不同預(yù)處理煙梗成絲工藝的實(shí)驗(yàn)室研究

金 勇, 徐永建, 譚海風(fēng), 賈向娟, 趙 睿

(1.湖南中煙工業(yè)公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410007； 2.陜西科技大學(xué) 輕工與能源學(xué)院， 陜西 西安 710021； 3.陜西省農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)研究院, 陜西 西安 710021)

0 引言

煙葉中約含有 25%的煙梗，煙梗纖維素含量較高，經(jīng)膨脹工藝生產(chǎn)的梗絲使用在卷煙產(chǎn)品上，不僅可降低原料消耗，而且能夠降低卷煙焦油含量、平衡煙氣、改善煙支燃燒性能[1-5].

PFI磨漿機(jī)時(shí)基于以相同方向旋轉(zhuǎn)的打漿輥和打漿室之間的圓周速度差，使?jié){料在打漿輥和打漿室的間隙中受到機(jī)械作用而達(dá)到打漿的目的，在打漿過(guò)程中能提供比較穩(wěn)定的作用力而使纖維分絲帚化[6-8].梗絲添加到卷煙中，梗絲能有效降低煙草中的焦油、尼古丁、 CO等有害物質(zhì)的含量，提高煙廠的經(jīng)濟(jì)效益.本論文主要研究在實(shí)驗(yàn)室條件下，將PFI打漿設(shè)備應(yīng)用到煙梗成絲工藝中，開(kāi)發(fā)出一種高效、快速的煙梗成絲工藝，討論煙梗直接成絲的可行性，為煙梗成絲工業(yè)化進(jìn)程提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與設(shè)備

煙梗(湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，水分為13.13%);ZQS電熱蒸煮鍋，陜西科技大學(xué)機(jī)械廠；DCS-041PT型PFI磨漿機(jī)；兩層三出口振動(dòng)篩(篩網(wǎng)上層6目，下層40目)，河南大漢機(jī)械廠；纖維打散器，吉林育強(qiáng)粉體材料設(shè)備有限公司.

1.2 預(yù)處理及PFI成絲工藝流程

圖1 煙梗PFI成絲工藝流程圖

①熱水浴預(yù)處理.取煙梗30 g(對(duì)絕干)，手工備料成1～1.5 cm的煙梗段裝入密封袋中，最佳熱水浴處理?xiàng)l件：溫度沸水浴，料液比1∶6，時(shí)間30 min.預(yù)處理后煙梗淋干水分.

②水浸處理.取煙梗30 g(對(duì)絕干)裝入密封袋中，將煙梗水分調(diào)節(jié)到60%，室溫放置4 h，每0.5 h翻轉(zhuǎn)一次密封袋.

③汽蒸預(yù)處理.取煙梗1 kg(對(duì)絕干)裝入密封袋中并加入適量自來(lái)水，平衡水分4 h，預(yù)將煙梗水分調(diào)整到60%.電熱蒸煮鍋直接產(chǎn)汽，放汽閥連接橡膠管，直接通入自制汽蒸倉(cāng)中.蒸汽溫度105～110 ℃，產(chǎn)汽量2.25 L/h.將調(diào)整好水分的煙梗加入自制汽蒸倉(cāng)中，汽蒸時(shí)間10 min.汽蒸結(jié)束后，電熱蒸煮鍋停止產(chǎn)汽，冷卻約5 min.

④PFI成絲.取預(yù)處理后煙梗30 g(對(duì)絕干)進(jìn)行PFI成絲處理.

⑤擠壓：煙梗絲入200目網(wǎng)袋，油壓機(jī)0.3 Mpa，壓榨時(shí)間3 min.

⑥打散.擠壓過(guò)煙梗絲經(jīng)過(guò)打散器分散.

⑦風(fēng)干.打散后的煙梗絲在室溫下風(fēng)干到水分約為13.00%.

⑧篩分.梗絲經(jīng)過(guò)6～40目振動(dòng)篩分儀，篩選出過(guò)大、過(guò)小以及合格梗絲.另取合格梗絲100 g，采用標(biāo)準(zhǔn)篩10目、20目、30目篩篩分，并計(jì)算各級(jí)分占合格梗絲的比率.

