造紙法再造煙葉原料預(yù)處理工藝及裝備研究

吉松毅　潘志新　矣勇波　閆奇　許江虹　王浩雅

摘要：為解決再造煙葉原料及配方混配均勻性等問題，對(duì)原料預(yù)處理工藝及裝備開展研究。基于現(xiàn)有打葉和風(fēng)選設(shè)備，結(jié)合再造煙葉原料物理特性，開發(fā)出適用于柔性打葉風(fēng)選要求的破碎打葉設(shè)備和梗葉分離設(shè)備，并進(jìn)行了原料混合工藝研究。結(jié)果表明，預(yù)處理裝備能達(dá)到預(yù)混的效果，破碎打葉設(shè)備和梗葉分離設(shè)備分離梗葉效果較好，混合效果好。

關(guān)鍵詞：造紙法再造煙葉;原料;預(yù)處理

中圖分類號(hào)：S572? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2019）22-0178-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.22.041? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Raw materials pretreatment process and equipment R&D of

paper-process reconstituted tobacco

JI Song-yi1，2，PAN Zhi-xin1，YI Yong-bo1，YAN Qi1，XU Jiang-hong1，WANG Hao-ya3

（1.Yunnan Reconstituted Tobacco Co.，Ltd.，Kunming 650106，China;2.Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002，China;

3.Yunnan Industrial Tobacco HI-TECH Material Co.，Ltd.，Kunming 650106，China）

Abstract： In order to solve the problem of homogeneity of raw materials and formulations of reconstituted tobacco， the pretreatment technology and equipment of raw materials were studied. Based on the existing industrial threshing and air separation equipment， combined with the physical characteristics of the raw materials of reconstituted tobacco， the breaking and threshing equipment and the stalk separation equipment suitable for the requirements of flexible threshing air separation were developed， and the mixing process of raw materials was studied. The results showed that the pretreatment equipment can achieve the effect of premixing. Crushing and threshing equipment and separating equipment have better separation effect and mixing effect.

Key words： paper-process reconstituted tobacco; raw materials; pretreatment

造紙法再造煙葉原料主要來自打葉復(fù)烤、卷煙加工和煙草調(diào)制、收購、運(yùn)輸、貯存、加工等過程產(chǎn)生的副產(chǎn)品以及煙葉收購時(shí)原料產(chǎn)地沒有收購的不列級(jí)煙葉。因此，造紙法再造煙葉生產(chǎn)原料存在來源復(fù)雜、同批次和批次間質(zhì)量不穩(wěn)定、單品種原料數(shù)量少、等級(jí)復(fù)雜、均質(zhì)化程度低、純凈度差、受控難度大、原料整體穩(wěn)定性差等特點(diǎn)，這些原料直接應(yīng)用于再造煙葉產(chǎn)品生產(chǎn)對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)影響較大[1-5]。

對(duì)于再造煙葉生產(chǎn)企業(yè)來說，再造煙葉原料預(yù)處理是整個(gè)生產(chǎn)線高效運(yùn)行的基礎(chǔ)，原料及配方混配均勻性對(duì)造紙法再造煙葉物理特性、內(nèi)在質(zhì)量及其穩(wěn)定性具有決定性作用。同時(shí)依據(jù)造紙工藝原理，原料的均勻度處理得愈早，處理難度愈小，處理成本愈低。目前，再造煙葉原料混配工藝一般按生產(chǎn)批次來預(yù)先配好每次的原料，由于生產(chǎn)性質(zhì)要求上料少量多次，這樣就產(chǎn)生了兩個(gè)問題，一是難以保證每批次間的質(zhì)與量的均一性，難以精確控制;二是多批次的配料上料造成工人勞動(dòng)強(qiáng)度大[6-8]。

針對(duì)原料來源分散雜亂、品質(zhì)特征模糊等普遍存在的問題[9-12]，急需研究再造煙葉原料預(yù)處理工藝與裝備研發(fā)，原料預(yù)處理裝備所具備的功能包括根據(jù)原料各指標(biāo)情況，把物料尺寸處理到適宜的大?。ㄈ绨褵熎扑榉蛛x）、剔除原料中所含的大部分雜質(zhì)（如沙土、麻片、梗頭等）、將品質(zhì)波動(dòng)較大的原料單體或原料模塊化混合均勻等，保障規(guī)?；a(chǎn)品生產(chǎn)的柔性化和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

