梗丝低速气流干燥设备的设计与应用

目前烟草行业使用的气流式干燥设备均存在着干燥路径长、风速大、造碎大等缺陷,为此设计了低风速梗丝气流干燥设备.该设备以倒锥型气流干燥器为核心,将进料管设置为上下两层,避免物料沉积;干燥管底部安装有匀风、匀料和除杂装置,以提高热交换效率,实现干燥过程节能;干燥管上部采用3 m/s左右的干燥风速,实现低风速气流干燥;对内部结构和内壁表面进行特殊处理并优化流程参数,减小了系统损耗.应用效果表明,该设备具有干燥风速低、物料受热均匀等优点,有效提高了梗丝出料含水率均匀性,减小了梗丝在加工过程中的造碎,整丝率提高了约5百分点,碎丝率降低了约1百分点,干燥出口梗丝含水率极差减小了1.5百分点,提高了卷烟样品感官品质.     

节能型梗丝低速气流干燥机研发与应用评价

针对现有梗丝干燥设备存在的缺陷和不足,研究开发了低速节能型梗丝气流干燥机。该设备采用文氏管和干燥器分开设置以提高热交换效率、干燥系统通过悬浮干燥技术提高了热风与梗丝的传热传质系数,并与传统的隧道式梗丝干燥机进行了应用比较。结果表明:①整丝率提高5个百分点,碎丝率降低百分比为39.6%;②干燥出口梗丝含水率极差由2.1%降低到0.61%,卷烟样品的感官质量平均提高了0.5分;③加工单位质量梗丝能耗平均降低了34.63%。     

梗丝气流干燥出口含水率控制模式的优化设计

为解决梗丝气流干燥出口含水率波动大、合格率低等问题,通过对气流干燥过程分析,对出口含水率的控制模式进行了优化设计:1调整出口水分仪检测点位置,将出口水分仪检测点从干燥出口处调整到梗丝风送后电子秤处。2增设计量管,在风送工序出口的落料器上安装计量管。3优化PID控制程序,重新设置控制点延时时间以及各工序的数据反馈时间,将物料流量的步长值从2 kg/s提高到5 kg/s,保证了物料流量控制的准确性。结果表明:改进后梗丝气流干燥出口含水率为12.61%,能够满足卷烟工艺标准;出口含水率合格率由78.52%提高到99.40%;过程控制西格玛水平从2.86提高到4.07。改进后生产运行稳定,提高了气流干燥过程控制能力和成品梗丝品质。     

新型叶丝、梗丝高膨胀干燥设备的设计应用

目前卷烟企业采用的各种在线干燥膨胀叶丝或梗丝的高膨胀干燥设备,都是采用高温工艺气体(过热蒸汽)对叶丝或梗丝进行快速干燥,但使用效果差别较大,且只能单独处理叶丝或梗丝,因此设备投资大,运行成本高.为此,开发设计了可以干燥叶丝或梗丝的高膨胀干燥设备[SH96型燃油(气)管道式烘丝机],可利用高温工艺气体(过热蒸汽)在低氧环境中对叶丝或梗丝进行快速膨胀、干燥定型.该设备采用管塔结合式的干燥管道,降低了设备高度;通过增加气料比和干燥管道长度,有效降低了烘丝温度,叶丝烘丝温度232℃,梗丝烘丝温度210℃.烘后叶丝和梗丝与SH962型相比,烘丝温度降低35℃左右,烘后叶丝整丝率提高约3百分点,碎丝率无变化,烟丝填充值略有降低,可满足制丝工艺标准要求,膨胀后叶丝和梗丝感官质量均有明显改善和提高.     

矩形管道在卷烟厂制丝线中的应用

针对梗丝经过风送系统后造碎大、整丝率低的情况及其产生原因,以分析和调研相结合,介绍了采用矩形管道进行梗丝长距离、低风速输送后的实际生产效果,比较得出采用矩形管道风送可使梗丝进储柜前的纯净度提高、风送后的碎丝率和水分损失降低的结论。     

