細支卷煙原料葉片結構控制方式的優(yōu)化設計

劉鵬 李敏 隋相軍 邢立冉 劉勇 馬知行

摘? ?要： 為尋求打葉復烤過程中葉片結構的合理控制方法，以打葉機一打框欄和打輥轉速為研究對象，試驗不同形狀、不同尺寸型號的框欄，每種框欄設定三種打輥轉速，研究不同框欄形狀、不同打輥轉速對河北產地煙葉葉片結構指標及片形的影響。研究發(fā)現：使用六邊形框欄打葉，葉片結構指標和片形改善明顯;使用3.0～3.5英寸六邊形框欄，煙葉大片率可控制在40%以內，大中片率可控制在80%以上，<2.36 mm葉片率可控制在0.5%以內，葉中含梗率可控制在1.2%以內;使用3.5～4.0英寸六邊形框欄，片煙形狀更趨近于圓形，卷煙制絲整絲率最高。實現了將葉梗分離后葉片結構的指標控制在適宜范圍，滿足了細支卷煙原料質量穩(wěn)定性的要求。

關鍵詞： 打葉復烤;細支卷煙;葉片結構;片煙形狀;整絲率;一打框欄;打輥轉速

引言

目前，對于細支煙原料的打葉復烤生產，復烤企業(yè)打葉機一打普遍采用菱形框欄打葉，大片率偏高、片形趨近于菱形和長條形，直接影響成品片煙的大中片率指標、卷煙制絲整絲率和煙絲填充能力[1]。對接新版細支煙生產加工要求——《卷煙工藝規(guī)范》和《打葉復烤五項關鍵技術指引》，通過實施片形結構優(yōu)化技術，可將葉梗分離后大片率控制在45%以內，大中片率提高到80%以上，<2.36 mm葉片率控制在0.5%以內，葉中含梗率控制在1.5%以內，以提高片煙結構的均勻性[2]。

山東煙葉復烤有限公司諸城復烤廠使用的打葉機為仿COMAS臥式打葉器，具有四打十一分帶一回梗打循環(huán)的組合結構，一打使用菱形框欄，在對北方產區(qū)煙葉打葉時，打輥轉速450～480 r/min，打葉后大片率50%左右，片形多為長條形、菱形。為了滿足細支煙原料葉片結構指標和片形要求，本文分析打葉工序對葉片結構指標和片形的影響。設定真空回潮、潤葉、復烤工序和生產線流量基本保持不變，以打葉機一打框欄和打輥轉速為研究對象，通過不同梯度的試驗，實現降低大片率、提高中片率、優(yōu)化片形、提升結構均勻性[3-5]，實現葉片結構控制方式的優(yōu)化設計，保障細支卷煙質量的均勻穩(wěn)定。

1? 材料與方法

1.1? 材料、設備與儀器

1.1.1材料

煙葉樣品等級為2018年保定C3L、石家莊C3L、張家口C4L，由河北中煙工業(yè)有限責任公司提供。

1.1.2 設備

（1）仿COMAS臥式打葉器（北京長征高科技有限公司生產），設備能力12 000 kg/h;

（2）試驗用框欄3.5英寸菱形、3.0～3.5英寸六邊形（3.0英寸六邊形和3.5英寸六邊形間隔排列）、3.5～4.0英寸六邊形（3.5英寸六邊形和4.0英寸六邊形間隔排列）、3.0英寸三角形（英寸，非法定計量單位，1英寸=0.025 4 m）。

1.1.3? 儀器

（1）CA24-HX1型葉片振動分選篩;

（2）CA14X型旋振分選篩;

（3）CA14型葉含梗檢測機;

（4）FA2004型電子天平;

（5）TSM600型在線片形分析系統(tǒng)（上海創(chuàng)和億電子科技發(fā)展有限公司生產）。

1.2? 方法

1.2.1? 試驗設計

設計三種形狀框欄，其中六邊形框欄選用兩種尺寸，每種框欄試驗三種打輥轉速，試驗設計組合見表1?？驒谛螤詈统叽缛鐖D1所示。

1.2.2? 試驗方法

（1）試驗時，每組試驗原煙投入量為50 000 kg，生產線流量設定為10 000 kg/h，真空回潮、潤葉和復烤工序工藝參數保持穩(wěn)定，確保二潤后煙葉溫度和水分保持一致。

（2）葉片結構取樣點為打后片煙匯總帶處，每組試驗待設備調試穩(wěn)定后30 min取樣，取樣間隔30 min，每組試驗取樣檢測5次。檢測方法按GB/T 21137[6]執(zhí)行。

