葉絲低溫氣流干燥關鍵影響因素研究

羅登炎

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葉絲低溫氣流干燥關鍵影響因素研究

羅登炎

福建中煙工業公司技術中心

目前龍巖煙草工業有限責任公司使用的是意大利COMAS公司生產的新型氣流烘絲機CTD。該文通過對CTD氣流烘絲機設備參數進行單因素試驗，研究設備控制參數對葉絲加工的物理質量和感官質量的影響。研究表明：在試驗范圍內，工藝氣體溫度、工藝氣體含氧量、干燥塔內工藝氣體壓力、膨脹單元蒸汽施加量對葉絲加工物理質量和感官質量有較大影響；尾氣風門開度與回風管路蒸汽施加量共同作用決定了干燥塔內工藝氣體含氧量。

CTD膨化塔 工藝氣體含氧量 物理質量 感官質量

葉絲干燥作為卷煙制絲生產線的關鍵工序，其主要目的就是控制葉絲水分，改善和提高葉絲的感官質量[1]。氣流干燥是把加濕后的煙絲采用適當的加料方式，將其連續地加入干燥管內，在高速熱氣流的輸送和分散中，使濕物料中的水分蒸發得到干燥產品的過程[2]。CTD膨化塔作為新型氣流干燥設備，由文丘里管部分和直塔部分組成，具有塔矮、占地面積小的優點；采用計量管及皮帶秤，使得物料均勻、穩定且連續進入到膨化塔；根據進料口物料含水率與出料口物料的含水率反饋自動控制物料進料流量。通過進料端的旋轉閥提高塔內物料密度的均勻性，在文氏管部分，物料隨著可調節蒸汽一起噴射，進行膨脹并部分干燥；在直塔部分，重的物料被分離在底部，均勻分布的物料懸浮在低速流動的熱工藝氣流內，熱工藝氣流將膨脹了的物料從塔的底部提升到塔的頂部，由于塔的特殊形狀，物料獲得柔和的干燥。與其它氣流干燥設備相比，CTD引入獨特的工藝氣體含氧量控制參數，較好地改善葉絲加工綜合質量，并對設備安全起到一定保障作用；其旋風落料采用切向分離，減少煙絲纏繞現象和降低造碎。本研究對于該新型氣流烘絲機CTD分別從物理質量、感官質量兩個方面分析研究設備參數的單因素對卷煙產品質量的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與設備儀器

（1）材料：某牌號二類烤煙型葉組配方模塊（龍巖煙草工業有限責任公司生產）。

（2）設備：氣流烘絲機CTD（意大利COMAS公司）；TM710型在線水分儀（美國NDC紅外技術公司）；MX2型紅外測溫儀（美國Raytek公司）。

（3）儀器：HP5890氣相色譜儀（美國Agilent公司）；H110型電子天平：感量0.0001g（德國沙多利斯公司）；LC-213烘箱（日本ESPEC公司）；D51型填充值測定儀（德國Factory Densimeter公司）；YQ-2型煙絲振動分選篩（鄭州煙草研究院）；YQ-32型碎絲機（鄭州煙草研究院）。

1.2 試驗方法

1.2.1試驗設計

依據本公司現有的CTD膨化塔設備，確定設備參數：①工藝氣體溫度；②工藝氣體含氧量；③干燥塔內工藝氣體壓力；④膨脹單元工藝氣體量；⑤膨脹單元蒸汽施加量；⑥烘前入口葉絲含水率（受烘絲前Sirox蒸汽施加量的影響），開展單因素試驗對烘后葉絲物理質量、感官質量的影響研究。為消除葉組配方的影響，每次試驗均選用同一配方葉絲。試驗參數按照各種單因素進行工藝參數設置，CTD入口松散輥轉速：60%，同時其它設備參數不變。試驗過程采用自動反饋控制，通過調整相應變量值來控制CTD膨化塔的出口葉絲含水率(14.0±0.5)％。單因素參數設置具體如表1。

