張玉和,易 斌,范曉寶,尹春暉,楊玉波,孫 豪,張小東,李靜義

1.秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司,河北省秦皇島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)龍海道67號(hào) 066318

2.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心,昆明市五華區(qū)紅錦路367號(hào) 650231

3.紅塔煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司昭通卷煙廠,云南省昭通市昭陽(yáng)區(qū)南郊鳳凰山 657000

4.中煙機(jī)械技術(shù)中心有限責(zé)任公司,上海市浦東新區(qū)金海路1000號(hào) 201206

低強(qiáng)度松散回潮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

張玉和1,易 斌*2,范曉寶1,尹春暉3,楊玉波1,孫 豪4,張小東1,李靜義1

1.秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司,河北省秦皇島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)龍海道67號(hào) 066318

2.云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心,昆明市五華區(qū)紅錦路367號(hào) 650231

3.紅塔煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司昭通卷煙廠,云南省昭通市昭陽(yáng)區(qū)南郊鳳凰山 657000

4.中煙機(jī)械技術(shù)中心有限責(zé)任公司,上海市浦東新區(qū)金海路1000號(hào) 201206

為解決滾筒式松散回潮機(jī)由于機(jī)械作用和筒內(nèi)溫度過(guò)高而引起的片煙造碎大、影響片煙內(nèi)在品質(zhì)等問(wèn)題,根據(jù)復(fù)烤后片煙在預(yù)壓打包時(shí)自然形成的分層特點(diǎn)研制了預(yù)松散裝置,對(duì)垂直分切后的煙塊進(jìn)行彎曲處理而實(shí)現(xiàn)柔性預(yù)松散;優(yōu)化了松散回潮機(jī)滾筒內(nèi)部結(jié)構(gòu),將長(zhǎng)耙釘改為八邊形結(jié)構(gòu)的短耙釘,并將筒內(nèi)按功能劃分為松散、展開、回潮和加料4個(gè)區(qū),提高物料在加工過(guò)程中的針對(duì)性.結(jié)果表明:低強(qiáng)度松散回潮系統(tǒng)在出料溫度較低(≤53℃)情況下,松散率可達(dá)到99.5%以上;平均碎片量由86.5 kg/批次降低到79.6 kg/批次,平均碎末量由6.1 kg/批次降低到3.2 kg/批次.新系統(tǒng)有效降低了滾筒內(nèi)處理強(qiáng)度,減少了片煙造碎,提高了物料受熱和回潮的均勻性,較好地保持了煙葉的自然本香,改善了片煙加工品質(zhì).

滾筒式松散回潮機(jī);低強(qiáng)度;煙塊;片煙;預(yù)松散

切片松散回潮是卷煙制絲生產(chǎn)線的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)之一[1],主要作用是將復(fù)烤打包后的片煙進(jìn)行松散回潮處理.在生產(chǎn)過(guò)程中,由于滾筒式松散回潮機(jī)處理強(qiáng)度過(guò)高會(huì)對(duì)片煙產(chǎn)生兩方面的影響:一是滾筒內(nèi)撥釘?shù)臋C(jī)械作用使片煙出現(xiàn)造碎;二是滾筒內(nèi)處理溫度較高,尤其是施加較多的噴射蒸汽,直接影響片煙的內(nèi)在品質(zhì).針對(duì)上述問(wèn)題,已有學(xué)者進(jìn)行了研究與改進(jìn),其中較典型的有quot;真空回潮+滾筒松散回潮quot;[2-3]和quot;微波加熱+滾筒松散回潮quot;[4-5]方式.兩種處理方式都具有提高片煙松散率和降低造碎的作用,但也具有一定的局限性,只適用于低檔卷煙,對(duì)于高檔卷煙則不完全適用[5-6],并且生產(chǎn)能耗和設(shè)備成本相對(duì)較高[7].為此,根據(jù)復(fù)烤后片煙在預(yù)壓打包時(shí)自然形成的分層特點(diǎn),研制了預(yù)松散裝置[8],利用該裝置對(duì)垂直分切后的煙塊進(jìn)行彎曲處理而實(shí)現(xiàn)柔性預(yù)松散,同時(shí)對(duì)松散回潮機(jī)滾筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,以期降低滾筒內(nèi)物料造碎,減少蒸汽的施加量,實(shí)現(xiàn)低強(qiáng)度松散回潮處理.

