烟丝压缩过程中应力松弛模型的建立

为了揭示烟丝压缩后应力松弛规律及获得烟丝的流变学参数,以烟丝为研究对象,利用烟丝流变测试仪对烟丝进行蠕变-应力松弛试验,构建表征堆积烟丝应力松弛过程的数学模型,分析了不同条件下烟丝被压缩后的应力松弛行为,并求解了该过程中烟丝的流变学参数。结果表明：(1)堆积烟丝具有良好的压缩黏弹性力学性质,在应力松弛过程的前5 s松弛速率最快,松弛过程持续约60 s后应力衰减速率变缓,最终存在平衡应力。(2)烟丝压缩过程中堆积烟丝流变特性可用五元件广义Maxwell模型描述,相关系数R2>0.994。(3)考察样品量和压缩载荷对烟丝应力松弛行为的影响,对获得的流变特征进行分析发现,随着样品量和压缩载荷的增大,平衡应力呈增大趋势。样品量越大,应力松弛时间比率α越小,压缩载荷越大,应力松弛时间比率α越大。该规律的表达为进一步研究不同条件下烟丝应力松弛特性与宏观烟支质量间的关系提供了基本方法。     

烟丝结构表征方法研究

利用RetschAS400筛分仪对6种不同结构烟丝(叶丝、梗丝、CO2膨胀叶丝及掺配后、风送后、卷制后配方烟丝)进行筛分,得到其尺寸区间分布,转化为累积分布后,再利用统计分析的方法,建立了烟丝尺寸分布特性方程,分析得到了描述烟丝尺寸分布规律的特征量,并对比分析了筛分法测试与真实值测试所得烟丝尺寸分布规律,从而建立了能够准确地描述烟丝及其在加工过程中结构分布规律的表征方法。结果表明:1)烟丝结构可以用特性方程F=exp(-BxC)来表征;2)x0.50值为烟丝特征尺寸,其值越大,表示烟丝的整体尺寸越长;C值为均匀性系数,其值越大,表示烟丝尺寸分布范围越窄,均匀性越好。     

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。     

提升管中烟丝运动速度的定量检测及其运动特性分析

为定量检测提升管中烟丝运动速度,研究提升管中烟丝运动特性,针对烟丝的弹性丝状特征,提出了一种基于图像配准算法检测烟丝在提升管中速度的方法,即利用高速摄像机连续采集提升管中烟丝群图片,利用不变中心矩算法对图片中的烟丝运动状态进行配准,并计算相同颗粒的像素位移,通过相机标定技术将其转化为实际的位移,最后根据位移和图像时间间隔来确定物料速度。结果表明:(1)同等条件下,当气速在12.5 m/s至17.5 m/s范围内等差增加时,烟丝速度的增长幅度会小于气速的增加幅度,而烟丝结构会随加工时间增加而迅速衰变;(2)当气速为15 m/s时,烟丝提升过程是一个由加速到匀速的过程,加速度逐渐变小,直至为0;(3)同等条件下,对于特征尺寸在3.29 mm至3.67 mm范围内的烟丝,不同长度的烟丝在管道两侧的边壁附近存在速度差,且烟丝尺寸越短,速度越慢;在同一水平截面上也存在速度差,烟丝尺寸越短,平均速度越慢。     

改善CO_2膨胀烟丝结构的探讨

为降低膨胀烟丝的造碎率 ,从改善膨胀烟丝结构的角度出发 ,对美国AIRCOCO2 烟丝膨胀生产线影响膨胀烟丝结构的有关工艺进行了试验分析。结果表明 :①适宜的工艺气体温度和饱和蒸气流量是影响膨胀烟丝结构的重要因素。试验条件下 ,当工艺气体温度为 355℃ ,饱和蒸气流量为 60 0kg/h时 ,膨胀烟丝结构最佳。②适当加大膨胀前的烟丝水分 ,有利于增强膨胀后烟丝的抗碎性 ,膨胀前烟丝水分以 2 2 %为宜。③试验范围内 ,回潮滚筒转速越低 ,膨胀烟丝的造碎率越低。④在膨胀烟丝中施加保润剂 ,能明显增强烟丝的抗碎性     

