引言
膨脹梗絲由于具有較高的填充能力和燃燒性能,已成為降低卷煙焦油含量的重要方法之一[1]。近些年來,隨著對膨脹梗絲生產(chǎn)質(zhì)量要求的提高,各種梗絲生產(chǎn)工藝及膨脹設(shè)備的技術(shù)水平得到了快速發(fā)展,我國也在不斷引進和消化吸收國外先進的梗絲膨脹技術(shù),并積極參與膨脹技術(shù)的推廣和應(yīng)用,目前引進吸收應(yīng)用比較成熟的主要有德國HANUI、意大利COMAS和英國LEGG梗絲生產(chǎn)線及相關(guān)設(shè)備[1]。
梗絲生產(chǎn)工藝比較繁多,有葉梗分離、水洗處理、增溫增濕、壓梗、切梗、增溫增濕、膨脹等,其關(guān)鍵是提高煙梗水分和膨脹,膨脹就是使干縮的梗絲吸收較多的水分,并在短時高溫的作用下增加細胞內(nèi)的蒸汽壓使梗絲組織膨脹,然后利用梗絲溫度高、水分大造成的組織內(nèi)蒸汽壓遠遠大于干燥介質(zhì)的水蒸汽壓,并使這一壓差大于梗絲的干燥收縮力這一關(guān)鍵技術(shù),使梗絲內(nèi)多余的水分去除,從而使膨脹的體積固定下來。膨脹最常用的方法是采用烘梗絲機,英國LEGG、德國HAUNI的生產(chǎn)線都采用了該技術(shù),而意大利COMAS卻采用了文氏管噴射入料的設(shè)計,設(shè)備雖然較大,但膨化的效果卻好得多,其膨脹率可達40%~60%[2]。在此,本文針對目前國內(nèi)外比較先進的梗絲生產(chǎn)工藝、設(shè)備及特點進行簡要概述,以供參考。
1 不同梗絲生產(chǎn)工藝簡述
1.1 HAUNI梗絲生產(chǎn)線
德國HAUNI公司對其開發(fā)的HT梗(煙)絲在線膨脹設(shè)備進行了改進研究,目前最新型HT系統(tǒng)的梗絲填充能力最大可增加60%,對于某些梗絲可高達80%。
1.1.1 HAUNI梗絲生產(chǎn)工藝流程
HAUNI梗絲生產(chǎn)工藝流程見圖1,即打葉分離后的煙梗定量送入蒸梗工序,對煙梗進行增溫增濕,然后進行除雜,把濕潤煙梗壓扁后進入切梗絲工序,切后梗絲進入加潮工序,使梗絲快速增溫增濕,進入烘絲膨脹工序,梗絲的體積增大,導(dǎo)致梗絲膨脹。進入烘梗絲工序,烘梗絲前后對來料的水分、流量自動控制。膨脹后的梗絲要迅速冷卻并保持純凈,因此膨脹后的梗絲設(shè)置了篩分工序,目的是將膨脹后梗絲貯存?zhèn)溆谩?/P>
圖1 HAUNI梗絲膨脹工藝流程
1.1.2 HAUNI梗絲生產(chǎn)線的特點
HAUNI梗絲生產(chǎn)線在滿足工藝需求的前提下,具有自身獨特的優(yōu)勢,其優(yōu)勢在于:
1)整個制絲生產(chǎn)線自動化水平較高。目前的HAUNI生產(chǎn)線已采用全面自動程序控制,各種工藝參數(shù)可以隨時顯示、打印和處理,操作工人的勞動強度大大減小。
2)除塵設(shè)備完整。整條生產(chǎn)線采用單機除塵,集中管理,密封性能好,除塵效果高,大大改善操作人員工作環(huán)境。
3)梗絲膨脹工序較為先進。利用HT加潮隧道對梗絲進行高溫高濕處理,最終達到提高梗絲膨脹率的目的。它既可直接與烘絲機銜接,膨脹梗絲,也可與壓梗機銜接用于蒸梗。
4)打葉去梗所使用的設(shè)備為立式打葉機,采用上、中、下三級風(fēng)分,各級風(fēng)量調(diào)節(jié)方便,使梗中帶葉率、葉中帶梗率均能滿足工藝要求,而且該設(shè)備占地面積小、能耗低。
5)KLK-G烘絲機是HAUNI制絲生產(chǎn)線中的重要設(shè)備之一,也是決定卷煙內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。該設(shè)備采用熱風(fēng)加速干燥,熱風(fēng)溫度自動調(diào)節(jié),提高了制絲的干燥率和質(zhì)量。
1.2 COMAS梗絲生產(chǎn)線
COMAS梗絲加工工藝是目前世界上先進的加工方法之一,對物料流量及水分進行自動監(jiān)測控制,能有效地提高梗絲的質(zhì)量。梗絲經(jīng)超級回潮后,使梗絲的水分和溫度提高,然后進入梗絲膨脹工序,是為了精確控制梗絲的含水量,而后經(jīng)分選除雜工序,將未切得梗塊、梗簽等雜物清除,同時還能給膨脹后的梗絲降溫,最后流量控制輸送加香段。