1 系統(tǒng)組成

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

低強(qiáng)度松散回潮系統(tǒng)主要由垂直分切機(jī)、動(dòng)態(tài)皮帶秤、預(yù)松散裝置、出料皮帶、振動(dòng)滑槽和滾筒式松散回潮機(jī)組成,見圖1.其中,垂直分切機(jī)可將拆箱后的煙包在垂直方向上按quot;三刀四塊quot;方式均勻分切為煙塊.動(dòng)態(tài)皮帶秤實(shí)際上是一臺(tái)帶稱重功能的皮帶機(jī),用于切后煙塊的輸送和流量控制.預(yù)松散裝置是利用上下凹凸相對(duì)的兩條圓弧形皮帶形成的彎曲通道,迫使堅(jiān)硬的煙塊在通過(guò)通道時(shí)產(chǎn)生彎曲變形而實(shí)現(xiàn)初步松散.滾筒式松散回潮機(jī)是利用滾筒內(nèi)的耙釘結(jié)構(gòu)在蒸汽、霧化水和熱風(fēng)的共同作用下,將分切并預(yù)松散后的煙塊進(jìn)行回潮和松散處理.出料皮帶和振動(dòng)滑槽則是預(yù)松散裝置和滾筒式松散回潮機(jī)之間的輸送設(shè)備.在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,預(yù)松散裝置和滾筒式松散回潮機(jī)是研究重點(diǎn).

圖1 低強(qiáng)度松散回潮系統(tǒng)示意圖

1.2 預(yù)松散裝置的設(shè)計(jì)

預(yù)松散裝置主要由上輸送皮帶和下輸送皮帶兩大部件組成,見圖2.上下輸送皮帶凹凸相對(duì),構(gòu)成S形彎曲通道.其中,上皮帶通過(guò)4個(gè)獨(dú)立的彈性懸掛裝置和自動(dòng)升降機(jī)構(gòu)懸吊在下皮帶的上方,可以自動(dòng)適應(yīng)來(lái)料煙塊的厚度,并對(duì)煙塊保持一定的壓緊度.分切后的煙塊按其內(nèi)部層理的分層面方向垂直排列在皮帶上并進(jìn)入上下皮帶之間,在上下皮帶的壓緊夾持作用下,煙塊通過(guò)S形彎曲通道時(shí),迫使煙塊產(chǎn)生彎曲變形,使煙塊內(nèi)部沿層理方向產(chǎn)生微小裂縫,從而使分切后的煙塊變軟或開裂,分解成若干個(gè)片狀小煙塊,以實(shí)現(xiàn)低強(qiáng)度的預(yù)松散處理.

圖2 預(yù)松散裝置結(jié)構(gòu)及工作原理示意圖

1.2.1 上下皮帶最佳彎曲半徑及幾何關(guān)系

如圖3所示,上下皮帶構(gòu)成同心圓弧的彎曲通道,當(dāng)煙塊通過(guò)上下皮帶時(shí)產(chǎn)生彎曲變形,使得靠近上皮帶的外圓弧一側(cè)得到足夠的拉伸而產(chǎn)生裂縫或開口.其中,圓弧通道的區(qū)間夾角α、下皮帶彎曲半徑r、上皮帶彎曲半徑R 3個(gè)變量的大小均會(huì)影響松散效果.α和r的大小會(huì)影響弧長(zhǎng),而弧長(zhǎng)應(yīng)接近一個(gè)煙塊的長(zhǎng)度.可見,r越小,彎曲作用越明顯,松散效果越好.為充分考慮相關(guān)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的合理性和可行性,需通過(guò)試驗(yàn)在兩者之間尋找一個(gè)結(jié)合點(diǎn).

圖3 煙塊彎曲變形及幾何關(guān)系示意圖

采用C3F等級(jí)200 kg紙箱煙包,利用垂直分切機(jī)按quot;三刀四塊quot;方式,將6個(gè)煙包均勻切成24個(gè)煙塊.每個(gè)試驗(yàn)樣本分別用2個(gè)分切后的煙塊,先后通過(guò)預(yù)松散裝置和松散回潮機(jī),試驗(yàn)中預(yù)松散裝置的彎曲半徑r和R均為可調(diào),取不同的值,重復(fù)試驗(yàn)3次.在回潮滾筒生產(chǎn)工藝條件不變的情況下,在其出料口撿出未松散煙塊,并按式(1)計(jì)算出片煙松散率,取3次平均值,試驗(yàn)結(jié)果見表1.

片煙松散率=(出料口物料總量-出料口撿出未松散煙塊)/出料口物料總量X100% (1)

由表1可見,隨著彎曲半徑r和R的增大,片煙松散率逐漸降低,其中1#～3#樣本松散率均超過(guò)99%,松散效果較好.經(jīng)過(guò)綜合考慮,以3#樣本的彎曲半徑為設(shè)計(jì)依據(jù),取r=707 mm,R=997 mm,并將圓弧彎曲的區(qū)間夾角α確定為46°.在此條件下,進(jìn)料端接口及整機(jī)結(jié)構(gòu)相對(duì)較合理.

