烟丝形态调控对中支卷烟卷制质量及稳定性的影响

为找到中支卷烟适宜的烟丝形态,以烟丝特征长度表征烟丝形态,采用烟丝形态调控技术,分析了中支卷烟烟丝不同特征长度与质量指标及稳定性关系。结果表明:①烟丝特征长度在2.35~2.85 mm(卷制前)范围内,中支卷烟物理指标稳定性较好; ②空头率、烟支密度标准偏差和密度分布一致性系数η值均随特征长度减小呈先降低后增大的趋势。③当烟丝特征长度在2.35~2.80 mm(卷制前)范围内,卷制烟支样品端部落丝量较小、燃烧锥落头倾向较低,但动态吸阻分布一致性存在波动。④综合分析,考虑到配方间差异,中支卷烟烟丝特征长度在2.35~2.85 mm(卷制前)范围内,辊筛频率在37~47 Hz之间,物理指标稳定性、烟支密度一致性较好,空头率和燃烧锥落头倾向较低,端部落丝量较小。      

烟丝含水率对细支卷烟的影响

考察了烟丝含水率对细支卷烟烟支物理性能、烟支内部烟丝结构分布、烟支静燃速率、抽吸时燃烧锥落头率、卷烟主流烟气释放和感官质量的影响。结果表明,细支卷烟烟丝含水率为11.5%~13.8%,在卷烟单重一致的情况下,烟丝结构分布、卷烟抽吸时燃烧锥落头率以及感官抽吸品质受烟丝含水率影响大。烟丝含水率增大,烟丝抗造碎性能增强,烟支中大尺寸烟丝所占比例增加,烟末减少,卷烟抽吸时燃烧锥落头现象明显减轻;烟丝含水率从11.5%增加到12.9%,燃烧锥落头率可从65%降低至30%。烟丝含水率过高会导致卷烟烟气浓度减小,满足感降低。此外,烟丝含水率增大,细支卷烟的烟支硬度、烟支静燃速率、烟气焦油和烟碱释放量也会发生细微的变化。综上,建议细支卷烟生产过程中烟丝含水率尽量控制在12.5%~12.9%。     

烟丝长度及其混料配比对细支卷烟质量特性的影响

为探索适宜细支卷烟的烟丝结构,分析了烟丝宽度、长度及不同长度烟丝混料配比与细支卷烟的烟支密度、物理指标和主流烟气指标的关系,结果表明:①烟支压实段(烟支端头第5～9 mm区间)密度、烟支密度压实比(压实段与17～52 mm区间填充段的密度比)均与烟丝长度呈负相关,而烟支密度标准偏差与烟丝长度正相关;烟支吸阻、硬度、滤嘴通风率、含末率、端部落丝量等指标与烟丝长度负相关;总粒相物、焦油量、水分、CO量与烟丝长度极显著正相关。②烟丝宽度0.85 mm时,细支卷烟的烟支密度、物理指标和主流烟气指标呈现良好的可调控性,且水分高而稳定,有利于抽吸品质中润感的保持;长度6.80 mm的烟丝混料配比为4.0%时,烟支压实比高,硬度、吸阻低,滤嘴通风率高,且指标稳定性好,主流烟气的焦油量和CO量均相对较低,烟碱量适中。③烟丝长度直接影响烟支轴向密度,进而通过烟支密度间接影响细支卷烟的物理指标和主流烟气指标。④通过对长度6.80 mm和≤2.29 mm烟丝的混料配比控制以及梗片的丝状处理,碎丝率增加约0.4百分点,卷烟机剔除率降低约1.0个百分点,吸阻稳定性提升,硬度略有增加,细支卷烟机生产效率有所提升。     

