料液喷管内缩距离与引射蒸汽压力协同调整对加料效果的影响

白永忠，关 斌，朱 明，朱雪峰，王泽宇，李国智

（红云红河烟草（集团）有限责任公司 红河卷烟厂，云南 弥勒 652399）

烟叶加料工序是卷烟制丝生产工艺中重要的工序之一，主要任务是将配制好的料液按施加比例全面均匀地喷洒到烟叶叶片上，发挥料液施加在叶片上的作用。料液喷施效果的好坏直接对卷烟感官品质造成影响[1-2]。围绕如何提升加料料液喷施效果，2016年修订版《卷烟工艺规范》中，对加料喷施规定了“加料系统清洁畅通，喷料正常，喷嘴雾化适度、喷射角度适宜”的加料技术要求[3]，但是要求较为宽泛，没有规定具体的料液施加工艺参数。近年来，烟草科技人员围绕提升加料均匀性和加料效果，对不同形式加料机进行了大量试验、改进和工艺参数调整[4-15]，但通过加料喷嘴的不同料液喷管内缩距离协同不同引射蒸汽压力调整，对料液施加均匀性、加料机壁黏附量等加料效果的研究还未有相关的报道。以红河卷烟厂某牌号料液的溶剂丙二醇为标记物，在加料喷嘴不同料液喷管内缩距离下，进行2种不同的引射蒸汽压力调整，开展料液施加均匀性，桶壁黏附量指标，以及加料过程烟片含水率、温度变化的研究，旨在比较不同料液喷嘴内缩距离下2种引射压力加料的效果，为加料机的工艺参数调整和加料效果的评价提供一个方法和思路，对实际生产过程加料蒸汽引射压力的合理设定及加料效果评价技术方法的拓展均具有指导意义。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

卷烟配方叶组（红河“RJ”卷烟）、卷烟料液（红河“RJ”卷烟料液），红河卷烟厂提供；甲醇（分析纯），天津市科密欧化学试剂开发中心提供；1,2-丙二醇（分析纯），广东汕头市西陇化工厂提供。

1.1.2 主要仪器设备

SJ1525型加料机、内混式雾化加料喷嘴，昆明船舶设备集团有限公司产品；FSⅡ型旋风样品磨，浙江托普云设备有限公司产品；HP 6890 GC System型气相色谱仪，美国HP公司产品；VENTICELL707型烘箱，德国MMM公司产品；Thermalert TX型在线温度仪，美国Raytek公司产品；Thermo moisture Systems型在线水分仪，美国Thermo Fisher公司产品；AB204-S型分析天平，瑞士Mettler Toledo公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 加料试验方法

以在线生产批次为单位，在保持加料机其他工艺参数不变的情况下，在每批加料生产开始前，分别调整加料机喷嘴中的料液喷管内缩距离至设计值，在不同的内缩距离上调整喷嘴的引射蒸汽压力为1.2/1.3，1.7/1.8 bar（Ⅰ#喷嘴/Ⅱ#喷嘴）。喷嘴试验内缩距离设计为Ⅰ#喷嘴的料液喷管内缩5.50，7.58，9.56 mm。Ⅱ#喷嘴的料液喷管不进行内缩调整，但引射蒸汽压力随Ⅰ#喷嘴进行调整。每次试验前，用水替代料液进行加料模拟喷射试验，保证试验过程达到雾化效果，不存在跑冒滴漏等加料技术要求；试验过程中，通过加料机前端烟叶进料口观察料液喷射是否达到加料技术要求，并记录不同引射蒸汽压力下加料的流量变化、加料烟叶出口温度及水分变化，加料机周围是否存在料液雾化蒸汽溢出等；试验结束后，对加料机滚筒内部的烟叶黏附量进行收集称质量。

1.2.2 取样

试验开始后3 min用秒表计时取样，每个样品取样间隔时间2 min至批生产结束，随生产过程连续抽取35~37个烟叶样本，每个样品采集在线振槽横截

面上的烟叶约200 g，采集后的烟叶样品用事先编号的密封袋封装。批量生产结束后，收集每批次加料试验的筒壁黏附烟叶和烟末，以备筒壁黏附量的称量。

1.2.3 样品中1,2-丙二醇含量的检测

根据文献[16]测定样品中1,2-丙二醇含量。

1.2.4 加料出口烟叶温度和水分采集

采用在线温度仪和水分仪测定。

1.2.5 加筒壁黏附量的测定

采用天平称量。

1.2.6 数据统计与分析

根据文献[17]方法计算加料均匀性系数（以1,2-丙二醇作为标记物），并计算烟叶样品之间1,2-丙二醇含量的标准偏差，评价加料工序加料均匀性。

2 结果与分析

2.1 料液喷管内缩与引射蒸汽压力调整后的加料均匀性

在料液喷管每个试验设计内缩距离下，调整Ⅰ#喷嘴加料引射蒸汽压力至1.2 bar和1.7 bar，同时Ⅱ#喷嘴加料引射蒸汽压力随Ⅰ#喷嘴调整到1.3 bar和1.8 bar进行试验。