1? 材料與方法

1.1? 材料

再造煙葉生產(chǎn)企業(yè)用的原料：把煙（使用時(shí)需要將把煙打碎，梗葉分離）、碎片、煙梗。

1.2? 方法

1.2.1? 檢測方法? 總氮、總糖/還原糖、煙堿、鉀、氯分別以煙草行業(yè)YC/T 161-2002、YC/T 159-2002、YC/T 160-2002、YC/T 173-2003、YC/T 162-2011標(biāo)準(zhǔn)分析方法測定。

碎片率、出梗率、出灰率、梗中含葉率、葉中含梗率參照YC/T 147-2010、GB/T 21136-2007標(biāo)準(zhǔn)分析方法測定。

1.2.2? 分析方法? 試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2? 結(jié)果與分析

2.1? 預(yù)處理工藝及裝備開發(fā)

2.1.1? 預(yù)處理裝備的開發(fā)? 預(yù)處理設(shè)備主要包括破碎打葉設(shè)備和梗葉分離設(shè)備（風(fēng)選設(shè)備）。原有的打葉設(shè)備不能完全滿足再造煙葉原料把煙破碎及梗葉分離要求，借鑒成熟的打葉復(fù)烤線的打葉設(shè)備原理，結(jié)合再造煙葉原料物理指標(biāo)要求，選擇以揉打?yàn)橹?，以切斷為輔的思路來開發(fā)設(shè)備，通過高速旋轉(zhuǎn)的錘片與固定揉搓板相互作用，將物料揉碎，可通過調(diào)整錘片的轉(zhuǎn)速以及錘片的數(shù)量來調(diào)整物料的揉碎程度，最后通過拋送風(fēng)分機(jī)將揉碎的物料拋送至室外，再進(jìn)行常規(guī)分類處理，新開發(fā)的破碎打葉設(shè)備見圖1。

在考察了幾個(gè)行業(yè)的煙用風(fēng)選設(shè)備、谷物除雜設(shè)備、茶葉風(fēng)選設(shè)備后，借鑒茶葉風(fēng)選除雜設(shè)備的原理，結(jié)合再造煙葉原料的具體情況，開發(fā)了梗葉分離設(shè)備——風(fēng)分機(jī)。該設(shè)備主要用于對(duì)破碎后的干植物葉（煙葉）、梗、碎片進(jìn)行選別、篩選物料時(shí)，根據(jù)物料性狀調(diào)整風(fēng)量大小，即可選出粗細(xì)合適的物料。

該設(shè)備包括陡角提升機(jī)1臺(tái)、進(jìn)料彈片振動(dòng)輸送機(jī)1臺(tái)、風(fēng)力選別機(jī)1臺(tái)，見圖2。主要結(jié)構(gòu)及工作原理為經(jīng)上道工藝破碎機(jī)處理過的物料經(jīng)陡角提升機(jī)輸送至彈片振動(dòng)輸送機(jī)，經(jīng)彈片振動(dòng)輸送機(jī)振動(dòng)、疏松，均勻輸送至風(fēng)力選別機(jī)進(jìn)口;在重力作用下，落入風(fēng)力選別機(jī)風(fēng)流通道中，在風(fēng)流通道下方設(shè)有3個(gè)出料口，不同性狀的物料經(jīng)過風(fēng)道后分別從這3個(gè)出料口流出;靠近進(jìn)風(fēng)口為1號(hào)出料口，往后依次為2、3號(hào)出料口。1號(hào)為質(zhì)量比重較大的雜質(zhì)出料口，2號(hào)為含梗較多的物料出料口，3號(hào)為含葉較多的物料出料口，主要設(shè)備運(yùn)行參數(shù)如表1所示。

2.1.2? 原料混合工藝研究? 煙草行業(yè)中，物料混合基本是采用儲(chǔ)柜混合的方式，其他行業(yè)類似的設(shè)備較少或適用性較差，故在此直接選用儲(chǔ)柜混合來進(jìn)行試驗(yàn)。在設(shè)備采購前，先進(jìn)行了人工模擬儲(chǔ)柜混合試驗(yàn)，來確定儲(chǔ)柜混合的效果。

1）人工模擬儲(chǔ)柜混合試驗(yàn)方法。取2 t紅河上部碎片（1#）與1 t紅河下部碎片（2#）進(jìn)行試驗(yàn)。預(yù)混方法：層疊鋪放，在面積30 m2的面積上層鋪，共6層，每層厚8～10 cm，如圖3所示。按上述方法一次混合后，再從側(cè)面出料進(jìn)行第二次層鋪混合，兩次混完后裝袋備用。

