復(fù)烤加料加香工藝的設(shè)計與應(yīng)用

白萬明，潘峰，楊全忠，盧敏瑞，張騰健，肖錦哲，楊斌，莊志雄，朱杰，胡軍，胡有持，王芳

1 福建武夷煙葉有限公司，邵武市紫金大道一號 354000；

2 福建中煙工業(yè)有限責任公司技術(shù)中心，福建省廈門市集美區(qū)濱水路298號 361000；

3 云南中煙工業(yè)有限責任公司技術(shù)中心，昆明市五華區(qū)紅錦路181號 650231；

4 中國煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號 450001

制造技術(shù)

復(fù)烤加料加香工藝的設(shè)計與應(yīng)用

白萬明1，潘峰1，楊全忠1，盧敏瑞1，張騰健1，肖錦哲1，楊斌2，莊志雄2，朱杰3，胡軍4，胡有持4，王芳1

1 福建武夷煙葉有限公司，邵武市紫金大道一號 354000；

2 福建中煙工業(yè)有限責任公司技術(shù)中心，福建省廈門市集美區(qū)濱水路298號 361000；

3 云南中煙工業(yè)有限責任公司技術(shù)中心，昆明市五華區(qū)紅錦路181號 650231；

4 中國煙草總公司鄭州煙草研究院，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)楓楊街2號 450001

為實現(xiàn)復(fù)烤加香加料，在打葉復(fù)烤生產(chǎn)線的打葉工序之后、復(fù)烤工序之前增設(shè)一套復(fù)烤加料（加香）系統(tǒng)，并配置雙介質(zhì)引射技術(shù)，采用雙向皮帶機，可實現(xiàn)加料或加香兩種工藝切換。試驗表明，該設(shè)計片煙加料精度可控制在±1%、均勻性高于93%、料液有效利用率高于82%。

加料；加香；滾筒；加料系統(tǒng)；系統(tǒng)誤差；實際誤差

發(fā)展低焦油卷煙已成為行業(yè)發(fā)展的方向，單純降焦容易降低卷煙的香吃味和滿足感，卷煙加料加香的研發(fā)及應(yīng)用已成為降焦減害工作中保持卷煙香味的關(guān)鍵技術(shù)[1]，在復(fù)烤環(huán)節(jié)添加料液[2]和生物制劑[3-5]等來改善煙草的香吃味和滿足感[6-8]也顯得越發(fā)重要。

目前，在打葉復(fù)烤階段加料或加香的方式一般有兩種：一是二潤潤葉滾筒入口添加，二是在烤機出口通過噴嘴方式添加，但都存在一定缺陷。在二潤入口添加時，只可進行加料，但通常二潤后沒有儲存柜，加料后的煙葉無法充分吸收料液，煙葉進入打葉風分后，易造成打葉器堵料且加料效果不佳；在片煙復(fù)烤機出口施加時，只能施加對均勻性要求不高且不需要充分吸收的料香液體，對加料或加香的種類有一定的限制[9-11]。為此，本研究根據(jù)加料加香生產(chǎn)需求，在復(fù)烤段增設(shè)一臺滾筒式加料機、一套香精添加系統(tǒng)和一套香料添加系統(tǒng)，實現(xiàn)一套設(shè)備兩種工藝，具備既加料又加香，且香精、料液添加誤差小，料液損失少，料液添加均勻性好、工藝路徑短，投資成本少等優(yōu)點。

1 工藝設(shè)計

1.1 工藝流程設(shè)計

1.1.1 復(fù)烤加料工藝

如圖1所示，打葉去梗后片煙通過雙向皮帶進入定量喂料系統(tǒng)控制加料流量，接著進入滾筒式加料機，均勻添加料液，同時控制加料片煙含水率和溫度，促進料液吸收，然后片煙置于儲葉柜中短暫存儲1 h，進入片煙復(fù)烤處理，保障片煙含水率，滿足片煙長期貯存要求。

圖1 復(fù)烤加料工藝流程圖Fig.1 Process flow chart of redrying casing

1.1.2 復(fù)烤加香工藝

打葉去梗后片煙如需添加香精或生物制劑可選擇復(fù)烤加香工藝，如圖2所示。打葉去梗后片煙進入烤前儲葉柜中短暫存儲1 h，接著進入片煙復(fù)烤處理，保障片煙含水率，然后進入定量喂料系統(tǒng)控制加料流量，接著通過滾筒式加料機，對片煙均勻添加香精料液，同時控制加香片煙含水率和溫度，促進香精料液吸收，最后進行預(yù)壓打包，滿足片煙長期貯存和醇化要求。

圖2 復(fù)烤加香工藝流程圖Fig.2 Process flow chart of redrying flavoring

1.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)

復(fù)烤加料加香系統(tǒng)置于打葉復(fù)烤生產(chǎn)線打葉后復(fù)烤前，主要由提升帶、電子皮帶秤、滾筒式加料機和加料加香控制系統(tǒng)組成。加料加香控制系統(tǒng)由料桶（一用一備）、加料管路、清洗管路、壓縮空氣管路、蒸汽管路等組成。

