羅登炎

?

葉絲低溫氣流干燥關(guān)鍵影響因素研究

羅登炎

福建中煙工業(yè)公司技術(shù)中心

目前龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司使用的是意大利COMAS公司生產(chǎn)的新型氣流烘絲機(jī)CTD。該文通過對CTD氣流烘絲機(jī)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行單因素試驗(yàn)，研究設(shè)備控制參數(shù)對葉絲加工的物理質(zhì)量和感官質(zhì)量的影響。研究表明：在試驗(yàn)范圍內(nèi)，工藝氣體溫度、工藝氣體含氧量、干燥塔內(nèi)工藝氣體壓力、膨脹單元蒸汽施加量對葉絲加工物理質(zhì)量和感官質(zhì)量有較大影響；尾氣風(fēng)門開度與回風(fēng)管路蒸汽施加量共同作用決定了干燥塔內(nèi)工藝氣體含氧量。

CTD膨化塔 工藝氣體含氧量 物理質(zhì)量 感官質(zhì)量

葉絲干燥作為卷煙制絲生產(chǎn)線的關(guān)鍵工序，其主要目的就是控制葉絲水分，改善和提高葉絲的感官質(zhì)量[1]。氣流干燥是把加濕后的煙絲采用適當(dāng)?shù)募恿戏绞剑瑢⑵溥B續(xù)地加入干燥管內(nèi)，在高速熱氣流的輸送和分散中，使?jié)裎锪现械乃终舭l(fā)得到干燥產(chǎn)品的過程[2]。CTD膨化塔作為新型氣流干燥設(shè)備，由文丘里管部分和直塔部分組成，具有塔矮、占地面積小的優(yōu)點(diǎn)；采用計(jì)量管及皮帶秤，使得物料均勻、穩(wěn)定且連續(xù)進(jìn)入到膨化塔；根據(jù)進(jìn)料口物料含水率與出料口物料的含水率反饋?zhàn)詣涌刂莆锪线M(jìn)料流量。通過進(jìn)料端的旋轉(zhuǎn)閥提高塔內(nèi)物料密度的均勻性，在文氏管部分，物料隨著可調(diào)節(jié)蒸汽一起噴射，進(jìn)行膨脹并部分干燥；在直塔部分，重的物料被分離在底部，均勻分布的物料懸浮在低速流動的熱工藝氣流內(nèi)，熱工藝氣流將膨脹了的物料從塔的底部提升到塔的頂部，由于塔的特殊形狀，物料獲得柔和的干燥。與其它氣流干燥設(shè)備相比，CTD引入獨(dú)特的工藝氣體含氧量控制參數(shù)，較好地改善葉絲加工綜合質(zhì)量，并對設(shè)備安全起到一定保障作用；其旋風(fēng)落料采用切向分離，減少煙絲纏繞現(xiàn)象和降低造碎。本研究對于該新型氣流烘絲機(jī)CTD分別從物理質(zhì)量、感官質(zhì)量兩個方面分析研究設(shè)備參數(shù)的單因素對卷煙產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備儀器

（1）材料：某牌號二類烤煙型葉組配方模塊（龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)）。

（2）設(shè)備：氣流烘絲機(jī)CTD（意大利COMAS公司）；TM710型在線水分儀（美國NDC紅外技術(shù)公司）；MX2型紅外測溫儀（美國Raytek公司）。

（3）儀器：HP5890氣相色譜儀（美國Agilent公司）；H110型電子天平：感量0.0001g（德國沙多利斯公司）；LC-213烘箱（日本ESPEC公司）；D51型填充值測定儀（德國Factory Densimeter公司）；YQ-2型煙絲振動分選篩（鄭州煙草研究院）；YQ-32型碎絲機(jī)（鄭州煙草研究院）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

依據(jù)本公司現(xiàn)有的CTD膨化塔設(shè)備，確定設(shè)備參數(shù)：①工藝氣體溫度；②工藝氣體含氧量；③干燥塔內(nèi)工藝氣體壓力；④膨脹單元工藝氣體量；⑤膨脹單元蒸汽施加量；⑥烘前入口葉絲含水率（受烘絲前Sirox蒸汽施加量的影響），開展單因素試驗(yàn)對烘后葉絲物理質(zhì)量、感官質(zhì)量的影響研究。為消除葉組配方的影響，每次試驗(yàn)均選用同一配方葉絲。試驗(yàn)參數(shù)按照各種單因素進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)置，CTD入口松散輥轉(zhuǎn)速：60%，同時其它設(shè)備參數(shù)不變。試驗(yàn)過程采用自動反饋控制，通過調(diào)整相應(yīng)變量值來控制CTD膨化塔的出口葉絲含水率(14.0±0.5)％。單因素參數(shù)設(shè)置具體如表1。

