煙草打葉復(fù)烤生產(chǎn)線中雜物控制技術(shù)綜述

李國(guó)章，任承能，姬建紅，李 磊，劉延新

（1.石林復(fù)烤廠，云南 昆明 652200；2.貴州煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 564100；3.北京長(zhǎng)征高科技有限公司，北京 100176）

打葉復(fù)烤生產(chǎn)線作為卷煙廠原料的生產(chǎn)基地，其產(chǎn)品的質(zhì)量直接影響成品香煙的質(zhì)量，特別是原料中夾雜的雜物及不合格煙葉對(duì)卷煙質(zhì)量的影響非常嚴(yán)重，輕則影響卷煙的吸食口味,重則會(huì)因非煙雜物燃燒產(chǎn)生有毒氣體，對(duì)人體造成傷害；同時(shí)硬質(zhì)種類的非煙物質(zhì)易損壞生產(chǎn)設(shè)備，給打葉復(fù)烤、工業(yè)制絲線刀片等貴重生產(chǎn)設(shè)備帶來使用成本風(fēng)險(xiǎn)[1]。

目前復(fù)烤企業(yè)控制非煙物質(zhì)主要采用人機(jī)結(jié)合的方式，根據(jù)雜物的不同物理特性，通過人工在線或離線挑選、機(jī)械剔除特定性狀的雜物，以降低成品非煙物質(zhì)。當(dāng)前應(yīng)用較多、較為有效的除雜方式主要有人工精選、麻絲剔除機(jī)、篩砂機(jī)、風(fēng)選除雜、光電除雜、金屬探測(cè)儀、永磁鐵等。近年來，隨著卷煙品牌的發(fā)展，區(qū)域加工中心建設(shè)和均質(zhì)化加工的不斷深入推進(jìn)，行業(yè)在除雜工藝技術(shù)上進(jìn)行了深入研究和探索。近年來激光除雜技術(shù)、靜電除雜技術(shù)在煙草行業(yè)也逐漸得到應(yīng)用。

1 非煙物質(zhì)分類及其在煙草中的控制標(biāo)準(zhǔn)

非煙雜物按其危害性程度分為3 類：一類是各種動(dòng)物的軀體、毛發(fā)、毛皮、羽毛等生物有機(jī)體，食用油、農(nóng)藥、化肥等化工產(chǎn)品污染的煙葉或雜物，尼龍、化纖等化工制品，金屬物、玻璃、口香糖、煙頭等；二類非煙物質(zhì)是紙、麻制品等植物纖維制品，果皮、果核等食品垃圾，石頭、砂土等；三類非煙物質(zhì)是雜草、種子、楊柳絮等非煙草類植物[1]。目前，煙草行業(yè)要求的控制標(biāo)準(zhǔn)為：一類雜物含量為0，二、三類雜物含量≤0.006 65%，但實(shí)際上成品片煙含雜水平控制在一類≤8 個(gè)/10箱，二、三類≤30 個(gè)/10 箱，先進(jìn)指標(biāo)達(dá)到一類≤4 個(gè)/10 箱，二、三類≤20個(gè)/10箱[2]。

2 非煙物質(zhì)剔除工藝

2.1 人工挑選

在生產(chǎn)線中，人工挑選有2 個(gè)工序：一是鋪葉投料工序，該工序的任務(wù)是投料，雜物剔除只是附帶行為，所剔除的雜物主要包括原煙標(biāo)簽、縫包麻繩和其他可見較大型雜物；二是一次潤(rùn)葉后的精選臺(tái)工序，通常有20 多個(gè)挑選臺(tái)位，利用前級(jí)比例分料裝置將物料分散至各慢速皮帶，通過人工將不合格煙葉和可見雜物剔除，雜物有羽毛、塑料薄膜等，該工序的挑選雜物效果受人為因素及物料均散程度影響較大，且現(xiàn)打葉復(fù)烤廠更多的是采用智能化的設(shè)備代替人工，以適應(yīng)未來工業(yè)的發(fā)展需求，導(dǎo)致該工序在各工藝段應(yīng)用越來越少。

2.2 風(fēng)選除雜技術(shù)

