蒸汽流量對(duì)膨脹梗絲物理特性的影響

王 淼，徐全華

（浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，浙江寧波 315040）

蒸汽流量對(duì)膨脹梗絲物理特性的影響

王 淼，徐全華

（浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，浙江寧波 315040）

為探討蒸汽流量對(duì)梗絲膨脹后物理特性的影響，采用均勻設(shè)計(jì)、逐步回歸等方法，分析蒸汽流量對(duì)蒸汽隧道溫度、膨脹梗絲含水率、填充值等方面的影響。結(jié)果表明，隨著干燥前蒸汽流量的增加，干燥機(jī)出口水分的波動(dòng)大于填充值，且水分低的試樣，填充值不一定高；在150～450 kg/h蒸汽流量范圍內(nèi)，每增加50 kg/h蒸汽流量，貯絲后膨脹梗絲填充值提高約0.11 cm3/g；膨脹梗絲的填充值并不會(huì)隨著干燥前蒸汽流量的增加而無(wú)限制增高，而是到達(dá)某種程度后緩慢升高直至不變。

蒸汽流量；膨脹梗絲；填充值

0 引言

世界煙草行業(yè)自20世紀(jì)中葉以來(lái)，開(kāi)始朝著低消耗、低焦油、低成本、高品位、高效益的方向發(fā)展，在卷煙煙絲中摻用一定比例的膨脹梗絲，不僅可以降低卷煙的煙絲耗用量，而且可以降低卷煙焦油量，提高卷煙的吸用安全性［1-2］。通過(guò)使用不同比例的膨脹梗絲，可得到不同焦油量的卷煙，摻用膨脹梗絲是一項(xiàng)控制卷煙焦油量的有力措施。此外，膨脹梗絲的物理特性直接影響到卷煙的吸阻及目標(biāo)品質(zhì)。

煙草行業(yè)內(nèi)研究多集中在膨脹前梗絲溫度與含水率、切梗絲寬度、蒸汽隧道出口梗絲溫度以及貯梗時(shí)間等因素對(duì)梗絲填充值、含水率的影響［3］，針對(duì)梗絲線干燥前蒸汽加入量與干燥后填充值的關(guān)系研究沒(méi)有明確規(guī)律性的結(jié)論。目前使用的高溫高濕法梗絲在線膨脹技術(shù)，主要是通過(guò)蒸汽隧道增加梗絲水分實(shí)現(xiàn)梗絲細(xì)胞在線膨脹，因此研究梗絲線干燥前蒸汽加入量對(duì)膨脹后梗絲填充值的物理特性影響有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

梗絲線干燥前蒸汽隧道不同蒸汽加入量條件下的膨脹梗絲樣品。

1.2 儀器與設(shè)備

COMAS 1 500 kg/h膨脹梗絲生產(chǎn)線，美國(guó)Precision公司；Freas605型烘箱；PL203型電子天平，梅特勒公司產(chǎn)品；梗絲填充值測(cè)定儀，鄭州嘉德機(jī)電科技有限公司；取樣盒、煙草含水率測(cè)定用鋁盒、玻璃干燥皿、自封袋。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

通過(guò)調(diào)節(jié)梗絲線干燥前蒸汽加入量，在COMAS生產(chǎn)線上生產(chǎn)出不同膨脹效果的梗絲。在干燥機(jī)后加香筒出口處取30 g左右膨脹梗絲作為試驗(yàn)樣品（2份），逐一編號(hào)，1份立即測(cè)試，1份在貯絲房放置24 h，以保證各樣品充分平衡，可以代表?yè)脚鋾r(shí)的真實(shí)水平。

1.3.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置梗絲線干燥前HT蒸汽加入量分別為150，200，250，300，350，400，450 kg/h 7個(gè)處理，貯藏0，24 h 2個(gè)水平。

梗絲貯絲柜環(huán)境溫度保持在26±2℃，濕度58%±4%，煙草物料初始水分均為12.40%±0.2%，每份試樣不少于30 g，每組重復(fù)測(cè)試3次。

1.3.3 煙草物料含水率檢測(cè)方法［4］

采用靜態(tài)稱質(zhì)量法測(cè)量樣品含水率：待烘箱內(nèi)溫度回升至100±2℃開(kāi)始計(jì)時(shí)。計(jì)時(shí)滿2 h，加蓋取出樣品罐放入干燥器內(nèi)，冷卻至室溫后稱質(zhì)量，按公式計(jì)算并記錄2罐含水率，并算其平均值。

含水率計(jì)算公式為：W=×100%.

