切絲機停啟對切絲后煙絲綜合質量的影響

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

'he Impact of Cuting Machine Shutdown on the Comprehensive Quality of Cut Tobacco After Cutting

Chao（China Tobacco Hubei Industrial Co.，Ltd.，Wuhan，Hubei 430040）

AbstractTostudytheimpactofcutingmachineshutdownonthecomprehensivequalityofcuttobaccaercuting，acomparatiemethod wasusedtoanalyetherelationshipbetwencuting machineshutdownandthemoisturecontent，width，andtructureofcuttobaccTere sultsshowedtatftereutingmacnestopedeageidthofobogualleudtooalgfrol valueroudteoddealpeaaeofbouallgdelesatetoalateai ofthecutingmachesudownincreass，teoistureotentofteobcomateralgduallyecreassteachestartsAbot 15minutesbefeeimacesuo，teaterdispersolsofteobacomatelienitatistalcyclefiseas， thengraduallecreassdtestflat;erthutigmaciestopeddsated，accouctueshowdoeatain comparedtocontinuousnoalproduction.Somelongfibersweretransforedintomediumfibers，mediumfibersweretransfoedintoshort fibers，andshortfiberswerefurthertransformedintobrokenfibers.Thewholefiberrateandlongfiberratedecreasedby5.254and 6.731percentagpointsespectively，hiletemedumfiberrate，shortfiberrateandbokenfiberateincreasedby5.47.6nd 1.993 percentagepontsspectivelyAfterdisionadaalysis，itcanbeosiderdtotieteoeratigpameesofeuting machineandatcheaterialoateduceteproportioofuecearydowtienddopapproprateotrolmetodsvodth lossof moistureintobaccomaterials，providing technicalsupportforthecontinuousproductionprocessandstablecutingquality. Kev wordsCut tobacco：The cutting machine stops and starts ：Oualitv：Moisture： Width：Structure

切絲工序是制絲生產工藝流程中的一個重要加工環節，煙片切絲后形態發生變化，切絲后煙絲綜合質量的穩定性直接影響成品卷煙的質量[1-4]。煙絲綜合質量包括切絲后煙絲寬度、煙絲結構、煙絲含水率等物理指標，不同的指標對卷煙質量產生不一樣的影響[5-7]。趙佳成等[8]研究了切絲寬度對煙絲結構及其分布穩定性的影響，盧幼祥等[9-10]分別研究了切絲寬度對細支卷煙及中支卷煙物理及感官質量的影響。寇偉等[研究了卷煙生產過程中卷制水分變化對卷制質量的影響，同時煙絲結構的改變對卷制后煙支產品的端部落絲、吸阻、主流煙氣釋放等均會產生影響[12-13] □

切絲工序作為配合上下游生產的銜接工序，在切絲機出現設備故障或者上下游工序出現異常狀況時，自然會造成切絲機在連續生產過程中出現間歇式停頓。切絲機停機后，上、下銅排鏈進給速度與刀輥轉速之比的平衡性被打破，造成切絲后煙絲寬度不穩定并產生造碎[14-16]。切絲機的間歇式停頓重啟不僅會對生產的連續性產生影響，停頓時長也會間接影響煙絲物料水分，進而對烘絲前物料水分的穩定性以及烘絲工序水分的精確調控產生較大影響[17-18]。張志武等[19-20]分別對切絲機停啟及切絲質量問題進行了分析，結果表明，切絲機停啟對切絲后煙絲質量控制至關重要。

為深入探究切絲機停啟對切絲后煙絲綜合質量的影響，筆者分別對切絲機連續生產以及切絲機停頓重啟后煙絲質量進行對比，分析切絲機停啟與煙絲水分、煙絲寬度、煙絲結構之間的相互影響關系，并討論分析切絲機停啟產生的原因及相關優化措施，旨在為保障生產過程的連續性、維持切絲質量的穩定性以及減少切絲機停啟對煙絲質量的影響提供技術支撐。

1材料與方法

1.1 樣品與儀器

1.1.1樣品。取至武漢卷煙廠制絲車間5號生產線，試驗牌號為黃鶴樓軟藍。

1.1.2儀器。切絲機型號為 SD-EVO，意大利Garbuio;CWT200煙絲寬度測定儀，中國科學院安徽光學精密機械研究所；YQ-2煙絲振動分選篩，篩網規格分別為3.35、2.50、1.00mm ，鄭州煙草研究院；DHG-9145A型電熱鼓風干燥箱，上海一恒科技有限公司；ACS-30電子天平，瑞士MettlerToledo公司。

