煙片冷加料研究應(yīng)用

趙猛

山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司滕州卷煙廠 山東滕州 277599

潤葉加料工序是制絲生產(chǎn)線上的一道重要工序，其主要作用是在控制一定的加料環(huán)境下完成對(duì)煙葉的料液施加，該工序的一個(gè)核心內(nèi)容就是如何將已配置好的糖料充分均勻的施加到煙片上，經(jīng)貯葉后煙片充分吸收料液，從而改善和提高煙片的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和感官質(zhì)量[1-4]。料液為強(qiáng)極性溶液，在氫鍵及范德華力的作用下，料液分子聚合在一起，形成料液大分子團(tuán)不利于煙片對(duì)料液的吸收。加料機(jī)的熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)能夠提高煙片溫度，利于煙片對(duì)料液的吸收。但熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)會(huì)帶走部分霧化后的料液，不僅造成寶貴糖料的浪費(fèi)，也使設(shè)備上粘附糖液，降低設(shè)備的工作穩(wěn)定性和可靠性[5]。同時(shí)，循環(huán)熱風(fēng)會(huì)使煙片明度值降低。而色澤作為卷煙感官品質(zhì)評(píng)價(jià)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，越來越受到消費(fèi)者的關(guān)注。針對(duì)上述問題，湖北中煙鄭飛等人發(fā)明專利提出利用雙滾筒加料以避開加料過程循環(huán)熱風(fēng)對(duì)料液的影響[5]，行業(yè)內(nèi)有專家提出降低加工強(qiáng)度以減少煙片明度值降低值，對(duì)于料液分子團(tuán)大小及滲透性的研究鮮有報(bào)道。為此，滕州卷煙廠與山東豐碩環(huán)保科技有限公司合作，利用強(qiáng)磁技術(shù)改進(jìn)了潤葉加料工藝——利用永久強(qiáng)磁料液小分子化處理器將大分子團(tuán)料液處理為小分子團(tuán)料液，關(guān)閉熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)即采用煙片冷加料，分析了煙片冷加料系統(tǒng)對(duì)加料均勻性、煙片明度值變化及料液吸收的影響關(guān)系，并進(jìn)行生產(chǎn)驗(yàn)證，旨在通過加料與小分子化料液技術(shù)的有機(jī)結(jié)合豐富潤葉加料工藝。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

滕州卷煙廠泰山（宏圖）A配方煙片及卷煙輔材。

SJ1521型潤葉加料機(jī)（昆明船舶設(shè)備集團(tuán)有限公司）；SQ361型切絲機(jī)（秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司）；GS9000型強(qiáng)磁料液小分子團(tuán)處理器（山東豐碩環(huán)保科技有限公司，結(jié)構(gòu)見圖1）；ZJ17卷接機(jī)；德國Binder公司恒溫恒濕箱；Kd11煙支重量分選儀。

圖1 GS9000型強(qiáng)磁小分子團(tuán)水處理器結(jié)構(gòu)圖

1.2 方法

（1）料液小分子化。在料罐出料管上安裝GS9000型強(qiáng)磁料液小分子化處理器，料液通過小分子化處理器，小分子化處理器中的強(qiáng)磁力線（強(qiáng)磁場(chǎng)，不消耗能源）將大的料液分子團(tuán)切割成小的料液分子團(tuán)并保持，這樣經(jīng)引射霧化而施加在煙片上的料液就是小分子團(tuán)料液，小分子團(tuán)料液的強(qiáng)活性和滲透性使煙片快速的吸收。（2）試驗(yàn)設(shè)計(jì)。對(duì)確定的噴嘴徑向角度、噴嘴軸向角度兩個(gè)關(guān)鍵因子，利用Minitab軟件進(jìn)行中心復(fù)合響應(yīng)曲面試驗(yàn)設(shè)計(jì)（見表1）。為排除其它因素對(duì)結(jié)果的影響，所有工藝參數(shù)調(diào)整使用同一批煙片，各項(xiàng)參數(shù)穩(wěn)定后，在潤葉加料出口在線水分儀后約30cm處進(jìn)行煙片取樣。每一分鐘取樣一次，每次取2kg，共取樣5次，混合均勻后進(jìn)行編號(hào)，作為一個(gè)樣品。貯葉時(shí)間對(duì)煙片明度值的影響做單因素試驗(yàn)分析，在貯存2h、3h、4h、5h和6h時(shí)，分別在貯柜的四角和中間進(jìn)行五點(diǎn)取樣作為5個(gè)平行試驗(yàn)，每點(diǎn)取樣1kg作為一個(gè)樣品，分別進(jìn)行明度降低值檢測(cè)。應(yīng)用及對(duì)照試驗(yàn)煙片取樣后直接切絲，所取樣品采用自然晾干法對(duì)試驗(yàn)與對(duì)照待配制樣品進(jìn)行處理，待水分降低至約為12.8%時(shí)，四分法分別取樣6kg，采用同一卷接機(jī)和輔材，同一操作工進(jìn)行樣品煙卷制，平衡水分后，利用重量分選儀選出單支重量為0.895g的煙支，做好標(biāo)識(shí)，置于恒溫恒濕箱 ( 22℃，RH60% ) 內(nèi)平衡48h后進(jìn)行感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。（3）檢測(cè)方法。白色A4紙裁剪為40 mm×40 mm的紙片作為煙片（宏圖A配方煙片）標(biāo)準(zhǔn)替代物，檸檬黃10%稀釋液（檸檬黃∶標(biāo)準(zhǔn)糖料=1∶9，質(zhì)量比）作為糖料標(biāo)準(zhǔn)替代物。加料設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行后，在進(jìn)料振槽等時(shí)間間隔撒入120片標(biāo)準(zhǔn)紙片，在加料出口人工挑選出標(biāo)準(zhǔn)紙片，隨機(jī)挑選100 片作為圖譜成像分析對(duì)象，并記錄加料精度。利用色差儀，選擇測(cè)色孔徑L=25.4mm，光源D65，測(cè)定角10°條件下，用黑白校準(zhǔn)板對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。檢測(cè)對(duì)照樣色度，確定色樣標(biāo)準(zhǔn)，以標(biāo)準(zhǔn)樣品色度為基準(zhǔn)值，檢測(cè)試驗(yàn)樣品色度。明度是指儀器檢測(cè)樣品的明暗程度，可以表征煙片色澤的亮度；色差是指樣品與對(duì)照樣色度的差別，表征煙片在顏色與色澤上的整體差異。色差根據(jù)CIE( 國際照明協(xié)會(huì)) 1976L*a*b*標(biāo)準(zhǔn)色差公式計(jì)算：

