卷煙機參數對細支煙卷制的影響

周凱敏 - 張浩博 - 何 晉 斯 勇 束茹欣 -

(上海煙草集團有限責任公司技術中心，上海 200082)

細支煙作為中式卷煙新品類，其銷量和銷售收入呈迅猛發展趨勢，已成為中式卷煙發展的新亮點[1-3]。目前，關于細支煙的研究主要集中于煙機設備研制改造、制絲工藝及煙絲結構、煙用輔材及煙氣化學指標等方面。袁海霞等[4]設計了適應細支卷煙大流量葉絲風選的三級柔性風選系統，提升了細支煙產品的質量和原料綜合利用率。李洪濤等[5]基于混料均勻設計，提出了適應細支煙的煙絲優化尺寸結構。楚文娟等[6]考察了不同濾嘴參數對細支煙煙支吸阻、煙堿過濾效率、主流煙氣常規成分的影響。朱成文等[7]研究了定長切絲對細支卷煙煙絲結構、物理指標、主流煙氣化學成分等的影響。

常規卷煙中卷煙機參數變化對卷煙物理質量穩定性、空頭率影響等的研究較多[8-11]，而目前針對卷煙機參數對細支卷煙機臺運行情況及煙支物理質量的影響尚未見報道。與常規卷煙相比，細支煙呈現煙支圓周小、煙支較長、吸阻較大、焦油量低等特點，對常規卷煙的研究結論不適用于細支卷煙。試驗擬重點分析大風機壓力、小風機壓力、針輥回絲量電壓值等參數變化對細支卷煙機臺運行情況、細支卷煙物理質量及其穩定性的影響規律，以期為細支煙的設計開發和維護提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料、設備和儀器

某細支煙牌號成品煙絲：上海卷煙廠；

細支煙煙支：97(30+67)mm×17.0 mm，上海卷煙廠；

細支煙卷煙機：ZJ17型，常德煙草機械公司；

綜合測試臺：QTM0835U7型，英國Cerulean公司；

端部落絲測量儀：YDZ-II型，中國科學院安徽光學精密機械研究所；

煙支含末率測量儀：JMZ-V型，中國科學院安徽光學精密機械研究所。

1.2 試驗方法

在卷煙煙絲及其他參數不變的前提下，改變卷煙機針輥回絲量電壓值、小風機壓力、大風機壓力，開展三因素三水平正交試驗[12]，分析卷煙機參數變化對細支卷煙物理質量(總通風率、吸阻、硬度、端部落絲量、含末率、吸阻標準偏差、質量標準偏差、圓周標準偏差)和機臺運行情況(平整盤位置、壓實量、空頭率)的變化規律。

固定同一機臺、同一操作人員，按照不同的卷煙機參數組合進行煙支卷制，待卷煙機連續穩定生產15 min后開始取樣，每個參數組合取樣900支，并觀察記錄卷煙機平整盤位置、壓實量、廢品剔除等指標。該牌號煙絲卷接試驗的煙支重量標準為(0.605±0.050)g/支，煙支圓周標準為(17.0±0.2)mm。

1.3 數據處理

由Minitab 16.0數據分析軟件對正交試驗數據采用直觀分析、方差分析。

2 結果與分析

2.1 針輥回絲量電壓值與細支煙卷煙機回絲量的關系

對于設定的卷煙機回絲量電壓值，分別對跑條煙絲和卷煙機后身回送煙絲進行收集和稱重，計算卷煙機的回絲量。由表1可知，隨著針輥回絲量電壓值的升高，針輥轉速提高，煙絲供絲量增加，煙絲在吸絲帶中堆積的厚度升高，回絲量增大。

表1 細支煙回絲量電壓值與回絲量實際值的關系

Table 1 Relationship between slim cigarette needle roller voltage pressure and needle roller overfeed

