不同烘丝工艺参数对烟丝综合质量的影响

雷 振，何金华，黄传喜

(1.安徽中烟工业有限责任公司技术中心，安徽合肥 230088；2.安徽中烟工业有限责任公司合肥卷烟厂，安徽合肥 230601)

叶丝干燥是制丝生产的重要加工工序之一，其工艺任务包括：①将烟丝干燥到适合卷制成烟支所需的含水率，满足后续加工需求；②提高填充能力，增加烟丝的弹性；③通过高温烘烤使部分青杂味物质挥发排出，香气显露，提升烟丝品质。近年来，各卷烟工业企业对烟丝干燥工序进行了大量优化研究，稳步提升了卷烟产品的质量[1-7]。为了解KLD3-2Z滚筒烘丝机加工过程中不同关键参数对卷烟物理指标、烟气指标、化学成分和感官质量的影响，逐步实现对卷烟生产过程由深化控制指标向控制参数转变，结果控制向过程控制转变，人工控制经验决策向自动控制科学决策转变。笔者选择“黄山”品牌中某一类牌号卷烟叶组配方模块为载体，在不同加工参数下进行试验研究，旨在为叶丝干燥工序参数的选择优化提供一定的数据支持。

1 材料与方法

1.1材料某牌号一类烤烟型卷烟叶组配方(安徽中烟工业有限责任公司生产)。KLD3-2Z型两段式烘丝机(HAUNI)；YGD450填充值测定仪(郑州嘉德)；PM100电子天平(梅特勒)；GZX-9023MBE型电热鼓风干燥箱(上海博迅公司)；CJ301振动分选筛(郑州烟草研究院)；RM200孔道转盘式吸烟机(Borgwaldt KC)。

1.2方法

1.2.1试验设计。围绕KLD3-2Z滚筒烘丝机物料流量、滚筒倾角和滚筒转速3个模块，分别各设置3个水平进行单因素试验，组①～③物料流量分别为4 400、4 700、5 000 kg/h，组④～⑥滚筒倾角分别为4.0°、4.5°、5.0°，组⑦～⑨滚筒转速分别为11、12、13 r/min，具体试验参数见表1。

表1 KLD3-2Z滚筒烘丝机试验参数

1.2.2取样。各组叶丝进入烘丝机前均采用相同的处理模式，每次试验取样均在烘丝机参数调整稳定后，由人工按要求在出口处取样，取4 kg左右烟丝，混合均匀后采用四分法浓缩至1 kg试验检测。

1.2.3测定指标与方法。

1.2.3.1过程数据。在设备稳定运行的情况下，分别采集KLD3-2Z滚筒烘丝机排潮负压、热风阀门开度、筒壁和热风温度以及烘丝机出口水分仪的数据。

1.2.3.2物理指标。参照文献[8]的方法，在设备稳定之后进行取样，分别对烘丝机出口物料的含水率、整丝率、碎丝率、填充值和弹性以及成品烟支的物理指标进行检测。

1.2.3.3化学成分。按照文献[9]的方法，分别测定不同参数下烘后烟丝卷制样品烟气中的焦油、烟碱及CO的含量。

1.2.3.4感官指标。参照文献[10]的要求，将不同参数加工的烟丝卷成烟支送至10名评委，各试验因素中分别选择某一水平作为对照样，与另外2种参数水平下的烟支进行评吸对比，分别用-1.0、-0.5、0、0.5、1.0打分，其中负号表示评吸结果向不好的方向变化，数字表示变化程度。

2 结果与分析

2.1过程参数分析从表2可以看出，在物料流量模块(组①～③)和滚筒倾角模块(组④～⑥)中，筒壁温度随着物料流量和滚筒倾角的增加呈现增加的趋势，随滚筒转速的增加呈现略微降低的趋势。这是由于随着物料流量的增加，烘丝机脱水量的增加导致筒壁温度增加；由于烘丝机倾角增加会导致烘丝机加工时间缩短，为了保证出口叶丝含水率保持不变，设备温度会有所增加。热风阀门开度随着物料流量的提高而增加，这可能与烘丝机脱水量有关，物料增加导致设备脱水量增加，在热风含湿量不变的情况下，需要增加阀门开度提高风速从而增加脱水量。

