基于干燥脱水量的叶丝滚筒干燥加工强度品质校正技术

为解决制丝干燥段生产过程中干燥脱水量受来料条件和车间环境温湿度等因素影响,导致同牌号在制品批间变化较大,加工强度可控性差的问题,采用均匀试验设计方法,针对干燥脱水量的不可接受区间,建立了干燥段加工工艺参数对香韵、舒适性、烟气特征影响的二次多项式逐步回归模型,并根据均匀设计试验结果,开发了"加工强度品质校正技术",该技术可为脱水量偏离的批次提供适宜的参数匹配。将品质校正技术在中控MES系统中进行集成,研发了加工强度品质校正系统,该系统应用后香韵特征(加工强度)符合度较应用前提升12.8百分点,批间感官评价得分波动降低53.3%。     

两种干燥工艺下叶丝加工质量的对比分析

为探讨叶丝干燥工艺对烟叶加工质量的影响,对叶丝经滚筒干燥和气流干燥处理后物理指标、感官质量、化学成分、烟气指标和7项有害成分的变化情况进行了检测。结果表明:①相对于滚筒干燥,气流干燥处理后叶丝的填充值显著升高、碎丝率显著降低,焦油和一氧化碳量均显著降低,7种有害成分中NNK释放量显著降低,但巴豆醛释放量有明显升高趋势,其他5种有害成分变化趋势不明显;②干燥工艺对感官质量的影响主要表现在香气量和丰满程度上,气流干燥会导致香气量减少、丰满程度降低,且干燥工艺对感官质量的影响在不同产地烟叶上存在较大差异。     

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.     

基于收缩特性分析的叶丝快速对流干燥动力学模型

为准确表征叶丝脱水过程中的干燥动力学特性,分析了烤烟和白肋烟两种叶丝在下行床快速对流干燥中的孔隙结构变化特征,对叶丝干燥收缩过程进行了数学模型拟合,建立了考虑收缩形变的叶丝干燥过程水分扩散模型,并对模型进行了验证。结果表明:①随着干燥过程中两种叶丝内孔容积的减小,叶丝中孔径大于0.5μm的孔容比例呈降低趋势,而孔径小于0.05μm的孔容比例呈升高趋势;在不同干燥阶段两种叶丝孔径分布的分形维数介于2.45~2.71之间,表明其孔隙结构具有分形特征;②线性叠加式收缩模型能够较好地描述叶丝干燥过程中的收缩现象,烤烟叶丝和白肋烟叶丝体积比V/V₀和含水率比X/X₀的线性相关系数均大于0.99,采用该收缩模型对基于Fick第二定律的水分扩散模型进行修正,实验数据的拟合精度从修正前的0.9069提升到修正后的0.9580;③采用修正的水分扩散模型描述叶丝快速干燥动力学发现,考虑了干燥过程中的叶丝收缩现象后,得到的叶丝水分有效扩散系数降低,表明叶丝干燥过程中的体积收缩不利于传质过程。      

叶丝气流干燥过程中水分和丙三醇迁移特性

为了在叶丝气流干燥过程中有效调控物料的水分和丙三醇含量,考察丙三醇含量和干燥温度对叶丝中丙三醇和水分迁移的影响,利用固定床气流干燥装置,在100～145℃下对丙三醇含量为0～6.6%的叶丝进行干燥试验,得到了叶丝中丙三醇和水分释放规律。结果表明：(1)添加丙三醇后叶丝水分迁移规律基本一致,叶丝的干燥速率受丙三醇初始含量的影响较小。干燥过程分为两个阶段,第一阶段（0～100 s）和第二阶段（100～600 s）。(2)叶丝表面温度与干燥温度正相关,与丙三醇的初始含量无关。(3)丙三醇初始含量对其脱除无显著影响。第一阶段丙三醇的损失量基本相同,约占总损失量的50%以上;第二阶段不同丙三醇初始含量的损失速率无明显差异,且随着干燥时间的增加不断减小。(4)干燥温度对丙三醇脱除有显著影响。第一阶段不同干燥温度下丙三醇损失量均为0.6百分点左右,损失速率随干燥时间线性降低,损失速率的变化率与干燥温度呈负相关关系;第二阶段丙三醇损失量随干燥温度的升高而增大,损失速率基本保持稳定。     

SH9参数对叶丝膨胀效果及感官质量的影响

通过改变SH9设备参数,研究气流干燥机参数对叶丝膨胀效果及感官质量的影响。结果表明,气流干燥过程中影响叶丝感官质量的主要因素是混合风温。在确定了进料含水率之后,对混合风温、炉温进行调整,并进行相关感官质量评价,结果表明,随着混合风温的降低,能增加设备的可操作性,出口叶丝的香气质、香气量均有所上升。     

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.     

