打葉復烤片型結(jié)構(gòu)調(diào)控技術(shù)的研究進展

王發(fā)勇 儂福貴 徐超 胡春華 郭宇峰 朱思靜 牛紹輝 解雯宇

摘 ? ?要：近年來，由于中支、細支卷煙市場的興起，傳統(tǒng)的打葉復烤片型結(jié)構(gòu)已滿足不了現(xiàn)在煙絲結(jié)構(gòu)及煙支卷制質(zhì)量的要求，為此，必須對打葉復烤片型結(jié)構(gòu)進行針對性調(diào)控。從煙葉片型結(jié)構(gòu)對煙絲及卷制質(zhì)量的影響，氣候及物理特性、設備參數(shù)、打葉框欄設備等對片型結(jié)構(gòu)的影響進行了綜述，并提出了將打葉復烤片型調(diào)控的焦點從“框欄”轉(zhuǎn)移到“篩分”與“二次處理”的新方向上來，在展望的同時提出了具體的研究路線，以期對該領(lǐng)域發(fā)展提供參考方向。

關(guān)鍵詞：打葉復烤;葉片結(jié)構(gòu);調(diào)控;降大提中

中圖分類號：S572 ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.11.009

Abstract： In recent years， due to the rise of the middle and small cigarette market， the traditional structure of threshing and redrying sheets can not meet the requirements of the tobacco structure and the quality of cigarettes，Therefore， it was necessary to regulate the structure of threshing and redrying sheets. The effects of tobacco leaf type structure on the quality of tobacco and cigarette manufacturing， climate and physical properties， equipment parameters and framed columns were reviewed. In addition， a new direction was proposed to shift the focus of leaf-beating and rebaking sheet regulation from "framing" to "screening" and "secondary treatment". At the same time， a specific research route was proposed to provide a reference for the development of this field.

Key words： threshing and redrying; leaf structure; regulate and control; reduce the large film rate and increase the medium film rate

打葉復烤作為卷煙工藝中的關(guān)鍵一環(huán)，在卷煙工業(yè)中具有把控原料的源頭性作用。傳統(tǒng)的打葉復烤工藝對“大中片率”、“產(chǎn)品實物得率”等經(jīng)濟指標更為關(guān)注[1]，隨著卷煙工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別在中支、細支卷煙市場興起的今天，傳統(tǒng)的打葉復烤工藝已不能匹配以品牌為導向的卷煙工藝。新版《卷煙工藝規(guī)范》（2016版）提出將打分后煙葉大片率控制在小于45%范圍內(nèi)[2]，這意味著打葉復烤的片型結(jié)構(gòu)指標從追求“大中片率”轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖档痛笃?、提升中片率、控制碎片率”，作為工藝革新的必選項，片型結(jié)構(gòu)調(diào)控成為了打葉復烤新工藝攻關(guān)的難點與重點。

新工藝的形成，需要在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上進行不斷總結(jié)、提煉和創(chuàng)新。為此，從片型結(jié)構(gòu)對煙絲及卷制質(zhì)量的影響、氣候及煙葉物理特性對片型結(jié)構(gòu)的影響、設備參數(shù)對片型結(jié)構(gòu)的影響以及打葉框欄設備對片型結(jié)構(gòu)的影響等4個方面的現(xiàn)有研究成果進行了綜述，并對達成“降低大片率、提升中片率”的技術(shù)目標進行展望，以期對新工藝的發(fā)展方向提供一定的技術(shù)支撐。

1 片型結(jié)構(gòu)對煙絲及卷制質(zhì)量的影響

打葉復烤煙葉的片型結(jié)構(gòu)包含大片率、中片率、大中片率等多項指標[1]。研究表明，打葉復烤后的片型結(jié)構(gòu)對煙絲結(jié)構(gòu)具有關(guān)聯(lián)性影響，大片率可以提高煙絲結(jié)構(gòu)的整絲性，減少碎絲率，但是較高的大中片率導致長絲率的增加，對煙支的填充性不利[3-5]。同樣，過高的整絲率和整絲率變化率對卷制煙支的總體質(zhì)量有負面影響[6-8]。不同尺寸的片型結(jié)構(gòu)及不同長度的煙絲在內(nèi)在化學成分的含量上存在差異[9]，可影響主流煙氣中NNK的逐口釋放量[9]及卷煙燃燒錐頭的掉落率[11]，且關(guān)聯(lián)到煙支的感官質(zhì)量[12]。對于卷煙物理指標而言，煙絲結(jié)構(gòu)對單支質(zhì)量、煙支密度、吸阻、端部落絲量、空頭等煙支質(zhì)量具有顯著的影響[13-15]，得到合理的煙絲結(jié)構(gòu)是卷煙工業(yè)為之攻堅的目標。對煙葉片型結(jié)構(gòu)而言，各項指標中呈一定的關(guān)聯(lián)[16-17]，只有控制大片率、提高中片率以及降低碎片率，才能得到適宜的整絲率，提高煙絲的填充值，為企業(yè)取得良好的效益。

