小型制丝多工序模拟试验设备的研制和应用

吴克志等

【摘 要】[目的]通常实施小批量（小于5公斤）烟草物料的烘丝、加料、加香和回潮等制丝关键工序的试验，一般由人工手工操作，烟草制品混合均匀性容易受人为因素干扰，影响工艺指标的控制精度。[方法]本文介绍了试验用小型制丝多工序模拟试验设备的结构、工作原理及实际应用情况。[结论]设备研制成功填补了试验用小型设备的空缺，降低了测试人员的劳动强度，提高了物料加工的控制精度。

【关键词】制丝多工序；小批量；研制

1.设备的基本机构

该设备包括内锅自旋转机构、调整内锅倾斜角的角度调整机构、加热组件和支撑架9。内锅自旋转机构是由内锅3、连接轴13、减速机12、搅料板2和锅盖1组成；角度调整机构是由外锅5、支承轴6、手摇柄8、变速齿轮组7组成的，通过手动进行调节；加热组件是由红外辐射器14、保温层4和红外测温仪10组成，加热组件安装在外锅5上，该设备的控制系统安装在支撑架9上，控制系统控制内锅的旋转速度并控制红外辐射器，对内锅内壁的温度进行控制，详见下图。

2.设备工作原理

以下以物料的烘干为例，介绍设备的工作原理。

首先摇动手摇柄，把内锅的倾斜角度调整到合适。减速机通电，内锅开始旋转，同时红外辐射器通电，通过安装在外锅上的红外测温仪检测内锅壁的温度，检测的温度信号传输到温度控制系统，温度控制系统控制内锅壁达到合适的温度，并保持内锅壁的温度恒定。

通过锅盖顶部的开口倒入待加工的物料。物料在搅料板的带动下不断地翻动，同时微调手摇柄，使内锅的角度达到合适，确保物料与内锅壁充分接触。

物料在烘干过程中，可以通过锅盖顶部的开口给物料吹入热风，热风提前设置好适宜的温度和风速，热风可以提高物料烘干的速度。物料在烘干过程中，通过手持式水分仪检测锅内物料的水分。

物料水分满足要求后，关闭红外辐射器和热风系统，打开锅盖，摇动手摇柄，调节内锅的角度，倒出物料，完成该批物料的烘干过程。

制丝关键工序还包括烟草制品加湿、加料和加香，物料在均匀搅拌过程中，操作人员按一定的比例，通过锅盖顶部的开口给物料均匀的喷入雾化水、香料和香精，完成烟草制品的加湿、加料和加香。

3.设备的应用

设备设计、制造并经调试完成后，进行了带料试验。以烟丝烘干为例，设计了4批试验，烟丝为某卷烟厂切后叶丝。热风风门开度为100%，热风风速实测值为1.8m/s；热风风门开度为70%，热风风速为1.4m/s；热风风速设计值满足烘丝工艺要求[1]。相关测试数据见下表：

叶丝烘干测试数据记录表

备注：计算叶丝保有率时，叶丝的容重按80KG/m3计算，烘后叶丝水分（%）设计值为12.5±0.5。

物料烘干过程中，设备内壁温度波动较稳定，基本满足烟丝烘干波动范围（±2℃）要求，热风温度稳定；在满足设备保有率不超过15%的情况下，设备内壁温度在110～140℃、热风温度在140～110℃时，烘丝6分钟后，叶丝的水分满足工艺要求，混合均匀性较好。

对烟丝进行物理指标检测[2]，其关键指标水分（%）为12.43±0.5，对应的烟丝填充值为4.23cm3/g。

感官评价结论：对试验用四批烟丝进行对比评吸，其中内壁温度为140℃，热风温度为110℃，烘丝时间6分钟时，烟丝的感官质量最好，具体表现为烟气稍舒适，烟香较透发[3]，与正常生产线上生产的同牌号卷烟感官质量基本一致。

4.结论

小型制丝多工序模拟试验设备可以替代人工完成小批量（小于5kg）烟丝的烘干、加料、加香等关键工序的试验，设备的应用填补了试验用小型设备的空缺，减少了人为因素的干扰，提高了烟丝混合均匀性和工艺参数控制精度，且设备简洁、实用，造价低。

【参考文献】

[1]国家烟草专卖局.卷烟工艺测试与分析大纲[M].成都：四川大学出版社，2004.

[2]姚光明，石国强，尹献忠，等.烟丝结构对烟丝填充值和卷接质量的影响[J].郑州轻工艺学院学报：自然科学版，2003，18（3）：12-14.

[3]罗登山，姚光明，王兵，等.中式卷烟特色工艺技术[M].郑州：河南科学技术出版社，2003，4：167-175.