gai)測試(shi)方(fang)法(fa)主(zhu)要(yao)研究烘(hong)烤過程中煙(yan)葉質地與其(qi)生(sheng)理(li)結(jie)構及(ji)顏色的(de)變化規(gui)律，對(dui)制絲(si)線各主(zhu)要(yao)工(gong)序煙(yan)葉質地的(de)變化研究鮮(xian)有(you)涉(she)及(ji)．

煙(yan)葉脆性(xing)是指(zhi)煙(yan)葉在受沖(chong)擊(ji)作(zuo)用(yong)或(huo)彎(wan)曲作(zuo)用(yong)力(li)時易(yi)折(zhe)、易(yi)碎、韌(ren)性(xing)欠佳的(de)性質［４２］．河南中煙(yan)工(gong)業(ye)有(you)限(xian)責(ze)任(ren)公司［２０］利用質(zhi)構儀的(de)ＴＰＡ 模式，對(dui)煙(yan)葉和煙(yan)絲(si)的(de)脆性(xing)進(jin)行了評價分(fen)析(xi)，並(bing)對(dui)最(zui)終(zhong)所得(de)曲線進行了數(shu)據分析(xi)，得(de)出煙(yan)葉脆性(xing)的(de)數據．但(dan)利用質(zhi)構儀的(de)ＴＰＡ 模式檢(jian)測(ce)煙(yan)葉、煙(yan)絲(si)的(de)脆性(xing)，需(xu)使用圓(yuan)柱形探頭將(jiang)樣品壓縮(suo)至(zhi)壹定範(fan)圍(wei)，樣品需具(ju)有(you)壹定的(de)厚(hou)度(du)和(he)回(hui)彈(dan)能(neng)力(li)，而對(dui)煙(yan)葉、煙(yan)草(cao)薄(bo)片(pian)類(lei)似於(yu)紙張(zhang)特(te)性的(de)樣品，利用這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)能(neng)無(wu)法反(fan)映(ying)樣品脆性(xing)的(de)真實情(qing)況［４３］．

根據脆性(xing)材(cai)料的(de)發脆本質(zhi)認為，材(cai)料的(de)破裂(lie)首(shou)先(xian)出現(xian)在(zai)其(qi)有(you)缺(que)陷(xian)的(de)部(bu)位，這(zhe)些缺(que)陷(xian)破壞了(le)材(cai)料內(nei)部(bu)的(de)應(ying)力(li)場而引起(qi)局部(bu)的(de)應(ying)力(li)集中，進而導致(zhi)局部(bu)破裂(lie)，使材(cai)料產生裂(lie)紋(wen)，同(tong)時又(you)引(yin)起(qi)更(geng)強(qiang)的(de)應(ying)力(li)集中，當(dang)應(ying)力(li)超過材(cai)料的(de)極(ji)限壓(ya)力(li)時，會(hui)出現(xian)裂(lie)紋(wen)的(de)擴展(zhan)直(zhi)至(zhi)材(cai)料*斷裂(lie)［４４］．王誌(zhi)傑等［４５］利用質(zhi)構儀的(de)拉伸模式模擬撕(si)開(kai)煙(yan)草(cao)薄(bo)片(pian)的(de)過程，並以煙(yan)草(cao)薄(bo)片(pian)在撕裂(lie)壹定距(ju)離(li)或時間(jian)過程中的(de)正峰個數表征(zheng)其(qi)脆性(xing)．然(ran)而，天然(ran)煙(yan)葉組(zu)織(zhi)結(jie)構及(ji)力(li)學性(xing)能(neng)與煙(yan)草(cao)薄(bo)片(pian)存在較大(da)差(cha)異(yi)，用(yong)於(yu)煙(yan)草(cao)薄(bo)片(pian)脆性(xing)評價的(de)方(fang)法(fa)對(dui)細脈分布(bu)復雜的(de)天然(ran)煙(yan)葉的(de)適(shi)用性(xing)受限．

