煙草工業新型短梗、細梗篩分設備的研究

用于煙草產品加工的煙葉中約含有25%～30%的煙梗，隨著卷煙工藝的日益優化，經膨脹工藝生產的梗絲按比例添加進煙絲中，不僅可以控制成本，而且可以降低卷煙焦油含量、中和煙氣、改善煙支燃燒性能[1]。近年來，煙梗已經成為卷煙工業公司廣泛采用的卷煙原料之一，梗絲質量直接影響卷煙制品的質量，影響梗絲加工質量的因素很多，當生產設備及其他工藝條件一致時，來料煙梗中短梗、細梗和梗拐所占比例大小就成為影響梗絲加工質量的主要因素。因此，打葉復烤工序中對煙梗的篩分，即篩除細梗、短梗、梗拐，保留均質化的長梗顯得尤為重要。

1 現狀分析

在現行的打葉復烤工藝中，經葉梗分離、烘烤后的煙梗及梗拐混合物料由風力輸送到振動式煙梗篩分機上，篩除梗拐、短梗、細梗頭后，進行包裝，因此，煙梗篩分設備直接影響著梗拐與煙梗、長梗與短梗的分離效果。

目前，打葉復烤工藝中采用的煙梗篩分設備大多為振動篩分機[2]，篩面為孔篩結構，篩孔尺寸單一，結構傳統。以玉溪卷煙廠復烤二車間為例，目前使用的篩分設備只有一種篩孔，尺寸是5 mm*15 mm。篩短梗效果尚可，但長度大于15 mm的細梗就很難從篩孔通過，造成漏剔除。梗尖細梗剔除不徹底，導致成品長梗中短梗、細梗偏多，使膨脹工藝制梗絲過程中梗末量大、梗塊多，細梗、短梗、梗頭等劣質梗進入膨脹梗絲，易導致切絲厚度不均勻、設備阻料及卷包成品質量缺陷等問題。

新型篩分設備主要有鼠籠式篩分機、旋轉式多面篩分設備和光學成像篩分設備。鼠籠式篩分機和旋轉式多面篩分設備篩孔尺寸單一，對梗拐剔除效果好，未明顯提升細梗、短梗的篩分效果[3]；光學成像設備技術尚不成熟，且投資高。因此，改進優化傳統振動式篩分設備是最佳方案。

2 新型短梗、細梗剔除篩分設備的工作原理

本文主要針對傳統振動式梗篩分設備的篩面進行優化研究。傳統振動式梗篩分設備的基本原理是當振篩振動時，物料不斷向前跳動，在運動過程中，物理尺寸小于篩孔尺寸的物料通過篩孔落下，尺寸較大無法通過篩孔的物料則繼續往前運動，從而完成篩選過程。

理想狀態是振動篩的振動精度很高，即所有尺寸小于篩孔尺寸的物料都能落下。然而在實際工作中，這個目標難以實現。因為來料中混合了各種尺寸的物料，可能大尺寸的物料覆蓋在篩孔上，位于底層、小尺寸的物料位于上層，振動過程中，由于大尺寸物料的阻擋，出現漏剔除。主要原因是物料流量較大、振動頻率較小、篩面尺寸較小等，從而使料層較厚，導致物料疊加。然而，物料流量由前級工序決定，不能隨意調整，加大振動頻率會增加物料碎化，一般情況下，生產現場可放置篩面的空間有限，這些因素都使得振篩難以改進。

另一方面，在棒狀物料的篩選中，即使某個篩孔的長度和寬度大于物料長度和直徑，但如果物料的朝向和篩孔朝向不一致，物料和篩孔也易形成交叉角，阻礙物料順利下落。這種情況下就只能依靠持續不斷的振動，直到物料朝向和篩孔朝向一致時，物料才能落下，這就嚴重降低了篩面的篩選效率。

為了解決上述問題，本文的研究方向是：在物料進入有效工作篩面前對物料提前進行整理與疏松，在不增加振動頻率的前提下提高篩分效率。篩面前置整理疏松機構結構如圖1所示。由于帶耙釘的轉軸與輸送帶面之間的距離是固定值，這就決定了料層厚度是固定值，且經過耙釘的整理，煙梗混合物料被提前梳理了一遍，大部分物料方向與運輸帶輸送方向趨于一致，接下來物料進入多尺寸新型篩面，有利于下一步的篩分。