綜上所述，作為打葉復烤重要的考核經(jīng)濟指標，片型結(jié)構(gòu)直接影響到煙絲的結(jié)構(gòu)，繼而影響到卷煙的卷制質(zhì)量與經(jīng)濟效益。得到合理的煙絲結(jié)構(gòu)區(qū)間必須以打葉復烤后的煙葉片型結(jié)構(gòu)“控制大片率，提高中片率”的調(diào)控要求為抓手。

2 氣候及煙葉物理特性對片型結(jié)構(gòu)的影響

煙葉屬于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟作物，受基因與環(huán)境互作作用的影響，同一品種煙草在不同生態(tài)區(qū)域內(nèi)，因氣候、土壤、大田生育期、降水量分布等條件的不同，煙葉內(nèi)在化學成分、物理特性以及感官質(zhì)量等方面均存在顯著差異[18-21]。在氣候正常年份，煙草各生育期分布合理，煙葉生長正常，葉片18～22片，田間煙株能順利落黃，經(jīng)初烤調(diào)制后的煙葉身份、葉片結(jié)構(gòu)等外觀質(zhì)量較佳，打葉復烤能得到較好的葉片結(jié)構(gòu);而氣候異常年份，當煙草生長前期受低溫寡照影響，植物矮小，葉片小而厚，葉內(nèi)組織緊密;當采收期間遇連綿大雨等不良天氣，煙葉易容貪青旺長，形成粗筋暴葉，身份較厚、結(jié)構(gòu)緊密，該類煙葉往往需要加大打葉復烤加工強度，大中片率稍差。當煙草旺長期連續(xù)高溫多雨，煙草田間長勢過旺，易形成身份較薄、結(jié)構(gòu)疏松的煙葉，該類煙葉同樣需要加大打葉復烤加工強度，碎片率將會上升[22]。煙葉的物理特性是打葉復烤取得良好成品經(jīng)濟指標的關(guān)鍵因素[23-25]，同時是打葉復烤片型結(jié)構(gòu)調(diào)控策略的重要依據(jù)[26]。張其龍等[27]進行了物理特性與打葉復烤出片率的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)不同部位煙葉的物理特性與出片率呈現(xiàn)出不同的差異性，為此，打葉復烤針對不同部位的煙葉應采用不同的打葉風分策略。吳祚友等[28]的研究發(fā)現(xiàn)，煙葉物理特性對打葉復烤的片型結(jié)構(gòu)具重要影響，其中，拉力與中片率呈正向相關(guān)關(guān)聯(lián)。劉配文[23]則認為葉片密度一致性較好的煙葉可獲取較高的出片率。

氣候是煙葉物理特性形成的主因，而煙葉物理特性又是打葉復烤工藝加工的重要參考依據(jù)。煙葉的物理特性包括煙葉密度、身份（煙葉薄厚）、填充性、彈性、抗破碎性等多方面內(nèi)容，隨著煙葉種植區(qū)域、煙葉生長部位的不同，其物理特性表現(xiàn)不同。打葉復烤為獲得良好的片型結(jié)構(gòu)，必須根據(jù)來料品種、部位、等級及生態(tài)區(qū)域所表現(xiàn)的不同煙葉物理特性，針對性制定打葉復烤策略，如葉片身份厚、密度大的煙葉，應適當提高打輥轉(zhuǎn)速、潤葉水分、溫度走下限，適當減小框欄尺寸，以降低大片率，提高中片率。

3 設備參數(shù)對片型結(jié)構(gòu)的影響

工藝設備參數(shù)設置是影響打葉復烤獲得良好片型結(jié)構(gòu)的關(guān)節(jié)一環(huán)。羅海燕等[29]的研究發(fā)現(xiàn)，打葉流量與葉中含梗率、梗中含葉率呈正向關(guān)聯(lián)，而在一定范圍在內(nèi)，隨著潤葉機出口煙葉溫度與含水率的提高，大中片率呈提高趨勢[30]，碎片率、梗中含葉率降低，但是葉中含梗率與會隨之增高?；矢|有等[31]在2次潤葉的控制模式下，認為一次潤葉的煙葉水分、溫度的控制對大中片率貢獻率大于二次潤葉控制。而對于打輥轉(zhuǎn)速的設定，劉利峰等[32]通過較高的一打轉(zhuǎn)速與較低的四打轉(zhuǎn)速可明顯提高煙葉的中片率。楊洋等[33]研究發(fā)現(xiàn)，一二潤“潤透率”、打葉風分強度對中片率的提升具有正相關(guān)關(guān)系。此外，穩(wěn)定的流量有助于煙葉加工水分、溫度的控制[34]。以上從不同的角度對打后煙葉片型結(jié)構(gòu)進行了研究，認為潤葉機出口溫度與含水率、潤葉機控制模式、加工強度等均對煙葉片型結(jié)構(gòu)有調(diào)控的意義。但是以上的研究更多聚焦于大中片率的獲得，距離打葉風分后大片率<45%的調(diào)控要求還有一定差距。