微波膨胀梗丝加工工艺的选择及优化

为改善微波膨胀梗丝的理化指标和感官质量,系统考察了在线介质(二氧化硅固体颗粒)加热膨胀、微波加热膨胀、介质与微波辐射共同加热膨胀3种烟梗膨胀方式对烟梗原料膨胀效果的差异,研究了薄板式滚筒干燥、气流干燥及微波干燥3种不同的梗丝干燥方式对微波膨胀梗丝质量特性的影响。结果表明:1固体颗粒介质及微波辐射共同加热膨胀的方法可实现烟梗的均质化加工,加工后的烟梗呈细胞状空腔结构且导管束孔道间隙大小均匀。影响膨胀率、含水率的主要因素是微波功率。微波膨胀烟梗的质量控制原则是:膨胀率300%,膨胀冷却回缩率2%;外观色泽深黄色或深褐色,断面焦化少;嗅香以烤香为主;膨胀烟梗的含水率作为质量控制指导性指标。优选的工艺条件为:介质温度为150℃~160℃、微波功率为100~110 k W。在介质温度一定时,随微波功率的升高,致香成分总量增加。2干燥方式影响微波膨胀梗丝的综合品质,与隧道气流干燥和滚筒干燥梗丝相比,微波干燥梗丝填充值高,总挥发碱、氨态碱、高级脂肪酸类物质含量低,叶绿素类致香物质含量高,感官质量较优。感官质量综合排序为:微波干燥滚筒干燥隧道干燥。隧道干燥和微波干燥所得梗丝的整丝率高、碎丝率低。     

3种梗丝不同掺配比例对卷烟质量的影响

为研究微波处理的"颗粒状梗丝"、滚筒干燥处理的"丝状梗丝"和膨化塔处理的"片状梗丝"不同掺配比例对卷烟质量的影响,采用均匀设计方法对掺配比例进行设计,考察了掺配后混合烟丝的物理指标、烟支物理指标及卷烟主流烟气指标。结果表明,在一定范围内,丝状梗丝对混合烟丝物理指标和烟支卷制质量的影响最小,随其添加比例增加焦油释放量呈降低趋势;颗粒状梗丝对混合烟丝填充值和碎丝率影响最大,随其添加比例提高焦油和CO释放量均呈下降趋势;随片状梗丝比例增加整丝率先升后降,焦油释放量先降后升,同时碎丝率和CO释放量增加。因此适当增加颗粒状梗丝和丝状梗丝以替代片状梗丝,可在一定程度上提高卷烟综合质量。     

制丝线梗丝风送系统改造

针对梗丝经过原有风送系统输送后造碎大、整丝率低的状况及其产生原因,对梗丝风送系统进行了降低管道风速等系列设备技术改进,并采取提高梗丝膨胀后含水率控制标准等措施。改造后提高了风送后梗丝的整丝率,减少了梗丝的造碎。     

滚筒式梗丝干燥加工参数的优化

为提高梗丝的加工质量特别是梗丝的丝状效果,增加梗丝与叶丝配伍性,采用正交实验方法,对滚筒式梗丝干燥加工参数(梗丝厚度、HT蒸汽压力和滚筒干燥温度组合参数)进行了分析优化,并对优化后的方案进行了验证。结果表明:1对干燥后梗丝的填充值、整丝率和丝状效果影响主次顺序均为HT蒸汽压力梗丝厚度滚筒干燥温度;2最优化加工参数为梗丝厚度0.10 mm,HT蒸汽压力0 MPa,滚筒干燥温度[筒壁温度(140±5)℃热风温度(120±2)℃],在此条件下可以提高梗丝填充值和整丝率,且对梗丝的丝状效果有明显改善;3在高档卷烟中掺配适当比例的丝状梗丝,与掺兑前相比,感官质量有所提高,焦油释放量降低约0.8mg/支。     

微波膨胀梗丝在卷烟中的掺配均匀性评价

为研究经过二次切丝工艺制备的近似烟丝形态的微波膨胀梗丝在烟丝中的掺配效果,掌握微波膨胀梗丝在产品中的应用特性,参照气流干燥梗丝工艺掺配流程,以微波膨胀梗丝的掺配样品为研究对象,采用3种均匀度测定方法(特征值与混合均匀度法、主流烟气移动极差法及烟支密度标准偏差法)对微波膨胀梗丝在烟支中的掺配均匀性进行了评价,并与气流干燥梗丝掺配样品进行了对比。结果表明:①通过滚筒掺配、往复式布料方式可有效保证微波膨胀梗丝在产品应用中掺配均匀性的要求,13%、23%、33%比例下实验样品的混合均匀度均高于96%;②同掺配比例下,两种梗丝掺配样品的烟支密度无显著差异,说明微波膨胀梗丝在烟丝中的掺配均匀性与气流干燥梗丝相当;③与气流干燥梗丝相比,微波膨胀梗丝掺配样品主流烟气中焦油、一氧化碳的波动均有降低趋势,烟碱波动与气流干燥梗丝相当,说明微波膨胀梗丝在烟丝中的混合均匀度比气流干燥梗丝更优。      

