低强度松散回潮系统的设计及应用

张玉和,易 斌,范晓宝,尹春晖,杨玉波,孙 豪,张小东,李静义

1.秦皇岛烟草机械有限责任公司,河北省秦皇岛经济技术开发区龙海道67号 066318

2.云南中烟工业有限责任公司技术中心,昆明市五华区红锦路367号 650231

3.红塔烟草(集团)有限责任公司昭通卷烟厂,云南省昭通市昭阳区南郊凤凰山 657000

4.中烟机械技术中心有限责任公司,上海市浦东新区金海路1000号 201206

低强度松散回潮系统的设计及应用

张玉和1,易 斌*2,范晓宝1,尹春晖3,杨玉波1,孙 豪4,张小东1,李静义1

1.秦皇岛烟草机械有限责任公司,河北省秦皇岛经济技术开发区龙海道67号 066318

2.云南中烟工业有限责任公司技术中心,昆明市五华区红锦路367号 650231

3.红塔烟草(集团)有限责任公司昭通卷烟厂,云南省昭通市昭阳区南郊凤凰山 657000

4.中烟机械技术中心有限责任公司,上海市浦东新区金海路1000号 201206

为解决滚筒式松散回潮机由于机械作用和筒内温度过高而引起的片烟造碎大、影响片烟内在品质等问题,根据复烤后片烟在预压打包时自然形成的分层特点研制了预松散装置,对垂直分切后的烟块进行弯曲处理而实现柔性预松散;优化了松散回潮机滚筒内部结构,将长耙钉改为八边形结构的短耙钉,并将筒内按功能划分为松散、展开、回潮和加料4个区,提高物料在加工过程中的针对性.结果表明:低强度松散回潮系统在出料温度较低(≤53℃)情况下,松散率可达到99.5%以上;平均碎片量由86.5 kg/批次降低到79.6 kg/批次,平均碎末量由6.1 kg/批次降低到3.2 kg/批次.新系统有效降低了滚筒内处理强度,减少了片烟造碎,提高了物料受热和回潮的均匀性,较好地保持了烟叶的自然本香,改善了片烟加工品质.

滚筒式松散回潮机;低强度;烟块;片烟;预松散

切片松散回潮是卷烟制丝生产线的关键工艺环节之一[1],主要作用是将复烤打包后的片烟进行松散回潮处理.在生产过程中,由于滚筒式松散回潮机处理强度过高会对片烟产生两方面的影响:一是滚筒内拨钉的机械作用使片烟出现造碎;二是滚筒内处理温度较高,尤其是施加较多的喷射蒸汽,直接影响片烟的内在品质.针对上述问题,已有学者进行了研究与改进,其中较典型的有quot;真空回潮+滚筒松散回潮quot;[2-3]和quot;微波加热+滚筒松散回潮quot;[4-5]方式.两种处理方式都具有提高片烟松散率和降低造碎的作用,但也具有一定的局限性,只适用于低档卷烟,对于高档卷烟则不完全适用[5-6],并且生产能耗和设备成本相对较高[7].为此,根据复烤后片烟在预压打包时自然形成的分层特点,研制了预松散装置[8],利用该装置对垂直分切后的烟块进行弯曲处理而实现柔性预松散,同时对松散回潮机滚筒内部结构进行优化,以期降低滚筒内物料造碎,减少蒸汽的施加量,实现低强度松散回潮处理.

1 系统组成

1.1 系统结构

低强度松散回潮系统主要由垂直分切机、动态皮带秤、预松散装置、出料皮带、振动滑槽和滚筒式松散回潮机组成,见图1.其中,垂直分切机可将拆箱后的烟包在垂直方向上按quot;三刀四块quot;方式均匀分切为烟块.动态皮带秤实际上是一台带称重功能的皮带机,用于切后烟块的输送和流量控制.预松散装置是利用上下凹凸相对的两条圆弧形皮带形成的弯曲通道,迫使坚硬的烟块在通过通道时产生弯曲变形而实现初步松散.滚筒式松散回潮机是利用滚筒内的耙钉结构在蒸汽、雾化水和热风的共同作用下,将分切并预松散后的烟块进行回潮和松散处理.出料皮带和振动滑槽则是预松散装置和滚筒式松散回潮机之间的输送设备.在系统设计中,预松散装置和滚筒式松散回潮机是研究重点.

图1 低强度松散回潮系统示意图

1.2 预松散装置的设计

预松散装置主要由上输送皮带和下输送皮带两大部件组成,见图2.上下输送皮带凹凸相对,构成S形弯曲通道.其中,上皮带通过4个独立的弹性悬挂装置和自动升降机构悬吊在下皮带的上方,可以自动适应来料烟块的厚度,并对烟块保持一定的压紧度.分切后的烟块按其内部层理的分层面方向垂直排列在皮带上并进入上下皮带之间,在上下皮带的压紧夹持作用下,烟块通过S形弯曲通道时,迫使烟块产生弯曲变形,使烟块内部沿层理方向产生微小裂缝,从而使分切后的烟块变软或开裂,分解成若干个片状小烟块,以实现低强度的预松散处理.

