热风循环方式对烟叶耐加工性的影响研究

伍俊文 何天佑

摘 要：在烟叶生产过程中，利用热风润叶机增温增湿可以快速提高烟叶的温度和含水率，从而改善烟叶的耐加工性，降低造碎。润叶机的润叶过程是采用热风循环的方式，目前有顺流和逆流两种热风循环方式。本文主要针对不同热风循环方式对烟叶耐加工性的改善效果进行研究。

关键词：润叶机;热风循环方向;烟叶;耐加工性

中图分类号：TS441 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）04-0212-03

热风润叶的主要作用是改变烟叶的物料特性，为烟叶增温增湿，从而改善烟叶的耐加工性，提高出叶率，降低打叶过程中的造碎。根据现有的研究结果，烟叶的含水率在17%～18%之间，其耐加工性最好。

那么，当润叶机的热风循环方向不同时，烟叶在润叶筒内的吸湿过程就会发生变化。逆流式润叶机，烟叶进入筒体内的环境温度与回风温度接近，随后环境温度逐渐提高，在出口处达到最大值;而水流式则反之。因此，到底哪一种方式更利于润叶质量的提升，便是我们要重点研究的内容。

1 试验设计

1.1 试验设备

选用LWQ387型顺流式热风润叶机和WF3521B型逆流式热风润叶机。

1.2 试验原料

由于上部和下部烟叶的吸湿性相对较差，为了排除由于烟叶自身品质不足带来的试验误差，我们选择了吸湿性好，叶片宽大的中部烟叶作为试验材料。

1.3 试验指标

本次研究主要体现烟叶的内在质量，因此所关注的指标包括：出口水分合格率、烟叶抗张强度。

1.4 试验方法

为了尽可能的消除其他因素对试验结果的影响，首先需求对设备性能进行调校，确保两套设备的性能最佳。试验过程中，保证供水水压为6.3bar，蒸汽压力为12bar，热风温度为100℃，回风温度为55℃。接着对设备控制参数进行优化，让设备处于自动控制状态，尽可能地消除设备操作带来的变异影响。由于设备在自动控制状态下，对水分影响最大的参数为加水系数，因此需要求加水系数进行优化。最后在对各项试验指标进行收集分析。

2 热风循环方式对润叶出口水分的影响

选用中部烟叶占比较高的VCO1烟叶模块进行试验，试验参数固定，两台设备各进行8组试验，试验过程数据通过润叶机出口处的近红外水分仪检测得出，根据集团复烤生产在线质量评定标准进行合格率计算，合格率由数采系统导出，得到数据表1如下。

对两组数据分析进行正态性检验，两组数据均符合正态分布，顺流式的均值为99.06%，标准差为0.35;逆流式平均值为99.22%，标准差为0.27;从抽样数据的统计结果看，逆流式的水分控制合格率更好，波动更小。但是，由于仅进行了8次试验，样本容量较小，样本的结果不能直接代表总体效果，为了保证试验结果的严谨性，探究顺逆流对润叶水分是否有显著差异，我们继续对其方差和均值进行检验。

首先，用F检验分析其方差是否相等，设H0：δ2顺=δ2逆，H1：δ2顺≠δ2逆，置信概率为95%，计算得：

F检验的P值大于0.05，说明没有充足证据证明两者的总体方差不相等，因此，认为其总体是等方差的。

在总体等方差的前提下，可以对均值进行双样本T检，设原假设为两者总体均值相等，备选假设为顺流式的均值小于逆流式，计算得P值为0.165，大于0.5，说明没有充足证据证明顺流式的水分合格率低于逆流式，因此认为两者总体均值是相等的。

小结：在现有的在线水分检测方式下，采用顺流式和逆流式循环风，对出口水分合格率没有显著影响。

3 热风循环方式对烟叶抗张强度的影响

目前，润叶机对烟叶加水，主要依靠前室（入口），后室（出口）加水主要起辅助调节的作用。那么，根据烟叶加湿理论，当烟叶处于高温高湿的环境下，烟叶的吸湿速率越快。

因此，我们认为，对于逆流式润叶机，烟叶进入筒体时，其环境温度接近于回风温度，温度相对较低，此时烟叶的吸湿速度不足，当烟叶进入到中后段时，温度提升，吸湿速度加快，但由于筒体内部加湿主要集中在前室，中后段环境湿度降低，烟叶对水分的吸收依然不足，整个过程中，烟叶处于最佳加湿环境的时间较短，水分吸收补充分，尽管大部分最终能达到设定值，但更多水分子集中于烟叶外表面，内部结合水不多。