细支卷烟烟丝分布表征方法及调控技术

为了科学表征和控制烟支中烟丝的分布状态,首先基于烟支密度对烟支进行合理分段,提出了烟丝分布状态特征值的计算公式,建立了能够描述烟丝分布状态的表征方法;其次以烟丝分布状态特征值和卷制空头率作为响应指标,通过均匀试验,确定三深三浅型平准器深槽和浅槽的最优参数组合,并得到最优平准器参数下的烟丝分布状态特征值;最后利用建立的烟丝分布状态表征方法确定了A牌号卷烟烟支最优烟丝分布状态特征值。结果表明:①烟丝分布状态可用分段密度差值与烟丝总密度均值间的比值来表征,取值越小表明烟支内烟丝分布越均匀、分布状态越好。②最优状态下的平准器参数为:深槽宽度24 mm、深槽深度2.4 mm和浅槽宽度20 mm、浅槽深度1.8 mm。③A牌号卷烟烟支最优的烟丝分布状态特征值为0.136,特征值大于0.136时,空头剔除率呈降低趋势,抽吸顺畅性降低、特征值小于0.136时,空头剔除率呈上升趋势,抽吸顺畅性提高。     

卷烟端部落丝量与卷制工艺参数的关系

为控制卷烟端部落丝量偏高的问题,对PASSIM 12000 型卷烟机工艺参数与烟丝整丝率和卷烟端部落丝量之间的关系进行了研究.通过试验分析,找出了影响烟丝结构的主要因素为卷烟机平准盘规格、大小针鼓间隙、大风扇风管阀门开度和扩散辊转速.结果表明,当卷烟杌的平准盘凹槽为3.5/3.0mm、大小针鼓间隙为0.8 mm、大风扇风管阀门开度为80%和扩散辊转速为140 rpm时,可明显降低卷烟机后车身的烟丝造碎,烟支端部落丝量的不合格率由调整前的0.52%下降至0.40%.     

适应细支卷烟加工特性的柔性风选系统优化设计

为降低细支卷烟烟丝中的梗签含量和在线剔除梗签中的烟丝,改善烟丝结构,提升细支卷烟产品质量及其稳定性,基于现有二级叶丝风选系统,设计了适应细支卷烟大流量叶丝风选的三级柔性风选系统。该系统主要包括进料机构、梳丝辊、三级风选箱体、旋风落料器(沉降式落料器)、输送机构、出料机构及除尘管道等部分组成,通过一级、二级风选最大程度地"丝中选梗",三级风选"梗中选丝",实现成品烟丝中梗签含量的有效降低,同时增加被剔除梗签中合格烟丝的回收利用。以黄鹤楼某细支卷烟为对象进行测试,结果表明:改进后的叶丝柔性风选系统能够有效降低烟丝中梗签含量及剔除梗签中的烟丝含量,风选剔除梗签含丝率降低20%以上,烟支含梗率由1.06%降低至0.74%;烟支物理指标均有不同程度提升,烟支刺破等外观质量缺陷问题得到了有效的改善。该系统在提升产品质量的同时可提高原料综合利用率。     

卷烟端部落丝量与烟支压实端烟丝密度、内外排密度差关系的研究

本文针对常规卷烟(圆周24.2mm±0.2mm)端部落丝量高的问题,在烟丝来料质量稳定的情况下,对烟支压实端位置、烟丝密度与端部落丝量的关系进行相关性研究,进而找到有效降低卷烟端部落丝量的控制方法。结果表明端部落丝量随烟支压实端密度(烟支重量)的增加而减少;在烟支密度设计标准一定的情况下,通过适度降低内外排(左右侧)烟支压实端的密度差,可使卷烟端部落丝量得以有效控制。     

基于灰色关联法的短支烟烟丝结构优化研究

采用灰色关联法对切丝后、烘丝后、加香后、卷烟机料斗处的烟丝结构进行关联性分析,确定最优切丝尺寸,并用烟丝截短设备对其进行优化。结果表明:短支卷烟整体存在整丝率低,长丝率高的问题,其中整丝率80.00%,长丝率40.00%,中丝率占20.00%～30.00%,碎丝率2.00%;切丝后6.50～8.00 mm烟丝与烘丝后3.35～8.00 mm烟丝、烘丝后3.35～10.00 mm烟丝与加香后2.50～6.50 mm烟丝、加香后3.35～8.00 mm烟丝与卷烟机料斗处3.35～8.00 mm烟丝均存在较强正关联性;通过烟丝截短设备切短切丝6.50～8.00 mm烟丝后,短支卷烟长丝率降低了10.79%,中丝率增加了15.13%,烟支质量标偏、吸阻标偏、硬度标偏、端部落丝量分别降低了9.52%,2.11%,22.46%,23.21%,卷烟质量得到明显改善。     

卷烟表观燃烧性能质量状况分析

为了全面了解卷烟表观燃烧性能质量状况,对近年来代表性规格的卷烟产品进行了燃烧过程外观形貌和落头倾向测试,基于对测试结果数据的挖掘,从产品设计和原辅材料角度对表观燃烧性能进行了分析.结果表明:①所挑选的436个市售卷烟样品总体燃烧锥落头倾向1.58％,其中中支烟落头倾向最低,细支烟最高.烟支硬度大、卷烟纸透气度60 CU...     

