滚筒-气流式烘丝机的设计应用

由于气流式和滚筒式烘丝机存在烘后叶丝含水率波动大、叶丝结团和"干头干尾"等问题,结合两种烘丝机的技术优势,设计了滚筒-气流式烘丝机。该设备主要由进出料气锁、干燥滚筒、燃烧炉、主工艺风机等组成,采用气流烘丝原理,即利用含一定量蒸汽的热风在滚筒内与叶丝均匀接触,进行热量对流交换,完成叶丝脱水干燥。通过调节烘丝温度、烘丝时间、水流量和排潮量,实现对烘后叶丝含水率的精确控制。应用效果表明:①烘后叶丝含水率均匀、稳定,含水率偏差±0.5%,填充值≥4.3 cm3/g,烟丝颜色、形态好,保持了烟草本香。②设备工艺参数调节范围宽,满足了中式卷烟分组加工和精细化加工需求。③设备结构简单,滚筒筒体不会出现泄漏问题,减少了设备维护工作量,降低了工人劳动强度和设备维修成本。     

烘丝过程烟丝含水率的MFA控制

烘丝过程中烟丝含水率的变化具有较强的非线性、不确定性和大滞后特性,同时存在干扰和噪声,运用常规的PID算法难以达到期望的控制效果。采用无模型自适应控制器(MFA)并结合渐进辨识(ASYM)方法对烘丝过程的烟丝含水率控制系统进行了改造,建立了前馈和含水率对象的数学模型,提高了模型的精度。利用MFA的自适应和抗滞后功能,减小了烟丝含水率的波动幅度,降低了“干头干尾”的数量,提高了卷烟生产质量。     

“干头干尾”烟丝化学成分的变化

为研究薄板叶丝干燥过程"干头干尾"烟丝内在品质的变化规律,在正常生产情况下,以薄板叶丝干燥过程中的"干头干尾"烟丝为试验对象,检测了不同含水率"干头"、"干尾"烟丝样品的常规化学成分、多酚、pH值,采用聚类分析进行了分类,并结合感官评价进行了验证。结果表明:与正常生产的烟丝相比,"干头"、"干尾"烟丝含水率在9.00%~12.50%之间,烟丝化学成分和感官品质无明显差异;"干头"、"干尾"烟丝含水率9.00%,烟丝化学成分和感官品质有显著变化。烟丝含水率9.00%可作为"干头干尾"烟丝内在品质变化的临界点。     

解决烘丝机干头干尾的方法与实现

为解决薄板烘丝机在生产过程中存在干头干尾烟丝量偏大、出口烟丝含水率控制精度低等问题,利用PID控制技术对烘丝机干头干尾控制方式进行了改进.在烘前隧道式叶丝回潮机(HT)入口处增加自动补水装置并修改控制程序,增加料头工作温度自动修正环节并得出烘前来料含水率与工作温度之间的函数关系,在烘丝机出料端进行补偿加水以进一步减少不合格烟丝量.应用效果表明,改进后烘丝控制系统,有效降低了干头干尾量,干头量由原来的每批次27.50 kg降低到3.54 kg,干尾量由原来的21.90kg降低到5.53 kg.批次干头干尾量平均值由70.00 kg降低到7.62 kg,叶丝出丝率由每批次的97.4％提高到98.7％,满足了卷烟生产的需求,改善了卷烟感官品质,减轻了操作人员的劳动强度.     

