卷烟加工过程中烟丝掺配均匀性影响因素分析及改进

范磊，付永民，李少平

河南中烟工业有限责任公司许昌卷烟厂，河南省许昌市帝豪路688号 461000

卷烟加工过程中烟丝掺配均匀性影响因素分析及改进

范磊，付永民，李少平*

河南中烟工业有限责任公司许昌卷烟厂，河南省许昌市帝豪路688号 461000

为改善批次内烟丝实际掺配效果，保障最小单元各组分含量均匀一致，以瞬时精度为指标，对加工过程中影响烟丝实际混合效果的各种因素进行了分析，并对叶丝干燥后的筛分装置和配比秤进行了改进。在筛分装置的振筛上方设计安装了松散装置，以优化叶丝结构，提高叶丝松散度；在配比秤落料处设计安装了匀料装置，以解决堵料和物料流的连续性问题。结果表明：①烟丝的松散度和瞬时流量的均匀性、稳定性是影响烟支内各组分含量一致性的关键因素；②改进后烟丝瞬时掺配精度由1.84%降低到1.09%，烟支内各组分实际含量偏差由1.30%降低到0.79%。提高了烟丝松散性，避免了烟丝结团和堵料，有效提升了卷烟品质的加工精度和过程控制能力。

烟丝；掺配；瞬时精度；筛分装置；配比秤

在卷烟生产过程中，比例掺配是将梗丝、膨胀叶丝、再造烟丝、回收烟丝按照产品配方设计要求，准确、均匀地掺配到干燥叶丝中的工艺过程［1］，是实现产品配方各组分烟丝含量均匀一致的关键工序，其掺配均匀性直接影响到卷烟产品内在品质的稳定性［2］。目前烟草行业普遍以掺配精度作为考核指标，即批次生产完成后，先计算实际总体掺配比例（整批掺配物累计流量与叶丝累计流量的比率），再用实际总体掺配比例和设定比例之差的绝对值与设定比例相除得到［1］。从计算公式可以看出该指标属于总体精度，本质上是结果控制，并不能反映加工过程或批次内各组分掺配是否均匀一致。随着精细化、均质化加工技术的提出和实施，行业内对于最小单元（如烟支）品质均匀一致的关注越来越多，而批次内各烟丝组分瞬时掺配的均匀性是保证最小单元品质均匀一致的关键条件。但现有研究大多集中在掺配混合效果的评价方面［3-8］，对于过程实时掺配效果的控制研究甚少。为此，以瞬时精度为指标，对加工过程中影响掺配均匀性的因素进行了分析及改进，以满足卷烟工艺加工过程中精准控制的要求。

1 存在问题

比例掺配一般为定比流量自动控制［2］，其原理是以叶丝秤为主秤，梗丝、膨胀叶丝、再造烟丝等配比秤为从秤，生产时配比秤预先设定比例自动跟踪叶丝秤流量，并根据叶丝秤流量变化调整、稳定各配比秤流量，达到不同组分烟丝按比例配方的目的。该掺配方式对总体掺配比例的控制能力较强，总体精度可控制在0.5%以内，完全符合卷烟工艺规范要求［1］。但瞬时精度最高可达5%，平均值也在2%左右，表明加工过程中瞬时掺配比例不稳定，波动较大，均匀性较差。采用人工挑选烟支中梗丝组分的方法，计算得出烟支内梗丝组分实际含量与配方设计要求相比偏差较大，平均偏差为1.30%，说明实际掺配效果并不像总体精度反映的那么理想，无法满足精细化加工要求。为此，以瞬时精度为指标对生产中各因素进行分析，得出影响掺配均匀性的原因有以下方面。

（1）比例掺配是以叶丝秤为基准进行自动跟踪配比，叶丝流量的均匀稳定是保证掺配精度的基础［9-10］。而实际上叶丝经干燥后温度较高，输送到掺配环节距离较短，叶丝得不到充分冷却，松散性较差。另外，叶丝结构中长丝比例较高，＞3.35 mm的叶丝占70%以上，＞10 mm的叶丝占40%左右，最长叶丝可达100 mm以上，这些长丝在干燥过程中容易互相纠缠卷曲、交织在一起或形成结辫，在后续的物料输送环节甚至会形成更为紧密的结团叶丝，从而使叶丝流量波动增大。而配比秤的滞后性又导致对叶丝秤流量跟踪调整不同步，使瞬时掺配误差增大。同时，松散性差、结团的叶丝不易与其他烟丝混合均匀，也直接影响到掺配效果。

