打葉加工中大片率控制對(duì)卷煙生產(chǎn)的影響

蔡聯(lián)合，李季剛，蘇贊，梁偉，陳義昌，鄒克興

（廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣西 南寧 530001）

隨著卷煙規(guī)格的不斷發(fā)展及卷煙工藝研究的不斷深入，卷煙生產(chǎn)對(duì)打葉加工提出了更高的工藝要求[1-2]。葉片結(jié)構(gòu)是衡量打葉加工技術(shù)水平的重要指標(biāo)之一，亦是卷煙工業(yè)企業(yè)最關(guān)注的打葉加工質(zhì)量指標(biāo)，其直接影響著制絲環(huán)節(jié)的煙絲結(jié)構(gòu)與煙支卷制環(huán)節(jié)的卷制質(zhì)量[3-5]。有研究表明，打葉加工過程中葉片尺寸的最佳范圍為10～35 mm，當(dāng)葉片尺寸＜10 mm 時(shí)，制絲后煙絲填充能力急劇下降，葉片尺寸＞35 mm 時(shí)，煙絲填充能力增加不明顯[6]。同時(shí)，劉志平等[7]研究表明，＞12.7 mm 葉片對(duì)＞3.2 mm 煙絲結(jié)構(gòu)具有顯著影響，≤12.7 mm 葉片對(duì)≤1.4 mm 煙絲具有顯著影響。江雪彬等[5]研究表明，葉片結(jié)構(gòu)與煙絲結(jié)構(gòu)的各指標(biāo)具有不同程度的相關(guān)性，葉片結(jié)構(gòu)直接影響切絲后的煙絲結(jié)構(gòu)，增加大片率有助于提高制絲環(huán)節(jié)的整絲率、降低碎絲率，但會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)絲率增加、中絲率降低。李飛宇等[8]研究表明，葉片結(jié)構(gòu)與加工過程中的制絲結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的相關(guān)性。

雖然前人已開展了一些關(guān)于葉片結(jié)構(gòu)對(duì)卷煙生產(chǎn)影響的研究，但大多研究未延伸到后端的煙支卷制生產(chǎn)環(huán)節(jié)，且各個(gè)工業(yè)企業(yè)因后端（制絲、卷包等）硬件設(shè)備的差異，對(duì)打葉加工過程中片煙葉片結(jié)構(gòu)的控制需求也存在一定差異。本研究旨在進(jìn)一步探明打葉加工過程中葉片結(jié)構(gòu)控制對(duì)卷煙生產(chǎn)全過程的影響，以期通過前后端的關(guān)聯(lián)性研究，提出適宜于廣西中煙工業(yè)責(zé)任公司卷煙生產(chǎn)的葉片結(jié)構(gòu)控制指標(biāo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)煙葉為2020 年度生產(chǎn)的云南文山C3F 等級(jí)煙葉，煙葉整體質(zhì)量狀況較好，煙葉顏色橘黃，煙葉油分為“有”質(zhì)量檔次。樣品制備在云南文山復(fù)烤廠開展，通過調(diào)整打葉加工過程中的框欄尺寸、風(fēng)分強(qiáng)度、打棍轉(zhuǎn)速等設(shè)備參數(shù)，制備3 個(gè)大片率（＞25.4 mm×25.4 mm 的片煙）梯度的試驗(yàn)材料。試驗(yàn)煙葉的葉片結(jié)構(gòu)控制如表1 所示。其中，T1 處理的大片率約65%，大中片率（＞12.7 mm×12.7 mm 的片煙）約88%；T2 處理的大片率約45%，大中片率控制在約83%；T3 處理的大片率約34%，大中片率約80%。

表1 試驗(yàn)煙葉的葉片結(jié)構(gòu)（大片率）情況%

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

用3 種不同大片率的片煙生產(chǎn)煙絲，工藝流量為（1 250±8）kg·h-1，切絲寬度為（0.9±0.1）mm，滾筒烘絲熱風(fēng)溫度為（100±3）℃，筒壁溫度（132±3）℃，烘絲后煙絲水分控制（12.0±0.5）%。切絲過程中觀察煙絲狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)行煙絲結(jié)構(gòu)檢測(cè)，煙絲結(jié)構(gòu)檢測(cè)參照參考文獻(xiàn)[8]的方法進(jìn)行，每個(gè)處理重復(fù)取樣檢測(cè)5次，同時(shí)用常規(guī)卷煙A 的材料和細(xì)支卷煙B 的材料進(jìn)行煙支卷制，研究打葉加工中葉片結(jié)構(gòu)控制對(duì)煙支質(zhì)量、吸阻等指標(biāo)的穩(wěn)定性以及落頭傾向等影響。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析采用Excel 2013 軟件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)差分析，采用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉片結(jié)構(gòu)控制對(duì)制絲生產(chǎn)的影響

