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。     

烟丝整丝率变化率对卷烟卷接质量的影响

在烟丝整丝率达到80 0%以上、烟丝碎丝率控制在3 0%以内、烟丝填充值和纯净度分别≥4 2cm3/g和99 0%的情况下,通过控制烟支单支重量和卷烟机车速,研究了烟丝物理指标、跑条烟丝物理指标、烟丝整丝率变化率对烟支空头率及烟丝整丝率变化率对跑条烟丝结构和填充值变化率等的影响。结果表明:在试验条件下,烟丝结构、烟丝填充值等指标对烟支空头率的影响居于次要的地位,而整丝率变化率是影响烟支空头率的主要因素。整丝率变化率每提高1%,可使烟支空头率降低约0 2%,跑条烟丝整丝率提高约0 92%,跑条烟丝碎丝率降低约0 12%,烟丝填充值变化率增大约1 1%。     

片烟成丝模式对烟丝结构与卷制质量的影响

为优化片烟成丝工艺,提升卷烟产品物理质量稳定性,对比了传统切丝与定长切丝不同片烟成丝模式对烟丝结构、产品卷制质量及原料消耗的影响。结果表明:①与传统切丝方式相比,采用40 mm定长切丝方式,烟丝结构中>3.35 mm长丝比例降低,3.35 mm以下各区间烟丝比例增加,长丝与中短丝比例均匀性得到改善;②定长切丝方式显著提升了卷烟物理质量稳定性,单支质量超标缺陷率由5.2%降低至2.2%,单支质量标准偏差降低12%以上,烟支吸阻、硬度标准偏差也有所降低;③与传统切丝方式相比,定长切丝方式下单箱耗丝量较低,而单箱耗叶量有所增加。     

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。     

烟丝宽度对细支烟理化指标及感官质量的影响

为深入了解烟丝宽度对细支烟的影响,分别研究烟丝宽度0.80,0.90和1.00 mm对细支烟的物理指标、烟气指标和感官质量的影响。结果表明,随着细支烟切丝宽度的降低,碎丝率升高,长丝率和中丝率相对变化不明显;细支烟切丝宽度对烟支其他物理指标以及各项烟气指标影响不大,对吸阻略有影响,但影响幅度不大,平均吸阻变化在10 Pa左右;通过对不同烟丝宽度细支烟的感官评价,1.00 mm的切丝宽度整体较好。     

基于短支卷烟物理质量稳定的烟丝尺寸优化设计

利用相关性分析和回归分析法研究烟丝尺寸分布与短支卷烟主要物理指标的相关关系,分析影响短支卷烟物理质量及其稳定性的具体烟丝尺寸分布。结果表明:(1)对短支卷烟物理质量及其稳定性产生主要影响的烟丝尺寸分布为X1(7.00mm)、X3(3.35～5.00mm)、X5(1.00～2.50mm)、X6(1.00mm);(2)其中X1层烟丝与卷烟重量标偏呈线性正相关,X5层烟丝与吸阻、硬度及其标偏呈线性负相关,X3层、X6层烟丝与端部落丝量和含末率分别呈线性负相关和正相关。在短支卷烟实际生产中,可以针对波动较大的物理指标,通过适当增加短丝和中长烟丝的比例,减少超长烟丝和碎丝比例,达到提升短支卷烟物理质量及其稳定性的目的。     

细支卷烟烟丝贮丝与卷制过程含水率迁移变化

为加强细支卷烟产品生产过程的精细化控制,确保成品烟丝和烟支含水率的稳定,研究贮丝、送丝及卷制过程中烟丝含水率的变化规律。结果表明:细支烟丝表层含水率随贮丝时间的增加而降低;随着环境温湿度的提高,细支烟丝表层含水率和内部含水率的差值越来越大,贮存温湿度大于27℃,湿度大于65%时,细支烟丝开始吸潮;风力及卷包工序水散失0.09%。贮丝环节是细支烟丝含水率散失的重要环节,应针对细支卷烟的生产设置适宜的贮丝温湿度环境和贮丝时间。     