（2）由于降焦减害和降低成本的需要，各卷烟企业在产品配方设计时都加大了掺配物的掺配比例，特别是一些低档烟，掺配比例达到30%左右。掺配流量的增大导致原配置的皮带秤处理能力不足，在落料处容易造成堵料。而配比秤只能跟踪叶丝秤流量，并不能控制叶丝秤，当配比秤发生堵料时，叶丝秤不会同时停止，导致部分叶丝没有掺配到掺配物。为保证总体精度，控制系统进行自动补偿，使短时间内掺配比例超出要求，影响批内掺配的均匀性，造成实际掺配比例产生较大偏差。

（3）经膨胀工艺处理过的梗丝和膨胀叶丝，结构蓬松且质量轻，尤其是梗丝成片状，下落时断断续续不是连续的物料流。虽然按皮带秤显示流量计算掺配精度可以达到工艺要求，但实际掺配并不均匀一致。另外受条件限制，掺配物料如梗丝、膨胀叶丝和成品烟丝在同一贮丝室储存，在相同温湿度条件下，梗丝、膨胀叶丝吸湿性强，含水率较大，容易出现结饼现象。结饼的梗丝经过配比秤时无法完全得到松散，从而使各组分实际含量偏差较大。

综上所述，烟丝的松散程度和瞬时流量的均匀、连续、稳定是影响瞬时精度和最小单元各组分实际掺配比例的关键因素。叶丝的松散度和均匀性主要受叶丝结构的影响，而各掺配烟丝的松散度和连续性主要受其自身特性和设备能力的影响。

2 改进方法

根据上述分析，为保证批次内实际掺配效果，分别对叶丝干燥后筛分装置和配比秤进行了改进，以提高烟丝松散性，避免烟丝结团和堵料，使物料掺配流量连续、均匀，实现烟丝各组分含量均匀一致的目的。

2.1 叶丝筛分装置

为优化叶丝结构，在烘后叶丝筛分装置的振筛上方设计安装了一个松散装置，其作用：一是对来料叶丝进行分流，使长丝和短丝分离。长丝易结团、混合效果差，需要优化处理；短丝和碎丝松散性较好，不需要再处理，以避免引起造碎。二是单独对分离出的长丝和结团、结辫叶丝进行充分松散，为掺配均匀提供保障。

松散装置主要由一个松散辊3和数个拨丝辊2组成，见图1。其中，松散辊设置在拨丝辊的侧上方，拨丝辊按图1中B方向同向转动，松散辊按B′方向做反向转动。拨丝辊与振动电机4一起固定在机架上。松散辊和拨丝辊的设计相同（图1下图），均为布满一定数量滚针的圆柱状针辊，前后滚针间隔18°旋转排列。数个拨丝辊成交叉状并排安装，通过链轮传动，可灵活调整松散辊和拨丝辊的位置和转速，拨丝辊数量也可根据工艺要求进行增减。

图1 松散筛分装置结构图

叶丝在进行筛分前，由输送振槽（皮带）1沿A方向落在拨丝辊组上，并在拨丝辊的作用下沿A方向向前输送，游离的短丝、碎丝在拨丝辊和振动电机的共同作用下，从拨丝辊之间的间隙中落在筛分振槽上进行筛分，实现对烟丝的分流并避免造碎。而较长叶丝和结团、结辫的叶丝继续沿A方向向前输送，经过反向转动的松散辊时被充分松散。

2.2 配比秤

为解决掺配烟丝（梗丝、膨胀叶丝）易结饼、堵料和物料流不连续等问题，在配比秤落料处设计安装了一个匀料装置，见图2。该装置主要由固定机架2和拨料辊3组成，拨料辊分左右两排，倾斜成“八”字型排列，分别逆时针和顺时针转动。拨料辊水平排列距离L1，L，L2和垂直排列距离L’均可根据物料结构或流量进行调节，左右两排拨料辊的夹角角度也可根据铺料的均匀度进行调整。

