卷煙機(jī)參數(shù)對細(xì)支煙卷制的影響

周凱敏 - 張浩博 - 何 晉 斯 勇 束茹欣 -

(上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，上海 200082)

細(xì)支煙作為中式卷煙新品類，其銷量和銷售收入呈迅猛發(fā)展趨勢，已成為中式卷煙發(fā)展的新亮點(diǎn)[1-3]。目前，關(guān)于細(xì)支煙的研究主要集中于煙機(jī)設(shè)備研制改造、制絲工藝及煙絲結(jié)構(gòu)、煙用輔材及煙氣化學(xué)指標(biāo)等方面。袁海霞等[4]設(shè)計了適應(yīng)細(xì)支卷煙大流量葉絲風(fēng)選的三級柔性風(fēng)選系統(tǒng)，提升了細(xì)支煙產(chǎn)品的質(zhì)量和原料綜合利用率。李洪濤等[5]基于混料均勻設(shè)計，提出了適應(yīng)細(xì)支煙的煙絲優(yōu)化尺寸結(jié)構(gòu)。楚文娟等[6]考察了不同濾嘴參數(shù)對細(xì)支煙煙支吸阻、煙堿過濾效率、主流煙氣常規(guī)成分的影響。朱成文等[7]研究了定長切絲對細(xì)支卷煙煙絲結(jié)構(gòu)、物理指標(biāo)、主流煙氣化學(xué)成分等的影響。

常規(guī)卷煙中卷煙機(jī)參數(shù)變化對卷煙物理質(zhì)量穩(wěn)定性、空頭率影響等的研究較多[8-11]，而目前針對卷煙機(jī)參數(shù)對細(xì)支卷煙機(jī)臺運(yùn)行情況及煙支物理質(zhì)量的影響尚未見報道。與常規(guī)卷煙相比，細(xì)支煙呈現(xiàn)煙支圓周小、煙支較長、吸阻較大、焦油量低等特點(diǎn)，對常規(guī)卷煙的研究結(jié)論不適用于細(xì)支卷煙。試驗擬重點(diǎn)分析大風(fēng)機(jī)壓力、小風(fēng)機(jī)壓力、針輥回絲量電壓值等參數(shù)變化對細(xì)支卷煙機(jī)臺運(yùn)行情況、細(xì)支卷煙物理質(zhì)量及其穩(wěn)定性的影響規(guī)律，以期為細(xì)支煙的設(shè)計開發(fā)和維護(hù)提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料、設(shè)備和儀器

某細(xì)支煙牌號成品煙絲：上海卷煙廠；

細(xì)支煙煙支：97(30+67)mm×17.0 mm，上海卷煙廠；

細(xì)支煙卷煙機(jī)：ZJ17型，常德煙草機(jī)械公司；

綜合測試臺：QTM0835U7型，英國Cerulean公司；

端部落絲測量儀：YDZ-II型，中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所；

煙支含末率測量儀：JMZ-V型，中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所。

1.2 試驗方法

在卷煙煙絲及其他參數(shù)不變的前提下，改變卷煙機(jī)針輥回絲量電壓值、小風(fēng)機(jī)壓力、大風(fēng)機(jī)壓力，開展三因素三水平正交試驗[12]，分析卷煙機(jī)參數(shù)變化對細(xì)支卷煙物理質(zhì)量(總通風(fēng)率、吸阻、硬度、端部落絲量、含末率、吸阻標(biāo)準(zhǔn)偏差、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差、圓周標(biāo)準(zhǔn)偏差)和機(jī)臺運(yùn)行情況(平整盤位置、壓實量、空頭率)的變化規(guī)律。

固定同一機(jī)臺、同一操作人員，按照不同的卷煙機(jī)參數(shù)組合進(jìn)行煙支卷制，待卷煙機(jī)連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)15 min后開始取樣，每個參數(shù)組合取樣900支，并觀察記錄卷煙機(jī)平整盤位置、壓實量、廢品剔除等指標(biāo)。該牌號煙絲卷接試驗的煙支重量標(biāo)準(zhǔn)為(0.605±0.050)g/支，煙支圓周標(biāo)準(zhǔn)為(17.0±0.2)mm。

1.3 數(shù)據(jù)處理

由Minitab 16.0數(shù)據(jù)分析軟件對正交試驗數(shù)據(jù)采用直觀分析、方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 針輥回絲量電壓值與細(xì)支煙卷煙機(jī)回絲量的關(guān)系

對于設(shè)定的卷煙機(jī)回絲量電壓值，分別對跑條煙絲和卷煙機(jī)后身回送煙絲進(jìn)行收集和稱重，計算卷煙機(jī)的回絲量。由表1可知，隨著針輥回絲量電壓值的升高，針輥轉(zhuǎn)速提高，煙絲供絲量增加，煙絲在吸絲帶中堆積的厚度升高，回絲量增大。

表1 細(xì)支煙回絲量電壓值與回絲量實際值的關(guān)系

Table 1 Relationship between slim cigarette needle roller voltage pressure and needle roller overfeed

回絲量電壓值/mV回絲量實際值/%190055.590049.4-10039.0

表2 試驗因素水平表

2.2 卷煙機(jī)參數(shù)對細(xì)支煙機(jī)臺運(yùn)行情況的影響

針對細(xì)支煙卷煙機(jī)規(guī)格，以卷煙機(jī)針輥回絲量電壓值、大風(fēng)機(jī)壓力、小風(fēng)機(jī)壓力為影響因素，機(jī)臺運(yùn)行情況(平整盤位置、壓實量、空頭率)為測定指標(biāo)，設(shè)計三因素三水平正交試驗，試驗因素水平表見表2，試驗設(shè)計及結(jié)果見表3。

