卷烟机参数对细支烟卷制的影响

周凯敏 - 张浩博 - 何 晋 斯 勇 束茹欣 -

(上海烟草集团有限责任公司技术中心，上海 200082)

细支烟作为中式卷烟新品类，其销量和销售收入呈迅猛发展趋势，已成为中式卷烟发展的新亮点[1-3]。目前，关于细支烟的研究主要集中于烟机设备研制改造、制丝工艺及烟丝结构、烟用辅材及烟气化学指标等方面。袁海霞等[4]设计了适应细支卷烟大流量叶丝风选的三级柔性风选系统，提升了细支烟产品的质量和原料综合利用率。李洪涛等[5]基于混料均匀设计，提出了适应细支烟的烟丝优化尺寸结构。楚文娟等[6]考察了不同滤嘴参数对细支烟烟支吸阻、烟碱过滤效率、主流烟气常规成分的影响。朱成文等[7]研究了定长切丝对细支卷烟烟丝结构、物理指标、主流烟气化学成分等的影响。

常规卷烟中卷烟机参数变化对卷烟物理质量稳定性、空头率影响等的研究较多[8-11]，而目前针对卷烟机参数对细支卷烟机台运行情况及烟支物理质量的影响尚未见报道。与常规卷烟相比，细支烟呈现烟支圆周小、烟支较长、吸阻较大、焦油量低等特点，对常规卷烟的研究结论不适用于细支卷烟。试验拟重点分析大风机压力、小风机压力、针辊回丝量电压值等参数变化对细支卷烟机台运行情况、细支卷烟物理质量及其稳定性的影响规律，以期为细支烟的设计开发和维护提供参考。

1 材料和方法

1.1 材料、设备和仪器

某细支烟牌号成品烟丝：上海卷烟厂；

细支烟烟支：97(30+67)mm×17.0 mm，上海卷烟厂；

细支烟卷烟机：ZJ17型，常德烟草机械公司；

综合测试台：QTM0835U7型，英国Cerulean公司；

端部落丝测量仪：YDZ-II型，中国科学院安徽光学精密机械研究所；

烟支含末率测量仪：JMZ-V型，中国科学院安徽光学精密机械研究所。

1.2 试验方法

在卷烟烟丝及其他参数不变的前提下，改变卷烟机针辊回丝量电压值、小风机压力、大风机压力，开展三因素三水平正交试验[12]，分析卷烟机参数变化对细支卷烟物理质量(总通风率、吸阻、硬度、端部落丝量、含末率、吸阻标准偏差、质量标准偏差、圆周标准偏差)和机台运行情况(平整盘位置、压实量、空头率)的变化规律。

固定同一机台、同一操作人员，按照不同的卷烟机参数组合进行烟支卷制，待卷烟机连续稳定生产15 min后开始取样，每个参数组合取样900支，并观察记录卷烟机平整盘位置、压实量、废品剔除等指标。该牌号烟丝卷接试验的烟支重量标准为(0.605±0.050)g/支，烟支圆周标准为(17.0±0.2)mm。

1.3 数据处理

由Minitab 16.0数据分析软件对正交试验数据采用直观分析、方差分析。

2 结果与分析

2.1 针辊回丝量电压值与细支烟卷烟机回丝量的关系

对于设定的卷烟机回丝量电压值，分别对跑条烟丝和卷烟机后身回送烟丝进行收集和称重，计算卷烟机的回丝量。由表1可知，随着针辊回丝量电压值的升高，针辊转速提高，烟丝供丝量增加，烟丝在吸丝带中堆积的厚度升高，回丝量增大。

表1 细支烟回丝量电压值与回丝量实际值的关系

Table 1 Relationship between slim cigarette needle roller voltage pressure and needle roller overfeed

