煙草打葉復(fù)烤生產(chǎn)線中雜物控制技術(shù)綜述

李國章，任承能，姬建紅，李 磊，劉延新

（1.石林復(fù)烤廠，云南 昆明 652200；2.貴州煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 564100；3.北京長征高科技有限公司，北京 100176）

打葉復(fù)烤生產(chǎn)線作為卷煙廠原料的生產(chǎn)基地，其產(chǎn)品的質(zhì)量直接影響成品香煙的質(zhì)量，特別是原料中夾雜的雜物及不合格煙葉對卷煙質(zhì)量的影響非常嚴(yán)重，輕則影響卷煙的吸食口味,重則會因非煙雜物燃燒產(chǎn)生有毒氣體，對人體造成傷害；同時硬質(zhì)種類的非煙物質(zhì)易損壞生產(chǎn)設(shè)備，給打葉復(fù)烤、工業(yè)制絲線刀片等貴重生產(chǎn)設(shè)備帶來使用成本風(fēng)險[1]。

目前復(fù)烤企業(yè)控制非煙物質(zhì)主要采用人機(jī)結(jié)合的方式，根據(jù)雜物的不同物理特性，通過人工在線或離線挑選、機(jī)械剔除特定性狀的雜物，以降低成品非煙物質(zhì)。當(dāng)前應(yīng)用較多、較為有效的除雜方式主要有人工精選、麻絲剔除機(jī)、篩砂機(jī)、風(fēng)選除雜、光電除雜、金屬探測儀、永磁鐵等。近年來，隨著卷煙品牌的發(fā)展，區(qū)域加工中心建設(shè)和均質(zhì)化加工的不斷深入推進(jìn)，行業(yè)在除雜工藝技術(shù)上進(jìn)行了深入研究和探索。近年來激光除雜技術(shù)、靜電除雜技術(shù)在煙草行業(yè)也逐漸得到應(yīng)用。

1 非煙物質(zhì)分類及其在煙草中的控制標(biāo)準(zhǔn)

非煙雜物按其危害性程度分為3 類：一類是各種動物的軀體、毛發(fā)、毛皮、羽毛等生物有機(jī)體，食用油、農(nóng)藥、化肥等化工產(chǎn)品污染的煙葉或雜物，尼龍、化纖等化工制品，金屬物、玻璃、口香糖、煙頭等；二類非煙物質(zhì)是紙、麻制品等植物纖維制品，果皮、果核等食品垃圾，石頭、砂土等；三類非煙物質(zhì)是雜草、種子、楊柳絮等非煙草類植物[1]。目前，煙草行業(yè)要求的控制標(biāo)準(zhǔn)為：一類雜物含量為0，二、三類雜物含量≤0.006 65%，但實(shí)際上成品片煙含雜水平控制在一類≤8 個/10箱，二、三類≤30 個/10 箱，先進(jìn)指標(biāo)達(dá)到一類≤4 個/10 箱，二、三類≤20個/10箱[2]。

2 非煙物質(zhì)剔除工藝

2.1 人工挑選

在生產(chǎn)線中，人工挑選有2 個工序：一是鋪葉投料工序，該工序的任務(wù)是投料，雜物剔除只是附帶行為，所剔除的雜物主要包括原煙標(biāo)簽、縫包麻繩和其他可見較大型雜物；二是一次潤葉后的精選臺工序，通常有20 多個挑選臺位，利用前級比例分料裝置將物料分散至各慢速皮帶，通過人工將不合格煙葉和可見雜物剔除，雜物有羽毛、塑料薄膜等，該工序的挑選雜物效果受人為因素及物料均散程度影響較大，且現(xiàn)打葉復(fù)烤廠更多的是采用智能化的設(shè)備代替人工，以適應(yīng)未來工業(yè)的發(fā)展需求，導(dǎo)致該工序在各工藝段應(yīng)用越來越少。

2.2 風(fēng)選除雜技術(shù)