1.2.2測試方法

1.2.2.1 物理質(zhì)量的測定方法

每次試驗(yàn)參數(shù)經(jīng)調(diào)整并運(yùn)行穩(wěn)定后，由專人按文獻(xiàn)[3]～[6]的方法，分別測定CTD膨化塔入口葉絲的溫度、含水率和出口葉絲的溫度、含水率、煙絲結(jié)構(gòu)、填充值等。

1.2.2.2樣品制備及感官評價方法

在CTD膨化塔出口后取樣，每種樣品分別取樣3次，將3次所取的樣品均勻混合，采用“四分法”將其縮為1個樣品。將各樣品平衡含水率后，采用統(tǒng)一材料、同一臺卷煙機(jī)卷制成評吸樣品。

由13位專家組成評吸小組，采用對比評吸法，與烘前葉絲作為標(biāo)準(zhǔn)樣品，對試驗(yàn)樣品卷煙進(jìn)行香氣特性、煙氣特性及口感特性的綜合評價。

表1 CTD膨化塔試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

2 結(jié)果與討論

從試驗(yàn)結(jié)果分析得出，膨脹單元工藝氣體量、烘前入口葉絲含水率對該二類牌號葉組配方模塊的綜合質(zhì)量影響較小。所以只對葉絲綜合質(zhì)量影響較大的工藝氣體溫度、工藝氣體含氧量、干燥塔內(nèi)工藝氣體壓力、膨脹單元蒸汽施加量進(jìn)行分析。

2.1 物理質(zhì)量分析

該二類牌號配方模塊在CTD膨脹干燥加工，隨著各單因素的變化，呈現(xiàn)不同的物理質(zhì)量變化情況，為便于直觀分析，碎絲率與填充值的數(shù)值各擴(kuò)大10倍，具體如下：

2.1.1不同工藝氣體溫度

工藝氣體溫度設(shè)置為156.2℃、160.0℃、167.0℃。不同工藝氣體溫度對烘后葉絲物理質(zhì)量的變化情況，從圖1與圖2知，隨著工藝氣體溫度的升高，整絲率逐漸升高，碎絲率下降，填充值逐漸升高。

圖1 不同工藝氣體溫度的物理質(zhì)量對比

2.1.2不同工藝氣體含氧量

工藝氣體含氧量設(shè)置為3.0%、4.0%、6.9%。不同工藝氣體含氧量對烘后葉絲物理質(zhì)量的變化情況，從圖2知，隨著工藝氣體含氧量的升高，整絲率逐漸降低，碎絲率升高，填充值先升后降。

圖2 不同工藝氣體含氧量的物理質(zhì)量對比

2.1.3干燥塔內(nèi)不同工藝氣體壓力

干燥塔內(nèi)工藝氣體壓力設(shè)置為80.0mmH2O、100.0 mmH2O、110.0 mmH2O。干燥塔內(nèi)不同工藝氣體壓力對烘后葉絲物理質(zhì)量的變化情況，從圖3可見，隨著干燥塔內(nèi)工藝氣體壓力的升高，整絲率先升后降，碎絲率先降后升，填充值下降。

圖3 干燥塔內(nèi)不同工藝氣體壓力的物理質(zhì)量對比

2.1.4膨脹單元不同蒸汽施加量

膨脹單元蒸汽施加量設(shè)置為100.0kg/h、150.0kg/h、230.0kg/h。膨脹單元不同蒸汽施加量對烘后葉絲物理質(zhì)量的變化情況，從圖4知，隨著膨脹單元蒸汽施加量的升高，整絲率先升后降，碎絲率先降后升，填充值先升后降。

圖4 不同膨脹單元蒸汽施加量的物理質(zhì)量對比

2.2 感官質(zhì)量分析

2.2.1不同工藝氣體溫度

表2為不同工藝氣體溫度樣品的感官質(zhì)量評吸結(jié)果。由表2可知，工藝氣體溫度對卷煙的香氣特性有較顯著影響。隨著工藝氣體溫度的升高，卷煙香氣特性有所提高，口感特性有所改善，155.0℃～160.0℃的加工參數(shù)較適宜。

2.2.2不同工藝氣體含氧量

表3為不同工藝氣體含氧量樣品的感官質(zhì)量評吸結(jié)果。由表3可知，工藝氣體含氧量對卷煙的香氣特性有較顯著影響。隨著工藝氣體含氧量的增加，卷煙香氣特性、煙氣特性、口感特性逐漸降低，3.0%～4.0%的加工參數(shù)較適宜。

