漿料凈化技術(shù)在煙草薄片生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

薛洪龍 宋成劍 李新生

摘要：分析了現(xiàn)有造紙法煙草薄片流送系統(tǒng)存在的問(wèn)題，研究了流送系統(tǒng)改造后對(duì)煙草薄片生產(chǎn)的影響。結(jié)果表明，改造后生產(chǎn)穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量得到不同程度的提升；煙草漿料經(jīng)凈化處理后，可有效減少大尺寸雜質(zhì)，基片的勻度、抗張強(qiáng)度和手感柔軟度均得到不同程度的提高，抗張強(qiáng)度、松厚度穩(wěn)定性提高，基片掉毛掉粉量減少。

關(guān)鍵詞：煙草薄片；流送系統(tǒng)；漿料凈化；基片勻度

中圖分類(lèi)號(hào)：TS733+.3；TS75

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

DOI：10.11980/j.issn.0254508X.2018.12.015

造紙法煙草薄片（又稱(chēng)再造煙葉）是以煙草廢棄物為原材料，采用造紙工藝加工重組而成的煙草制品，其具有密度低、填充值高、燃燒速度快、煙堿、焦油及一氧化碳釋放量低等特點(diǎn)，因此應(yīng)用煙草薄片是卷煙產(chǎn)品降焦減害的重要技術(shù)手段之一[1]。近年來(lái)，在卷煙產(chǎn)品質(zhì)量提升目標(biāo)的驅(qū)動(dòng)下，煙草薄片生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量得到迅速發(fā)展，已成為中式卷煙的重要原料[2]。

煙草薄片的質(zhì)量提升和穩(wěn)定受控是保證卷煙質(zhì)量穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)，在煙草薄片生產(chǎn)中，質(zhì)量穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)產(chǎn)品的重要指標(biāo)，而基片（煙草薄片涂布前的片基）勻度是影響產(chǎn)品內(nèi)在感官和生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定的關(guān)鍵因素[34]。基片勻度與上網(wǎng)漿料的均勻性密切相關(guān)，若打漿質(zhì)量差尤其是梗皮類(lèi)物質(zhì)的存在，易造成基片缺陷增多進(jìn)而影響生產(chǎn)及質(zhì)量穩(wěn)定；鑒于煙草原料中煙梗和煙末打漿性質(zhì)的不同，行業(yè)內(nèi)逐漸形成了柔性打漿理念，即多級(jí)輕打，實(shí)現(xiàn)“低打漿度、高濕重”漿料的制備，以提高漿料均勻性[5]。上海煙草集團(tuán)太倉(cāng)海煙煙草薄片有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)本公司）將打漿過(guò)程分解為3個(gè)環(huán)節(jié)：煙梗解纖、混合打漿和網(wǎng)前勻整。

當(dāng)前，本公司已完成煙梗解纖工序和混合打漿工序的改造，初步實(shí)現(xiàn)了柔性打漿。作為制漿抄造工序的關(guān)鍵過(guò)渡，流送系統(tǒng)中的漿料凈化是漿料上網(wǎng)前的最后一道把關(guān)[6]，可去除漿料中大尺寸雜質(zhì)，提升漿料均勻性，提高基片的勻度和質(zhì)量穩(wěn)定性，以提高紙機(jī)運(yùn)行效率和產(chǎn)品質(zhì)量[7]。本公司于2017年9月對(duì)流送系統(tǒng)進(jìn)行了改造研究，使其適應(yīng)生產(chǎn)煙草薄片的漿料特性和質(zhì)量需求，本文對(duì)此進(jìn)行介紹， 以供同行參考。

1原有流送系統(tǒng)介紹

原有流送系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。從圖1可見(jiàn)，成品漿料經(jīng)高位箱、勻漿機(jī)、沖漿白水桶、沖漿泵后進(jìn)入壓力篩，經(jīng)篩選凈化后良漿進(jìn)入布漿器準(zhǔn)備上網(wǎng)，渣漿輸送至直線振篩濃縮后進(jìn)入制漿工序煙草漿打漿前漿罐。

此工藝流程存在如下問(wèn)題：①勻整處理無(wú)針對(duì)性，漿料均勻性無(wú)法得到提升；②渣漿輸送流程長(zhǎng)易引起壓力篩堵塞，造成停機(jī)使生產(chǎn)節(jié)奏失衡；③因制漿段間歇工作，排渣造成打漿前漿罐濃度波動(dòng)，影響制漿質(zhì)量穩(wěn)定性；④排渣流量波動(dòng)無(wú)法及時(shí)調(diào)節(jié)，造成基片及產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)；⑤渣漿中細(xì)小纖維和填料損失，造成漿料組分和質(zhì)量波動(dòng)。故實(shí)際生產(chǎn)中，本公司為避免產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和生產(chǎn)節(jié)奏受到影響，拆除壓力篩篩鼓，使用中壓力篩無(wú)漿料凈化功能，不對(duì)外排渣。

