基于恒脱水量的HDT烘丝机烘丝模式的设计

为解决HDT烘丝机生产中存在的出口烟丝含水率波动大、工艺热风温度稳定性差等问题,提出一种基于恒脱水量的烘丝模式。出口和入口烟丝含水率采用级联方式共同调节烘丝流量,使烘丝机的实际脱水量与设定脱水量保持一致;当入口烟丝含水率波动时,系统根据含水率偏差调节入口电子秤的流量,使烘丝机的脱水量保持恒定,保证出口烟丝含水率稳定。以曲靖卷烟厂生产的"云烟(紫)"牌卷烟烟丝为对象进行测试,结果表明:改进后出口烟丝含水率标准偏差由0.25%降低到0.073%,工艺热风温度标准偏差由1.73℃降低到0.35℃,天然气消耗量由85.65 m~3/批次降低到79.34 m~3/批次,可节约生产成本25元/批次。该方法为提高出口烟丝含水率控制精度、降低能源消耗提供了技术支持。     

升华前干冰烟丝流量控制系统的优化设计

为解决膨胀烟丝生产中人工调节定量带变频器频率导致升华后烟丝流量及含水率波动大等问题,基于PLC技术对升华前干冰烟丝流量控制系统进行了改进。以干冰烟丝从定量带入口至出口间行程作为控制周期,利用振动仓内烟丝质量在控制周期内的变化量确定定量带上烟丝质量,根据经验设定定量带上干冰烟丝流量,计算得出定量带运行频率,并对定量带频率控制程序进行改进。以广州卷烟厂生产的A牌号卷烟膨胀烟丝为对象进行测试,结果表明:改进后实现了升华前干冰烟丝流量的自动调控,升华后烟丝流量超标次数减少约0.56次/h,每小时超标时间减少约175.04 s,烟丝含水率极差下降0.27百分点,标准差下降0.027百分点,有效提高了烟丝流量和含水率稳定性。该技术可为提高膨胀烟丝内在品质提供支持。     

润叶加料工序含水率控制及相关算法研究

制丝生产线润叶加料工序在含水率控制过程中,采用传统的单闭环控制方式,仅凭操作人员的经验设定喷水量对物料进行加水,导致出口片烟含水率波动较大、控制失调,影响成品烟丝的内在质量.为此,采用带前馈-串级双闭环控制方式,对润叶加料工序的含水率控制及其控制算法进行了优化改进.该控制方式将来料含水率波动、加料比例、直喷蒸汽和温度等影响因素进行了精确的量化处理,并对其控制算法进行了改进完善,较好地解决了出口片烟含水率波动大的问题.实际运行效果表明,带前馈-串级控制系统是制丝生产过程中改善和提高片烟加工含水率稳定性的一种有效控制方案,改进后该工序点含水率控制合格率由原来的80％提高到99.8％以上,保证了成品烟丝质量.     

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。     

SP32膨丝回潮机加湿工艺优化及过程能力分析

SP32烟丝膨胀系统回潮机加水量小、纯延时较大,对水分调节控制精度要求较高,现有设备系统难以满足水分控制的稳定性要求。文章通过对回潮机的蒸汽加湿管路及控制系统进行技术改进,实现完全自动化调节膨丝水分,自动适应厂区内蒸汽含水率变化及微波出料口膨丝水分变化。经调试生产数据取样分析,回潮工序过程能力充分,满足膨胀烟丝的含水率控制精度和稳定性要求。     

膨胀烟丝回潮系统的改进

为解决膨胀烟丝回潮时筒壁粘料量大、烟丝含水率不稳定等问题,采用分步分比例加水工艺对回潮系统进行改进。安装加湿漏斗和加湿振槽,与滚筒式回潮机共同完成加水过程,通过定量加水方式提高烟丝的耐加工性;改进滚筒式回潮机的喷水装置和抄料板,通过降低加水强度和集中度,减少筒壁粘料量。以厦门烟草工业有限责任公司提供的A级膨胀烟丝为对象,对改进前后回潮系统进行测试,结果表明:改进后膨胀烟丝填充值提高0.82 cm~3/g,出丝率提高1.28百分点,整丝率提高1.88百分点,碎丝率降低1.22百分点,筒壁粘料量降低12.39 kg/批次,含水率标准偏差降低0.039百分点。该技术可为提升膨胀烟丝品质提供支持。     