該工藝技術(shù)是通常設(shè)置在人工選葉后，此處煙葉經(jīng)過一潤后會更加舒展，且水分高、韌性好、不易破碎；一般選后物料被分散至4～6組，分流后進(jìn)入風(fēng)選除雜機(jī)，利用風(fēng)力浮選原理[3]，將煙葉中的輕質(zhì)雜物和碎葉風(fēng)選出來，選出來的雜物被輸送到碎葉集中剔雜系統(tǒng)統(tǒng)一處理。風(fēng)選除雜系統(tǒng)主要由風(fēng)選除雜機(jī)、落料器、風(fēng)機(jī)和循環(huán)管路組成。煙葉通過高速皮帶機(jī)拋入風(fēng)分倉內(nèi)，經(jīng)風(fēng)力浮選作用，將麻絲、羽毛、紙片等較輕的雜物和部分葉片風(fēng)選出來，通過落料器氣料分離后進(jìn)入到雜物處。

2.3 麻絲剔除技術(shù)

麻絲剔除技術(shù)主要應(yīng)用在風(fēng)分器出口振篩上安裝的粘貼拖帶、振篩出口處的無動力除麻輥，以及葉片匯總帶后的麻絲剔除機(jī)。其主要是利用粘貼搭扣對麻絲、毛線進(jìn)行捕捉。但搭扣粘貼麻絲的效果，一是取決于麻絲是否與其接觸，其捕捉麻絲的范圍通常是表面的物料或接觸到的物料；二是搭扣粘貼是否失效（能否及時清理）。在實(shí)際工作中，通常工作2 h 后，表面就會粘滿麻絲，若不能及時清理導(dǎo)致其捕捉麻絲能力失效，而通常生產(chǎn)過程中也來不及清理。

2.4 光電除雜技術(shù)

光電除雜技術(shù)通常應(yīng)用在葉片復(fù)烤工序之前，針對打后葉片采用圖像方法檢測，利用光譜特性和圖象處理算法等先進(jìn)技術(shù)識別手段，將雜物和霉變的葉片識別后剔除，最大限度地提高打后葉片的潔凈度[4]。

光電除雜系統(tǒng)主要由輸送機(jī)、視頻柜、空氣排氣柜、冷卻系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等組成；其輸送機(jī)主要是用于輸送物料，其配備了使物料平穩(wěn)通過分選裝置的輔助氣流系統(tǒng)，使物料以平拋的運(yùn)動方式通過視頻分揀系統(tǒng)；其視頻柜主要用于雜物的識別及剔除，其圖像采用最先進(jìn)的線性相機(jī)，滿足使用需求，其剔除執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用大流量、高速、精確的氣動電磁閥，利用壓縮空氣氣流，噴落剔除雜物；其空氣排氣柜是整個裝置的末端部分，其主要是除雜后的煙葉順利進(jìn)入下一工序，同時提供一個較大的空間，讓離心風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣體通過壓風(fēng)罩通道后，在此得以舒緩，并經(jīng)過頂部的出口排放到廠房的除塵系統(tǒng)。其冷卻系統(tǒng)通過冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，使視頻柜中的溫度保持恒定，確保電氣控制元件和攝像機(jī)正常工作。光電除雜技術(shù)應(yīng)用效果主要取決于物料的多少，是否能夠?qū)㈦s物展現(xiàn)在攝像鏡頭之前。以12 000 kg/h 的打葉復(fù)烤生產(chǎn)線中，打葉后的葉片量巨大，要將所有葉片一張張平鋪?zhàn)屨障鄼C(jī)辨別剔除是不可能的。若能解決前端進(jìn)料端物料的分散問題，其應(yīng)用效果會提高一個等級。

2.5 重力除雜技術(shù)

重力除雜技術(shù)主要針對煙葉中混雜的砂石、砂土、種子等較重的雜物，其主要配置在一次潤葉后及皮帶輸送機(jī)上；其設(shè)置在皮帶機(jī)上的裝置結(jié)構(gòu)較簡易，一般由多個圓輥組成，自帶驅(qū)動系統(tǒng)也可與皮帶輸送機(jī)的主動輥聯(lián)動，當(dāng)煙葉經(jīng)過圓輥時，砂石等較重的雜物和部分碎葉經(jīng)輥?zhàn)又g的縫隙落入下級皮帶輸送機(jī)上集中收集處理。此類除雜技術(shù)性價比較高，被復(fù)烤廠廣泛應(yīng)用。

