卷烟工业黄斑烟研究综述

李 乾，李 云，李国翠，赵一帆，王汝惠

（红云红河（烟草） 集团 会泽卷烟厂，云南 曲靖 654200）

0 引言

黄斑、空头、刺破等作为烟支外观指标主要缺陷，甚至是卷烟行业共同的防治重点。黄斑烟主要源于制丝加工过程的湿团、卷接包装过程的油液污染、储存环境的温湿度等因素，根据污染源划分为水渍烟、料渍烟、香精渍烟、油渍烟等[1]，由于成品烟支在储存一定时间后，黄斑烟支等外观品质才会显现，同时涉及多部门、多流程、多工序，增加卷烟企业预防与管控难度。

1 黄斑烟鉴别技术

李杰等人[2]将卷筒状测试辊压在加料、加香设备出口的烟叶上方，随着烟叶前进滚动，根据滚动后白色纸巾上产生黄斑数量和程度，判定料渍烟叶存在数量和程度，这种手持式滚动辊可能每个人握持力与纸卷层数不同，与底部的烟叶压力不同，影响黄斑烟判定。唐敬东等人[3]利用生产用水、香料、糖料，以及烟渍水与制丝工艺过程中各工序中的烟丝卷制的卷烟样品进行接触，让其产生黄斑，在特定温度、湿度的恒温恒湿箱按照一定温度梯度设置烤箱温度，以相同时间间隔对黄斑的卷烟样品进行统计记录，建立黄斑烟特征库。李晓波等人[4]利用静态顶空- 气质联用法（HS-GC-MS） 对9 种污染物质样品进行分析，根据污染物质的特征成分确定某种污染物的共有特征指纹峰，搭建指纹图谱。杜赫等人[5]针对油渍烟、香精斑烟、料斑烟利用衰减全反射红外光谱法（ATR-FTIR）） 对6 种污染物质样品自制黄斑烟，建立对照图谱数据库，采用Bootstrap 方法设定相似阈值，构建特定卷烟纸与污染源物质的黄斑烟污染源的鉴定模型。赵科文等人[6]采集6 种润滑油在5 种卷烟纸上油污烟支与5 种未污染卷烟纸烟支样品的近红外光谱，对原始光谱进行二阶求导差异性分析，利用PCA-MA 建模并能对外部验证样品进行预测。秦诗棋等人[7]利用高场不对称离子迁移谱（FAIMS） 法与移哈希算法为基础的图像相似度，鉴别香精斑烟与料斑烟表面污染物来源。周妍等人[8]利用实时直接分析（DART） 和四极杆- 静电场轨道陷质谱（Q-Orbitrap） 相结合，结合主成分分析（PCA）和偏最小二乘法等多元统计分析对7 种润滑油进行聚类和特征离子的筛选，能快速确定油斑产生的具体生产环节。杨蓝等人[9]利用利用傅立叶变换红外光谱（FT-IR）、气相色谱质谱联用（GC/MS） 检测技术对多环节使用的各类型污染物与确定的烟支污染物对其内在化学成分定性分析和红外吸收光谱鉴别，匹配度达到92.28%。徐大勇等人[10]通过在线对样品的光谱进行主成分分析，根据受污染区与未受污染区的光谱差异，以及特征波长确定污染物性质。现有研究通过各种方法与技术对黄斑烟分类追溯，受限制于大生产黄斑烟与自制黄斑烟样品差异性，制备黄斑烟需要一定程序与时间，主要以离线鉴别为主，需要对不同工序不同阶段的黄斑烟建立图库，对各种算法进行融合匹配，现阶段仍需要通过质量巡检与机组人员监控黄斑烟变化数量，通过鉴别方法及时确定黄斑烟的来源，避免风险累积。

