濾棒直接加香裝置的研究及應(yīng)用

王俊,李文逢,梁源,王惠仙,金雯婷

(紅塔煙草(集團)有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠,云南 玉溪 653100)

濾棒直接加香裝置的研究及應(yīng)用

王俊,李文逢,梁源,王惠仙,金雯婷

(紅塔煙草(集團)有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠,云南 玉溪 653100)

近年來,國內(nèi)外應(yīng)用加香濾棒的卷煙產(chǎn)品呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長,各煙草企業(yè)加大濾棒加香工藝技術(shù)的研究力度,開發(fā)各種各樣的加香濾棒,如混合加香、香料線加香、膠囊加香、復(fù)合棒加香等等,本文介紹一種直接加香裝置和加香技術(shù),不依靠任何載體,在KDF2成型機上能夠?qū)⒁后w香料直接添加到濾棒中,生產(chǎn)出加香濾棒.

濾棒;加香裝置;試驗

濾棒加香除了能有效避免煙絲加香的缺點外,還具有很多優(yōu)點:香料靠近唇端,抽吸時香氣更為明顯;添加手段多樣化,為技術(shù)研發(fā)提供更多的加香工藝選擇;添加的香料物類型豐富,煙草本香、水果香型、薄荷香型、酒香型等等;具有鮮明的新穎外觀特色,實現(xiàn)外觀創(chuàng)新,吸引消費者,所以濾棒加香逐漸成為目前國內(nèi)外煙草企業(yè)的重要研究項目.

目前濾棒加香的技術(shù)主要有混合加香、膠囊加香、香料線加香、復(fù)合加香等等,每一種加香方式和技術(shù)均有各自的優(yōu)點和缺點.本文主要研究介紹一種不依靠任何載體將液態(tài)香料直接添加到絲束上的濾棒加香技術(shù)--直接加香.

1 濾棒直接加香的優(yōu)點

直接加香是利用專門的裝置將香精香料直接添加到嘴棒中的一種加香技術(shù).和混合加香相比較,直接加香基本可以實現(xiàn)所有液體香料的添加,包括不適合與增塑劑混合的香料 ;香料直接添加到濾棒的中間,在濾棒生產(chǎn)出來后可以減少香氣的散發(fā)和損失;避免出現(xiàn)料液混合不均勻問題 ;不需要進行人工混合配料工序 ;實現(xiàn)生產(chǎn)加香濾棒和不加香濾棒的快速轉(zhuǎn)換 ;實現(xiàn)生產(chǎn)不同類型、不同添加量加香濾棒的快速轉(zhuǎn)換,生產(chǎn)試驗靈活性較高 .

2 香料添加方式及添加位置研究

在成型機上進行香料直接添加通常選擇在施加增塑劑之后,即在噴灑室和煙舌之間均可考慮,但較為理想的位置和方式有兩個.

其一,以單個噴頭的方式在輸送輥和送絲器之間,將香料噴灑在開松后的絲束上,然后進入送絲器,由于此位置施加的香料在進入送絲器后會在壓縮空氣的作用下被吹出一部分,影響加香效果,并且在生產(chǎn)過程中壓縮空氣的壓力恒定不變,而當(dāng)成型機速度變化時將導(dǎo)致香料實際添加量的變化,所以此位置不理想.

其二,采用噴管的方式,將噴管插入煙舌,在煙舌部位將香料添加到絲束上,由于在煙舌部位絲束被壓縮成束,并被包裹成條,所以在此部位容易將香料添加到濾棒的中心位置,并且絲束被即時包裹起來,可減少香氣的損失,所以在煙舌部位添加香料較為理想.

3 加香裝置的工作原理

3.1 加香裝置組成

裝置主要由香料儲存桶、齒輪泵、壓力表、噴槍、管道和電氣控制部分等組成,電氣控制部分主要由壓力傳感器、AD模塊、編碼器、DA模塊、PLC、顯示器、伺服放大器和伺服電機等組成.

3.2 工作原理

加香裝置主要由采樣環(huán)節(jié)(包括主機速度采樣和壓力采樣組成)、主控單元、顯示單元、執(zhí)行單元四大部分構(gòu)成.

