移动式烟用香料自动灌装与输送系统的研究及应用

徐荣华　冯 海　胡吉良　徐益男　王 琳（浙江中烟工业有限责任公司宁波卷烟厂，浙江　宁波　315040）



移动式烟用香料自动灌装与输送系统的研究及应用

徐荣华冯 海胡吉良徐益男王 琳
（浙江中烟工业有限责任公司宁波卷烟厂，浙江宁波315040）

摘要：为解决烟用成品香料在管路输送过程中的损耗以及送错牌号等问题，对输送过程的各个环节进行了分析，并采用“移动式输送”的新工艺方法，实现成品香料的自动灌装和输送，同时对各个输送环节进行精确管控，确保香料高效、安全地输送至现场各使用点。应用效果表明，有效解决了香料在输送过程中的损耗和浪费问题，提高了输送过程的自动化程度，杜绝发生人为因素造成的各种质量事故。

关键词：成品香料；移动式输送；自动灌装；精确管控

长期以来，卷烟企业使用的香料调配设备都是将调配好的成品香料通过管路从香料厨房输送到各现场加香、加料点进行施加，存在以下诸多问题：任何香料的管路输送都存在输送过程中不同程度的损耗，这种损耗与管路的空间布局、管道的长度、管道内壁的光滑程度、管道连接处的焊接质量、香料的自身特性（如粘度）、清扫管道的压缩空气压力等有着密切的关系，因此不能简单的用一个固定值来表示香料的损耗量，这不仅造成香料的严重浪费，而且给工艺、质检部门精确统计香料的使用量、计算香料的施加精度等带来不确定的因素。因此对于卷烟企业，迫切需要采用一种新工艺、新方法能解决成品香料在输送到现场加香、加料点过程中的损耗和浪费问题。

1 设计思路

由于成品香料的损耗主要来源于管道输送，管道越长、弯头越多损耗量越大，通常香料厨房到现场各加香、加料点的输送管道，少则几十米，多则上千米，日积月累，香料的损耗相当严重。要想降低损耗可从两方面考虑：一是选用无损耗（即无粘附）的材料制作管道，二是摒弃管道输送采用新的输送方式。经过市场调研，目前市场上批量生产的小通经不锈钢管道，还没有加工工艺能做到管道内壁完全不粘附，因此在现有条件下采用管道输送无法解决香料损耗问题。那就只有另辟新径，采用新的成品香料输送方式替代传统的管道输送方式。“移动式烟用香料自动灌装与输送系统”在此背景下应运而生，即烟用原料经调配系统调制成成品香料后，先定量灌装到“移动储存罐”，然后再通过物流设备输送到现场加香、加料点使用，这样成品香料不通过管道输送，能根本解决香料损耗问题。

2 设计方案

2.1 设计内容

（1）明确“移动储存罐”为成品香料的输送载体，运用先进的物流系统控制理念和技术，设计一条新型的“移动式成品香料灌装和输送”的工艺路线。

（2）由于采用“移动储存罐”进行成品香料的灌装和输送，如果在送往现场加香加料点的某一个环节出了问题，极有可能造成重大的质量事故。因此“移动储存罐”在“行走”过程中的各个环节都必须进行有效的管控，其输送的香料牌号也必须进行多方位的识别和比对。

（3）“移动储存罐”在成品香料灌装、输送及现场加香/加料点的余料回收过程中都需要进行开盖和关盖，需要研制自动开/关盖装置。

（4）为了有效控制加香/加料的精度和准确统计成品香料的耗用数据，须对成品香料的灌装重量进行精确的控制。

（5）为了能及时提供现场施加点的成品香料，一般情况下需提前配制好当天所用的所有牌号的成品香料，并且提前装入“移动储存罐”待用。根据工艺要求，香料施加时必须具备一定的工艺温度，才能被烟叶有效地吸收。成品香料灌入“移动储存罐”前具备一定的温度，在“移动储存罐”内放置一段时间后，温度损失必须控制在工艺要求允许的范围内，因此需对“移动储存罐”的长效保温进行研究和试验。

（6）“移动储存罐”输送到现场加香/加料点后，为了防止香料长时间存放产生离析，影响香料的品质，因此需要研制能与“移动储存罐”自动对接的料液搅拌装置对香料进行均匀搅拌。

（7）“移动储存罐”进入现场施加点后，其出料管路需与加香/加料装置的料液施加管路和余料回收管路进行对接，方能实现加香/加料的全过程，因此需要研制快捷、可靠的管路对接装置。

（8）“移动储存罐”从现场施加点返回香料厨房后，需对空罐进行清洗，以防止不同牌号的香料互相“串混”，因此需研制自动清洗装置对移动储存罐进行有效的清洗。

2.2 技术实现

（1）设计“移动储存罐”灌装和“行走”的工艺路线。采用链式输送线实现成品香料的灌装和输送。整个输送线分为“主线”和“辅线”两个部分，“主线”功能为空移动罐输入和实移动罐输出；“辅线”功能为成品香料的灌装、存放和空移动罐清洗。其主要工艺路线简述如下：现场施加点返回的空移动罐进入“主线”后，首先需对空罐内是否存有余料和余料牌号进行识别，然后进入“辅线”进行余料排放和清洗，清洗后的空移动罐再送入“辅线”的成品料灌装位等待灌装。灌装后的实移动罐送入“辅线”的成品料存放位暂存，根据生产调度信息向现场施加点输送。实移动罐输出时，先由“辅线”进入“主线”，并且在主线的末端将灌装信息写入“移动储存罐”的电子芯片内，方便移动罐送到现场施加点后进行信息比对。同时设计适合该工艺路线的运行软件和管理软件，最大限度提高设备运行的自动化程度和可靠性。