不同切梗参数对梗丝碎丝率影响研究

为了降低切梗过程梗丝的碎丝率,通过实验分析找出切梗过程影响梗丝碎丝率的因子分别是:刀门压力、刀辊转速、烟梗水分。运用实验设计、响应曲面法、响应优化器分别找出不同烟梗水分区间下,最佳的切梗机参数,降低烟梗的消耗,同时为操作过程的参数设置和试验方法提供一定的理论参考。     

浸梗和微波润梗技术在制丝工艺中的研究应用

为简化烟梗预处理工艺,提高梗丝加工质量,采用浸梗+微波润梗工艺,对原两润两贮工艺流程进行了改进。通过改进后的系列试验及回归分析得出了单工序相关参数的影响及适宜的工艺参数。改进后的结果表明:与改进前相比,①改进后的工艺流程可节约生产场地,每批次可节省生产时间4 h;②有利于提高烟梗的回透效果,使贮柜内断面物料含水率分布均匀,切丝后梗丝含水率标准偏差降低0.07%;③提高了加工过程物料含水率的稳定性,成品梗丝整丝率、碎丝率基本持平,填充值提高0.4cm3/g;④最适宜的工艺运行参数为:浸梗时间70.18 s;浸梗温度为52.7℃;微波功率64 kW、微波照射时间75 s。     

模块加工中叶丝宽度组合对卷烟质量的影响

以青岛卷烟厂中高档卷烟“泰山”(宏图)牌号作为实验对象,在卷烟分组加工过程中,根据模块干燥方式设定不同的切丝宽度,测定了混合烟丝结构、成品含末率等物理指标以及加工过程消耗,并结合感官质量对比评吸结果研究了模块加工中叶丝宽度组合对产品质量的影响.结果表明:采用薄板干燥的主料烟板块和采用气流干燥的填充模块,切丝宽度分别设定为0.9,1.0 mm时,烟丝碎丝率降低0.39％,叶丝出柜烟末筛分量降低17.1kg,卷烟含末率降低0.79 mg/支,空头剔除率减少0.83％,感官质量得分提高0.4分.     

不同参数设置对梗丝结构的影响

为研究不同参数设置对梗丝结构的影响,对梗丝生产工序中一次贮梗出口烟梗含水率、烟梗回潮出口烟梗含水率等参数进行调整,并将不同参数设置下生产出成品梗丝结构进行检测和分析。试验共设三组调整方案(A、B、C),以调整前参数设置为对照(D)。检测结果表明:A方案得到的梗丝填充值较高,B方案整丝率、碎丝率和填充值的变化最明显,C方案总体效果较好;梗丝生产线梗丝风送管道输送距离较长,三种不同参数设置下梗丝风送前后整丝率、碎丝率、填充值三项指标变化不够稳定,还有待进一步提高。     

再造梗丝回填工艺参数对加料均匀性的影响

为了提高再造梗丝加工过程中回填加料的均匀性,分析测试了再造梗丝回填工艺参数(空白梗丝水分、回填液温度、回填液浓度、挤压压力、拨辊频率)对回填加料均匀性的影响。结果显示：(1)随着空白梗丝水分增加回填加料均匀性系数呈现先上升再下降的趋势;(2)随着回填液浓度逐步升高,加料均匀性系数呈现缓慢下降趋势,浓度超过36%时,加料均匀性系数下降趋势急剧加大;(3)随着回填液温度升高,加料均匀性系数呈现上升趋势,温度超过37℃时,加料均匀性系数变化趋势减缓;(4)随着拨辊频率的提高,加料均匀性系数呈现先增大后下降的趋势,产品碎丝率在回填加料机拨辊频率调整至48HZ时出现急剧上升趋势;(5)随着挤压压力的增加,回填加料均匀性系数呈现上升的趋势。     