圖1 前置整理疏松機構結構

圖2 多尺寸新型篩面結構示意圖

多尺寸新型篩面的結構如圖2所示。由于物料的朝向趨向于一致，當物料在多尺寸新型篩面遇到大量朝向與其朝向一致的篩孔1時，就更容易落下，從而盡快減小了料層厚度，增加了篩選效率。由于進入篩面一段距離后，物料因振動而朝向已經不統一，因此配合一些其他朝向或者尺寸的篩孔2和篩孔3，有助于物料盡快被篩走。

一個前置整理疏松機構后配合一個多尺寸新型篩面工作，而整個新型短梗、細梗剔除篩分設備由多個這樣的組合構成，每個組合之前均保留一定高度差，物料從上一級篩分組合機構進入下一級篩分組合機構時，應先進入前置整理疏松機構。

保留高度差的意義在于：物料從上一級組合機構進入下一級組合機構時，在下落過程中，由于受到振動，物料被往前拋送時運動的方向不一樣，相當于落入下一級前置整理疏松機構時物料的組成又被打亂了一次，使得一些可能在前一級一直被壓在底層的大尺寸物料來到了上層，這樣在以后的篩選過程中這部分大尺寸物料就不會再覆蓋在篩孔上，造成小尺寸物料的漏篩分。

多級結構提高了篩分效率，保證了篩分質量，具體設置的篩分級數，可根據各生產線的實際情況考慮設置。

3 設備結構

新型短梗、細梗剔除篩分設備由機架、前置整理疏松機構和多尺寸新型篩面組成，其中：前置整理疏松機構包含輸送帶和疏松轉軸，疏松轉軸上帶有耙釘；多尺寸新型篩面下有收集輸送帶和振篩搖臂，振篩搖臂在電機帶動下使多尺寸新型篩面規律振動，實現往前運送物料和篩分功能。篩面采用304不銹鋼制造，篩孔1尺寸設為2 mm*30 mm左右，可以很好地篩出細梗，后置的篩孔2和篩孔3尺寸在3 mm*12 mm左右，呈橫豎交替排列。

物料進入多尺寸新型篩面后，首先經過篩孔1的范圍。篩孔1的朝向和前置整理疏松機構整理好的物料朝向一致，因此物料長度小于篩孔長度、直徑小于篩孔寬度的棒狀物料就可以被快速篩走，這一步主要篩出細梗，同時使得物料被攤薄，后續篩面的壓力減小，物料篩選速度提高。后續篩孔是不同朝向的篩孔2和篩孔3，經過篩孔1的物料，由于振動的作用，物料的朝向已經比較混亂，因此，不同朝向的篩孔2和篩孔3的交替布置就比僅僅一個朝向的篩孔更有利于接近物料的朝向，使得物料盡快被篩分和攤薄，后續篩面的壓力減小，物料篩選速度提高，這一步主要篩出短梗。

由于物料的重疊，一級多尺寸新型篩面無法篩分出全部的細梗和短梗，這就需要繼續進入下一級組合機構，物料在下落過程中得到重新排列的機會，再重復篩分，繼續篩出細梗和短梗。

4 改進效果

為了測試試驗樣機的效果，做了對比試驗。

準備100 kg同一批次的煙梗混合物料，分成質量相等的兩份，每份50 kg，一份編為A組物料，另一份編為B組物料。

在同一天的同一時間，分別讓A組物料通過傳統在產的振篩，B組物料通過新型短梗、細梗剔除篩分設備。

記錄下兩種設備完成篩分所需時間，以及篩分出的長梗質量，計算出長梗率。實驗數據如表1所示。

表1 改進后新型篩分設備與傳統振篩的效果對比

由實驗數據可以看出，新型短梗、細梗剔除篩分設備篩分時間少于傳統振篩，篩出的長梗率也明顯提高。肉眼觀察，傳統振篩篩分出的細梗中摻雜一部分合格長梗，長梗中摻雜部分細梗，而新型短梗、細梗剔除篩分設備篩分出的物料中幾乎無摻雜現象。

5 結論

通過優化改進傳統振篩，在物料進入有效工作篩面前對物料進行提前整理與疏松，配合多尺寸新型篩面，并布置多級組合篩分機構，提升了短梗、細梗篩分效率和效果，進而提升了制梗絲效果和卷煙成品質量。同時改進成本低，改造易實現，設備結構簡單，后期維護保養成本低，設備故障率低，可在行業內廣泛推廣應用。