不同烘絲工藝參數(shù)對煙絲綜合質(zhì)量的影響

雷 振，何金華，黃傳喜

(1.安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，安徽合肥 230088；2.安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司合肥卷煙廠，安徽合肥 230601)

葉絲干燥是制絲生產(chǎn)的重要加工工序之一，其工藝任務(wù)包括：①將煙絲干燥到適合卷制成煙支所需的含水率，滿足后續(xù)加工需求；②提高填充能力，增加煙絲的彈性；③通過高溫烘烤使部分青雜味物質(zhì)揮發(fā)排出，香氣顯露，提升煙絲品質(zhì)。近年來，各卷煙工業(yè)企業(yè)對煙絲干燥工序進(jìn)行了大量優(yōu)化研究，穩(wěn)步提升了卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量[1-7]。為了解KLD3-2Z滾筒烘絲機(jī)加工過程中不同關(guān)鍵參數(shù)對卷煙物理指標(biāo)、煙氣指標(biāo)、化學(xué)成分和感官質(zhì)量的影響，逐步實現(xiàn)對卷煙生產(chǎn)過程由深化控制指標(biāo)向控制參數(shù)轉(zhuǎn)變，結(jié)果控制向過程控制轉(zhuǎn)變，人工控制經(jīng)驗決策向自動控制科學(xué)決策轉(zhuǎn)變。筆者選擇“黃山”品牌中某一類牌號卷煙葉組配方模塊為載體，在不同加工參數(shù)下進(jìn)行試驗研究，旨在為葉絲干燥工序參數(shù)的選擇優(yōu)化提供一定的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1材料某牌號一類烤煙型卷煙葉組配方(安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn))。KLD3-2Z型兩段式烘絲機(jī)(HAUNI)；YGD450填充值測定儀(鄭州嘉德)；PM100電子天平(梅特勒)；GZX-9023MBE型電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海博迅公司)；CJ301振動分選篩(鄭州煙草研究院)；RM200孔道轉(zhuǎn)盤式吸煙機(jī)(Borgwaldt KC)。

1.2方法

1.2.1試驗設(shè)計。圍繞KLD3-2Z滾筒烘絲機(jī)物料流量、滾筒傾角和滾筒轉(zhuǎn)速3個模塊，分別各設(shè)置3個水平進(jìn)行單因素試驗，組①～③物料流量分別為4 400、4 700、5 000 kg/h，組④～⑥滾筒傾角分別為4.0°、4.5°、5.0°，組⑦～⑨滾筒轉(zhuǎn)速分別為11、12、13 r/min，具體試驗參數(shù)見表1。

表1 KLD3-2Z滾筒烘絲機(jī)試驗參數(shù)

1.2.2取樣。各組葉絲進(jìn)入烘絲機(jī)前均采用相同的處理模式，每次試驗取樣均在烘絲機(jī)參數(shù)調(diào)整穩(wěn)定后，由人工按要求在出口處取樣，取4 kg左右煙絲，混合均勻后采用四分法濃縮至1 kg試驗檢測。

1.2.3測定指標(biāo)與方法。

1.2.3.1過程數(shù)據(jù)。在設(shè)備穩(wěn)定運行的情況下，分別采集KLD3-2Z滾筒烘絲機(jī)排潮負(fù)壓、熱風(fēng)閥門開度、筒壁和熱風(fēng)溫度以及烘絲機(jī)出口水分儀的數(shù)據(jù)。

1.2.3.2物理指標(biāo)。參照文獻(xiàn)[8]的方法，在設(shè)備穩(wěn)定之后進(jìn)行取樣，分別對烘絲機(jī)出口物料的含水率、整絲率、碎絲率、填充值和彈性以及成品煙支的物理指標(biāo)進(jìn)行檢測。