目前的常用通常有2 種：輥道篩砂機(jī)和滾筒篩砂機(jī)。其輥道式篩砂機(jī)主要由轉(zhuǎn)輥除雜裝置及振篩輸送機(jī)組成，首先通過轉(zhuǎn)輥之間的間隙過濾掉較小的顆立，一般轉(zhuǎn)輥采用可除麻絲的轉(zhuǎn)輥，兼具除麻絲功能；其篩后的雜物再通過下級振動式的篩分機(jī)對雜物進(jìn)行二次篩分，將誤剔除的碎葉進(jìn)行分離返回生產(chǎn)線；此類設(shè)備通過兩級篩分到達(dá)更好的效果，提高剔除率的同時減少誤剔率；其滾筒式的篩分機(jī)主要由機(jī)架、筒體及篩網(wǎng)組成，其主要通過帶角度的滾筒轉(zhuǎn)動來輸送煙葉，同時松散煙葉，松散后煙葉通過筒體內(nèi)置的篩網(wǎng)將雜物及碎葉分離出來；此類設(shè)備因物料的松散狀態(tài)好，其篩分效率更高，但是因?yàn)槲锪显谳斔瓦^程中有較多摔打，導(dǎo)致煙葉造碎嚴(yán)重，在近年來復(fù)烤廠的技改項(xiàng)目中沒得到廣泛應(yīng)用。

2.6 金屬除雜技術(shù)

金屬探測儀和永磁鐵是針對物料中的金屬物件進(jìn)行檢測剔除。永磁鐵主要靠其本身自帶的磁性來吸附位于物料表面的金屬雜物，主要用于打葉前烤片后以及易混入帶磁性金屬的工藝位置是性價比較高的一種除金屬雜物的技術(shù)工藝。金屬探測儀主要安裝在二潤之后、成品打包之前2 個位置。具有高靈敏度、抗干擾能力強(qiáng)、不受金屬在包裹深度影響，是在線檢測金屬雜物的理想設(shè)備。其主要由傳感器及控制儀表組成，其傳感器一般為（上、下）分體結(jié)構(gòu)，控制箱為壁掛箱式結(jié)構(gòu)，安裝比較方便；其主要應(yīng)用于穩(wěn)電磁場技術(shù)，當(dāng)帶磁性雜物出現(xiàn)后會對電磁場產(chǎn)生微擾，改變傳感器內(nèi)電磁場結(jié)構(gòu)，隨即傳感器將信號放大后送入控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)在不停機(jī)的情況下從生產(chǎn)線上自動將金屬雜物剔除，從而保證正常生產(chǎn)。

2.7 靜電除雜技術(shù)

靜電除雜技術(shù)利用正負(fù)電荷相吸的原理對煙片中的雜物進(jìn)行剔除[5]，煙片由振動篩分機(jī)輸送時呈跳躍翻滾半懸浮態(tài)均勻前行，因靜電感應(yīng)而顯電性，其中混雜附帶的質(zhì)量較輕的毛發(fā)、麻絲、雜草等異物和粉塵受電場力的作用，被靜電吸附并隨氣流被抽吸至風(fēng)分離器中被剔除，達(dá)到祛除異物凈化空氣的效果。因靜電電場強(qiáng)度可控，并可根據(jù)物料的不同做適當(dāng)調(diào)整。剔除的雜物可達(dá)到幾乎不含煙片的效果。靜電除雜設(shè)備主要由吸附裝置、風(fēng)罩、支架、雜物分離裝置及電氣系統(tǒng)組成。為了使物料中的雜物分揀得更加徹底，在該裝置的下面安裝有振動篩分機(jī)，其功能不僅是篩分的作用，還有讓物料抖動，使夾雜在煙片之間的雜物得以釋放，被靜電吸附裝置分揀出來。最后再將雜物通過雜物分離裝置分離出進(jìn)入雜物收集箱。靜電除雜技術(shù)應(yīng)用效果顯著，特別是對雜草、種子和松針、蟲巢等與煙葉的吸濕率和導(dǎo)電性不同的有顯著的祛除效果雜物，近年來在生產(chǎn)線中應(yīng)用廣泛。

3 結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)有生產(chǎn)線各類剔雜處理的效果只能是改善煙草質(zhì)量，而非實(shí)現(xiàn)完全態(tài)控制，生產(chǎn)線完全態(tài)的除雜是未來的發(fā)展方向，如何將現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)并融入到生產(chǎn)線中是下一步研究的關(guān)鍵。