黄斑烟鉴定统计技术见表1。

表1 黄斑烟鉴定统计技术

2 制丝工艺流程

2.1 松散回潮工序

松散回潮工序是通过热风和热空气贯穿滚筒内，在滚筒轴向倾角和滚筒内壁入口端不锈钢销钉及筒内壁抄板作用下，根据物料流量按比例对进入滚筒的烟叶进行加湿处理，提高烟叶的含水率和温度，以及耐加工性。邓为仁[11]通过改造清洗水管路、冷凝水疏水管路，加装循环风风向调节板，避免筒壁滴水，形成湿团烟叶。针对回潮类滚筒内壁及出料罩内壁上附着小叶片、碎烟沫在温差作用下可能凝结水珠，滚筒设备清扫保养困难问题，田仓等人[12]利用喷嘴、蒸汽盘管、温湿度传感器、气动薄膜阀等零部件通过高压空气与强劲水幕进行清理，从而设计自动清洗功能的出料罩。针对烟叶碎片和烟叶烟沫在直喷蒸汽单元盒堆积霉变，可能混入正常的烟叶内，造成水渍烟、黄斑烟，王刚等人[13]在直喷蒸汽盒基础上安装蒸湿滤网、清洗喷嘴，并在排污管路、清洗水管路安装手动球阀，通过对蒸湿滤网的清洁，进而减少黄斑烟风险。

2.2 加料加香工序

加料加香对凸显卷烟产品烟气特性与香气风格至关重要，直接影响卷烟成品的内在品质。陈加坤等人[14]利用压缩空气对加香排潮管路内壁、喷嘴、主水管路残留水的喷吹。针对香精香料雾化不充分、加香精度不高、料尾香精香料不能回收等问题，范爱军等人[15]通过推杆与料气混合管滑动配合的方式，实现对香精、香料的引射或阻隔。卢斌等人[16]设置料液增压回路，用于清理加香供料管内部残留料液。王琴[17]在雾化压力管道设置压力传感器，防止雾化压力过低导致雾化不充分引发的黄斑烟。李培文等人[18]研究发现，加料抄料板温度的高低对料液和物料黏附抄料板量相关，通过对抄料板组从新布置并采用中空结构，黏附量下降77%。杜伟等人[19]将高压压缩空气通过脉冲电磁阀脉冲，从鸭嘴万向喷头喷出更大的冲击力的风铲清理滚筒内壁表面烟叶，黏附量能降低至0.1 kg。针对料液雾化效果不易验证，李振等人[20]基于机器视觉算法，对加香工序喷嘴雾化图像进行效果分析，能在线调整料液流量和压缩空气压力，保证喷嘴雾化效果。刘赐德等人[21]采用2 个耐高温耐湿工业相机对喷嘴进行图像采集并分析，动态检测喷嘴雾化效果。徐淑浩等人[22]利用CCD 工业相机与反光晶片配合，人工通过采集的图片的反光晶片位置与数量，判定烟叶在加料过程中是否处于喷嘴充分雾化区。针对料液与物料接触时间短的问题，李思源等人[23]采用多抄板、多料嘴及料管进行加料，加料均质化水平显著提高。

2.3 增温增湿工序

李峰等人[24]针对增温增湿RCC 设备出口湿团，通过更换外混式喷嘴、从新设计排潮罩、选择离心式风机等，湿团量从改造前每批均值0.5 kg 降为0 kg。于红丽等人[25]针对隧道式增温增湿机喷射蒸汽预热产生的冷凝水问题，利用干燥的高温气体进行预热，并增加水汽分离装置对蒸汽内的水分进行分离。赵恒思等人[26]针对Sirox 膨胀单元后的叶丝保温振槽黏附膨胀烟丝，利用多条清洗水管路与多条压缩空气管路定时对保温振槽表面进行清洁。甄耀家等人[27]针对回潮筒内的喷嘴设计位置不合理问题，通过优化6个喷嘴与后壁板之间位置设置，并增加刮条，减少在前后壁板处生成液流的情况。

