細(xì)支卷煙原料葉片結(jié)構(gòu)控制方式的優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉鵬 李敏 隋相軍 邢立冉 劉勇 馬知行

摘? ?要： 為尋求打葉復(fù)烤過程中葉片結(jié)構(gòu)的合理控制方法，以打葉機(jī)一打框欄和打輥轉(zhuǎn)速為研究對(duì)象，試驗(yàn)不同形狀、不同尺寸型號(hào)的框欄，每種框欄設(shè)定三種打輥轉(zhuǎn)速，研究不同框欄形狀、不同打輥轉(zhuǎn)速對(duì)河北產(chǎn)地?zé)熑~葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)及片形的影響。研究發(fā)現(xiàn)：使用六邊形框欄打葉，葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)和片形改善明顯;使用3.0～3.5英寸六邊形框欄，煙葉大片率可控制在40%以內(nèi)，大中片率可控制在80%以上，<2.36 mm葉片率可控制在0.5%以內(nèi)，葉中含梗率可控制在1.2%以內(nèi);使用3.5～4.0英寸六邊形框欄，片煙形狀更趨近于圓形，卷煙制絲整絲率最高。實(shí)現(xiàn)了將葉梗分離后葉片結(jié)構(gòu)的指標(biāo)控制在適宜范圍，滿足了細(xì)支卷煙原料質(zhì)量穩(wěn)定性的要求。

關(guān)鍵詞： 打葉復(fù)烤;細(xì)支卷煙;葉片結(jié)構(gòu);片煙形狀;整絲率;一打框欄;打輥轉(zhuǎn)速

引言

目前，對(duì)于細(xì)支煙原料的打葉復(fù)烤生產(chǎn)，復(fù)烤企業(yè)打葉機(jī)一打普遍采用菱形框欄打葉，大片率偏高、片形趨近于菱形和長(zhǎng)條形，直接影響成品片煙的大中片率指標(biāo)、卷煙制絲整絲率和煙絲填充能力[1]。對(duì)接新版細(xì)支煙生產(chǎn)加工要求——《卷煙工藝規(guī)范》和《打葉復(fù)烤五項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)指引》，通過實(shí)施片形結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，可將葉梗分離后大片率控制在45%以內(nèi)，大中片率提高到80%以上，<2.36 mm葉片率控制在0.5%以內(nèi)，葉中含梗率控制在1.5%以內(nèi)，以提高片煙結(jié)構(gòu)的均勻性[2]。

山東煙葉復(fù)烤有限公司諸城復(fù)烤廠使用的打葉機(jī)為仿COMAS臥式打葉器，具有四打十一分帶一回梗打循環(huán)的組合結(jié)構(gòu)，一打使用菱形框欄，在對(duì)北方產(chǎn)區(qū)煙葉打葉時(shí)，打輥轉(zhuǎn)速450～480 r/min，打葉后大片率50%左右，片形多為長(zhǎng)條形、菱形。為了滿足細(xì)支煙原料葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)和片形要求，本文分析打葉工序?qū)θ~片結(jié)構(gòu)指標(biāo)和片形的影響。設(shè)定真空回潮、潤(rùn)葉、復(fù)烤工序和生產(chǎn)線流量基本保持不變，以打葉機(jī)一打框欄和打輥轉(zhuǎn)速為研究對(duì)象，通過不同梯度的試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)降低大片率、提高中片率、優(yōu)化片形、提升結(jié)構(gòu)均勻性[3-5]，實(shí)現(xiàn)葉片結(jié)構(gòu)控制方式的優(yōu)化設(shè)計(jì)，保障細(xì)支卷煙質(zhì)量的均勻穩(wěn)定。

1? 材料與方法

1.1? 材料、設(shè)備與儀器

1.1.1材料

煙葉樣品等級(jí)為2018年保定C3L、石家莊C3L、張家口C4L，由河北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司提供。

1.1.2 設(shè)備

（1）仿COMAS臥式打葉器（北京長(zhǎng)征高科技有限公司生產(chǎn)），設(shè)備能力12 000 kg/h;

（2）試驗(yàn)用框欄3.5英寸菱形、3.0～3.5英寸六邊形（3.0英寸六邊形和3.5英寸六邊形間隔排列）、3.5～4.0英寸六邊形（3.5英寸六邊形和4.0英寸六邊形間隔排列）、3.0英寸三角形（英寸，非法定計(jì)量單位，1英寸=0.025 4 m）。

1.1.3? 儀器

（1）CA24-HX1型葉片振動(dòng)分選篩;

（2）CA14X型旋振分選篩;

（3）CA14型葉含梗檢測(cè)機(jī);

（4）FA2004型電子天平;

（5）TSM600型在線片形分析系統(tǒng)（上海創(chuàng)和億電子科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)）。

1.2? 方法

1.2.1? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)三種形狀框欄，其中六邊形框欄選用兩種尺寸，每種框欄試驗(yàn)三種打輥轉(zhuǎn)速，試驗(yàn)設(shè)計(jì)組合見表1?？驒谛螤詈统叽缛鐖D1所示。

1.2.2? 試驗(yàn)方法

（1）試驗(yàn)時(shí)，每組試驗(yàn)原煙投入量為50 000 kg，生產(chǎn)線流量設(shè)定為10 000 kg/h，真空回潮、潤(rùn)葉和復(fù)烤工序工藝參數(shù)保持穩(wěn)定，確保二潤(rùn)后煙葉溫度和水分保持一致。

（2）葉片結(jié)構(gòu)取樣點(diǎn)為打后片煙匯總帶處，每組試驗(yàn)待設(shè)備調(diào)試穩(wěn)定后30 min取樣，取樣間隔30 min，每組試驗(yàn)取樣檢測(cè)5次。檢測(cè)方法按GB/T 21137[6]執(zhí)行。

