真空回潮機(jī)工作情況的分析與改進(jìn)*

□ 于 敏 □ 李浙昆

昆明理工大學(xué)機(jī)電工學(xué)院 昆明 650000

真空回潮是卷煙制絲生產(chǎn)線上的關(guān)鍵工序，它不僅有利于減少制絲過程的煙葉造碎損耗，還有利于去除煙葉青雜氣、滅菌，改善煙葉口感，增加煙葉水分[1]?；爻惫に囆Ч膬?yōu)劣，取決于真空回潮機(jī)的性能[2]。

1 真空回潮工藝控制原理

真空回潮是生產(chǎn)紙煙的頭道工序，首先將煙包置于回潮箱中，密封后利用真空泵將回潮箱中的空氣抽出，降低煙包的外部壓力，使煙包內(nèi)葉片間的空氣外散，形成真空；同時(shí)，煙葉組織孔隙內(nèi)也形成真空，抽空煙葉內(nèi)各種異味。當(dāng)真空度達(dá)到一定數(shù)值之后，停止抽真空，由加濕系統(tǒng)將水蒸氣和水混合形成水霧、噴進(jìn)回潮箱。由于煙葉組織孔隙為真空，水霧將迅速進(jìn)入煙葉組織孔隙，此時(shí)煙葉的溫度較低，進(jìn)入的水霧將迅速冷凝，使煙葉迅速回潮[3]。

2 工藝指標(biāo)分析

揭示影響回潮工藝指標(biāo)的因素，是改善真空回潮機(jī)工作的關(guān)鍵和前提，評(píng)價(jià)真空回潮效果主要有4個(gè)重要指標(biāo)。

（1）回透率。是真空回潮均勻性的重要指標(biāo)，工藝要求不低于97%，回透率如果達(dá)不到要求，煙包里層的煙葉溫度將明顯低于外層煙葉溫度，會(huì)出現(xiàn)包芯煙葉溫度過低、水分無變化、煙葉加工造碎量增加的現(xiàn)象。

（2）煙葉含水率。 工藝要求回潮后煙葉水分增加2%～4%，否則會(huì)影響煙葉的柔軟性和抗碎性。

（3）煙葉溫度。工藝要求上等煙為55～65℃，中等煙為65～75℃，下低等煙為75～80℃。煙葉溫度過高，容易引起煙葉色澤變深。此外，回潮后的煙葉在開包、解把、擺把過程中，煙葉會(huì)與空氣進(jìn)行熱交換，從而散失水分。溫度越高，色澤變深程度越大，水分蒸發(fā)量越大，含水率降低越多。

（4）煙包表面的煙葉不得有水漬。水漬煙葉一般無法進(jìn)行再加工，且不能與正常煙葉混雜，必須挑揀分離。

回透率是一項(xiàng)最重要的指標(biāo)，回透率達(dá)到工藝要求，其它工藝指標(biāo)也就容易達(dá)到指標(biāo)要求，包內(nèi)煙葉的溫度和水分的分布越均勻，回透率就高。影響回透率的主要是真空系統(tǒng)和加潮系統(tǒng)，因此，首先要配備穩(wěn)定性高、能耗低的抽真空系統(tǒng)，其次要配備良好的加濕系統(tǒng)[4]。加濕系統(tǒng)使蒸汽濕度充分、噴布均勻，保證煙葉在足夠的濕度條件下吸食水分。

真空度越高，煙包中的余氣越少；煙包內(nèi)外壓力差越大，蒸汽的滲透性和煙葉的吸濕性越強(qiáng)；回潮速度越快，回透率越高。相反，如果真空度偏低，煙包內(nèi)會(huì)殘余一定量的空氣，當(dāng)蒸汽開始滲透到煙包中時(shí)，就會(huì)使煙包內(nèi)的余氣向包心壓縮，使包心壓力升高，阻擋蒸汽滲透，形成干芯、夾生現(xiàn)象。

真空度越低，煙包內(nèi)干芯比例越大，回透率越低。真空度偏低，煙葉毛細(xì)孔內(nèi)仍充滿空氣，水蒸氣僅冷凝在煙葉表面，難以被煙葉內(nèi)部組織吸收，容易出現(xiàn)煙葉外表由于水的浸漬時(shí)間長(zhǎng)而發(fā)黑。

