细支卷烟原料叶片结构控制方式的优化设计

刘鹏 李敏 隋相军 邢立冉 刘勇 马知行

摘   要： 为寻求打叶复烤过程中叶片结构的合理控制方法，以打叶机一打框栏和打辊转速为研究对象，试验不同形状、不同尺寸型号的框栏，每种框栏设定三种打辊转速，研究不同框栏形状、不同打辊转速对河北产地烟叶叶片结构指标及片形的影响。研究发现：使用六边形框栏打叶，叶片结构指标和片形改善明显;使用3.0～3.5英寸六边形框栏，烟叶大片率可控制在40%以内，大中片率可控制在80%以上，<2.36 mm叶片率可控制在0.5%以内，叶中含梗率可控制在1.2%以内;使用3.5～4.0英寸六边形框栏，片烟形状更趋近于圆形，卷烟制丝整丝率最高。实现了将叶梗分离后叶片结构的指标控制在适宜范围，满足了细支卷烟原料质量稳定性的要求。

关键词： 打叶复烤;细支卷烟;叶片结构;片烟形状;整丝率;一打框栏;打辊转速

引言

目前，对于细支烟原料的打叶复烤生产，复烤企业打叶机一打普遍采用菱形框栏打叶，大片率偏高、片形趋近于菱形和长条形，直接影响成品片烟的大中片率指标、卷烟制丝整丝率和烟丝填充能力[1]。对接新版细支烟生产加工要求——《卷烟工艺规范》和《打叶复烤五项关键技术指引》，通过实施片形结构优化技术，可将叶梗分离后大片率控制在45%以内，大中片率提高到80%以上，<2.36 mm叶片率控制在0.5%以内，叶中含梗率控制在1.5%以内，以提高片烟结构的均匀性[2]。

山东烟叶复烤有限公司诸城复烤厂使用的打叶机为仿COMAS卧式打叶器，具有四打十一分带一回梗打循环的组合结构，一打使用菱形框栏，在对北方产区烟叶打叶时，打辊转速450～480 r/min，打叶后大片率50%左右，片形多为长条形、菱形。为了满足细支烟原料叶片结构指标和片形要求，本文分析打叶工序对叶片结构指标和片形的影响。设定真空回潮、润叶、复烤工序和生产线流量基本保持不变，以打叶机一打框栏和打辊转速为研究对象，通过不同梯度的试验，实现降低大片率、提高中片率、优化片形、提升结构均匀性[3-5]，实现叶片结构控制方式的优化设计，保障细支卷烟质量的均匀稳定。

1  材料与方法

1.1  材料、设备与仪器

1.1.1材料

烟叶样品等级为2018年保定C3L、石家庄C3L、张家口C4L，由河北中烟工业有限责任公司提供。

1.1.2 设备

（1）仿COMAS卧式打叶器（北京长征高科技有限公司生产），设备能力12 000 kg/h;

（2）试验用框栏3.5英寸菱形、3.0～3.5英寸六边形（3.0英寸六边形和3.5英寸六边形间隔排列）、3.5～4.0英寸六边形（3.5英寸六边形和4.0英寸六边形间隔排列）、3.0英寸三角形（英寸，非法定计量单位，1英寸=0.025 4 m）。

1.1.3  仪器

（1）CA24-HX1型叶片振动分选筛;

（2）CA14X型旋振分选筛;

（3）CA14型叶含梗检测机;

（4）FA2004型电子天平;

（5）TSM600型在线片形分析系统（上海创和亿电子科技发展有限公司生产）。

1.2  方法

1.2.1  试验设计

设计三种形状框栏，其中六边形框栏选用两种尺寸，每种框栏试验三种打辊转速，试验设计组合见表1。框栏形状和尺寸如图1所示。

1.2.2  试验方法

（1）试验时，每组试验原烟投入量为50 000 kg，生产线流量设定为10 000 kg/h，真空回潮、润叶和复烤工序工艺参数保持稳定，确保二润后烟叶温度和水分保持一致。

（2）叶片结构取样点为打后片烟汇总带处，每组试验待设备调试稳定后30 min取样，取样间隔30 min，每组试验取样检测5次。检测方法按GB/T 21137[6]执行。

（3）待设备调试稳定后30 min进行片形检测，以后每30 min检测1次，使用在线TSM600型在线片形分析系统测试圆度率。

（4）每组试验完成后，根据试验编号更换框栏，并清理设备。

2  结果与分析

2.1  叶梗分离后叶片结构

2.1.1  大片率

不同框栏、不同打辊转速下叶梗分离后，大片率有较大差异，如表2所示。分析可见，对比菱形框栏，使用六边形框栏和三角形框栏时的大片率均有所降低，六边形框栏下降最明显，大片率可控制在40%以内。其中，3.0～3.5英寸六边形框栏大片率平均降低8.06%，3.5～4.0英寸六边形框栏大片率平均降低7.33%，3.0英寸三角形框栏大片率平均降低4.25%。