切丝宽度对中支卷烟烟丝结构、烟支理化指标及感官质量的影响

为了探究切丝宽度对中支卷烟烟丝结构、烟支物理指标、烟气指标、主流烟气粒相物致香成分含量及感官质量的影响,在切丝宽度分别为0.80、0.85、0.90、0.95、1.00 mm时,采用相同的烟丝加工和卷制条件卷制成烟支圆周为22 mm的中支卷烟,分析了烟丝结构和成品烟支物理指标、烟气指标、主流烟气粒相物致香成分含量和感官质量。结果表明:①切丝宽度由0.80 mm增加至1.00 mm,整丝率提高2.85百分点,碎丝率降低0.80百分点,烟支圆周呈现增加的趋势,烟支吸阻呈现逐渐降低的趋势,烟支吸阻降低164 Pa。切丝宽度为0.85 mm时,烟支单支质量标准偏差和吸阻标准偏差最小。②烟气CO量和切丝宽度之间呈现显著负相关;随着切丝宽度增加,烟气烟碱量增大,变化在0.04 mg/支范围内;烟气焦油量先增大后减小,在切丝宽度为0.95 mm时达到最大。③烟气粒相物致香成分中羰基类化合物、杂环类化合物、酚类化合物含量及致香成分总量,均呈现先增加后降低并趋于稳定的趋势,在切丝宽度为0.85 mm时达到最大。④烟支整体感官质量得分和单项指标得分随着切丝宽度的增加均呈现下降的趋势,切丝宽度为0.80~0.90 mm的样品感官质量明显好于切丝宽度为0.95 mm和1.00 mm的样品。     

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。     

贮丝房温湿度的优化

为了减少低档烟丝在风送过程中的造碎,提高其耐加工性能,对烟丝风送前贮丝房的温度、相对湿度进行了优化,系统分析了这两个工艺参数对风送前后烟丝整丝率降低量的影响,并对参数优化前后的烟丝、烟支质量进行了对比,结果表明:贮丝房的最佳工艺参数为温度28℃,相对湿度71%.两台卷烟机在参数优化后,风送前后烟丝整丝率的降低量分别减少1.53%、1.45%;烟丝风送前后含水率的变化量分别减少0.2%、0.11%;跑条前后平均整丝率的降低量减少0.675%,平均端部落丝量减少0.4 mg/支,单支克重平均下降0.01 g/支,吸阻平均下降6 Pa;香气质与口感变好.     

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。      

不同单料烟叶主流烟气气溶胶粒度分布差异

为考察不同产地单料烟叶主流烟气气溶胶粒度分布差异以及16种多环芳烃的粒径分布规律, 制备了20种不同产地单料烟叶的卷烟和3种不同膨胀梗丝掺配比例的卷烟, 利用单孔道吸烟机和测量范围在0.007～9.970 μm的电子低压撞击器对样品主流烟气气溶胶粒子质量和数量进行了测量。结果表明: 1不仅不同国家单料烟叶主流烟气气溶胶粒度分布有差异, 而且国内不同产地单料烟叶主流烟气气溶胶粒度分布也存在显著差异; 国内烟叶的粒子质量和数量总体比国外的偏大; 烟叶的化学成分和物理结构等因素导致其燃烧特性不一致可能产生了气溶胶粒度分布差异; 2同一产地不同品种烟叶主流烟气气溶胶粒度分布是有差异的。在选取的三个品种中红大品种的粒子质量和数量均最大, 云85/87品种的粒子质量和数量均最小; 3不同部位烟叶主流烟气气溶胶粒度分布是有差异的, 不同产地烟叶部位的气溶胶粒度分布规律并不完全一致; 4烟丝中掺配膨胀梗丝的比例对主流烟气气溶胶粒度分布产生一定的影响。当膨胀梗丝的比例增加时, 气溶胶粒子的质量降低; 粒子数量呈先增加后降低的趋势; 5不同产地的单料烟叶主流烟气中PAHs质量的粒径分布规律相似, 粒径分布呈现单峰分布, 在0.4829μm粒径段含量最高; 分子量较低的3～4环化合物占PAHs总量比例超过80%。      