1.2試驗方法在生產過程中切絲機停機重新啟動后，于切絲機振槽后連續取樣，取樣時間間隔1s，每次取 10g 煙絲，每批取10次，采用煙絲寬度測量儀檢測取樣煙絲切絲寬度；切絲機停機重新啟動后，對料頭葉絲及正常連續切出葉絲各取 （1000±50）g ，采用煙絲振動分選篩檢測煙絲結構；分別在切絲機停機 5，10，15，20，25，30min 重新啟動后，采用烘箱法檢測切出葉絲水分。上述所有指標各測量3個批次，并編號記錄，結果取平均值。生產現場環境溫度 （25±5）C 、相對濕度 （45±5）% ，樣品檢測環境溫度（ 22±2）^°C 、相對濕度（60±5）%^[21] O

1.3 檢測方法

1.3.1煙絲寬度。從試樣中隨機挑選30根煙絲，依次平鋪擺放置于煙絲寬度測量儀所在夾持器中，利用CCD相機獲取煙絲圖像，利用圖像分析技術得到單根煙絲面積（s）與徑向長度，進而得到煙絲平均寬度 （d） ，計算公式如下：

式中： d 為煙絲平均寬度（mm）； s 為煙絲測量面積（ mm² ）;l為煙絲徑向長度 為測量序號； n 為測量次數。

1.3.2煙絲水分。采用電子天平分別測定樣品烘前及烘后煙絲重量，采用烘箱法[22]并結合公式（2），計算切絲機停機重新啟動后煙絲含水率，對所測平行樣結果取均值。

式中： w 為煙絲含水率 （%） ： 為烘前煙絲重量 Π（g） m_?F 為烘后煙絲重量 ρ（g） 。

1.3.3煙絲結構。按照國標規定進行取樣及檢測[23]，分別記錄 3.35，2.50，1.00mm 篩網上以及 1.00mm 篩網下煙絲重量 τ（g） ，采用公式（3）（4）計算煙絲結構。其中，葉絲長度 gt;3.35mm 為長絲， 2.50mm? lt;葉絲長度 ?3.35mm 為中絲，1.00mmlt; 葉絲長度 ?2.50mm 為短絲，葉絲長度 ?1.00mm 為碎絲。

式中 ?A 為整絲率 （%）：B 為碎絲率 （%）_;m1 為 3.35mm 和2.50mm 篩網上煙絲重量總和 Π（g）_λ;m2 為 1.00mm 篩網下煙絲重量 Π（g）Π;M 為所取測試樣品總重量。

1.4數據統計 采用Excel2010進行常規數據處理，Origin

8.0軟件作圖。

2結果與分析

2.1切絲機停機重新啟動對煙絲寬度的影響對切絲機停機重新啟動后進行取樣，檢測切絲后取樣煙絲寬度具體如表1所示。對表1中檢測結果按照取樣順序，統計切絲寬度隨切絲機重啟后煙絲寬度的變化情況，結果見圖1。由圖1可知，切絲機停機重新啟動后，在所有測量批次中，切絲后煙絲寬度最小值為 0.26mm ，最大值為 1.14mm ，寬度均值從0.26mm 逐漸上升至 1.09mm 趨于正常值，在切絲機重新啟動4s左右，切絲寬度恢復至正常理論葉絲寬度范圍[（ [1.1±

。在實際生產過程中，由于切絲機停機重新啟動瞬間，相關生產設備雖然快速啟動進人生產狀態，但銅排鏈進給速度與刀輥轉速短時間內較難恢復匹配，造成切絲機上、下銅排鏈進給速度與刀輥的轉速之比發生變化。因此，在切絲機重新啟動前4s左右，導致切絲后煙葉寬度較為細窄不能滿足切絲工藝質量要求。

表1切絲后煙絲寬度檢測結果

Table 1 Test results of tobacco cut width after cutting

圖1切絲寬度變化趨勢

Fig.1Thevariationtrendofcutwidth

為進一步查看切絲機停機重新啟動后切絲實物質量，分別對切絲后煙絲樣品實物外觀形態進行對比，結果見圖2。從圖2可以看出，切絲機連續生產停機前煙絲形態正常；切絲機停機重啟后前4s煙絲形態基本為絲絨狀煙絲，形態較為細碎，后續煙絲形態逐漸轉變為正常煙絲。