卷烟燃烧过程中烟丝形态结构变化的表征方法

为了研究卷烟燃烧过程中烟丝形态结构变化对烟气释放的影响,从烟丝的微观结构、燃烧锥平面结构等方面,建立了表征卷烟燃吸过程中烟丝形态结构变化的新方法,并探讨了卷烟燃吸过程中烟丝形态结构变化对主流烟气CO释放量的影响。结果表明:(1)烟丝形态结构发生变化的特征温度为300~350℃。在该温度区间内,烟丝的宽度和厚度均出现了显著的收缩,同时烟丝整体发生卷曲;(2)通过对包埋固定后的燃烧锥进行切片,获得了燃烧锥长度及面孔率等燃烧锥结构的表征参数;(3)烟丝宽度从0.6 mm增至1.4 mm,卷烟燃烧锥长度变短,面孔率增加,单位质量烟丝的CO释放量降低17.42%;(4)烟丝长度从大于4.0 mm降低至小于1.6 mm,卷烟燃烧锥长度变短,面孔率增加,单位质量烟丝的CO释放量降低16.73%。     

不同卷烟机卷制对配方烟丝结构与卷制质量的影响

为了研究不同卷烟机卷制对配方烟丝结构与卷制质量的影响,分别用PASSIM和PROTOS两种卷烟机对同一牌号配方烟丝进行卷制试验,并测定了贮丝、卷烟机烟枪处烟丝结构和对应的烟支卷制质量。结果表明:同一牌号的配方烟丝经过不同卷烟机卷制后烟丝结构分变化趋势相同,但经过PROTOS卷烟机卷制后3.35mm以下各区间烟丝比例相对较大,长丝与短丝比例均匀性较好;长丝与中短丝比例均匀性好烟丝结构,卷制后的卷烟物理质量稳定性好,单支质量标准偏差偏低19%以上,烟支吸阻、硬度也相对较低。     

ZJ17卷接机组不同规格平准器对烟支质量的影响

为了解ZJ17卷接机组不同规格平准器对烟支质量的影响,在相同条件下试验了7种不同规格的平准器.结果表明:试验条件下,①卷制重量相同时,烟支的端部落丝量、硬度和中部密度随着平准器槽深的增加而呈下降趋势;紧头密度、总粒相物、焦油量、烟碱量、CO量随着槽深的增加而呈增大的趋势;槽深相同时,3槽平准器所卷烟支的单支重量标准偏差、吸阻标准偏差、中部密度、紧头密度均大于6槽,总粒相物、焦油量、烟碱量、CO量略高于6槽.②同一规格的平准器,单支重量标准偏差、吸阻标准偏差和端部落丝量随着烟支重量的增大而降低;硬度、紧头密度、中部密度、抽吸口数、总粒相物、焦油量、烟碱量、CO量随着烟支重量的增大而增大.③卷制重量相同时,6槽(槽深3.0 mm)的平准器所卷制卷烟的香气透发程度、烟气的柔和、细腻程度以及甜度最好,杂气、刺激性最小,槽深加深或变浅卷烟的感官质量各分项指标均有变差趋势;同一规格的平准器,随着烟支重量的增大,卷烟的杂气、刺激性增大,烟气的柔和、细腻程度以及甜度降低.④烟支的圆周、总通风率、吸阻和含末率不随平准器规格和烟支重量的变化而变化.     

