造紙法再造煙葉單獨(dú)制絲關(guān)鍵工序加工條件對(duì)加工質(zhì)量的影響

鄧國(guó)棟，席年生，李洪濤，邊騰飛，劉德虎，徐大勇，堵勁松，張玉海*

1.鄭州煙草研究院煙草行業(yè)煙草工藝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，鄭州高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)楓楊街2號(hào) 450001

2.山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，山東省青島市嶗山區(qū)株洲路137號(hào) 266101

3.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，杭州市西湖區(qū)科海路118號(hào) 310024

由于造紙法再造煙葉對(duì)于卷煙產(chǎn)品降焦減害、突出產(chǎn)品風(fēng)格特征、提升卷煙品質(zhì)具有重要作用，因此，提升造紙法再造煙葉加工質(zhì)量和使用效果一直是行業(yè)普遍關(guān)心的問(wèn)題。目前，國(guó)內(nèi)卷煙企業(yè)大多采用造紙法再造煙葉與煙葉混合進(jìn)行制絲加工，由于造紙法再造煙葉與煙葉的物理、化學(xué)等性質(zhì)不同［1-2］，兩者在回潮、切絲、干燥等制絲關(guān)鍵工序的加工特性存在差異，造成造紙法再造煙葉切絲質(zhì)量較差，利用率較低等問(wèn)題。因此，現(xiàn)有混合加工工藝不能完全滿(mǎn)足精細(xì)化加工要求。而國(guó)內(nèi)外關(guān)于造紙法再造煙葉的研究主要集中在造紙法再造煙葉本身的制造加工工藝［3-6］，關(guān)于造紙法再造煙葉的單獨(dú)制絲加工工藝少見(jiàn)報(bào)道。因此，利用國(guó)內(nèi)目前僅有的兩條造紙法再造煙葉單獨(dú)制絲生產(chǎn)線(xiàn)分別研究了再造煙葉單獨(dú)制絲關(guān)鍵工序加工條件對(duì)加工質(zhì)量的影響，旨在進(jìn)一步提高造紙法再造煙葉利用率、卷煙產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性及卷煙加工質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 材料、設(shè)備與儀器

選取KY-4，KY-5（杭州利群環(huán)保紙業(yè)有限公司）和瑞博斯（山東瑞博斯煙草有限公司）3 種造紙法再造煙葉作為試驗(yàn)樣品。

利群紙業(yè)再造煙葉制絲生產(chǎn)線(xiàn)；山東中煙青州卷煙廠再造煙葉制絲生產(chǎn)線(xiàn)；SQ912 型薄片切絲機(jī)（昆明船舶集團(tuán)有限責(zé)任公司）；SQ911 型薄片輥刀式切絲機(jī)（昆明煙機(jī)集團(tuán)二機(jī)有限公司）；D51 型填充值測(cè)定儀（德國(guó)Factory densimeter 公司）；YQ22 型煙絲振動(dòng)分選篩（鄭州煙草研究院）；JTY250-I 型煙草投影儀（深圳市恒信杰機(jī)電設(shè)備有限公司）；TM710 型在線(xiàn)水分儀（美國(guó)NDC 紅外技術(shù)公司），MX 2 型紅外測(cè)溫儀（美國(guó)Raytex 公司）；CS10122AB 型電熱鼓風(fēng)干燥箱（重慶銀河儀器有限公司）；PL3001-S 電子天平（感量：0.1 g，瑞士Mettler 公司）。

1.2 方法

1.2.1 切絲與烘絲試驗(yàn)

