葉絲回潮過程加水比例對(duì)膨脹絲整絲率的影響

韋小玲 康金嶺 徐吉銘

WEIxiao-ling KANG Jin-ling XU ji-ming

（廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司柳州卷煙廠，廣西 柳州 545005）

(Guangxi Tobacco Industry Limited Liability Company Liuzhou Cigarette Factory,Liuzhou,Guangxi545005,China)

葉絲回潮是目前卷煙行業(yè)干冰膨脹線制膨脹煙絲的一個(gè)關(guān)鍵工序，其主要工藝任務(wù)是對(duì)升華后的膨脹絲進(jìn)行冷卻回潮，使升華后的膨脹絲均勻充分地吸收水分，滿足膨脹絲在成品卷煙配方中的摻配使用要求。膨脹絲經(jīng)過膨脹后，其組織細(xì)胞得到不同程度的膨脹，其填充能力增大，單位重量的葉絲與空氣的接觸面積大幅提高，使煙支在燃吸過程中的氧化反應(yīng)更趨向完全，能有效降低卷煙焦油等有害物質(zhì)產(chǎn)生[1]。

目前行業(yè)在干冰膨脹線各工藝參數(shù)對(duì)葉絲結(jié)構(gòu)如何優(yōu)化方面的研究較多[2-6]，而對(duì)葉絲回潮工序一、二、三區(qū)不同加水比例對(duì)膨脹絲整絲率影響方面的研究還未見報(bào)道。本試驗(yàn)利用混料設(shè)計(jì)研究膨脹絲生產(chǎn)過程中葉絲回潮一、二、三區(qū)加水比例工藝參數(shù)對(duì)膨脹絲整絲率的影響及參數(shù)最佳配置，為膨脹線葉絲回潮工序一、二、三區(qū)加水比例工藝參數(shù)的合理設(shè)置提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

烤煙片煙：膨脹煙絲（A）配方，廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司；

滾筒式葉絲回潮機(jī)：WQ397型，秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司；

煙絲振動(dòng)風(fēng)選篩：YQ-2型，中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院；

電子天平：PL203-IC型，梅特勒—托利多儀器（上海）有限公司；

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 取樣方法 選用追蹤取樣法，在其它各項(xiàng)參數(shù)不變條件下，在同一批次內(nèi)調(diào)整比例參數(shù)待穩(wěn)定后在葉絲回潮筒出口振槽取樣，減少其它干擾因素對(duì)結(jié)果的影響。

1.2.2 樣品制備 參數(shù)調(diào)整后，生產(chǎn)恢復(fù)正常且過程控制穩(wěn)定后取樣。每個(gè)參數(shù)取樣4次，每次1 000 g，混合后四分法取為1個(gè)樣品，自然冷卻至常溫后稱重并記錄為G1。

1.2.3 樣品評(píng)價(jià)方法及計(jì)算 以整絲率（Y）作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。將樣品置于振篩皮帶上，啟動(dòng)振動(dòng)篩分，收集3.35 mm和2.50mm網(wǎng)孔上的膨脹絲，稱重并記錄為G2。計(jì)算公式如下：

1.2.4 參數(shù)選擇 固定配方（膨脹煙絲A配方），工藝流量（1 070 kg/h）前提下，通過改變一、二、三區(qū)加水比例，以整絲率指標(biāo)為判定依據(jù)，確定最佳比例。

2 結(jié)果與分析

2.1 一、二、三區(qū)加水比例

目前中國(guó)干冰膨脹煙絲生產(chǎn)工藝流程基本相同，即煙絲經(jīng)冷端浸漬和熱端膨脹后，煙絲含水率平均為4.5%，煙絲經(jīng)輸送冷卻后直接進(jìn)入滾筒式回潮機(jī)，回潮至含水率為12.3%左右的合格膨脹煙絲[7]。系統(tǒng)根據(jù)通過回潮電子秤物料量、進(jìn)料含水率及出口含水率，計(jì)算出總加水量，再由筒體內(nèi)部噴淋裝置（共12個(gè)噴嘴，分3個(gè)區(qū)）分別引射霧化水對(duì)物料進(jìn)行回潮。根據(jù)實(shí)際需要，各區(qū)加水量可分別控制，加水比例可調(diào)，其中三區(qū)為微調(diào)區(qū)，一般加水量不超過總加水量的30%。

2.2 混料設(shè)計(jì)優(yōu)化比例設(shè)置

根據(jù)一、二、三區(qū)各加水分量總和為1的特點(diǎn)，采用混料設(shè)計(jì)（極端頂點(diǎn)設(shè)計(jì)法）試驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用Minitab-16軟件設(shè)計(jì)一個(gè)三分量組合設(shè)計(jì)，試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果分析分別見表1、表2。