（2）根据调研，本课题采用目前国内外流行的射频识别读写器“RFID”进行“移动储存罐”的信息读写。在主输送线的进、出端以及现场各施加点均设置“RFID”读写器，对输入和输出的“移动储存罐”进行全方位管控，确保香料牌号准确传递。

（3）对于“移动储存罐”而言，每次灌装或清洗都需要自动开盖和关盖，开关盖动作必须可靠、安全，并且机构设计不能太复杂，否则影响整体设备布置和安装。经过研究和试验，决定采用真空吸盘完成“移动储存罐”的开/关盖动作。移动储存罐顶部设置一长方形罐盖，罐盖能在导槽中做往复移动，移动罐行走到灌装位或者清洗位后，由一固定气缸带动一椭圆型真空吸盘推、拉罐盖，实现开、关盖动作，这样机构简单可靠、结构紧凑，方便安装和维护。

（4） 为能准确统计成品香料的耗用量，需对香料的灌装量进行精确控制。本课题借鉴“香料调配系统”中配料使用的高精度电子秤对成品香料灌装量进行计量。灌装过程采用开度能自动调节的“专用灌装阀”对流量进行控制，从初始灌装到接近设定灌装量的某一重量值都采用大流量灌装，即“专用灌装阀”调节到最大开度，以满足灌装效率要求，然后自动调节到小开度，使香料以微小流量进行灌装，直至灌装到设定值时完全关闭灌装阀，以达到灌装量的精确控制。

（5）目前香料储存罐多数采用硅酸铝做保温材料，操作简便易行，适用于短时间保温要求，如果要求香料灌装后能够长时间存放且保温效果好，则采用硅酸铝材料无法满足工艺要求。本课题设计时大量查阅了现有保温材料的相关资料，决定采用“聚氨酯发泡”法作为香料储存罐的保温工艺，制订了一套严密细致的操作方法，并且进行了多次试验，最终取得满意效果，400L的60℃香料在25℃的环境温度下存放18h后，温度下降不超过8℃，完全能够满足烟用香料的工艺要求。

（6）“移动储存罐”送入现场施加点后，由于长时间存放，香料易产生沉淀，需要对香料进行搅拌后才能施加。本课题设计开发一套可以上下对接的搅拌装置，将带有叶轮的搅拌轴固定在“移动储存罐”内，搅拌轴顶端设置一个水平驱动杆，搅拌电机固定在气缸上，气缸则安装在固定支架上，电机轴端设置一个垂直驱动杆，当“移动储存罐”行进到搅拌电机的下方时，由气缸带动电机下行，使电机轴端的垂直驱动杆与“移动储存罐”顶部的搅拌轴水平驱动板接触，电机启动后产生力矩，驱动搅拌轴旋转实现“移动储存罐”内香料的搅拌功能。

（7）“移动储存罐”送入现场施加点后，其出料管路需与加香/加料装置的加料和余料回收管路进行对接方能实现香料的施加过程。经过选型和比较，本课题选用国外进口的快插软管和快插接头进行管路对接，该软管采用食品级硅胶制成，两端连接快插母接头，能与移动储存罐出料管的快插公接头对接，接插密封性好，无滴漏，插接轻便易行，能够满足管路快速对接的要求。

（8）烟厂目前使用的“固定式香料储存罐”的清洗通常是将带有清洗喷头的热水管固定在罐筒内，热水通过清洗头喷洒到筒壁上完成香料罐的清洗。通过观察和检测，该方式清洗存在盲区，清洗效果不好，容易产生香料串混。本课题设计一种“移动喷头”对“移动储存罐”的筒壁进行冲洗。将连接热水软管的清洗喷头固定在“直线型电动执行器”的滑块上，当“移动储存罐”行进到清洗喷头下方时，控制系统控制电动执行器的滑块带动清洗喷头进入“移动储存罐”内，并在罐内上下移动，同时采用增压水泵和“旋转式喷头”，使热水产生高压驱动清洗喷头快速旋转，达到较好的清洗效果。如果清洗后的“移动储存罐”需要烘干，可以连接热风发生装置，与清洗过程一样在罐内上下移动进行烘干。

结语

本课题项目在浙江中烟工业有限责任公司宁波卷烟厂得到了实际应用，并取得了良好的使用效果。彻底解决了成品香料在输送过程中的损耗和浪费问题，香料牌号传递准确、计量精准，为生产、工艺、质检等部门提供了精确的香料生产统计数据。设备运行自动化程度高、稳定可靠，降低了工人的劳动强度，杜绝了人为因素造成的各种质量事故。该项目对提升行业的总体技术装备水平、引领同类产品的发展方向具有现实意义，具有很好的推广应用价值。

参考文献

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中图分类号：TS27

文献标识码：A