“三丝”掺兑量对卷烟主流烟气有害成分释放量的影响

为考察膨胀梗丝、膨胀烟丝或再造烟叶(简称“三丝”)掺兑量对主流烟气有害成分释放量的影响规律,在控制烟支硬度一致的条件下,制备了15种不同“三丝”掺兑量的卷烟,对其烟丝重量、吸阻、抽吸口数及主流烟气中焦油、烟碱、CO、氢氰酸、NNK、氨、BaP、苯酚、巴豆醛的释放量进行了测定,并建立了“三丝”掺兑量与上述有害成分释放量的回归方程.结果表明:①膨胀梗丝、膨胀烟丝或再造烟叶掺兑量增加10％,烟丝重量分别减少约1.8％,31％和1.3％,卷烟抽吸口数均减少约0.4口;膨胀梗丝或膨胀烟丝掺兑量增加10％,卷烟吸阻均增加约3.0％;②随着膨胀梗丝掺兑量增加,CO和巴豆醛释放量增加,其它7项有害成分释放量降低;随着膨胀烟丝掺兑量增加,巴豆醛释放量增加,焦油、烟碱、CO、BaP、氨和苯酚释放量降低;随着再造烟叶掺兑量增加,巴豆醛释放量增加,焦油、烟碱、氢氰酸、BaP、氨和苯酚释放量降低;③通过增加膨胀梗丝、膨胀烟丝或再造烟叶掺兑量,可以选择性降低卷烟主流烟气中的BaP、氨和苯酚.     

"三丝"对卷烟烟气特性及感官质量的影响

为在卷烟配方中更加合理有效地使用膨胀烟丝、膨胀梗丝、辊压法和造纸法再造烟叶,测试分析了不同的"三丝"掺配量对卷烟烟气特性的影响,并对其感官质量进行了对比评吸.结果表明,膨胀梗丝和造纸法再造烟叶对卷烟烟气特性的影响显著;膨胀烟丝对烟气焦油量、烟碱量和抽吸口数均有影响,但影响程度的大小不同;辊压法再造烟叶对烟气烟碱量有较明显的影响,而对烟气焦油量和抽吸口数无明显影响;膨胀梗丝和辊压法再造烟叶对卷烟感官质量有显著影响.     

微波膨胀条状梗丝应用效果评价

对微波膨胀条状梗丝的物理质量、化学成分进行了检测分析,并将其应用到卷烟产品中进行评价试验。结果表明:1微波膨胀条状梗丝填充值与常规梗丝接近,整体尺寸较小,结构更均匀。2微波膨胀条状梗丝的总糖和还原糖高于对照样。3随着微波膨胀条状梗丝掺配比例的增大,卷烟的单支质量降低,烟支吸阻、端部落丝量和含末率增大;抽吸口数、焦油量、烟碱量和CO量降低;烟支自由燃烧速率增大,热塌陷值减小,包灰性能改善。4掺配比例相同时,与对照样(掺配传统梗丝)相比,掺配微波膨胀条状梗丝的烟支单支质量、吸阻、硬度、端部落丝量和含末率较大,单支质量标准偏差较小,吸阻标准偏差较大;烟支抽吸口数较少,焦油量、烟碱量和CO量均较低;烟支自由燃烧速率较快,热塌陷值较小,包灰性能较好;显著改善卷烟口感特性。     

再造烟叶、膨胀烟丝和膨胀梗丝中挥发性成分的HS-GC/MS分析

以再造烟叶、膨胀烟丝和膨胀梗丝为研究对象,采用顶空-气相色谱-质谱法(HS-GC/MS),对顶空条件(顶空平衡温度、顶空平衡时间)和GC-MS升温条件进行优化,利用质谱库检索进行再造烟叶、膨胀烟丝和膨胀梗丝中挥发性成分的分析,旨在为再造烟叶、膨胀烟丝和膨胀梗丝提供参考数据。     

