熱風(fēng)潤葉工序工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計

李波　王筑臨　武鈺存　盧敏瑞　王芳　張騰健

摘? ? 要：為優(yōu)化熱風(fēng)潤葉工序工藝參數(shù)，采用正交試驗，對直接影響熱風(fēng)潤葉后煙葉含水率、溫度的加溫加濕方式、均勻性影響規(guī)律進(jìn)行分析，不斷提高工藝技術(shù)水平和改善設(shè)備工藝性能。結(jié)果表明：（1）熱風(fēng)溫度由90 ℃升高至100 ℃、風(fēng)門開度由50%調(diào)至100%狀態(tài)、滾筒轉(zhuǎn)速由40 Hz提高至45 Hz，對潤后煙葉含水率均勻性的提高有明顯作用；（2）確立了潤葉工序最佳參數(shù)的組合，1次、2次潤葉環(huán)節(jié)加水比例為10∶0的分配條件下，1次潤葉熱風(fēng)溫度95 ℃、2次潤葉熱風(fēng)溫度125 ℃，1次、2次潤葉環(huán)節(jié)蒸汽噴射比例5∶5出口煙葉含水率均勻性較好。潤后煙葉含水率更加趨于穩(wěn)定，能夠滿足葉梗分離工序質(zhì)量指標(biāo)的最佳條件。

關(guān)鍵詞：熱風(fēng)潤葉；蒸汽； 參數(shù)優(yōu)化；含水率；熱風(fēng)溫度；均勻性

中圖分類號：TS45? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2023.S.022

Design of the Process Parameters in the Damp Area of the Hot-ordering Process

LI Bo1， WANG Zhulin1， WU Yucun1， LU Minrui2， WANG Fang2， ZHANG Tengjian2

（1.China Tobacco Zhejiang Industrial Company Limited， Hangzhou， Zhejiang 310009， China; 2.Fujian Wuyi Leaf Tobacco Company Limited， Shaowu， Fujian 354000， China）

Abstract： In order to optimize the technological parameters of the hot air moistening process， using orthogonal test， the method of heating and humidifying and the influence law of homogeneity of tobacco leaf moisture content and temperature after hot air moistening were analyzed， continuously improve the technical level and improve equipment performance. The results showed that：（1）the increase of hot air temperature from 90 ℃ to 100 ℃， the air door opening from 50% to 100%， and the increase of drum speed from 40 Hz to 45 Hz had obvious effects on the improvement of the uniformity of moisture content of tobacco after moistening；（2）The combination of the optimal parameters of leaf conditioning process was established. Under the distribution condition that the water ratio of primary and secondary leaf conditioning processes was 10∶0， the temperature of hot air of primary leaf conditioning was 95 ℃， the temperature of hot air of secondary leaf conditioning was 125 ℃， and the steam injection ratio of primary and secondary leaf conditioning processes was 5∶5， the moisture content uniformity of export tobacco leaves was better.After moistening， the moisture content of tobacco leaves tends to be more stable， which can meet the best condition of the quality index of the leaf stalk separation process.

Key words： tot-ordering；steam；parameter optimization；the moisture content；hot air temperature；uniformity

打葉復(fù)烤過程中潤葉工序是葉梗分離的前一道工序，為葉梗分離工序提供溫濕度合適的煙葉。潤后煙葉含水率的適宜性與穩(wěn)定性是影響打葉過程中葉片結(jié)構(gòu)及造碎率的主要因素之一[1-7]。決定葉梗分離質(zhì)量好壞主要取決于來料的耐加工性和打葉設(shè)備的參數(shù)調(diào)整。其中，來料特性的調(diào)整作用遠(yuǎn)大于設(shè)備參數(shù)的調(diào)整，熱風(fēng)潤葉是來料處理的重要環(huán)節(jié)，對打葉風(fēng)分起著至關(guān)重要的作用。熱風(fēng)潤葉的水分和溫度是影響打葉質(zhì)量的重要因素，潤葉出口水分成為影響煙葉復(fù)烤整體質(zhì)量均勻性的關(guān)鍵因素之一，如何實現(xiàn)潤葉出口煙葉水分的均勻控制就成為烤廠研究的重點(diǎn)。

