優(yōu)化SH626型薄板烘絲機設(shè)備參數(shù)降低干頭干尾

付來強，郭亞強，郭志強，李君，趙波，屈璠，郭建剛，任亞寧

優(yōu)化SH626型薄板烘絲機設(shè)備參數(shù)降低干頭干尾

付來強，郭亞強，郭志強，李君，趙波，屈璠，郭建剛，任亞寧

甘肅煙草工業(yè)有限責(zé)任公司天水卷煙廠，甘肅天水 741024

【目的】降低SH626型薄板烘絲機的干頭干尾量?！痉椒ā客ㄟ^加水試驗，優(yōu)化薄板烘絲機啟動風(fēng)門排潮開度、料頭薄板溫度上升時間、滾筒入口無料到進入倒料狀態(tài)開始時間設(shè)備參數(shù)，分別設(shè)計逐漸升溫、延時立即升溫、延時逐漸升溫3種延時升溫程序?！窘Y(jié)果】①人工加水效果顯著，干頭干尾明顯減少，但容易產(chǎn)生黃斑、水濕團等現(xiàn)象，不宜采用此方法；②啟動風(fēng)門排潮開度減小，有助于降低干頭量；③料頭逐漸升溫、延時立即升溫、延時逐漸升溫3種延時升溫程序下均有助于降低干頭量，但延時逐漸升溫程序下效果最佳，可基于延時逐漸升溫程序下優(yōu)化料頭薄板溫度上升時間，降低干頭量；④滾筒入口無料到進入倒料狀態(tài)開始時間的減小，有助于降低干尾量。【結(jié)論】通過設(shè)計程序和優(yōu)化設(shè)備參數(shù)，得到了煙絲干頭干尾含水率在10%以下的最優(yōu)設(shè)備控制參數(shù)，干頭干尾量降低到0.55%，提升了烘后煙絲的質(zhì)量穩(wěn)定性。

烘絲機；干頭干尾；加水試驗；優(yōu)化程序；設(shè)備參數(shù)

烘絲機作為煙草制絲生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備之一，其控制精度直接關(guān)系到成品煙絲的含水率、溫度和填充率[1-2]。滾筒式薄板烘絲機主要采用薄板熱傳導(dǎo)使煙絲脫水干燥[3]。烘絲機工作時，滾筒內(nèi)煙絲受薄板夾層蒸汽的熱輻射產(chǎn)生大量的水蒸氣，煙絲散發(fā)出的水蒸氣被貫穿于整個滾筒的熱風(fēng)從排潮口排出，從而完成煙絲的脫水干燥過程。目前，滾筒式薄板烘絲機的控制模式主要有保持熱風(fēng)風(fēng)溫恒定控制薄板溫度和保持薄板溫度恒定控制熱風(fēng)風(fēng)溫兩種[3-6]。在啟動狀態(tài)時，煙絲流量是由小到大逐步趨于穩(wěn)定的，根據(jù)控制參數(shù)中烘絲機物料的延時時間及配方的相關(guān)參數(shù)，程序會自動計算出滾筒筒壁溫度，并以此調(diào)節(jié)蒸氣閥，此時出口含水率的調(diào)節(jié)回路不參與作用。由于烘絲機是一個大滯后、大慣性系統(tǒng)，煙絲開始通過滾筒時不可避免地會產(chǎn)生干頭煙絲。同理，在尾料狀態(tài)時，烘絲機的入口電子秤顯示無料后，系統(tǒng)經(jīng)過延時轉(zhuǎn)入尾料狀態(tài)。滾筒高速運轉(zhuǎn)，物料被快速倒出滾筒。同樣由于烘絲機的大滯后、大慣性產(chǎn)生大量的干尾煙絲[7]。我廠使用的是SH626型薄板式烘絲機，工藝規(guī)范要求干頭干尾率為0.6%以內(nèi)。我廠薄板烘絲機加工生產(chǎn)過程中，平均每批料干頭干尾已達(dá)到0.89%，干頭干尾統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1所示，造成煙葉原料消耗較大，與精益化管理水平不符。因此，必須減少干頭、干尾量，保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時提高出絲率。但我廠工藝標(biāo)準(zhǔn)要求現(xiàn)已定溫、定排潮風(fēng)量控制。因此只能通過額外加水或優(yōu)化設(shè)備參數(shù)來降低干頭干尾量。