1.2.3.3化學(xué)成分。按照文獻(xiàn)[9]的方法，分別測定不同參數(shù)下烘后煙絲卷制樣品煙氣中的焦油、煙堿及CO的含量。

1.2.3.4感官指標(biāo)。參照文獻(xiàn)[10]的要求，將不同參數(shù)加工的煙絲卷成煙支送至10名評委，各試驗因素中分別選擇某一水平作為對照樣，與另外2種參數(shù)水平下的煙支進(jìn)行評吸對比，分別用-1.0、-0.5、0、0.5、1.0打分，其中負(fù)號表示評吸結(jié)果向不好的方向變化，數(shù)字表示變化程度。

2 結(jié)果與分析

2.1過程參數(shù)分析從表2可以看出，在物料流量模塊(組①～③)和滾筒傾角模塊(組④～⑥)中，筒壁溫度隨著物料流量和滾筒傾角的增加呈現(xiàn)增加的趨勢，隨滾筒轉(zhuǎn)速的增加呈現(xiàn)略微降低的趨勢。這是由于隨著物料流量的增加，烘絲機(jī)脫水量的增加導(dǎo)致筒壁溫度增加；由于烘絲機(jī)傾角增加會導(dǎo)致烘絲機(jī)加工時間縮短，為了保證出口葉絲含水率保持不變，設(shè)備溫度會有所增加。熱風(fēng)閥門開度隨著物料流量的提高而增加，這可能與烘絲機(jī)脫水量有關(guān)，物料增加導(dǎo)致設(shè)備脫水量增加，在熱風(fēng)含濕量不變的情況下，需要增加閥門開度提高風(fēng)速從而增加脫水量。

從滾筒轉(zhuǎn)速模塊(組⑦～⑨)來看，筒壁溫度沒有發(fā)生太大變化，可能是滾筒轉(zhuǎn)速增加只改變了物料在筒內(nèi)的運動狀態(tài)，對筒壁溫度沒有太大影響。

表2 不同工藝參數(shù)對烘絲機(jī)生產(chǎn)過程的影響

2.2加工過程煙絲質(zhì)量分析由表3物料流量模塊(組①～③)和滾筒轉(zhuǎn)速模塊(組⑦～⑨)可知，物料流量和滾筒轉(zhuǎn)速的增加對烘后煙絲的整絲率、碎絲率和填充值等物理指標(biāo)無明顯影響，但從滾筒傾角模塊(組④～⑥)來看，隨著滾筒傾角的提高，烘后葉絲的填充值與彈性總體均呈增加趨勢，這可能是由于滾筒傾角增加導(dǎo)致葉絲在烘干的過程中卷曲和抗壓程度有所提高。

2.3加工過程煙支物理質(zhì)量分析從表4滾筒傾角模塊(組④～⑥)可以看出，改變滾筒傾角所烘出的煙絲卷制出的煙支重量和圓周隨著滾筒傾角的增加而逐漸降低，煙支通風(fēng)率隨著滾筒傾角的增大而顯著提高。這可能與煙絲填充值和彈性的變化有關(guān)，煙絲填充值提高會導(dǎo)致煙支重量降低，通風(fēng)率提高，這與表3中煙絲彈性和填充值提高的結(jié)果相符。

表3不同工藝參數(shù)對煙絲質(zhì)量的影響

Table3Effectsofdifferentprocessparametersonthequalityofcuttobacco

組別Group整絲率Whole filament rate∥%碎絲率 Broken filament rate∥%填充值Fill valuecm3/g彈性 Elasticity%①77.343.203.7483.79②73.914.814.2481.15③75.104.333.8883.17④77.343.203.9480.11⑤75.123.394.3680.38⑥72.133.784.3583.79⑦72.972.954.0087.58⑧73.564.553.9386.34⑨76.312.984.0684.40