图2 预松散装置结构及工作原理示意图

1.2.1 上下皮带最佳弯曲半径及几何关系

如图3所示,上下皮带构成同心圆弧的弯曲通道,当烟块通过上下皮带时产生弯曲变形,使得靠近上皮带的外圆弧一侧得到足够的拉伸而产生裂缝或开口.其中,圆弧通道的区间夹角α、下皮带弯曲半径r、上皮带弯曲半径R 3个变量的大小均会影响松散效果.α和r的大小会影响弧长,而弧长应接近一个烟块的长度.可见,r越小,弯曲作用越明显,松散效果越好.为充分考虑相关设计结构的合理性和可行性,需通过试验在两者之间寻找一个结合点.

图3 烟块弯曲变形及几何关系示意图

采用C3F等级200 kg纸箱烟包,利用垂直分切机按quot;三刀四块quot;方式,将6个烟包均匀切成24个烟块.每个试验样本分别用2个分切后的烟块,先后通过预松散装置和松散回潮机,试验中预松散装置的弯曲半径r和R均为可调,取不同的值,重复试验3次.在回潮滚筒生产工艺条件不变的情况下,在其出料口捡出未松散烟块,并按式(1)计算出片烟松散率,取3次平均值,试验结果见表1.

片烟松散率=(出料口物料总量-出料口捡出未松散烟块)/出料口物料总量X100% (1)

由表1可见,随着弯曲半径r和R的增大,片烟松散率逐渐降低,其中1#～3#样本松散率均超过99%,松散效果较好.经过综合考虑,以3#样本的弯曲半径为设计依据,取r=707 mm,R=997 mm,并将圆弧弯曲的区间夹角α确定为46°.在此条件下,进料端接口及整机结构相对较合理.

表1 预松散装置不同弯曲半径下松散效果对比

1.2.2 上下皮带线速度

以4 000 kg/h制丝生产线为例,设烟包质量200 kg/包,烟包尺寸1 160 mmX690 mmX725 mm,按quot;三刀四块quot;方式进行垂直分切,分切后每个烟块尺寸725 mmX690 mmX290 mm,烟块质量50 kg.烟块平铺在皮带上按间隔100 mm计算,则每个烟块在皮带上所占长度为725+100=825 mm,由此可得下皮带线速度V下=(4 000/50)X0.825=0.018 m/s.由图3几何关系可知,由于上皮带与下皮带为同心圆弧,并且角速度相等,可得R/r=V上/V下关系成立,因此上皮带线速度V上=(R/r)V下=(997/707)X 0.018=0.025 m/s.

1.3 滚筒式松散回潮机的优化

由于烟块在进入松散回潮机前增加了预松散处理,因此有效降低了滚筒内的工作负荷,也为回潮滚筒的改进优化提供了条件,改进后滚筒内结构见图4.其中,将滚筒进料端由原来的长耙钉改为八边形结构,配以较短的耙钉,避免将还处于干燥状态的烟块过度翻滚,减小高强度的机械作用对片烟产生造碎.同时,对滚筒内结构进行了合理分区,从进料到出料方向按功能划分为松散、展开、回潮和加料4个区,并在各个阶段都配有相应的耙钉和抄板结构.另外,对加水和蒸汽喷嘴的位置以及控制方式进行优化配置,以使物料在整个加工过程中都得到针对性处理.经过改进优化的松散回潮机也称为柔性松散回潮机,可以有效减少物料造碎,提高物料加工的均质化水平.

图4 改进后滚筒式松散回潮机筒内结构示意图

2 应用效果

2.1 物理指标检测

材料:quot;红塔山quot;品牌配方烟叶[由红塔烟草(集团)有限责任公司昭通卷烟厂提供],投料量为7 400 kg/批次(按12%计).仪器:LA34001S电子台秤(感量0.1 g,德国赛多利斯公司);HY303手持式测温仪(精度2%,上海华阳检测仪器有限公司);FD240烘箱(温度设定精度1℃,德国宾得公司).方法:参照YC/T 147-2001[9]规定的叶片结构和碎叶片结构的检验方法,分别对采用预松散装置前后每批次的回潮机出口松散率、预配柜出口碎片量和碎末量进行测试,温度和含水率分别为回潮机出口35个离线测量值的平均值,测试结果见表2.

由表2可见,采用预松散装置前后平均松散率分别为99.8%和99.7%,表明柔性松散回潮机具有较强的松散能力;在较低的出料温度和较高的松散率下,采用预松散装置比未采用该装置产生的碎片量和碎末量分别减少8%和47.5%,说明预松散装置对于减少造碎,降低处理温度具有显著效果.