（3）待設(shè)備調(diào)試穩(wěn)定后30 min進(jìn)行片形檢測(cè)，以后每30 min檢測(cè)1次，使用在線TSM600型在線片形分析系統(tǒng)測(cè)試圓度率。

（4）每組試驗(yàn)完成后，根據(jù)試驗(yàn)編號(hào)更換框欄，并清理設(shè)備。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 葉梗分離后葉片結(jié)構(gòu)

2.1.1? 大片率

不同框欄、不同打輥轉(zhuǎn)速下葉梗分離后，大片率有較大差異，如表2所示。分析可見，對(duì)比菱形框欄，使用六邊形框欄和三角形框欄時(shí)的大片率均有所降低，六邊形框欄下降最明顯，大片率可控制在40%以內(nèi)。其中，3.0～3.5英寸六邊形框欄大片率平均降低8.06%，3.5～4.0英寸六邊形框欄大片率平均降低7.33%，3.0英寸三角形框欄大片率平均降低4.25%。

2.1.2 大中片率

不同框欄、不同打輥轉(zhuǎn)速下葉梗分離后大中片率如表3所示。分析可見，采用四種不同形狀尺寸的框欄時(shí)，葉梗分離后大中片率基本接近，結(jié)合表2中大片率數(shù)據(jù)（中片率=大中片率-大片率），六邊形框欄的中片率提高最多，3.0～3.5英寸六邊形框欄打葉時(shí)，打輥轉(zhuǎn)速370 r/min對(duì)應(yīng)的大中片率最高;3.5～4.0英寸六邊形框欄打葉時(shí)，打輥轉(zhuǎn)速380 r/min對(duì)應(yīng)的大中片率最高。大中片率平均值均控制在80%以上。

2.1.3? <2.36 mm葉片率

不同框欄、不同打輥轉(zhuǎn)速下葉梗分離后<2.36 mm葉片率如表4所示。分析可見，在四種不同形狀尺寸的框欄中，3.0～3.5英寸六邊形框欄打葉造碎率最低，為0.13%，隨著打輥轉(zhuǎn)速提升，造碎率逐漸升高。使用六邊形框欄打葉，合理控制打輥轉(zhuǎn)速，更適合細(xì)支煙加工降碎片的要求[7-9]。<2.36 mm葉片率平均值均控制在0.5%以內(nèi)。

2.1.4? 葉中含梗率

不同框欄、不同打輥轉(zhuǎn)速下葉梗分離后葉中含梗率如表5所示。分析可見，在四種不同尺寸型號(hào)的框欄中，六邊形框欄葉中含梗率最低，均低于1.0%，隨著打輥轉(zhuǎn)速提升，葉中含梗率有所降低，3.0～3.5英寸六邊形框欄葉中含梗率最低，為0.64%。葉中含梗率平均值均控制在1.2%以內(nèi)。

2.2? 片煙圓度率

2.2.1? 片煙圓度率計(jì)算公式

TSM600型在線片形分析系統(tǒng)利用圖像處理技術(shù)獲得片煙圖像，通過圖像處理分析，檢測(cè)每片片煙的面積，以圓度率表示片煙形狀，公式為

C—片煙圓度率;

A1—片煙面積，mm2;

A2—片煙外接圓面積，mm2。

利用圖像處理技術(shù)獲得的片煙圖像及處理分析結(jié)果如圖2所示。

2.2.2? 圓度率與整絲率的關(guān)系

片煙圓度率代表片煙形狀與圓形的接近程度，圓度率越大，片煙形狀越接近圓形;圓度率越小，片煙形狀越細(xì)長(zhǎng)。實(shí)踐證明，煙絲的整絲率是隨著圓度率的增加而提高的。但是，并不是說圓度率越大越好，圓度率過大，切絲時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定造碎，反而影響整絲率[10]。

從圖3可以看出，整絲率隨著圓度率的增加先升高再降低，圓度率在0.3%～0.8%時(shí)，整絲率大于80%;圓度率在0.5%～0.7%時(shí)，煙絲整絲率最好。

2.2.3? 葉梗分離后片煙圓度率

不同框欄、不同打輥轉(zhuǎn)速下葉梗分離后片煙圓度率如表6所示。在0～0.25%區(qū)間，六邊形框欄打葉片煙圓度率低于菱形框欄和三角形框欄，說明六邊形框欄打葉的片煙形狀優(yōu)于菱形框欄和三角形框欄。按照整絲率大于80%統(tǒng)計(jì)，片煙圓度率在0.25%～0.75%區(qū)間最好的為3.5～4.0英寸六邊形框欄，打輥轉(zhuǎn)速為390 r/min。

3? 結(jié)論

本文通過開展打葉機(jī)一打不同框欄、不同打輥轉(zhuǎn)速下打葉工序的對(duì)比試驗(yàn)，針對(duì)以河北產(chǎn)地為代表的北方煙葉，研究了一定范圍內(nèi)框欄形狀、尺寸和打輥轉(zhuǎn)速對(duì)葉梗分離后葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)和片煙形狀的影響，結(jié)果表明：

（1）打葉機(jī)一打使用六邊形框欄，可有效降低大片率、提高中片率，<2.36 mm葉片率和葉中含梗率也明顯降低，基本滿足細(xì)支卷煙原料葉梗分離后葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)的要求;

（2）使用3.0～3.5英寸六邊形框欄，打輥轉(zhuǎn)速370 r/min時(shí)，葉片結(jié)構(gòu)指標(biāo)優(yōu)于其他試驗(yàn)組合;

（3）使用3.5～4.0英寸六邊形框欄打葉，片煙形狀更趨近于圓形，卷煙制絲整絲率高于菱形框欄和三角形框欄。

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