蒸汽流量对膨胀梗丝物理特性的影响

王 淼，徐全华

（浙江中烟工业有限责任公司，浙江宁波 315040）

蒸汽流量对膨胀梗丝物理特性的影响

王 淼，徐全华

（浙江中烟工业有限责任公司，浙江宁波 315040）

为探讨蒸汽流量对梗丝膨胀后物理特性的影响，采用均匀设计、逐步回归等方法，分析蒸汽流量对蒸汽隧道温度、膨胀梗丝含水率、填充值等方面的影响。结果表明，随着干燥前蒸汽流量的增加，干燥机出口水分的波动大于填充值，且水分低的试样，填充值不一定高；在150～450 kg/h蒸汽流量范围内，每增加50 kg/h蒸汽流量，贮丝后膨胀梗丝填充值提高约0.11 cm3/g；膨胀梗丝的填充值并不会随着干燥前蒸汽流量的增加而无限制增高，而是到达某种程度后缓慢升高直至不变。

蒸汽流量；膨胀梗丝；填充值

0 引言

世界烟草行业自20世纪中叶以来，开始朝着低消耗、低焦油、低成本、高品位、高效益的方向发展，在卷烟烟丝中掺用一定比例的膨胀梗丝，不仅可以降低卷烟的烟丝耗用量，而且可以降低卷烟焦油量，提高卷烟的吸用安全性［1-2］。通过使用不同比例的膨胀梗丝，可得到不同焦油量的卷烟，掺用膨胀梗丝是一项控制卷烟焦油量的有力措施。此外，膨胀梗丝的物理特性直接影响到卷烟的吸阻及目标品质。

烟草行业内研究多集中在膨胀前梗丝温度与含水率、切梗丝宽度、蒸汽隧道出口梗丝温度以及贮梗时间等因素对梗丝填充值、含水率的影响［3］，针对梗丝线干燥前蒸汽加入量与干燥后填充值的关系研究没有明确规律性的结论。目前使用的高温高湿法梗丝在线膨胀技术，主要是通过蒸汽隧道增加梗丝水分实现梗丝细胞在线膨胀，因此研究梗丝线干燥前蒸汽加入量对膨胀后梗丝填充值的物理特性影响有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

梗丝线干燥前蒸汽隧道不同蒸汽加入量条件下的膨胀梗丝样品。

1.2 仪器与设备

COMAS 1 500 kg/h膨胀梗丝生产线，美国Precision公司；Freas605型烘箱；PL203型电子天平，梅特勒公司产品；梗丝填充值测定仪，郑州嘉德机电科技有限公司；取样盒、烟草含水率测定用铝盒、玻璃干燥皿、自封袋。

1.3 试验方法

1.3.1 样品制备

通过调节梗丝线干燥前蒸汽加入量，在COMAS生产线上生产出不同膨胀效果的梗丝。在干燥机后加香筒出口处取30 g左右膨胀梗丝作为试验样品（2份），逐一编号，1份立即测试，1份在贮丝房放置24 h，以保证各样品充分平衡，可以代表掺配时的真实水平。

1.3.2 试验设计

试验共设置梗丝线干燥前HT蒸汽加入量分别为150，200，250，300，350，400，450 kg/h 7个处理，贮藏0，24 h 2个水平。

梗丝贮丝柜环境温度保持在26±2℃，湿度58%±4%，烟草物料初始水分均为12.40%±0.2%，每份试样不少于30 g，每组重复测试3次。

1.3.3 烟草物料含水率检测方法［4］

采用静态称质量法测量样品含水率：待烘箱内温度回升至100±2℃开始计时。计时满2 h，加盖取出样品罐放入干燥器内，冷却至室温后称质量，按公式计算并记录2罐含水率，并算其平均值。

含水率计算公式为：W=×100%.

式中：W——含水率，%；

G——烘前试样质量，g；G1——烘后试样质量，g。

2罐含水率平均值为测试样品含水率。2罐含水率差值绝对值大于0.30%时，本次测试结果无效，含水率计算结果精确至0.01%。

2 结果与分析

膨胀梗丝物理特性分析见表1。

表1 膨胀梗丝物理特性分析

梗丝生产线干燥前HT蒸汽加入量要求330 kg/h，车间生产环境要求恒温恒湿（温度25±5℃，相对湿度60%±5%）。由表1可知，1-10月加香筒出口膨胀梗丝整丝率、碎丝率均值间差异不明显，其中整丝率波动较大；1-3月加香筒出口梗丝填充值均值变异较大且不稳定。1-3月和8-10月相比，同等含水率水平下，膨胀梗丝填充值显著提升。

膨胀梗丝含水率对填充值的影响见图1。

图1 膨胀梗丝含水率对填充值的影响

经过大量试验，拟合出加香后膨胀梗丝含水率与填充值之间的对应关系。由图1可知，膨胀梗丝填充值=-1.046 1×膨胀梗丝含水率+20.676，拟合系数R2达到0.836 3，说明拟合度高，可以认为加香后膨胀梗丝填充值随含水率的降低而升高，二者呈现负相关关系，这一结论与前人研究也相符合。