（3）待設備調試穩(wěn)定后30 min進行片形檢測，以后每30 min檢測1次，使用在線TSM600型在線片形分析系統(tǒng)測試圓度率。

（4）每組試驗完成后，根據試驗編號更換框欄，并清理設備。

2? 結果與分析

2.1? 葉梗分離后葉片結構

2.1.1? 大片率

不同框欄、不同打輥轉速下葉梗分離后，大片率有較大差異，如表2所示。分析可見，對比菱形框欄，使用六邊形框欄和三角形框欄時的大片率均有所降低，六邊形框欄下降最明顯，大片率可控制在40%以內。其中，3.0～3.5英寸六邊形框欄大片率平均降低8.06%，3.5～4.0英寸六邊形框欄大片率平均降低7.33%，3.0英寸三角形框欄大片率平均降低4.25%。

2.1.2 大中片率

不同框欄、不同打輥轉速下葉梗分離后大中片率如表3所示。分析可見，采用四種不同形狀尺寸的框欄時，葉梗分離后大中片率基本接近，結合表2中大片率數據（中片率=大中片率-大片率），六邊形框欄的中片率提高最多，3.0～3.5英寸六邊形框欄打葉時，打輥轉速370 r/min對應的大中片率最高;3.5～4.0英寸六邊形框欄打葉時，打輥轉速380 r/min對應的大中片率最高。大中片率平均值均控制在80%以上。

2.1.3? <2.36 mm葉片率

不同框欄、不同打輥轉速下葉梗分離后<2.36 mm葉片率如表4所示。分析可見，在四種不同形狀尺寸的框欄中，3.0～3.5英寸六邊形框欄打葉造碎率最低，為0.13%，隨著打輥轉速提升，造碎率逐漸升高。使用六邊形框欄打葉，合理控制打輥轉速，更適合細支煙加工降碎片的要求[7-9]。<2.36 mm葉片率平均值均控制在0.5%以內。

2.1.4? 葉中含梗率

不同框欄、不同打輥轉速下葉梗分離后葉中含梗率如表5所示。分析可見，在四種不同尺寸型號的框欄中，六邊形框欄葉中含梗率最低，均低于1.0%，隨著打輥轉速提升，葉中含梗率有所降低，3.0～3.5英寸六邊形框欄葉中含梗率最低，為0.64%。葉中含梗率平均值均控制在1.2%以內。

2.2? 片煙圓度率

2.2.1? 片煙圓度率計算公式

TSM600型在線片形分析系統(tǒng)利用圖像處理技術獲得片煙圖像，通過圖像處理分析，檢測每片片煙的面積，以圓度率表示片煙形狀，公式為

C—片煙圓度率;

A1—片煙面積，mm2;

A2—片煙外接圓面積，mm2。

利用圖像處理技術獲得的片煙圖像及處理分析結果如圖2所示。

2.2.2? 圓度率與整絲率的關系

片煙圓度率代表片煙形狀與圓形的接近程度，圓度率越大，片煙形狀越接近圓形;圓度率越小，片煙形狀越細長。實踐證明，煙絲的整絲率是隨著圓度率的增加而提高的。但是，并不是說圓度率越大越好，圓度率過大，切絲時會產生一定造碎，反而影響整絲率[10]。

從圖3可以看出，整絲率隨著圓度率的增加先升高再降低，圓度率在0.3%～0.8%時，整絲率大于80%;圓度率在0.5%～0.7%時，煙絲整絲率最好。

2.2.3? 葉梗分離后片煙圓度率

不同框欄、不同打輥轉速下葉梗分離后片煙圓度率如表6所示。在0～0.25%區(qū)間，六邊形框欄打葉片煙圓度率低于菱形框欄和三角形框欄，說明六邊形框欄打葉的片煙形狀優(yōu)于菱形框欄和三角形框欄。按照整絲率大于80%統(tǒng)計，片煙圓度率在0.25%～0.75%區(qū)間最好的為3.5～4.0英寸六邊形框欄，打輥轉速為390 r/min。

3? 結論

本文通過開展打葉機一打不同框欄、不同打輥轉速下打葉工序的對比試驗，針對以河北產地為代表的北方煙葉，研究了一定范圍內框欄形狀、尺寸和打輥轉速對葉梗分離后葉片結構指標和片煙形狀的影響，結果表明：

（1）打葉機一打使用六邊形框欄，可有效降低大片率、提高中片率，<2.36 mm葉片率和葉中含梗率也明顯降低，基本滿足細支卷煙原料葉梗分離后葉片結構指標的要求;

（2）使用3.0～3.5英寸六邊形框欄，打輥轉速370 r/min時，葉片結構指標優(yōu)于其他試驗組合;

（3）使用3.5～4.0英寸六邊形框欄打葉，片煙形狀更趨近于圓形，卷煙制絲整絲率高于菱形框欄和三角形框欄。

參考文獻

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