滾筒式加料機由進料室、滾筒、管路系統(tǒng)、后室、機架、滾筒驅(qū)動裝置等構(gòu)成，其整體結(jié)構(gòu)與打葉復(fù)烤熱風潤葉設(shè)備構(gòu)造基本相同，見圖3。

圖3 加料機結(jié)構(gòu)簡圖Fig.3 Structure of casing machine

滾筒式加料機內(nèi)壁裝有導(dǎo)料板及耙釘，用于引導(dǎo)和撥松煙片，筒外裝有保溫層。滾筒通過筒體兩端的圓形滾道由機架上的四個支承輥輪支承。安裝在滾筒后端的齒圈是滾筒轉(zhuǎn)動的傳動部件，見圖3。另外，滾筒的進料端安裝有密封圈及箍帶，防止漏料。

1.3 加料/加香精度要求

（1）加料比例：0.1 %～1.0 %，加料系統(tǒng)精度為≤1.0 %；

（2）加香比例：0.1 %～0.5 %，加香系統(tǒng)精度為≤0.5 %；

（3）加料(加香)實際誤差（系統(tǒng)料液損耗）≤1 %。

2 應(yīng)用效果測試

2.1 材料與方法

2.1.1 材料

福建南平地區(qū)，2015年產(chǎn)云87初烤煙葉，等級C3F。

2.1.2 設(shè)備

自行設(shè)計與制造的復(fù)烤加料加香系統(tǒng)。

2.2 方法

2.2.1 加料、加香精度測試

加料工藝的精度測試采用正交設(shè)計（L20(5×4)），設(shè)計方案見表1，加香工藝的精度測試采用正交設(shè)計（L15(5×3)），設(shè)計方案見表2。即模擬電子流量秤流 量 為 5000 kg/h、6000 kg/h、7000 kg/h、8000 kg/h、10000 kg/h，同時分別設(shè)置加料比例為0.3 %、0.5 %、0.7 %、0.9 %，加香比例為0.2 %、0.3 %、0.5 %，待流量穩(wěn)定后（機器正常運行30 min）每隔2 min記錄1次數(shù)據(jù)，記錄電子秤瞬時量、電子秤累積量、加料瞬時量、加料累積量等，每個水平連續(xù)記錄5次。

表1 加料精度測試設(shè)計表Tab.1 Design of casing accuracy test

表2 加香精度測試設(shè)計表Tab.2 Design of flavoring accuracy test

加料、加香的實際誤差的計算公式如下：

加料（加香）實際誤差 =∣（電子秤累積量*加料（加香）比例）-加料（加香）累積量∣ /（電子秤累積量*加料（加香）比例）

2.2.2 加料加香均勻性、料液有效利用率測試

加料均勻性是指加料后煙片中料液含量的一致性程度，加料均勻系數(shù)是表征加料均勻性的指標。

待物料穩(wěn)定后，分別在加料、加香滾筒式加料機出口抽取樣品，確保獲得具有代表性的樣品，每個樣品質(zhì)量約30g，裝入密封容器并做好標記。采樣時避免用手觸摸樣品。等間隔時間取樣30次，重復(fù)3組。

加料、加香均勻系數(shù)按行業(yè)標準《YC/T 353-2010卷煙 加料均勻性的測定》[12-13]測定，料液有效利用率參考熊安言等在加料系統(tǒng)的研制與應(yīng)用的相關(guān)文獻的描述[14]，其中物料中的標記物丙二醇含量（質(zhì)量分數(shù)）測定，通過下式計算得到。

式中：Q為料液有效利用率，%；為物料中的丙二醇含量，%；為料液中的丙二醇含量，%；w為料液施加比例，%。

3 結(jié)果與分析

3.1 加料精度分析

加料精度試驗結(jié)果見表3。由表3可知，在加料流量和加料比例滿足設(shè)備控制的范圍內(nèi)，系統(tǒng)加料誤差（最大值0.13 %）和實際加料誤差（最大值0.14 %），滿足加料設(shè)備誤差≤1 %的控制要求，也滿足2003版《卷煙工藝規(guī)范》中加料精度＜1%控制要求。

表3 正交試驗加料誤差結(jié)果Tab.3 Casing error results of orthogonal test

3.2 加香精度分析

加香精度試驗結(jié)果見表4。由表4可知，在加香流量和加香比例滿足設(shè)備控制的范圍內(nèi)，系統(tǒng)加香誤差（最大值0.18 %）和實際加香誤差（最大值0.19 %），滿足加料設(shè)備誤差≤1 %的控制要求，也滿足2003版《卷煙工藝規(guī)范》中加料精度＜0.5%控制要求。

