微波膨脹煙梗制絲關(guān)鍵工藝參數(shù)對(duì)梗絲加工質(zhì)量的影響

王鵬飛，李全勝，陳孟起，白俊磊，趙永振，丁美宙，李曉，周利軍

1.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 技術(shù)中心， 河南 鄭州 450000；

2.鄭州輕工業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院， 河南 鄭州 450001；

3.山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 青島卷煙廠， 山東 青島 266021

0 引言

煙梗作為卷煙配方中的重要組分，對(duì)卷煙的物理指標(biāo)和感官品質(zhì)均有顯著影響. 傳統(tǒng)方式制得的梗絲具有較高的填充值和燃燒性，雖然對(duì)降低卷煙成本、控制焦油含量、降低危害性非常重要[1]，但同時(shí)也存在雜氣較重、刺激性較強(qiáng)等缺點(diǎn)，在卷煙應(yīng)用中受到了一定限制[2]. 微波因其加熱效率高、內(nèi)容可選、過程易控等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于紙張、木材等的干燥[3-5]，近年來，利用微波對(duì)煙梗進(jìn)行膨脹在卷煙中也得到了廣泛應(yīng)用. 李航等[6]研究了復(fù)切微波膨脹梗絲的吸附特性，發(fā)現(xiàn)該法制得的梗絲具有良好的吸附特性，有利于攜帶水溶性和醇溶性特征風(fēng)格功能香料進(jìn)入葉組發(fā)揮作用，可作為發(fā)煙劑載體應(yīng)用于生產(chǎn)新型煙草產(chǎn)品. 劉洋等[7]將微波膨脹煙梗絲直接卷制成濾棒，將其作為卷煙復(fù)合濾棒的料棒部分與純醋纖濾棒進(jìn)行了應(yīng)用對(duì)比評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)微波膨脹煙梗絲對(duì)煙氣粒相成分具備較強(qiáng)的截留能力，且對(duì)卷煙煙氣的香氣量、諧調(diào)及舒適性有一定程度的提升. 董高峰等[8]以某品牌卷煙的煙梗配方模塊為對(duì)象，對(duì)微波膨脹煙梗制絲工藝的7 種關(guān)鍵工藝進(jìn)行均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)，建立了微波膨脹煙梗工藝參數(shù)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，挑選出了不同部位煙梗的最佳工藝參數(shù)組合和不同部位煙梗的混配比例. 李曉等[9-10]研究了微波膨脹功率、洗梗時(shí)間及貯梗時(shí)間對(duì)煙梗綜合質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)在微波功率為30～33 kW、洗梗水溫70 ℃、洗梗時(shí)間30 s、貯梗時(shí)間3 h的條件下，膨脹煙梗綜合質(zhì)量較好. 姚二民等[11]比較了氣流式和滾筒式兩種干燥方式對(duì)微波膨脹煙梗綜合質(zhì)量的影響，發(fā)現(xiàn)采用氣流式干燥能夠獲得更好的加工效果. 丁美宙等[12]對(duì)比研究了絲狀梗絲和片狀梗絲在加工過程中的混合均勻性，發(fā)現(xiàn)絲狀梗絲在混絲、卷制工序與葉絲的混合均勻度高，穩(wěn)定性好. 微波膨脹煙梗顆粒的應(yīng)用研究[13-16]時(shí)有報(bào)道，但對(duì)于微波煙梗制絲關(guān)鍵工序的工藝參數(shù)研究及其主要工藝品質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性分析鮮有報(bào)道. 基于此，本文擬就微波膨脹煙梗制絲過程中煙梗分選、蒸汽微波協(xié)同膨脹、膨脹煙?；爻薄煿?fù)切、氣流干燥等關(guān)鍵工序工藝參數(shù)對(duì)加工質(zhì)量的影響進(jìn)行研究，以期確定較為適宜的加工條件，為提高煙梗利用率與梗絲加工質(zhì)量提供理論參考.

1 材料與方法

1.1 材料

煙梗，2015年產(chǎn)于云南昆明，由河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司提供.