表1 預(yù)松散裝置不同彎曲半徑下松散效果對(duì)比

1.2.2 上下皮帶線速度

以4 000 kg/h制絲生產(chǎn)線為例,設(shè)煙包質(zhì)量200 kg/包,煙包尺寸1 160 mmX690 mmX725 mm,按quot;三刀四塊quot;方式進(jìn)行垂直分切,分切后每個(gè)煙塊尺寸725 mmX690 mmX290 mm,煙塊質(zhì)量50 kg.煙塊平鋪在皮帶上按間隔100 mm計(jì)算,則每個(gè)煙塊在皮帶上所占長(zhǎng)度為725+100=825 mm,由此可得下皮帶線速度V下=(4 000/50)X0.825=0.018 m/s.由圖3幾何關(guān)系可知,由于上皮帶與下皮帶為同心圓弧,并且角速度相等,可得R/r=V上/V下關(guān)系成立,因此上皮帶線速度V上=(R/r)V下=(997/707)X 0.018=0.025 m/s.

1.3 滾筒式松散回潮機(jī)的優(yōu)化

由于煙塊在進(jìn)入松散回潮機(jī)前增加了預(yù)松散處理,因此有效降低了滾筒內(nèi)的工作負(fù)荷,也為回潮滾筒的改進(jìn)優(yōu)化提供了條件,改進(jìn)后滾筒內(nèi)結(jié)構(gòu)見圖4.其中,將滾筒進(jìn)料端由原來(lái)的長(zhǎng)耙釘改為八邊形結(jié)構(gòu),配以較短的耙釘,避免將還處于干燥狀態(tài)的煙塊過(guò)度翻滾,減小高強(qiáng)度的機(jī)械作用對(duì)片煙產(chǎn)生造碎.同時(shí),對(duì)滾筒內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理分區(qū),從進(jìn)料到出料方向按功能劃分為松散、展開、回潮和加料4個(gè)區(qū),并在各個(gè)階段都配有相應(yīng)的耙釘和抄板結(jié)構(gòu).另外,對(duì)加水和蒸汽噴嘴的位置以及控制方式進(jìn)行優(yōu)化配置,以使物料在整個(gè)加工過(guò)程中都得到針對(duì)性處理.經(jīng)過(guò)改進(jìn)優(yōu)化的松散回潮機(jī)也稱為柔性松散回潮機(jī),可以有效減少物料造碎,提高物料加工的均質(zhì)化水平.

圖4 改進(jìn)后滾筒式松散回潮機(jī)筒內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖

2 應(yīng)用效果

2.1 物理指標(biāo)檢測(cè)

材料:quot;紅塔山quot;品牌配方煙葉[由紅塔煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司昭通卷煙廠提供],投料量為7 400 kg/批次(按12%計(jì)).儀器:LA34001S電子臺(tái)秤(感量0.1 g,德國(guó)賽多利斯公司);HY303手持式測(cè)溫儀(精度2%,上海華陽(yáng)檢測(cè)儀器有限公司);FD240烘箱(溫度設(shè)定精度1℃,德國(guó)賓得公司).方法:參照YC/T 147-2001[9]規(guī)定的葉片結(jié)構(gòu)和碎葉片結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)方法,分別對(duì)采用預(yù)松散裝置前后每批次的回潮機(jī)出口松散率、預(yù)配柜出口碎片量和碎末量進(jìn)行測(cè)試,溫度和含水率分別為回潮機(jī)出口35個(gè)離線測(cè)量值的平均值,測(cè)試結(jié)果見表2.

由表2可見,采用預(yù)松散裝置前后平均松散率分別為99.8%和99.7%,表明柔性松散回潮機(jī)具有較強(qiáng)的松散能力;在較低的出料溫度和較高的松散率下,采用預(yù)松散裝置比未采用該裝置產(chǎn)生的碎片量和碎末量分別減少8%和47.5%,說(shuō)明預(yù)松散裝置對(duì)于減少造碎,降低處理溫度具有顯著效果.

2.2 感官質(zhì)量評(píng)吸

將單批次quot;紅塔山quot;品牌配方煙葉,分別通過(guò)在較優(yōu)工藝參數(shù)條件下的柔性松散回潮機(jī)與傳統(tǒng)松散回潮機(jī),經(jīng)過(guò)不同的預(yù)配柜混合后在其出口取樣,按照YC/T 415-2011[10]規(guī)定的感官評(píng)價(jià)方法對(duì)兩種處理樣品的感官質(zhì)量進(jìn)行評(píng)吸對(duì)比,結(jié)果見表3.可見,與傳統(tǒng)松散回潮機(jī)相比,采用柔性松散回潮機(jī)后,樣品的香氣質(zhì)、香氣量、豐滿度及濃度等指標(biāo)均有明顯提升,說(shuō)明經(jīng)過(guò)柔性松散回潮處理后能夠較好地保持煙葉的自然本香及其香味物質(zhì).

