淺談我國(guó)卷煙生產(chǎn)設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

趙漢章，李書杰，門曉龍，魏嘉軒，左 佳

（秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，河北 秦皇島 066000）

1 卷煙生產(chǎn)的工藝

煙草行業(yè)是我國(guó)國(guó)家稅收的重要來源，是我國(guó)一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)主體，2019年，我國(guó)煙草行業(yè)工商稅利總額為1.2萬億元。煙草中最為流行的種類為卷煙，如圖1所示，卷煙的制作工藝主要分為煙草種植、煙葉加工和卷煙制作三大過程。隨著制造業(yè)越來越機(jī)械化、自動(dòng)化，并且人力成本不斷提高，卷煙的制作也逐漸從人工制作轉(zhuǎn)向?yàn)闄C(jī)械制造，在卷煙生產(chǎn)的各工藝階段，機(jī)械化程度也越來越高。

圖1 卷煙生產(chǎn)工藝流程圖

2 煙草種植的機(jī)械設(shè)備

煙草種植是指煙草育苗、煙草移栽、種植掩護(hù)和煙葉采摘的過程，煙草的好壞決定著卷煙成品質(zhì)量。煙草育苗有播種機(jī)、剪葉機(jī)，煙草移栽有移栽機(jī)，種植養(yǎng)護(hù)有起壟機(jī)、覆膜機(jī)、施肥機(jī)，煙葉采摘有煙葉采摘機(jī)。

2.1 煙草育苗機(jī)械化

剪苗可使煙苗長(zhǎng)得更加整齊、健壯，常見的剪葉機(jī)有手動(dòng)式剪葉機(jī)、軌道式剪葉機(jī)和懸浮式自動(dòng)剪葉機(jī)。手動(dòng)式剪葉機(jī)適用環(huán)境比較廣泛，但是自動(dòng)化程度低，懸浮式自動(dòng)剪葉機(jī)與之相反。

2.2 煙草移栽機(jī)械化

煙草移栽機(jī)種類很多，主要有鉗夾式、鏈夾式、導(dǎo)苗管式和吊杯式等。目前，應(yīng)用較多的是鏈夾式移栽機(jī)，工作過程與鉗夾式移栽機(jī)相同，優(yōu)點(diǎn)是移栽作業(yè)穩(wěn)定。

2.3 種植養(yǎng)護(hù)機(jī)械化

我國(guó)的煙草種植養(yǎng)護(hù)常在丘陵地帶，為了解決機(jī)械化種植養(yǎng)護(hù)的難題，各地區(qū)做了大量的實(shí)踐工作。沂水縣推廣使用了一種新型可移動(dòng)水肥一體機(jī)，該設(shè)備可以適用于丘陵山區(qū)進(jìn)行定量精準(zhǔn)施肥，經(jīng)過實(shí)踐證明該設(shè)備可以有效提高煙農(nóng)經(jīng)濟(jì)效益[1]。福建省機(jī)械科學(xué)研究院針對(duì)多雨水的南方丘陵特殊地貌，利用拋土壓膜技術(shù)研制了一款覆膜設(shè)備，該設(shè)備能有效對(duì)該地貌進(jìn)行鋪膜，并且與東風(fēng)12地盤相配套使用，能形成一套起壟、整地、施肥、鋪膜等功能集于一體的設(shè)備[2]。

2.4 煙葉采摘機(jī)械化

煙葉的采摘工作較為復(fù)雜，機(jī)械化作業(yè)需要適應(yīng)田間的特殊地貌，并且不能傷害煙草，所以目前大多數(shù)都采用人工施工。目前也有大量的研究者從事煙葉采摘機(jī)械化的研究，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)運(yùn)用圖像處理、計(jì)算機(jī)視覺和模式識(shí)別等技術(shù)設(shè)計(jì)一款基于機(jī)器視覺的自走式煙葉采摘機(jī)[3]。同時(shí)該大學(xué)基于自走式煙葉收獲機(jī)，對(duì)齊采收刀進(jìn)行優(yōu)化，能實(shí)現(xiàn)分層采收煙葉，達(dá)到更好的煙葉采摘效果[4]。

3 煙葉加工的機(jī)械設(shè)備

煙葉加工是指煙葉烤制、煙葉發(fā)酵和煙葉配方的過程，每個(gè)工廠對(duì)待該過程的處理方式都不一致，這也能決定最終卷煙的味感。

3.1 煙葉烤制機(jī)械化

煙葉烘烤房的溫度、濕度和時(shí)間對(duì)煙葉品質(zhì)的影響尤為重要，所以對(duì)烘烤房的自控調(diào)節(jié)的研究比較多，其基本原理是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)曲線設(shè)置各參數(shù)變化，使煙葉能烘烤出想要達(dá)到的效果[5]。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)利用熱泵加熱和冷凝除濕原理，采用自控技術(shù)控制溫度與濕度，建造了熱泵加熱式自控?zé)熑~設(shè)備，該設(shè)備能使室內(nèi)溫濕度變化均勻，并且工作過程中不產(chǎn)生廢氣、廢水[6]。