式中：W——含水率，%；

G——烘前試樣質(zhì)量，g；G1——烘后試樣質(zhì)量，g。

2罐含水率平均值為測(cè)試樣品含水率。2罐含水率差值絕對(duì)值大于0.30%時(shí)，本次測(cè)試結(jié)果無(wú)效，含水率計(jì)算結(jié)果精確至0.01%。

2 結(jié)果與分析

膨脹梗絲物理特性分析見(jiàn)表1。

表1 膨脹梗絲物理特性分析

梗絲生產(chǎn)線干燥前HT蒸汽加入量要求330 kg/h，車間生產(chǎn)環(huán)境要求恒溫恒濕（溫度25±5℃，相對(duì)濕度60%±5%）。由表1可知，1-10月加香筒出口膨脹梗絲整絲率、碎絲率均值間差異不明顯，其中整絲率波動(dòng)較大；1-3月加香筒出口梗絲填充值均值變異較大且不穩(wěn)定。1-3月和8-10月相比，同等含水率水平下，膨脹梗絲填充值顯著提升。

膨脹梗絲含水率對(duì)填充值的影響見(jiàn)圖1。

圖1 膨脹梗絲含水率對(duì)填充值的影響

經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)，擬合出加香后膨脹梗絲含水率與填充值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由圖1可知，膨脹梗絲填充值=-1.046 1×膨脹梗絲含水率+20.676，擬合系數(shù)R2達(dá)到0.836 3，說(shuō)明擬合度高，可以認(rèn)為加香后膨脹梗絲填充值隨含水率的降低而升高，二者呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，這一結(jié)論與前人研究也相符合。

HT蒸汽隧道流量對(duì)HT溫度的影響見(jiàn)圖2。

圖2 HT蒸汽隧道流量對(duì)HT溫度的影響

由圖2可知，隨著HT隧道蒸汽流量的增加，HT溫度隨之升高，但未呈現(xiàn)線性關(guān)系。當(dāng)HT蒸汽隧道流量變化在150～450 kg/h，HT隧道溫度= -0.000 4×蒸汽流量×蒸汽流量+0.342 5×蒸汽流量+29.709，相關(guān)系數(shù)R2為0.97。

HT蒸汽隧道流量對(duì)加香后梗絲填充值的影響見(jiàn)圖3，HT蒸汽流量與梗絲填充值回歸方程擬合度方差分析見(jiàn)表2。

在保證梗絲加香筒出口水分與實(shí)際生產(chǎn)一致且波動(dòng)范圍不超過(guò)0.1%的前提下，分析干燥前隧道蒸汽流量的變化對(duì)加香后膨脹梗絲填充值的影響。由圖3可知，隨著干燥前隧道蒸汽流量的增加，加香筒出口處膨脹梗絲填充值呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，且干燥前隧道蒸汽流量與貯藏后膨脹梗絲試樣填充值顯著相關(guān)。經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，得出貯絲后膨脹梗絲填充值與隧道蒸汽流量的回歸方程為：貯絲后填充值=0.219 6× HT隧道蒸汽流量+6.817 1，其中S=0.115 384，R-Sq= 95.3%，R-Sq（調(diào)整） =94.4%。由表2可以得出，回歸方程擬合度達(dá)到極顯著水平，表明隨著貯絲過(guò)程中膨脹梗絲水分進(jìn)一步平衡，貯絲后膨脹梗絲填充值高于生產(chǎn)水平。

圖3 HT蒸汽隧道流量對(duì)加香后梗絲填充值的影響

表2 HT蒸汽流量與梗絲填充值回歸方程擬合度方差分析

3 結(jié)論與討論

（1）隨著干燥前蒸汽流量的增加，干燥機(jī)出口水分的波動(dòng)大于填充值，且水分低的試樣，填充值不一定高；這與制絲工藝中COMAS梗絲生產(chǎn)線蒸汽隧道是梗絲在線膨脹的主要設(shè)備，干燥機(jī)主要發(fā)揮調(diào)節(jié)膨脹后梗絲水分的作用相吻合。