1.2 主要儀器與設(shè)備

YQ-2煙絲振動(dòng)分選篩，鄭州煙草研究院提供；KBF240型恒溫恒濕箱，德國Binder公司產(chǎn)；PL203型電子天平(感量：0.001 g)，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司產(chǎn)；DHG-9145A型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科技有限公司產(chǎn)；過熱蒸汽微波協(xié)同煙梗膨脹設(shè)備，廣東省金葉科技開發(fā)有限公司產(chǎn)；中試生產(chǎn)線，河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司提供.

1.3 關(guān)鍵指標(biāo)計(jì)算方法

1.3.3 梗片中含梗頭率取一次切片后梗絲樣品稱重(記為c)(大于100 g)，人工將其中的梗頭、梗塊挑出并稱重(記為d)，計(jì)算梗頭、梗塊質(zhì)量與樣品質(zhì)量的比值：

1.3.4 煙?；赝嘎驶赝嘎实臏y(cè)定參照文獻(xiàn)[14]，取回潮后煙梗若干(大于100根)，人工將回透的煙梗和未回透煙梗分開，分別計(jì)數(shù)為e和f，計(jì)算回透個(gè)數(shù)與總數(shù)的比值：

1.4 梗絲加工工藝流程設(shè)計(jì)

微波膨脹制梗絲過程中，既需要滿足煙梗膨脹效果，又要保證煙梗膨脹的均勻性. 與傳統(tǒng)梗絲加工工藝流程相比，本文從以下3點(diǎn)進(jìn)行了優(yōu)化：1)煙梗前處理工藝由原來的“兩回兩貯”變?yōu)椤盁煿７诌x+微波膨脹+一回一貯”，核心變化在于增加煙梗微波膨脹工藝，使煙梗在切絲時(shí)體積增大，減少兩次切絲造碎，提高成絲的質(zhì)量；另一變化是回潮工藝得到簡化，原因是煙梗膨脹后吸濕速率加快，無需再進(jìn)行多次回潮處理.2)切梗絲處理工藝由原來的“壓切”變?yōu)椤皬?fù)切”，煙梗先切片，再切絲，梗絲寬度可調(diào)控，能夠加工符合要求的梗絲. 3)梗絲加工工藝流程在一次切片和氣流干燥后分別設(shè)置了風(fēng)選和篩分工序，解決兩次切絲產(chǎn)生的跑梗和跑片問題，盡可能減少片狀梗絲量.優(yōu)化后的梗微波膨脹成絲工藝流程如圖1所示.

圖1 煙梗微波膨脹成絲工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of tobacco stem microwave expansion into silk

1.5 實(shí)驗(yàn)方法

1.5.1 煙梗分選工序單因素試驗(yàn)不同尺寸煙梗的膨脹度不同，為保證后續(xù)工序加工質(zhì)量的均勻性，需要對(duì)煙梗原料進(jìn)行篩選. 分別檢測(cè)長度為<2 cm、2～3 cm、3～4 cm、4～5 cm、5～6 cm、>6 cm的煙梗膨脹效果，以及直徑為<3.0 mm、3.0～3.5 mm、3.5～4.0 mm、4.0～4.5 mm、>4.5 mm的煙梗膨脹效果，對(duì)煙梗原料進(jìn)行篩選.

1.5.2 蒸汽微波協(xié)同膨脹工序單因素試驗(yàn)蒸汽微波協(xié)同膨脹主要工藝參數(shù)(物料流量、蒸汽流量、腔體溫度及微波功率)對(duì)煙梗有效膨脹率、膨脹度影響顯著，繼而影響煙梗感官品質(zhì)，研究這些工藝參數(shù)對(duì)梗絲加工質(zhì)量的影響，以確定適宜的煙梗膨脹條件.

1)在蒸汽流量1000 kg/h，腔體溫度150 ℃及微波功率38 kW的試驗(yàn)條件下，分別檢測(cè)物料流量為180 kg/h、210 kg/h、240 kg/h、270 kg/h、300 kg/h、330 kg/h時(shí)煙梗的膨脹質(zhì)量.

2)在物料流量240 kg/h，腔體溫度150 ℃及微波功率38 kW的試驗(yàn)條件下，分別檢測(cè)蒸汽流量為650 kg/h、750 kg/h、850 kg/h、950 kg/h、1050 kg/h時(shí)煙梗的膨脹質(zhì)量.

