漿料凈化技術在煙草薄片生產中的應用研究

薛洪龍 宋成劍 李新生

摘要：分析了現有造紙法煙草薄片流送系統存在的問題，研究了流送系統改造后對煙草薄片生產的影響。結果表明，改造后生產穩定性和產品質量得到不同程度的提升；煙草漿料經凈化處理后，可有效減少大尺寸雜質，基片的勻度、抗張強度和手感柔軟度均得到不同程度的提高，抗張強度、松厚度穩定性提高，基片掉毛掉粉量減少。

關鍵詞：煙草薄片；流送系統；漿料凈化；基片勻度

中圖分類號：TS733+.3；TS75

文獻標識碼：A

DOI：10.11980/j.issn.0254508X.2018.12.015

造紙法煙草薄片（又稱再造煙葉）是以煙草廢棄物為原材料，采用造紙工藝加工重組而成的煙草制品，其具有密度低、填充值高、燃燒速度快、煙堿、焦油及一氧化碳釋放量低等特點，因此應用煙草薄片是卷煙產品降焦減害的重要技術手段之一[1]。近年來，在卷煙產品質量提升目標的驅動下，煙草薄片生產技術和產品質量得到迅速發展，已成為中式卷煙的重要原料[2]。

煙草薄片的質量提升和穩定受控是保證卷煙質量穩定的重要基礎，在煙草薄片生產中，質量穩定性是評價產品的重要指標，而基片（煙草薄片涂布前的片基）勻度是影響產品內在感官和生產運行穩定的關鍵因素[34]。基片勻度與上網漿料的均勻性密切相關，若打漿質量差尤其是梗皮類物質的存在，易造成基片缺陷增多進而影響生產及質量穩定；鑒于煙草原料中煙梗和煙末打漿性質的不同，行業內逐漸形成了柔性打漿理念，即多級輕打，實現“低打漿度、高濕重”漿料的制備，以提高漿料均勻性[5]。上海煙草集團太倉海煙煙草薄片有限公司（以下簡稱本公司）將打漿過程分解為3個環節：煙梗解纖、混合打漿和網前勻整。

當前，本公司已完成煙梗解纖工序和混合打漿工序的改造，初步實現了柔性打漿。作為制漿抄造工序的關鍵過渡，流送系統中的漿料凈化是漿料上網前的最后一道把關[6]，可去除漿料中大尺寸雜質，提升漿料均勻性，提高基片的勻度和質量穩定性，以提高紙機運行效率和產品質量[7]。本公司于2017年9月對流送系統進行了改造研究，使其適應生產煙草薄片的漿料特性和質量需求，本文對此進行介紹， 以供同行參考。

1原有流送系統介紹

原有流送系統工藝流程如圖1所示。從圖1可見，成品漿料經高位箱、勻漿機、沖漿白水桶、沖漿泵后進入壓力篩，經篩選凈化后良漿進入布漿器準備上網，渣漿輸送至直線振篩濃縮后進入制漿工序煙草漿打漿前漿罐。

此工藝流程存在如下問題：①勻整處理無針對性，漿料均勻性無法得到提升；②渣漿輸送流程長易引起壓力篩堵塞，造成停機使生產節奏失衡；③因制漿段間歇工作，排渣造成打漿前漿罐濃度波動，影響制漿質量穩定性；④排渣流量波動無法及時調節，造成基片及產品質量波動；⑤渣漿中細小纖維和填料損失，造成漿料組分和質量波動。故實際生產中，本公司為避免產品質量穩定性和生產節奏受到影響，拆除壓力篩篩鼓，使用中壓力篩無漿料凈化功能，不對外排渣。

2流送系統短流程改造

鑒于原有流送系統存在的諸多問題，本公司組織各部門進行攻關研究，確立了如圖2所示的漿料流送系統改造方案，即在原有流程基礎上：①轉變勻漿機功能，借助適型磨盤實現渣漿針對性勻整；②縮短渣漿處理流程，實現渣漿短流程回用，減輕壓力篩堵塞風險；③渣漿持續回流至流送系統，對制漿段運行無影響；④通過自動控制實現排渣量與回流量自動調節，減輕基片定量波動風險；⑤渣漿無過濾濃縮流程，避免細小纖維和填料損失。

改造后，渣漿經針對性勻整后可在短流程內重回系統，減輕了壓力篩流量波動和堵塞風險，提高了基片產品質量及其穩定性，提高了紙機運行效率。

3改造前后效果對比

改造完成后，本公司以2017年第四季度兩個牌號的基片產品S、產品Z生產進行驗證，通過基片勻度、漿料尺寸分布、抗張強度等指標（煙草薄片相關指標受涂布及后續干燥工序影響，故此處不做分析）的變化，對比流送系統改造前后生產穩定性及其質量情況。

生產條件為：車速100 m/min，使用裝備0.45 mm縫篩的內流式壓力篩進行凈化處理，良漿流量80 m3/h，漿濃1.0%；渣漿流量13 m3/h，漿濃2.2%。