表1 不同批次干頭干尾統(tǒng)計表

Tab.1 Statistical table of over-dried cut tobacco in different batches

批次干頭/kg干尾/kg占投料量百分比/% YLA210300540.132.60.91 YLA210300638.931.70.88 YLA210300741.230.80.90 YLA210300839.631.30.88 YLA210300940.529.80.88 YLA210301040.830.40.89

1 加水試驗

1.1 儀器和牌號

電動噴壺、測溫儀、純凈水、蘭州（硬藍(lán)）煙絲

1.2 實驗方法

當(dāng)薄板烘絲機在線生產(chǎn)系統(tǒng)正常后，人工提前摻兌80℃左右的溫水，當(dāng)料頭煙絲從葉絲回潮機出來即可打開電動噴霧器均勻加水，當(dāng)電子秤顯示過料量為150 kg關(guān)閉電動噴霧器。同理料尾模擬量也為150 kg，蘭州（硬藍(lán)）煙絲重量為8000 kg/批。

1.3 實驗結(jié)果

圖1 加水試驗生產(chǎn)出口水分對比圖

經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，人工加水效果顯著，干頭干尾明顯減少，干頭干尾由原來的0.89%減少到0.50%。每天對每批料料頭、料尾加水，而且每次加水前要進行人工熱水摻兌，需要測溫，稱重，需要安排專門的人力，勞動量比較大，如果操作人員加水不注意，會產(chǎn)生黃斑、水濕團等現(xiàn)象，故不宜采用人工加水的方式來進行干頭干尾的優(yōu)化。

2 優(yōu)化設(shè)備參數(shù)

針對此問題，在不影響煙絲質(zhì)量和不修改工藝標(biāo)準(zhǔn)的前提下對影響薄板烘絲機處理干頭干尾設(shè)備參數(shù)優(yōu)化。根據(jù)薄板烘絲機生產(chǎn)流程，基于工藝標(biāo)準(zhǔn)要求，分析出主要影響干頭、干尾的以下設(shè)備參數(shù)。

圖2 薄板烘絲機工藝流程圖

2.1 薄板排潮風(fēng)門啟動開度

在烘絲工序中出排潮風(fēng)門啟動開度由生產(chǎn)線操作屏控制，通過將測得電子秤進料信號送到在線電控系統(tǒng)處理后，將設(shè)定的薄板排潮啟動風(fēng)門開度與電子秤過料時間相比較并處理后即可控制啟動開度與生產(chǎn)排潮開度的切換，從而達(dá)到出口水分的自動控制。為減少在啟動階段排潮開度過大，避免料頭更多的水分散失，將啟動排潮開度由原來的30%調(diào)到29%、28%、27%進行測試。

經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，隨著啟動排潮開度的減小，料頭水分的斜率越來越大，啟動排潮開度27%率先超過干頭的上限值10%，但是超出水分上限，故最終將啟動排潮開度設(shè)定為28%。

圖3 不同啟動排潮開度下出口水分對比圖 Fig.3 Comparison of outlet moisture under different dischargeopening

2.2 料頭薄板溫度上升時間

2.2.1 編寫薄板延時升溫程序

當(dāng)皮帶秤檢測到煙絲流動時，烘絲機進入生產(chǎn)狀態(tài)，薄板參數(shù)馬上變?yōu)樯a(chǎn)設(shè)定參數(shù)，滾筒溫度立即上升到設(shè)定值142℃，沒有存在一個從預(yù)熱溫度120℃到生產(chǎn)溫度142℃的緩沖階段，初始生產(chǎn)階段由于筒內(nèi)煙絲較少，筒內(nèi)空氣相對濕度低，吸濕能力強，導(dǎo)致一部分煙絲出現(xiàn)過干的現(xiàn)象。因此，通過在溫度過渡階段新增薄板溫度延時升溫程序，以達(dá)到升溫存在緩沖過程。如圖4所示，分別設(shè)計了逐漸升溫、延時立即升溫跟延時逐漸升溫3種延時升溫程序。分別統(tǒng)計了不同延時程序下干頭量的數(shù)據(jù)，如表2所示。