根據(jù)造紙法再造煙葉單獨(dú)制絲特點(diǎn)，對(duì)單獨(dú)制絲過(guò)程的關(guān)鍵工序（切絲工序和烘絲工序）分別進(jìn)行不同加工條件對(duì)加工質(zhì)量的影響研究。切絲工序研究了不同刀門(mén)壓力、不同物料含水率對(duì)切絲質(zhì)量的影響；烘絲工序研究了在保證物料出口含水率一致條件下不同干燥強(qiáng)度對(duì)烘后造紙法再造煙葉絲的質(zhì)量影響。研究過(guò)程中KY-4,KY-5 采用SQ911 型薄片輥刀式切絲機(jī)（昆明煙機(jī)集團(tuán)二機(jī)有限公司）切絲，在杭州利群環(huán)保紙業(yè)再造煙葉制絲生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行試驗(yàn)；瑞博斯采用SQ912 型薄片切絲機(jī)（昆明船舶集團(tuán)有限責(zé)任公司）切絲，在山東中煙青州卷煙廠再造煙葉制絲生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行試驗(yàn)。由于兩家切絲機(jī)制造企業(yè)本身設(shè)備結(jié)構(gòu)及參數(shù)設(shè)置的差異，5 個(gè)梯度的刀門(mén)壓力分別設(shè)定為：KY-4 和KY-5：0.18，0.22，0.26，0.30，0.34 MPa；瑞博斯：11，14，16，20，24 kN。

1.2.2 加工質(zhì)量指標(biāo)測(cè)定

（1）切絲寬度及合格率測(cè)定。參照《卷煙工藝測(cè)試與分析大綱》［7］中葉絲寬度取樣及測(cè)定方法，每組試驗(yàn)取3 個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)定，每個(gè)樣品測(cè)試3 次，取平均值；當(dāng)再造煙葉絲寬度在設(shè)定切葉絲寬度±0.1 mm 范圍內(nèi)時(shí)，為寬度合格再造煙葉絲。

（2）跑片（或粘連并條）比例測(cè)定。每批樣品在設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定情況下在設(shè)備出口隨機(jī)取樣3 次，每次取樣100 g 左右，分別稱(chēng)量；將每個(gè)樣品中跑片（或粘連并條）的煙絲檢出，稱(chēng)重并記錄，跑片（或粘連并條）比例按式（1）計(jì)算，3 個(gè)樣品平均值為該試驗(yàn)樣品的跑片（或粘連并條）比例。

式中：Q1——跑片（粘連并條）比例（%，結(jié)果精確至0.01%）；m1——跑片（或粘連并條）煙絲質(zhì)量（g）；M1——被檢測(cè)樣品質(zhì)量（g）。

（3）卷曲度測(cè)定。每批樣品在設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定情況下在設(shè)備出口隨機(jī)取樣3 次，每次取樣50 g 左右；從每個(gè)樣品中隨機(jī)取出50 根煙絲，分別測(cè)定自然狀態(tài)下煙絲卷曲時(shí)的最大長(zhǎng)度，以及拉直后的最大長(zhǎng)度，煙絲卷曲度按式（2）計(jì)算，3 個(gè)樣品平均值為該試驗(yàn)樣品的卷曲度。

式中：J——煙絲卷曲度（%，結(jié)果精確至0.01%）；Hi——卷曲狀態(tài)下的煙絲最大長(zhǎng)度（mm）；Li——拉伸后的煙絲長(zhǎng)度（mm）。

（4）煙絲結(jié)構(gòu)及填充值的測(cè)定。煙絲結(jié)構(gòu)參照《卷煙工藝測(cè)試與分析大綱》［7］中煙絲結(jié)構(gòu)取樣及測(cè)定方法，每組試驗(yàn)取3 個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果取平均值；煙絲填充值按YC/T152—2001《卷煙 煙絲填充值的測(cè)定》［8］方法進(jìn)行，每組試驗(yàn)取3 個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 切絲刀門(mén)壓力對(duì)造紙法再造煙葉切絲質(zhì)量的影響