有效减少SH623B型薄板式烘丝机烘丝干尾量研究

针对制丝车间SH623B型薄板式烘丝机在烘丝过程中存在干尾烟丝量大、水分控制效果不理想的问题,经过对烘丝机工作原理及其控制思想的分析后,通过对热风温度、烘丝筒温、排潮风门影响干尾烟丝量的研究,用正交试验的方式寻找它们各自合适的设置值。并进行反复实验,实验结果证明:通过调整烘丝机的控制程序,生产中明显地减少了干尾烟丝量,提高了烟丝合格率。达到了优质、节能、降耗效果。     

降低烘丝干头干尾的新方法

为最大限度地减少烘丝过程中产生的"干头"和"干尾"烟丝,在COMASCEV型滚筒式烘丝机上增设了一套自动控制装置。结果表明,用自动攒料法治理"干头"问题,使每批次烟丝的"干头"量由10kg左右降至3kg以下;用自动吹料法治理"干尾"问题,使每批次烟丝的"干尾"量由25kg左右降至5kg以下;用在线自动加湿法对剩余的过干烟丝进行再处理,使过干烟丝总量由8kg左右降至2kg左右。     

滚筒烘丝过程干头干尾烟丝物理特性研究

为探索滚筒烘丝过程干头干尾烟丝与正常烟丝品质差异的判定方法,考察了干头干尾烟丝整丝率、整丝率变化率、堆密度及表观密度等物理指标的变化趋势,并基于上述物理指标对不同含水率的烟丝样品进行系统聚类分析,最后通过感官质量评吸对聚类分析结果进行了验证。结果表明:①干头干尾烟丝的整丝率、整丝率变化率、堆密度及表观密度均与含水率存在明显的相关性。②以含水率8.72%～9.46%为聚类分界点,不同含水率的烟丝样品可分为两类。③含水率≤8.72%的干头干尾烟丝与正常水分烟丝的整体感官质量存在显著差异。综合物理指标分析及感官质量验证结果,干头干尾烟丝与正常烟丝品质差异的含水率临界点应在9.00%左右。      

基于RBF-ARX模型的烘丝机出口含水率优化控制方法

烘丝机出口烟丝含水率采用PID算法以及前馈补偿等控制方案,各控制回路之间相对独立,协调性差,控制精度低,难以实现完全的闭环自动控制。采用RBF-ARX模型对烘丝过程动态特性进行建模,提出了一种基于模型预测的烘丝机出口含水率控制方法。根据生产过程及生产工艺模式,将烘丝过程分为干头、中间及干尾3个阶段分别采用基于模型的优化设定或预测控制方法进行控制,并综合考虑了筒温、排潮等工艺参数同时变化时对出口含水率的影响,以获得工艺参数的最佳配置。应用效果表明:①实现了烘丝过程的自动化控制,避免了在生产过程中人工干预。②头尾段出口含水率在设定值±0.5%内,中间段出口含水率在设定值±0.2%内且标准偏差≤0.10%,可快速抑制各种干扰引起的含水率波动。③头部干烟丝量小于来料流量的0.27%,尾部干烟丝量小于来料流量的0.28%,降低了烟丝浪费和造碎。基于模型预测控制方法能够获得比筒温和排潮独立调节模式更好的控制效果,满足了工业应用的要求。     

“干头干尾”烟丝挥发性香味物质的主成分聚类分析

为研究薄板叶丝干燥过程"干头干尾"烟丝挥发性香味物质的变化特征,以在产三类卷烟牌号不同含水率"干头"烟丝、"干尾"烟丝的21种挥发性香味物质为指标,利用主成分集合选择法,选取12种挥发性香味物质进行主成分分析;按累积贡献率超过88%提取3个主成分指标,求得烟丝样品的3个主成分得分,并采用以平方欧氏距离衡量烟丝样品间差异大小的方法,对"干头"烟丝、"干尾"烟丝进行聚类分析和感官质量评价验证。结果表明:113个烟丝样品分为两类。2与正常生产的烟丝相比,"干头干尾"烟丝含水率在9.00%~12.50%之间时,挥发性香味物质含量及感官质量与正常烟丝相近,聚为一类;另一类"干头干尾"烟丝含水率9.00%,烟丝挥发性香味物质及感官质量有显著变化。对比法检验两类烟丝感官质量后,进一步验证了依据挥发性香味物质量将不同含水率"干头干尾"烟丝聚为两类的可行性。     