表2 不同工藝條件下采用預(yù)松散裝置前后檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

3 結(jié)語(yǔ)

低強(qiáng)度松散回潮系統(tǒng)通過(guò)對(duì)切后煙塊進(jìn)行預(yù)松散處理,以及優(yōu)化滾筒內(nèi)部結(jié)構(gòu),取得了較好的松散回潮效果.在出料溫度較低(≤53℃)情況下,松散率可達(dá)99.5%以上;平均碎片量由86.5 kg/批次降低到79.6 kg/批次,平均碎末量由6.1 kg/批次降低到3.2 kg/批次.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,有效降低了滾筒內(nèi)處理強(qiáng)度,減少了片煙造碎,提高了物料受熱和回潮的均勻性.經(jīng)過(guò)柔性松散回潮處理后,較好地保持了煙葉的自然本香,改善了煙葉加工品質(zhì).

[1] 黃嘉礽.煙草工業(yè)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)輕工業(yè)出版社,1999.

[2] 梁強(qiáng),王加深,勞艷卿,等.全片煙工藝條件下增設(shè)真空回潮工序初探[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2002,17(1):10-14.

[3] 陳彩霞,盧彥華,于錄,等.真空回潮工序?qū)ζ瑹熂庸べ|(zhì)量的影響[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào),2009,15(12):214-216.

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[8] 張玉和,陶軼靜,裴志明,等.低強(qiáng)度松散回潮裝置:中國(guó),201110128067.X[P].2013-08-28.

[9]YC/T 147-2001打葉煙葉 質(zhì)量檢驗(yàn)[S].

[10]YC/T 415-2011煙草在制品 感官評(píng)價(jià)方法[S].

責(zé)任編輯 曹 娟

Design and Application of Low Processing Intensity Looseningamp;Conditioning System

ZHANG Yuhe1,YI Bin*2,FAN Xiaobao1,YIN Chunhui3,YANG Yubo1,SUN Hao4,ZHANG Xiaodong1,and LI Jingyi1
1.Qinhuangdao Tobacco Machinery Co.,Ltd.,Qinhuangdao 066318,Hebei,China
2.Technology Center,China Tobacco Yunnan Industrial Co.,Ltd.,Kunming 650231,China
3.Zhaotong Cigarette Factory,Hongta Tobacco(Group)Co.,Ltd.,Zhaotong 657000,Yunnan,China
4.China Tobacco Machinery Technology Center Co.,Ltd.,Shanghai 201206,China

As a solution to the higher breakage rate of strips caused by mechanical action and the intrinsic quality of strips affected by higher temperature in cylinder loosening and conditioning,a pre-loosening device was developed,wherein the vertically sliced tobacco block was subjected to bending and pre-loosened along the layers formed natureally during baling.The conditioning cylinder was modified by replacing the long spikers with octagonal short ones and divided into four functional sections responsible separately for loosening,spreading,conditioning and casing to facilitate following processing.The results showed that the outlet tobacco temperature was lower(≤53℃ ),the loosening rate of strips was over 99.5%,the average amount of tobacco scraps reduced from 86.5 to 79.6 kg/batch,and the average amount of tobacco dust decreased from 6.1 to 3.2 kg/batch.The new system effectively reduced the processing intensity,decreased the breakage of strips,promoted the uniformity of heating and conditioning,kept natural tobacco aroma,and improved the processing quality of strips.

Cylinder loosening and conditioning system;Low intensity;Tobacco block;Strip;Pre-loosening

TS431

B

1002-0861(2015)10-0089-04

10.16135/j.issn1002-0861.20151016

2015-02-12

2015-07-08

張玉和(1960-),本科,高級(jí)工程師,主要從事煙草機(jī)械的設(shè)計(jì)與研發(fā)工作.E-mail:zhangyuhe6688@163.com;*

易斌,E-mail:yxyibin@126.com

張玉和,易斌,范曉寶,等.低強(qiáng)度松散回潮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].煙草科技,2015,48(10):89-92.ZHANG Yuhe,YI Bin,FAN Xiaobao,et al.Design and application of low processing intensity looseningamp;conditioning system[J].Tobacco Scienceamp;Technology,2015,48(10):89-92.