卷煙工業(yè)黃斑煙研究綜述

李 乾，李 云，李國翠，趙一帆，王汝惠

（紅云紅河（煙草） 集團 會澤卷煙廠，云南 曲靖 654200）

0 引言

黃斑、空頭、刺破等作為煙支外觀指標主要缺陷，甚至是卷煙行業(yè)共同的防治重點。黃斑煙主要源于制絲加工過程的濕團、卷接包裝過程的油液污染、儲存環(huán)境的溫濕度等因素，根據污染源劃分為水漬煙、料漬煙、香精漬煙、油漬煙等[1]，由于成品煙支在儲存一定時間后，黃斑煙支等外觀品質才會顯現，同時涉及多部門、多流程、多工序，增加卷煙企業(yè)預防與管控難度。

1 黃斑煙鑒別技術

李杰等人[2]將卷筒狀測試輥壓在加料、加香設備出口的煙葉上方，隨著煙葉前進滾動，根據滾動后白色紙巾上產生黃斑數量和程度，判定料漬煙葉存在數量和程度，這種手持式滾動輥可能每個人握持力與紙卷層數不同，與底部的煙葉壓力不同，影響黃斑煙判定。唐敬東等人[3]利用生產用水、香料、糖料，以及煙漬水與制絲工藝過程中各工序中的煙絲卷制的卷煙樣品進行接觸，讓其產生黃斑，在特定溫度、濕度的恒溫恒濕箱按照一定溫度梯度設置烤箱溫度，以相同時間間隔對黃斑的卷煙樣品進行統(tǒng)計記錄，建立黃斑煙特征庫。李曉波等人[4]利用靜態(tài)頂空- 氣質聯(lián)用法（HS-GC-MS） 對9 種污染物質樣品進行分析，根據污染物質的特征成分確定某種污染物的共有特征指紋峰，搭建指紋圖譜。杜赫等人[5]針對油漬煙、香精斑煙、料斑煙利用衰減全反射紅外光譜法（ATR-FTIR）） 對6 種污染物質樣品自制黃斑煙，建立對照圖譜數據庫，采用Bootstrap 方法設定相似閾值，構建特定卷煙紙與污染源物質的黃斑煙污染源的鑒定模型。趙科文等人[6]采集6 種潤滑油在5 種卷煙紙上油污煙支與5 種未污染卷煙紙煙支樣品的近紅外光譜，對原始光譜進行二階求導差異性分析，利用PCA-MA 建模并能對外部驗證樣品進行預測。秦詩棋等人[7]利用高場不對稱離子遷移譜（FAIMS） 法與移哈希算法為基礎的圖像相似度，鑒別香精斑煙與料斑煙表面污染物來源。周妍等人[8]利用實時直接分析（DART） 和四極桿- 靜電場軌道陷質譜（Q-Orbitrap） 相結合，結合主成分分析（PCA）和偏最小二乘法等多元統(tǒng)計分析對7 種潤滑油進行聚類和特征離子的篩選，能快速確定油斑產生的具體生產環(huán)節(jié)。楊藍等人[9]利用利用傅立葉變換紅外光譜（FT-IR）、氣相色譜質譜聯(lián)用（GC/MS） 檢測技術對多環(huán)節(jié)使用的各類型污染物與確定的煙支污染物對其內在化學成分定性分析和紅外吸收光譜鑒別，匹配度達到92.28%。徐大勇等人[10]通過在線對樣品的光譜進行主成分分析，根據受污染區(qū)與未受污染區(qū)的光譜差異，以及特征波長確定污染物性質。現有研究通過各種方法與技術對黃斑煙分類追溯，受限制于大生產黃斑煙與自制黃斑煙樣品差異性，制備黃斑煙需要一定程序與時間，主要以離線鑒別為主，需要對不同工序不同階段的黃斑煙建立圖庫，對各種算法進行融合匹配，現階段仍需要通過質量巡檢與機組人員監(jiān)控黃斑煙變化數量，通過鑒別方法及時確定黃斑煙的來源，避免風險累積。