圖4 延時升溫與原始溫度轉(zhuǎn)換對比圖

表2 不同延時程序下干頭量數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

Tab.2 Statistical table of dry head data under different delay procedures

實驗批次數(shù)原始升溫/kg逐漸升溫/kg延時立即升溫/kg延時逐漸升溫/kg 140.135.928.723.9 238.936.226.823.4 341.234.627.624.0 439.635.727.522.8 540.536.428.123.3

從現(xiàn)場試驗可知，3種延時效果干頭明顯優(yōu)于原始溫度轉(zhuǎn)換，但是延時立即升溫在溫度升高到142℃的那一刻，主蒸汽薄膜閥的開度突然增大，蒸汽沖擊力較大，對薄膜閥的傷害也較大。然后對比分析逐漸升溫跟延時逐漸升溫兩種升溫狀態(tài)，由表2可知，延時逐漸升溫干頭量優(yōu)于逐漸升溫干頭，故選擇延時逐漸升溫設(shè)計程序。

2.2.2 優(yōu)化薄板延長升溫時間

在選擇延時逐漸升溫設(shè)計程序的基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)化測試升溫時間，在延長升溫時間90 s、150 s、200 s、250 s對比發(fā)現(xiàn)，料頭水分時間上升顯著，干頭明顯降低。

圖5 不同延遲升溫時間下出口水分對比圖

經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，隨著延遲升溫時間的增大，料頭水分的斜率越來越大，在延遲升溫時間250 s下率先超過干頭的上限值10%，但是超出水分上限，故最終將延遲升溫時間設(shè)定為220 s。

2.3 滾筒入口無料到進入倒料狀態(tài)開始時間

當(dāng)生產(chǎn)結(jié)束時電子皮帶秤一段時間內(nèi)檢測到無物料時，烘絲機進入快速倒料狀態(tài)，此時烘絲機滾筒轉(zhuǎn)速由11 r/min提高到14 r/min，薄板溫度由142℃降為120℃。對不同滾筒入口無料到進入倒料狀態(tài)開始時間從90 s、60 s、30 s、25 s試驗。

圖6 滾筒入口無料到進入倒料狀態(tài)開始時間下出口水分對比圖

經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，隨著滾筒入口無料到進入倒料狀態(tài)開始時間的減小，料尾水分的斜率基本一致，但是料尾出口水分開始下降時間是越來越長，在滾筒入口無料到進入倒料狀態(tài)開始時間25 s時最后才下降到干尾的上限值10%，但是超出水分上限，故最終將滾筒入口無料到進入倒料狀態(tài)開始時間28 s。優(yōu)化設(shè)備參數(shù)后干頭干尾統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 優(yōu)化后干頭干尾數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

Tab.3 Statistics of dry head and dry tail data after optimization

批次干頭/kg干尾/kg占投料量百分比/% YLA210601223.920.70.56 YLA210601323.420.30.55 YLA210601424.020.60.56 YLA210601522.820.40.54 YLA210601623.321.50.56 YLA210601723.720.50.55

由表3可知，通過實驗設(shè)計優(yōu)化改進，干頭干尾量明顯降低，且干頭量每批料平均由原來的40.6 kg降低到23.92 kg，干頭優(yōu)化效果明顯優(yōu)于干尾。

3 感官質(zhì)量評定

對改進前后生產(chǎn)的煙絲分別取了5批樣進行卷制，經(jīng)平衡箱平衡水分后，由9名具有煙草行業(yè)卷煙感官評吸資質(zhì)的專家組成的評吸小組對試驗煙樣的感官質(zhì)量進行評價。對主要指標(biāo)色澤、香氣、諧調(diào)、雜氣、刺激性、余味五項（表4）進行評價，根據(jù)《甘肅煙草工業(yè)有限責(zé)任公司感官質(zhì)量設(shè)計值》要求進行打分，各項目均以0.5分為計分段上下浮動計算。統(tǒng)計了改進前后各5批卷煙的評吸加權(quán)平均分如圖7所示：

表4 卷煙評吸指標(biāo)及評判標(biāo)準(zhǔn)

Tab.4 Cigarette smoking evaluation index and evaluation standard

牌號感官質(zhì)量設(shè)計值 光澤香氣諧調(diào)雜氣刺激性余味總分 蘭州（硬藍(lán)）4.527.55.010.017.021.085 光澤油潤充足、稍粗燥較諧調(diào)微有雜氣略有雜氣較凈、較舒適