2.2切絲機停啟對煙絲水分的影響為研究切絲機連續生產以及停機重啟過程對煙絲物料水分的影響，筆者分別對切絲機正常生產狀態以及停機 5、10、15、20、25、30min 后重新啟動生產的煙絲物料進行取樣分析。采用烘箱法檢測煙絲水分，結果見表2。同時，對切絲機不同停機時長下煙絲物料的水分散失情況進行統計分析，結果見表3。從表2、3可以看到，不同的停啟時長下，切絲機重新切絲后煙絲物料水分存在一定差異，并且不同停啟時長下煙葉原料切絲后煙絲物料水分散失量也不一樣。

為探究煙絲物料水分及其散失量與切絲機停機重啟時間的相關性，對測試結果按照切絲機停啟時長進行系統分析，其變化趨勢如圖3～4所示。由圖3可知，隨著切絲機停啟注：a.停機前；b.停機重啟后前4s；c.后期。

圖2切絲機停機重啟前后煙絲實物外觀形態對比

時間的延長，切絲機重啟后煙絲物料含水率逐漸降低，下降趨勢在前 15min 左右較明顯，隨后煙絲物料含水率下降趨勢趨于平緩。結合圖4可以進一步看到，在切絲機停啟前15min 左右，在單位統計周期內煙絲物料水分散失量逐漸增大，隨切絲機停啟時間的延長，煙絲物料水分散失量逐漸減小并趨于穩定達到平衡狀態，表明煙絲物料水分散失量與煙絲物料含水率變化趨勢相吻合。

表2煙絲物料水分檢測結果

Table3Effectsofdifferentdowntime onwaterdispersion lossoftobacco cut after cutting

表3不同停機時間對切絲后煙絲物料水分散失量的影響

通過對生產過程中物料水分散失原因進一步分析，發現主要存在以下兩方面因素：一是制絲車間生產現場空間大，雖然生產環境溫度控制在 （25±5）^eC 、相對濕度維持在（ 45± 5）% 的工藝保障范圍內下，但由于空間布局等因素影響局部區域環境溫濕度難以完全達到工藝標準要求；二是即使滿足生產要求，在現場空置過程物料水分本身難免也會散失。若采用定點調整某生產區域環境溫濕度避免物料水分散失的方法，難度較大且成本和能耗較高。因此，針對在切絲機運行過程中出現的間歇式生產停頓問題，特別是在停機時間較長的情況下，為有效防止生產物料水分散失，可以在切絲機停機期間，將切絲機前沿線的生產物料進行接出放空處理，將生產物料轉移至具有恒溫恒濕環境的儲葉房內，使離線物料水分保持穩定，在重新恢復生產時，再將接出的離線物料重新摻兌還原至當批生產中，從而保證產品質量的穩定性和一致性。

圖3不同停啟時間下煙絲物料水分變化趨勢

圖4不同停啟時間下煙絲物料水分散失量趨勢

Fig.4The variation trend of tobacco cut water dispersion loss underdifferentstop-starttime

2.3切絲機停啟對煙絲結構的影響分別對正常連續切絲后取樣煙絲以及切絲機停機重新啟動后取樣煙絲采用振動分選篩測量煙絲結構，檢測結果見表4、5。由表4、5可知，正常連續生產煙絲結構整絲率均值為 84.662% 、碎絲率均值為0.576% ；切絲機停啟后煙絲結構整絲率均值為 79.408% 、碎絲率均值為 2.569% ；整絲率下降5.254百分點，碎絲率增加1.993百分點。

Table 4 The structure of tobacco shreds produced continuously by a cutting machine表4切絲機連續生產煙絲結構

表5切絲機停機重啟后煙絲結構

為進一步研究切絲機連續切絲過程及重啟后切絲過程中煙絲結構的具體變化，基于表4、5的試驗數據，筆者重點分析了煙絲結構中長絲率、中絲率、短絲率等關鍵指標的變化情況，結果見表6。由表6可知，切絲機停機重新啟動生產后，整絲率和長絲率分別下降5.254百分點、6.731百分點，而中絲率、短絲率、碎絲率分別上升5.477百分點、3.260百分點、1.993百分點。