表4 不同工藝參數(shù)對煙支物理質(zhì)量指標(biāo)的影響

2.4常規(guī)煙氣指標(biāo)分析從表5中物料流量模塊(組①～③)和滾筒傾角模塊(組④～⑥)可以發(fā)現(xiàn)，煙氣焦油、煙堿、CO含量隨著物料流量和滾筒傾角的增加均呈輕微下降趨勢，這可能與筒壁溫度有關(guān)。根據(jù)表2物料流量和傾角的增加造成筒壁溫度提高的結(jié)果可知，物料流量和滾筒傾角與筒壁溫度呈正相關(guān)，溫度提高導(dǎo)致加工強(qiáng)度變大，可能引起煙氣中焦油等物質(zhì)釋放量減少；反之，隨著滾筒轉(zhuǎn)速的增加筒壁溫度降低，煙氣指標(biāo)呈上升趨勢。

表5不同工藝參數(shù)對煙氣指標(biāo)的影響

Table5Effectsofdifferentprocessparametersonthesmokeindexofcutcigarettemg/支

組別Group焦油含量Tar content煙堿含量Nicotine contentCO含量 CO content①12.861.4011.10②12.391.3610.70③12.381.3310.90④12.861.4011.10⑤12.471.3810.55⑥12.281.259.90⑦12.511.3511.15⑧12.651.3611.20⑨12.881.3811.55

2.5感官質(zhì)量分析從圖1～3可以看出，當(dāng)物料流量為4 700 kg/h時，煙支感官質(zhì)量綜合較好，主要表現(xiàn)在煙支的香氣量、透發(fā)性及回甜方面；隨著滾筒傾角的增加，煙支感官質(zhì)量呈現(xiàn)變好的趨勢，在煙支的香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性及回甜方面表現(xiàn)最優(yōu)；當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速為12 r/min時煙支總體感官質(zhì)量表現(xiàn)最差；當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速為13 r/min時煙支總體感官質(zhì)量表現(xiàn)最好，主要表現(xiàn)在煙支的香氣質(zhì)、雜氣、刺激性及回甜方面。

圖1 不同物料流量煙支感官質(zhì)量對比(對照樣物料流量為4 400 kg/h)Fig.1 The sensory quality comparison of tobacco cigarette with different material flows(material flow of control sample：4 400 kg/h)

圖2 不同滾筒傾角煙支感官質(zhì)量對比(對照樣滾筒轉(zhuǎn)速為4°)Fig.2 The sensory quality comparison of tobacco cigarette with different cylinder incidence(cylinder incidence of control sample：4°)

圖3 不同滾筒轉(zhuǎn)速煙支感官質(zhì)量對比(對照樣滾筒轉(zhuǎn)速為11 r/min)Fig.3 The sensory quality comparison of tobacco cigarette with different rotational velocity(rotational velocity of control of 11 r/min)

3 結(jié)論

(1)從物料流量模塊來看，隨著物料流量的增加，烘絲機(jī)筒壁溫度和風(fēng)速增加，煙氣指標(biāo)中焦油、煙堿、CO的釋放量減少，當(dāng)物料流量為4 700 kg/h時綜合表現(xiàn)差異較大，煙支重量、吸阻、硬度和通風(fēng)率較小，含末率較高，感官質(zhì)量總體較好。

(2)從滾筒傾角模塊來看，烘絲機(jī)傾角的變化會引起筒內(nèi)物料運動狀態(tài)的變化，最直觀的表現(xiàn)為物料的加工時間、筒內(nèi)料積比的變化，隨著滾筒傾角的增加，煙絲填充值與彈性呈增加趨勢，導(dǎo)致成品煙支重量降低，通風(fēng)率提高，煙氣焦油、煙堿、CO含量呈下降趨勢，煙支感官質(zhì)量呈現(xiàn)變好的趨勢。

(3)從滾筒轉(zhuǎn)速模塊來看，烘絲機(jī)轉(zhuǎn)速的變化會導(dǎo)致物料在筒內(nèi)拋灑運動的狀態(tài)發(fā)生變化，隨著滾筒轉(zhuǎn)速的提高，筒壁溫度和排潮負(fù)壓呈現(xiàn)輕微下降趨勢，對煙支物理指標(biāo)的影響不大，煙支煙氣指標(biāo)會隨著滾筒轉(zhuǎn)速的增加而增加。