3)在物料流量240 kg/h，蒸汽流量1000 kg/h及微波功率38 kW的試驗(yàn)條件下，分別檢測(cè)腔體溫度為142 ℃、145 ℃、148 ℃、151 ℃、154 ℃、157 ℃、160 ℃時(shí)煙梗的膨脹質(zhì)量.

4)在物料流量240 kg/h，蒸汽流量1000 kg/h及腔體溫度150 ℃的試驗(yàn)條件下，分別檢測(cè)微波功率為27 kW、30 kW、33 kW、36 kW、39 kW、42 kW時(shí)煙梗的膨脹質(zhì)量.

1.5.3 膨脹煙梗回潮工序單因素試驗(yàn)煙梗水洗時(shí)間和回潮后貯存時(shí)間影響其煙?；爻焙屎突赝嘎?，繼而影響切絲質(zhì)量，研究前述工藝參數(shù)對(duì)梗絲加工質(zhì)量的影響，以確定適宜的膨脹煙?；爻睏l件.

1)分別考查水洗時(shí)間為20 s、30 s、40 s、50 s 時(shí)的煙梗含水率及回透率.

2)分別考查回潮含水率為27.88%、29.12%、30.59%、34.77%、35.23%、36.07%這6個(gè)條件下的梗頭率，切絲機(jī)粘刀情況及刀門擠壓出水情況.

3)分別考查貯存時(shí)間為2 h、3 h、4 h、8 h、16 h、26 h時(shí)的膨脹煙梗回透率.

1.5.4 煙梗復(fù)切工序單因素試驗(yàn)切絲寬度組合、刀門壓力、刀輥轉(zhuǎn)速對(duì)切絲質(zhì)量有重要影響，通過探究復(fù)切工序主要工藝參數(shù)對(duì)加工質(zhì)量的影響，確定適宜的復(fù)切條件.

1)試驗(yàn)按照前窄后寬和前寬后窄的要求，設(shè)計(jì)了8組不同的切絲寬度組合：切絲寬度分別為0.35 mm、0.30 mm、0.25 mm、0.20 mm、0.15 mm、0.60 mm、0.70 mm、0.80 mm，相應(yīng)的切片厚度分別為0.50 mm、0.60 mm、0.70 mm、0.80 mm、0.90 mm、0.30 mm、0.25 mm、0.20 mm. 在刀門壓力33 kN、刀輥轉(zhuǎn)速425 r/min條件下，檢測(cè)8組不同切絲寬度的梗絲加工質(zhì)量.

2)在切片厚度0.60 mm，切絲寬度0.30 mm，刀輥轉(zhuǎn)速425 r/min條件下，分別檢測(cè)刀門壓力為20 kN、25 kN、30 kN、35 kN、40 kN條件下梗絲加工質(zhì)量.

3)在切片厚度0.60 mm，切絲寬度0.30 mm，刀門壓力33 kN條件下，分別檢測(cè)刀輥轉(zhuǎn)速為300 r/min、350 r/min、400 r/min、450 r/min、500 r/min條件下梗絲加工質(zhì)量.

1.5.5 氣流干燥工序單因素試驗(yàn)研究氣流干燥工序中物料流量及工藝氣體流量對(duì)梗絲加工質(zhì)量的影響，確定適宜的干燥條件.

1)在干燥氣體流量為6500 m3/h，檢測(cè)物料流量分別為110 kg/h、150 kg/h、190 kg/h條件下干燥后膨脹梗絲質(zhì)量.

2)在物料流量為150 kg/h，檢測(cè)干燥氣體流量分別為6000 m3/h、6500 m3/h、7000 m3/h條件下干燥后膨脹梗絲質(zhì)量.

1.6 微波膨脹制絲效果檢驗(yàn)

選用優(yōu)選的微波膨脹梗絲工藝參數(shù)進(jìn)行制絲，以特征寬度、填充值、煙(梗)絲結(jié)構(gòu)(長絲率、中絲率、短絲率、碎絲率)為指標(biāo)，將微波膨脹梗絲與傳統(tǒng)片狀梗絲、葉絲的物理質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比. 采用文獻(xiàn)[17-18]的方法進(jìn)行煙(梗)絲含水率、填充值、梗絲結(jié)構(gòu)、整絲率變化率的測(cè)定.