2.1.1 對(duì)切絲寬度和寬度合格率的影響

不同切絲刀門(mén)壓力條件下進(jìn)行切絲，切絲寬度平均值和合格率分別見(jiàn)圖1 與圖2。其中，KY-4 和KY-5 再造煙葉切絲寬度設(shè)定值為0.90 mm，瑞博斯再造煙葉切絲寬度設(shè)定值為0.95 mm。由圖1 可知，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，再造煙葉切絲寬度平均值與刀門(mén)壓力沒(méi)有明顯的線(xiàn)性關(guān)系；由圖2 可知，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，再造煙葉切絲寬度合格率與刀門(mén)壓力沒(méi)有明顯的線(xiàn)性關(guān)系，但刀門(mén)壓力過(guò)低時(shí)，切絲寬度合格率下降。

圖1 切絲寬度平均值與刀門(mén)壓力關(guān)系

圖2 切絲寬度合格率與刀門(mén)壓力關(guān)系

2.1.2 對(duì)粘連并條比例的影響

不同切絲刀門(mén)壓力條件下切絲后，粘連并條比例檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖3。由圖3 可知，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，測(cè)定粘連并條比例在2%以?xún)?nèi)，隨切絲刀門(mén)壓力增加，切絲粘連并條比例呈增加趨勢(shì)，且隨著刀門(mén)壓力增加，切絲機(jī)噪聲增大，并伴隨一定的打刀現(xiàn)象。因此，從切絲粘連并條比例考慮，再造煙葉切絲過(guò)程中刀門(mén)壓力不宜過(guò)高。

圖3 不同切絲刀門(mén)壓力條件下切絲粘連并條比例

2.1.3 對(duì)跑片比例的影響

不同切絲刀門(mén)壓力條件下切絲后，煙絲跑片比例測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖4。由圖4 可知，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，再造煙葉切絲跑片比例在4.5%以?xún)?nèi)；且隨刀門(mén)壓力的增加，切絲跑片比例呈逐漸減小趨勢(shì)。因此，從切絲跑片比例考慮，再造煙葉切絲過(guò)程中刀門(mén)壓力不宜過(guò)低。

圖4 切絲跑片比例與切絲刀門(mén)壓力關(guān)系

2.2 物料含水率對(duì)造紙法再造煙葉切絲質(zhì)量的影響

2.2.1 對(duì)切絲寬度和寬度合格率的影響

不同物料含水率條件下進(jìn)行切絲，再造煙葉切絲寬度平均值和合格率見(jiàn)圖5 和圖6。其中，KY-4 和KY-5再造煙葉切絲寬度設(shè)定值為0.90 mm，瑞博斯再造煙葉切絲寬度設(shè)定值為0.95 mm。由圖5 可知，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，再造煙葉切絲寬度平均值與物料切絲含水率沒(méi)有明顯的線(xiàn)性關(guān)系。由圖6 可知，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，再造煙葉切絲寬度合格率與物料切絲含水率沒(méi)有明顯的線(xiàn)性關(guān)系，但不同種類(lèi)的再造煙葉在相同切絲條件下，切絲寬度合格率存在差異，即不同的再造煙葉產(chǎn)品適宜的切絲條件不同。

圖5 切絲寬度平均值與物料切絲含水率關(guān)系

圖6 切絲寬度合格率與物料切絲含水率關(guān)系

2.2.2 對(duì)粘連并條比例的影響

不同物料含水率條件下進(jìn)行切絲，切絲后粘連并條比例檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖7。由圖可知，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，測(cè)定的粘連并條比例在6%以?xún)?nèi)，隨再造煙葉切絲含水率的增加，切絲粘連并條比例呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)；但過(guò)低的含水率條件下切絲，切絲飛灰情況嚴(yán)重，易造成生產(chǎn)環(huán)境污染。由于KY-4、KY-5 再造煙葉與瑞博斯再造煙葉所使用的切絲機(jī)不同，故在相同含水率條件下切絲，它們的粘連并條比例存在一定的差異。

圖7 不同物料含水率條件下切絲粘連并條比例

2.2.3 對(duì)跑片比例的影響

不同物料含水率條件下切絲后的煙絲跑片比例測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖8。由圖8 可知，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，再造煙葉切絲跑片比例在2%以?xún)?nèi)；隨物料含水率的增加，切絲跑片比例略有減小；在相同物料含水率及切絲條件下，不同再造煙葉跑片情況略有差異。

