卷烟工业制丝设备对工艺质量的影响

彭 飞

（广西中烟工业有限责任公司南宁卷烟厂，南宁 530000）

烟草制丝设备包括切丝机、叶片加料机和烘丝机。其中：切丝机用来保证烟丝有均匀的宽度，使其满足切丝质量标准；叶片加料机用来满足消费者的口味偏好，只有提升加料机的精确度、均匀性与稳定性，才能在保证加料工艺质量的同时提高物料的使用率，降低生产成本；烘丝机可通过精确控制温度、湿度提高烟丝填充值，从而确保其工艺质量达到市场的高标准要求。因此，只有优化与改进烟草制丝设备，才能最大程度提升烟丝制造的工艺质量。

1 烟草制丝设备现状概述

目前，烟草制丝生产已经全面趋于全自动化，很多企业都已经开始完善自动化控制系统，以此加强对各烟草制丝设备的故障检测和质量监测。但是，因为现在制丝工艺设备使用时间较长，很多重要制丝设备都已出现老化、锈蚀、磨损等问题，再加上车间除尘、通风、照明、消防和弱电配置等都存在老化的问题，如电子皮带秤的计量精度因为老化而下降，无法承受高频次的校验，大大降低了制丝质量[1]。同时，现在部分老牌制造企业的制丝设备还未完全实现全自动化、智能化、信息化生产，设备质量的控制仍以现场使用对讲机和电话为主，只是起到了简单监测数据的作用，不能与制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）、统计过程控制（Statistical Process Control，SPC）等管理系统有效对接，导致设备精确度、故障排查、经济效益等的监测与分析不到位，直接影响了制丝工艺的质量[2]。

2 烟草制丝工艺质量控制关键点分析

制丝工艺中，质量控制的关键点体现在4个阶段，即叶片处理、叶丝处理、加料处理以及烘丝处理。每个阶段都有各自质量控制参数标准，具体如表1所示。

2.1 烟叶回潮工艺（叶片处理）

烟叶物料本身存在水分且具有较强的吸水性，真空回潮时难以精准控制烟叶的水分与温度质量。因此，现在卷烟厂都开始选择直接回潮筒这种工艺设备进行回潮控制。直接回潮筒能够连续负担大产量、高频次的回潮工序，且工艺操作更加简单，无论是质量还是成本控制方面都备受各厂家的青睐。同时，因为解包机操作简便、自动化水平较高且运行较为稳定，而且一些先进的解包机具有回收片烟纸箱的功能，能够减少人力成本与工人的工作强度，所以大多数企业普遍采用直接回潮筒与解包切片设备组合进行回潮。

切丝设备逐渐趋于自动化能够使烟丝加工更加精准、便捷，从而提升了工艺效率。切片机的工作质量会影响回潮后的叶片结构和下游工序的质量。该设备不仅能够减少叶片的破碎率，而且有助于加强叶片的松散度和回潮性。此外，有很多企业采用的是横片切片机，最大的优点是能够在线对配方与工艺参数进行远程控制。

在整体回潮工序中，通过精确控制温度、湿度、切丝宽度、长度等参数，能够改善卷烟的口感和观感，从而提高卷烟在市场消费中的竞争力。该工序中，主要通过控制松散回潮机内回风温度的参数来稳定叶片含水率，同时使用正交设计法来调节相关工艺参数，从而降低叶片的造碎率[3]。

2.2 加料工序控制关键点

加料工序是凸出每个品牌卷烟口味特色的重要工序，其质量会直接影响消费者的口感，因此加料工序的质量是烟草制丝工艺质量控制的关键点。经过大量实践和专家研究，增温模式对加料工序的质量影响较大。在工序前进行增温可以保证加料的均匀性和料液的利用率，从而改善消费者对卷烟的视觉感受。同时，滚筒物料的填充系数也会影响料液均匀性和叶丝含水量。研究证明：填充系数保持在0.13～0.25时，不仅能够降低对叶丝含水量的影响，而且能够保证料液布设的均匀性；当填充系数低于0.13时，会影响叶丝的含水量，从而影响烟卷的口感。一直以来，各卷烟厂都面临着加料工序出口烟丝含水量不稳定的情况。目前采取的解决办法是在料尾阶段调节蒸汽阀门的开闭顺序和时间，以确保含水量的CPK能够大于1.33，从而满足质量精度和生产成本效益[4]。此外，还可以通过改进热风循环系统降低蒸汽对叶丝含水量的影响，从而保证出口烟丝的合格率。实践研究证明，优化热风加热器等设备后，含水量的合格率提高到80.0%～99.8%。最后，还可以添加自动清洁系统来改进雾化料液系统，从而精确控制加料含水量的稳定性。

2.3 烘丝工序质量控制关键点

烘丝质量是衡量烟丝弹性与填充性指标的关键所在。现在使用的一般都是气流式烘丝机，其中HT喷嘴是决定烘丝温度、湿度是否均匀达标的重要装置，对烟丝含水量是否稳定、填充值是否合格起着决定性作用。目前，在以HT喷嘴喷出的蒸汽对梗丝进行增温增湿的过程中，烟丝通过HT的时间不一致会导致HT出口烟丝的温湿度不均匀。经过CTD烘丝机后，出口烟丝水分波动大。同时，烟丝在通过HT的过程中，受HT喷嘴喷出蒸汽的影响，部分梗丝会滞留在HT内部，并与冷凝水结合而粘附在HT内壁上，最终造成梗丝损耗。据统计，制丝线中每月有240 kg的烟丝损耗。