2 結(jié)果與討論

2.1 煙梗分選結(jié)果

不同長度和直徑煙梗的膨脹效果見表1. 由表1可以看出：隨著煙梗長度的增加，煙梗有效膨脹率和膨脹度整體上呈逐漸增大趨勢(shì). 長度<2 cm煙梗的有效膨脹率較低(僅為88.23%)，長度≥2 cm煙梗的有效膨脹率均達(dá)到了92%以上. 隨著煙梗直徑的增加，煙梗有效膨脹率和膨脹度整體呈逐漸增大趨勢(shì). 直徑<3.0 mm的煙梗有效膨脹率和膨脹度均偏低，直徑>3 mm的煙梗有效膨脹率達(dá)到92%以上、膨脹度達(dá)到3以上.綜合來看，長度≥2 cm和直徑≥3 mm的煙梗膨脹質(zhì)量相對(duì)較好.

表1 不同長度和直徑煙梗的膨脹效果Table 1 Expansion effect of tobacco stems of different lengths and diameters

2.2 蒸汽微波協(xié)同膨脹工序

2.2.1 物料流量對(duì)煙梗膨脹質(zhì)量的影響不同物料流量條件下煙梗膨脹質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果見表2. 由表2可知：隨著物料流量的不斷增加，煙梗膨脹度逐漸降低，其線性關(guān)系式為y=-0.010 5x+4.962 2，且R2=0.933 8，呈現(xiàn)出較好的線性關(guān)系；煙梗有效膨脹率也呈降低趨勢(shì)，但均在99%以上. 物料流量達(dá)到270 kg/h以上時(shí)，煙梗的膨脹度較低，達(dá)到2.0以下；物料流量低于240 kg/h時(shí)，膨脹后煙梗梗芯顏色變深，枯焦氣較重，口腔殘留感明顯，感官品質(zhì)評(píng)價(jià)較差. 綜合來看，物料流量設(shè)置在240～270 kg/h之間為宜.

表2 不同物料流量條件下煙梗膨脹質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果Table 2 Measurement and phenomenon description of expansion degree and effective expansion rate under different material flow

2.2.2 蒸汽流量對(duì)煙梗膨脹質(zhì)量的影響不同蒸汽流量條件下煙梗膨脹質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果見表3. 由表3可知：隨著蒸汽流量的增加，煙梗膨脹度和有效膨脹率逐漸增大，其中膨脹度與蒸汽流量的線性關(guān)系式為y=0.000 8x+1.143 5，且R2=0.955 3，呈較好的線性關(guān)系. 蒸汽流量低于950 kg/h時(shí)，煙梗膨脹度偏低，且感官品質(zhì)較差. 綜合來看，蒸汽流量設(shè)置在950～1050 kg/h之間為宜.

表3 不同蒸汽流量條件下煙梗膨脹質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果Table 3 Measurement and sensory evaluation of expansion degree and effective expansion rate under different steam flow

2.2.3 腔體溫度對(duì)煙梗膨脹質(zhì)量的影響不同腔體溫度條件下煙梗膨脹質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果見表4.

由表4可知：隨著腔體溫度的升高，煙梗有效膨脹率變化較小，均在98%以上；煙梗膨脹度逐漸增大，其線性關(guān)系式為y=0.033 5x-3.262 7，且R2=0.952 4，呈現(xiàn)出較好的線性關(guān)系.腔體溫度低于148 ℃時(shí)，煙梗膨脹度偏低，有木質(zhì)氣和口腔殘留，感官品質(zhì)偏差；腔體溫度高于151 ℃時(shí)，膨脹效果變好，但膨脹后煙梗梗芯顏色明顯加深，枯焦氣重，口腔殘留明顯，感官品質(zhì)較差. 綜合來看，腔體溫度設(shè)置在148～151 ℃之間為宜.