图2 配比秤匀料装置结构图

该装置安装于配比秤落料口正下方，当掺配烟丝运行到此处时，物料首先落在拨料辊上，被拨料辊带动分别沿两排倾斜的拨料辊向下运动，既可避免物料堆积堵料，又可使蓬松的物料连续落下，较好地解决了堵料和物料流的连续性问题。同时对烟丝还具有松散效果，实现了物料掺配的均匀性。

3 改进效果

在相同设定流量和掺配比例条件下，改进前后各随机抽取1000 g叶丝采用抽屉式多层振动筛检测对比叶丝结构的均匀性，见表1和表2。为验证实际掺配效果，各随机抽取3批次烟丝，每60 s采集一次叶丝流量和梗丝流量，以梗丝流量与叶丝流量的比率计算出瞬时掺配比例，进而计算出瞬时掺配精度，见表3。采用人工挑选烟支中梗丝组分的方法确认最小单元各组分含量的均匀一致性，见表4。

表1 改进前后叶丝结构对比（%）

表2 改进前后叶丝尺寸分布对比

表3 改进前后掺配精度对比（%）

表4 改进前后烟支内梗丝组分实际含量与设计值偏差对比（%）

由表1可见，改进后长丝比例约降低8百分点，中丝比例提高6.12百分点，提高了叶丝结构均匀性。由表2可见，改进后＞10 mm和5～10 mm的过长叶丝被有效打断，避免了过长叶丝在加工过程中纠缠卷曲、交织成团等现象，改进前叶丝结团率每批次平均为5.6%，改进后叶丝结团现象基本消除。表3可见，在总体精度符合要求的情况下，瞬时精度平均值由1.84%降低到1.09%，标准偏差也由1.15%降低到0.61%，均匀性和稳定性得到显著提高。表4可见，烟支内梗丝组分实际含量与设计值偏差由1.30%降低到0.79%，更加趋近于设计值。

4 结语

以瞬时精度为指标，对加工过程中影响烟丝实际混合效果的各种因素进行了分析，并增加了松散和匀料装置。改进后有效解决了配比秤堵料和物料流的连续性等问题，保证了物料掺配流量的连续、均匀和稳定，改善了批内烟丝掺配精度和实际掺配效果，实现了烟丝各组分含量均匀一致，提高了卷烟内在品质的稳定性。

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［2］陈良元.卷烟生产工艺技术［M］.郑州：河南科学技术出版社，2002.

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［5］孔俊，胡立中，王毅.卷烟制丝工艺混合能力评价［C］//2009年中国烟草学会工业专业委员会烟草工艺学术研讨会论文集.南宁：中国烟草学会，2009.

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Analysis and Improvement of Factors Influencing Blending Uniformity in Primary Processing

FAN Lei，FU Yongmin，and LI Shaoping*
Xuchang Cigarette Factory，China Tobacco Henan Industrial Co.，Ltd.，Xuchang 461000，Henan，China

In order to blend the cut tobacco in a processing batch more precisely and ensure blend consistency，all factors influencing blending processing were analysed on an instantaneous precision basis，and the screen for dried cut strips and proportioning weigher were improved.A loosening device was installed above the vibration screen to loosen tangled tobacco and optimize its size composition，and a spreader was installed at the discharge end of the proportioning weigher to avoid tobacco jam and ensure the continuity of tobacco flow.The results showed that：1）Tobacco loosening，the uniformity and stability of instantaneous flow were the key factors influencing the consistency of tobacco makeup in a cigarette；2）After improvement，the instantaneous blending precision reduced from 1.84%to 1.09%and the deviation of actual makeup in cigarettes decreased from 1.30%to 0.79%.Tobacco was well loosened and tobacco jam avoided，the quality control and process control in cigarette manufacturing were effectively improved.

Cut tobacco；Blending；Instantaneous precision；Screening device；Proportioning weigher

TS432

B

1002-0861（2014）11-0022-04

范磊（1977—），学士，工程师，主要从事卷烟工艺技术研究与质量管理工作。E-mail：xcfan922@126.com。*

李少平E-mail：lsp1020@126.com

2014-05-15

责任编辑：曹娟E-mail：cj254@126.com

电话：0371-67672669