不同料液喷管内缩距离与不同引射蒸汽压力下丙二醇含量见表1。

表1 不同料液喷管内缩距离与不同引射蒸汽压力下丙二醇含量

（续表1）

根据表1样品丙二醇分析结果，计算每组样品标准偏差和加料均匀性系数。

料液喷管内缩距离与引射蒸汽压力试验加料均匀系数见表2。

表2 料液喷管内缩距离与引射蒸汽压力试验加料均匀系数

（1）比较Ⅰ#喷嘴料液喷管5.50，7.58，9.56 mm 3个内缩距离加料均匀性。7.58 mm内缩距离下的加料均匀系数较5.50 mm和9.56 mm喷嘴内缩距离下的加料均匀系数高，样品间的标准偏差也较小。

（2）比较1.2/1.3 bar，1.7/1.8 bar 2组蒸汽引射压力下的加料均匀性。料液喷管3个试验内缩距离下，蒸汽引设射压力为1.2/1.3 bar时加料均匀系数均较高，标准偏差较小。

（3）在Ⅰ#喷嘴料液喷管内缩距离为7.58 mm时，调整喷嘴蒸汽引射压力1.2/1.3 bar的加料均匀性系数在试验调整中最高，样品中丙二醇含量标准偏差最小。

料液喷管内缩距离与引射蒸汽压力协同调整能有效提高加料均匀性。

2.2 料液喷管内缩与引射蒸汽压力调整后的料液雾化效果与加料机桶壁黏附量

在料液喷管内缩距离与引射蒸汽压力调整后，观察料液的雾化效果，并对加料机桶壁黏量进行称量。

不同引射蒸汽压力下的料液雾化效果与加料机桶壁黏附量见表3。

表3 不同引射蒸汽压力下的料液雾化效果与加料机桶壁黏附量

在试验料液喷管内缩距离和加料引射蒸汽压力下：

（1）加料料液均能充分雾化，无跑、冒、滴、漏现象。

（2）相同料液喷管内缩距离下，引射蒸汽压力为1.2/1.3 bar时比1.7/1.8 bar时的试验烟叶桶壁黏附量小。

（3）料液喷管内缩距离在7.58 mm，引射蒸汽压力为1.2/1.3 bar时的试验烟叶桶壁黏附量最小。

料液喷管内缩距离与引射蒸汽压力协同调整能有效降低桶壁黏附量。

在1.2~1.8 bar的加料引射蒸汽压力范围内，设置不同的加料引射蒸汽压力，料液的雾化效果和喷料观察正常，但是加料均匀系数和桶壁黏附量具有不同，具体表现在随着加料引射蒸汽压力设置值从1.7/1.8 bar降低到1.2/1.3 bar，加料烟叶样品的标准偏差呈现降低、加料均匀系数升高、烟叶桶壁黏附量降低的趋好效果。

2.3 料液喷管内缩与引射蒸汽压力调整后烟叶出料的温度和水分

对试验批次烟叶出料温度和水分进行跟踪记录。

不同料液喷管距离与引射蒸汽压力下配合试验烟叶出料的温度和水分见表4。

表4 不同料液喷管距离与引射蒸汽压力下配合试验烟叶出料的温度和水分

批次内和批次间试验烟叶出料温度和出料水分差异不大，均在标准要求范围内。

3 结论

在试验料液喷管内缩距离和加料引射蒸汽压力下：

（1）Ⅰ#喷嘴料液喷管内缩距离为7.58 mm时，协同喷嘴蒸汽引射压力为1.2/1.3 bar的加料均匀性系数最高，样品间丙二醇含量标准偏差最小，加料均匀性最好。

（2）Ⅰ#喷嘴料液喷管内缩距离在7.58 mm，引射蒸汽压力为1.2/1.3 bar时的试验烟叶桶壁黏附量最小。

（3）试验条件下加料料液均能充分雾化，无跑、冒、滴、漏现象。

（4）批内和批间试验烟叶出料温度和出料水分差异不大，均在标准要求范围内。

加料喷嘴的料液喷管内缩距离与引射蒸汽压力协同调整能有效提高加料均匀性，同时有效降低加料机中烟叶的桶壁黏附量，能够较好地提高加料效果。

试验提出了烟叶加料工序中，不同料液喷管内缩距离协同加料引射蒸汽压力，对料液施加均匀性、加料桶壁黏附量等加料效果的工艺改进方向，对生产加工具有实际的指导意义。