叶丝低温气流干燥关键影响因素研究

2013-05-15罗登炎

海峡科学 2013年2期

罗登炎

叶丝低温气流干燥关键影响因素研究

罗登炎

福建中烟工业公司技术中心

目前龙岩烟草工业有限责任公司使用的是意大利COMAS公司生产的新型气流烘丝机CTD。该文通过对CTD气流烘丝机设备参数进行单因素试验，研究设备控制参数对叶丝加工的物理质量和感官质量的影响。研究表明：在试验范围内，工艺气体温度、工艺气体含氧量、干燥塔内工艺气体压力、膨胀单元蒸汽施加量对叶丝加工物理质量和感官质量有较大影响；尾气风门开度与回风管路蒸汽施加量共同作用决定了干燥塔内工艺气体含氧量。

CTD膨化塔工艺气体含氧量物理质量感官质量

叶丝干燥作为卷烟制丝生产线的关键工序，其主要目的就是控制叶丝水分，改善和提高叶丝的感官质量[1]。气流干燥是把加湿后的烟丝采用适当的加料方式，将其连续地加入干燥管内，在高速热气流的输送和分散中，使湿物料中的水分蒸发得到干燥产品的过程[2]。CTD膨化塔作为新型气流干燥设备，由文丘里管部分和直塔部分组成，具有塔矮、占地面积小的优点；采用计量管及皮带秤，使得物料均匀、稳定且连续进入到膨化塔；根据进料口物料含水率与出料口物料的含水率反馈自动控制物料进料流量。通过进料端的旋转阀提高塔内物料密度的均匀性，在文氏管部分，物料随着可调节蒸汽一起喷射，进行膨胀并部分干燥；在直塔部分，重的物料被分离在底部，均匀分布的物料悬浮在低速流动的热工艺气流内，热工艺气流将膨胀了的物料从塔的底部提升到塔的顶部，由于塔的特殊形状，物料获得柔和的干燥。与其它气流干燥设备相比，CTD引入独特的工艺气体含氧量控制参数，较好地改善叶丝加工综合质量，并对设备安全起到一定保障作用；其旋风落料采用切向分离，减少烟丝缠绕现象和降低造碎。本研究对于该新型气流烘丝机CTD分别从物理质量、感官质量两个方面分析研究设备参数的单因素对卷烟产品质量的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与设备仪器

（1）材料：某牌号二类烤烟型叶组配方模块（龙岩烟草工业有限责任公司生产）。

（2）设备：气流烘丝机CTD（意大利COMAS公司）；TM710型在线水分仪（美国NDC红外技术公司）；MX2型红外测温仪（美国Raytek公司）。

（3）仪器：HP5890气相色谱仪（美国Agilent公司）；H110型电子天平：感量0.0001g（德国沙多利斯公司）；LC-213烘箱（日本ESPEC公司）；D51型填充值测定仪（德国Factory Densimeter公司）；YQ-2型烟丝振动分选筛（郑州烟草研究院）；YQ-32型碎丝机（郑州烟草研究院）。

1.2 试验方法

1.2.1试验设计

依据本公司现有的CTD膨化塔设备，确定设备参数：①工艺气体温度；②工艺气体含氧量；③干燥塔内工艺气体压力；④膨胀单元工艺气体量；⑤膨胀单元蒸汽施加量；⑥烘前入口叶丝含水率（受烘丝前Sirox蒸汽施加量的影响），开展单因素试验对烘后叶丝物理质量、感官质量的影响研究。为消除叶组配方的影响，每次试验均选用同一配方叶丝。试验参数按照各种单因素进行工艺参数设置，CTD入口松散辊转速：60%，同时其它设备参数不变。试验过程采用自动反馈控制，通过调整相应变量值来控制CTD膨化塔的出口叶丝含水率(14.0±0.5)％。单因素参数设置具体如表1。

1.2.2测试方法

1.2.2.1 物理质量的测定方法

每次试验参数经调整并运行稳定后，由专人按文献[3]～[6]的方法，分别测定CTD膨化塔入口叶丝的温度、含水率和出口叶丝的温度、含水率、烟丝结构、填充值等。

1.2.2.2样品制备及感官评价方法

在CTD膨化塔出口后取样，每种样品分别取样3次，将3次所取的样品均匀混合，采用“四分法”将其缩为1个样品。将各样品平衡含水率后，采用统一材料、同一台卷烟机卷制成评吸样品。

由13位专家组成评吸小组，采用对比评吸法，与烘前叶丝作为标准样品，对试验样品卷烟进行香气特性、烟气特性及口感特性的综合评价。

表1 CTD膨化塔试验参数设置

2 结果与讨论

从试验结果分析得出，膨胀单元工艺气体量、烘前入口叶丝含水率对该二类牌号叶组配方模块的综合质量影响较小。所以只对叶丝综合质量影响较大的工艺气体温度、工艺气体含氧量、干燥塔内工艺气体压力、膨胀单元蒸汽施加量进行分析。