△E*ab=[△L*2+△a*2+△b*2]1/2

其中，△E*ab表示總色差大小，△L*表示樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品的明度差異，△a*表示樣品的紅/綠差異，△b*表示樣品的黃/藍(lán)差異。根據(jù)計(jì)算公式，色差單位為正，在本試驗(yàn)中，以對(duì)照樣的色澤為標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)樣品比對(duì)照樣好的△E*ab為正值，比對(duì)照樣差的△E*ab為負(fù)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 加料均勻性

使用已編碼單位對(duì)加料均勻性與軸向角度、徑向角度及其平方項(xiàng)進(jìn)行響應(yīng)曲面回歸分析，結(jié)果如下：

表1 響應(yīng)曲面回歸分析表

通過響應(yīng)曲面回歸分析發(fā)現(xiàn)，各因子的P值均小于0.05，作用顯著。對(duì)噴嘴軸向角度和徑向角度利用Minitab軟件進(jìn)行響應(yīng)優(yōu)化，結(jié)果如下：

圖2 關(guān)鍵因子響應(yīng)優(yōu)化圖

由圖2可以看出，當(dāng)噴嘴徑向角度為87.2°，噴嘴軸向角度為91.6°時(shí)，加料均勻性最高為62.95%。

2.2 明度降低值

表2 貯葉時(shí)間單因素試驗(yàn)表

使用 Tukey 法對(duì)以上信息進(jìn)行分組，結(jié)果如下：

由表3和表4可以看出：貯存4h和5h差異不顯著，其它貯存時(shí)間相互間差異顯著。隨貯葉時(shí)間延長，煙片明度下降值增大，結(jié)合生產(chǎn)效率及工藝要求考慮，選擇貯葉時(shí)間4h。

2.3 應(yīng)用試驗(yàn)

表3 Tukey信息分組表

在噴嘴徑向角度為87.2°、噴嘴軸向角度為91.6°、貯葉時(shí)間4h條件下，應(yīng)用GS9000型強(qiáng)磁料液小分子化處理器處理料液與不處理料液進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。連續(xù)進(jìn)行10批次泰山（宏圖）A配方煙片，每次對(duì)照使用同一批次煙片、同一桶料液，結(jié)果表明：經(jīng)GS9000型強(qiáng)磁料液小分子化處理器處理后的料液，在關(guān)閉熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)的情況下吸收更好，感官質(zhì)量明顯提高

3 結(jié)語

本研究，利用強(qiáng)磁料液小分子化處理器將料液處理為小分子團(tuán)料液，小分子團(tuán)料液的強(qiáng)活性和滲透性使煙片快速的吸收。在噴嘴徑向角度為87.2°、噴嘴軸向角度為91.6°、貯葉時(shí)間4h條件下，關(guān)閉熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，其它參數(shù)按照正常生產(chǎn)時(shí)參數(shù)執(zhí)行，煙片明度下降值較正常加料減少2.28，感官評(píng)價(jià)值較正常加料提高了3.94。本研究成果豐富了潤葉加料工藝，提高了加料工序加工質(zhì)量。實(shí)現(xiàn)了潤葉加料的精益生產(chǎn)，不僅能夠節(jié)省潤葉加料工序的時(shí)間，同時(shí)也減少了能源的浪費(fèi)，符合綠色煙草的理念。