1.3 檢測(cè)方法

合格梗絲篩分，通過(guò)實(shí)際卷煙小試確定風(fēng)干到水分為13%的梗絲6～40目之間的梗絲為合格梗絲.

梗絲各組分百分率分布的計(jì)算公式：

成品煙梗絲得率的計(jì)算公式：

η=預(yù)處理后煙梗得率×PFI分絲后梗絲合格率×100%

2 結(jié)果與討論

2.1 熱水浴預(yù)處理煙梗PFI成絲工藝

煙梗最佳的熱水浴處理?xiàng)l件為液比1∶6，沸水浴溫度，加熱時(shí)間30 min.煙梗PFI成絲及篩分后各組分百分比見(jiàn)圖2.

圖2 不同PFI轉(zhuǎn)數(shù)對(duì)熱水浴預(yù)處理 煙梗成絲組分分布的影響圖

由圖2可知，煙梗熱水浴預(yù)處理后，采用不同PFI轉(zhuǎn)數(shù)成絲，隨PFI轉(zhuǎn)數(shù)的逐漸增加，R6組分的百分率呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì);當(dāng)PFI轉(zhuǎn)數(shù)為500 r/min時(shí)，梗絲 R6為55.26%;當(dāng)PFI轉(zhuǎn)數(shù)為1 500 r/min時(shí).梗絲R6達(dá)到最小值33.41%.PFI轉(zhuǎn)數(shù)繼續(xù)增加，當(dāng)PFI轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到2 500轉(zhuǎn)時(shí)R6組分升高到41.01%.P6/R40組分為合格梗絲組分，隨PFI轉(zhuǎn)數(shù)的逐漸增加，P6/R40組分的百分率呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢(shì);PFI轉(zhuǎn)數(shù)為500 r/min 時(shí)，合格組分P6/R40為43.69%，隨轉(zhuǎn)數(shù)的增加，P6/R40組分也逐漸增加;當(dāng)PFI轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到1 500 r/min時(shí)，P6/R40組分增加到最大，為64.41%.PFI轉(zhuǎn)數(shù)繼續(xù)增加，當(dāng)PFI轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到2 500 r/min時(shí)，P6/R40組分減小為54.49%.

產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因：500 r/min時(shí)煙梗分絲不完全，存在一定量可以成絲的煙梗沒(méi)有被磨成梗絲，造成R6組分百分率偏高，得率偏低；隨PFI轉(zhuǎn)數(shù)增加，由于煙梗分絲完全，并產(chǎn)生很多較細(xì)的梗絲，細(xì)梗絲形態(tài)卷曲以及纏繞，難以通過(guò)6目篩孔.

熱水浴處理煙梗在PFI轉(zhuǎn)數(shù)為1 500 r/min時(shí)PFI分絲效果達(dá)到最佳，合格煙梗絲率為64.41%.

2.2 水浸預(yù)處理煙梗PFI成絲工藝

煙梗PFI成絲篩分后各組分百分比見(jiàn)圖3.由圖3可知，當(dāng)PFI轉(zhuǎn)數(shù)為500 r/min時(shí)，梗絲 R6為70.07%；隨PFI轉(zhuǎn)數(shù)增加，梗絲R4量逐漸減少，到PFI轉(zhuǎn)數(shù)為2 500 r/min時(shí)梗絲R6達(dá)到最小值31.01%.PFI轉(zhuǎn)數(shù)為500 r/min 時(shí)，合格組分P6/R40為29.08%，隨轉(zhuǎn)數(shù)的增加， P6/R40組分也逐漸增加；當(dāng)PFI轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到2 000 r/min時(shí)，P6/R40組分為62.54%；當(dāng)PFI轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到2 500 r/min時(shí)，P6/R40組分為63.5%.同時(shí)，不合格梗絲的百分率P40也逐漸增加，2 000 r/min時(shí)P40組分的百分率為3.58%，2 500 r/min時(shí)P40組分的百分率為5.49%.