如圖1所示,通過編碼器從濾嘴棒成型機上取得實時生產(chǎn)速度模擬信號,編碼器取得實時生產(chǎn)速度信號通過PLC的模擬量模塊(A/D模塊)采樣,先將速度模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,傳入到PLC中,完成主機同步信號采樣.在齒輪泵和噴槍之間裝有壓力表和壓力傳感器,通過壓力表可直觀的看出液體壓力,壓力傳感器把壓力信號(模擬量)反饋至AD模塊,AD模塊進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后再把信號傳送至PLC進行信號處理,完成壓力信號采樣.

圖1 直接加香工作原理圖

主控單元由PLC完成內(nèi)部的邏輯運算,PLC完成主機速度和壓力值相關(guān)邏輯運算后,以脈沖數(shù)據(jù)量的形式給伺服放大器,伺服放大器通過給定的脈沖數(shù)據(jù)量控制伺服電機的轉(zhuǎn)速,再通過伺服電機的轉(zhuǎn)速控制齒輪泵,由齒輪泵執(zhí)行精確的香料量輸出給噴頭.

PLC通過數(shù)字輸出信號控制噴槍頂針電磁閥,控制噴槍頂針進行打開或閉合動作,當(dāng)設(shè)備啟動后,噴頭打開,將香料噴涂在絲束上,從而實現(xiàn)加香的整個流程和工藝.

而當(dāng)生產(chǎn)速度和壓力變化時,主控單元PLC會根據(jù)兩者的變化不斷進行邏輯判斷運算從而改變輸出脈沖給伺服控制器以適應(yīng)速度和壓力的變化,形成閉環(huán)控制,保證加香的均勻和穩(wěn)定,滿足生產(chǎn)工藝要求.

顯示單元采用一臺觸摸屏設(shè)備,它與PLC直接相連,方便人員與PLC之間進行人機通信,主要完成參數(shù)調(diào)整、修改、故障顯示、報警操作等.

4 裝置結(jié)構(gòu)組成

加香裝置安裝在送絲器背后的機架上,裝置呈方形結(jié)構(gòu),外形尺寸為345X320X330,除觸摸屏和噴頭外,所有部件均安裝在裝置內(nèi)部,結(jié)構(gòu)緊湊,便于安裝在設(shè)備上,其結(jié)構(gòu)如圖2所示.

5 試驗及評價

對試驗數(shù)據(jù)及添加效果進行統(tǒng)計分析,試機后分析結(jié)果如下.

(1)香料添加能夠與嘴棒生產(chǎn)速度實現(xiàn)相對精準(zhǔn)同步.(2)通過對采集的數(shù)據(jù)進行定量分析,每支嘴棒添加的香料是正常生產(chǎn)需求的1~1.2倍,適量添加稀釋劑能夠滿足正常生產(chǎn)要求.(3)通過對采集的數(shù)據(jù)進行定量分析,在添加的過程中,香料能實現(xiàn)穩(wěn)定的線性狀態(tài),由于齒輪泵的穩(wěn)定供料,0.05mm孔徑的電噴式噴槍的定量供給,從直接添加香料的角度來說基本滿足了添加要求.(4)由于純香料本身有一定的粘度和顆粒狀態(tài)存在,0.05mm孔徑的電噴式噴槍在使用的過程中經(jīng)常發(fā)生堵塞現(xiàn)象,由于香料添加過程中添加的量較小,噴槍堵塞以后不易被發(fā)現(xiàn),在生產(chǎn)中可能出現(xiàn)一批沒有添加過香料的嘴棒.(5)由于采樣系統(tǒng)經(jīng)PLC處理后控制香料的量,中間流程有點多,加上PLC處理環(huán)節(jié)需要幾十毫秒的延遲,因此系統(tǒng)響應(yīng)有一定延后,從而對控制精度有一定的影響.但比較其他加香技術(shù)而言,其控制精度已高出許多.(6)由于香精香料的施加量能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制,因此能夠保持卷煙香氣的一致性.

圖2 直接加香裝置結(jié)構(gòu)圖

[1]德國豪尼(HAUNI).KDF2成型機產(chǎn)品說明書[M],1987.

[2]德國豪尼(HAUNI).KDF2 成型機裝配圖[M].1987.

[3]陳大先.機械設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008,4.

TS457

A

1671-0711(2017)11(上)-0098-02

云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項目"濾棒混合加香改進技術(shù)及直接加香工藝技術(shù)的研究應(yīng)用"(2016GY04).