表2 不同工藝氣體溫度對烘后葉絲感官質(zhì)量對比評吸結(jié)果

備注：“↑”表示指標(biāo)改善或者提高；“↓”表示指標(biāo)變差或者降低；“=”表示保持不變。

表3 不同工藝氣體含氧量對烘后葉絲感官質(zhì)量對比評吸結(jié)果

備注：“↑”表示指標(biāo)改善或者提高；“↓”表示指標(biāo)變差或者降低；“=”表示保持不變。

2.2.3干燥塔內(nèi)不同工藝氣體壓力

表4為干燥塔內(nèi)不同工藝氣體壓力樣品的感官質(zhì)量評吸結(jié)果。由表4可知，干燥塔內(nèi)工藝氣體壓力對卷煙的口感特性有較顯著影響。隨著干燥塔內(nèi)工藝氣體壓力的增加，口感特性有所改善，100.0mmH2O～110.0mmH2O的加工參數(shù)較適宜。

表4 干燥塔內(nèi)不同工藝氣體壓力對烘后葉絲感官質(zhì)量對比評吸結(jié)果

備注：“↑”表示指標(biāo)改善或者提高；“↓”表示指標(biāo)變差或者降低；“=”表示保持不變。

2.2.4膨脹單元不同蒸汽施加量

表5為膨脹單元不同蒸汽施加量樣品的感官質(zhì)量評吸結(jié)果。由表5可知，膨脹單元蒸汽施加量對卷煙的香氣、口感特性有較顯著影響。隨著膨脹單元蒸汽施加量的增加，香氣、口感特性有所改善，在100kg/h～150kg/h的膨脹單元蒸汽施加量加工參數(shù)較適宜。

表5 膨脹單元不同蒸汽施加量對烘后葉絲感官質(zhì)量對比評吸結(jié)果

備注：“↑”表示指標(biāo)改善或者提高；“↓”表示指標(biāo)變差或者降低；“=”表示保持不變。

2.3 干燥塔內(nèi)含氧量變化研究

隨著尾氣風(fēng)門開度減小與回風(fēng)管路蒸汽施加量增加，干燥塔內(nèi)工藝氣體含氧量逐漸增加，如圖5所示。

圖5 不同尾氣風(fēng)門開度與回風(fēng)管路蒸汽施加量共同作用的工藝氣體含氧量

3 結(jié)論

3.1 物理質(zhì)量結(jié)果方面

工藝氣體溫度對葉絲結(jié)構(gòu)影響較明顯，隨著溫度升高，整絲率和填充值增加；工藝氣體含氧量變化，葉絲結(jié)構(gòu)整絲率呈下降趨勢，填充值無明顯變化規(guī)律；干燥塔內(nèi)工藝氣體壓力的變化與葉絲結(jié)構(gòu)填充值呈相反關(guān)系，而對葉絲整絲率、碎絲率無明顯變化規(guī)律；膨脹單元蒸汽施加量變化，葉絲結(jié)構(gòu)整絲率和碎絲率無明顯變化規(guī)律，填充值在蒸汽施加量為150kg/h最好。

3.2 感官質(zhì)量評價方面

工藝氣體溫度對葉絲感官質(zhì)量香氣特性有較顯著影響；工藝氣體含氧量對葉絲感官質(zhì)量香氣特性有較顯著影響；干燥塔內(nèi)工藝氣體壓力對葉絲感官質(zhì)量口感特性有較顯著影響；膨脹單元蒸汽施加量對葉絲感官質(zhì)量香氣、口感特性有較顯著影響。

3.3 尾氣風(fēng)門開度與回風(fēng)管路蒸汽施加量共同作用決定了干燥塔內(nèi)工藝氣體含氧量

通過對CTD氣流烘絲機(jī)控制參數(shù)的單因素影響試驗(yàn)分析可知，對于加工參數(shù)的選擇，需根據(jù)產(chǎn)品配方結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品風(fēng)格定位進(jìn)行選擇。

[1] 于建軍．卷煙工藝學(xué)[M]．北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社，2003.

[2] 國家煙草專賣局．卷煙工藝規(guī)范[M]．北京：中央文獻(xiàn)出版社，2003.

[3] YC/T31-1996, 煙草及煙草制品式樣的制備和水分測定烘箱法[S].

[4] YC/T152-2001, 卷煙煙絲填充值的測定 [S].

[5] YC/T178-2003, 煙絲整絲率、碎絲率測定方法 [S].

[6] 國家煙草專賣局.卷煙工藝測試與分析大綱[M].成都：四川大學(xué)出版社，2004.