贵烟分组加工技术探讨

针对贵烟(X)品牌烟叶的不同品质特性构建烟叶模块,并对模块进行不同叶丝干燥方式的分组加工试验。结果表明:对贵烟(X)品牌模块一、二分别进行薄板式干燥方式(C+C模式)感官质量好于模块一进行薄板式干燥和模块二进行气流式干燥(C+B模式)与对照样,确立了贵烟(X)品牌分组加工模式。     

不同部位烟叶的叶丝烘焙特性

以试验线滚筒烘焙干燥装置为平台,综合考察了辽宁和江西产区上、中、下部位烟叶叶丝分别在高、中、低3种不同烘焙强度下的物理质量、感官质量和美拉德反应香味成分等的变化规律。结果表明:(1)中上部叶丝适宜中高烘焙强度处理,下部叶丝适宜中低烘焙强度处理;(2)叶丝经过烘焙处理后,地方性杂气明显下降,烘焙香、焦甜香明显提升,烟气透发,口感舒适性提升;(3)对美拉德反应香味成分进行主成分分析,各香味成分的综合得分与感官评价表现存在一定差异。     

SPC的3σ原理在叶丝干燥出口含水率监测中的应用

为了使SPC控制图更适应于制丝生产线的质量指标监测,分析了传统的休哈特控制图在制丝线实际应用中假报警率高的原因,根据SPC的3σ原理计算平均值控制图的上下控制界限,建立了3σ平均值控制图,并以叶丝干燥工序出口含水率监测为试验对象,研究了控制图的应用。结果显示,3σ平均值控制图与传统休哈特平均值控制图相比,假报警率由70%以上降低到5%以下,3σ平均值控制图更适用于烟草制丝线的质量统计过程控制,提高了SPC应用的有效性。     

烘丝感官质量的模糊控制

为提高在线烘丝过程烟丝感官质量稳定性的控制水平,采用语言项代表值法和模糊控制图技术对烘丝过程烟丝的感官质量控制进行了试验。结果表明:应用语言项代表值法和模糊控制图技术能够发现烘丝过程中烟丝感官质量出现的异常波动,进而对该批投料的感官质量稳定性做出评判。当生产过程处于稳定状态且批次间的物料组分高度一致时,可将分析用控制图转化为管理用控制图,并与工艺参数结合为一个完整的系统,用于对烘丝过程进行控制和调整。     

混丝器在分组加工中的应用

为弥补由于分组加工带来的烟丝分层和混合均匀度不足的问题,进行了混丝器在分组加工中的应用实验,即在混丝柜后、加香机前加装混丝器,使分组加工后的烟丝经混丝柜混合后,在进行加香前进行第二次混合,研究了混丝器对烟丝结构、填充值及其混合均匀性的影响.结果表明:应用混丝器后,烟丝整丝率降低0.64%,碎丝率增加0.12%,填充值降低0.1 cm3/g,烟丝混合均匀度提高0.96%.     

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。     

烘丝过程中碳酸钾对烟草香味成分含量的影响

为探讨碳酸钾(K2CO3)对烟丝中挥发性、半挥发性香味成分含量的影响,采用实验室模拟烘丝,按烟丝质量0.5％,0.9％,1.3％,1.7％和2.1％的用量将K2CO3水溶液均匀施加于烟丝,平衡48 h后,于设定条件(温度110℃,风速1.57 m/s和转速12 r/min)下烘丝至含水率为12％～13％,再用甲基叔丁基醚萃取烟丝并进行GC/MS检测.结果表明:①K2CO3对烟丝的外观有显著影响,当施加比例超过烟丝质量的1.3％时,部分烟丝变黑;②加入K2CO3后,烟丝中酯类、酸类组分含量呈规律性降低趋势;醇类组分和巨豆三烯酮类组分含量增加.     

卷烟厂风力送丝组合供丝控制系统的开发与应用

介绍并分析了卷烟机风力送丝中主管尾部补风和旁路定风量全补风两种模式的控制方法及其优缺点,提出了风力送丝组合供丝控制技术的原理,该控制方法采用SIENENS的S7-200和S7-300PLC、MP370及PROFIBUS现场总线实现组合供丝。卷烟厂采用风力送丝组合供丝控制系统后,送丝风速控制在(17·5±1·5)m/s,风机电机、变频器选型由原设计的55kW降低到37kW,系统运行稳定,运行费用降低,节能效果达30%左右。     

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％.     

气流干燥在烟草加工中的应用研究进展

综述了气流干燥技术的原理、特点及其设备的研究进展和气流干燥对烟丝物理特性、化学成分及感官质量的影响,并与传统的滚筒烘丝方式进行了比较。运用计算机技术对烟草气流干燥过程进行数学模拟是今后深入研究的必要手段和重要方向。     

叶组配方的分组加工模块设计

为提高中式卷烟特色工艺的分组加工技术水平,在对配方中各等级烟叶进行化学成分分析和感官评吸的基础上,先以单料烟的化学成分为依据设计模块;然后以单料烟感官质量评吸结果为依据设计模块;最终以化学成分与单料烟感官质量评吸相结合确定模块组合。结果表明,根据各单料烟化学成分检测结果和评吸结果进行综合分析设计模块,可以使模块组合更合理、科学,便于生产管理和过程均衡控制。     

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。     

气流干燥在制丝生产中的应用研究进展

综述了近年来国内烟丝气流干燥技术在工艺优化、设备改造及研发上的进展和气流干燥对烟丝物理特性、感官质量及化学成分的影响,并与传统的滚筒烘丝工艺进行了对比。开发适合中式卷烟的烟丝气流干燥系统是今后研究的重要方向。