烟丝回弹特性检测方法的建立及参数优化

【目的】解决烟丝填充值、弹性等物理指标不能全面真实反映卷制时烟丝回弹对卷烟质量影响的问题。【方法】建立了一套烟丝回弹特性检测方法并运用质构仪进行检测,对该方法进行重复性、差异性验证,通过单因素及响应面优化确定最佳测试参数,探究不同烟丝结构对回弹特性的影响。【结果】（1）通过分析烟丝卷制过程烟丝压缩及回弹过程,将烟丝回弹特性P定义为烟丝束受压后回弹至固定直径时的能力。（2）质构仪测定烟丝回弹特性的最佳条件：探头型号为A/BE-d45圆板探头,测前速度12 mm/s,测中速度6 mm/s,触发力4 g,回弹速度1 mm/s,压缩时间3 s,回弹保持时间16 s。该方法的日内和日间精密度分别小于4.20%和2.93%。（3）烟丝回弹特性受烟丝结构影响,烟丝尺寸越长,烟丝回弹特性越大。【结论】该表征方法科学可行且精密度较好,可对烟丝回弹特性进行准确测量。适宜的烟丝结构可保证烟丝的回弹能力,保持烟支的填充的饱满度,提高产品质量。     

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。     

烟丝气力输送风洞试验

为了深入探讨烟丝气力输送的特征与规律,建立了烟丝气力输送风洞试验系统,对速度和湍流度试验数据分析结果表明,风洞试验系统的气流稳定性系数η小于0.005,证明该风洞具有良好的均匀性和稳定性.在圆锥形试验段内对4种品牌烟丝进行了流动性实验,结果表明:①烟丝气力输送风洞试验系统设计合理,符合烟丝流实验要求;②烟丝的悬浮速度是以概率分布曲线形式表现的速度区间.当风速较低(Re<1.5×105)时概率分布曲线斜率较小;达到某一速度(3.0×105>Re>1.5×105)后曲线斜率急速增大;继续增加流速(Re>3.0×105),曲线斜率逐渐减小并趋于平稳;③烟丝物料中长度小于2.5 mm烟丝微片的悬浮速度较小,约占试验烟丝总重量的5%;杂质和结团烟丝的悬浮速度较大,约占试验烟丝总重量的5%;正常烟丝的悬浮速度在前两者之间,约占试验烟丝总重量的90%;④在本实验条件下烟丝、杂质分离的区间Re数为3.0×105～4.0×105.     

HXD进料阶段烟丝流量控制方式改进

HXD气流式烟丝干燥设备在进料阶段烟丝流量由小变大,由于流量不稳定造成烟丝干燥后存在偏潮或偏干问题,为此,对HXD前皮带输送机的运行模式进行了改进。当DCC滚筒开始生产时,控制HXD后续设备皮带输送机的运行速度,使皮带上的烟丝维持在正常过料时的厚度,当DCC滚筒出来的烟丝达到正常流量时,再按正常速度运行,从而较好地解决了生产开始阶段烟丝流量小的问题。改进后,HXD进料阶段烟丝干燥后能够快速达到工艺要求含水率,消除了烟丝偏潮或偏干现象,降低了烟丝消耗,提高了HXD物料流量的稳定性。     

贮丝环境工艺参数的优化

为了保证在同一贮丝环境下不同价类牌号烟丝在贮存过程中含水率指标的稳定,采用正交试验的方法,对贮丝房的温度、湿度进行了分析与优化,并对优化后的环境条件方案进行了验证.结果表明:①优化贮丝环境方案为温度26℃,相对湿度58％;②相对湿度是影响烟丝含水率的关键因素,达到0.01的极显著水平;温度对烟丝的含水率影响为弱显著(0.05 ＜P≤0.20);温度、相对湿度之间的交互作用对烟丝含水率无影响(P＞0.20);③烟丝牌号的价类越高,受环境温湿度的影响越小,反之亦然.     