表4 不同腔體溫度條件下煙梗膨脹質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果Table 4 Measurement and phenomenon description of expansion degree and effective expansion rate at different cavity temperatures

2.2.4 微波功率對(duì)煙梗膨脹質(zhì)量的影響不同微波功率條件下煙梗膨脹質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果見表5.由表5可知：隨著微波功率的增加，煙梗膨脹度呈逐漸增大趨勢(shì)，其線性關(guān)系式為y=0.055 2x-0.049 0，且R2=0.951 8，呈現(xiàn)出較好的線性關(guān)系；煙梗有效膨脹率變化較小，均在98%以上. 微波功率低于36 kW時(shí)，煙梗膨脹度偏低，有木質(zhì)氣和口腔殘留，感官品質(zhì)較差；微波功率高于39 kW時(shí)，梗芯顏色明顯加深，有枯焦氣，感官品質(zhì)偏差. 綜合來看，微波功率設(shè)置在36～39 kW之間為宜.

表5 不同微波功率條件下煙梗膨脹質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果Table 5 Measurement and phenomenon description of expansion degree and effective expansion rate under different microwave power

綜上所述，在試驗(yàn)條件范圍內(nèi)，物料流量、腔體溫度對(duì)膨脹度的影響較為顯著，而對(duì)有效膨脹率的影響不明顯；蒸汽流量對(duì)膨脹度、有效膨脹率的影響均不明顯；微波功率對(duì)煙梗膨脹度、有效膨脹率影響均較為顯著. 各因素對(duì)煙梗的膨脹度和有效膨脹率影響因素大小排序?yàn)椋何⒉üβ?物料流量≈腔體溫度>蒸汽流量.

2.3 膨脹煙?；爻惫ば?/h3>

2.3.1 水洗時(shí)間對(duì)膨脹煙?；爻辟|(zhì)量的影響水洗時(shí)間對(duì)煙?；爻焙屎突赝嘎实挠绊懛謩e如圖2和圖3所示. 由圖2和圖3可以看出：在試驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著水洗時(shí)間的增加，膨脹煙梗回潮含水率和回透率逐漸增加；未回透的煙梗主要是梗頭和未膨脹的煙梗；水洗時(shí)間大于50 s時(shí)，含水率增加不明顯，膨脹煙梗回透率趨于穩(wěn)定. 綜合來看，膨脹煙梗較適宜的水洗時(shí)間應(yīng)大于50 s.

圖2 水洗時(shí)間對(duì)煙?；爻焙实挠绊慒ig.2 Effect of washing time on the moisture content of Conditions of tobacco stems

圖3 水洗時(shí)間對(duì)煙?；赝嘎实挠绊慒ig.3 Effect of washing time on return permeability of tobacco stems

2.3.2 回潮含水率對(duì)膨脹煙梗切片質(zhì)量的影響不同回潮含水率條件下膨脹煙梗切片質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果見表6. 從表6可以看出：煙?；爻焙试?0%左右時(shí)，切后梗片中含梗頭率相對(duì)較低；煙梗回潮含水率過大或過小，含梗頭率均明顯升高；煙?；爻焙蔬_(dá)到34.77%時(shí)，切絲機(jī)出現(xiàn)粘刀情況，達(dá)到36.07%時(shí)，切絲機(jī)刀門處出現(xiàn)擠壓出水情況. 綜合來看，膨脹煙梗較適宜的回潮含水率為30.59%左右.

表6 不同回潮含水率條件下膨脹煙梗切片質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果Table 6 Slice quality of expanded tobacco stems under different moisture content of Conditions

2.3.3 貯存時(shí)間對(duì)膨脹煙?；赝嘎实挠绊懖煌A存時(shí)間條件下膨脹煙?；赝嘎实淖兓妶D4.從圖4可以看出：在試驗(yàn)考察范圍內(nèi)，隨著貯存時(shí)間的增加，膨脹煙?；赝嘎食尸F(xiàn)先增大后穩(wěn)定的趨勢(shì)；貯存時(shí)間為2 h、3 h時(shí)，膨脹煙梗回透率為92%、93%，明顯偏低，貯存時(shí)間達(dá)到4 h以上時(shí)，回透率穩(wěn)定在96%～98%. 綜合來看，膨脹煙梗較適宜的貯存時(shí)間為4 h以上.

