直投模式片煙均質化加工研究進展

馬敬升，王樹鍵，王松海，王立強，王 旭

（1.山東煙葉復烤有限公司濰坊復烤廠，山東 濰坊 261051； 2.山東中煙工業有限責任公司，山東 濟南 250014）

打葉復烤作為卷煙制絲的前端環節，成品片煙的均質化水平對卷煙產品的質量穩定性起到至關重要的作用，而卷煙產品的質量穩定性是穩定消費群體、提高品牌銷量的重要因素，因此，開展均質化加工工藝技術研究意義重大。中國煙草總公司在2015 年下文《關于推進打葉復烤企業均質化生產加工的意見》，要求煙草系統全面推行均質化生產加工。

隨著打葉復烤生產環節均質化加工生產的推行，均質化加工工藝研究也取得巨大進展。目前均質化加工主要分為高架庫配比、平庫配比、直投三種模式。國內先進復烤企業多通過技術改造建成高架庫，較先進企業多采用平庫配比模式，兩種模式在投料環節對原料進行混配，實現來料均勻，極大地提高了煙葉均質化水平。不具備自動化高架庫和在線近紅外檢測能力的復烤企業多采用鋪葉臺直投配比模式，該方式較為簡單，均質化控制精準度較差。同時以上模式在打葉生產環節進行均質化加工控制的較多[1]，從原煙工商交接、倉儲、挑選、打葉生產等全過程開展研究較少。為此，本文從片煙均質化加工的常用衡量指標、直投模式片煙均質化加工措施兩個方面進行研究探討，以期為片煙均質化加工研究與實踐提供參考。

1 片煙均質化加工的常用衡量指標

1.1 化學成分

煙葉的化學成分是煙葉化學性質的基礎、煙葉質量的一個方面，同時也是決定煙葉評吸質量的最主要因素，但煙草中化學物質種類眾多，目前已被鑒定的有2549 種，且其中很多化學成分在含量測定方面需要消耗大量時間和精力，因而在生產上很難全面掌握煙葉的所有化學成分信息[2]。生產過程中復烤企業常測的化學成分有煙堿、鉀、氯、總糖、總氮、還原糖等。2015 年發布《關于推進打葉復烤企業均質化生產加工的意見》，將煙堿變異系數（CV 值）作為復烤均質化加工的考核衡量指標，煙堿作為衡量打葉復烤加工均質化水平的指標，逐漸在煙草系統得到了廣泛的應用。現行煙堿變異系數優秀指標為≤3.5%。隨著對產品質量要求的不斷提高，2022 年發布《中國煙葉公司關于推進2022 烤季煙葉均質化復烤加工的通知》，將糖堿比變異系數（≤5.0%）列入均質化的控制目標。

1.2 水分

成品片煙水分是煙葉打葉復烤加工的一項重要加工指標，水分過大，片煙長時間存放容易產生霉變損壞，嚴重影響片煙質量；水分過小則增加了運輸、使用過程中的造碎，且減緩了煙葉發酵醇化的速度。考慮到片煙安全儲存和自然醇化的需求，卷煙工藝規范中規定打葉復烤后的片煙水分范圍為10.5%～13.0%，并且要求均衡一致[3]。現行國家局推行的水分變異系數優秀指標為≤2.0%。

1.3 非煙物質控制

片煙中常見非煙物質有塑料纖維、羽毛、雜草、麻絲、蟲繭等，其在燃燒過程中易產生的刺激性對卷煙質量影響較大，且其中一部分非煙物質如羽毛、塑料等產生的氣體危害人體健康，并且可能存在的金屬、石塊等雜物還會損害生產設備，嚴重危害了煙葉質量和安全生產。因此，煙草行業對非煙物質有著極其嚴格的要求，卷煙工藝規范要求片煙中雜物一類含量為 0，二、三類含量為 ＜0.00665%[4]。2022 年發布《中國煙葉公司關于推進2022 烤季煙葉均質化復烤加工的通知》，要求每個加工模塊每10 箱一類雜物檢出數量（三層六面法）≤8 個，總雜物數量≤43 個。