回丝量电压值/mV回丝量实际值/%190055.590049.4-10039.0

表2 试验因素水平表

2.2 卷烟机参数对细支烟机台运行情况的影响

针对细支烟卷烟机规格，以卷烟机针辊回丝量电压值、大风机压力、小风机压力为影响因素，机台运行情况(平整盘位置、压实量、空头率)为测定指标，设计三因素三水平正交试验，试验因素水平表见表2，试验设计及结果见表3。

表3 正交试验设计及结果Ⅰ

由表4可知，平整盘位置受大风机压力影响最大，压实量和空头率受回丝量影响最大；由表5可知，回丝量对平整盘位置、空头率有显著性影响(P<0.05)；大风机压力对平整盘位置影响显著(P<0.05)。

由表4还可知，随着回丝量的增加，平整盘位置减小，压实量增大，空头率减小。卷烟机回丝量会影响烟丝的造碎程度、尺寸结构和填充性能，随着回丝量的增加，卷烟机后身的烟丝造碎增加，填充性能降低，卷烟机平整盘位置减小(上移)，压实量增大。同时，烟枪中烟丝长丝减小，烟丝结构可能更加均匀，烟支端部更加饱满，卷烟机空头率下降，与向虎等[13]的研究结论一致。随着大风机负压的增大，平整盘位置显著减小(上移)。大风机压力会影响卷烟机吸丝带烟丝束的紧实程度，大风机压力越大，吸丝带烟丝束越紧实，平整盘位置减小(上移)。

表4 正交试验直观分析Ⅰ

表5 正交试验方差分析Ⅰ

由表7、8可知，对于吸阻标准偏差而言，回丝量电压值第2个水平为最佳参数；大风机压力第1个水平为最佳参数，小风机压力第2个水平为最佳参数；3个工艺参数对吸阻标准偏差的影响顺序为小风机压力>大风机压力>回丝量。

2.3 卷烟机参数对细支烟物理指标的影响规律

针对细支烟卷烟机规格，以卷烟机针辊回丝量电压值、小风机压力、大风机压力为影响因素，细支卷烟物理质量(总通风率、吸阻、硬度、端部落丝量、含末率、吸阻标准偏差、质量标准偏差、圆周标准偏差)为测量指标，设计三因素三水平正交试验，试验因素水平表见表2，试验设计及结果见表6。

由图1可知，回丝量电压值主要影响总通风率、硬度、端部落丝量、质量标准偏差；大风机压力主要影响吸阻、含末率；小风机压力主要影响吸阻标准偏差、圆周标准偏差。

表6 正交试验设计及结果Ⅱ

图1 卷烟机参数对细支烟物理质量的影响排秩图

Figure 1 Rank of cigarette making machine parameters on physicalcharacteristics of slim cigarette

由表8可知，回丝量电压值、大风机压力、小风机压力对烟支物理质量指标均无显著影响(P>0.05)。

3 结论

通过研究回丝量电压值、大风机压力、小风机压力对卷烟机台运行情况和烟支物理质量的影响规律，得出：回丝量电压值对平整盘位置值和空头率影响显著(P<0.05)，随着卷烟机回丝量电压值的增大，平整盘位置值减小，压实量增大，空头率减小；大风机压力对平整盘位置值影响显著(P<0.05)，随着大风机负压的增大，平整盘位置值减小。

细支卷烟开发过程中回丝量、大风机压力、小风机压力的参数设置建议如下：① 当细支烟空头率较高时，在烟条不堵塞烟枪的前提下，可采取提高回丝量的方式来降低细支烟空头率；② 当细支烟卷烟机平整盘位置不理想或超出工作范围时，可通过调整大风机压力来保障细支烟卷烟机正常运行；③ 小风机压力可根据机台运行和烟支物理指标的设计要求进行优化。为进一步提高细支烟生产效率和生产稳定性，后续还需对制丝工艺、细支烟烟丝结构等方面进行研究。

表7 正交试验直观分析Ⅱ

表8 正交试验方差分析Ⅱ