打葉復烤出片率影響因素分析

劉余里 張勇 劉艷芳 龐孝文 黃克久 代先強 龐天河

摘要 探討了煙葉質量、打葉復烤設備和打葉復烤工藝（技術）參數對煙葉打葉復烤出片率的影響，分析了煙葉打葉復烤過程影響出片率的相關因素，旨在為提升煙葉打葉復烤企業的綜合加工技術水平和經濟效益提供可靠的理論依據。

關鍵詞 煙葉質量;打葉復烤;出片率;工藝參數

中圖分類號 TS 44+3文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2021）05-0185-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.05.052

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Analysis of Influencing Factors on Threshing and Redrying Strips Yield

LIU Yu-li1， ZHANG Yong1 ， LIU Yan-fang2 et al

（1.Pengshui Tobacco Redrying Factory，Chongqing Tobacco Redrying Co.，Ltd.，Chongqing 409600;2. Xuchang Tobacco Company， Xuchang， Henan 461000）

Abstract We discussed the effects of tobacco leaf quality， threshing and redrying equipment and process technical parameters on the strips yield of tobacco leaves. Then， the related factors affecting the strips yield during the process of threshing and redrying of tobacco leaves were studied， aiming at providing reliable theoretical basis for enhancing comprehensive processing technology level and economic benefit of threshing and redrying enterprises of tobacco leaves.

Key words Tobacco quality;Threshing and redrying;Strips yield;Process parameters

煙葉在脫離植株后經過煙葉初烤、打葉復烤、煙葉發酵、卷煙配方、卷煙制絲、煙支制卷、卷煙包裝和銷售等流轉到消費者的各個過程，其經濟價值貫穿始終。

煙葉打葉復烤是我國煙草行業產業鏈中的重要環節，也是將煙葉從農產品轉換為工業原料、提升其經濟價值的第一道工序。在生產加工過程中一方面需要關注大片率、大中片率、葉中含梗率、成品片煙裝箱水分等各項質量指標合理性和穩定性，另一方面還要關注最終產成品的打葉復烤出片率、出梗率、實物產品得率等各項經濟指標水平。打葉復烤出片率是建立在不同煙葉質量、打葉復烤設備、工藝技術和管理水平基礎上各項加工質量指標控制作用的綜合結果。因此，研究影響打葉復烤出片率因素對提高打葉復烤加工經濟效益具有現實意義，同時為衡量打葉復烤企業的綜合加工技術水平、加快形成產區特色煙葉、合理實現煙葉的工業價值提供理論依據。鑒于此，筆者探討了煙葉質量、打葉復烤設備和打葉復烤工藝（技術）參數對煙葉打葉復烤出片率的影響，分析了煙葉打葉復烤過程影響出片率的相關因素，旨在為提升煙葉打葉復烤企業的綜合加工技術水平和經濟效益提供可靠的理論依據。

1 煙葉質量對打葉復烤出片率的影響

煙葉原料是打葉復烤生產加工的基礎，其質量的好壞對打葉復烤出片率水平起決定性的作用[1]。煙葉質量是一個復雜的綜合性和動態性概念，主要包括外觀質量、內在質量、化學成分、物理特性和安全性等方面[2-4]，受到多種因素的影響，隨著生產的發展，煙制品結構的改善和人們消費習慣的改變而變化。近年來，隨著人們對吸煙與健康問題的關注，煙葉和煙制品的品質和安全性越來越受到人們的重視。我國著名煙草專家、中國工程院院士朱尊權將煙葉的質量定義為：“適合卷煙需要的物理性質和化學性質”，優質煙葉和煙制品具有完美的外觀特征、優良的內在品質香氣和吃味、完善的物理特性、協調的化學成分、無毒無害相對安全[5]。

1.1 煙葉外觀質量

打葉復烤出片率與煙葉的部位、破損率和含土率等相關性較強[6]，但目前國內關于這方面研究較少。不同部位煙葉的營養、日照、通風和成熟時間等因素有差異，不同部位煙葉對打葉復烤過程中的煙葉出片率影響也有較大差異。不同產區上、中、下部位之間各物理指標存在明顯差異;同部位不同等級之間的差異較小;在打葉復烤環節中，可以重點考慮不同部位之間物理指標的差異，以指導打葉復烤的生產加工[7]。出片率與煙葉部位因素有明顯的相關性[8-9]，隨著煙葉部位和等級的上升，出片率增加。其中上部煙葉片較厚，原煙葉含梗率較低、吸濕性較強、出片率最高;中部煙次之，下部煙最低。一般情況下，同部位隨著煙葉等級的增高，出片率逐步增加。