解决烘丝中出现“干头干尾”问题的探讨

根据卷烟厂烘丝中存在的“干头”、“干尾”问题，分析产生的原因，主要是电控系统控制滞后、采用开关量控制不能满足非正常情况的要求、水分仪反馈信号滞后等。探讨解决的办法，主要是增加人工控制和实现模拟控制。     

滚筒烘丝机控制方法的改进与对比分析

为了解决目前滚筒烘丝机中以筒壁温度控制出口烟丝含水率对产品质量稳定性造成一定影响的问题,对滚筒式烘丝机叶丝干燥去湿控制方法进行了改进:在现有筒壁温度控制模式的基础上增设一套以调节入口热风风量来实现出口含水率自动控制的热风风量控制模式,并且对两种控制模式进行了试验对比,结果表明:①采用热风风量控制模式,出口叶丝含水率和出口叶丝温度的稳定性较好,且含水率和温度的波动范围较小;②采用热风风量控制模式,对叶丝特征尺寸(de)的下降影响程度较小,而叶丝特征尺寸(de)的稳定性较差,且叶丝特征尺寸(de)的波动范围比采用筒壁温度控制模式的波动范围略大;③两种控制模式下的叶丝感官质量差别不大,香气风格一致,在烟气风格特征上略有差别.     

烘丝工艺参数对卷烟感官质量的影响

为研究制丝工序工艺参数变化对卷烟感官质量和化学成分的影响趋势,按照“卷烟制丝生产线工序质量评价”的要求和方法,对烘丝过程中的滚筒转速、热风温度、热风风门开度和排潮风门开度等工艺参数对卷烟感官质量的影响进行了试验。结果表明:①较高的滚筒转速、热风温度、排潮风门开度有利于卷烟香气的透发和提高,但不利于烟气特性和口感特性的改善;②较低或较高的热风风门开度都不利于卷烟香气特性的改善;③随滚筒转速、热风温度和热风风门开度的增大,烟丝中的挥发性有机酸和非挥发性有机酸总量逐渐降低,TSNA含量逐渐增加;④随排潮风门开度的增大,烟丝中的有机酸总量逐渐增加,TSNA含量逐渐降低。     

滚筒分段变温干燥方式下烤烟叶丝质量的变化特征

为分析滚筒分段变温干燥方式下叶丝含水率变化、物理特性及叶丝香味成分变化规律,考察了100、120、130、140、150℃滚筒恒温干燥后,150/100、140/100、130/100、120/100℃滚筒分段变温干燥后,以及140/100℃分段变温干燥条件下分别在叶丝含水率为19%、17%、15%时改变筒壁温度进行干燥后叶丝填充值、弹性的变化情况,并对比了两种干燥方式下叶丝石油醚提取物及香味成分的变化规律。结果表明:①采用第一阶段高温第二阶段低温的变温干燥方式,通过提高脱水前期的筒壁温度,能够明显提升叶丝干燥效率;②与高温恒温干燥过程相比,采用第一阶段高温第二阶段低温的变温干燥方式有利于提高叶丝弹性、填充值,叶丝中棕色化反应产物、类胡萝卜素降解产物等香味成分含量也明显升高;③变温干燥方式下,变温点处烟丝含水率从19%降低至15%时,叶丝填充值呈降低趋势,弹性呈增大趋势,叶丝中香味成分总量也呈降低的趋势。      

滚筒内烟丝干燥过程的数值模拟

为了解析滚筒干燥条件对烟丝干燥过程中筒内的温湿度场和流场的影响规律,采用数值模拟开展烟丝滚筒干燥的筒内温湿度场的研究。通过干燥实验测量滚筒内部空气湿度来验证模拟结果的准确性,探究进口热风温度、进口热风速度、筒壁温度和滚筒转速等因素对滚筒干燥过程中内部水分分布的影响规律。结果表明:①增加进口热风温度会使蒸发过程加快;②提高进口热风速度能加强滚筒前段部分的水分蒸发,但进口热风速度过大会造成滚筒内整体水分浓度下降;③改变筒壁温度直接影响烟丝温度与筒内的平衡含水量,筒内平衡含水量随着筒壁温度的升高而增加;④增加滚筒转速会减少烟丝在筒内的停留时间,不利于烟丝的干燥。      