劉其聰?shù)萚8]研究表明，不同煙葉的耐機(jī)械加工強(qiáng)度達(dá)到最高時的含水率是不同的。中上等級煙葉含水率為17.5%左右時耐機(jī)械加工性能最好，而低檔次煙葉的含水率在19%～20%左右較為適宜。一般來講，在一定范圍內(nèi)，煙葉的耐加工強(qiáng)度隨含水率的增加而增加，但不是越高越好。含水率過于高，其耐加工性反而降低。在含水率適宜的條件下，煙葉的葉、梗結(jié)合部位的強(qiáng)度比其他部位低。去梗時，葉片能從結(jié)合部順利撕下，從而得到尺寸較大、葉形較好的葉片，梗上不帶葉片。李躍峰等[4]研究表明，打后煙片中大于12.7 mm的葉片率隨打葉前煙葉含水率和溫度的升高而增加，但當(dāng)含水率和溫度超過一定范圍后，大于12.7 mm的葉片率反而降低。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煙葉 打葉復(fù)烤 工藝規(guī)范》和《打葉煙葉 質(zhì)量檢驗》[9-11]中規(guī)定了潤后煙葉含水率允差為設(shè)計值的±1%，2016版《卷煙工藝規(guī)范》增加了潤葉煙葉含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.33%的要求，這2種方法在一定程度上可以代表煙葉含水率的穩(wěn)定性，但仍未能對潤后煙葉含水率穩(wěn)定性做出全面的評價。因此，本研究通過開展?jié)櫲~參數(shù)優(yōu)化試驗，研究不同潤葉工藝條件對潤后煙葉含水率和溫度均勻性的影響規(guī)律，提高潤葉效率，保證煙葉復(fù)烤質(zhì)量，實現(xiàn)潤葉環(huán)節(jié)工藝參數(shù)的穩(wěn)定，提高預(yù)處理工藝水平具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試煙葉為2022年度福建產(chǎn)區(qū)初烤煙葉，等級C3F，品種‘云煙87。

1.2 儀器

電子天平（感量0.000 1 g，梅特勒-托利多公司）；烘箱（弗利斯儀器有限公司）；手持式紅外溫度測試儀；WF3217B熱風(fēng)潤葉機(jī)（北京長征高科技有限公司），TA. XT Plus質(zhì)構(gòu)儀（英國Stable Micro System公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 潤葉工序關(guān)鍵參數(shù)單因素試驗 對一潤工藝條件（熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度、滾筒轉(zhuǎn)速）進(jìn)行單因素試驗（單因素試驗條件見表1，試驗條件得出7組試驗組合模式見表2）。生產(chǎn)穩(wěn)定后在一潤入口和二潤出口處，在試驗時間內(nèi)等時間間隔取樣15次，用烘箱法測定煙葉含水率；溫度檢測：在生產(chǎn)穩(wěn)定后，用紅外溫度儀在一潤入口和二潤出口每隔1 min測1次，共測15次。通過對比一潤出口相對二潤入口的含水率和溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率，評價各因素對潤后含水率和溫度均勻性的影響效果。

1.3.2 潤葉工序關(guān)鍵參數(shù)正交試驗 以固定二潤出口目標(biāo)含水率，對二潤工藝條件（加水比例、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度、滾筒轉(zhuǎn)速）進(jìn)行正交試驗4因素3水平L9（34）設(shè)計方案見表3。在固定其他工藝參數(shù)不變的基礎(chǔ)上，一、二潤加水比例為10∶0、7∶3、6∶4，一潤熱風(fēng)潤葉溫度設(shè)置90、95、100 ℃，二潤熱風(fēng)潤葉溫度設(shè)置120、125、130 ℃，一、二潤蒸汽分配比例7∶3、5∶5、3∶7。生產(chǎn)穩(wěn)定后，在一潤入口、一潤出口和二潤出口處，在試驗時間內(nèi)等時間間隔取樣15次測定煙葉含水率；生產(chǎn)穩(wěn)定后，用紅外溫度儀在潤葉出口每隔1 min測1次溫度，共測15次。通過對比一潤入口、一潤出口和二潤出口的含水率和溫度變異系數(shù)，評價各因素對潤后含水率和溫度均勻性影響效果。

1.4評價指標(biāo)

對所取的煙葉樣品檢測結(jié)果進(jìn)行計算，通過計算其變異系數(shù)及標(biāo)偏下降度，然后以檢測指標(biāo)對生產(chǎn)混配過程進(jìn)行量化評價，計算公式如下：