3 種葉片結(jié)構(gòu)的煙葉原料制絲生產(chǎn)過程中的煙絲狀態(tài)如圖1 所示。打葉復(fù)烤加工過程中，葉片結(jié)構(gòu)控制（大片率）對(duì)制絲環(huán)節(jié)煙絲狀態(tài)存在較大影響，打葉加工中的大片率過高造成制絲環(huán)節(jié)煙絲過長(zhǎng)，煙絲成團(tuán)嚴(yán)重，長(zhǎng)絲率偏高，不利于混配環(huán)節(jié)的均勻性，不利于制絲環(huán)節(jié)加香、加料的均勻性。而T2、T3 處理葉片結(jié)構(gòu)控制的片煙原料切絲后的長(zhǎng)絲、超長(zhǎng)絲數(shù)量整體較少，煙絲纏繞相對(duì)較輕，更有利于保障煙支卷制環(huán)節(jié)煙絲質(zhì)量均勻一致。

圖1 不同葉片結(jié)構(gòu)控制對(duì)煙絲結(jié)構(gòu)影響效果圖

2.2 葉片結(jié)構(gòu)控制對(duì)煙絲結(jié)構(gòu)及填充值的影響

制絲環(huán)節(jié)的煙絲結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)值如表2 所示。在整絲率、長(zhǎng)絲率方面，均以T1 處理最高，均值分別為（88.59±1.40）%和（80.89±2.20）%，其次為T2 處理，T3 處理最低，均值分別為（79.43±0.70）%和（67.71±3.10）%，且T1 處理整絲率、長(zhǎng)絲率與T2、T3 處理的差異均達(dá)到顯著水平。在中絲率、短絲率方面，均以T1 處理最低，分別為（7.71±0.90）%和（10.43±1.30）%，且與T2、T3 處理的差異達(dá)到顯著水平。在碎絲率方面，T3 處理最高，均值為（2.13±0.40）%，而T1 處理最低，均值為（0.97±0.10）%，且T1 處理的碎絲與T2、T3 處理的差異達(dá)到顯著水平。同時(shí)，按照新版《卷煙工藝規(guī)范》[9]對(duì)葉絲干燥后碎絲率≤2.0%的質(zhì)量要求，T3 處理制絲環(huán)節(jié)的碎絲率已超出規(guī)范中的質(zhì)量要求。此外，制絲后煙絲的填充值，以T2 處理最高（4.95 cm3·g-1），T1 處理最低（4.76 cm3·g-1），即投料片煙的大片率過高，切絲后煙絲過長(zhǎng)，不利于提高煙絲的填充性能。

表2 葉片結(jié)構(gòu)對(duì)制絲環(huán)節(jié)煙絲結(jié)構(gòu)及填充值的影響

2.3 葉片結(jié)構(gòu)控制對(duì)煙絲結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)的影響

打葉加工過程中，葉片結(jié)構(gòu)控制對(duì)煙絲結(jié)構(gòu)的影響趨勢(shì)如圖2 和圖3 所示。制絲環(huán)節(jié)整絲率、長(zhǎng)絲率與打葉加工過程中大片率控制存在一定的正向關(guān)系。隨著打葉過程中大片率的降低，制絲過程中整絲率、長(zhǎng)絲率亦會(huì)降低，且試驗(yàn)范圍內(nèi)的整絲率、長(zhǎng)絲率的降低速度隨著打葉加工中大片率的降低有減緩的趨勢(shì)。制絲環(huán)節(jié)的碎絲率與葉片結(jié)構(gòu)中的大片率存在一定的反向關(guān)系。隨著打葉加工過程中大片率的降低，碎絲率呈增加的趨勢(shì)，且試驗(yàn)范圍內(nèi)破絲率的增加隨著大片率的降低呈減緩趨勢(shì)。

圖2 葉片結(jié)構(gòu)對(duì)制絲環(huán)節(jié)整絲率、長(zhǎng)絲率的影響

圖3 葉片結(jié)構(gòu)對(duì)制絲環(huán)節(jié)碎絲率的影響

2.4 打葉加工中葉片結(jié)構(gòu)控制對(duì)卷煙生產(chǎn)的影響

煙支質(zhì)量和吸阻的穩(wěn)定性是衡量卷煙物理質(zhì)量和感官質(zhì)量穩(wěn)定性的重要指標(biāo)[10]。由表3 可知，在常規(guī)卷煙卷制中，T2 處理片煙生產(chǎn)的煙絲結(jié)構(gòu)更有利于卷制煙支質(zhì)量和吸阻的穩(wěn)定，卷制后煙支質(zhì)量的CV 值和吸阻的CV 值相對(duì)較小，分別為1.69%、3.56%。在細(xì)支卷煙的卷制中，與常規(guī)卷煙存在相同的趨勢(shì)，亦以T2 處理的煙葉制絲后利于煙支質(zhì)量和吸阻的穩(wěn)定，質(zhì)量的CV 值和吸阻的CV 值分別為2.04%、3.91%。