回絲量電壓值/mV回絲量實際值/%190055.590049.4-10039.0

表2 試驗因素水平表

2.2 卷煙機參數對細支煙機臺運行情況的影響

針對細支煙卷煙機規格，以卷煙機針輥回絲量電壓值、大風機壓力、小風機壓力為影響因素，機臺運行情況(平整盤位置、壓實量、空頭率)為測定指標，設計三因素三水平正交試驗，試驗因素水平表見表2，試驗設計及結果見表3。

表3 正交試驗設計及結果Ⅰ

由表4可知，平整盤位置受大風機壓力影響最大，壓實量和空頭率受回絲量影響最大；由表5可知，回絲量對平整盤位置、空頭率有顯著性影響(P<0.05)；大風機壓力對平整盤位置影響顯著(P<0.05)。

由表4還可知，隨著回絲量的增加，平整盤位置減小，壓實量增大，空頭率減小。卷煙機回絲量會影響煙絲的造碎程度、尺寸結構和填充性能，隨著回絲量的增加，卷煙機后身的煙絲造碎增加，填充性能降低，卷煙機平整盤位置減小(上移)，壓實量增大。同時，煙槍中煙絲長絲減小，煙絲結構可能更加均勻，煙支端部更加飽滿，卷煙機空頭率下降，與向虎等[13]的研究結論一致。隨著大風機負壓的增大，平整盤位置顯著減小(上移)。大風機壓力會影響卷煙機吸絲帶煙絲束的緊實程度，大風機壓力越大，吸絲帶煙絲束越緊實，平整盤位置減小(上移)。

表4 正交試驗直觀分析Ⅰ

表5 正交試驗方差分析Ⅰ

由表7、8可知，對于吸阻標準偏差而言，回絲量電壓值第2個水平為最佳參數；大風機壓力第1個水平為最佳參數，小風機壓力第2個水平為最佳參數；3個工藝參數對吸阻標準偏差的影響順序為小風機壓力>大風機壓力>回絲量。

2.3 卷煙機參數對細支煙物理指標的影響規律

針對細支煙卷煙機規格，以卷煙機針輥回絲量電壓值、小風機壓力、大風機壓力為影響因素，細支卷煙物理質量(總通風率、吸阻、硬度、端部落絲量、含末率、吸阻標準偏差、質量標準偏差、圓周標準偏差)為測量指標，設計三因素三水平正交試驗，試驗因素水平表見表2，試驗設計及結果見表6。

由圖1可知，回絲量電壓值主要影響總通風率、硬度、端部落絲量、質量標準偏差；大風機壓力主要影響吸阻、含末率；小風機壓力主要影響吸阻標準偏差、圓周標準偏差。

表6 正交試驗設計及結果Ⅱ

圖1 卷煙機參數對細支煙物理質量的影響排秩圖

Figure 1 Rank of cigarette making machine parameters on physicalcharacteristics of slim cigarette

由表8可知，回絲量電壓值、大風機壓力、小風機壓力對煙支物理質量指標均無顯著影響(P>0.05)。

3 結論

通過研究回絲量電壓值、大風機壓力、小風機壓力對卷煙機臺運行情況和煙支物理質量的影響規律，得出：回絲量電壓值對平整盤位置值和空頭率影響顯著(P<0.05)，隨著卷煙機回絲量電壓值的增大，平整盤位置值減小，壓實量增大，空頭率減小；大風機壓力對平整盤位置值影響顯著(P<0.05)，隨著大風機負壓的增大，平整盤位置值減小。

細支卷煙開發過程中回絲量、大風機壓力、小風機壓力的參數設置建議如下：① 當細支煙空頭率較高時，在煙條不堵塞煙槍的前提下，可采取提高回絲量的方式來降低細支煙空頭率；② 當細支煙卷煙機平整盤位置不理想或超出工作范圍時，可通過調整大風機壓力來保障細支煙卷煙機正常運行；③ 小風機壓力可根據機臺運行和煙支物理指標的設計要求進行優化。為進一步提高細支煙生產效率和生產穩定性，后續還需對制絲工藝、細支煙煙絲結構等方面進行研究。

表7 正交試驗直觀分析Ⅱ

表8 正交試驗方差分析Ⅱ