2流送系統(tǒng)短流程改造

鑒于原有流送系統(tǒng)存在的諸多問(wèn)題，本公司組織各部門(mén)進(jìn)行攻關(guān)研究，確立了如圖2所示的漿料流送系統(tǒng)改造方案，即在原有流程基礎(chǔ)上：①轉(zhuǎn)變勻漿機(jī)功能，借助適型磨盤(pán)實(shí)現(xiàn)渣漿針對(duì)性勻整；②縮短渣漿處理流程，實(shí)現(xiàn)渣漿短流程回用，減輕壓力篩堵塞風(fēng)險(xiǎn)；③渣漿持續(xù)回流至流送系統(tǒng)，對(duì)制漿段運(yùn)行無(wú)影響；④通過(guò)自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)排渣量與回流量自動(dòng)調(diào)節(jié)，減輕基片定量波動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)；⑤渣漿無(wú)過(guò)濾濃縮流程，避免細(xì)小纖維和填料損失。

改造后，渣漿經(jīng)針對(duì)性勻整后可在短流程內(nèi)重回系統(tǒng)，減輕了壓力篩流量波動(dòng)和堵塞風(fēng)險(xiǎn)，提高了基片產(chǎn)品質(zhì)量及其穩(wěn)定性，提高了紙機(jī)運(yùn)行效率。

3改造前后效果對(duì)比

改造完成后，本公司以2017年第四季度兩個(gè)牌號(hào)的基片產(chǎn)品S、產(chǎn)品Z生產(chǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)基片勻度、漿料尺寸分布、抗張強(qiáng)度等指標(biāo)（煙草薄片相關(guān)指標(biāo)受涂布及后續(xù)干燥工序影響，故此處不做分析）的變化，對(duì)比流送系統(tǒng)改造前后生產(chǎn)穩(wěn)定性及其質(zhì)量情況。

生產(chǎn)條件為：車(chē)速100 m/min，使用裝備0.45 mm縫篩的內(nèi)流式壓力篩進(jìn)行凈化處理，良漿流量80 m3/h，漿濃1.0%；渣漿流量13 m3/h，漿濃2.2%。

分析所用漿料樣品于布漿器處取得，漿濃為1.0%；分析用基片樣品取于涂布前，定量為58 g/m2、水分15%。

基片樣品測(cè)試前按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 16447—2004規(guī)定，在溫度（22±2）℃、相對(duì)濕度（60±5）%的環(huán)境條件平衡48h后，測(cè)定各項(xiàng)性能指標(biāo)。

3.1基片勻度的變化

基片勻度，利用紙張勻度儀（2DLAB，法國(guó)Techpap）按GB/T 1541—2013測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖3。勻度數(shù)值越低則表示產(chǎn)品勻度越好[8]。勻度的優(yōu)劣影響產(chǎn)品質(zhì)量和紙機(jī)運(yùn)行，勻度較差時(shí)，紙機(jī)易于薄弱處斷紙，改造后生產(chǎn)過(guò)程斷紙情況大幅減少，斷紙次數(shù)由日均10.1次下降到2.4次；日均產(chǎn)量得以提升。由圖3可見(jiàn)，產(chǎn)品S漿料經(jīng)凈化處理后，勻度提高了6.04%，產(chǎn)品Z的提高了7.34%，原因?yàn)閮艋夹g(shù)的使用使?jié){料中大尺寸雜質(zhì)減少，提升了漿料的均勻性，使得基片成形過(guò)程更加均勻，應(yīng)力薄弱點(diǎn)減少。

漿料均勻性可用其纖維分布表征，纖維分布使用鮑爾纖維篩分儀（LB04，美國(guó)TLS）按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 2678.1—1993測(cè)定，結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖4可見(jiàn)，產(chǎn)品S漿料經(jīng)凈化處理后，14目截留纖維占比減少7.6%，48目截留纖維減少10.5%；產(chǎn)品Z的14目截留纖維占比減少4.6%，48目截留纖維減少6.8%，原因?yàn)榇蟪叽缋w維無(wú)法透過(guò)篩鼓而隨渣漿排出，使?jié){料均勻性提高，這也驗(yàn)證了基片勻度提升的原因。

3.2基片掉毛掉粉及手感柔軟度變化

在煙草薄片的涂布過(guò)程中，基片的掉毛掉粉會(huì)造成涂布液污染，進(jìn)而影響卷煙產(chǎn)品的吸味并造成物料浪費(fèi)，故在生產(chǎn)中使用回用涂布液凈化工藝。實(shí)驗(yàn)收集了涂布液凈化出渣量，經(jīng)干燥后換算為每噸產(chǎn)品掉毛掉粉量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖5。由圖5可見(jiàn)，產(chǎn)品S漿料經(jīng)凈化處理后，掉毛掉粉量減少了20.8%，產(chǎn)品Z的減少了12.2%；掉毛掉粉量的減少得益于基片的勻度提高和大尺寸纖維的減少，使基片變得柔軟。