3.2 煙葉發(fā)酵機(jī)械化

良好的發(fā)酵工藝可以改善煙葉的品質(zhì)，經(jīng)研究煙葉的發(fā)酵主要有氧化作用、微生物作用和酶作用[7]。煙葉發(fā)酵的機(jī)械化研究也借助了這三種發(fā)酵機(jī)理，如紫外線可以促進(jìn)氧化作用，酵母菌也可以加快煙葉發(fā)酵的過程，因此在設(shè)計(jì)機(jī)械化設(shè)備時(shí)可采用控制改變發(fā)酵質(zhì)量和速度的方式，如紫外線自動(dòng)調(diào)節(jié)等方式。

3.3 煙葉配方機(jī)械化

煙葉配方是指依據(jù)各種煙葉的主要化學(xué)成分、物理特性和感官品質(zhì)，將其按照一定比例配合。常德卷煙廠設(shè)計(jì)了一種煙葉定比自動(dòng)配方裝置，該裝置可以根據(jù)產(chǎn)品配方的要求，按照不同等級(jí)、不同比例的煙葉進(jìn)行定比自動(dòng)配葉，從而保證了煙絲結(jié)構(gòu)的均勻性[8]。

4 卷煙制作的機(jī)械設(shè)備

卷煙的制作是指將煙葉制絲、煙絲制卷和卷煙包裝的過程，這是卷煙生產(chǎn)的最后一道工序。

4.1 煙葉制絲機(jī)械化

成品煙絲的制作過程是將加工好的片煙和煙梗進(jìn)行回溯、加料、切絲與烘絲，傳統(tǒng)的設(shè)備是固定生產(chǎn)線式的，這種方式對(duì)原料有所損耗，并且生產(chǎn)煙絲的種類比較固定[9]。為了適應(yīng)市場(chǎng)的多樣性，設(shè)備研究人員提出了柔性的生產(chǎn)設(shè)備，將煙葉按照不同的加工特性進(jìn)行分組并確定工藝過程，選擇相應(yīng)的加工設(shè)備和工藝參數(shù)以及物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)等，并由計(jì)算運(yùn)算處理，因此能自動(dòng)調(diào)整實(shí)現(xiàn)多種物料的成批高效生產(chǎn)[10]。同時(shí)由于煙葉制絲的復(fù)雜工藝、規(guī)格可控，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用較多，洛陽卷煙廠采用的現(xiàn)場(chǎng)總線的自動(dòng)化控制，能將設(shè)備故障停機(jī)率控制在0.2%以內(nèi)。[11]

4.2 煙絲制卷機(jī)械化

煙絲制卷工藝中的關(guān)鍵質(zhì)量控制點(diǎn)是使單只卷煙的質(zhì)量、吸阻等指標(biāo)波動(dòng)變小，煙絲密度均勻。紅塔煙草研究發(fā)現(xiàn)PASSIM7000卷接機(jī)不同凹槽深度的平準(zhǔn)器圓刀規(guī)格對(duì)煙支卷制質(zhì)量影響較大，并依此對(duì)設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化，使煙支單只質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差平均下降了3.42mg/支，煙支中煙絲密度標(biāo)準(zhǔn)偏差降低了6.82mg/cm3[12]。河南卷煙工業(yè)經(jīng)過測(cè)試SUPER90等卷煙機(jī)，對(duì)其工作參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)置，使煙支的吸阻由1330Pa下降到了1150Pa[13]。

4.3 卷煙包裝機(jī)械化

卷煙包裝實(shí)現(xiàn)機(jī)械化較為簡(jiǎn)單，對(duì)卷煙的質(zhì)量影響較小，但其對(duì)卷煙的產(chǎn)量效率以及銷量的影響較深，好的包裝能有利于卷煙的銷售。目前，卷煙包裝設(shè)備向一體化、高速化等方向邁進(jìn)，新的技術(shù)也層出不窮。如：GDX6高速包裝設(shè)備能實(shí)現(xiàn)快速換牌功能；H1000高速包裝機(jī)采用多煙庫(kù)推進(jìn)器的設(shè)計(jì)，在煙槽堵塞的情況下，還能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了生產(chǎn)效率[14]。

5 結(jié)語

文章從卷煙生產(chǎn)的三大工藝分別介紹了相應(yīng)的設(shè)備，卷煙設(shè)備越來越依賴自動(dòng)化技術(shù)，其自動(dòng)化和智能化也都越來越高。同時(shí)，卷煙生產(chǎn)設(shè)備也朝著一體化和多功能化發(fā)展，這種設(shè)備較適用于中小型企業(yè)。