綜上(shang)所述，將(jiang)質構儀用(yong)於(yu)煙(yan)葉力(li)學特(te)性(xing)檢測客(ke)觀、靈敏，通過對(dui)煙(yan)葉的(de)壓縮、拉(la)伸、剪切、穿(chuan)刺(ci)等物(wu)理(li)應(ying)力(li)及(ji)應(ying)變(bian)綜合(he)測試(shi)結(jie)果分析(xi)，可(ke)較全面地反(fan)映(ying)煙(yan)葉在儲(chu)藏、運(yun)輸、工業(ye)加工過程中的(de)受力(li)情況，豐富(fu)煙(yan)葉力(li)學特(te)性(xing)的(de)研究內(nei)容，為提高煙(yan)葉加工品質和(he)加工水平提供(gong)理論(lun)依(yi)據．但(dan)質構儀在(zai)煙(yan)葉力(li)學特(te)性(xing)檢測中還存在(zai)許多(duo)不足(zu)：壹是質(zhi)構儀在(zai)檢(jian)測(ce)過程中對(dui)樣品的(de)壹致(zhi)性要(yao)求(qiu)較高，選(xuan)取的(de)煙(yan)葉樣品需具(ju)有(you)很好的(de)均(jun)勻性，否則(ze)對(dui)同(tong)壹煙(yan)葉樣品不同(tong)位置的(de)檢測結(jie)果可(ke)比(bi)性較差［４６］；二(er)是質(zhi)構儀在(zai)煙(yan)葉力(li)學檢(jian)測(ce)中缺(que)乏標(biao)準的(de)檢測參數(shu)和方(fang)法(fa)，例(li)如檢(jian)測條(tiao)件(jian)會(hui)影響煙(yan)葉質構的(de)檢測結(jie)果，包括(kuo)煙(yan)葉的(de)水分、溫(wen)度(du)、厚(hou)度(du)、油(you)分(fen)等；三是由於(yu)缺(que)少(shao)科學的(de)量(liang)化(hua)指(zhi)標(biao)，檢測(ce)結(jie)果仍需結(jie)合(he)傳(chuan)統(tong)的(de)物(wu)理(li)特(te)性(xing)檢測方(fang)法(fa)以(yi)實現(xian)煙(yan)葉品質的(de)綜合(he)評價，質(zhi)構儀檢(jian)測(ce)的(de)準確性有(you)待提高；四(si)是質(zhi)構儀多(duo)應(ying)用(yong)於(yu)煙(yan)葉或再造(zao)煙(yan)葉的(de)力(li)學指(zhi)標(biao)檢測(ce)，對(dui)煙(yan)絲(si)、梗絲(si)的(de)物(wu)理(li)指(zhi)標(biao)檢測(ce)鮮(xian)有(you)涉(she)及(ji)；五(wu)是拉(la)力(li)、剪切力(li)的(de)檢測方(fang)法(fa)需(xu)要(yao)將(jiang)樣品裁剪(jian)成１.５ ｃｍ ×１ ５ ｃｍ 或２ ｃｍ ×１ ０ ｃｍ 條狀(zhuang)，而煙(yan)片(pian)處(chu)理(li)工(gong)段(duan)的(de)煙(yan)葉樣品可(ke)能(neng)無(wu)法滿(man)足(zu)裁(cai)剪條件(jian)，故這(zhe)兩(liang)種(zhong)力(li)學性(xing)能(neng)檢測(ce)方(fang)法(fa)尚需(xu)進(jin)壹步(bu)優(you)化(hua)．

本文(wen)在(zai)對(dui)相(xiang)關研究結(jie)果進行梳理(li)的(de)基(ji)礎(chu)上，就(jiu)質(zhi)構儀在(zai)煙(yan)葉力(li)學特(te)性(xing)檢測中的(de)應(ying)用(yong)現(xian)狀(zhuang)進行了綜述(shu)，並(bing)指出存(cun)在(zai)的(de)問(wen)題，認為目(mu)前(qian)利用質(zhi)構儀建立(li)的(de)多種(zhong)煙(yan)葉力(li)學檢(jian)測(ce)方(fang)法(fa)，為綜合(he)評價煙(yan)葉耐加工性(xing)能(neng)提供(gong)了理(li)論依(yi)據，但(dan)部(bu)分檢(jian)測方(fang)法(fa)尚不完善，所測樣品只針(zhen)對(dui)原煙(yan)階(jie)段(duan)，無(wu)法適(shi)用於(yu)整個煙(yan)葉片的(de)處(chu)理(li)加工過程．因此(ci)，在(zai)以後的(de)研究中，研究者(zhe)需(xu)要(yao)充(chong)分(fen)結(jie)合(he)質構儀的(de)運(yun)行機(ji)理和樣品的(de)檢測要(yao)求(qiu)，依(yi)據煙(yan)葉自身(shen)的(de)加工特(te)性，選(xuan)用合(he)適(shi)的(de)探頭及(ji)檢(jian)測方(fang)法(fa)，調(tiao)整實驗參數(shu)，建立(li)規範(fan)化(hua)、標(biao)準化的(de)煙(yan)葉樣品預(yu)處(chu)理(li)方(fang)法(fa)和(he)檢測流程，確保檢(jian)測(ce)結(jie)果的(de)客觀性(xing)、穩定性(xing)．後續(xu)還(hai)可(ke)以更深(shen)入地研究質構儀在(zai)煙(yan)