表6不同切絲生產過程中煙絲結構變化

Table 6The change of tobacco shreds structure in different tobacco cut proi

單位： %

通過對切絲機停機重新啟動后的生產過程進行深入分析，發現切絲機停啟后的短時間內，切絲寬度會出現偏細的情況，與此同時，且在切絲機停啟期間，煙絲物料水分會降低，煙絲的柔韌性變差，切后煙絲物料再經過振槽松散處理后，煙絲的造碎程度勢必進一步增加，導致切絲機停啟后煙絲結構發生變化。從上述分析數據可知，切絲機停啟后煙絲整絲率及長絲率明顯下降，部分長絲造碎后變為中絲、部分中絲造碎后變為短絲、短絲進一步造碎后變為碎絲，最終造成中絲率短絲率、碎絲率在一定程度上升。

3討論

切絲機停啟后，切絲寬度過細既會產生造碎增加消耗，改變煙絲結構，同時也會影響煙支卷制質量，煙絲水分的散失進一步影響生產過程參數的調控，切絲寬度過細對煙絲結構的影響與王宗英等[的研究結果一致。在生產過程中，切絲機停啟分為2種類型：一種類型是由于設備本身出現故障、切絲過程出現異常雜物、生產過程不受控等產生的必要停機；另一種類型是切絲機運行參數設置不合理、物料流量設置不匹配、喂料倉鋪料狀態異常等產生的非必要停機。對于必要停機情況較難控制，僅能通過設備維保及加強過程管理控制，但是對于非必要停啟情況，則可以通過優化相關設備運行參數及生產調控過程進行控制。

在實際生產過程中，切絲機的非必要停機占據一定的比例，主要由于物料流量設置不匹配造成。在切絲生產過程中，切絲機物料流量由下一道工序烘絲物料流量決定。若切絲機物料流量大于后續工序物料流量則會造成間歇式停機，對此可以通過調整切絲機刀輥轉速、刀門高度、刀門壓力等，優化上下工序物料流量使之相匹配[19]。同時，也可以調整烘前提升帶運行頻率及烘前喂料倉控制量與烘絲機設定流量相匹配，也可以進一步調整切絲機前的緩存喂料倉高、中、低位光電傳感器位置，優化緩存喂料倉物料裝載量并保持均衡穩定，進而穩定切絲機運行流量。在切絲機停機重啟后，由于銅排鏈鏈節凹縫存在煙垢或者來料水分不均勻，均會造成銅排鏈與煙餅之間的運動產生打滑，銅排鏈雖在正常勻速運動，但煙餅運動距離小于排鏈運動距離，最終造成切絲機停啟后煙絲寬度較窄，對此可在維保期間對銅排鏈鏈節凹縫進行定期清理，同時要對生產物料水分及加料均勻性進行控制，以減少切絲機停啟后對切絲質量的影響。

綜上分析，針對非必要停啟情況，應從切絲機運行參數優化、生產過程物料流量控制、切絲前后工序銜接匹配、設備保養維護、生產物料加工過程的均勻性控制等方面提出優化改進思路，從而在一定程度上降低非必要停機的比例。

4結論

該研究分別對切絲機連續生產以及切絲機停頓重啟后煙絲質量進行對比，分析了切絲機停啟對煙絲水分、煙絲寬度、煙絲結構的影響，并進行相關分析，得出以下結論：

（1）切絲機停啟重新切絲后，大約在4s時，煙絲寬度均值從異常值逐漸恢復至正常值范圍，實物外觀形態從絲絨狀態逐漸轉變為正常態煙絲。（2）隨著切絲機停啟時間的延長，切絲機重啟后煙絲物料水分逐漸降低，在切絲機停止運行并重新啟動前 15min 左右，單位統計周期內煙絲物料水分散失量先逐漸增大，之后逐漸減小并趨于平緩。（3）切絲機停啟后煙絲結構與正常連續生產對比，整絲率和長絲率分別下降5.254百分點、6.731百分點，而中絲率、短絲率、碎絲率分別上升5.477百分點、3.260百分點、1.993百分點。

綜上分析，可以考慮優化切絲機運行參數以及匹配物料流量，降低非必要停機比例，停機后采用適當的控制方法避免煙絲物料水分的散失，進而降低切絲機停啟對煙絲質量的影響。

參考文獻

[1]羅登山，姚光明，劉朝賢.中式卷煙加工工藝技術探討[J].煙草科技，2005，38（5）：4-8.