滚筒干燥过程中叶丝表面温度变化特征

为了研究滚筒干燥过程中叶丝含水率和温度的变化规律,建立了描述叶丝滚筒干燥过程中表面温度变化的动力学模型,在此基础上进一步考察了不同壁温对叶丝表面温度变化的影响,并对比分析了烤烟和白肋烟两种叶丝干燥过程中表面温度变化特征差异.结果表明:①基于热量和质量传递平衡方程得到的叶丝表面温度动力学模型,可较好反映叶丝干燥过程表面温度动态变化特征.②随着筒壁温度升高,烤烟B2F和白肋烟C3F的升温速率增大,两种叶丝所能达到的表面温度增加;相同干燥条件下,烤烟的表面温度变化较白肋烟的表面温度变化快.③表面温度随含水率的变化经历3个阶段:第1阶段,随含水率下降,表面温度升高很快;第2阶段,随含水率的降低,表面温度缓慢升高;第3阶段,表面温度随含水率的下降而迅速升高.     

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。      

不同干燥方式下叶丝孔隙结构的变化特征

为了探明不同干燥方式下叶丝孔隙结构的变化规律,采用实验室滚筒和下行床干燥装置,考察了烤烟和白肋烟叶丝干燥过程中内孔容积、叶丝体积、孔径分布及孔隙形貌的变化特征。结果表明:1不同干燥方式下叶丝内孔容积均存在明显的收缩,且烤烟叶丝内孔容积收缩程度高于白肋烟;在含水率25%到15%的主要脱水阶段,叶丝下行床干燥过程内孔容积的收缩明显低于滚筒干燥。2烤烟和白肋烟叶丝体积收缩率与含水率近似为线性关系,干燥至10%含水率时叶丝体积收缩率达25%左右;不同干燥方式对叶丝体积收缩率的变化影响不大。3烤烟和白肋烟叶丝的孔隙体积主要分布在30μm以上的大孔区域;与滚筒干燥相比,下行床干燥方式下两种叶丝在1~10μm直径范围内的孔隙有所增加。     

对流干燥对烟丝表面温度及理化特性的影响

利用烟丝热风干燥装置,考察不同热风温度(70,80,90,100,110,120℃)下烟丝含水率、表面温度的变化规律,建立叶丝表面温度随含水率变化的传热传质模型,提出烟丝干燥过程中受热程度表征方法,并将干燥后(湿基含水率12.5%)烟丝理化特性的变化与烟丝的特征温度进行了相关性分析。结果表明:(1)建立的传热传质模型可以较好地反映对流干燥过程中烟丝表面温度随含水率的变化规律;(2)烟丝中碱性香味成分、酸性香味成分、香味总量、填充值与烟丝特征温度之间均达到了极显著关系,中性香味成分、氯元素的含量与特征温度之间达到了显著关系,试验范围内总植物碱、总糖、还原糖与特征温度之间关系不显著。     

烤烟化学成分与平衡含水率的关系

为研究烤烟化学成分与含水率的关系,测定了63种不同产地烤烟烟叶样品的化学成分(总糖、还原糖、总植物碱、氯、钾、淀粉、总氮、石油醚提取物、蛋白质)和平衡含水率,并采用主成分分析法(PCA)将上述多个具有共线性的化学成分转化成2个相互独立的主成分,以主成分与平衡含水率进行了相关分析。结果表明:烤烟总糖、还原糖含量越高,其平衡含水率越大;其他几种化学成分对含水率的影响权重值较小。     

水分胁迫下施氮量对烤烟生理特性及化学成分的影响

采用盆栽试验研究了水分胁迫下施氮量对烤烟生理特性及化学成分的影响.结果表明,在中度干旱下(相对含水率50%)随施氮量增加,烤烟根系活力增强,叶片脯氨酸含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性及光合速率明显升高,丙二醛含量无明显差异;轻度干旱条件下(相对含水率65%),烤烟团棵期和成熟期缺氮或氮素水平过高,烤烟根系活力、SOD酶活性及光合速率均明显降低,丙二醛含量增加,脯氨酸含量变化不大,在烤烟旺长期和现蕾期烤烟根系活力、SOD酶活性,丙二醛及脯氨酸含量均随施氮量增加明显升高.在中度和轻度干旱下随施氮量增加,上部叶和中部叶总氮、烟碱及蛋白质含量呈增加趋势,总糖、还原糖含量呈下降趋势,糖碱比、氮碱比、施木克值以纯N 7 g/株的中氮肥处理较合理.在同一施氮水平下,中部叶和上部叶总糖和还原糖含量随着土壤含水率的增加而增加,烟碱、总氮以及钾含量均有所降低,糖碱比、氮碱比、施木克值以轻度干旱较适宜.     