（2）盡管提高膨脹梗絲填充值可以有效減少卷煙單箱耗葉量，降低生產(chǎn)成本，但膨脹梗絲的填充值并非越高越好。例如，某牌號(hào)卷煙膨脹梗絲摻配比例高達(dá)44%，梗絲填充值波動(dòng)大將直接影響該類牌號(hào)卷煙吸阻及目標(biāo)品質(zhì)。通過(guò)試驗(yàn)得出，膨脹梗絲貯絲后填充值=0.219 6×HT隧道蒸汽流量+6.817 1，即在150～450 kg/h蒸汽流量范圍內(nèi)，每增加50 kg/h蒸汽流量，貯絲后膨脹梗絲填充值提高約0.11 cm3/g，此結(jié)論為梗絲生產(chǎn)線工藝參數(shù)的調(diào)整提供了理論依據(jù)。實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)煙支目標(biāo)品質(zhì)的調(diào)整，參照擬合方程調(diào)整梗絲干燥前蒸汽加入量設(shè)定的工藝參數(shù)。（3）目前生產(chǎn)中應(yīng)用的梗絲高溫高濕膨脹法，主要是通過(guò)蒸汽隧道增加梗絲水分實(shí)現(xiàn)梗絲細(xì)胞在線膨脹，因此蒸汽隧道溫度也是重要的影響因素。由試驗(yàn)結(jié)果分析可得，蒸汽加入量在150～300 kg/h，蒸汽隧道溫度隨著蒸汽流量的增加顯著升高；蒸汽加入量在300～450 kg/h，蒸汽隧道溫度隨著蒸汽流量的增加變化不大。由此可推斷出，膨脹梗絲的填充值并不會(huì)隨著干燥前蒸汽流量的增加而無(wú)限制增高，而是到達(dá)某種程度后緩慢升高直至不變，具體節(jié)點(diǎn)有待進(jìn)一步探討。

［1］王金堂，馮偉.SP11型煙絲膨脹機(jī)工藝性能的綜合改進(jìn) ［J］.煙草科技，1999（3）：27-28.

［2］賈會(huì)，冼可法，胡有特．煙草膨脹及對(duì)其化學(xué)成分的影響研究進(jìn)展 ［J］.煙草科技，2004（5）：29-31.

［3］吳金鳳，鄭利鋒，廖強(qiáng)．制梗絲工藝參數(shù)對(duì)梗絲形態(tài)分布的影響 ［J］.農(nóng)產(chǎn)品加工（學(xué)刊），2011（8）：65-69．

［4］于建軍．卷煙工藝學(xué) ［M］．北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003：172-176．◇

Influence of HT Steam Flow Rate on Physical Properties of Expanded Cut Tobacco Stem

WANG Miao，XU Quanhua
（China Tobacco Zhejiang Industrial Co.，Ltd.，Ningbo，Zhejiang 315040，China）

This research is to study the influence of HT steam flow rate on physical properties of expanded cut tobacco stem，adopting uniform design and stepwise regression methods to analyze the amount of the HT temperature，the moisture content of expanded cut tobacco stem，filling value，and other aspects under different steam flows.The indications are made：as steam flow increases prior to the drying process，the variation of moisture in dryer outlet is greater than the filling value，and the sample's filling value is not necessarily high with low moisture content.In the steam flow range of 150～450 kg/h，with each additional steam flow of 50 kg/h，the filling value of expanded cut tobacco stem after storing increases by about 0.11 cm3/g. The filling value of expanded cut tobacco stem does not increased unlimitedly as steam flow rises prior to the drying process，but slowly increases to reach a certain extent before staying constant.

steam flow；expanded cut tobacco stem；filling value

TS432

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.01.013

2015-10-16

王 淼（1987— ），女，碩士，助理工程師，研究方向?yàn)榫頍煿に嚻焚|(zhì)。