1.2.2測試方法

1.2.2.1 物理質量的測定方法

每次試驗參數經調整并運行穩定后，由專人按文獻[3]～[6]的方法，分別測定CTD膨化塔入口葉絲的溫度、含水率和出口葉絲的溫度、含水率、煙絲結構、填充值等。

1.2.2.2樣品制備及感官評價方法

在CTD膨化塔出口后取樣，每種樣品分別取樣3次，將3次所取的樣品均勻混合，采用“四分法”將其縮為1個樣品。將各樣品平衡含水率后，采用統一材料、同一臺卷煙機卷制成評吸樣品。

由13位專家組成評吸小組，采用對比評吸法，與烘前葉絲作為標準樣品，對試驗樣品卷煙進行香氣特性、煙氣特性及口感特性的綜合評價。

表1 CTD膨化塔試驗參數設置

2 結果與討論

從試驗結果分析得出，膨脹單元工藝氣體量、烘前入口葉絲含水率對該二類牌號葉組配方模塊的綜合質量影響較小。所以只對葉絲綜合質量影響較大的工藝氣體溫度、工藝氣體含氧量、干燥塔內工藝氣體壓力、膨脹單元蒸汽施加量進行分析。

2.1 物理質量分析

該二類牌號配方模塊在CTD膨脹干燥加工，隨著各單因素的變化，呈現不同的物理質量變化情況，為便于直觀分析，碎絲率與填充值的數值各擴大10倍，具體如下：

2.1.1不同工藝氣體溫度

工藝氣體溫度設置為156.2℃、160.0℃、167.0℃。不同工藝氣體溫度對烘后葉絲物理質量的變化情況，從圖1與圖2知，隨著工藝氣體溫度的升高，整絲率逐漸升高，碎絲率下降，填充值逐漸升高。

圖1 不同工藝氣體溫度的物理質量對比

2.1.2不同工藝氣體含氧量

工藝氣體含氧量設置為3.0%、4.0%、6.9%。不同工藝氣體含氧量對烘后葉絲物理質量的變化情況，從圖2知，隨著工藝氣體含氧量的升高，整絲率逐漸降低，碎絲率升高，填充值先升后降。

圖2 不同工藝氣體含氧量的物理質量對比

2.1.3干燥塔內不同工藝氣體壓力

干燥塔內工藝氣體壓力設置為80.0mmH2O、100.0 mmH2O、110.0 mmH2O。干燥塔內不同工藝氣體壓力對烘后葉絲物理質量的變化情況，從圖3可見，隨著干燥塔內工藝氣體壓力的升高，整絲率先升后降，碎絲率先降后升，填充值下降。

圖3 干燥塔內不同工藝氣體壓力的物理質量對比

2.1.4膨脹單元不同蒸汽施加量

膨脹單元蒸汽施加量設置為100.0kg/h、150.0kg/h、230.0kg/h。膨脹單元不同蒸汽施加量對烘后葉絲物理質量的變化情況，從圖4知，隨著膨脹單元蒸汽施加量的升高，整絲率先升后降，碎絲率先降后升，填充值先升后降。

圖4 不同膨脹單元蒸汽施加量的物理質量對比

2.2 感官質量分析

2.2.1不同工藝氣體溫度

表2為不同工藝氣體溫度樣品的感官質量評吸結果。由表2可知，工藝氣體溫度對卷煙的香氣特性有較顯著影響。隨著工藝氣體溫度的升高，卷煙香氣特性有所提高，口感特性有所改善，155.0℃～160.0℃的加工參數較適宜。

2.2.2不同工藝氣體含氧量

表3為不同工藝氣體含氧量樣品的感官質量評吸結果。由表3可知，工藝氣體含氧量對卷煙的香氣特性有較顯著影響。隨著工藝氣體含氧量的增加，卷煙香氣特性、煙氣特性、口感特性逐漸降低，3.0%～4.0%的加工參數較適宜。