表3 打葉加工中的葉片結(jié)構(gòu)對(duì)卷制煙支物理特性的影響

由表4 可知，就落頭傾向而言，常規(guī)卷煙T1、T2和T3 處理的煙葉制絲后卷制煙支的燃燒錐落頭傾向較規(guī)格A 卷煙輕，燃燒錐落頭傾向最重為T3 處理，落頭比例為2.5%，整體優(yōu)于常規(guī)卷煙A 的落頭傾向；細(xì)支卷煙T1 處理的燃燒錐落頭傾向較輕，整體優(yōu)于細(xì)支卷煙B 的落頭傾向，而T2 和T3 處理煙葉卷制成細(xì)支煙支后掉頭傾向與細(xì)支卷煙B 相當(dāng)。無(wú)論常規(guī)卷煙或細(xì)支卷煙，落頭傾向優(yōu)于或與對(duì)應(yīng)的成品卷煙相當(dāng)。原因可能是單一原料的葉片結(jié)構(gòu)均勻性較好，制絲環(huán)節(jié)煙絲結(jié)構(gòu)的均勻性整體較好，進(jìn)而改善了卷制后煙支的落頭傾向。此外，從卷制的常規(guī)煙支和細(xì)支煙支還可以看出，隨著葉片結(jié)構(gòu)的大片率降低，卷制煙支的燃燒錐落頭傾向有增加的趨勢(shì)。

表4 打葉加工中葉片結(jié)構(gòu)對(duì)卷煙燃燒錐落頭傾向的影響

3 討論與結(jié)論

打葉加工過程中大片率過高，制絲環(huán)節(jié)煙絲過長(zhǎng)，煙絲纏繞成團(tuán)嚴(yán)重，不利于混配環(huán)節(jié)煙絲混配的均勻性。這與唐兵等[11]研究一致，其在研究SQ31 型切絲機(jī)定長(zhǎng)切絲新方法中提出，投料煙葉中的大片片煙切制出的葉絲過長(zhǎng)，使后續(xù)加工中煙絲易纏繞成團(tuán)，影響煙絲結(jié)構(gòu)的均勻性。當(dāng)大片率過低時(shí)，制絲后碎絲率偏高，超出新版卷煙工藝規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定，不利于后續(xù)的卷煙生產(chǎn)中煙支物理性狀的控制。

打葉加工過程中的大片率與制絲環(huán)節(jié)整絲率、長(zhǎng)絲率存在一定的正向關(guān)系，且試驗(yàn)范圍內(nèi)的整絲率、長(zhǎng)絲率隨著打葉加工過程中大片率的降低呈減緩趨勢(shì)；制絲環(huán)節(jié)的碎絲率與葉片結(jié)構(gòu)中的大片率存在一定的反向關(guān)系，且隨著大片率的降低，增加速速減緩。

打葉加工過程中大片率控制在45%左右，有利于提升煙支卷制后質(zhì)量、吸阻等物理指標(biāo)的穩(wěn)定性。這與前人的研究一致。盧幼祥等[12]將菱形框欄調(diào)整為正六邊形框欄，提升了加工后成品片煙片形結(jié)構(gòu)的一致性，進(jìn)而提高卷制的細(xì)支煙支質(zhì)量和吸阻的穩(wěn)定。余娜等[13]構(gòu)建了葉片結(jié)構(gòu)與煙絲結(jié)構(gòu)的關(guān)系模型，提出打葉加工過程中的葉片結(jié)構(gòu)與卷煙生產(chǎn)環(huán)節(jié)的煙絲結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性，通過控制打葉加工中的葉片結(jié)構(gòu)可以有效影響葉片結(jié)構(gòu)。此外，堵勁松等[14]在研究不同煙絲結(jié)構(gòu)分布與卷煙物理指標(biāo)的相關(guān)性時(shí)指出，規(guī)避1.40 mm（碎絲）以下的煙絲比例有助于獲得較好的卷煙物理指標(biāo)及其穩(wěn)定性。姚光明等[15]在研究煙絲結(jié)構(gòu)對(duì)卷煙填充值和卷接質(zhì)量的影響時(shí)提出，整絲率與煙絲的填充值和卷煙單支質(zhì)量有顯著相關(guān)性。就落頭傾向而言，無(wú)論常規(guī)卷煙或細(xì)支卷煙，落頭傾向優(yōu)于或與對(duì)應(yīng)的成品卷煙相當(dāng)。

在打葉加工環(huán)節(jié)，通過采用適宜的措施，優(yōu)化加工后成品片煙的葉片結(jié)構(gòu)，能夠有效提升打葉加工后片煙的葉片結(jié)構(gòu)與制絲、卷包工藝的契合度，有效改善煙支的卷制質(zhì)量。