黃斑煙鑒定統(tǒng)計技術見表1。

表1 黃斑煙鑒定統(tǒng)計技術

2 制絲工藝流程

2.1 松散回潮工序

松散回潮工序是通過熱風和熱空氣貫穿滾筒內，在滾筒軸向傾角和滾筒內壁入口端不銹鋼銷釘及筒內壁抄板作用下，根據物料流量按比例對進入滾筒的煙葉進行加濕處理，提高煙葉的含水率和溫度，以及耐加工性。鄧為仁[11]通過改造清洗水管路、冷凝水疏水管路，加裝循環(huán)風風向調節(jié)板，避免筒壁滴水，形成濕團煙葉。針對回潮類滾筒內壁及出料罩內壁上附著小葉片、碎煙沫在溫差作用下可能凝結水珠，滾筒設備清掃保養(yǎng)困難問題，田倉等人[12]利用噴嘴、蒸汽盤管、溫濕度傳感器、氣動薄膜閥等零部件通過高壓空氣與強勁水幕進行清理，從而設計自動清洗功能的出料罩。針對煙葉碎片和煙葉煙沫在直噴蒸汽單元盒堆積霉變，可能混入正常的煙葉內，造成水漬煙、黃斑煙，王剛等人[13]在直噴蒸汽盒基礎上安裝蒸濕濾網、清洗噴嘴，并在排污管路、清洗水管路安裝手動球閥，通過對蒸濕濾網的清潔，進而減少黃斑煙風險。

2.2 加料加香工序

加料加香對凸顯卷煙產品煙氣特性與香氣風格至關重要，直接影響卷煙成品的內在品質。陳加坤等人[14]利用壓縮空氣對加香排潮管路內壁、噴嘴、主水管路殘留水的噴吹。針對香精香料霧化不充分、加香精度不高、料尾香精香料不能回收等問題，范愛軍等人[15]通過推桿與料氣混合管滑動配合的方式，實現對香精、香料的引射或阻隔。盧斌等人[16]設置料液增壓回路，用于清理加香供料管內部殘留料液。王琴[17]在霧化壓力管道設置壓力傳感器，防止霧化壓力過低導致霧化不充分引發(fā)的黃斑煙。李培文等人[18]研究發(fā)現，加料抄料板溫度的高低對料液和物料黏附抄料板量相關，通過對抄料板組從新布置并采用中空結構，黏附量下降77%。杜偉等人[19]將高壓壓縮空氣通過脈沖電磁閥脈沖，從鴨嘴萬向噴頭噴出更大的沖擊力的風鏟清理滾筒內壁表面煙葉，黏附量能降低至0.1 kg。針對料液霧化效果不易驗證，李振等人[20]基于機器視覺算法，對加香工序噴嘴霧化圖像進行效果分析，能在線調整料液流量和壓縮空氣壓力，保證噴嘴霧化效果。劉賜德等人[21]采用2 個耐高溫耐濕工業(yè)相機對噴嘴進行圖像采集并分析，動態(tài)檢測噴嘴霧化效果。徐淑浩等人[22]利用CCD 工業(yè)相機與反光晶片配合，人工通過采集的圖片的反光晶片位置與數量，判定煙葉在加料過程中是否處于噴嘴充分霧化區(qū)。針對料液與物料接觸時間短的問題，李思源等人[23]采用多抄板、多料嘴及料管進行加料，加料均質化水平顯著提高。

2.3 增溫增濕工序

李峰等人[24]針對增溫增濕RCC 設備出口濕團，通過更換外混式噴嘴、從新設計排潮罩、選擇離心式風機等，濕團量從改造前每批均值0.5 kg 降為0 kg。于紅麗等人[25]針對隧道式增溫增濕機噴射蒸汽預熱產生的冷凝水問題，利用干燥的高溫氣體進行預熱，并增加水汽分離裝置對蒸汽內的水分進行分離。趙恒思等人[26]針對Sirox 膨脹單元后的葉絲保溫振槽黏附膨脹煙絲，利用多條清洗水管路與多條壓縮空氣管路定時對保溫振槽表面進行清潔。甄耀家等人[27]針對回潮筒內的噴嘴設計位置不合理問題，通過優(yōu)化6個噴嘴與后壁板之間位置設置，并增加刮條，減少在前后壁板處生成液流的情況。