為了更直觀地表示基片的柔軟程度，本公司根據(jù)人工評(píng)分結(jié)果，使用德國(guó)emTEC-TSA手感柔軟度儀（B0458型）建立標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)曲線，開(kāi)發(fā)了基片手感柔軟度的測(cè)試方法。所測(cè)手感柔軟度值越高，表示基片手感越柔軟。圖6為改造前后兩產(chǎn)品的手感柔軟度對(duì)比。由圖6可見(jiàn)，漿料經(jīng)凈化處理后，產(chǎn)品S的手感柔軟度提高了18.4%，產(chǎn)品Z的手感柔軟度提高了15.9%。

3.3基片抗張強(qiáng)度的變化

基片的抗張強(qiáng)度決定紙機(jī)的最高運(yùn)行速度和木漿纖維添加量，提高抗張強(qiáng)度可提高紙機(jī)車(chē)速和生產(chǎn)效率，還可減少木漿纖維的加入，降低產(chǎn)品的木質(zhì)雜質(zhì)。抗張強(qiáng)度的穩(wěn)定性是影響基片生產(chǎn)的重要指標(biāo)，如果穩(wěn)定性差，則紙機(jī)易斷紙。生產(chǎn)中漿料凈化技術(shù)的應(yīng)用，使得日均斷紙次數(shù)得到極大改善，生產(chǎn)效率得到提升。

基片抗張強(qiáng)度的測(cè)定使用材料拉伸測(cè)試儀（3342型，美國(guó)INSTRON）按標(biāo)準(zhǔn)GB/T 12914—2008進(jìn)行，結(jié)果見(jiàn)圖7。由圖7可見(jiàn)，產(chǎn)品S漿料經(jīng)凈化處理后，基片抗張強(qiáng)度提高了8.57%，CV值（代表抗張強(qiáng)度波動(dòng)性，下同）下降了4.90個(gè)百分點(diǎn)；產(chǎn)品Z的抗張強(qiáng)度提高了9.68%，CV值下降了1.83個(gè)百分點(diǎn)。原因?yàn)榇蟪叽珉s質(zhì)的減少及漿料均勻性的提升使纖維間結(jié)合更加牢固，且基片勻度的提高使基片中的薄弱點(diǎn)減少，抗張強(qiáng)度穩(wěn)定性得以提升。

3.4基片松厚度的變化

基片的松厚度影響涂布工序中涂布液的滲透速率，松厚度越小則涂布液越難滲透。其中定量使用電子天平（PL602L，瑞士梅特勒）按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T451.2—2002測(cè)定，松厚度使用測(cè)厚儀（496101型，美國(guó)TMI）按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T451.3—2002測(cè)定，松厚度結(jié)果對(duì)比見(jiàn)圖8。

由圖8可見(jiàn)，產(chǎn)品S、產(chǎn)品Z的漿料經(jīng)凈化處理后，基片松厚度均未出現(xiàn)顯著變化，但CV值分別下降了0.88個(gè)百分點(diǎn)、1.15個(gè)百分點(diǎn)。原因?yàn)榇蟪叽缋w維含量的減少，使得基片勻度得到不同程度的提升，厚度測(cè)量穩(wěn)定性提高，使得基片松厚度穩(wěn)定性提高。

4結(jié)論

本公司流送系統(tǒng)的改造實(shí)現(xiàn)了漿料凈化技術(shù)在煙草薄片生產(chǎn)中的應(yīng)用，渣漿經(jīng)短流程勻整回用，減輕了壓力篩堵塞的風(fēng)險(xiǎn)和基片定量的波動(dòng)，杜絕了漿料組分變化，提升了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證表明，產(chǎn)品S的上網(wǎng)漿料14目截留組分減少7.6%，基片勻度提升6.04%，抗張強(qiáng)度提升8.57%，松厚度穩(wěn)定性增加0.88%，手感柔軟度提高18.4%，掉毛掉粉量減少20.8%；產(chǎn)品Z的上網(wǎng)漿料14目截留纖維減少4.6%，基片勻度提升7.34%，抗張強(qiáng)度提升9.68%，松厚度穩(wěn)定性增加1.15%，手感柔軟度提高15.9%，掉毛掉粉量減少12.2%。

由于煙草薄片生產(chǎn)原料來(lái)源廣泛，導(dǎo)致成品漿料質(zhì)量存在一定波動(dòng)，漿料凈化及渣漿勻整效果并未完全發(fā)揮，下一步將繼續(xù)研究?jī)?yōu)化壓力篩、勻漿機(jī)運(yùn)行參數(shù)、勻整磨盤(pán)選型，優(yōu)化工藝布局，使流送系統(tǒng)具備緊湊、簡(jiǎn)短、高效的特點(diǎn)。

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（責(zé)任編輯：常青）