1.2 煙葉物理特性

煙葉物理特性是反映煙葉品質和煙葉加工性能的重要參數，煙葉物理特性包括燃燒性、吸濕性、填充性、煙葉形狀、大小、葉片厚度、葉片密度、機械強度（抗張力、抗張強度和延伸率）和含梗率等，其與煙葉加工性能、加工質量、經濟效益關系密切[10-12]。烤煙葉片物理特性與出片率的關系具有規律性[13]，煙葉葉長、抗張力、彈性、平衡含水率和含梗率對應的決策系數為正值，是影響烤煙打葉復烤出片率的主要決策因素，葉長是最主要決策因素，厚度是影響打葉復烤出片率的限制性因素。原煙含梗率與打葉復烤出片率的關系表明，煙葉的原始含梗率與出片率呈極顯著負相關關系[9]。不同部位煙葉物理特性指標與烤煙出片率之間相關性不同。上部煙葉單片寬度、單片重量、葉片密度與烤煙出片率呈極顯著或顯著負相關，原始出片率與出片率呈顯著正相關;中部煙葉原始出片率、單片長度、單片寬度、單片重量、葉片密度與出片率呈極顯著或顯著正相關;下部煙葉原始出片率、單片重量、葉片密度與出片率呈極顯著或顯著正相關[14]。

1.3 煙葉化學成分

煙葉化學成分是決定煙葉質量的內在因素，其含量及協調性是評價烤煙質量的重要指標[15-18]。煙草是一種經濟作物，煙葉的質量品質十分重要，煙草中的化學成分是決定煙葉外觀質量、內在質量、物理特性、煙氣特性及香型風格的內在因素[19]。而煙葉的品質最終由其內在化學成分所決定。不同部位煙葉常規化學成分在一定范圍內與打葉復烤過程中出片率有一定的相關性，煙堿、總糖與打葉復烤出片率關系密切[14]。基于流動分析儀的分切16%近葉基端進行兩段式打葉和基于近紅外光譜技術切除占煙葉面積9%～25%，占煙葉長度15%～30%兩段式打葉的新方法，為打葉復烤企業提高打葉復烤煙葉質量和產量提供了一種新的分切方法和理論支持 [20]。

2 打葉復烤設備對打葉復烤出片率影響

打葉復烤過程是從初烤煙葉的投入到片煙、煙梗等成品產出一個連續的制造過程，煙葉整個加工過程中受到壓力、切割、撞擊、摩擦、撕裂等諸多外力的作用，難以避免地產生過程造碎、增加煙葉損耗，一定程度上降低了產品的可用性和煙草企業的經濟效益[21]。打葉復烤設備是實現打葉復烤工藝的基礎條件，打葉復烤出片率及產品各項指標的實現與打葉復烤設備是密不可分的。因此，打葉復烤設備是提高打葉復烤出片率、實現打葉復烤產品價值的基本條件。

打葉復烤設備應在保證生產線可靠運行和工藝指標達標的前提下，盡可能使設備結構簡化、實用[22]。打葉復烤生產線設備的合理選型、設備間的優化配置與組合以及科學合理的工藝加工流程均有助于減少打葉復烤加工過程煙葉造碎及損耗，進一步提升煙葉打葉復烤出片率。

2.1 輔連與輔助設備

打葉復烤線工藝流程主要分為鋪葉、切斷解把工段、預處理工段、葉梗分離工段、復烤工段和包裝工段5個工段，其生產流水線長、設備數量多、占地面積大。輔連設備往往是打葉復烤企業最容易忽視的環節，在整個過程中除了承擔在線傳遞任務以外，還承擔著諸多重要的工藝任務。

當前國內很多打葉復烤生產線設計一般是將主設備安裝后，再用輔助與連接設備進行簡單的銜接，并未考慮到當地地理氣候因素和車間環境條件對不同工序工藝任務的影響，從而造成實際生產中生產線輔連設備使用數量大、設備轉角多和物料整體落差大等問題。生產實踐表明，在二潤后設置緩沖柜、打葉后設旁路貯葉柜、烤片后設置旁路貯柜等不僅可以起到穩定煙葉加工流量的作用，還可以減少由后續設備故障帶來的不必要煙葉損失。在預處理工段，合理利用喂料機、潤葉機、篩沙機等設備的出料口方向，可以減少不必要的皮帶輸送轉角和落差，同時起到節約空間水平的作用，減少影響打葉復烤出片率的煙葉受力造碎和損耗。打葉風分過程無中途潤葉功能的生產線可適當縮短二潤后煙葉輸送距離，減少二潤后煙葉溫度和水分的不必要散失，避免增加的打葉風分過程中不必要的煙葉造碎。在烤后可根據不同地域的氣候特點，針對高溫高濕氣候地區，適當延長烤后成品的輸送距離，減少成品包芯溫度過高而造成的直接或間接經濟損失。