1.2.1 COMAS梗絲生產(chǎn)線的工藝流程
COMAS制絲生產(chǎn)線工藝流程同前面介紹的制絲工藝流程一樣,也是根據(jù)煙絲生產(chǎn)的工藝要求和不同的煙絲配方而設(shè)置的。其工藝流程如圖2所示。打葉后的煙梗水分低,經(jīng)定量控制、潤梗、加料、貯梗后,煙梗存貯一段時間,加入的料液或水分滲透到煙梗纖維組織中去,使煙梗柔軟、不易破碎,為煙梗的處理提供了工藝條件。通過蒸梗再次使煙梗增加水分和溫度,確保煙梗更加柔軟,然后進入壓梗工序,以疏松煙梗組織,為提高切梗絲質(zhì)量提供有利條件。壓梗后緊接著設(shè)置了金屬探測工序,其作用與切絲相同。梗絲在進入膨脹工序之前,其所含水分的大小十分重要。梗絲膨脹工序是COMAS 梗絲生產(chǎn)線的核心。水分測定、梗絲膨脹、水分再測定,這種組合工序,是為了精確控制梗絲的含水量,而后經(jīng)風(fēng)分除雜工序,將未切的梗塊、梗簽等雜物清除,同時還能給膨脹后的梗絲降溫,最后經(jīng)流量控制輸送至加香段(線)。主要設(shè)備有:貯存喂料機、潤梗加料機、貯梗柜、螺旋蒸梗機、金屬探測器、切梗絲機、超級回潮筒、膨化塔、風(fēng)分器、貯梗絲柜等。
圖2 COMAS梗絲膨脹工藝流程
1.2.2 COMAS梗絲生產(chǎn)線的特點
中國煙草總公司1987~1989 年分兩次協(xié)議從該公司引進了COMAS制絲線的全套設(shè)備制造技術(shù)。通過消化、吸收和改造,該制絲線自動化程度大大提高,設(shè)備先進,采用中央MICON 控制系統(tǒng),對整個制絲生產(chǎn)線各工序的工藝指標實施了有效的監(jiān)控,大大提高了制絲的質(zhì)量。其主要特點如下:
1)為了追求較高的打葉去梗的質(zhì)量指標,COMAS制絲工藝流程中設(shè)置了隨打隨分的臥式打葉方式,打葉、風(fēng)分采用了分級加工、流水作業(yè)原理,葉中帶梗率、梗中帶葉率、大片率等工藝指標均能滿足工藝要求,有效地提高了煙絲的純凈度,并盡可能地避免了重復(fù)打葉而引起的造碎問題。
2)潤葉﹙梗﹚加料:烘絲、梗絲膨脹等工序的前后均設(shè)置紅外線水分探測工序,其水分和料液施加量均由中央MICON控制系統(tǒng)自動控制,對各工序的工藝指標能夠?qū)嵤┯行У谋O(jiān)控,大大地提高了梗絲生產(chǎn)的工藝質(zhì)量。
3)COMAS制絲生產(chǎn)線除了梗絲膨脹工序是一個創(chuàng)新之外,其自動控制系統(tǒng)還設(shè)置了故障顯示和聲光報警系統(tǒng)。
4)制絲工藝流程中采用了世界上先進的梗絲膨脹工藝,大大提高了梗絲的填充率,梗絲得到了充分的利用,降低了煙絲消耗,為卷煙廠創(chuàng)造了最大的經(jīng)濟效益。
5)切絲工序之前均設(shè)置了定量喂料工序,以滿足切絲寬度和生產(chǎn)效率等工藝要求。
1.3 LEGG梗絲生產(chǎn)線
英國DICKINSON-LEGG公司的STS+FBD梗絲膨化設(shè)備。經(jīng)該制絲線生產(chǎn)出的梗絲吸味醇和,余味純凈,煙堿量、焦油量大大降低,提升了卷煙的科技含量和產(chǎn)品質(zhì)量。是目前國際上在線膨脹技術(shù)水平較高的膨脹方式之一。
1.3.1 LEGG梗絲生產(chǎn)線的工藝流程
英國LEGG 公司生產(chǎn)的LEGG 制絲生產(chǎn)線是我國引進較早的生產(chǎn)線。目前部分卷煙廠對該生產(chǎn)線進行了部分或全部技術(shù)改造。隨著技術(shù)的進步和發(fā)展,經(jīng)改造后的LEGG 制絲生產(chǎn)線已達世界先進水平。LEGG制絲線工藝流程如圖3所示。
圖3 LEGG梗絲膨脹工藝流程
1.3.2 LEGG梗絲生產(chǎn)線的特點