不同梗丝微观结构和燃烧特性差异及其对卷烟的影响

为比较盘磨梗丝和切梗梗丝的差异,采用扫描电镜仪和压汞仪表征了梗丝微观结构,利用锥形量热仪研究了梗丝燃烧特性,并考察了两种梗丝对卷烟物理参数和常规烟气成分的影响。结果表明:(1)盘磨梗丝呈纤维状,有细长的管道结构;切梗梗丝呈片状,有20~60μm大孔。(2)盘磨梗丝的比孔容、孔面积、孔隙率和最可几孔径均小于切梗梗丝。(3)在快速燃烧初期,盘磨梗丝热量、CO2、CO的释放速率及CO生成量/烟气生成量比值低于切梗梗丝,但烟气释放速率则高于切梗梗丝;在整个燃烧过程中,盘磨梗丝比切梗梗丝释放更多的热量、CO2和CO,以及更少的烟气。(4)在梗丝添加量为20%的条件下,与切梗梗丝卷烟相比,盘磨梗丝卷烟的吸阻和通风度降低,硬度升高,CO/焦油比值降低0.12,CO释放量选择性降低12.7百分点。盘磨梗丝的微观结构和燃烧特性与切梗梗丝存在明显差异,盘磨梗丝卷烟比切梗梗丝卷烟具有更低的CO释放量和CO/焦油比值。     

烟叶原料种类对烟草颗粒热解和释烟特性的影响

为揭示颗粒型加热卷烟烟芯材料热解与烟气释放规律,采用湿法造粒技术,利用热重-红外联用装置（TG-FTIR）与锥型量热仪（CONE）,探究了烟叶原料种类对其热解与释烟特性的影响规律。结果表明:①不同种类烟叶原料制备的烟草颗粒失重过程基本一致,相较于烤烟颗粒而言,梗丝、再造烟叶、白肋烟、雪茄烟和香料烟制备的烟草颗粒最大失重速率温度向低温区偏移,且梗丝颗粒和再造烟叶颗粒易挥发性物质释放阶段的失重速率较大,该阶段烤烟颗粒具有最大失重比例,且热解完成后固体残余量最小。②红外光谱结果显示,不同烟叶原料制备的烟草颗粒气相产物释放过程基本一致,因化学成分的差异使得释放温区范围略有差异。其中碳水化合物、酚类和醇类等含羟基化合物的释放温区主要集中在150~300 ℃之间;含C=O的羰基、酯类等化合物以及CO释放过程分为两个阶段,分别为250~400 ℃和500 ℃左右;当温度超过500 ℃时,烟草颗粒热解释放出NH₃和CH₄。③梗丝、再造烟叶以及雪茄烟制备的烟草颗粒的堆积密度约在0.54~0.56 g/cm3之间,相较其他原料而言较小,但烟气释放速率较大,累积释烟总量较高,其中,梗丝颗粒起始释烟速率最大;CO与CO₂释放的整体变化趋势与释烟速率曲线变化规律一致,即释烟速率越大,CO与CO₂的释放速率越大。      

烟草生物质燃烧特性与机理研究

为研究烟草生物质的燃烧行为与燃烧特性,采用热重-差示扫描量热联用(TG-DSC)方法,分析了4种典型烟草生物质(烤烟中部叶丝、膨胀梗丝、膨胀烟丝和再造烟叶)在5,10,15和20Ⅱ/min升温速率下的燃烧过程。结果表明:1烟草生物质燃烧过程中存在挥发分着火和固定碳着火两次着火现象;2较高升温速率(15和20Ⅱ/min)下膨胀烟丝存在挥发分和部分固定碳共燃的现象;3通过对烟草生物质综合燃烧特性指数的计算,发现4种烟草生物质在较低升温速率(5和10Ⅱ/min)下燃烧特性差异不大,在较高升温速率(15和20Ⅱ/min)下膨胀烟丝的燃烧特性最好。     

CO_2膨胀温度对不同等级烟叶加工质量的影响

为了研究不同等级的烟叶在不同的CO2膨胀温度条件下,膨胀后烟丝的物理指标、感官质量的变化规律,选取有代表性的烟叶进行小配方模块设计,对各叶组模块分别在240,280,320℃进行膨胀试验。结果表明:上部烟叶耐加工性较好,比较适宜较高的温度进行CO2膨胀加工;中部烟叶比较适宜较低的膨胀温度,以保留烟气的香气和浓度;下部烟叶组织疏松,耐加工性较差,比较适宜较低的膨胀温度;而杂色叶本身感官品质较低,杂气、刺激性较大,对于膨胀后感官质量而言,比较适宜高温膨胀,但膨胀后烟丝结构、填充值略低。     