1.4 葉片結構

成品片煙葉片結構是指打葉復烤后在片煙成品中不同規格葉片的分布情況,主要包括大片率、中片率、大中片率、小片率、梗中含葉率、葉中含梗率等幾個指標。因為葉片結構指標較多并且彼此相關性明顯，有人[5-6]應用灰色關聯聚類分析的方法，確定中片率、小片率和葉含梗率為核心指標。目前，隨著時代的發展，技術的不斷進步，提升中片率、控制碎片率、降低大片率成為煙草工商雙方共同追求的目標。同時葉片結構的穩定性對卷煙質量影響較大，2022 年發布《中國煙葉公司關于推進2022 烤季煙葉均質化復烤加工的通知》，要求葉片結構變異系數≤10%。

2 直投模式片煙均質化加工措施

均質化加工貫穿工商交接、倉儲、挑選、打葉生產等全過程，每一步都影響到片煙均質化水平，且與質量指標、經濟指標存在一定相關性。

2.1 工商交接環節

煙葉收購從源頭上決定了工商交接煙葉的質量。因此管控前移，才能更好地保障煙葉質量。煙葉等級受混部位和混低次影響明顯，尤其是中部高等級煙葉混部問題突出，低等級煙葉混低次現象明顯。全國煙葉在工商交接環節等級合格率為44.9%～71.5%，合格率的大幅波動會明顯影響煙葉外觀質量和化學成分[7]。原煙批次劃分要分產地、品種，兼顧等級質量，控制單批次原煙質量極差5%以內,保障原煙批內質量的一致性。交接過程中同時對雜物、霉爛煙、水分情況詳細記錄，以備后期挑選和復烤加工。同時，同一產地煙葉受品種、生態環境、烘烤水平、煙站收購水平的影響會導致外觀質量相近的同一等級煙葉，化學成分存在一定的差異。因此，提高工商交接等級純度和質量，再結合化學成分劃分原煙批次，從源頭提高批次內原料質量的均勻性，是提高片煙均質化水平的首要措施。

2.2 倉儲環節

當前，部分復烤企業倉儲能力缺口依然較大，給煙葉收儲、加工排產、模塊組配帶來較大困難。倉儲管理不規范，容易導致投料錯誤，造成質量事故。原煙倉儲，對煙葉水分起到一定的平衡作用，另外在倉儲過程中容易發生霉變、蟲情等情況，這嚴重影響煙葉質量，對煙葉化學成分、非煙物質數量產生較大影響。同時復烤企業要逐年配足配齊框欄、帆布等配套設施，實現選后煙葉的標準化存儲和清潔化包裝，這能很好地保證選后煙葉質量。

2.3 挑選環節

提升選葉保障能力，重點增加選葉場地空間，面積緊張的復烤企業要加快拓展選葉車間，確保選葉進度和加工進度協調匹配。有條件的企業可根據需要加裝在線近紅外化學分析儀，實現選后煙葉煙堿成分的實時檢測；無條件的企業可取樣進行離線近紅外檢測。同時由于外觀特征相似的煙葉，其化學成分存在差異，因此，結合原煙煙堿值，高低搭配進料，利于選后煙葉化學成分均勻穩定。挑選過程中要嚴格控制煙葉雜物，加強對麻繩、麻線的剔除；專人負責處理霉爛煙葉，堅決杜絕霉爛煙葉進入原料。現在工業企業提倡大配方大工藝理念，可能會出現同一打葉批次投料批次過多，后期批次要合并現狀，可以采用同一挑選方式同一產地多個批次合并挑選的做法，從挑選環節提高了幾個批次的均質化水平。研究表明[8]，煙葉挑選可顯著提高煙葉的等級合格率，雜物含量則明顯降低，化學成分更穩定協調。煙葉挑選工序對煙堿均勻性影響很大，原煙挑選后，煙堿變異系數下降度平均值35.7%，選后煙再進行混配，煙堿變異系數平均下降48.86%[9]。