圖4 不同貯存時(shí)間條件下膨脹煙?；赝嘎实淖兓疐ig.4 Return permeability of expanded tobacco stems for different storage time

2.4 煙梗復(fù)切工序

2.4.1 切絲寬度對(duì)梗絲質(zhì)量的影響不同切絲寬度條件下膨脹梗絲質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果見表7. 由表7可以看出：采用前寬后窄的組合切絲方式，隨著切片厚度的增加和切絲寬度的減小，干燥后梗絲填充值、整絲率整體呈下降趨勢(shì)，短絲率和碎絲率整體呈升高趨勢(shì)，中絲率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì);當(dāng)切絲寬度為0.60 mm、切片厚度為0.30 mm時(shí)，梗絲填充值、中絲率、整絲率均最高，碎絲率最低. 與前寬后窄方式相比，采用前窄后寬的組合切絲方式的梗絲填充值變化不明顯，整絲率下降較多，短絲率和碎絲率明顯增加. 綜合來看，微波膨脹煙梗適宜采用前寬后窄的切絲組合方式，較適宜的切絲條件為：切片厚度0.60 mm，切絲寬度0.30 mm.

表7 不同切絲寬度條件下膨脹梗絲質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果Table 7 The quality of stems under the combined conditions of different cutting widths

2.4.2 刀門壓力對(duì)梗絲質(zhì)量的影響不同刀門壓力條件下膨脹梗絲含梗頭率變化見圖5. 從圖5可以看出：在試驗(yàn)范圍內(nèi)，膨脹煙梗切絲后梗絲含梗頭率隨刀門壓力的增大呈減小趨勢(shì)；刀門壓力低于25 kN時(shí)，梗絲含梗頭率明顯增高，主要是膨脹煙梗未壓實(shí)而導(dǎo)致跑梗問題發(fā)生；刀門壓力達(dá)到40 kN時(shí)，梗絲中出現(xiàn)較多較薄的透明狀梗片，可能是膨脹煙梗壓得過實(shí)，銅排鏈輸送時(shí)打滑導(dǎo)致物料向前位移不足所致. 綜合來看，膨脹煙梗切絲時(shí)較適宜的刀門壓力范圍為30～35 kN.

圖5 不同刀門壓力條件下梗絲含梗頭率變化Fig.5 Change of stem head content in cut stem under different knife pressure conditions

2.4.3 刀輥轉(zhuǎn)速對(duì)梗絲質(zhì)量的影響不同刀輥轉(zhuǎn)速條件下膨脹梗絲含梗頭率變化見圖6. 從圖6可以看出：在試驗(yàn)范圍內(nèi)，膨脹煙梗切絲后梗絲含梗頭率隨刀輥轉(zhuǎn)速的增大呈先減小后增大趨勢(shì)；刀輥轉(zhuǎn)速低于350 r/min時(shí)，梗絲含梗頭率較高，原因分析是轉(zhuǎn)速較低時(shí)豎向切割力偏低，導(dǎo)致部分膨脹煙梗未被切斷便被橫向拉出；刀輥轉(zhuǎn)速達(dá)到500 r/min時(shí)，梗絲含梗頭率也較高，可能是轉(zhuǎn)速偏高致使需求的物料流量過大，供料不足導(dǎo)致膨脹煙梗未被壓實(shí)而造成跑梗問題發(fā)生. 綜合來看，膨脹煙梗切絲時(shí)較適宜的刀輥轉(zhuǎn)速范圍在400～450 r/min之間.

圖6 不同刀輥轉(zhuǎn)速條件下梗絲含梗頭率變化Fig.6 Change of stem head content in cut stem under different knife roller speeds

2.5 氣流干燥工序

2.5.1 物料流量對(duì)梗絲干燥質(zhì)量的影響物料流量對(duì)梗絲干燥質(zhì)量的影響見表8. 由表8可以看出：在試驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著物料流量增加，干燥氣流溫度逐漸升高；隨著物料流量增加，干燥后梗絲填充值呈先增大后減小趨勢(shì)，150 kg/h流量條件下梗絲填充值相對(duì)較高；隨著物料流量增加，干燥后梗絲長絲率和碎絲率呈下降趨勢(shì)，而中絲率和短絲率呈明顯上升趨勢(shì). 綜合來看，物料流量設(shè)置為150 kg/h較適宜，整絲率(長絲率和中絲率之和)為52.82%.