从滚筒转速模块(组⑦～⑨)来看，筒壁温度没有发生太大变化，可能是滚筒转速增加只改变了物料在筒内的运动状态，对筒壁温度没有太大影响。

表2 不同工艺参数对烘丝机生产过程的影响

2.2加工过程烟丝质量分析由表3物料流量模块(组①～③)和滚筒转速模块(组⑦～⑨)可知，物料流量和滚筒转速的增加对烘后烟丝的整丝率、碎丝率和填充值等物理指标无明显影响，但从滚筒倾角模块(组④～⑥)来看，随着滚筒倾角的提高，烘后叶丝的填充值与弹性总体均呈增加趋势，这可能是由于滚筒倾角增加导致叶丝在烘干的过程中卷曲和抗压程度有所提高。

2.3加工过程烟支物理质量分析从表4滚筒倾角模块(组④～⑥)可以看出，改变滚筒倾角所烘出的烟丝卷制出的烟支重量和圆周随着滚筒倾角的增加而逐渐降低，烟支通风率随着滚筒倾角的增大而显著提高。这可能与烟丝填充值和弹性的变化有关，烟丝填充值提高会导致烟支重量降低，通风率提高，这与表3中烟丝弹性和填充值提高的结果相符。

表3不同工艺参数对烟丝质量的影响

Table3Effectsofdifferentprocessparametersonthequalityofcuttobacco

组别Group整丝率Whole filament rate∥%碎丝率 Broken filament rate∥%填充值Fill valuecm3/g弹性 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 不同工艺参数对烟支物理质量指标的影响

2.4常规烟气指标分析从表5中物料流量模块(组①～③)和滚筒倾角模块(组④～⑥)可以发现，烟气焦油、烟碱、CO含量随着物料流量和滚筒倾角的增加均呈轻微下降趋势，这可能与筒壁温度有关。根据表2物料流量和倾角的增加造成筒壁温度提高的结果可知，物料流量和滚筒倾角与筒壁温度呈正相关，温度提高导致加工强度变大，可能引起烟气中焦油等物质释放量减少；反之，随着滚筒转速的增加筒壁温度降低，烟气指标呈上升趋势。

表5不同工艺参数对烟气指标的影响

Table5Effectsofdifferentprocessparametersonthesmokeindexofcutcigarettemg/支

组别Group焦油含量Tar content烟碱含量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感官质量分析从图1～3可以看出，当物料流量为4 700 kg/h时，烟支感官质量综合较好，主要表现在烟支的香气量、透发性及回甜方面；随着滚筒倾角的增加，烟支感官质量呈现变好的趋势，在烟支的香气质、香气量、杂气、刺激性及回甜方面表现最优；当滚筒转速为12 r/min时烟支总体感官质量表现最差；当滚筒转速为13 r/min时烟支总体感官质量表现最好，主要表现在烟支的香气质、杂气、刺激性及回甜方面。

图1 不同物料流量烟支感官质量对比(对照样物料流量为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)

图2 不同滚筒倾角烟支感官质量对比(对照样滚筒转速为4°)Fig.2 The sensory quality comparison of tobacco cigarette with different cylinder incidence(cylinder incidence of control sample：4°)

图3 不同滚筒转速烟支感官质量对比(对照样滚筒转速为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 结论

(1)从物料流量模块来看，随着物料流量的增加，烘丝机筒壁温度和风速增加，烟气指标中焦油、烟碱、CO的释放量减少，当物料流量为4 700 kg/h时综合表现差异较大，烟支重量、吸阻、硬度和通风率较小，含末率较高，感官质量总体较好。

(2)从滚筒倾角模块来看，烘丝机倾角的变化会引起筒内物料运动状态的变化，最直观的表现为物料的加工时间、筒内料积比的变化，随着滚筒倾角的增加，烟丝填充值与弹性呈增加趋势，导致成品烟支重量降低，通风率提高，烟气焦油、烟碱、CO含量呈下降趋势，烟支感官质量呈现变好的趋势。

(3)从滚筒转速模块来看，烘丝机转速的变化会导致物料在筒内抛洒运动的状态发生变化，随着滚筒转速的提高，筒壁温度和排潮负压呈现轻微下降趋势，对烟支物理指标的影响不大，烟支烟气指标会随着滚筒转速的增加而增加。