成丝工艺对梗丝物理质量的影响

为探索成丝工艺对梗丝物理质量的影响,降低梗丝宽度,改善梗丝结构,采用图像处理技术,结合烟丝尺寸分布特性方程,系统考察了传统工艺(压梗+切梗丝)、双压工艺(一次压梗+二次压梗+切梗丝)、双切工艺(一次切梗丝+二次切梗丝)对梗丝长度分布、宽度分布及其他物理指标的影响。结果表明:①将梗丝长度和宽度分别单独表征更能够准确描述梗丝的尺寸分布情况,模型拟合程度较好,梗丝长度分布决定系数R~2≥0.982 9,梗丝宽度分布决定系数R2≥0.993 7。②与传统工艺相比,双压工艺使梗丝的特征宽度由1.54 mm降低至1.21 mm,梗丝卷曲形态较好,但梗丝形态均匀性变差,宽度均匀性系数由2.99降低至2.70;双压工艺对梗丝长度影响较小。③双切工艺虽然出梗丝率有所降低,但该工艺对梗丝形态的改善较为明显,梗丝特征宽度由1.54 mm降低至1.12 mm,宽度均匀性系数由2.99提高至3.77;梗丝的特征长度由19.07 mm降低至12.71 mm,长度均匀性系数略有提升;梗丝中的中短丝比例由37.58%提高至83.47%。     

不同热风流向对烟丝滚筒干燥加工质量影响研究

采用滚筒管板式烘丝机对同一品牌烟丝进行了顺、逆流烘丝实验,研究了2种不同热风流向对烟丝加工质量的影响.结果表明:对于试验配方烟丝采用顺流烟丝干燥方式的整丝率和整丝率变化率低于采用逆流烟丝干燥方式,填充值和碎丝率采用顺流方式干燥要高于采用逆流方式下燥;感官质量评价方面采用顺流烟丝干燥方式有利于烟气细腻程度的改善和干燥感的降低,采用逆流干燥有利于烟气浓度的提高和干燥感、干净程度的改善,但刺激性有所增加;采用顺流烟丝干燥方式干燥后烟丝总糖、还原糖、糖碱比略有增加.通过对管板式烘丝机两种热风流向干燥方式分析可知,对于烘丝机热风流向的选择,需根据产品配方结构及产品风格定位进行选择.     

HXD气流干燥对卷烟综合质量的影响

对比分析了隧道式燃油烘丝机(HXD)气流干燥与CO2膨胀2种生产方式及HXD气流干燥叶丝不同掺配比例对配方烟丝质量和卷烟综合质量的影响.结果表明:掺配HXD气流干燥处理的膨胀叶丝能提高配方烟丝的整丝率,降低碎丝率,叶丝结构较合理,弹性较好;在实验牌号卷烟中,2种生产方式生产的膨胀叶丝掺配比例相同时,HXD气流膨胀叶丝卷烟感官质量较好,最佳掺配比例为15%.     

基于视觉形态特征检测的烟梗切丝质量分析

为实现烟梗切丝质量的快速评估,提出了基于视觉形态特征检测的烟梗切丝质量分析方法。使用形态分析方法计算梗丝的含丝率;使用骨架提取方法计算梗丝长度并结合概率密度函数计算梗丝的结构均匀性;使用霍夫变换原理计算梗丝宽度并结合数值分析计算梗丝的宽度均匀性。通过准确度、精度、效率实验对方法进行了验证。结果表明:含丝率检测的识别准确度为98.73%,结构均匀性中梗丝长度测量偏差0.02,宽度均匀性中梗丝的宽度测量偏差为0.02,方法准确度高;含丝率测量结果变异系数为0.6%,结构均匀性测量结果变异系数为1.0%,宽度均匀性测量结果变异系数为1.5%,方法具有良好的精确性;测量0.01 kg梗丝的平均时间小于11 s,图像处理时间小于2.5 s,能够满足大批量梗丝的在线检测需求。     

低温真空干燥对烟丝及卷烟品质的影响

为丰富烟草行业制丝加工方法,研究了低温真空干燥对烟草制品的水分影响规律,并与滚筒干燥方式加工的烟丝进行了物理质量、致香成分以及感官质量特点的分析检测。研究结果表明:①采用低温真空干燥加工后的烟丝致香成分相对含量为470.12μg/g,滚筒干燥后烟丝致香成分为395.16μg/g。②批内、批间水分稳定性更好,批内真空干燥无干头干尾,水分标偏为0.06;滚筒干燥水分标偏为0.23;③真空干燥后烟丝填充值为4.02 cm3/g、碎丝率为7.58%;滚筒干燥后烟丝填充值为4.57cm3/g、碎丝率为4.39%。相比于滚筒干燥,低温真空干燥处理在烟丝和卷烟品质方面具有一定优点。