分析所用漿料樣品于布漿器處取得，漿濃為1.0%；分析用基片樣品取于涂布前，定量為58 g/m2、水分15%。

基片樣品測試前按國家標準GB/T 16447—2004規定，在溫度（22±2）℃、相對濕度（60±5）%的環境條件平衡48h后，測定各項性能指標。

3.1基片勻度的變化

基片勻度，利用紙張勻度儀（2DLAB，法國Techpap）按GB/T 1541—2013測定，結果見圖3。勻度數值越低則表示產品勻度越好[8]。勻度的優劣影響產品質量和紙機運行，勻度較差時，紙機易于薄弱處斷紙，改造后生產過程斷紙情況大幅減少，斷紙次數由日均10.1次下降到2.4次；日均產量得以提升。由圖3可見，產品S漿料經凈化處理后，勻度提高了6.04%，產品Z的提高了7.34%，原因為凈化技術的使用使漿料中大尺寸雜質減少，提升了漿料的均勻性，使得基片成形過程更加均勻，應力薄弱點減少。

漿料均勻性可用其纖維分布表征，纖維分布使用鮑爾纖維篩分儀（LB04，美國TLS）按國家標準GB/T 2678.1—1993測定，結果見圖4。由圖4可見，產品S漿料經凈化處理后，14目截留纖維占比減少7.6%，48目截留纖維減少10.5%；產品Z的14目截留纖維占比減少4.6%，48目截留纖維減少6.8%，原因為大尺寸纖維無法透過篩鼓而隨渣漿排出，使漿料均勻性提高，這也驗證了基片勻度提升的原因。

3.2基片掉毛掉粉及手感柔軟度變化

在煙草薄片的涂布過程中，基片的掉毛掉粉會造成涂布液污染，進而影響卷煙產品的吸味并造成物料浪費，故在生產中使用回用涂布液凈化工藝。實驗收集了涂布液凈化出渣量，經干燥后換算為每噸產品掉毛掉粉量，實驗結果見圖5。由圖5可見，產品S漿料經凈化處理后，掉毛掉粉量減少了20.8%，產品Z的減少了12.2%；掉毛掉粉量的減少得益于基片的勻度提高和大尺寸纖維的減少，使基片變得柔軟。

為了更直觀地表示基片的柔軟程度，本公司根據人工評分結果，使用德國emTEC-TSA手感柔軟度儀（B0458型）建立標準檢測曲線，開發了基片手感柔軟度的測試方法。所測手感柔軟度值越高，表示基片手感越柔軟。圖6為改造前后兩產品的手感柔軟度對比。由圖6可見，漿料經凈化處理后，產品S的手感柔軟度提高了18.4%，產品Z的手感柔軟度提高了15.9%。

3.3基片抗張強度的變化

基片的抗張強度決定紙機的最高運行速度和木漿纖維添加量，提高抗張強度可提高紙機車速和生產效率，還可減少木漿纖維的加入，降低產品的木質雜質。抗張強度的穩定性是影響基片生產的重要指標，如果穩定性差，則紙機易斷紙。生產中漿料凈化技術的應用，使得日均斷紙次數得到極大改善，生產效率得到提升。

基片抗張強度的測定使用材料拉伸測試儀（3342型，美國INSTRON）按標準GB/T 12914—2008進行，結果見圖7。由圖7可見，產品S漿料經凈化處理后，基片抗張強度提高了8.57%，CV值（代表抗張強度波動性，下同）下降了4.90個百分點；產品Z的抗張強度提高了9.68%，CV值下降了1.83個百分點。原因為大尺寸雜質的減少及漿料均勻性的提升使纖維間結合更加牢固，且基片勻度的提高使基片中的薄弱點減少，抗張強度穩定性得以提升。

3.4基片松厚度的變化

基片的松厚度影響涂布工序中涂布液的滲透速率，松厚度越小則涂布液越難滲透。其中定量使用電子天平（PL602L，瑞士梅特勒）按國家標準GB/T451.2—2002測定，松厚度使用測厚儀（496101型，美國TMI）按國家標準GB/T451.3—2002測定，松厚度結果對比見圖8。

由圖8可見，產品S、產品Z的漿料經凈化處理后，基片松厚度均未出現顯著變化，但CV值分別下降了0.88個百分點、1.15個百分點。原因為大尺寸纖維含量的減少，使得基片勻度得到不同程度的提升，厚度測量穩定性提高，使得基片松厚度穩定性提高。

4結論

本公司流送系統的改造實現了漿料凈化技術在煙草薄片生產中的應用，渣漿經短流程勻整回用，減輕了壓力篩堵塞的風險和基片定量的波動，杜絕了漿料組分變化，提升了產品質量穩定性。經生產驗證表明，產品S的上網漿料14目截留組分減少7.6%，基片勻度提升6.04%，抗張強度提升8.57%，松厚度穩定性增加0.88%，手感柔軟度提高18.4%，掉毛掉粉量減少20.8%；產品Z的上網漿料14目截留纖維減少4.6%，基片勻度提升7.34%，抗張強度提升9.68%，松厚度穩定性增加1.15%，手感柔軟度提高15.9%，掉毛掉粉量減少12.2%。

由于煙草薄片生產原料來源廣泛，導致成品漿料質量存在一定波動，漿料凈化及渣漿勻整效果并未完全發揮，下一步將繼續研究優化壓力篩、勻漿機運行參數、勻整磨盤選型，優化工藝布局，使流送系統具備緊湊、簡短、高效的特點。

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（責任編輯：常青）