2.2 潤葉設備

打葉復烤生產線普遍采用滾筒式熱風潤葉機，它是通過潤葉機滾筒熱風循環所帶來的熱量和水汽對煙葉進行松散、回潮，使得煙葉變得柔軟，提高煙葉的耐加工性[23-24]，為后續加工過程中減少葉片造碎，降低過程加工損耗，提高煙葉加工的質量和產量提供重要保證。潤葉機在整個打葉復烤線中占有重要地位，對潤葉質量的好壞起著重要作用，進而影響打葉復烤過程的打葉復烤出片率 [25]。

一次潤葉采用順流熱風循環潤葉機，二次潤葉用逆流熱風循環機的組合，可有效改善潤葉設備狀況，減少潤葉過程中煙葉因過度回潮造成的煙葉浪費現象[26]。生產加工過程中，水、氣一體的熱風潤葉機會導致上部煙葉潤葉溫度、水分控制相互制約的問題。采用潤葉機水、氣單獨控制系統可以根據不同部位煙葉特點實現潤葉溫度和水分的合理控制，從而為減少打葉風分過程的煙葉造碎和提高煙葉打葉復烤出片率提供堅實保障。

2.3 打葉風分設備

目前國內打葉風分設備多為引進、轉化、吸收科馬斯（COMAS）、卡德威爾（Cardwell）、麥克塔維什（MacTavish）、格里芬（Griffen）、茄必尤（Garbuio）和高德利（G&B）等[27] 國外公司技術，按類型可分為臥式打葉設備、立式打葉設備和臥立式結合的打葉風分設備。臥式打葉機打葉機組打輥軸線是水平的，各級打葉分別由完全獨立的單機完成，相鄰單機由輸送物料的風力輸送管路連接。其優點是便于調整，打葉產品質量指標較好、碎片率低;隨著打輥直徑和寬度的增加，單機的臺時產量可增加。缺點是各個單機水平布置，占地面積大，生產線較長、能耗大。立式打葉機組有各級打葉一般是由幾級共軸的打葉器完成，各級風分由一些連通的風分室或風分器完成，打葉與風分采用共同的驅動動力和風機管路系統。相比之下，立式打葉機組結構緊湊、占地面積小、生產線較短、能耗小等優點;缺點是大片率、長梗率稍低、中片率較高、碎片率稍高、內部結構復雜、機器的調試和維護保養要求高。大部分打葉復烤企業生產線采用臥式打葉機組，但也有部分打葉復烤企業結合了以上臥式和立式打葉機組的優缺點，打葉線采用臥立式結合的打葉機組。

不同的打葉風分設備及配置對煙葉打葉復烤產品質量及打葉復烤出片率有著重要的影響。將12 000 kg/h生產線一、二打設備采用2條并列打葉機組，可以提高產品加工質量，降低打葉復烤過程的加工損耗[28]。使用分切打葉機組相對于傳統MT型全葉打葉機組打葉，中部煙出片率提升0.42%，上部和下部煙有相同趨勢[29]。HOUNI式出料落料器進料口在網鼓的斜下方，網面風速較低，葉片進入落料器后在慣性力和重力的雙重作用下進入氣鎖，葉片更難于吸附在網鼓上。HOUNI式出料落料器更加適合葉片的分離，利于提高加工出片率[30]。采用分氣流拋料器可以有效降低風分拋料過程中的造碎，大中片率提高近2.7%，碎片率下降明顯[31]。

我國打葉復烤設備在不斷引進國外設備的基礎上，不斷地加強自主創新，工藝技術裝備水平不斷提升，取得了前所未有的成果。近些年來，隨著打葉復烤企業的重組整合及技改項目的快速推進，打葉復烤設備裝備水平也得到進一步提升，但實際生產中一些設備還存在不足。通過將固定式擋邊裝置改進為活動式擋邊裝置，在風分器下倉體安裝導風裝置，可以解決高速皮帶跑偏報警和風分器下倉體漏料的問題。改進后，風分倉下倉體漏料量降低36.2%～66.0%[32]。通過將Mactavish型打葉器箱體打葉器一端弧門、一端直門的結構改為雙弧門對稱結構，使打葉輥可以換向旋轉打葉。在打葉器上方加裝導向板翻轉機構以解決堵料問題;增加保持打葉輥旋轉方向與導向板一致的聯動互鎖裝置。改進后實現了打葉器換向打葉功能，打葉器的有效作業率由85%提高到90%左右，出片率提高0.2%～0.3%[33]。