切丝宽度与烘丝方式对不同规格卷烟的影响

为研究切丝宽度、烘丝方式对不同规格卷烟烟支的物理质量、主流烟气常规指标和卷烟机台运行情况的影响规律,选取切丝宽度分别为0.8,0.9,1.0 mm,烘丝方式分别为KLD滚筒干燥和HDT气流干燥的烟丝在中支、细支、短支卷烟规格上开展试验。对于同一规格的卷烟,烟支的圆周和重量保持不变。结果表明:① 与滚筒烘丝相比,气流烘丝卷制的烟支吸阻升高,硬度增大,端部落丝减小;② 与滚筒烘丝相比,气流烘丝卷制时的机台平整盘位置值增大,压实量减小;③ 随着切丝宽度的减小,烟支含末率升高,主流烟气中的CO量、焦油量、总粒相物、烟碱增加,中、细支卷烟空头率降低;④ 中、细支卷烟建议采用0.8,0.9 mm较细的切丝宽度来解决烟支空头率较高的问题;⑤ 短支卷烟建议采用HDT气流烘丝的方式来解决端部落丝较大的问题。     

辊切梗丝在细支卷烟中的应用

为提高梗丝在细支卷烟中的应用比例,采用新型复切设备对梗丝进行复切,将制得的辊切梗丝以不同比例掺配至细支卷烟中,以不掺配辊切梗丝卷烟为对照,对比分析辊切梗丝对卷烟综合质量的影响。结果表明：在试验范围内,(1)随着辊切梗丝掺配比例增加,烟支总通风率增加,吸阻标准偏差、硬度标准偏差和密度降低;与对照样相比,掺配辊切梗丝烟支物理质量稳定性提高,吸阻标准偏差降低8%以上。(2)烟支静态燃烧速率、动态燃烧速率、燃烧锥平均特征温度随辊切梗丝掺配比例增加而增加,中心温度范围逐渐扩大;掺配辊切梗丝烟支动态吸阻标准偏差、一致性、落头倾向以及燃烧锥体积低于对照样,燃烧锥体积降幅达到23.4%以上,且当掺配比例为5%时,烟支燃烧锥形态、温度场分布更加均匀,卷烟燃烧过程稳定性更好。(3)烟支主流烟气各项指标随辊切梗丝掺配比例增加而降低,且均低于对照样,其中TPM量降低0.77 mg/支以上。(4)刺激性、杂气和余味随掺配比例增加呈现先降低后上升的趋势,当辊切梗丝掺配比例为5%时,烟气协调、蓬松,感官质量较好。适当提高辊切梗丝掺配比例,可以提高细支卷烟物理质量稳定性、燃烧状态和感官质量。     

卷接机组烟支质量非对称分段控制方法

为解决吸丝带上烟丝密度分布不均匀而导致无滤嘴烟支质量控制精度低等问题,对烟支质量控制方法进行了改进。根据烟丝密度呈上密下疏的分布情况,基于烟支质量偏差分别设置不同的转换系数,建立非对称控制方法,当正负偏差绝对值相同时,通过调整压丝轮（或平准盘）高度使烟支质量变化相同;在非对称控制方法的基础上设定偏差阈值,并对较大偏差和较小偏差设置分段转换系数,建立非对称分段控制方法,进一步提高了烟支质量控制准确性。以浙江中烟工业有限责任公司生产的两种规格卷烟为对象进行测试,结果表明：(1)应用非对称控制方法后,两种规格卷烟的偏重烟支和偏轻烟支所占比例差距分别下降4.31、3.31百分点;(2)应用非对称分段控制方法后,烟支质量长期控制标准偏差分别降低16.5%、9.9%,吸阻标准偏差分别降低4.0%、3.9%。该技术可为提高烟支物理指标稳定性提供支持。     

细支卷烟燃烧锥保持性控制的研究

目前细支卷烟燃烧锥掉落率偏高,达到了5.1%的掉落率。通过对制丝工艺和卷接工艺的优化和改善,主要包括对卷烟机削减圆盘、卷烟机回丝量、送丝风速的调整,分析结果表明,对细支卷烟燃烧锥掉落率影响因素大小顺序为削减圆盘宽度>削减圆盘深度>卷烟机回丝量>送丝风速,其中削减圆盘宽度和削减圆盘深度有显著的影响。综合单因素试验和正交试验结果,削减圆盘宽度和削减圆盘深度的最佳数值分别为16mm和2mm。按照最佳削减圆盘尺寸进行调整后,有效减少了燃烧锥的掉落率,使掉落率下降至0.5%,并对烟支主流烟气、物理指标和卷烟感官质量进行了验证,调整和改进措施并未对烟支的物理、化学和感官质量产生影响,从而有效地提高了产品质量。     