卷烟吸燃耗氧量影响因素

为研究卷烟设计参数、抽吸参数和燃烧速率对卷烟燃吸耗氧量的影响,采用吸烟机和顺磁氧气分析联用系统建立了卷烟吸燃耗氧量的测试方法,考察了不同抽吸条件下和不同设计参数的卷烟吸燃耗氧量变化,并研究了吸燃耗氧量与燃烧速率和烟气常规成分之间的相互关系。结果表明：(1)卷烟吸燃耗氧量随抽吸容量、抽吸持续时间、膨胀烟丝含量、再造烟叶丝含量、卷烟纸定量、卷烟纸钾钠比、卷烟纸填料含量和烟支圆周的增加而升高,随烟支单支质量、膨胀梗丝含量和卷烟纸透气度的增加而降低,随烟丝宽度和卷烟纸助燃剂含量的增加呈先升后降变化趋势。(2)卷烟吸燃耗氧量与卷烟吸燃速率、烟丝静燃速率和卷烟静燃速率显著正相关,与烟碱、TPM、焦油及抽吸口数显著负相关,与水分和CO无显著相关性。     

卷烟包灰性能的影响因素

为了准确定量卷烟的包灰性能,采用数码相机拍照,利用图像分析软件(Image.J)计算,建立了卷烟包灰性能的定量分析方法.考察了卷烟纸、卷烟配方和切丝宽度对卷烟包灰性能的影响,结果显示:①随着卷烟纸助燃剂的减少及助燃剂中钾钠比的降低,卷烟包灰性能改善明显.卷烟纸中添加包灰助剂在改善卷烟包灰性能方面作用明显;②建立了膨胀烟丝、梗丝和再造烟叶与卷烟包灰性能的多因素影响模型,正交试验及方差分析结果表明,三丝对卷烟包灰性能的影响程度为:膨胀烟丝＜再造烟叶丝＜梗丝;③烟丝切丝宽度为0.8 mm的卷烟,其包灰性能优于切丝宽度为0.9 mm的卷烟.     

膨胀叶丝微观结构的SEM表征

利用扫描电子显微镜(SEM)观察了叶丝膨胀前后的表面和断面显微结构变化,对不同膨胀强度下叶丝断面的SEM照片进行图像处理与数据分析,结果表明:未膨胀的叶丝组织结构紧密,表皮细胞向内凹陷,呈褶皱状;膨胀后的叶丝组织结构疏松,表皮细胞向外凸出,表面光滑、褶皱减少;随着膨胀强度的增加,孔隙直径<4 μm的孔隙数量减少,孔隙直径>4μm的孔隙数量增加.孔隙直径<6μm的孔隙总面积减小,孔隙直径>6μm的孔隙总面积增加.对于CO2膨胀叶丝,孔隙直径<2 μm时孔隙数量和孔隙总面积与叶丝的膨胀率线性关系极显著.对于科创膨胀叶丝,孔隙直径为2～4 μm时孔隙数量和孔隙总面积与叶丝的膨胀率线性关系极显著.     

干冰膨胀烟丝加工过程参数优化研究

针对干冰膨胀烟丝生产及应用过程中存在的造碎严重和耐加工性差等问题,采用正交试验法对膨胀过程的循环气流初始温度、气流流速及蒸汽消耗量进行了优化研究,系统分析了各主要工艺参数对烟丝膨胀质量的影响,并对参数优化前后的膨胀烟丝质量进行了测试对比.结果表明,循环气流初始温度对膨胀后烟丝含水率、回潮烟丝结构及填充值等工艺指标的影响最大;其次是气流风速;再次是蒸汽量.确定的最佳工艺参数为循环气流初始温度260℃;气流风速36 m/s;蒸汽量2000 kg/h.在此条件下,可明显提高膨胀烟丝的含水率,降低造碎,提高其耐加工性能.     

使用神经网络预测膨胀烟丝的填充值

为构建叶组配方与膨胀烟丝填充值之间的关系,在工艺条件稳定的前提下,采用前馈-反向传播人工神经网络对两者间的数量关系进行了初步建模.通过选取合适的传递函数,使神经网络强大的非线性函数逼近能力得以展现,经过大数据量的训练后,该模型具备了良好的预测能力,预测结果的相对误差为5%左右.     