該工藝技術(shù)是通常設(shè)置在人工選葉后，此處煙葉經(jīng)過一潤(rùn)后會(huì)更加舒展，且水分高、韌性好、不易破碎；一般選后物料被分散至4～6組，分流后進(jìn)入風(fēng)選除雜機(jī)，利用風(fēng)力浮選原理[3]，將煙葉中的輕質(zhì)雜物和碎葉風(fēng)選出來，選出來的雜物被輸送到碎葉集中剔雜系統(tǒng)統(tǒng)一處理。風(fēng)選除雜系統(tǒng)主要由風(fēng)選除雜機(jī)、落料器、風(fēng)機(jī)和循環(huán)管路組成。煙葉通過高速皮帶機(jī)拋入風(fēng)分倉(cāng)內(nèi)，經(jīng)風(fēng)力浮選作用，將麻絲、羽毛、紙片等較輕的雜物和部分葉片風(fēng)選出來，通過落料器氣料分離后進(jìn)入到雜物處。

2.3 麻絲剔除技術(shù)

麻絲剔除技術(shù)主要應(yīng)用在風(fēng)分器出口振篩上安裝的粘貼拖帶、振篩出口處的無動(dòng)力除麻輥，以及葉片匯總帶后的麻絲剔除機(jī)。其主要是利用粘貼搭扣對(duì)麻絲、毛線進(jìn)行捕捉。但搭扣粘貼麻絲的效果，一是取決于麻絲是否與其接觸，其捕捉麻絲的范圍通常是表面的物料或接觸到的物料；二是搭扣粘貼是否失效（能否及時(shí)清理）。在實(shí)際工作中，通常工作2 h 后，表面就會(huì)粘滿麻絲，若不能及時(shí)清理導(dǎo)致其捕捉麻絲能力失效，而通常生產(chǎn)過程中也來不及清理。

2.4 光電除雜技術(shù)

光電除雜技術(shù)通常應(yīng)用在葉片復(fù)烤工序之前，針對(duì)打后葉片采用圖像方法檢測(cè)，利用光譜特性和圖象處理算法等先進(jìn)技術(shù)識(shí)別手段，將雜物和霉變的葉片識(shí)別后剔除，最大限度地提高打后葉片的潔凈度[4]。

光電除雜系統(tǒng)主要由輸送機(jī)、視頻柜、空氣排氣柜、冷卻系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成；其輸送機(jī)主要是用于輸送物料，其配備了使物料平穩(wěn)通過分選裝置的輔助氣流系統(tǒng)，使物料以平拋的運(yùn)動(dòng)方式通過視頻分揀系統(tǒng)；其視頻柜主要用于雜物的識(shí)別及剔除，其圖像采用最先進(jìn)的線性相機(jī)，滿足使用需求，其剔除執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用大流量、高速、精確的氣動(dòng)電磁閥，利用壓縮空氣氣流，噴落剔除雜物；其空氣排氣柜是整個(gè)裝置的末端部分，其主要是除雜后的煙葉順利進(jìn)入下一工序，同時(shí)提供一個(gè)較大的空間，讓離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣體通過壓風(fēng)罩通道后，在此得以舒緩，并經(jīng)過頂部的出口排放到廠房的除塵系統(tǒng)。其冷卻系統(tǒng)通過冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，使視頻柜中的溫度保持恒定，確保電氣控制元件和攝像機(jī)正常工作。光電除雜技術(shù)應(yīng)用效果主要取決于物料的多少，是否能夠?qū)㈦s物展現(xiàn)在攝像鏡頭之前。以12 000 kg/h 的打葉復(fù)烤生產(chǎn)線中，打葉后的葉片量巨大，要將所有葉片一張張平鋪?zhàn)屨障鄼C(jī)辨別剔除是不可能的。若能解決前端進(jìn)料端物料的分散問題，其應(yīng)用效果會(huì)提高一個(gè)等級(jí)。

2.5 重力除雜技術(shù)

重力除雜技術(shù)主要針對(duì)煙葉中混雜的砂石、砂土、種子等較重的雜物，其主要配置在一次潤(rùn)葉后及皮帶輸送機(jī)上；其設(shè)置在皮帶機(jī)上的裝置結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)易，一般由多個(gè)圓輥組成，自帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也可與皮帶輸送機(jī)的主動(dòng)輥聯(lián)動(dòng)，當(dāng)煙葉經(jīng)過圓輥時(shí)，砂石等較重的雜物和部分碎葉經(jīng)輥?zhàn)又g的縫隙落入下級(jí)皮帶輸送機(jī)上集中收集處理。此類除雜技術(shù)性價(jià)比較高，被復(fù)烤廠廣泛應(yīng)用。