最佳的參數(shù)設置是挖掘工藝設備潛力的關(guān)鍵因素。對于煙葉片型結(jié)構(gòu)的獲得，除煙葉本身的物理特性外，與潤葉水分、含水率、打輥轉(zhuǎn)速、風分參數(shù)等因素息息相關(guān)。但是，受原有設備自身工藝設計標準的限制，想在參數(shù)控制上獲得根本性的轉(zhuǎn)變結(jié)果顯然不行，還得依托于對設備局部的創(chuàng)新性改造。

4 打葉框欄設備對片型結(jié)構(gòu)的影響

目前，對于打葉復烤片型結(jié)構(gòu)調(diào)控更多聚焦于打葉框欄上。孔祥等[35]在一、二級打葉器上將原有的菱形框欄換成六邊形框欄后，大片率降低了10.42%，中片率與小片率分別上升了7.51%和2.43%，打后煙葉形狀較方正。如此應用六邊形框欄的方法[36-38]得到了 “降低大片率，提升中片率”的片型結(jié)構(gòu)調(diào)控效果。也有研究表明[39]，在一級打葉器中設置不同的框欄開口尺寸可以提高大中片率，顯著降低超大片率（50 mm×50 mm）。蔡聯(lián)合等[40]在一定范圍內(nèi)減小一級打葉器的框欄開口尺寸，發(fā)現(xiàn)大片率有降低趨勢，但是降低幅度不大。而高偉等[41]對一級打葉器結(jié)構(gòu)進行了部分調(diào)整與改造，發(fā)現(xiàn)以加密菱形框欄、矩形打刀和梯形打刀混用、打刀品字形排列可降低大片率（6.55%）和提升中片率（6.35%），達到片型調(diào)控的目的。

綜上所述，一級打葉器、特別是框欄的改造與利用是片型結(jié)構(gòu)調(diào)控的重點，框欄開口形狀、尺寸的組合與打葉器打刀的設置，均對片型結(jié)構(gòu)調(diào)控具有顯著作用。在生產(chǎn)運用中，對打葉框欄進行噴涂處理以提高撕葉率，對煙葉片型結(jié)構(gòu)有一定的調(diào)控作用。框欄的設計與應用可以有多種組合，但一個規(guī)格的框欄可以對應到幾個煙葉等級上，或是配方打葉（多個等級）時應選擇何種規(guī)格的框欄，仍需打葉復烤單位針對原煙加工屬性進行匹配性試驗或改進。

5 結(jié)論與展望

打葉復烤獲得的片型結(jié)構(gòu)直接影響到制絲工藝煙絲結(jié)構(gòu)，從而關(guān)聯(lián)到卷包工藝煙支的卷制質(zhì)量與煙葉的消耗。因此，打葉復烤工藝在整個卷煙工藝中具源頭性作用。中支、細支卷煙的興起拉開了打葉復烤片型結(jié)構(gòu)需求轉(zhuǎn)變的調(diào)控帷幕，“降低大片率、提升中片率”是目前打葉復烤片型調(diào)控的重中之重，是亟待解決的技術(shù)難題。（1）煙葉物理特性是影響打葉復烤片型結(jié)構(gòu)的重要因素，而氣候、生態(tài)區(qū)域、品種等因素是造成煙葉物理特性差異的原因，依據(jù)不同煙葉的物理特性選擇相應的加工模式及制定相應的工藝設備參數(shù)是進行煙葉片型結(jié)構(gòu)調(diào)控的有效策略;（2）對于工藝設備而言，最優(yōu)的參數(shù)組合是挖掘工藝設備潛力的途徑，但是受工藝設備設計理念與設計標準的限制，單純調(diào)整工藝參數(shù)對片型結(jié)構(gòu)的大幅調(diào)控無明顯作用，所以，在局部關(guān)鍵工序上的改造與創(chuàng)新上大有可為。目前做局部創(chuàng)新與改造的焦點在于一級打葉器的框欄，不同開口尺寸組合、與框欄形狀的改良均可達到“降低大葉片、提升中片率”的效果，但是離行業(yè)片型控制的目標（大片率<45%）有一定差距。

為此，可以把局部改造與創(chuàng)新點后移到一級、二級打葉風分后的工序上來：（1）將一打、二打分離而出的純?nèi)~片進行單獨或匯集篩分，將超大片（>40 mm×40 mm）篩分而出，待二次片型處理;（2）研發(fā)超大片處理裝置，對超大片煙葉進行分切或打葉處理，降低超大片率，提升中片率;（3）對超大片進行篩分時，在振篩物料流暢性的基礎(chǔ)上，保障篩分效率、篩分準確率;研發(fā)超大片二次處理裝置時應注意加工造碎的情況，達到較為合適的中片率和碎片率;（4）針對不同打葉配方的組成，產(chǎn)生基于不同配方煙葉的提高大中片率或中片率、降低碎片率的控制模型，形成系統(tǒng)化、可調(diào)可控的打葉復烤控片技術(shù)標準。通過以上4個方面的技術(shù)探索，達到打葉復烤片型調(diào)控的目的。

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