如果箱體漏氣量超標(biāo)，即使表面看真空度達(dá)到要求，但停止抽空加潮時(shí)，也會(huì)有空氣進(jìn)入箱體，影響回透率。

3 真空回潮機(jī)主要系統(tǒng)工作情況分析

真空回潮效果主要取決于兩個(gè)指標(biāo)，一個(gè)是回潮箱內(nèi)真空度的高低，另一個(gè)是加濕系統(tǒng)。

3.1 抽真空系統(tǒng)技術(shù)特征

真空回潮機(jī)的核心是抽真空系統(tǒng)，真空度的高低對(duì)工藝指標(biāo)影響很大。20世紀(jì)80年代末，我國(guó)煙草行業(yè)所使用的真空回潮機(jī)真空度一般為10 torr（1torr=133.322 4 Pa），后來逐漸提高到8 torr，90年代初，將真空回潮機(jī)真空度提高到5 torr，這對(duì)降低煙葉造碎、深度去除煙葉的青雜氣、改善煙葉吸味具有明顯作用[5]。目前，國(guó)內(nèi)的真空回潮機(jī)的工作真空度有5 torr和8 torr兩種。蒸汽噴射抽真空系統(tǒng)的真空度高低與其結(jié)構(gòu)形式有直接關(guān)系，按照國(guó)內(nèi)外通常的設(shè)計(jì)方法，每級(jí)泵的最大壓縮比（排氣壓力與進(jìn)氣壓力之比）為10，若采用二級(jí)噴射的型式，從理論上講，最大工作真空度只能達(dá)到8 torr（末級(jí)排出壓力800 torr）。若要想進(jìn)一步提高真空度，只有采用三級(jí)蒸汽噴射抽真空系統(tǒng)。

高效多級(jí)噴射式真空系統(tǒng)具有抽速快、真空度高、性能穩(wěn)定、工作可靠、維修量小等優(yōu)點(diǎn)。如圖1所示，系統(tǒng)由 4 臺(tái)蒸汽噴射器（1E，2E，3Ea，3Eb）、2 臺(tái)冷凝器、1臺(tái)組合式真空水箱、2件消音器和1臺(tái)蒸汽分配器、1只水分配器組成，其抽氣過程如下。

被抽氣體從真空箱→DN200氣動(dòng)蝶閥 （真空閥）→1級(jí)噴射器 （1E）→1＃冷凝器→二級(jí)噴射器2E→2＃

圖1所示的抽空系統(tǒng)，噴射泵之間安裝級(jí)間冷凝器，上級(jí)泵的工作蒸汽與抽吸的蒸汽大部分被冷凝，從而降低后級(jí)泵的負(fù)荷，提高噴射泵的工作效率，降低能耗。三級(jí)四段式抽真空系統(tǒng)，具有的特點(diǎn)為：①采用三級(jí)蒸汽噴射，真空度提高至666 Pa，極限真空度≤266 Pa；② 由于增加一級(jí)噴射泵，各級(jí)泵壓縮比減小，因而減少蒸汽耗量，能耗明顯降低；③3Eb為輔泵，也稱啟動(dòng)泵，它在不增加總供汽量的前提下，最大程度地縮短抽氣時(shí)間；④ 抽速快、維修量小、蒸汽壓力范圍大；⑤真空水箱間斷排水。當(dāng)真空系統(tǒng)正常工作時(shí)，1#冷凝器的真空度約-0.094 MPa，這么高的真空度，即使采用凝結(jié)水泵直接排水工作也不穩(wěn)定，且水泵長(zhǎng)期在真空條件下工作，水泵波輪由于氣蝕作用容易損壞。因而設(shè)置了真空水箱，抽真空工作時(shí)，冷凝水貯存在真空水箱內(nèi)，抽真空結(jié)束后，系統(tǒng)壓力降低，而后采用普通管道泵排水。

三級(jí)四段式雙真空系統(tǒng)，如圖2所示，由兩套完全獨(dú)立的真空回潮機(jī)組合，兩臺(tái)回潮箱體可以同時(shí)工作，每套真空系統(tǒng)能對(duì)任意箱體工作，即當(dāng)正在工作的真空系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，則由另外一套真空系統(tǒng)代替發(fā)生故障的真空系統(tǒng)，系統(tǒng)直接切換而不用停機(jī)，保證設(shè)備運(yùn)行的高可靠性。