圖8 切絲跑片比例與物料含水率關(guān)系

2.2.4 對(duì)飛灰程度的影響

再造煙葉是以煙末、煙梗、碎片等煙草物質(zhì)配以粘合劑等重新組合的產(chǎn)品，由于自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，隨著物料含水率由低到高的增加，切絲過(guò)程的飛灰情況依次為較重、有、較輕、基本無(wú)。再造煙葉在較低物料含水率條件下進(jìn)行切絲時(shí)，由于飛灰情況嚴(yán)重，易造成環(huán)境污染及后續(xù)的廢氣處理難度，且存在一定的安全隱患。但在切絲過(guò)程中，隨物料含水率增加，切絲機(jī)粘刀現(xiàn)象及排鏈打滑現(xiàn)象增加。因此，再造煙葉切絲過(guò)程應(yīng)根據(jù)物料差異及切絲機(jī)的不同選擇在合適的含水率條件下切絲。

2.3 葉絲干燥條件對(duì)造紙法再造煙葉烘絲質(zhì)量的影響

2.3.1 對(duì)再造煙葉絲卷曲度的影響

采用相同的刀門(mén)壓力切絲后，分別對(duì)不同來(lái)料含水率的再造煙葉絲進(jìn)行干燥。為保證烘絲機(jī)出口物料含水率一致，隨來(lái)料含水率的增加，采用依次增強(qiáng)的干燥強(qiáng)度進(jìn)行再造煙葉絲的干燥，圖9 為來(lái)料含水率不同時(shí)，再造煙葉絲干燥后卷曲度測(cè)定情況。由圖可知，隨干燥入口物料含水率的增加，干燥強(qiáng)度增大，干燥后再造煙葉絲卷曲度呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。不同種類(lèi)再造煙葉絲干燥后卷曲度存在差異，其中KY-4 和KY-5 由于入口物料含水率較低，干燥過(guò)程筒壁為預(yù)熱溫度，主要依靠熱風(fēng)進(jìn)行干燥，兩者干燥后卷曲度在17%～23%之間；而山東瑞博斯再造煙葉由于入口物料含水率較高，干燥過(guò)程采用筒壁和熱風(fēng)復(fù)合干燥方式進(jìn)行干燥，其卷曲度在23%～32%之間。因此，適當(dāng)增加干燥來(lái)料含水率至16.0%～20.0%，并采用筒壁結(jié)合熱風(fēng)的干燥加工條件有利于再造煙葉絲卷曲度的提高。

圖9 干燥條件對(duì)再造煙葉絲卷曲度的影響

2.3.2 對(duì)再造煙葉絲填充值的影響

隨來(lái)料含水率增加，為保證烘絲機(jī)出口物料含水率一致，采用依次增強(qiáng)的滾筒干燥條件進(jìn)行再造煙葉絲干燥，在滾筒出口取樣對(duì)再造煙葉絲干燥后填充值進(jìn)行測(cè)定，圖10 為再造煙葉絲干燥后填充值測(cè)定情況。由圖可知，隨干燥入口物料含水率的增加，干燥強(qiáng)度增大，干燥后再造煙葉絲填充值略有增加。不同種類(lèi)再造煙葉絲干燥后填充值存在差異，其中瑞博斯再造煙葉絲干燥后填充值較KY-4 和KY-5 低，這可能是由于瑞博斯再造煙葉片形較小引起的。

圖10 干燥條件對(duì)再造煙葉絲填充值的影響

2.3.3 對(duì)再造煙葉絲結(jié)構(gòu)的影響

圖11 為再造煙葉絲經(jīng)不同干燥強(qiáng)度處理后整絲率測(cè)定情況。由圖可知，隨干燥入口物料含水率的增加，干燥強(qiáng)度增大，干燥后再造煙葉絲整絲率無(wú)明顯的變化規(guī)律。不同種類(lèi)再造煙葉絲干燥后整絲率存在一定差異。其中瑞博斯再造煙葉絲干燥后葉絲整絲率明顯低于KY-4 和KY-5 再造煙葉絲，這與瑞博斯再造煙葉片形較小有關(guān)。

