卷煙工業制絲設備對工藝質量的影響

彭 飛

（廣西中煙工業有限責任公司南寧卷煙廠，南寧 530000）

煙草制絲設備包括切絲機、葉片加料機和烘絲機。其中：切絲機用來保證煙絲有均勻的寬度，使其滿足切絲質量標準；葉片加料機用來滿足消費者的口味偏好，只有提升加料機的精確度、均勻性與穩定性，才能在保證加料工藝質量的同時提高物料的使用率，降低生產成本；烘絲機可通過精確控制溫度、濕度提高煙絲填充值，從而確保其工藝質量達到市場的高標準要求。因此，只有優化與改進煙草制絲設備，才能最大程度提升煙絲制造的工藝質量。

1 煙草制絲設備現狀概述

目前，煙草制絲生產已經全面趨于全自動化，很多企業都已經開始完善自動化控制系統，以此加強對各煙草制絲設備的故障檢測和質量監測。但是，因為現在制絲工藝設備使用時間較長，很多重要制絲設備都已出現老化、銹蝕、磨損等問題，再加上車間除塵、通風、照明、消防和弱電配置等都存在老化的問題，如電子皮帶秤的計量精度因為老化而下降，無法承受高頻次的校驗，大大降低了制絲質量[1]。同時，現在部分老牌制造企業的制絲設備還未完全實現全自動化、智能化、信息化生產，設備質量的控制仍以現場使用對講機和電話為主，只是起到了簡單監測數據的作用，不能與制造執行系統（Manufacturing Execution System，MES）、統計過程控制（Statistical Process Control，SPC）等管理系統有效對接，導致設備精確度、故障排查、經濟效益等的監測與分析不到位，直接影響了制絲工藝的質量[2]。

2 煙草制絲工藝質量控制關鍵點分析

制絲工藝中，質量控制的關鍵點體現在4個階段，即葉片處理、葉絲處理、加料處理以及烘絲處理。每個階段都有各自質量控制參數標準，具體如表1所示。

2.1 煙葉回潮工藝（葉片處理）

煙葉物料本身存在水分且具有較強的吸水性，真空回潮時難以精準控制煙葉的水分與溫度質量。因此，現在卷煙廠都開始選擇直接回潮筒這種工藝設備進行回潮控制。直接回潮筒能夠連續負擔大產量、高頻次的回潮工序，且工藝操作更加簡單，無論是質量還是成本控制方面都備受各廠家的青睞。同時，因為解包機操作簡便、自動化水平較高且運行較為穩定，而且一些先進的解包機具有回收片煙紙箱的功能，能夠減少人力成本與工人的工作強度，所以大多數企業普遍采用直接回潮筒與解包切片設備組合進行回潮。

切絲設備逐漸趨于自動化能夠使煙絲加工更加精準、便捷，從而提升了工藝效率。切片機的工作質量會影響回潮后的葉片結構和下游工序的質量。該設備不僅能夠減少葉片的破碎率，而且有助于加強葉片的松散度和回潮性。此外，有很多企業采用的是橫片切片機，最大的優點是能夠在線對配方與工藝參數進行遠程控制。

在整體回潮工序中，通過精確控制溫度、濕度、切絲寬度、長度等參數，能夠改善卷煙的口感和觀感，從而提高卷煙在市場消費中的競爭力。該工序中，主要通過控制松散回潮機內回風溫度的參數來穩定葉片含水率，同時使用正交設計法來調節相關工藝參數，從而降低葉片的造碎率[3]。

2.2 加料工序控制關鍵點

加料工序是凸出每個品牌卷煙口味特色的重要工序，其質量會直接影響消費者的口感，因此加料工序的質量是煙草制絲工藝質量控制的關鍵點。經過大量實踐和專家研究，增溫模式對加料工序的質量影響較大。在工序前進行增溫可以保證加料的均勻性和料液的利用率，從而改善消費者對卷煙的視覺感受。同時，滾筒物料的填充系數也會影響料液均勻性和葉絲含水量。研究證明：填充系數保持在0.13～0.25時，不僅能夠降低對葉絲含水量的影響，而且能夠保證料液布設的均勻性；當填充系數低于0.13時，會影響葉絲的含水量，從而影響煙卷的口感。一直以來，各卷煙廠都面臨著加料工序出口煙絲含水量不穩定的情況。目前采取的解決辦法是在料尾階段調節蒸汽閥門的開閉順序和時間，以確保含水量的CPK能夠大于1.33，從而滿足質量精度和生產成本效益[4]。此外，還可以通過改進熱風循環系統降低蒸汽對葉絲含水量的影響，從而保證出口煙絲的合格率。實踐研究證明，優化熱風加熱器等設備后，含水量的合格率提高到80.0%～99.8%。最后，還可以添加自動清潔系統來改進霧化料液系統，從而精確控制加料含水量的穩定性。

2.3 烘絲工序質量控制關鍵點

烘絲質量是衡量煙絲彈性與填充性指標的關鍵所在。現在使用的一般都是氣流式烘絲機，其中HT噴嘴是決定烘絲溫度、濕度是否均勻達標的重要裝置，對煙絲含水量是否穩定、填充值是否合格起著決定性作用。目前，在以HT噴嘴噴出的蒸汽對梗絲進行增溫增濕的過程中，煙絲通過HT的時間不一致會導致HT出口煙絲的溫濕度不均勻。經過CTD烘絲機后，出口煙絲水分波動大。同時，煙絲在通過HT的過程中，受HT噴嘴噴出蒸汽的影響，部分梗絲會滯留在HT內部，并與冷凝水結合而粘附在HT內壁上，最終造成梗絲損耗。據統計，制絲線中每月有240 kg的煙絲損耗。