經(jīng)技術(shù)改造后的LEGG制絲生產(chǎn)線的設(shè)備主要有真空回潮機、雙軌切尖解把機、潤葉機四打六分臥式打葉機組、香料廚房煮料設(shè)備、加料潤葉機、貯葉柜、RC4切絲機、超級回潮筒、烘絲機、加香機、加料潤梗機、HT梗絲流化床、烘梗絲機、塔式分離機及輔連設(shè)備等。主要有以下特點:
1)打葉去梗使用多級打葉、多級風(fēng)分,保證了打葉質(zhì)量和打葉效果,使梗中含葉率、葉中含梗率滿足工藝要求。
2)生產(chǎn)線加料系統(tǒng)運用微機進行控制。設(shè)置了9個質(zhì)量控制點,皮帶秤反饋重量信息,對流量進行嚴格控制,以便微機根據(jù)流量信息合理計算加料比例,實現(xiàn)全自動加料。
3)運用超級回潮膨化技術(shù)。超級回潮膨化技術(shù)使經(jīng)過高溫處理后的煙絲得到充分膨化,提高了煙絲的膨脹效果。
4)加香加料工序運用了MICON控制技術(shù)。MICON控制技術(shù)使生產(chǎn)線能夠依據(jù)設(shè)定的料液比例進行加香加料,保證了煙絲加入料液比例的均勻性。
5)生產(chǎn)線中各電機均采用繼電器邏輯控制,各段電機控制分組集中在控制柜上,具有緊急停車保護、隔離開關(guān)保護、電機跳閘保護、聯(lián)鎖/獨立等控制功能。
6)部分單機控制采用PLC或計算機自動控制,操作方便,提高了控制精度。如真空回潮采用PLC控制,加料潤葉、加料潤梗采用PLC與計算機聯(lián)合控制,烘葉絲、烘梗絲的水分控制則采用STD總線的計算機控制等。
2 幾種不同梗絲生產(chǎn)工藝的對比分析
對比三種不同的梗絲生產(chǎn)工藝, HAUNI梗絲膨脹系統(tǒng)設(shè)備單元比較復(fù)雜,而COMAS和LEGG梗絲膨脹系統(tǒng)相對簡潔,并且各個單元之間銜接緊密。其中HAUNI梗絲膨脹系統(tǒng)中在線水分檢測單元貫穿整個梗絲生產(chǎn)工藝流程,因此設(shè)備成本投資將大大增加,并且相應(yīng)的廠房面積也較之COMAS和LEGG將有所增加。但是由于在整個HAUNI梗絲膨脹系統(tǒng)工藝過程中均采用全面自動程序控制,能實時反映工藝過程中的各項關(guān)鍵工藝參數(shù),因此對整個工藝過程能進行有效控制,并且勞動成本將大大降低。COMAS制絲線由于采用中央MICON 控制系統(tǒng),因此自動化程度大大提高,梗絲質(zhì)量也將得到進一步改善。LEGG制絲生產(chǎn)線在制梗絲過程中采用了超級回潮膨化技術(shù)以及在加香加料工序運用了MICON控制技術(shù),因此大大提高了梗絲的產(chǎn)品質(zhì)量和加料的均勻性。
3小結(jié)
隨著現(xiàn)代卷煙工業(yè)的飛速發(fā)展,卷煙制品的安全性、經(jīng)濟性越來越受到人們的關(guān)注。梗絲膨脹技術(shù)應(yīng)運而生,可以說是現(xiàn)代卷煙工業(yè)技術(shù)革命的產(chǎn)物。梗絲膨脹技術(shù)使現(xiàn)代煙草加工業(yè)在降低煙葉消耗,減少卷煙有害物質(zhì)等方面取得了新的突破。卷煙制絲生產(chǎn)過程中,約有20%-30%的煙梗需要制成梗絲并摻入到煙絲中去[3]。梗絲處理質(zhì)量的好壞,直接影響到混合后的煙絲填充率和卷煙質(zhì)量,關(guān)系著企業(yè)的經(jīng)濟效益。
煙草膨脹工藝技術(shù)是提高卷煙產(chǎn)品質(zhì)量、減少物耗、降低成本最有效方法之一[1]。但這三種膨脹工藝在實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的同時也各有利弊,因此需要在日后的工業(yè)化生產(chǎn)過程中進一步研究和改進。
參考文獻:
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[2] http://www.pdffactory.com 制絲設(shè)備概述
[3] 蔣德友, 孫志勇, 陳章玉, 李斌, 劉志華. 高溫高濕法梗絲膨脹技術(shù)綜述[J]. 云南煙草. 2005, (2):