3.2 加潮系統(tǒng)技術(shù)特征

增濕是真空回潮機(jī)的主要目的，是保證經(jīng)過回潮的煙葉較大幅度地增加水分，同時(shí)內(nèi)在品質(zhì)不發(fā)生變化（溫度過高會(huì)使煙葉產(chǎn)生發(fā)紅或發(fā)黑，表面水分過高會(huì)產(chǎn)生水漬煙）。

高性能加潮裝置的關(guān)鍵是讓高壓蒸汽進(jìn)入回潮箱，與煙葉接觸時(shí)能夠轉(zhuǎn)化為低壓下的飽和蒸汽或濕蒸汽。在傳統(tǒng)的加潮系統(tǒng)中，加潮器位于真空箱體頂部或側(cè)部，無論水和水汽混合得怎樣充分或者水如何霧化，進(jìn)入真空箱體內(nèi)（低壓狀態(tài)）的水蒸氣總是處于過熱狀態(tài)，不利于煙葉的吸潮。

蒸汽是水的三種狀態(tài)固液氣之一，水有一種顯著特點(diǎn)：水的飽和壓力與飽和溫度有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，也就是說，水的狀態(tài)由溫度和壓力來確定。真空回潮機(jī)的工作真空度為666 Pa時(shí)，對(duì)應(yīng)的飽和溫度約0℃，當(dāng)外界的水和蒸汽進(jìn)入箱體時(shí)，其溫度遠(yuǎn)高于箱內(nèi)壓力對(duì)應(yīng)的飽和溫度，因此進(jìn)入箱體后的蒸汽是過熱蒸汽，有極強(qiáng)的吸水能力，不利于煙葉吸濕。進(jìn)入箱體的液態(tài)水分也要蒸發(fā)消耗熱能，達(dá)到平衡，而且液態(tài)水是無法進(jìn)入煙包內(nèi)部被吸食的。

筆者設(shè)計(jì)的底部加潮系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)加潮系統(tǒng)的弊端。加潮器將水強(qiáng)制霧化，并通過水蒸氣將霧化水?dāng)y帶入真空箱體，與箱體底部同壓力的液態(tài)水混合，過熱蒸汽轉(zhuǎn)換為飽和蒸汽，并迅速滲透到煙包中與煙葉發(fā)生傳質(zhì)、傳熱作用，將水分和熱量傳遞給煙葉，使煙葉均勻而有效地吸潮，同時(shí)液態(tài)水分蒸發(fā)有助于低溫回潮；另外，由于重力影響，多余的液態(tài)水自動(dòng)留在回潮箱底部，避免了明水打濕煙葉。

▲圖1 三級(jí)四段式真空系統(tǒng)

▲圖2 雙真空回潮系統(tǒng)

底部加潮器的特點(diǎn)：①加潮器位于回潮箱底部，在加潮時(shí)沒來得及霧化的液態(tài)水（明水）可以暫時(shí)存入回潮機(jī)煙包托板的下面，明水不與煙包接觸也就不會(huì)打濕煙包；②進(jìn)入回潮機(jī)底部的加潮蒸汽與煙包托板底部的水直接接觸，水汽二次混合，使進(jìn)入回潮箱的過熱蒸汽更充分地轉(zhuǎn)換為飽和蒸汽或濕蒸汽后再與煙包接觸。

4 結(jié)論

真空回潮是卷煙生產(chǎn)的首要環(huán)節(jié)，筆者通過對(duì)真空回潮工作原理以及主要系統(tǒng)工作情況和工藝指標(biāo)的分析，系統(tǒng)全面地分析了真空回潮工藝流程，為在實(shí)際生產(chǎn)中避免質(zhì)量問題的發(fā)生、對(duì)設(shè)備的改良奠定了良好的基礎(chǔ)。

[1]許淑紅，熊安言，趙偉民，等.真空回潮對(duì)煙葉質(zhì)量的影響[J].煙草科技，2007（5）：12-14.

[2]魏新峰，魯中甫，吳亞東.WZ1134D型真空回潮機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2013，12（8）：91-92.

[3]張槐苓，馬林，姚光明，等.卷煙工藝學(xué)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1997.

[4]程習(xí)全.真空回潮機(jī)抽真空蒸汽余熱回收系統(tǒng)的研制與應(yīng)用項(xiàng)目查新報(bào)告[R].鄭州：河南省科學(xué)技術(shù)信息研究院，2009.

[5]國(guó)家煙草專賣局.卷煙工藝規(guī)范[M].北京：中央文獻(xiàn)出版社，2003.