2.2.1 試驗(yàn)分析 對(duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行回歸分析，結(jié)果見表3。

表1 混料設(shè)計(jì)分量水平及編碼表Table1 Mixture design experiment Vairables levels and coding table /%

表2 混料設(shè)計(jì)試驗(yàn)及結(jié)果Table2 Mixture design experiments and results

利用Minitab-16數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)表3的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，可以看出3個(gè)主效應(yīng)和2項(xiàng)2階交互作用都是顯著的（顯著水平取0.05），R-Sq和R-Sq（調(diào)整）比較接近，殘差分析正常。

對(duì)試驗(yàn)回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表4。

由表4可知，回歸模型的回歸項(xiàng)P<0.05，表明模型總體有效。從殘差誤差看，試驗(yàn)誤差小，說明可以用本回歸方程替代真實(shí)試驗(yàn)進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)[8]。

表3 混料設(shè)計(jì)回歸分析表Table3 Mixture design regression analysis table

表4 響應(yīng)值方差分析表Table4 Variance analysis of response value

表4 響應(yīng)值方差分析表Table4 Variance analysis of response value

**.差異高度顯著，P＜0.01；*.差異顯著，P＜0.05。

來源回歸線性二次殘差誤差合計(jì)自由度52327平方和20.564 2 17.728 1 2.836 0 0.049 0 20.613 2修正平方和20.564 15 4.030 36 2.836 02 0.049 05均方和4.112 83 2.015 18 0.945 34 0.024 52 F 167.72 82.18 38.55 P 0.006 0.012 0.025顯著性****

2.2.2 一、二、三區(qū)加水分量對(duì)整絲率的影響 各分量對(duì)整絲率的影響見圖1、2。

由圖1可知，一區(qū)加水量取值小些整絲率較高，圖2表明當(dāng)二區(qū)加水量在0.4時(shí)整絲率有最大點(diǎn)，曲面較陡。

2.2.3 最佳比例優(yōu)化及試驗(yàn)?zāi)Ｐ万?yàn)證 為確定一、二、三區(qū)加水量最佳工藝設(shè)置，利用Minitab-16軟件找出回歸模型Y的最大估計(jì)值[9]，最大點(diǎn)(X1，X2，X3)的代碼值為(0.30，0.40，0.30)，與之對(duì)應(yīng)的實(shí)際值為3∶4∶3，理論上整絲率為71.82%，在最佳比例設(shè)置下進(jìn)行了3次驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，整絲率平均71.80%，與理論值基本上一致，說明該試驗(yàn)的回歸方程可靠。

圖1 整絲率的等值線圖Figure 1 The proportion of long strands contour rate diagram

圖2 整絲率的曲面圖Figure 2 The response surface graphs of proportion of long strands

3 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于干冰膨脹線葉絲回潮工序一、二、三區(qū)加水量最佳工藝設(shè)置為3∶4∶3時(shí)，整絲率最高。膨脹絲加工質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品品質(zhì)好。本試驗(yàn)為葉絲回潮工序一、二、三區(qū)加水比例參數(shù)的設(shè)置和試驗(yàn)方法提供了一定的理論參考。

1 張志剛.葉絲膨脹線工藝技術(shù)系統(tǒng)研究[J].中國(guó)煙草科學(xué)，2004，25(1)：14～17.

2 陳景云，樊杰，夏鶯鶯，等.工藝參數(shù)對(duì)膨脹葉絲結(jié)塊的影響[J].中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2008，14(1):16～18.

3 資文華，王慧，番紹軍,等.干冰膨脹煙絲加工過程參數(shù)優(yōu)化研究[J].煙草科技，2008(1)：8～18.

4 許龍.提高CO2膨脹煙絲的整絲率研究[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2011(1)：13～15.

5 邱其芳.二氧化碳膨脹工藝特性研究[J].韶關(guān)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，29(9)：52～54.

6 林天勤，吳永生.干冰膨脹煙絲流量控制的改進(jìn)[J].煙草科技，2006(10)：31～32.

7 張超，葉為全，丁乃紅，等.濕空氣回潮膨脹煙絲工藝研究[J].湖南文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，23(3)：85～91.

8 康金嶺，黃賢飛，劉遠(yuǎn)濤，等.預(yù)處理工藝對(duì)煙?；赝嘎实挠绊慬J].食品與機(jī)械，2012，28（6）：205～240.

9 韋小玲，康金嶺.管板式烘絲機(jī)工藝參數(shù)對(duì)卷煙香氣的影響[J].食品與機(jī)械，2012，28（6）：193～196.