2.4 打葉生產環節

采取直投模式的復烤企業，設備相對落后，可能存在投料方式單一、備料空間不夠、儲葉柜容量不足、除雜裝置配置不完善、葉片結構優化乏力、近紅外設備數量不夠、信息化手段缺乏等一系列設備配置問題。需要針對裝備短板，實施必要的設備局部改造。

用煙堿數據指導投料規則和物料組織是實現均質化加工的有效辦法，是現階段均質化加工的基礎形式。運用批次管理方法對打葉復烤生產過程進行管控。綜合空間、原料和儲柜容量等因素，做好投料批次的劃分，做好尾料處理，將投料批次作為均質化加工質量管控的基本單元，通過控制投料批間的質量穩定性實現加工模塊的穩定性。抓住生產關鍵環節，提升均質化水平。一是嚴控投料精度。針對鋪葉臺直投特點，首先保證備貨時煙葉等級、垛位、數量、比例準確性。其次，鋪葉臺直投嚴格執行“橫進縱出”“單入并出”的原煙出庫方式，重點監控各臺位同步性和各臺位原料準確性，做到定期清批。二是規范使用打前預混柜和打后混配柜。保證每一投料單元的煙葉進入同一預混柜，打后同一單元的片煙進入同一混配柜，不同單元煙葉在投料比例和重量上保持一致。鋪葉臺投料是打葉復烤加工的第一步，是均質化加工的首要環節[10]。研究[11]表明，直投模式下利用垛位煙堿值進行高低搭配投料，可以有效地提升均質化加工水平。肖明禮等[12]結合鋪葉臺與儲柜，進行優化設計，可提高均質化水平；楊波等[13]認為打前柜和烤前柜的使用，可有效提高片煙煙堿均勻性、水分均勻性、葉片結構均勻性。

在打葉復烤加工過程中，依靠人工挑選和設備除雜進行非煙物質剔除。人工除雜易受到操作工責任心、熟練程度、體力、精力等主觀因素的影響，雜物剔除效果有較大波動。設備除雜中應用較多的是風選除雜、光電除雜、滾筒篩砂、金屬剔除等裝置，他們均能對某類雜物起到較好的剔除效果。馬亞等[14]設計了一種垂直風送異物剔除系統，試驗表明，該系統對重質雜物的剔除率大于 96%，對輕質雜物的剔除率大于85%。何玉丹等[15]設計了一種纖維絲狀雜物剔除設備，對麻絲等雜物的剔除率在55%以上。

打葉段是實現葉片結構均質化的關鍵環節，打葉流量、打刀、框欄形狀、尺寸、打輥轉速、各級風分效率布置等均影響最終結果。皇甫東有等人[16]研究表明，一潤、二潤溫度和水分均顯著影響碎片率、葉中含梗率，一潤溫度和水分還會顯著影響大中片率，且一潤對片煙結構的影響大于二潤。楊洋等人發現一潤、二潤“潤透率”和中片率有正相關關系；打葉風分工段工作強度與中片率有正相關關系，與大片率、碎片率、碎末率存在負相關關系。

以適中水分為核心值合理設定烤機水分控制范圍，成品水分既不走下限，也不走上限，降低成品返箱率。李琳琴[17]通過試驗發現，決定烤后煙葉水分的主要因素是烤機回潮段出口水分和干燥段出口水分。潘武寧等人[18]研究表明，煙葉“烤透率”對烤后煙葉的水分均勻性有較大的影響。在一定條件下，提高復烤工序烤透率，對提高回潮后煙葉水分的均勻性有積極影響。

3 結語

以往的片煙均質化加工控制往往只關注于投料配比環節及后續打葉生產各工段的控制措施，本文首次提出“煙葉全過程均質化加工控制模式”，從工商交接、倉儲、挑選、打葉生產4 大環節進行分析，但分析不夠全面，不夠系統。均質化不是一成不變的，是動態發展的，它是一個不斷向縱深拓展，不斷向多維質量延伸的過程，這就要求我們要不斷學習實踐，以推動均質化加工一步一步邁上新臺階。