煙片冷加料研究應用

趙猛

山東中煙工業有限責任公司滕州卷煙廠 山東滕州 277599

潤葉加料工序是制絲生產線上的一道重要工序，其主要作用是在控制一定的加料環境下完成對煙葉的料液施加，該工序的一個核心內容就是如何將已配置好的糖料充分均勻的施加到煙片上，經貯葉后煙片充分吸收料液，從而改善和提高煙片的內在結構和感官質量[1-4]。料液為強極性溶液，在氫鍵及范德華力的作用下，料液分子聚合在一起，形成料液大分子團不利于煙片對料液的吸收。加料機的熱風循環系統能夠提高煙片溫度，利于煙片對料液的吸收。但熱風循環系統會帶走部分霧化后的料液，不僅造成寶貴糖料的浪費，也使設備上粘附糖液，降低設備的工作穩定性和可靠性[5]。同時，循環熱風會使煙片明度值降低。而色澤作為卷煙感官品質評價的一項重要指標，越來越受到消費者的關注。針對上述問題，湖北中煙鄭飛等人發明專利提出利用雙滾筒加料以避開加料過程循環熱風對料液的影響[5]，行業內有專家提出降低加工強度以減少煙片明度值降低值，對于料液分子團大小及滲透性的研究鮮有報道。為此，滕州卷煙廠與山東豐碩環保科技有限公司合作，利用強磁技術改進了潤葉加料工藝——利用永久強磁料液小分子化處理器將大分子團料液處理為小分子團料液，關閉熱風循環系統即采用煙片冷加料，分析了煙片冷加料系統對加料均勻性、煙片明度值變化及料液吸收的影響關系，并進行生產驗證，旨在通過加料與小分子化料液技術的有機結合豐富潤葉加料工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

滕州卷煙廠泰山（宏圖）A配方煙片及卷煙輔材。

SJ1521型潤葉加料機（昆明船舶設備集團有限公司）；SQ361型切絲機（秦皇島煙草機械有限責任公司）；GS9000型強磁料液小分子團處理器（山東豐碩環保科技有限公司，結構見圖1）；ZJ17卷接機；德國Binder公司恒溫恒濕箱；Kd11煙支重量分選儀。

圖1 GS9000型強磁小分子團水處理器結構圖

1.2 方法

（1）料液小分子化。在料罐出料管上安裝GS9000型強磁料液小分子化處理器，料液通過小分子化處理器，小分子化處理器中的強磁力線（強磁場，不消耗能源）將大的料液分子團切割成小的料液分子團并保持，這樣經引射霧化而施加在煙片上的料液就是小分子團料液，小分子團料液的強活性和滲透性使煙片快速的吸收。（2）試驗設計。對確定的噴嘴徑向角度、噴嘴軸向角度兩個關鍵因子，利用Minitab軟件進行中心復合響應曲面試驗設計（見表1）。為排除其它因素對結果的影響，所有工藝參數調整使用同一批煙片，各項參數穩定后，在潤葉加料出口在線水分儀后約30cm處進行煙片取樣。每一分鐘取樣一次，每次取2kg，共取樣5次，混合均勻后進行編號，作為一個樣品。貯葉時間對煙片明度值的影響做單因素試驗分析，在貯存2h、3h、4h、5h和6h時，分別在貯柜的四角和中間進行五點取樣作為5個平行試驗，每點取樣1kg作為一個樣品，分別進行明度降低值檢測。應用及對照試驗煙片取樣后直接切絲，所取樣品采用自然晾干法對試驗與對照待配制樣品進行處理，待水分降低至約為12.8%時，四分法分別取樣6kg，采用同一卷接機和輔材，同一操作工進行樣品煙卷制，平衡水分后，利用重量分選儀選出單支重量為0.895g的煙支，做好標識，置于恒溫恒濕箱 ( 22℃，RH60% ) 內平衡48h后進行感官質量評價。（3）檢測方法。白色A4紙裁剪為40 mm×40 mm的紙片作為煙片（宏圖A配方煙片）標準替代物，檸檬黃10%稀釋液（檸檬黃∶標準糖料=1∶9，質量比）作為糖料標準替代物。加料設備穩定運行后，在進料振槽等時間間隔撒入120片標準紙片，在加料出口人工挑選出標準紙片，隨機挑選100 片作為圖譜成像分析對象，并記錄加料精度。利用色差儀，選擇測色孔徑L=25.4mm，光源D65，測定角10°條件下，用黑白校準板對儀器進行校準。檢測對照樣色度，確定色樣標準，以標準樣品色度為基準值，檢測試驗樣品色度。明度是指儀器檢測樣品的明暗程度，可以表征煙片色澤的亮度；色差是指樣品與對照樣色度的差別，表征煙片在顏色與色澤上的整體差異。色差根據CIE( 國際照明協會) 1976L*a*b*標準色差公式計算：

△E*ab=[△L*2+△a*2+△b*2]1/2

其中，△E*ab表示總色差大小，△L*表示樣品與標準樣品的明度差異，△a*表示樣品的紅/綠差異，△b*表示樣品的黃/藍差異。根據計算公式，色差單位為正，在本試驗中，以對照樣的色澤為標準，試驗樣品比對照樣好的△E*ab為正值，比對照樣差的△E*ab為負值。

2 結果與分析

2.1 加料均勻性

使用已編碼單位對加料均勻性與軸向角度、徑向角度及其平方項進行響應曲面回歸分析，結果如下：

表1 響應曲面回歸分析表

通過響應曲面回歸分析發現，各因子的P值均小于0.05，作用顯著。對噴嘴軸向角度和徑向角度利用Minitab軟件進行響應優化，結果如下：

圖2 關鍵因子響應優化圖

由圖2可以看出，當噴嘴徑向角度為87.2°，噴嘴軸向角度為91.6°時，加料均勻性最高為62.95%。

2.2 明度降低值

表2 貯葉時間單因素試驗表

使用 Tukey 法對以上信息進行分組，結果如下：

由表3和表4可以看出：貯存4h和5h差異不顯著，其它貯存時間相互間差異顯著。隨貯葉時間延長，煙片明度下降值增大，結合生產效率及工藝要求考慮，選擇貯葉時間4h。

2.3 應用試驗

表3 Tukey信息分組表

在噴嘴徑向角度為87.2°、噴嘴軸向角度為91.6°、貯葉時間4h條件下，應用GS9000型強磁料液小分子化處理器處理料液與不處理料液進行對比試驗。連續進行10批次泰山（宏圖）A配方煙片，每次對照使用同一批次煙片、同一桶料液，結果表明：經GS9000型強磁料液小分子化處理器處理后的料液，在關閉熱風循環系統的情況下吸收更好，感官質量明顯提高

3 結語

本研究，利用強磁料液小分子化處理器將料液處理為小分子團料液，小分子團料液的強活性和滲透性使煙片快速的吸收。在噴嘴徑向角度為87.2°、噴嘴軸向角度為91.6°、貯葉時間4h條件下，關閉熱風循環系統，其它參數按照正常生產時參數執行，煙片明度下降值較正常加料減少2.28，感官評價值較正常加料提高了3.94。本研究成果豐富了潤葉加料工藝，提高了加料工序加工質量。實現了潤葉加料的精益生產，不僅能夠節省潤葉加料工序的時間，同時也減少了能源的浪費，符合綠色煙草的理念。