滤棒直接加香装置的研究及应用

王俊,李文逢,梁源,王惠仙,金雯婷

(红塔烟草(集团)有限责任公司玉溪卷烟厂,云南 玉溪 653100)

滤棒直接加香装置的研究及应用

王俊,李文逢,梁源,王惠仙,金雯婷

(红塔烟草(集团)有限责任公司玉溪卷烟厂,云南 玉溪 653100)

近年来,国内外应用加香滤棒的卷烟产品呈现出爆发式增长,各烟草企业加大滤棒加香工艺技术的研究力度,开发各种各样的加香滤棒,如混合加香、香料线加香、胶囊加香、复合棒加香等等,本文介绍一种直接加香装置和加香技术,不依靠任何载体,在KDF2成型机上能够将液体香料直接添加到滤棒中,生产出加香滤棒.

滤棒;加香装置;试验

滤棒加香除了能有效避免烟丝加香的缺点外,还具有很多优点:香料靠近唇端,抽吸时香气更为明显;添加手段多样化,为技术研发提供更多的加香工艺选择;添加的香料物类型丰富,烟草本香、水果香型、薄荷香型、酒香型等等;具有鲜明的新颖外观特色,实现外观创新,吸引消费者,所以滤棒加香逐渐成为目前国内外烟草企业的重要研究项目.

目前滤棒加香的技术主要有混合加香、胶囊加香、香料线加香、复合加香等等,每一种加香方式和技术均有各自的优点和缺点.本文主要研究介绍一种不依靠任何载体将液态香料直接添加到丝束上的滤棒加香技术--直接加香.

1 滤棒直接加香的优点

直接加香是利用专门的装置将香精香料直接添加到嘴棒中的一种加香技术.和混合加香相比较,直接加香基本可以实现所有液体香料的添加,包括不适合与增塑剂混合的香料 ;香料直接添加到滤棒的中间,在滤棒生产出来后可以减少香气的散发和损失;避免出现料液混合不均匀问题 ;不需要进行人工混合配料工序 ;实现生产加香滤棒和不加香滤棒的快速转换 ;实现生产不同类型、不同添加量加香滤棒的快速转换,生产试验灵活性较高 .

2 香料添加方式及添加位置研究

在成型机上进行香料直接添加通常选择在施加增塑剂之后,即在喷洒室和烟舌之间均可考虑,但较为理想的位置和方式有两个.

其一,以单个喷头的方式在输送辊和送丝器之间,将香料喷洒在开松后的丝束上,然后进入送丝器,由于此位置施加的香料在进入送丝器后会在压缩空气的作用下被吹出一部分,影响加香效果,并且在生产过程中压缩空气的压力恒定不变,而当成型机速度变化时将导致香料实际添加量的变化,所以此位置不理想.

其二,采用喷管的方式,将喷管插入烟舌,在烟舌部位将香料添加到丝束上,由于在烟舌部位丝束被压缩成束,并被包裹成条,所以在此部位容易将香料添加到滤棒的中心位置,并且丝束被即时包裹起来,可减少香气的损失,所以在烟舌部位添加香料较为理想.

3 加香装置的工作原理

3.1 加香装置组成

装置主要由香料储存桶、齿轮泵、压力表、喷枪、管道和电气控制部分等组成,电气控制部分主要由压力传感器、AD模块、编码器、DA模块、PLC、显示器、伺服放大器和伺服电机等组成.

3.2 工作原理

加香装置主要由采样环节(包括主机速度采样和压力采样组成)、主控单元、显示单元、执行单元四大部分构成.

如图1所示,通过编码器从滤嘴棒成型机上取得实时生产速度模拟信号,编码器取得实时生产速度信号通过PLC的模拟量模块(A/D模块)采样,先将速度模拟信号转换成数字信号,传入到PLC中,完成主机同步信号采样.在齿轮泵和喷枪之间装有压力表和压力传感器,通过压力表可直观的看出液体压力,压力传感器把压力信号(模拟量)反馈至AD模块,AD模块进行模数转换后再把信号传送至PLC进行信号处理,完成压力信号采样.

图1 直接加香工作原理图

主控单元由PLC完成内部的逻辑运算,PLC完成主机速度和压力值相关逻辑运算后,以脉冲数据量的形式给伺服放大器,伺服放大器通过给定的脉冲数据量控制伺服电机的转速,再通过伺服电机的转速控制齿轮泵,由齿轮泵执行精确的香料量输出给喷头.

PLC通过数字输出信号控制喷枪顶针电磁阀,控制喷枪顶针进行打开或闭合动作,当设备启动后,喷头打开,将香料喷涂在丝束上,从而实现加香的整个流程和工艺.

而当生产速度和压力变化时,主控单元PLC会根据两者的变化不断进行逻辑判断运算从而改变输出脉冲给伺服控制器以适应速度和压力的变化,形成闭环控制,保证加香的均匀和稳定,满足生产工艺要求.

显示单元采用一台触摸屏设备,它与PLC直接相连,方便人员与PLC之间进行人机通信,主要完成参数调整、修改、故障显示、报警操作等.

4 装置结构组成

加香装置安装在送丝器背后的机架上,装置呈方形结构,外形尺寸为345X320X330,除触摸屏和喷头外,所有部件均安装在装置内部,结构紧凑,便于安装在设备上,其结构如图2所示.

5 试验及评价

对试验数据及添加效果进行统计分析,试机后分析结果如下.

(1)香料添加能够与嘴棒生产速度实现相对精准同步.(2)通过对采集的数据进行定量分析,每支嘴棒添加的香料是正常生产需求的1~1.2倍,适量添加稀释剂能够满足正常生产要求.(3)通过对采集的数据进行定量分析,在添加的过程中,香料能实现稳定的线性状态,由于齿轮泵的稳定供料,0.05mm孔径的电喷式喷枪的定量供给,从直接添加香料的角度来说基本满足了添加要求.(4)由于纯香料本身有一定的粘度和颗粒状态存在,0.05mm孔径的电喷式喷枪在使用的过程中经常发生堵塞现象,由于香料添加过程中添加的量较小,喷枪堵塞以后不易被发现,在生产中可能出现一批没有添加过香料的嘴棒.(5)由于采样系统经PLC处理后控制香料的量,中间流程有点多,加上PLC处理环节需要几十毫秒的延迟,因此系统响应有一定延后,从而对控制精度有一定的影响.但比较其他加香技术而言,其控制精度已高出许多.(6)由于香精香料的施加量能够实现精确控制,因此能够保持卷烟香气的一致性.

图2 直接加香装置结构图

[1]德国豪尼(HAUNI).KDF2成型机产品说明书[M],1987.

[2]德国豪尼(HAUNI).KDF2 成型机装配图[M].1987.

[3]陈大先.机械设计手册[M].北京:化学工业出版社,2008,4.

TS457

A

1671-0711(2017)11(上)-0098-02

云南中烟工业有限责任公司科技项目"滤棒混合加香改进技术及直接加香工艺技术的研究应用"(2016GY04).