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。      

切丝宽度对细支烟卷制质量、主流烟气及感官质量的影响

在其他制丝工序加工参数和卷制参数相同的条件下,分别按0.6,0.7,0.8,0.9,1.0 mm切丝宽度制丝并卷制细支烟,探索切丝宽度对细支烟烟丝结构、卷制质量、烟气成分及感官质量的影响。结果表明:①切丝宽度为0.6~1.0 mm时,整丝率与切丝宽度显著正相关,碎丝率与切丝宽度显著负相关。②吸阻、总通风率、焦油量与切丝宽度间均呈显著负相关关系。切丝宽度为0.6~0.8 mm时,细支烟单支重、吸阻、硬度、总通风率及焦油量与设计值的相对残差较接近于0。③随切丝宽度降低,细支烟感官质量整体表现逐渐向好。综合不同切丝宽度细支烟卷制质量、烟气成分和感官质量,兼顾烟丝结构,细支烟适宜切丝宽度为0.7~0.8 mm。     

基于分形理论的烟丝尺寸分布表征方法

为研究烟丝尺寸分布特性,推导了烟丝筛下累积质量百分比与分形维数的相关性方程,探讨了分形维数与端部落丝量的关系。结果表明:①根据粒度分形理论建立了烟丝尺寸分布分形模型,由该模型计算出的烟丝筛下累积质量百分比与实测值吻合程度较好(R2=0.9403),表明烟丝尺寸分布满足分形特性;②同种配方烟丝,分形维数越大,相同孔径筛网下烟丝比例越大,烟丝的特征尺寸越小;③端部落丝量M与烟丝分形维数D的相关性较好(R2=0.9007),说明分形维数作为端部落丝量的一个量化指标,可为加工过程中工艺参数的优化提供依据。     

基于均匀设计分析滚筒烘丝工艺参数对叶丝质量的影响

为分析滚筒烘丝各工艺参数对烘后叶丝质量的影响,采用均匀设计法对HT蒸汽流量、筒壁温度、热风温度、排潮风门开度及筒体转速等参数对叶丝质量的影响进行了试验.结果表明:①滚筒转速仅对叶丝物理指标有显著影响;排潮风门开度和HT蒸汽流量同时影响叶丝物理指标和感官质量,且影响趋势相同;筒壁温度和热风温度对叶丝物理指标和感官质量均有显著影响,但影响趋势相反.②在试验范围内,各工艺参数的最优组合为:筒壁温度130℃、热风温度90℃、排潮风门开度59％、筒体电机频率24Hz、蒸汽流量240 kg/h,对应烟丝填充值、整丝率和感官质量得分分别比优化前提高了0.18 cm3/g,1.6％和1.8分,碎丝率降低了0.7％.     

不同卷烟机型对烟丝造碎的影响

为分析不同卷烟机型对卷制过程烟丝造碎程度的影响,研究了PROTOS,PASSIM和SUPER9 3种型号卷接机组卷制前后烟丝结构的变化,通过特征尺寸计算不同卷烟机型对烟丝的破碎度,由破碎度分析不同卷烟机型对烟丝的造碎程度。结果表明:①对于同种配方烟丝,PASSIM卷烟机的造碎程度最小,PROTOS卷烟机其次,SUPER9卷烟机对配方烟丝的造碎程度最大;②同一卷烟机型对不同配方烟丝比例的配方造碎程度存在差异,叶丝比例高、梗丝比例低的烟丝经卷烟机卷制后造碎程度高。     

卷烟端部落丝量与烟丝结构的相关性分析

通过制备不同结构的烟丝并进行旋转箱、旋转笼两种端部落丝量测定方法的试验,分析叶、梗丝掺配比例及不同烟丝结构对两种测定方法检测值的影响。讨论了两种方法检测结果的差异性,分析卷烟端部落丝量指标对卷烟工艺的指导作用。试验结果表明：梗丝掺配比例与两种测定方法测定值无显著相关性;6目至8目叶丝比例与两种测定方法测定值有显著相关性;18目下梗丝与两种测定方法测定值无显著相关性;旋转笼法和旋转箱法的测定结果显著相关。     

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。