烟支圆周对卷烟燃烧特性和烟气气溶胶分布的影响

为研究不同烟支圆周对卷烟燃烧性和烟气气溶胶的影响,采用红外热成像测温法和热电偶测温法分别测试了同一牌号不同圆周(常规、中支和细支)卷烟燃烧锥固相温度和滤嘴烟气温度;采用模拟循环吸烟机和快速粒径谱仪,研究了ISO抽吸模式下同一牌号3种不同圆周(24.37 mm,常规卷烟;20.06mm,中支卷烟;17.02 mm,细支卷烟)卷烟烟气气溶胶的粒径分布特征。结果表明:(1)对于燃烧锥固相温度,中支卷烟和细支卷烟比常规卷烟平均高约100℃;(2)对于卷烟滤嘴前端烟气温度,中支和细支比常规卷烟平均高5℃,而经过滤嘴的冷却作用,3种不同圆周卷烟滤嘴中间的烟气温度趋于一致;(3)随着烟支圆周的减小,平均口数的粒子数浓度明显增加,而粒数中位直径减小,即小粒径粒子数目明显增加;(4)随着烟支圆周的减小,平均口数的粒子表面积明显增加,而表面积中位直径明显减小,即小粒径粒子总表面积明显增加。     

烟支内烟丝分布对卷烟质量的影响

通过对卷烟机组使用不同规格平准器卷制的烟支进行试验对比分析,研究了相同条件下烟支内烟丝分布对卷烟密度、吸阻、物理指标、化学指标以及感官质量的影响。结果表明,使用6槽平准器卷制的烟支明显优于3槽平准器卷制的烟支,其烟支内烟丝的密度分布及吸阻分布均较合理,卷烟的内在质量更稳定,烟气中的焦油和一氧化碳量最低。     

卷烟燃吸状态下的气体流量分配

为了考察卷烟燃吸时的气体流量分配规律,设计了一种测定烟支不同部分进气量的装置;采用该装置测定了卷烟燃吸状态下燃烧锥端、卷烟纸段和滤嘴段的进气量,分析了卷烟燃吸时不同部分的气体流量分配规律和燃烧锥烟气净生成量。结果表明：(1)卷烟燃吸时,卷烟纸段和滤嘴段进气量大于未燃卷烟,燃烧锥端进气量小于未燃卷烟,滤嘴通风卷烟的滤嘴通风率大于未燃卷烟。(2)无滤嘴通风卷烟燃吸时,燃烧锥端进气量与烟丝段长度呈线性递减关系,卷烟纸段进气量与烟丝段长度的二次方呈正比关系。(3)卷烟抽吸时燃烧锥存在净生成气体量,且烟气净生成量与燃烧锥进气量呈正比,实验卷烟燃吸时每毫升燃烧锥端进气量约净生成0.24 mL气体。     

定长切丝对细支卷烟危害性指数的影响

为研究改变切丝模式引起的烟丝结构特征的变化对细支卷烟危害性指数的影响,选用相同的卷烟原辅材料,在其他工艺参数与质量指标不变的情况下,改变切丝模式,卷制两个不同规格共4种细支卷烟,以常规切丝模式卷制的细支卷烟样品作为对照样,以40 mm定长切丝模式卷制的细支卷烟为试验样,采用标准检测方法和温度场分析法,分析细支卷烟危害性指数以及燃烧状态的变化。结果表明:(1)2个试验样危害性指数与对照样相比分别降低了10.87%、6.22%,巴豆醛、苯酚和HCN的释放量降低了3%～17%,氨和NNK的释放量降低了16%～24%,苯并[a]芘和CO释放量略有上升。(2)应用定长切丝后,烟丝结构特征发生变化导致燃烧状态发生变化,燃烧锥升温速率和特征温度T0.5升高,从而影响了细支卷烟烟气有害成分的释放量。