2.2 感官质量评吸

将单批次quot;红塔山quot;品牌配方烟叶,分别通过在较优工艺参数条件下的柔性松散回潮机与传统松散回潮机,经过不同的预配柜混合后在其出口取样,按照YC/T 415-2011[10]规定的感官评价方法对两种处理样品的感官质量进行评吸对比,结果见表3.可见,与传统松散回潮机相比,采用柔性松散回潮机后,样品的香气质、香气量、丰满度及浓度等指标均有明显提升,说明经过柔性松散回潮处理后能够较好地保持烟叶的自然本香及其香味物质.

表2 不同工艺条件下采用预松散装置前后检测数据对比

3 结语

低强度松散回潮系统通过对切后烟块进行预松散处理,以及优化滚筒内部结构,取得了较好的松散回潮效果.在出料温度较低(≤53℃)情况下,松散率可达99.5%以上;平均碎片量由86.5 kg/批次降低到79.6 kg/批次,平均碎末量由6.1 kg/批次降低到3.2 kg/批次.系统结构简单,有效降低了滚筒内处理强度,减少了片烟造碎,提高了物料受热和回潮的均匀性.经过柔性松散回潮处理后,较好地保持了烟叶的自然本香,改善了烟叶加工品质.

[1] 黄嘉礽.烟草工业手册[M].北京:中国轻工业出版社,1999.

[2] 梁强,王加深,劳艳卿,等.全片烟工艺条件下增设真空回潮工序初探[J].郑州轻工业学院学报:自然科学版,2002,17(1):10-14.

[3] 陈彩霞,卢彦华,于录,等.真空回潮工序对片烟加工质量的影响[J].安徽农学通报,2009,15(12):214-216.

[4] 林玉红,罗登山,闫亚明.微波技术在烟草工业中的应用研究进展[J].烟草科技,2004(2):9-13.

[5] 曹洁穹,王健强,樊亚玲,等.微波加热松散在片烟制丝工艺中的应用[J].烟草科技,2006(3):5-8.

[6] 许淑红,熊安言,赵伟民,等.真空回潮对烟叶质量的影响[J].烟草科技,2007(5):12-14.

[7] 马铁兵,王永金.烟包微波松散与真空回潮工艺的比较[J].轻工机械,2008(10):105-108.

[8] 张玉和,陶轶静,裴志明,等.低强度松散回潮装置:中国,201110128067.X[P].2013-08-28.

[9]YC/T 147-2001打叶烟叶 质量检验[S].

[10]YC/T 415-2011烟草在制品 感官评价方法[S].

责任编辑 曹 娟

Design and Application of Low Processing Intensity Looseningamp;Conditioning System

ZHANG Yuhe1,YI Bin*2,FAN Xiaobao1,YIN Chunhui3,YANG Yubo1,SUN Hao4,ZHANG Xiaodong1,and LI Jingyi1
1.Qinhuangdao Tobacco Machinery Co.,Ltd.,Qinhuangdao 066318,Hebei,China
2.Technology Center,China Tobacco Yunnan Industrial Co.,Ltd.,Kunming 650231,China
3.Zhaotong Cigarette Factory,Hongta Tobacco(Group)Co.,Ltd.,Zhaotong 657000,Yunnan,China
4.China Tobacco Machinery Technology Center Co.,Ltd.,Shanghai 201206,China

As a solution to the higher breakage rate of strips caused by mechanical action and the intrinsic quality of strips affected by higher temperature in cylinder loosening and conditioning,a pre-loosening device was developed,wherein the vertically sliced tobacco block was subjected to bending and pre-loosened along the layers formed natureally during baling.The conditioning cylinder was modified by replacing the long spikers with octagonal short ones and divided into four functional sections responsible separately for loosening,spreading,conditioning and casing to facilitate following processing.The results showed that the outlet tobacco temperature was lower(≤53℃ ),the loosening rate of strips was over 99.5%,the average amount of tobacco scraps reduced from 86.5 to 79.6 kg/batch,and the average amount of tobacco dust decreased from 6.1 to 3.2 kg/batch.The new system effectively reduced the processing intensity,decreased the breakage of strips,promoted the uniformity of heating and conditioning,kept natural tobacco aroma,and improved the processing quality of strips.

Cylinder loosening and conditioning system;Low intensity;Tobacco block;Strip;Pre-loosening

TS431

B

1002-0861(2015)10-0089-04

10.16135/j.issn1002-0861.20151016

2015-02-12

2015-07-08

张玉和(1960-),本科,高级工程师,主要从事烟草机械的设计与研发工作.E-mail:zhangyuhe6688@163.com;*

易斌,E-mail:yxyibin@126.com

张玉和,易斌,范晓宝,等.低强度松散回潮系统的设计及应用[J].烟草科技,2015,48(10):89-92.ZHANG Yuhe,YI Bin,FAN Xiaobao,et al.Design and application of low processing intensity looseningamp;conditioning system[J].Tobacco Scienceamp;Technology,2015,48(10):89-92.