圖3 不同PFI轉(zhuǎn)數(shù)下水浸預(yù)處理 煙梗成絲組分分布影響圖

PFI轉(zhuǎn)數(shù)為500 r/min時(shí)煙梗分絲不完全，存在一定量的煙梗韌皮以及可以成絲的煙梗沒(méi)有被磨成梗絲，造成R6組分百分率偏高，得率偏低.隨PFI轉(zhuǎn)數(shù)增加，2 000 r/min時(shí)梗絲的細(xì)化程度增大，且梗絲形態(tài)較好，梗絲較直，梗絲可以順利通過(guò)6目篩孔.PFI轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)一步增加，2 500 r/min時(shí)煙梗分絲過(guò)細(xì)，產(chǎn)生較多的細(xì)碎.

水浸煙梗在PFI轉(zhuǎn)數(shù)為2 000時(shí)PFI分絲效果達(dá)到最佳，煙梗的細(xì)碎，即P40組分的百分率為3.58%.合格煙梗絲率為62.54%.

2.3 汽蒸預(yù)處理煙梗PFI成絲工藝

煙梗PFI成絲篩分后各組分百分比見(jiàn)圖4.由圖4可知，隨PFI轉(zhuǎn)數(shù)的逐漸增加，R6組分的百分率呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì).當(dāng)PFI轉(zhuǎn)數(shù)為500 r/min時(shí)，梗絲 R6為63.66%；隨PFI轉(zhuǎn)數(shù)增加，梗絲R6量逐漸減少；PFI轉(zhuǎn)數(shù)為1 500 r/min時(shí)梗絲R6達(dá)到最小值36.32%；PFI轉(zhuǎn)數(shù)繼續(xù)增加，當(dāng)PFI轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到2 500轉(zhuǎn)時(shí)R/MIN6組分升高到41.01%.

圖4 不同PFI轉(zhuǎn)數(shù)下汽蒸預(yù)處理 煙梗成絲組分分布影響圖

隨PFI轉(zhuǎn)數(shù)的逐漸增加， P6/R40組分的百分率呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì).PFI轉(zhuǎn)數(shù)為500 r/min 時(shí)，合格組分P6/ R40為35.30%.隨轉(zhuǎn)數(shù)的增加， P6/ R/MIN40組分也逐漸增加，當(dāng)PFI轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到1 500 r/min時(shí)，P6/R40組分增加到61.59%.當(dāng)PFI轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到2 500 r/min時(shí)，P6/ R40組分減小為56.49%.

因此，汽蒸煙梗在PFI轉(zhuǎn)數(shù)為1 500 r/min時(shí)PFI分絲效果達(dá)到最佳，合格煙梗絲率為61.59%.

2.4 不同預(yù)處理煙梗成絲得率比較

不同預(yù)處理方式成品煙梗絲得率見(jiàn)表1.由圖1可知，水浸預(yù)處理成品煙梗絲的得率為61.05%，得率最高.水浸預(yù)處理煙梗絲各組分性狀見(jiàn)圖5～圖7，由圖可知，梗絲形態(tài)較好，其中，煙梗絲過(guò)大過(guò)小，彎曲較少，水浸預(yù)處理是煙梗PFI成絲的一種較好預(yù)處理方式.

圖5 水浸預(yù)處理過(guò)的大煙梗絲

圖6 水浸預(yù)處理過(guò)的小煙梗絲

圖7 水浸預(yù)處理合格的煙梗絲表1 不同預(yù)處理方式成品煙梗絲得率

預(yù)處理方式熱水浴預(yù)處理成絲水浸預(yù)處理成絲汽蒸預(yù)處理成絲預(yù)處理后煙梗得率/%74.7397.6293.51搓絲后合格煙梗得率/%64.4162.5461.59成品煙梗絲得率/%48.1361.0557.59

3 結(jié)論

熱水浴處理煙梗在PFI轉(zhuǎn)數(shù)為1 500 r/min時(shí)分絲效果達(dá)到最佳，合格梗絲得率為48.13%.水浸預(yù)處理煙梗在PFI轉(zhuǎn)數(shù)為2 000時(shí)分絲效果達(dá)到最佳，合格梗絲得率為61.05%.汽蒸預(yù)處理煙梗在PFI轉(zhuǎn)數(shù)為1 500 r/min時(shí)分絲效果達(dá)到最佳，合格梗絲得率為57.59%.水浸預(yù)處理梗絲得率為61.05%，得率最高.煙梗絲形態(tài)較好，煙梗絲彎曲較少，水浸預(yù)處理是煙梗PFI成絲的一種較好的預(yù)處理方式.

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