3 卷制包装设备工艺流程

3.1 卷制工艺

Protos-M5、ZJ7、ZJ19 型卷接机组将送丝系统送来的烟丝进行松散、除梗、除杂后，制成连续的符合工艺要求的烟丝束输送到卷制成型机，与卷烟纸汇合包裹后上胶、封口、烘干制成烟条，切割成双倍烟支，再由烟支传送装置传送给接装机，接装机将双倍长烟支一切二并分离，在两烟支之间放入滤嘴段、包上水松纸片黏合，再切成2 支符合规格长度的滤嘴烟支，涉及4 个加热烙铁：烟条成型第一、第二烙铁，温度可达240 ℃，主要将大压板出来的烟条，由烙铁将搭合纸边间的黏结剂烫干后进入切割系统。水松纸预热烙铁，温度可达100 ℃，搓接成形系统搓板温度可达140 ℃，烙铁加热后与设备其他部件温差较大胶液空气中的水蒸气，形成一定高度的高温蒸汽汽幕，会在某个部位冷凝成水滴，落入到烟支表面，就会产生黄斑烟[28-29]。舒奎武等人[28]在帕西姆B-5 型机组靠拢鼓轮上运行的烟支上方通过加装L 型接水板与正压吹风系统。张卫宾等人[29]在水松纸鼓轮支架上加装一吸吹风组合装置，避免水滴形成。针对待更换的圆毛刷油脂涂抹不均匀、涂抹量偏大可能产生接装纸被油渍污染。张志刚等人[30]利用超声波清洗槽清洗圆毛刷，通过涵油层、旋转单位元、升降机构控制圆毛刷涂油均匀，减少更换毛刷带来的油烟与黄斑烟。张东方等人[31]利用太赫兹成像传感器对待检验烟支形成的太赫兹图谱的强弱判定烟支内部是否有黄斑。冯业双等人[32]利用穿过烟条的截面水分检测装置对固定长度的烟条水分进行检测，计算延时时间，借助卷接机剔除功能对高水分烟丝的烟支进行剔除。为提高烟支瑕疵检测灵敏度，卷烟企业采购安装烟支外观视觉检测系统，利用相对斑点：缺陷的平均灰度值和周围平均灰度值比较、缺陷面积、检测灵敏度对刺破、油渍进行检测，在烟支识别准确率与误剔率仍有进步空间。崔云月[33]研究了多特征融合算法与卷积神经网络算法在烟支黄斑、刺破、夹末等外观质量检测应用。云南中烟工业有限责任公司科技项目“高性能卷烟搭口胶开发及产业化应用”（课题立项编号2016GYSYS04） 研发的搭口胶，具有高固、低黏、良好流动性、良好黏接性能等，降低卷烟机烙铁温度与烟支搭口施胶面积，从而减少黄斑烟产生。司晓喜等人[34]利用衍生化- 气相色谱- 质谱（GC/MS） 法测定黄斑卷烟纸形成过程中糖和保润剂的含量变化，以及黄斑烟微观形貌，对预防卷烟产品存放产生黄斑烟具有一定参考作用。

3.2 包装工艺

包装工艺能产生烟支表面黄斑的因素主要集中在美容器温度设置过高、空压含水率过高、环境温湿度等[35]。吴峰等人[36]通过旋转轴、烙铁提升气缸、烙铁支架推板等研发卷烟条盒透明纸油封机端部烫封装置，自动排空滞留在输送烙铁通道中的烟条，避免烟条两端面因为停机或者待机增加熨烫时间。郑晗等人[37]通过研究不同包装材料和包装方式对卷烟质量影响，其中包装差异、环境、时间、包装差异及环境、环境有时间对样品黄斑烟产生有显著影响。黄华等人[38]设计一种与正常烟支外形结构相同的仿真烟支，内置有温湿度传感器模块、信号传输模块、电源模块，能在密封包装状态下，检测烟盒内的温湿度环境变化，对不同地区的贮存过程中烟支水分波动研究具有一定的意义。

3.3 残烟处理工艺

王泽宇等人[39-40]通过加热装置、蒸汽喷嘴、蒸汽喷射棒、温湿度传感器等设计一种残烟支静态增温增湿装置，通过旋转增温增湿结构、旋转轴、耙钉、蒸汽喷孔等设计带旋转增温增湿结构的残烟回潮装置，都是保证残烟支与增温增湿蒸汽充分接触，降低物料加湿过度产生的水渍烟引发的黄斑烟，其中带旋转增温增湿结构的残烟回潮装置能作为残烟处理线独立工序，实现配套生产。

4 结语

针对黄斑烟预防与鉴定，制丝工艺流程主要集中在加料加香雾化均匀性改进监测、设备保养、预防排潮冷凝水形成等，卷制包装工艺流程主要集中避免烙铁高温形成的冷凝水、烟支外观黄斑检测、烟条内部水分检测等，鉴别主要集中在运用各种技术与算法对样品烟进行分析比对。除加强设备保养、加强重点部位监控、加大日常巡检批次外，卷烟工业应在VAS 风选、卷烟机2 次风选、卷烟机3 次风选、卷烟机烟条水分在线实时监测、储存环境与小盒密封性以及黄斑烟快速定位追溯等方面进行研究。