“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。     

级联型PID系统在加料含水率控制上的应用

杭州卷烟厂CO2膨胀工艺制丝线加料含水率控制系统采用开环单PID控制模式,存在控制能力差、含水率波动较大、人为干预不及时、控制精度低等问题,为此设计了基于级联型PID控制模型的加料含水率自动控制系统.该系统采用延迟3 min后的润叶机出口含水率作为加料机入口含水率,用于调节加料入口含水率偏差;加料出口含水率作为PID级联回路控制,加料筒内部水流量作为PID控制主回路.应用结果表明,级联型PID控制系统实现了自动反馈调节功能,减小了含水率波动幅度;采用双反馈控制模式,增强了系统预判断能力和控制的实时性,基本消除了含水率控制的滞后性,提高了加料机出口烟叶含水率的控制能力.改进后含水率月合格率从83％提高到92％,提高了烟丝的工艺质量.     

滚筒式薄板烘丝机基于排潮风风量的烟丝含水率控制方法

为解决滚筒式薄板烘丝机烟丝加工过程中筒内环境温度波动对烟丝香气的影响等问题,通过分析滚筒式薄板烘丝机工作过程中影响烟丝含水率的相关变量,在薄板温度和热风温度均恒定的条件下,提出了一种基于排潮风风量的烟丝含水率控制方法。基于排潮风风量建立了控制模型,研究了入口烟丝含水率和入口烟丝流量对排潮风含水量的影响,以及排潮风门开度与风量的关系。利用排潮风门自适应PID专家控制策略实现了控制过程,通过PID值整定,防止烟丝含水率超调和波动。结果表明:改变排潮风风量可以控制薄板烘丝机的烟丝含水率,排潮风门响应时间比蒸汽加热时间短,调控速度比调节薄板温度或热风温度更快,实现了烟丝含水率的快速可调可控;保证了烟丝干燥时香气的稳定,避免同批次烟丝在同质化加工中产生差异,有效提高了卷烟品质。     

傅立叶变换近红外光谱仪在烟草制丝线上的应用

用在线傅立叶变换近红外光谱仪采集制丝线上的烟丝光谱,建立了在线烟丝含水率、总植物碱、总糖和总氮的数学模型。利用这些模型可以快速、准确地预测生产线上烟丝的常规化学成分含量。含水率、总植物碱、总糖和总氮的预测值与化学方法实测值的平均相对误差分别为1.1%、1.9%、2.1%和1.7%,表明应用在线傅立叶近红外光谱仪能够对制丝线上烟丝的化学成分进行快速检测和在线监控。     

过程能力分析在制丝工艺技术改进中的应用

为稳定、提高卷烟制丝质量,采用统计过程控制技术对制丝关键工序重要参数进行了评价,发现润叶加料、混丝掺配加香工序有待改进,对其进行改进后,再次利用统计过程控制技术进一步完善制丝质量考核体系。结果表明:①经改进后的制丝生产工艺关键指标过程能力指数PPK(Preliminary Process Capability Index)值平均提高了0.23,润叶加料均匀性标准偏差降低了56.5%,梗丝掺配均匀性由改进前的94.27%提高到97.38%;②改进前后批内、批间卷烟样品的感官质量得分波动值分别降低0.29和0.27分,说明改进后批内、批间的内在质量更趋于稳定;③完善制丝质量考核体系后,松散回潮热风温度、润叶加料入口流量、加料比例、烘丝热风温度、加香瞬时比例5个指标的平均PPK值提高6.1%。     