滚筒干燥不同控制变量对卷烟产品质量的影响

以滚筒干燥设备中筒壁温度、热风风速、入口物料流量作为控制变量,分别从烟丝物理质量、常规化学成分、感官品质、过程响应速度及稳定性等方面对比分析了不同控制变量对卷烟产品综合质量的影响.结果表明:1)不同控制变量对叶丝整丝率、碎丝率和填充值无明显规律性影响;2)热风风速变量相比其他变量,其所控制的水溶性总糖和水溶性还原糖含量高,总氮、总植物碱、钾和氯的含量无明显规律性影响;3)热风风速控制变量的感官品质评价效果最优,筒壁温度的波动对产品感官品质的影响程度较大,入口物料流量的波动对感官品质影响最小;4)热风风速调节变量对出口叶丝含水率的响应速度较快且稳定性较好,入口物料流量调节变量对于出口叶丝含水率的响应速度较慢且稳定性较差.     

制丝重点工序工艺参数对卷烟在制品色泽的影响

采用色差仪定量测定卷烟在制品色泽的方法,研究了真空回潮、贮叶、切丝和叶丝滚筒干燥工序中加工参数对叶片和叶丝色泽的影响,结果表明:采用两周期真空回潮,叶片色泽比一周期真空回潮明显变差;采用一周期真空回潮,随着增湿温度的升高,保温和反抽时间的延长,叶片色泽逐渐变差.随着贮存环境温度和相对湿度的升高,贮存时间的延长,贮后叶片明度下降,色差增大,叶片的色泽变差.随着切丝时叶片含水率和刀门压力的增大,切后叶丝明度下降,色差增大,色泽变差.不同叶丝滚筒干燥强度对叶丝的色泽影响不大.试验确定的保持叶片和叶丝色泽的较佳工艺条件为:一周期真空回潮,较轻的处理强度(增湿温度≤55℃,保温时间≤50 s,反抽时间≤70 s),叶片贮存环境温度26℃,相对湿度63%,贮存时间2~8 h,切丝含水率低于18.5%,刀门压力控制在0.2 MPa以下,滚筒干燥热风温度105℃,筒壁温度125℃.     

烤烟在人工发酵过程中主要化学成分变化规律的研究

以当年收购的河南烤烟Ｂ２Ｆ,Ｃ２Ｆ,Ｘ２Ｆ为实验材料,模拟５０℃发酵法进行实验研究．结果表明,烤烟在发酵过程中,水溶性总糖、总氨、总植物碱、总挥发碱、石油醚提取物的含量均呈下降趋势,总挥发酸的含量呈上升趋势．其变化幅度是发酵前期较大,后期趋于平缓．从...     

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。     

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。      

滚筒干燥过程中叶丝状态变化对其热物性的影响

为了分析烟草热湿加工处理中的传热过程,通过自行搭建的滚筒干燥过程中烟丝热物性在线测试平台,利用瞬态平面热源法测定了滚筒干燥过程中烟丝的热物性,考察分析了该过程中烟丝温度、含水率对烟丝导热系数、热扩散系数、体积热容的影响。结果表明:①当含水率相同时,烟丝导热系数、体积热容随着烟丝温度的升高而增大,热扩散系数随温度的升高而降低;②当烟丝温度相同时,烟丝导热系数、体积热容随含水率的降低而减小,热扩散系数随着含水率的降低而增大;③干燥过程中,烟丝含水率逐渐减小,烟丝温度逐渐升高,烟丝导热系数在温度与含水率的共同作用下整体有减小的趋势,表明烟丝含水率对导热系数的影响较温度显著。     

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。     

烘丝控制模式的建立与实现

通过对烘丝过程的分析 ,针对现有烘丝控制系统的不足 ,提出了新的控制模式。正常工作时稳定进入烘丝筒内烟丝的脱水量以及烘丝筒的筒壁温度 ,从而稳定烘后烟丝的含水率。在热风管道上增加一个由电磁阀控制的低压蒸汽喷射装置 ,“模拟”正常烘丝过程中筒内的环境 ,以减少“干头”和“干尾”烟丝量。使用新的控制模式 ,提高了烘后烟丝含水率的稳定性 ,“干头”和“干尾”烟丝数量大幅减少     

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。     

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。     

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。      

滚筒干燥中烟丝停留时间预测模型

为准确预测烟丝在滚筒干燥中的停留时间,采用单因素实验的方法,利用装有12块抄板的冷态滚筒设备分别研究了滚筒转速、筒内气速、烟丝流量、滚筒倾角和烟丝含水率对停留时间的影响,建立了两种新的烟丝停留时间预测模型,并将该模型与其他3种经验预测模型进行了验证对比。结果表明:15种试验因素对停留时间均有影响。其中,滚筒转速与停留时间为指数关系,筒内气速、烟丝含水率与停留时间均为线性关系,烟丝流量与停留时间可视为线性或倒数关系,滚筒倾角与停留时间为倒数关系。2所建新模型预测结果与试验结果一致性较高,更适用于试验用冷态滚筒设备。