HT蒸汽隧道流量对HT温度的影响见图2。

图2 HT蒸汽隧道流量对HT温度的影响

由图2可知，随着HT隧道蒸汽流量的增加，HT温度随之升高，但未呈现线性关系。当HT蒸汽隧道流量变化在150～450 kg/h，HT隧道温度= -0.000 4×蒸汽流量×蒸汽流量+0.342 5×蒸汽流量+29.709，相关系数R2为0.97。

HT蒸汽隧道流量对加香后梗丝填充值的影响见图3，HT蒸汽流量与梗丝填充值回归方程拟合度方差分析见表2。

在保证梗丝加香筒出口水分与实际生产一致且波动范围不超过0.1%的前提下，分析干燥前隧道蒸汽流量的变化对加香后膨胀梗丝填充值的影响。由图3可知，随着干燥前隧道蒸汽流量的增加，加香筒出口处膨胀梗丝填充值呈现上升趋势，且干燥前隧道蒸汽流量与贮藏后膨胀梗丝试样填充值显著相关。经过统计分析，得出贮丝后膨胀梗丝填充值与隧道蒸汽流量的回归方程为：贮丝后填充值=0.219 6× HT隧道蒸汽流量+6.817 1，其中S=0.115 384，R-Sq= 95.3%，R-Sq（调整） =94.4%。由表2可以得出，回归方程拟合度达到极显著水平，表明随着贮丝过程中膨胀梗丝水分进一步平衡，贮丝后膨胀梗丝填充值高于生产水平。

图3 HT蒸汽隧道流量对加香后梗丝填充值的影响

表2 HT蒸汽流量与梗丝填充值回归方程拟合度方差分析

3 结论与讨论

（1）随着干燥前蒸汽流量的增加，干燥机出口水分的波动大于填充值，且水分低的试样，填充值不一定高；这与制丝工艺中COMAS梗丝生产线蒸汽隧道是梗丝在线膨胀的主要设备，干燥机主要发挥调节膨胀后梗丝水分的作用相吻合。

（2）尽管提高膨胀梗丝填充值可以有效减少卷烟单箱耗叶量，降低生产成本，但膨胀梗丝的填充值并非越高越好。例如，某牌号卷烟膨胀梗丝掺配比例高达44%，梗丝填充值波动大将直接影响该类牌号卷烟吸阻及目标品质。通过试验得出，膨胀梗丝贮丝后填充值=0.219 6×HT隧道蒸汽流量+6.817 1，即在150～450 kg/h蒸汽流量范围内，每增加50 kg/h蒸汽流量，贮丝后膨胀梗丝填充值提高约0.11 cm3/g，此结论为梗丝生产线工艺参数的调整提供了理论依据。实际生产中可根据烟支目标品质的调整，参照拟合方程调整梗丝干燥前蒸汽加入量设定的工艺参数。（3）目前生产中应用的梗丝高温高湿膨胀法，主要是通过蒸汽隧道增加梗丝水分实现梗丝细胞在线膨胀，因此蒸汽隧道温度也是重要的影响因素。由试验结果分析可得，蒸汽加入量在150～300 kg/h，蒸汽隧道温度随着蒸汽流量的增加显著升高；蒸汽加入量在300～450 kg/h，蒸汽隧道温度随着蒸汽流量的增加变化不大。由此可推断出，膨胀梗丝的填充值并不会随着干燥前蒸汽流量的增加而无限制增高，而是到达某种程度后缓慢升高直至不变，具体节点有待进一步探讨。

［1］王金堂，冯伟.SP11型烟丝膨胀机工艺性能的综合改进 ［J］.烟草科技，1999（3）：27-28.

［2］贾会，冼可法，胡有特．烟草膨胀及对其化学成分的影响研究进展 ［J］.烟草科技，2004（5）：29-31.

［3］吴金凤，郑利锋，廖强．制梗丝工艺参数对梗丝形态分布的影响 ［J］.农产品加工（学刊），2011（8）：65-69．

［4］于建军．卷烟工艺学 ［M］．北京：中国农业出版社，2003：172-176．◇

Influence of HT Steam Flow Rate on Physical Properties of Expanded Cut Tobacco Stem

WANG Miao，XU Quanhua
（China Tobacco Zhejiang Industrial Co.，Ltd.，Ningbo，Zhejiang 315040，China）

This research is to study the influence of HT steam flow rate on physical properties of expanded cut tobacco stem，adopting uniform design and stepwise regression methods to analyze the amount of the HT temperature，the moisture content of expanded cut tobacco stem，filling value，and other aspects under different steam flows.The indications are made：as steam flow increases prior to the drying process，the variation of moisture in dryer outlet is greater than the filling value，and the sample's filling value is not necessarily high with low moisture content.In the steam flow range of 150～450 kg/h，with each additional steam flow of 50 kg/h，the filling value of expanded cut tobacco stem after storing increases by about 0.11 cm3/g. The filling value of expanded cut tobacco stem does not increased unlimitedly as steam flow rises prior to the drying process，but slowly increases to reach a certain extent before staying constant.

steam flow；expanded cut tobacco stem；filling value

TS432

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.01.013

2015-10-16

王 淼（1987— ），女，硕士，助理工程师，研究方向为卷烟工艺品质。