2.1 物理质量分析

该二类牌号配方模块在CTD膨胀干燥加工，随着各单因素的变化，呈现不同的物理质量变化情况，为便于直观分析，碎丝率与填充值的数值各扩大10倍，具体如下：

2.1.1不同工艺气体温度

工艺气体温度设置为156.2℃、160.0℃、167.0℃。不同工艺气体温度对烘后叶丝物理质量的变化情况，从图1与图2知，随着工艺气体温度的升高，整丝率逐渐升高，碎丝率下降，填充值逐渐升高。

图1 不同工艺气体温度的物理质量对比

2.1.2不同工艺气体含氧量

工艺气体含氧量设置为3.0%、4.0%、6.9%。不同工艺气体含氧量对烘后叶丝物理质量的变化情况，从图2知，随着工艺气体含氧量的升高，整丝率逐渐降低，碎丝率升高，填充值先升后降。

图2 不同工艺气体含氧量的物理质量对比

2.1.3干燥塔内不同工艺气体压力

干燥塔内工艺气体压力设置为80.0mmH2O、100.0 mmH2O、110.0 mmH2O。干燥塔内不同工艺气体压力对烘后叶丝物理质量的变化情况，从图3可见，随着干燥塔内工艺气体压力的升高，整丝率先升后降，碎丝率先降后升，填充值下降。

图3 干燥塔内不同工艺气体压力的物理质量对比

2.1.4膨胀单元不同蒸汽施加量

膨胀单元蒸汽施加量设置为100.0kg/h、150.0kg/h、230.0kg/h。膨胀单元不同蒸汽施加量对烘后叶丝物理质量的变化情况，从图4知，随着膨胀单元蒸汽施加量的升高，整丝率先升后降，碎丝率先降后升，填充值先升后降。

图4 不同膨胀单元蒸汽施加量的物理质量对比

2.2 感官质量分析

2.2.1不同工艺气体温度

表2为不同工艺气体温度样品的感官质量评吸结果。由表2可知，工艺气体温度对卷烟的香气特性有较显著影响。随着工艺气体温度的升高，卷烟香气特性有所提高，口感特性有所改善，155.0℃～160.0℃的加工参数较适宜。

2.2.2不同工艺气体含氧量

表3为不同工艺气体含氧量样品的感官质量评吸结果。由表3可知，工艺气体含氧量对卷烟的香气特性有较显著影响。随着工艺气体含氧量的增加，卷烟香气特性、烟气特性、口感特性逐渐降低，3.0%～4.0%的加工参数较适宜。

表2 不同工艺气体温度对烘后叶丝感官质量对比评吸结果

备注：“↑”表示指标改善或者提高；“↓”表示指标变差或者降低；“=”表示保持不变。

表3 不同工艺气体含氧量对烘后叶丝感官质量对比评吸结果

备注：“↑”表示指标改善或者提高；“↓”表示指标变差或者降低；“=”表示保持不变。

2.2.3干燥塔内不同工艺气体压力

表4为干燥塔内不同工艺气体压力样品的感官质量评吸结果。由表4可知，干燥塔内工艺气体压力对卷烟的口感特性有较显著影响。随着干燥塔内工艺气体压力的增加，口感特性有所改善，100.0mmH2O～110.0mmH2O的加工参数较适宜。

表4 干燥塔内不同工艺气体压力对烘后叶丝感官质量对比评吸结果

备注：“↑”表示指标改善或者提高；“↓”表示指标变差或者降低；“=”表示保持不变。

2.2.4膨胀单元不同蒸汽施加量

表5为膨胀单元不同蒸汽施加量样品的感官质量评吸结果。由表5可知，膨胀单元蒸汽施加量对卷烟的香气、口感特性有较显著影响。随着膨胀单元蒸汽施加量的增加，香气、口感特性有所改善，在100kg/h～150kg/h的膨胀单元蒸汽施加量加工参数较适宜。

表5 膨胀单元不同蒸汽施加量对烘后叶丝感官质量对比评吸结果

备注：“↑”表示指标改善或者提高；“↓”表示指标变差或者降低；“=”表示保持不变。

2.3 干燥塔内含氧量变化研究

随着尾气风门开度减小与回风管路蒸汽施加量增加，干燥塔内工艺气体含氧量逐渐增加，如图5所示。

图5 不同尾气风门开度与回风管路蒸汽施加量共同作用的工艺气体含氧量

3 结论

3.1 物理质量结果方面

工艺气体温度对叶丝结构影响较明显，随着温度升高，整丝率和填充值增加；工艺气体含氧量变化，叶丝结构整丝率呈下降趋势，填充值无明显变化规律；干燥塔内工艺气体压力的变化与叶丝结构填充值呈相反关系，而对叶丝整丝率、碎丝率无明显变化规律；膨胀单元蒸汽施加量变化，叶丝结构整丝率和碎丝率无明显变化规律，填充值在蒸汽施加量为150kg/h最好。