圖7 改進前后感官質(zhì)量評吸對比圖

從上圖可以看出，改進前感官質(zhì)量得分波動較大，基本在設(shè)計值左右，經(jīng)改進后，感官質(zhì)量平均得分提高了0.6分，改進成果明顯。

4 結(jié)論

通過分析滾筒式薄板烘絲機工作過程中影響煙絲含水率的相關(guān)變量，在恒定薄板溫度和排潮風(fēng)風(fēng)量的條件下，提出了一種通過設(shè)計薄板烘絲機延時升溫程序和優(yōu)化設(shè)備參數(shù)來控制煙絲料頭、料尾含水率的方法。經(jīng)過優(yōu)化關(guān)鍵設(shè)備參數(shù)，薄板排潮風(fēng)門啟動開度為28%，料頭薄板溫度延遲升溫程序自適應(yīng)控制上升時間為220 s，滾筒入口無料到進入倒料狀態(tài)開始時間為28 s。得到了煙絲干頭干尾含水率在10%以下的最優(yōu)設(shè)備控制參數(shù)，干頭干尾量由優(yōu)化前的0.89%降低到0.55%。降低干頭干尾技術(shù)對卷煙質(zhì)量控制和提升具有一定優(yōu)勢。通過設(shè)計程序和優(yōu)化設(shè)備參數(shù)，提升了烘后煙絲的質(zhì)量穩(wěn)定性。

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Optimizing equipment parameters of SH626 thin plate cut-tobacco dryer to reduce over-dried cut tobacco

FU Laiqiang*, GUO Yaqiang, GUO Zhiqiang, LI Jun, ZHAO Bo, QU Fan, GUO Jiangang, REN Yaning

Tianshui cigarette factory of Gansu Tobacco Industry Co., Ltd., Tianshui 741024, Gansu, China

[Objective] This study aims to reduce the over-dried cut tobacco of SH626 thin plate cut-tobacco drier. [Methods] Through the water adding test, the effects of equipment parameters on the over-dried cut tobacco were optimized, including the opening of the starting damper of the thin plate cut-tobacco drier, the temperature-rise time of the thin plate at the head, and the starting time of damping material. The temperature-rise time of the thin plate at the head was studied, and three delayed temperature-rise procedures were designed, namely, gradual temperature rise, delayed immediate temperature rise and delayed gradual temperature rise. [Results]①The effect of artificial water addition was significant, and the over-dried cut tobacco were significantly reduced, but macula and water wet mass easily occurred n; ②The opening of the start-up damper is reduced, which helps to reduce the dry head; ③The three kinds of delay heating procedures, namely, head gradual heating up, delayed immediate heating up and delayed gradual heating up, are beneficial to reduce the dry head, but the effect is the best under the delayed gradual heating-up procedure. Then, based on the delayed gradual heating-up procedure, the temperature rise time of head sheet is optimized to reduce the dry head; ④The start time of damping material is reduced, which helps to reduce the dry tail. [Conclusion] Through program design and optimization of equipment parameters, the optimal equipment control parameters for producing over-dried cut tobacco with moisture content below 10% are obtained, and the over-dried cut tobacco amount is reduced to 0.55%, the quality stability of cut tobacco after drying is improved.

cut-tobacco drier; over-dried cut tobacco; water addition test; optimization program; equipment parameter

Corresponding author. Email：flqswpu@163.com

付來強（1991—），碩士，助理工程師，研究方向：煙草設(shè)備及控制，Tel：17834166267，Email：flqswpu@163.com

2021-06-17；

2022-01-06

付來強，郭亞強，郭志強，等. 優(yōu)化SH626型薄板烘絲機設(shè)備參數(shù)降低干頭干尾[J]. 中國煙草學(xué)報，2022，28（1）.FU Laiqiang, GUO Yaqiang, GUO Zhiqiang, et al. Optimizing equipment parameters of SH626thin plate cut-tobacco dryer to reduce over-dried cut tobacco[J]. Acta Tabacaria Sinica, 2022,28(1). doi: 10.16472/j.chinatobacco.2021.114