造成烟丝水分大的根本原因在于HT喷嘴喷射方向混乱。因此，HT喷嘴喷射的过程中要满足两个方面的要求：一是增温增湿效果要保证没有梗丝粘附；二是喷嘴的孔径不能低于烘丝质量对蒸汽流量的要求。不同喷射方向的优缺点对比如表2所示。

表2 不同喷射方向的优缺点对比

按照喷射质量要求，可选择花洒式喷射方向进行喷射。同时，通过用正交试验的方式寻找最佳喷嘴的喷孔数量、喷孔的水平面夹角以及喷孔的竖直面夹角。实践证明，当喷嘴的喷孔数量为2个、喷孔的水平面夹角为180°、喷孔的竖直面夹角为45°时，HT的增温增湿效果最佳，且无烟丝粘附。

目前，烘丝HT生产时要求蒸汽流量为450 m3·h-1，在蒸汽压强必须固定在0.6 MPa的情况下，喷嘴孔径过小无法达到450 m3·h-1蒸汽流量，孔径过大则会影响喷射压力，从而影响梗丝的悬浮效果。经过用黄金分割点法进行模拟实验后发现，当喷嘴孔径为0.8 mm时，烘丝HT生产时能达到蒸汽流量为450 m3·h-1的要求。改进喷嘴后，烘丝后出口的烟丝水分非常稳定，能够满足工艺要求，同时能够满足产量的需求，而且损耗率可以低至0.000 1%。

3 烟草制丝设备的优化策略

3.1 加强对老旧设备的技术升级与改造

优化与改造制丝设备、提升制丝设备的全自动化水平不仅能明显改善烟草制丝质量，而且能降低单箱耗叶量、焦油含量以及物料滥用率，从而达到精细化控制质量与成本的目的。随着时代发展和市场对产品的质量要求逐渐升高，各大卷烟厂必须要淘汰一些磨损严重、能耗较大、工艺质量低下的老旧设备，加快设备的更新换代，同时升级工艺技术与能耗功率等指标，使制丝工序全面趋于自动化、智能化与信息化，从而使企业效益最大化。以膨胀工艺处理烟丝为例，若沿用老旧设备，工艺水平比较落后，且设备购置成本较高，生产效率与质量低下。因此，需要改造升级烟丝的膨胀技术和干燥定型技术，如优化管道式烘干机（SH9611型），通过增加管道的长度与调节气料比参数提升烟丝的质量[5]。

3.2 优化辅联设备工艺

辅联设备的工艺水平不仅会直接影响生产的良品率，而且有助于提升整体工序的生产效率。因此，改进升级辅联设备的工艺水平非常必要。制丝车间中的辅联设备包括贮柜、电子秤、金属探测仪等。其中，贮柜能够严格控制关键工艺的相关信息，如任务号、批次号等，从而避免发生混料等基础工艺事故。通过对这些辅联设备的工艺进行精细化设计和优化，能够提升整体制丝工序的生产质量和效率。例如：根据切片机设备的缺点，若纸箱开包机的夹臂运转速度过快，会导致烟叶碎片率过高，从而使原料成本与劳动成本大大增加，而且会导致电流断开，甚至影响设备与人员安全。同时，纸箱折叠码垛机容易导致烟箱卡阻，使设备出现断流的情况，从而增加劳动强度。因此，需要改进这两种辅助设备，如调整变频器参数、优化夹臂升降的加减速参数，使其能够更精准地控制速度，从而降低对质量的影响。对于码垛机的优化，可以通过使烟箱向下运动，并在其上方、侧方分别增加一对导流罩来拉大与其他辅助机器的安装距离。

3.3 加强对设备的自动化、智能化、信息化管理

与现场人工控制相比，自动化、信息化系统监测和智能化故障报警能够更加高效、准确、及时地控制设备。因此，为了顺应时代的发展和科技化竞争要求，要实现对制丝设备的全系统化控制。随着5G网络通信技术、智能元器件、大数据和云计算等新技术在自动化控制系统中的研究和应用，企业可以采取统计过程控制（Statistical Process Control，SPC）技术、可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）技术进行全过程在线设备监测。SPC技术能够快速及时排除设备出现的问题，并且智能地采取相应措施来降低损失或者消除问题。目前，PLC技术已经成为了制丝设备工艺参数的关键控制技术，是一种自动化控制装置，能够完成对参数的自动采集、精确分析和智能化控制。该技术具有非常多的优点，如适应力强、编程简单、性价比高、维护成本低和能耗小等，受到了相关行业的广泛应用与推广。

4 结语

烟草制丝设备的质量直接决定了卷烟的品质，也决定着卷烟厂的经济效益和口碑效应，同时影响着成本控制的精细化水平。烟卷生产过程中，制丝工艺中的质量控制关键点较多。从烟叶回潮工艺、加料工序、烘丝工序中可以看出，设备升级改造、参数精确控制对烟丝口感、观感、填充度、含水率等品质参数影响巨大。因此，需要加强对老旧工艺设备的技术改造和升级，全面实现自动化控制，从而保证制丝工艺的质量，为企业带来最大的经济效益。