表3 正交試驗設(shè)計及結(jié)果Ⅰ

由表4可知，平整盤位置受大風(fēng)機(jī)壓力影響最大，壓實量和空頭率受回絲量影響最大；由表5可知，回絲量對平整盤位置、空頭率有顯著性影響(P<0.05)；大風(fēng)機(jī)壓力對平整盤位置影響顯著(P<0.05)。

由表4還可知，隨著回絲量的增加，平整盤位置減小，壓實量增大，空頭率減小。卷煙機(jī)回絲量會影響煙絲的造碎程度、尺寸結(jié)構(gòu)和填充性能，隨著回絲量的增加，卷煙機(jī)后身的煙絲造碎增加，填充性能降低，卷煙機(jī)平整盤位置減小(上移)，壓實量增大。同時，煙槍中煙絲長絲減小，煙絲結(jié)構(gòu)可能更加均勻，煙支端部更加飽滿，卷煙機(jī)空頭率下降，與向虎等[13]的研究結(jié)論一致。隨著大風(fēng)機(jī)負(fù)壓的增大，平整盤位置顯著減小(上移)。大風(fēng)機(jī)壓力會影響卷煙機(jī)吸絲帶煙絲束的緊實程度，大風(fēng)機(jī)壓力越大，吸絲帶煙絲束越緊實，平整盤位置減小(上移)。

表4 正交試驗直觀分析Ⅰ

表5 正交試驗方差分析Ⅰ

由表7、8可知，對于吸阻標(biāo)準(zhǔn)偏差而言，回絲量電壓值第2個水平為最佳參數(shù)；大風(fēng)機(jī)壓力第1個水平為最佳參數(shù)，小風(fēng)機(jī)壓力第2個水平為最佳參數(shù)；3個工藝參數(shù)對吸阻標(biāo)準(zhǔn)偏差的影響順序為小風(fēng)機(jī)壓力>大風(fēng)機(jī)壓力>回絲量。

2.3 卷煙機(jī)參數(shù)對細(xì)支煙物理指標(biāo)的影響規(guī)律

針對細(xì)支煙卷煙機(jī)規(guī)格，以卷煙機(jī)針輥回絲量電壓值、小風(fēng)機(jī)壓力、大風(fēng)機(jī)壓力為影響因素，細(xì)支卷煙物理質(zhì)量(總通風(fēng)率、吸阻、硬度、端部落絲量、含末率、吸阻標(biāo)準(zhǔn)偏差、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差、圓周標(biāo)準(zhǔn)偏差)為測量指標(biāo)，設(shè)計三因素三水平正交試驗，試驗因素水平表見表2，試驗設(shè)計及結(jié)果見表6。

由圖1可知，回絲量電壓值主要影響總通風(fēng)率、硬度、端部落絲量、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差；大風(fēng)機(jī)壓力主要影響吸阻、含末率；小風(fēng)機(jī)壓力主要影響吸阻標(biāo)準(zhǔn)偏差、圓周標(biāo)準(zhǔn)偏差。

表6 正交試驗設(shè)計及結(jié)果Ⅱ

圖1 卷煙機(jī)參數(shù)對細(xì)支煙物理質(zhì)量的影響排秩圖

Figure 1 Rank of cigarette making machine parameters on physicalcharacteristics of slim cigarette

由表8可知，回絲量電壓值、大風(fēng)機(jī)壓力、小風(fēng)機(jī)壓力對煙支物理質(zhì)量指標(biāo)均無顯著影響(P>0.05)。

3 結(jié)論

通過研究回絲量電壓值、大風(fēng)機(jī)壓力、小風(fēng)機(jī)壓力對卷煙機(jī)臺運(yùn)行情況和煙支物理質(zhì)量的影響規(guī)律，得出：回絲量電壓值對平整盤位置值和空頭率影響顯著(P<0.05)，隨著卷煙機(jī)回絲量電壓值的增大，平整盤位置值減小，壓實量增大，空頭率減??；大風(fēng)機(jī)壓力對平整盤位置值影響顯著(P<0.05)，隨著大風(fēng)機(jī)負(fù)壓的增大，平整盤位置值減小。

細(xì)支卷煙開發(fā)過程中回絲量、大風(fēng)機(jī)壓力、小風(fēng)機(jī)壓力的參數(shù)設(shè)置建議如下：① 當(dāng)細(xì)支煙空頭率較高時，在煙條不堵塞煙槍的前提下，可采取提高回絲量的方式來降低細(xì)支煙空頭率；② 當(dāng)細(xì)支煙卷煙機(jī)平整盤位置不理想或超出工作范圍時，可通過調(diào)整大風(fēng)機(jī)壓力來保障細(xì)支煙卷煙機(jī)正常運(yùn)行；③ 小風(fēng)機(jī)壓力可根據(jù)機(jī)臺運(yùn)行和煙支物理指標(biāo)的設(shè)計要求進(jìn)行優(yōu)化。為進(jìn)一步提高細(xì)支煙生產(chǎn)效率和生產(chǎn)穩(wěn)定性，后續(xù)還需對制絲工藝、細(xì)支煙煙絲結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行研究。

表7 正交試驗直觀分析Ⅱ

表8 正交試驗方差分析Ⅱ