物料干重控制模式在加香加料及掺配环节中的应用

为提高卷烟产品质量的稳定性,研究了在制丝过程中按物料干重进行加料量、加香量的计算,以及按烟丝和梗丝干重计算掺配量的方法。结果表明,按实际干重加料、加香和掺配的加工工艺与传统不考虑物料含水率变化的加工工艺相比:①加料精度提高,批次间糖料用量的标准偏差从2.69 kg降低到2.45 kg;②加香精度提高,批次间香精用量的标准偏差从0.86 kg降低到0.72 kg;③掺配精度提高,批次间梗丝用量的标准偏差从37.2 kg降低到35.8 kg;④批次间卷烟产品的烟气总粒相物、焦油、烟碱和CO的标准偏差下降39%以上。     

HXD运行参数与工作段气流初始温度相关性的回归分析

HXD叶丝在线膨胀系统工作段气流初始温度设定值合理与否,与叶丝出料含水率及整个干燥系统运行参数的稳定关系密切。通过分别改变不同工艺参数进行试验,并对试验数据进行回归分析,得出了工作段气流初始温度与进料含水率、物料流量、工艺气流流量、蒸气喷射量等参数的相关方程。利用该方程可以计算出能保证HXD正常运行的参数组合,使其在较短时间内达到叶丝出料含水率的稳定,提高了加工质量。     

片烟增湿与干燥的薄层模型及动力学研究

为研究不同温湿度条件下烟叶加工中的水分迁移规律,从水分迁移速率、动力学模型及参数应用性三个部分分析了攀枝花C2F片烟的增湿及干燥特性。结果表明,片烟的增湿和干燥都经历升速段、第一降速段和第二降速段三个阶段的速率变化过程 ,通过逐步提高湿度的控制方法 可以避免冷凝吸湿,增强片烟增湿的均匀性;考察了6种薄层动力学模型,其中以Midilli模型对片烟的吸湿和干燥过程拟合效果最好;结合实际复烤生产中的润叶及复烤水分控制区间,发现动力学参数与区间内水分变化时间有很好规律性 ,对实际生产具有很好的理论和应用参考性。      

HDT气流烘丝机工艺气体载水量自动控制系统的设计与应用

为解决HDT气流烘丝机因工艺气体载水量不稳定而影响出口烟丝含水率和填充值等问题,设计一种工艺气体载水量自动控制系统。通过分析烟丝填充值与载水量的关系,确定最佳载水量设定值; 根据工艺气体中氧气含量等参数计算载水量,并通过系统调节排潮风门使实际载水量处于设定值±2%范围内。以广州卷烟厂生产“双喜(莲香)”牌卷烟所使用的膨胀梗丝为对象进行测试,结果表明:采用自动控制系统后,工艺气体载水量和温度的SD值分别下降51.37%和27.66%,出口梗丝含水率和填充值的SD值分别下降13.33%和36.96%,梗丝填充值由6.69 cm3/g提升至6.83 cm3/g。该技术可为提高干燥后烟(梗)丝质量提供支持。      

傅立叶变换近红外光谱仪在制丝线上的应用

用在线傅立叶变换近红外光谱仪采集制丝线上烟丝的光谱,建立了在线烟丝含水率、总植物碱、总糖和总氮的数学模型。利用这些模型可以快速、准确地预测生产线上烟丝的这些常规化学成分含量。含水率、总植物碱、总糖和总氮的预测值与化学方法实测值的平均相对误差分别为1.1%、1.9%、2.1%和1.7%,表明应用在线傅立叶近红外光谱仪能够对制丝线上烟丝的化学成分进行快速检测和在线监控。     

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。     

益生菌配方奶粉中水分活度的控制

为控制益生菌配方奶粉的水分活度,降低益生菌在配方奶粉中的衰减率,采用了干燥粉末法测定不同生产工艺配方奶粉的临界相对湿度。在临界相对湿度条件下,考察配方奶粉水分质量分数和水分活度的关系。结果表明:在25℃条件下,湿法奶粉的临界相对湿度为50%,干法奶粉为40%。在临界相对湿度下,益生菌配方奶粉的水分质量分数和水分活度呈正相关性,当湿法奶粉水分质量分数在2.4%以下,干法奶粉在1.9%以下时,能满足益生菌奶粉的水分活度在0.2以下的要求。     

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。