目前的常用通常有2 種：輥道篩砂機(jī)和滾筒篩砂機(jī)。其輥道式篩砂機(jī)主要由轉(zhuǎn)輥除雜裝置及振篩輸送機(jī)組成，首先通過轉(zhuǎn)輥之間的間隙過濾掉較小的顆立，一般轉(zhuǎn)輥采用可除麻絲的轉(zhuǎn)輥，兼具除麻絲功能；其篩后的雜物再通過下級(jí)振動(dòng)式的篩分機(jī)對(duì)雜物進(jìn)行二次篩分，將誤剔除的碎葉進(jìn)行分離返回生產(chǎn)線；此類設(shè)備通過兩級(jí)篩分到達(dá)更好的效果，提高剔除率的同時(shí)減少誤剔率；其滾筒式的篩分機(jī)主要由機(jī)架、筒體及篩網(wǎng)組成，其主要通過帶角度的滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)來輸送煙葉，同時(shí)松散煙葉，松散后煙葉通過筒體內(nèi)置的篩網(wǎng)將雜物及碎葉分離出來；此類設(shè)備因物料的松散狀態(tài)好，其篩分效率更高，但是因?yàn)槲锪显谳斔瓦^程中有較多摔打，導(dǎo)致煙葉造碎嚴(yán)重，在近年來復(fù)烤廠的技改項(xiàng)目中沒得到廣泛應(yīng)用。

2.6 金屬除雜技術(shù)

金屬探測(cè)儀和永磁鐵是針對(duì)物料中的金屬物件進(jìn)行檢測(cè)剔除。永磁鐵主要靠其本身自帶的磁性來吸附位于物料表面的金屬雜物，主要用于打葉前烤片后以及易混入帶磁性金屬的工藝位置是性價(jià)比較高的一種除金屬雜物的技術(shù)工藝。金屬探測(cè)儀主要安裝在二潤(rùn)之后、成品打包之前2 個(gè)位置。具有高靈敏度、抗干擾能力強(qiáng)、不受金屬在包裹深度影響，是在線檢測(cè)金屬雜物的理想設(shè)備。其主要由傳感器及控制儀表組成，其傳感器一般為（上、下）分體結(jié)構(gòu)，控制箱為壁掛箱式結(jié)構(gòu)，安裝比較方便；其主要應(yīng)用于穩(wěn)電磁場(chǎng)技術(shù)，當(dāng)帶磁性雜物出現(xiàn)后會(huì)對(duì)電磁場(chǎng)產(chǎn)生微擾，改變傳感器內(nèi)電磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，隨即傳感器將信號(hào)放大后送入控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)在不停機(jī)的情況下從生產(chǎn)線上自動(dòng)將金屬雜物剔除，從而保證正常生產(chǎn)。

2.7 靜電除雜技術(shù)

靜電除雜技術(shù)利用正負(fù)電荷相吸的原理對(duì)煙片中的雜物進(jìn)行剔除[5]，煙片由振動(dòng)篩分機(jī)輸送時(shí)呈跳躍翻滾半懸浮態(tài)均勻前行，因靜電感應(yīng)而顯電性，其中混雜附帶的質(zhì)量較輕的毛發(fā)、麻絲、雜草等異物和粉塵受電場(chǎng)力的作用，被靜電吸附并隨氣流被抽吸至風(fēng)分離器中被剔除，達(dá)到祛除異物凈化空氣的效果。因靜電電場(chǎng)強(qiáng)度可控，并可根據(jù)物料的不同做適當(dāng)調(diào)整。剔除的雜物可達(dá)到幾乎不含煙片的效果。靜電除雜設(shè)備主要由吸附裝置、風(fēng)罩、支架、雜物分離裝置及電氣系統(tǒng)組成。為了使物料中的雜物分揀得更加徹底，在該裝置的下面安裝有振動(dòng)篩分機(jī)，其功能不僅是篩分的作用，還有讓物料抖動(dòng)，使夾雜在煙片之間的雜物得以釋放，被靜電吸附裝置分揀出來。最后再將雜物通過雜物分離裝置分離出進(jìn)入雜物收集箱。靜電除雜技術(shù)應(yīng)用效果顯著，特別是對(duì)雜草、種子和松針、蟲巢等與煙葉的吸濕率和導(dǎo)電性不同的有顯著的祛除效果雜物，近年來在生產(chǎn)線中應(yīng)用廣泛。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)有生產(chǎn)線各類剔雜處理的效果只能是改善煙草質(zhì)量，而非實(shí)現(xiàn)完全態(tài)控制，生產(chǎn)線完全態(tài)的除雜是未來的發(fā)展方向，如何將現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)并融入到生產(chǎn)線中是下一步研究的關(guān)鍵。