3 卷制包裝設備工藝流程

3.1 卷制工藝

Protos-M5、ZJ7、ZJ19 型卷接機組將送絲系統(tǒng)送來的煙絲進行松散、除梗、除雜后，制成連續(xù)的符合工藝要求的煙絲束輸送到卷制成型機，與卷煙紙匯合包裹后上膠、封口、烘干制成煙條，切割成雙倍煙支，再由煙支傳送裝置傳送給接裝機，接裝機將雙倍長煙支一切二并分離，在兩煙支之間放入濾嘴段、包上水松紙片黏合，再切成2 支符合規(guī)格長度的濾嘴煙支，涉及4 個加熱烙鐵：煙條成型第一、第二烙鐵，溫度可達240 ℃，主要將大壓板出來的煙條，由烙鐵將搭合紙邊間的黏結劑燙干后進入切割系統(tǒng)。水松紙預熱烙鐵，溫度可達100 ℃，搓接成形系統(tǒng)搓板溫度可達140 ℃，烙鐵加熱后與設備其他部件溫差較大膠液空氣中的水蒸氣，形成一定高度的高溫蒸汽汽幕，會在某個部位冷凝成水滴，落入到煙支表面，就會產生黃斑煙[28-29]。舒奎武等人[28]在帕西姆B-5 型機組靠攏鼓輪上運行的煙支上方通過加裝L 型接水板與正壓吹風系統(tǒng)。張衛(wèi)賓等人[29]在水松紙鼓輪支架上加裝一吸吹風組合裝置，避免水滴形成。針對待更換的圓毛刷油脂涂抹不均勻、涂抹量偏大可能產生接裝紙被油漬污染。張志剛等人[30]利用超聲波清洗槽清洗圓毛刷，通過涵油層、旋轉單位元、升降機構控制圓毛刷涂油均勻，減少更換毛刷帶來的油煙與黃斑煙。張東方等人[31]利用太赫茲成像傳感器對待檢驗煙支形成的太赫茲圖譜的強弱判定煙支內部是否有黃斑。馮業(yè)雙等人[32]利用穿過煙條的截面水分檢測裝置對固定長度的煙條水分進行檢測，計算延時時間，借助卷接機剔除功能對高水分煙絲的煙支進行剔除。為提高煙支瑕疵檢測靈敏度，卷煙企業(yè)采購安裝煙支外觀視覺檢測系統(tǒng)，利用相對斑點：缺陷的平均灰度值和周圍平均灰度值比較、缺陷面積、檢測靈敏度對刺破、油漬進行檢測，在煙支識別準確率與誤剔率仍有進步空間。崔云月[33]研究了多特征融合算法與卷積神經網絡算法在煙支黃斑、刺破、夾末等外觀質量檢測應用。云南中煙工業(yè)有限責任公司科技項目“高性能卷煙搭口膠開發(fā)及產業(yè)化應用”（課題立項編號2016GYSYS04） 研發(fā)的搭口膠，具有高固、低黏、良好流動性、良好黏接性能等，降低卷煙機烙鐵溫度與煙支搭口施膠面積，從而減少黃斑煙產生。司曉喜等人[34]利用衍生化- 氣相色譜- 質譜（GC/MS） 法測定黃斑卷煙紙形成過程中糖和保潤劑的含量變化，以及黃斑煙微觀形貌，對預防卷煙產品存放產生黃斑煙具有一定參考作用。

3.2 包裝工藝

包裝工藝能產生煙支表面黃斑的因素主要集中在美容器溫度設置過高、空壓含水率過高、環(huán)境溫濕度等[35]。吳峰等人[36]通過旋轉軸、烙鐵提升氣缸、烙鐵支架推板等研發(fā)卷煙條盒透明紙油封機端部燙封裝置，自動排空滯留在輸送烙鐵通道中的煙條，避免煙條兩端面因為停機或者待機增加熨燙時間。鄭晗等人[37]通過研究不同包裝材料和包裝方式對卷煙質量影響，其中包裝差異、環(huán)境、時間、包裝差異及環(huán)境、環(huán)境有時間對樣品黃斑煙產生有顯著影響。黃華等人[38]設計一種與正常煙支外形結構相同的仿真煙支，內置有溫濕度傳感器模塊、信號傳輸模塊、電源模塊，能在密封包裝狀態(tài)下，檢測煙盒內的溫濕度環(huán)境變化，對不同地區(qū)的貯存過程中煙支水分波動研究具有一定的意義。

3.3 殘煙處理工藝

王澤宇等人[39-40]通過加熱裝置、蒸汽噴嘴、蒸汽噴射棒、溫濕度傳感器等設計一種殘煙支靜態(tài)增溫增濕裝置，通過旋轉增溫增濕結構、旋轉軸、耙釘、蒸汽噴孔等設計帶旋轉增溫增濕結構的殘煙回潮裝置，都是保證殘煙支與增溫增濕蒸汽充分接觸，降低物料加濕過度產生的水漬煙引發(fā)的黃斑煙，其中帶旋轉增溫增濕結構的殘煙回潮裝置能作為殘煙處理線獨立工序，實現配套生產。

4 結語

針對黃斑煙預防與鑒定，制絲工藝流程主要集中在加料加香霧化均勻性改進監(jiān)測、設備保養(yǎng)、預防排潮冷凝水形成等，卷制包裝工藝流程主要集中避免烙鐵高溫形成的冷凝水、煙支外觀黃斑檢測、煙條內部水分檢測等，鑒別主要集中在運用各種技術與算法對樣品煙進行分析比對。除加強設備保養(yǎng)、加強重點部位監(jiān)控、加大日常巡檢批次外，卷煙工業(yè)應在VAS 風選、卷煙機2 次風選、卷煙機3 次風選、卷煙機煙條水分在線實時監(jiān)測、儲存環(huán)境與小盒密封性以及黃斑煙快速定位追溯等方面進行研究。