表4 正交試驗加香誤差結(jié)果Tab.4 Flavoring error results of orthogonal test

3.3 加料均勻性分析

加料均勻性結(jié)果見表5。由表5可知，該復(fù)烤加料裝置的加料均勻系數(shù)平均為93.79 %，與熊安言等[14]報道的卷煙企業(yè)片煙滾筒加料機的加料均勻性系數(shù)93.14 %基本一致；復(fù)烤加料的料液有效利用率為82.33 %，優(yōu)于熊安言等[14]報道的卷煙企業(yè)片煙滾筒加料機77.62 %的料液有效利用率。說明該設(shè)備料液有效利用率與卷煙企業(yè)片煙滾筒加料設(shè)備的基本一致，能滿足卷煙工業(yè)企業(yè)在打葉復(fù)烤加工環(huán)節(jié)加料的工藝需求。

表5 加料均勻性結(jié)果Tab.5 Results of casing uniformity

3.4 加香均勻性分析

加香均勻性結(jié)果見表6。由表6可知，該復(fù)烤加香裝置的加香均勻系數(shù)平均為93.00 %，與卷煙企業(yè)的加料均勻性系數(shù)基本一致[14]；復(fù)烤加香料液有效利用率為82.43 %，優(yōu)于卷煙企業(yè)的料液有效利用率[14]；復(fù)烤加香工藝設(shè)備的料液的均勻性和有效利用率均與卷煙企業(yè)的基本一致，能滿足卷煙工業(yè)企業(yè)在打葉復(fù)烤加工環(huán)節(jié)加香的工藝需求。

表6 加香均勻性結(jié)果Tab.6 Results of flavoring uniformity

3.5 生產(chǎn)成本影響分析

由表7可知，該復(fù)烤加料加香設(shè)備主要有倉式喂料機、電子皮帶秤、近紅外水份儀、滾筒、加料加香控制系統(tǒng)和帶式輸送機等，總投資335.695萬元。通過工藝流程優(yōu)化，使用雙向皮帶，實現(xiàn)1套設(shè)備2種工藝的復(fù)烤加料加香工藝，與傳統(tǒng)的加料、加香兩套設(shè)備工藝路線相比，減少了200.836萬元的設(shè)備投資，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

表7 設(shè)備投入成本明細Tab.7 Cost details of equipment investment

4 結(jié)論

針對工業(yè)企業(yè)復(fù)烤加料、加香需求，采用“滾筒+加料、加香控制系統(tǒng)”組合模式，在打葉復(fù)烤生產(chǎn)線的打葉工序后復(fù)烤工序前增設(shè)一套復(fù)烤加料加香系統(tǒng)，實現(xiàn)一套設(shè)備兩種工藝，節(jié)約了生產(chǎn)成本。通過驗證測試，系統(tǒng)加料誤差小于0.13 %，實際加料誤差小于0.14 %，系統(tǒng)加香誤差小于0.18 %，實際加香誤差小于0.19 %，加料均勻系數(shù)平均為93.79 %，加料的料液有效利用率為82.33 %，加香均勻系數(shù)平均為93.00 %，加香料液有效利用率為82.43 %，符合預(yù)期的工藝要求。

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Design and application of casing and fl avoring technologies in tobacco redrying process

BAI Wanming1, YANG Quanzhong1, LU Minrui1, ZHANG Tengjian1, XIAO Jinzhe1,YANG bin2, ZHU Jie3, HU Youchi4,HU Jun4，WANG Fang1*
1 Fujian Wuyi Leaf Tobacco Co., Ltd., Shaowu 354000, Fujian, China；
2 Technology Center, China Tobacco Fujian Industry Co., Ltd., Xiamen 361000, Fujian, China；
3 Technology Center, China Tobacco Yunnan Industry Co., Ltd., Kunming 650231, China；
4 Zhengzhou Tobacco Research Institute, China National Tobacco Corporation, Zhengzhou 450001, China

In order to apply casing and fl avoring in tobacco redrying process, a set of system was inserted to achieve switch between casing and fl avoring through two-way belt conveyor between threshing and redrying.Ejector technique of double media was introduced.Results showed that the accuracy of tobacco casing can be controlled at ± 1%, uniformity rate above 93% and effective utilization of material liquid reached more than 82%.

casing and fl avoring; cylinder; casing system; systematic error; actual error

白萬明，潘峰，楊全忠，等.復(fù)烤加料加香工藝的設(shè)計與應(yīng)用[J].中國煙草學(xué)報，2017,23（4）

中國煙草總公司科技重點項目“復(fù)烤加料加香對煙葉品質(zhì)影響的研究”（編號：110201202009）

白萬明（1971—），碩士，農(nóng)藝師，主要從事煙草種植與打葉復(fù)烤工藝研究，Email: bwmwyyy@163.com

王 芳（1981—），碩士，農(nóng)藝師，主要從事打葉復(fù)烤工藝和煙葉原料研究，Email:78640081@qq.com

2017-01-16；< class="emphasis_bold">網(wǎng)絡(luò)出版日期：

日期：2017-08-15

：BAI Wanming, YANG Quanzhong, LU Minrui, et al.Design and application of casing and fl avoring technologies in tobacco redrying process [J].Acta Tabacaria Sinica, 2017, 23(4)

*Corresponding author.Email：78640081@qq.com