混合前取樣：預(yù)混前兩種原料分別于3個(gè)點(diǎn)取3個(gè)樣品，編號(hào)分別為紅河上部碎片為PBHH1、PBHH2、PBHH3;紅河下部碎片為PXHH1、PXHH2、PXHH3;一次預(yù)混后取樣：鋪完第一次后于原料平面上不在同一直線上的3個(gè)點(diǎn)位分別取一個(gè)樣，編號(hào)分別為HH1H1、HH1H2、HH1H3;二次預(yù)混后取樣：混完第二次后于原料平面上不在同一直線上的3個(gè)點(diǎn)位分別取一個(gè)樣，編號(hào)位HH2H1、HH2H2、HH2H3。

2）人工模擬儲(chǔ)柜混合試驗(yàn)結(jié)果?；旌锨昂突旌虾笏悠返某Ｒ?guī)化學(xué)指標(biāo)檢測結(jié)果見表2和表3。從表2可知，兩個(gè)原料的均勻性相對(duì)較好，各項(xiàng)指標(biāo)的相對(duì)偏差均在5%以內(nèi)，選擇其來做預(yù)混試驗(yàn)具有較高的可信度。其中，煙堿的相對(duì)偏差在2%以內(nèi)，還原糖在4%以內(nèi)，選擇煙堿為第一考量指標(biāo)，還原糖為第二考量指標(biāo)來衡量預(yù)混的效果。鉀離子和氯離子因不是主要影響指標(biāo)且分析方法較復(fù)雜，故作為參考指標(biāo)。

從表3可知，第一次混合后煙堿相對(duì)偏差為2.49%，還原糖為10.15%，均大于原料本身的偏差，不能滿足實(shí)際要求;第二次混合后煙堿相對(duì)偏差為1.97%，還原糖為2.26%，對(duì)比原料本身的相對(duì)偏差（煙堿2.0%以內(nèi)、還原糖4.5%以內(nèi)），已經(jīng)達(dá)到預(yù)混的效果及要求。

2.2? 原料預(yù)處理效果分析

2.2.1? 破碎風(fēng)選分離效果分析? 把煙中含有梗和葉，梗、葉的理化指標(biāo)差異較大，不能直接投料使用，否則對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行梗葉分離預(yù)處理后再使用。

圖4是把煙處理前后物理外觀變化、碎片得率及梗葉混雜情況，所分離的梗和葉能滿足再造煙葉原料的使用要求，梗中含葉率較低，梗葉分離效果較好。通過處理線各出口物料統(tǒng)計(jì)及對(duì)梗、葉進(jìn)行簡易的篩分稱量，初烤把煙的破碎分離效果如表4所示。

2.2.2? 混合效果評(píng)價(jià)分析? 選取原料中均勻性相對(duì)較好的單體原料昆煙碎片和紅河中部碎片作為參考指標(biāo)，其檢測結(jié)果見表5和表6。從表5、表6可以看出，各項(xiàng)化學(xué)指標(biāo)的均勻度均達(dá)到70%以上，表征原料均勻性的指標(biāo)煙堿均勻度均在78%以上，其他指標(biāo)的均勻度指標(biāo)均≥煙堿指標(biāo)的均勻度。煙堿為表征原料預(yù)處理均勻度的代表指標(biāo)，因而說明該處理結(jié)果均勻度較好，表明此混合工藝和設(shè)備能達(dá)到提升原料均勻性的目的。

3? 小結(jié)與討論

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，研發(fā)了煙葉原料混配均勻性好、勞動(dòng)強(qiáng)度小的原料預(yù)處理工藝及裝備，試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)如下：

1）結(jié)合再造煙葉原料物理特性，開發(fā)出符合柔性打葉風(fēng)選要求的破碎打葉設(shè)備和梗葉分離設(shè)備。

2）選用儲(chǔ)柜混合工藝來進(jìn)行原料混配，通過對(duì)比分析混合前、后所取的樣品常規(guī)化學(xué)指標(biāo)，表明混合后多數(shù)化學(xué)指標(biāo)相對(duì)偏差低于原料本身，達(dá)到預(yù)混的效果和要求。

3）所分離的梗和葉能滿足再造煙葉原料的使用要求，梗中含葉率較低，梗葉分離效果較好。混合效果評(píng)價(jià)分析，通過兩次驗(yàn)證試驗(yàn)，表明大多數(shù)化學(xué)指標(biāo)均勻度高于標(biāo)準(zhǔn)樣的水平。

原料預(yù)處理工藝和裝備技術(shù)能較好地解決目前原料存在的質(zhì)量波動(dòng)、雜質(zhì)混雜等問題，為再造煙葉生產(chǎn)線高車速運(yùn)行，確保再造煙葉產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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