式中，x為樣品檢測值；X為樣品平均值；n為樣品數(shù)量；S為樣品標(biāo)準(zhǔn)偏差；CV為相應(yīng)工序來料樣品含量變異系數(shù)；D為上一道工序到下一道工序間的標(biāo)偏下降程度；i為一潤工序；j為二潤工序。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2010、SPSS Statistics 21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 熱風(fēng)溫度對潤后含水率及溫度均勻性的影響

由表4可知，在其他工藝參數(shù)不變的條件下，熱風(fēng)溫度分別為80、90、100 ℃時，二潤出口對一潤入口含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率分別為-4.17%、-87.18%、30.63%，表明提高一潤熱風(fēng)溫度有助于煙葉在潤葉滾筒內(nèi)均勻吸收水分，尤其是在熱風(fēng)溫度由90 ℃提高至100 ℃時，效果更加明顯；二潤出口對一潤入口溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率分別為-47.56%、-48.86%、18.76%，表明提高一潤熱風(fēng)溫度有助于提高潤后煙葉溫度均勻性，尤其是在熱風(fēng)溫度由90 ℃提高至100 ℃時，效果更加明顯。

2.2 熱風(fēng)風(fēng)量對潤后含水率及溫度均勻性的影響

由表5可知，在其他工藝參數(shù)不變的條件下，熱風(fēng)風(fēng)門開度分別為0%、50%、100%，二潤出口對一潤入口含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率分別為-31.06%、-87.18%、16.75%，表明加大一潤熱風(fēng)風(fēng)門開度有助于煙葉在潤葉滾筒內(nèi)均勻吸收水分，尤其是風(fēng)門開度由50%調(diào)至100%時，效果明顯；二潤出口對一潤出口溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率分別為-91.21%、-48.86%、-126.4%，表明一潤熱風(fēng)風(fēng)門開度的加大對潤后煙葉溫度均勻性作用無明顯規(guī)律。

2.3滾筒轉(zhuǎn)速對加工質(zhì)量的影響

由表6可知，在其他工藝參數(shù)不變的條件下，滾筒轉(zhuǎn)速分別為35、40、45 Hz，二潤出口對一潤入口含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率分別為-22.09%、-87.18%，4.47%，表明提高一潤滾筒轉(zhuǎn)速有助于煙葉在潤葉滾筒內(nèi)均勻吸收水分，尤其是滾筒轉(zhuǎn)速由40 Hz提高至45 Hz時，效果更加明顯；二潤出口對一潤出口溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率分別為-64.22%、-48.86%、-46.92%，表明一潤滾筒轉(zhuǎn)速對潤后煙葉溫度均勻性影響不大。

2.4 潤葉工序關(guān)鍵參數(shù)正交試驗對潤后含水率均勻性的影響

由表7、圖1、圖2可知，煙葉經(jīng)過真空回潮后，進(jìn)入一潤入口煙葉含水率平均值為15.41%，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.202，煙葉經(jīng)真空回潮及儲柜預(yù)平衡后含水率整體較為均勻、穩(wěn)定；從一潤出口含水率來看，含水率范圍在17.28%～18.66%，含水率和變異系數(shù)均值分別為17.65%、2.45；從二潤出口含水率來看，含水率范圍在17.65%～19.16%，含水率和變異系數(shù)均值分別為18.19%、1.96。其中，試驗2的二潤出口含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)均為最小，分別為0.266和1.51，二潤出口含水率相對一潤出口含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率為41.84%，降低程度最大。因此，上述結(jié)果表明試驗2（一、二潤加水比例10∶0，一潤熱風(fēng)溫度95℃，二潤熱風(fēng)溫度125℃，一、二潤蒸汽噴射比例5∶5）潤葉參數(shù)的組合模式效果最佳。

2.5 潤葉工序關(guān)鍵參數(shù)正交試驗對煙葉力學(xué)特性的影響

由表8可知，不同潤葉工藝參數(shù)下，二潤出口相對于一潤入口煙葉力學(xué)特性（葉梗分離平均力）來看，一潤入口煙葉葉梗分離平均力為34.89 g，第1組試驗（1～3）二潤出口葉梗分離平均力分別降低至33.98、32.91、33.81 g，結(jié)合圖3整體可知呈降低趨勢，平均降低值為1.32 g。其中，試驗2下降值最大為1.98g；第2、3組試驗（4～9）一潤入口至二潤出口煙葉葉梗分離平均力均有升高，試驗5下降值最大達(dá)至-3.49 g。