3 打葉風分工藝技術參數對打葉復烤出片率影響

最大限度地降低煙葉打葉加工過程中煙葉損耗，保持煙片成品質量穩定性和較高的打葉復烤出片率，是衡量打葉復烤企業工藝技術和質量管理水平高低的重要標準[34]。打葉風分是將煙葉葉片和梗進行分離的過程，在打葉去梗過程中，在打葉風分強大的沖擊力和摩擦力的作用下，所引起的煙葉造碎難以避免，因此如何合理降低打葉風分過程中的煙葉造碎和損耗、提高煙葉的打葉復烤出片率是卷煙工業和打葉復烤企業應關注的問題。

打葉機的主要工藝（技術）參數主要有打輥轉速、框欄形狀及尺寸、打葉負荷、打刀排列、打刀數量、打刀規格及尺寸、打刀間距和釘框距等。打刀排列、打刀間距和釘框距一般是固定的。釘框距一定的情況下，打輥轉速在一定范圍內與打葉效率成近似正比關系。在打輥轉速一定時，檔距與打葉效率成近似反比關系。生產加工前可根據不同需求來選擇框欄形狀及尺寸和調整打葉負荷的大小。風分機的主要工藝（技術）參數有喂料初速度的大小和方向、分離高度和寬度，風力速度、風分比和加料強度等。喂料初速度的大小和方向是由輸送帶速度和撥輥圓周速度決定的，分離高度和寬度受風分機的高度、體積大小、喂料初速度的大小和方向、風力速度等參數影響。風力速度大小可以通過風門和風機出口處的導流板進行調節。加料強度可通過流量的合理控制來調節。風分比與風分機型有關，一般是固定的。合理設置打葉機各項工藝參數對穩定打葉復烤質量和出片率是至關重要的。將打葉框欄 3、4、5排框欄的孔徑改為110 mm×（80±1）mm;將 1、2、6、7 排框欄孔徑改為 110 mm×（72±1）mm。大中片率由86.9% 提高到 87.6%，50 mm×50 mm 以上超大片率由 26.2% 減少至 21.6%，提高了大中片率的同時降低了打葉過程煙葉的造碎率，有效提高了打葉復烤出片率[35]。將打葉框欄開孔制作成不同尺寸進行打葉，可實現打葉復烤線控制大片率、提高中片率、減少碎片率和提高出片率的目標[36]。3.0英寸（7.62 cm）的框欄比3.5英寸（8.89 cm）的框欄對打葉葉片結構有明顯改善，采用較高的一打打輥轉速和較低的四打打輥轉速可以提高一打后的出片比例，適當降低大片率，保證大中片率，提高中片率，減少碎片率，同時可獲得較滿意的綜合效益[37]。打輥轉速的設置和原料的某些物理特性有顯著或者極顯著的相關性。合理的打葉機組的工藝參數設置是減少造碎和損耗、提高打葉復烤出片率的有效措施[38-40]。

4 展望

經過30多年的發展，我國打葉復烤企業的設備、工藝技術和管理水平都有了很大程度的提升。以往打葉復烤的研究主要集中在打葉復烤設備的改進、打葉復烤工藝過程控制對產品質量方面的研究和打葉復烤技術參數的優化等方面，當前多數打葉復烤企業打葉復烤設備配置狀況及管理水平參差不齊、檢測水平和標準等仍存在較大差異，導致諸多研究成果的推廣應用難以廣泛應用。打葉復烤出片率是基于同一生產加工標準下衡量不同煙葉質量、打葉復烤加工設備、打葉復烤工藝技術水平和管理水平上打葉復烤企業綜合加工水平高低的一個綜合指標。全面系統地研究打葉復烤過程影響打葉復烤出片率的相關因素，提高出片率對提升打葉復烤企業綜合競爭力有重要的現實意義。

隨著卷煙工業原料需求的新變化，葉片結構要求在控制大片率的基礎上，提高葉片的大中片率，降低葉片的葉中含梗率，同時更加追求經濟效益的滿足，即更加關注打葉復烤出片率。但實際生產中，一些打葉質量指標與打葉復烤出片率的相關性較強。一定范圍內，打葉復烤出片率隨著大中片率和葉含梗率的升高而升高，隨著梗中含葉率和碎片率的下降而下降。大片率降低，大中片率、葉含梗率會隨之下降，但碎片率會增大;葉中含梗率的提高一般會引起大片率過高，并在一定程度上降低中片率比例;中片率提高，碎片率會有不同程度的升高，煙葉各項質量指標的控制不同程度地制約著打葉復烤出片率水平。因此，打葉復烤企業如何在控制大片率、提高中片率、合理控制葉含梗率的基礎上，在滿足卷煙工業對產品質量要求的同時，保持卷煙工業相對滿意的打葉復烤出片率的水平，是打葉復烤企業面臨的重要問題。

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