2.1.2 大中片率

不同框栏、不同打辊转速下叶梗分离后大中片率如表3所示。分析可見，采用四种不同形状尺寸的框栏时，叶梗分离后大中片率基本接近，结合表2中大片率数据（中片率=大中片率-大片率），六边形框栏的中片率提高最多，3.0～3.5英寸六边形框栏打叶时，打辊转速370 r/min对应的大中片率最高;3.5～4.0英寸六边形框栏打叶时，打辊转速380 r/min对应的大中片率最高。大中片率平均值均控制在80%以上。

2.1.3  <2.36 mm叶片率

不同框栏、不同打辊转速下叶梗分离后<2.36 mm叶片率如表4所示。分析可见，在四种不同形状尺寸的框栏中，3.0～3.5英寸六边形框栏打叶造碎率最低，为0.13%，随着打辊转速提升，造碎率逐渐升高。使用六边形框栏打叶，合理控制打辊转速，更适合细支烟加工降碎片的要求[7-9]。<2.36 mm叶片率平均值均控制在0.5%以内。

2.1.4  叶中含梗率

不同框栏、不同打辊转速下叶梗分离后叶中含梗率如表5所示。分析可见，在四种不同尺寸型号的框栏中，六边形框栏叶中含梗率最低，均低于1.0%，随着打辊转速提升，叶中含梗率有所降低，3.0～3.5英寸六边形框栏叶中含梗率最低，为0.64%。叶中含梗率平均值均控制在1.2%以内。

2.2  片烟圆度率

2.2.1  片烟圆度率计算公式

TSM600型在线片形分析系统利用图像处理技术获得片烟图像，通过图像处理分析，检测每片片烟的面积，以圆度率表示片烟形状，公式为

C—片烟圆度率;

A1—片烟面积，mm2;

A2—片烟外接圆面积，mm2。

利用图像处理技术获得的片烟图像及处理分析结果如图2所示。

2.2.2  圆度率与整丝率的关系

片烟圆度率代表片烟形状与圆形的接近程度，圆度率越大，片烟形状越接近圆形;圆度率越小，片烟形状越细长。实践证明，烟丝的整丝率是随着圆度率的增加而提高的。但是，并不是说圆度率越大越好，圆度率过大，切丝时会产生一定造碎，反而影响整丝率[10]。

从图3可以看出，整丝率随着圆度率的增加先升高再降低，圆度率在0.3%～0.8%时，整丝率大于80%;圆度率在0.5%～0.7%时，烟丝整丝率最好。

2.2.3  叶梗分离后片烟圆度率

不同框栏、不同打辊转速下叶梗分离后片烟圆度率如表6所示。在0～0.25%区间，六边形框栏打叶片烟圆度率低于菱形框栏和三角形框栏，说明六边形框栏打叶的片烟形状优于菱形框栏和三角形框栏。按照整丝率大于80%统计，片烟圆度率在0.25%～0.75%区间最好的为3.5～4.0英寸六边形框栏，打辊转速为390 r/min。

3  结论

本文通过开展打叶机一打不同框栏、不同打辊转速下打叶工序的对比试验，针对以河北产地为代表的北方烟叶，研究了一定范围内框栏形状、尺寸和打辊转速对叶梗分离后叶片结构指标和片烟形状的影响，结果表明：

（1）打叶机一打使用六边形框栏，可有效降低大片率、提高中片率，<2.36 mm叶片率和叶中含梗率也明显降低，基本满足细支卷烟原料叶梗分离后叶片结构指标的要求;

（2）使用3.0～3.5英寸六边形框栏，打辊转速370 r/min时，叶片结构指标优于其他试验组合;

（3）使用3.5～4.0英寸六边形框栏打叶，片烟形状更趋近于圆形，卷烟制丝整丝率高于菱形框栏和三角形框栏。

参考文献

[1] 高伟， 王晶， 米锋， 等. 打叶器结构对打后片烟片形的影响[J]. 烟草科技， 2018， 51（1）： 93-97.

[2] 徐维华， 罗登山. 卷烟工艺规范[M]. 北京： 中國轻工业出版社， 2016.

[3] 孔祥， 杨波， 肖方明， 等. 不同形状打叶框栏对叶片结构的影响[J]. 安徽农业科学， 2018， 46（23）： 175-176.

[4] 杨江平， 钱旎， 周玉新， 等.不同形状打叶框栏组合对烟叶打后叶片结构和经济指标的影响[J]. 南方农业， 2020， 14（7）： 30-32.

[5] 蔡联合， 邹克兴， 孙建生， 等. 打叶框栏尺寸对烤烟打叶过程中叶片结构及出片率的影响 [J]. 湖南农业科学， 2017（8）： 78-80.

[6] 烟叶 片烟大小的测定： GB/T 21137-2007[S].

[7] 袁帅， 徐磊， 姚小龙， 等. 基于中细支卷烟的叶片结构优化研究[J]. 轻工科技， 2020， 36（4）： 113-114.

[8] 张大波， 孔臻， 吴硕， 等. 国内细支卷烟加工工艺现状[J]. 烟草科技， 2018， 51（1）： 79-84.

[9] 高宏. 打叶机框栏改进与打后烟叶叶片结构关系探讨[J]. 化工管理， 2019（2）： 194-195.

[10] 孙嘉. 烟丝整丝率变化率对卷烟卷接质量控制的影响[J]. 研究科技与创新， 2014（20）： 123.