綜上，一、二潤加水比例逐漸降低時，即隨著二潤加水比例的增加，二潤出口煙葉葉梗分離強(qiáng)度逐漸增加；一、二潤加水比例為10∶0時葉梗分離平均力呈降低趨勢。其中，加水比例為10∶0，一、二潤熱風(fēng)溫度95、125 ℃，一、二潤蒸汽分配比例5∶5時，降低效果最佳，為下一道打葉工序葉梗分離工藝參數(shù)提供了更加便利的條件。

3 討論與結(jié)論

對熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門開度、滾筒轉(zhuǎn)速3個工藝參數(shù)對潤葉進(jìn)行單因素試驗，建立了不同潤葉工藝條件對潤后煙葉溫度和含水率均勻性影響規(guī)律，提高熱風(fēng)溫度對潤后煙葉含水率和溫度均勻性的提高有明顯作用，加大熱風(fēng)風(fēng)門開度、提高滾筒轉(zhuǎn)速對潤后煙葉含水率均勻性的提高有明顯作用，對潤后煙葉溫度均勻性作用不顯著；通過一、二潤加水比例，一、二潤熱風(fēng)溫度，一、二潤蒸汽噴射比例工藝參數(shù)對潤葉進(jìn)行正交試驗，確立了潤葉工序最佳參數(shù)組合。一次、二次潤葉環(huán)節(jié)加水分配比例為10∶0，一次潤葉熱風(fēng)溫度95 ℃、二次潤葉熱風(fēng)溫度125 ℃，一次、二次潤葉環(huán)節(jié)蒸汽分配噴射比例5∶5條件下出口煙葉含水率均勻性較好，能實現(xiàn)潤葉環(huán)節(jié)工藝參數(shù)的穩(wěn)定，可為下一道葉梗分離工序提供溫濕度合適的煙葉。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王建民， 馬林， 胡開利， 等. 打葉過程中煙葉造碎情況分析[J]. 煙草科技， 2001（7）： 3-4.

[2] 羅海燕， 方文青， 謝鑫， 等. 打葉質(zhì)量與出片率的關(guān)系[J]. 煙草科技， 2005（1）： 8-10， 19.

[3] 楊明峰. 片煙外觀質(zhì)量評價模式探討[J]. 中國煙草科學(xué)， 2007， 28（4）： 18-21.

[4] 李躍鋒， 姜煥元， 劉志平， 等. 煙葉溫度和含水率與打葉質(zhì)量的關(guān)系[J]. 煙草科技， 2005（2）： 5-6， 18.

[5] 皇甫東有， 劉丁偉， 王建民. 兩次潤葉水分、溫度控制度打葉質(zhì)量的影響[J]. 鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版， 2011， 26（2）： 28-31.

[6] 陳家東， 陶智麟， 劉全喜. 打葉復(fù)烤加工過程造碎及碎煙處理工藝研究[J]. 煙草科技， 2000（4）： 4-7.

[7] 劉其聰， 夏正林， 羅登山. 影響打葉質(zhì)量的因素分析與降低煙葉損耗[J]. 煙草科技， 1998（3）： 3-5.

[8] 吳洪田，李曉紅，畢繼華， 等.YC/T 146-2010煙葉打葉復(fù)烤工藝規(guī)范[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[9] 吳洪田，李曉紅，崔焰， 等.YC/T 147-2010打葉煙葉 質(zhì)量檢驗[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[10] 李欣雨.煙葉打葉復(fù)烤工藝技術(shù)與質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)實用手冊[M]. 長春：銀聲音像出版社，2005.

[11] 陳隆真.打葉復(fù)烤加工過程造碎及碎煙處理工藝研究[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計， 2019（30）： 4024.

收稿日期：2023-03-28

基金項目：浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項目（ZJZY2021B010）

作者簡介：李波（1982—），男，河南開封人，技師，主要從事煙葉采購研究。

通訊作者簡介：張騰?。?990—），男，福建寧化人，工程師，主要從事打葉復(fù)烤工藝研究。