风力烟丝输送系统的改进

为解决使用过程中存在的烟丝造碎大和烟丝组分分离及烟丝填充能力降低等问题,对风力烟丝输送系统进行了改进:确定合理的风速;采用变频调速技术,以及设置瞬间补风装置削减风速峰值等方式,提高风速的稳定性;吸丝管风速实现独立调节;改进吸丝管的用料;采用无振动转塔式喂料机,防止烟丝分层;提高电控系统的自动化程度。改进后风力烟丝输送过程中烟丝造碎率降低了0.94%,每年可节约成本约500万元。     

工业中试装置中烟丝的滚筒传输特性

在一工业中试装置中对烟丝的滚筒传输特性进行了研究,考察了冷态稳定传输过程中烟丝流量、筒内风速、滚筒转速以及烟丝含水率对烟丝滚筒滞留量、滞留时间和轴向传输速度的影响,分析了不同条件下烟丝在滚筒内升举—抛洒单元运动时间、运动次数及运动步长的变化规律.结果表明:①筒内风速、滚筒转速和烟丝含水率对烟丝滚筒滞留时间影响显著,随筒内风速、滚筒转速的增大,烟丝滚筒滞留时间减小、轴向传输速度增加,烟丝含水率增大则使得烟丝滚筒滞留时间增加、轴向传输速度减小;②随滚筒转速、烟丝流量、烟丝含水率增大,烟丝在滚筒传输过程中经历的升举—抛洒单元运动次数增加、运动步长减小,筒内风速对烟丝在滚筒内的升举—抛洒单元运动次数和运动步长的影响与之相反.     

风力送丝系统配丝装置的改进应用

为解决风力送丝和配丝过程中产生的烟丝分层及造碎率较高等问题,提高送丝环节的控制能力,在原风力配丝装置的基础上,吸收小车送丝的优点,采用喂入式配丝方式,开发出了新型风力配丝装置。生产验证结果表明,与改进前相比,系统风速降低4.0m/s,整丝率提高1.40%,碎丝率降低0.50%,有效降低了配丝和风送过程中的造碎,较好地解决了烟丝分层问题,控制精度明显提高。     

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％.     

基于Luikov理论的烟丝贮丝过程热湿特性研究

通过对烟草热湿传递机理的分析,基于Luikov理论,建立了烟丝贮丝过程热湿传递方程,并利用量纲分析和Laplace转换对方程求解,得到烟丝堆积床温度场和湿含量分布的解析解,其结论为深入研究贮丝过程热湿迁移规律提供了理论依据.     

FX6型就地风选器在梗签风选中的应用

为降低生产成本,有效地回收利用梗签中夹带的游离烟丝,应用FX6型就地风选器进行了梗签风选试验。结果表明,最佳风选风速为0.8~2.0m/s,除尘风门开度为1.5~2.5格,风选后的梗签含丝率比风选前降低了3.5%~4.0%;风选后的烟丝结构、填充值及纯净度与回收的残烟烟丝相近。将其以≤6%的比例掺配到成品烟丝中,对卷烟的总体质量无负面影响。     

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。     

风力送丝系统的优化

为解决烟丝风送过程中风速控制的不稳定问题,利用流体动力学原理和自动控制技术对风送系统进行研究分析。通过测算风送管网相关参数,调整除尘风机变频和末端补风控制,使管网风压风量得到合理匹配,并消除了风机喘振。文章研发了新的风速检测装置,优化改进了单台卷烟机风速控制程序。实际应用效果表明:稳定的烟丝风速控制系统可以使整丝率和碎丝率指标有较明显地改善,其中整丝率可以提高3.27%,碎丝率降低了0.669%;卷烟机的不良烟支剔除量可以降低2.793支/万支。     

烟草薄片丝平均长度快速测定方法

根据烟草薄片较天然烟叶均质化程度高的特点,建立了一种新的烟草薄片丝平均长度快速测定方法,并对其检测结果准确性、精确性、平行性进行验证。结果表明:该方法用于检测烟草薄片丝平均长度准确性高,与被测量值真值之间误差小于3%、精确性误差小于1%、平行性误差小于1%。