隨干燥來(lái)料含水率增加，為保證滾筒出口物料含水率一致，進(jìn)行了不同干燥強(qiáng)度試驗(yàn)，圖12 為再造煙葉絲經(jīng)不同干燥強(qiáng)度處理后碎絲率測(cè)定情況。由圖12 可知，隨干燥入口物料含水率的增加，在干燥入口含水率低于16.0%時(shí)，干燥后再造煙葉絲碎絲率減小，當(dāng)大于17.5%時(shí)，隨來(lái)料含水率增加，干燥后再造煙葉絲碎絲率增加。這可能是由于干燥入口含水率較高可能造成再造煙葉絲的解纖，從而造成碎絲率（含末量）略有增加。

圖11 干燥條件對(duì)再造煙葉絲整絲率的影響

圖12 干燥條件對(duì)再造煙葉絲碎絲率的影響

3 結(jié)論

（1）隨切絲機(jī)刀門(mén)壓力增加，造紙法再造煙葉絲跑片比例減少、粘連并條比例增加；切絲寬度與刀門(mén)壓力無(wú)明顯線(xiàn)性關(guān)系，刀門(mén)壓力過(guò)低，切絲合格率下降；

（2）隨切絲過(guò)程物料含水率的增加，造紙法再造煙葉絲跑片比例略有減少、粘連并條比例增加，飛灰情況逐漸減輕；切絲寬度和寬度合格率與物料含水率無(wú)明顯線(xiàn)性關(guān)系；

（3）隨烘絲加工強(qiáng)度的增加，烘后再造煙葉絲卷曲度增加、填充值略有增加，整絲率無(wú)明顯變化規(guī)律，碎絲率呈現(xiàn)先減小后增大趨勢(shì)；

（4）不同的造紙法再造煙葉在不同的切絲機(jī)上進(jìn)行切絲時(shí)，適宜的刀門(mén)壓力和物料切絲含水率存在一定的差異。因此，應(yīng)綜合考慮切絲寬度合格率、粘連并條及跑片比例以及安全生產(chǎn)、環(huán)境衛(wèi)生等基礎(chǔ)上確定合適的切絲條件；不同的造紙法再造煙葉絲進(jìn)行干燥時(shí)，應(yīng)綜合考慮再造煙葉絲的卷曲度和填充值的增加，以及可能造成的碎絲率增加及感官質(zhì)量的變化。

［1］白曉莉,鄒泉,牟定榮,等.制絲過(guò)程對(duì)再造煙葉物理及化學(xué)性質(zhì)的影響［J］.煙草科技，2009（8）：14-17.

［2］白曉莉,鄒泉,董偉,等.工藝加工對(duì)再造煙葉致香成分、有害成分和感官質(zhì)量的影響［J］.煙草科技，2009（10）：12-16，20.

［3］杜銳,李猷,袁潤(rùn)蕾,等.膜技術(shù)提高造紙法再造煙葉的感官品質(zhì)［J］.煙草科技，2008（2）：39-41.

［4］王鳳蘭,孫海輝,孫德平,等.絮凝-高速離心分離處理煙草浸取液［J］.煙草科技，2009（12）：5-8，17.

［5］Han Y R,Sung Y J,Kim S K,et al.Characteristic change of fiber depending on the refining conditions of reconstituted tobacco process［J］.Journal of the Korean Society of Tobacco Science，2005，27（2）：195-200.

［6］Chakraborty B B，Conway W R，Litzinger E F.Reconstituted Tobacco Product:United States of America，US5765570A［P］.1998-06-16.

［7］國(guó)家煙草專(zhuān)賣(mài)局.卷煙工藝測(cè)試與分析大綱［M］.成都:四川大學(xué)出版社，2004.

［8］YC/T 152—2001 卷煙 煙絲填充值的測(cè)定［S］.