对于顺流式润叶机，烟叶进入筒体就处于一个高温高湿的环境中，烟叶可以快速吸收水分，当烟叶进入到后半段，尽管温湿度下降，但依然有充分的时间使烟叶内部与此前吸收的水分子结合，从而润透整片烟葉。

3.1 试验指标：抗张强度、碎片率（碎片和碎末）

对于烟叶的润透度，由于条件限制，没有设备可以直接检测。但是润叶越充分，其耐加工性就越好，其抗张强度会有效提升;同时，打叶风分过程中，烟叶造碎也会相应降低，体现在碎片率和碎末率上。

3.2 烟叶抗张强度试验

试验仪器：DY30拉力测试仪、BINDER水分平衡箱。

试验方法：固定试验样本的湿度和温度（60%，22℃），分别从此前顺逆流润叶加工完成的烟叶中，随机抽取40片烟叶进行拉断前调测试。固定拉力测试仪的拉断速度为18mm/mn，烟条宽度为15mm，测量烟叶的拉升长度。

试验数据见表2。

从直方图拟合线来看，两者数据均符合正态分布，样本数据中，逆流式生产的烟叶拉伸长度的均值低于顺流式，但分布更佳集中。于是我们对两者的方差进行了双方差检验：

从F检验的结果显示，P值大于0.05，认为两者的总体方差相等，因此可以进行双样本T检验来判断均值是否有区别。

原假设：逆流式生产的烟叶拉伸长度大于等于顺流式：μ逆≥μ顺

备择假设：逆流式生产的烟叶拉伸长度小于顺流式：μ逆<μ顺

从检验结果看，P值为0，说明原假设不成立，逆流式生产的烟叶拉伸长度小于顺流式。

小结：在同等的水分条件下，采用顺流式循环风生产的烟叶，具有更高的抗张强度。

3.3 烟叶抗张强度对打叶碎片率的影响

研究背景：大中片率、碎片率是复烤生产过程中的重要经济指标，提高大中片率，降低碎片率有利于降低成本，直接产生经济价值。在生产过程中，润叶工序会直接影响到打叶质量。目前已有研究表明，烟叶的抗张强度提高后，其抗破碎性也会响应增加。所以，我们认为烟叶的抗破碎性增加后，可以有效减少叶片在输送和打叶风分过程中的造碎，从而降低碎片率，产生直接经济价值。另一方面，其抗张强度提高后，会使打叶过程中梗叶分离的难度会增加，但是该问题可以通过优化打叶机参数的解决，在此不予讨论。那么我们需要研究的就是，烟叶的抗张强度是否会对打叶碎片率产生影响。

试验设备：DY30拉力测试仪、小型打叶机，叶片分选机。

试验方法：润叶后，利用人工挑选出烟叶拉伸长度大于7mm，9mm，11mm的三组烟叶，每组有5个样本，每个样本重量为3kg。利用小型卧式打叶机，确定打叶参数后进行梗叶分离，之后用叶片分选机统计出各个样本所产生的碎片率，碎片率包括小于3mm的烟片和碎末，试验独立顺机。最后对数据进行单因子方差分析。

试验数据及分析见表3。

对得到的三组数据进行正态性检验后，数据均符合正态分布，说明样本对于总体具有代表意义，可以进行单因子分析。

通过计算，由于P值小于0.05，拒绝均值相等的假设，说明烟叶的抗张强度变化后，对于碎片率有显著影响，为进一步研究烟叶抗张强度与碎片率的具体关系，我们对数据进行了回归分析，从箱线图上看，有弯曲，可能存在二次项，因此直接进行二次项回归。

回归项P值小于0.05，回归模型显著，二次项系数为负值，说明存在最小值，在选定区间内，烟叶的拉伸长度越大，抗张性越好，碎片率越低。

4 试验结论

在本次热风循环方式对烟叶内在品质影响研究的试验中，我们得到了三条结论：

（1）在目前的在线水分检测方式下，顺逆流循环方式对于水分合格率控制无显著差别，均能达到较好的控制水平;（2）使烟叶达到相同水分含量的条件下，使用顺流式循环方式的烟叶，其抗张强度更大，抗破碎性更好，说明其润透度更高;（3）烟叶的抗破碎性提高后，可以有效降低打叶过程中，烟叶的造碎，降低碎片率，从而提高经济效益。

综上所述，我們认为使用顺流式润叶机可以更好地提高烟叶内在品质，降低烟叶造碎，提高经济效益。

参考文献

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