造成煙絲水分大的根本原因在于HT噴嘴噴射方向混亂。因此，HT噴嘴噴射的過程中要滿足兩個方面的要求：一是增溫增濕效果要保證沒有梗絲粘附；二是噴嘴的孔徑不能低于烘絲質量對蒸汽流量的要求。不同噴射方向的優缺點對比如表2所示。

表2 不同噴射方向的優缺點對比

按照噴射質量要求，可選擇花灑式噴射方向進行噴射。同時，通過用正交試驗的方式尋找最佳噴嘴的噴孔數量、噴孔的水平面夾角以及噴孔的豎直面夾角。實踐證明，當噴嘴的噴孔數量為2個、噴孔的水平面夾角為180°、噴孔的豎直面夾角為45°時，HT的增溫增濕效果最佳，且無煙絲粘附。

目前，烘絲HT生產時要求蒸汽流量為450 m3·h-1，在蒸汽壓強必須固定在0.6 MPa的情況下，噴嘴孔徑過小無法達到450 m3·h-1蒸汽流量，孔徑過大則會影響噴射壓力，從而影響梗絲的懸浮效果。經過用黃金分割點法進行模擬實驗后發現，當噴嘴孔徑為0.8 mm時，烘絲HT生產時能達到蒸汽流量為450 m3·h-1的要求。改進噴嘴后，烘絲后出口的煙絲水分非常穩定，能夠滿足工藝要求，同時能夠滿足產量的需求，而且損耗率可以低至0.000 1%。

3 煙草制絲設備的優化策略

3.1 加強對老舊設備的技術升級與改造

優化與改造制絲設備、提升制絲設備的全自動化水平不僅能明顯改善煙草制絲質量，而且能降低單箱耗葉量、焦油含量以及物料濫用率，從而達到精細化控制質量與成本的目的。隨著時代發展和市場對產品的質量要求逐漸升高，各大卷煙廠必須要淘汰一些磨損嚴重、能耗較大、工藝質量低下的老舊設備，加快設備的更新換代，同時升級工藝技術與能耗功率等指標，使制絲工序全面趨于自動化、智能化與信息化，從而使企業效益最大化。以膨脹工藝處理煙絲為例，若沿用老舊設備，工藝水平比較落后，且設備購置成本較高，生產效率與質量低下。因此，需要改造升級煙絲的膨脹技術和干燥定型技術，如優化管道式烘干機（SH9611型），通過增加管道的長度與調節氣料比參數提升煙絲的質量[5]。

3.2 優化輔聯設備工藝

輔聯設備的工藝水平不僅會直接影響生產的良品率，而且有助于提升整體工序的生產效率。因此，改進升級輔聯設備的工藝水平非常必要。制絲車間中的輔聯設備包括貯柜、電子秤、金屬探測儀等。其中，貯柜能夠嚴格控制關鍵工藝的相關信息，如任務號、批次號等，從而避免發生混料等基礎工藝事故。通過對這些輔聯設備的工藝進行精細化設計和優化，能夠提升整體制絲工序的生產質量和效率。例如：根據切片機設備的缺點，若紙箱開包機的夾臂運轉速度過快，會導致煙葉碎片率過高，從而使原料成本與勞動成本大大增加，而且會導致電流斷開，甚至影響設備與人員安全。同時，紙箱折疊碼垛機容易導致煙箱卡阻，使設備出現斷流的情況，從而增加勞動強度。因此，需要改進這兩種輔助設備，如調整變頻器參數、優化夾臂升降的加減速參數，使其能夠更精準地控制速度，從而降低對質量的影響。對于碼垛機的優化，可以通過使煙箱向下運動，并在其上方、側方分別增加一對導流罩來拉大與其他輔助機器的安裝距離。

3.3 加強對設備的自動化、智能化、信息化管理

與現場人工控制相比，自動化、信息化系統監測和智能化故障報警能夠更加高效、準確、及時地控制設備。因此，為了順應時代的發展和科技化競爭要求，要實現對制絲設備的全系統化控制。隨著5G網絡通信技術、智能元器件、大數據和云計算等新技術在自動化控制系統中的研究和應用，企業可以采取統計過程控制（Statistical Process Control，SPC）技術、可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）技術進行全過程在線設備監測。SPC技術能夠快速及時排除設備出現的問題，并且智能地采取相應措施來降低損失或者消除問題。目前，PLC技術已經成為了制絲設備工藝參數的關鍵控制技術，是一種自動化控制裝置，能夠完成對參數的自動采集、精確分析和智能化控制。該技術具有非常多的優點，如適應力強、編程簡單、性價比高、維護成本低和能耗小等，受到了相關行業的廣泛應用與推廣。

4 結語

煙草制絲設備的質量直接決定了卷煙的品質，也決定著卷煙廠的經濟效益和口碑效應，同時影響著成本控制的精細化水平。煙卷生產過程中，制絲工藝中的質量控制關鍵點較多。從煙葉回潮工藝、加料工序、烘絲工序中可以看出，設備升級改造、參數精確控制對煙絲口感、觀感、填充度、含水率等品質參數影響巨大。因此，需要加強對老舊工藝設備的技術改造和升級，全面實現自動化控制，從而保證制絲工藝的質量，為企業帶來最大的經濟效益。