表2 不同工藝氣體溫度對烘后葉絲感官質量對比評吸結果

備注：“↑”表示指標改善或者提高；“↓”表示指標變差或者降低；“=”表示保持不變。

表3 不同工藝氣體含氧量對烘后葉絲感官質量對比評吸結果

備注：“↑”表示指標改善或者提高；“↓”表示指標變差或者降低；“=”表示保持不變。

2.2.3干燥塔內不同工藝氣體壓力

表4為干燥塔內不同工藝氣體壓力樣品的感官質量評吸結果。由表4可知，干燥塔內工藝氣體壓力對卷煙的口感特性有較顯著影響。隨著干燥塔內工藝氣體壓力的增加，口感特性有所改善，100.0mmH2O～110.0mmH2O的加工參數較適宜。

表4 干燥塔內不同工藝氣體壓力對烘后葉絲感官質量對比評吸結果

備注：“↑”表示指標改善或者提高；“↓”表示指標變差或者降低；“=”表示保持不變。

2.2.4膨脹單元不同蒸汽施加量

表5為膨脹單元不同蒸汽施加量樣品的感官質量評吸結果。由表5可知，膨脹單元蒸汽施加量對卷煙的香氣、口感特性有較顯著影響。隨著膨脹單元蒸汽施加量的增加，香氣、口感特性有所改善，在100kg/h～150kg/h的膨脹單元蒸汽施加量加工參數較適宜。

表5 膨脹單元不同蒸汽施加量對烘后葉絲感官質量對比評吸結果

備注：“↑”表示指標改善或者提高；“↓”表示指標變差或者降低；“=”表示保持不變。

2.3 干燥塔內含氧量變化研究

隨著尾氣風門開度減小與回風管路蒸汽施加量增加，干燥塔內工藝氣體含氧量逐漸增加，如圖5所示。

圖5 不同尾氣風門開度與回風管路蒸汽施加量共同作用的工藝氣體含氧量

3 結論

3.1 物理質量結果方面

工藝氣體溫度對葉絲結構影響較明顯，隨著溫度升高，整絲率和填充值增加；工藝氣體含氧量變化，葉絲結構整絲率呈下降趨勢，填充值無明顯變化規律；干燥塔內工藝氣體壓力的變化與葉絲結構填充值呈相反關系，而對葉絲整絲率、碎絲率無明顯變化規律；膨脹單元蒸汽施加量變化，葉絲結構整絲率和碎絲率無明顯變化規律，填充值在蒸汽施加量為150kg/h最好。

3.2 感官質量評價方面

工藝氣體溫度對葉絲感官質量香氣特性有較顯著影響；工藝氣體含氧量對葉絲感官質量香氣特性有較顯著影響；干燥塔內工藝氣體壓力對葉絲感官質量口感特性有較顯著影響；膨脹單元蒸汽施加量對葉絲感官質量香氣、口感特性有較顯著影響。

3.3 尾氣風門開度與回風管路蒸汽施加量共同作用決定了干燥塔內工藝氣體含氧量

通過對CTD氣流烘絲機控制參數的單因素影響試驗分析可知，對于加工參數的選擇，需根據產品配方結構及產品風格定位進行選擇。

[1] 于建軍．卷煙工藝學[M]．北京: 中國農業出版社，2003.

[2] 國家煙草專賣局．卷煙工藝規范[M]．北京：中央文獻出版社，2003.

[3] YC/T31-1996, 煙草及煙草制品式樣的制備和水分測定烘箱法[S].

[4] YC/T152-2001, 卷煙煙絲填充值的測定 [S].

[5] YC/T178-2003, 煙絲整絲率、碎絲率測定方法 [S].

[6] 國家煙草專賣局.卷煙工藝測試與分析大綱[M].成都：四川大學出版社，2004.