表8 物料流量對(duì)梗絲干燥質(zhì)量的影響Table 8 The influence of material flow on the drying quality of shreds

2.5.2 干燥強(qiáng)度對(duì)梗絲干燥質(zhì)量的影響干燥強(qiáng)度(干燥氣體流量)對(duì)梗絲干燥質(zhì)量的影響見表9. 由表9可以看出：隨著氣體流量增加，干燥氣流溫度逐漸增大；隨著氣體流量增加，干燥后梗絲填充值呈先減小后增大趨勢(shì)，6500 m3/h流量條件下梗絲填充值相對(duì)較低；隨著氣體流量增加，干燥后梗絲長絲率呈先升高后下降趨勢(shì)，中絲率呈明顯升高趨勢(shì)，短絲率和碎絲率呈先下降后升高趨勢(shì). 綜合來看，干燥氣體流量設(shè)置為6500 m3/h，干燥氣體溫度196 ℃時(shí)，填充值為8.81 m3/g，整絲率為56.26%，綜合干燥質(zhì)量較好.

表9 氣體流量對(duì)膨脹梗絲率的影響Table 9 The influence of gas flow on the rate of expanded stems

2.6 優(yōu)選微波膨脹梗絲工藝參數(shù)制絲效果

微波膨脹梗絲與傳統(tǒng)片狀梗絲、葉絲物理質(zhì)量對(duì)比結(jié)果見表10.由表10可知，與傳統(tǒng)片狀梗絲相比，微波膨脹梗絲填充值變化不明顯，長絲率降低明顯，而中絲率和短絲率分別升高了21.94%和26.06%；與傳統(tǒng)葉絲相比，微波膨脹梗絲特征寬度與葉絲較為接近，但長絲率明顯降低，主要原因是微波膨脹梗絲經(jīng)過二次切絲，加工強(qiáng)度大，過程造碎明顯，故梗絲整體尺寸偏小，但結(jié)構(gòu)更加均勻.

表10 微波膨脹梗絲與傳統(tǒng)片狀梗絲、葉絲物理質(zhì)量對(duì)比Table 10 Comparison of processing quality between microwave expanded stems and traditional sliced stems and cut tobacco

3 結(jié)論

本文研究了微波膨脹煙梗制絲加工過程中煙梗分選、蒸汽微波協(xié)同膨脹、膨脹煙?；爻?、煙梗復(fù)切、氣流干燥等關(guān)鍵工序工藝參數(shù)對(duì)加工質(zhì)量的影響，得到如下結(jié)論.

1)煙梗分選工序選擇長度≥2 cm的短梗和直徑≥3.0 mm的細(xì)梗，可提高煙梗有效膨脹率及膨脹度，改善膨脹后煙梗尺寸的一致性.

2)蒸汽微波協(xié)同膨脹工序中，物料流量設(shè)置在240～270 kg/h，過熱蒸汽流量950～1050 kg/h，腔體溫度148～151 ℃，微波功率36～39 kW之間，膨脹后的煙梗具有較高的膨脹度及有效膨脹率，且膨脹效果較好，雜氣較小. 各因素對(duì)煙梗的膨脹度及有效膨脹率影響因素大小排序?yàn)椋何⒉üβ?物料流量≈腔體溫度>蒸汽流量.

3)膨脹?；爻惫ば蛑兴磿r(shí)間大于50 s時(shí)，回潮后含水率在30.5%左右，回潮后貯存時(shí)間不低于4 h，可以保證回潮后膨脹煙梗含水率均勻穩(wěn)定.

4)煙梗復(fù)切工序中采用前高后低的組合方式，切片厚度0.60 mm，切絲寬度0.30 mm，刀門壓力30～35 kN，刀輥轉(zhuǎn)速400～450 r/min范圍內(nèi)，梗絲干燥后填充值高，結(jié)構(gòu)較好.

5)梗絲氣流干燥工序中物料流量設(shè)定為150 kg/h，工藝氣體流量6500 m3/h，溫度196 ℃條件下，梗絲干燥后整絲率較高.

使用上述微波膨脹制梗絲工藝加工的梗絲特征寬度與葉絲更接近，梗絲結(jié)構(gòu)更加均勻合理.