两段式烘丝控制模式对中支卷烟烟丝理化特性及感官质量的影响

为研究两段式滚筒烘丝机不同控制模式对中支卷烟品质的影响，探索了筒壁温度前高后低、前低后高变温干燥和一段式恒温干燥对烟丝理化特性及产品感官质量的影响规律。结果表明:①滚筒变温干燥模式均能够提高叶丝长丝率、整丝率和填充性能，而恒温干燥模式则有利于提升叶丝结构的分布均匀性；②不同干燥模式对叶丝挥发性香味成分的形成与积累影响较小，采用125 ℃/145 ℃变温干燥和135 ℃一段式恒温干燥低强度处理模式更有利于提升叶丝化学成分的协调性和香味成分的积累量；③125 ℃/145 ℃变温和135 ℃一段式恒温干燥低强度处理模式均有利于彰显“清甜香”品类卷烟产品的感官质量，兼顾干燥叶丝的理化特性和卷烟感官质量，135 ℃一段式恒温干燥模式更适宜“云烟”品牌中支卷烟的加工生产。      

析因设计优化叶丝干燥加工参数

采用析因设计方法,探讨了管板式环形烘丝机各工艺参数对烘后烟丝质量指标的影响.研究结果表明,管板式环形烘丝机干燥过程各工艺参数对烘后烟丝主要质量指标的影响程度各不相同:含水率标偏主要受到热风-排潮风门开度的影响,温度标偏主要受到热风温度及热风-排潮风门开度的影响,填充值主要受到筒壁温度的影响,结构主要受到HT蒸汽压力的影响.可以选取筒壁温度、热风温度、HT蒸汽压力作为优化因素,根据不同产品特点设定其范围;正常生产过程中建议将热风-排潮风门开度作为出口烟丝水分的控制参数,用以提高烟丝水分的稳定性.     

烤烟叶丝微波干燥特性研究

分析了烤烟叶丝含水率和温度随微波作用时间的变化规律并绘制出叶丝微波干燥曲线,研究了不同工艺条件(微波功率、叶丝初始含水率、真空压力)对叶丝微波干燥曲线的影响,在此基础上,建立了烤烟叶丝微波干燥的数学模型。结果表明,烤烟叶丝的微波干燥大致分为3个阶段:第1阶段,干燥速率和温度上升迅速,含水率降低缓慢;第2阶段,干燥速率基本保持不变,温度上升缓慢,含水率下降迅速;第3阶段,干燥速率下降,温度上升缓慢,含水率下降缓慢。微波功率和叶丝初始含水率对叶丝微波干燥曲线的影响显著,而真空压力影响不显著。烤烟叶丝微波干燥的动力学过程可以用薄层干燥的数学模型Page方程描述。     

缩短储丝柜换柜时间的改进措施

原储丝柜换柜时间长,造成烘丝机出口烟丝含水率合格率低,并出现干头干尾现象。对此进行了改进:更换挡铁装置,优化运行逻辑控制程序,提高分配行车运行速度等。改进后储丝柜换柜时间由原来的最长135s降低到56s,烘丝出口干头量由平均14.7kg/次降低到9.6kg/次,烘丝出口批次含水率合格率由82.7%提高到90.1%。     

烤烟旺长期需水特点的研究

研究了烤烟旺长期的需水特点 ,结果表明 ,烤烟旺长期最佳土壤相对含水量应保持在 75 %～ 85 % ,在此土壤水分范围内 ,烟株对水分的利用效率最高 ,烟叶气水与外界的气体和水分交换最为通畅 ,而且根系的生长、茎的增高以及叶面积的增大方面都优于其它土壤水分环境中的烟株。