膨胀烟丝两用装箱系统的开发与应用

为满足箱式储丝工艺需求,实现CO2膨胀烟丝的木箱装箱,并解决纸箱传统手工装箱方式费工费时、装箱精度低、无法实现批次化管理等问题,通过分析烟箱特征、装箱技术、装箱速度等相关要素,确定了单箱多工位循环的膨胀烟丝装箱方案,并以此设计开发了可同时满足纸箱、木箱要求的两用装箱系统。该系统结构简单,运行顺畅,应用效果表明:①减轻了原手工纸箱装箱的工作量;②木箱装箱能力满足了箱式储丝的需求;③装箱计量精度由±0.5 kg提高到±0.2 kg;④实现了膨胀烟丝装箱过程的数字化与批次化管理,为膨胀烟丝的品质跟踪管理创造了条件。     

干冰膨胀烟丝工艺热段的改进

针对干冰膨胀烟丝造碎率高、烟丝中香味物质损失多 ,甚至出现枯焦味的问题 ,已陆续出现改进膨胀烟丝工艺与设备的一批专利。涉及到热段改进的专利 ,主要集中在烟丝的输送膨胀管道方面。当烟丝干基含水率降至 9%以后 ,控制输送膨胀气流的温度降至 16 0℃以下 ,最好降低 15 0℃ ,可较好地解决膨胀烟丝所存在的问题     

改进HAUNI烘丝机控制模式降低烘丝干头干尾量

针对HAUNI 5000kg/h烘丝机在烘丝过程中出现的干头干尾量偏大问题,对其运行状态和控制模式进行了分析,从设备和控制系统优化两方面进行了改进.运行结果表明,改进后与改进前相比,烘丝机产生的干头干尾量由110kg降低到30kg.     

改进的烟草烟丝干燥膨胀装置

为替代引进技术的HXD,满足国内中小型烟厂在老厂房内进行技术改造的需要。降低卷烟消耗。降低烟支焦油、减少危害,采用在水平管段上进料,并设置叶丝松散加速器,干燥管道采用C型、椭园形截面,叶丝出料采用双吸口无网切向分离器,工艺气体温度采用冷热风配比风门迅速调节,使叶丝能够完全分散在干燥管道的气流中,均匀干燥;装置有效降低了设备高度,改善了叶丝的膨胀效果,烟丝造碎小,并能去除烟草青杂气味,较好地解决了HXD设备存在的烟丝结团和出口水份不均匀等问题,干燥后的叶丝结团明显减少,出口水份、温度均匀性得到明显提高。     

风送烟丝系统卷烟机落料器风力特性

为了解决风送烟丝系统的能耗大、漏风和稳定性差的问题,文中采用现场实测与统计分析相结合的方法,对风送烟丝系统落料器中的压降和漏风量,以及送丝管内风速进行研究.结果表明,在系统吸丝过程中,落料器中的压降及送丝管内风速呈明显规律性变化,而漏风量的变化规律性不明显.结果对风送烟丝系统设计、初投资和节能降耗,以及落料器设计有指导意义.     

COMAS烘丝机整体改造与应用

浙江中烟工业有限责任公司下设两个生产基地,分别配备COMAS逆流式烘丝机和HAUNI顺流式烘丝机.为了克服烘丝机设备和叶丝干燥工艺差异、统一制丝生产工艺、实现不同产地产品的同质化,在对比分析了两种烘丝机工作原理和控制方式的基础上,对COMAS烘丝机进行了整体改造.内容包括:热风流向变为顺流式;风机增加变频调速功能,调节热风流量,减少能源消耗;采用HAUNI方式的热风温度与筒壁温度控制方式;在出料端安装负压传感器保持烘丝机进出风量平衡.改造后的COMAS烘丝机的热风流向、控制方式趋近于HAUNI顺流式烘丝机,各项工艺和物理指标均达到或优于改造前水平,烘丝冷却后含水率控制稳定,含水率偏差控制在0.18%以内,有效控制了干头干尾烟丝量,且减少了蒸汽消耗.