造纸法再造烟叶原料预处理工艺及装备研究

2019-12-23吉松毅潘志新矣勇波闫奇许江虹王浩雅

湖北农业科学 2019年22期

吉松毅　潘志新　矣勇波　闫奇　许江虹　王浩雅

摘要：为解决再造烟叶原料及配方混配均匀性等问题，对原料预处理工艺及装备开展研究。基于现有打叶和风选设备，结合再造烟叶原料物理特性，开发出适用于柔性打叶风选要求的破碎打叶设备和梗叶分离设备，并进行了原料混合工艺研究。结果表明，预处理装备能达到预混的效果，破碎打叶设备和梗叶分离设备分离梗叶效果较好，混合效果好。

关键词：造纸法再造烟叶;原料;预处理

中图分类号：S572 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）22-0178-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.22.041 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Raw materials pretreatment process and equipment R&D of

paper-process reconstituted tobacco

JI Song-yi1，2，PAN Zhi-xin1，YI Yong-bo1，YAN Qi1，XU Jiang-hong1，WANG Hao-ya3

（1.Yunnan Reconstituted Tobacco Co.，Ltd.，Kunming 650106，China;2.Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450002，China;

3.Yunnan Industrial Tobacco HI-TECH Material Co.，Ltd.，Kunming 650106，China）

Abstract： In order to solve the problem of homogeneity of raw materials and formulations of reconstituted tobacco， the pretreatment technology and equipment of raw materials were studied. Based on the existing industrial threshing and air separation equipment， combined with the physical characteristics of the raw materials of reconstituted tobacco， the breaking and threshing equipment and the stalk separation equipment suitable for the requirements of flexible threshing air separation were developed， and the mixing process of raw materials was studied. The results showed that the pretreatment equipment can achieve the effect of premixing. Crushing and threshing equipment and separating equipment have better separation effect and mixing effect.

Key words： paper-process reconstituted tobacco; raw materials; pretreatment

造紙法再造烟叶原料主要来自打叶复烤、卷烟加工和烟草调制、收购、运输、贮存、加工等过程产生的副产品以及烟叶收购时原料产地没有收购的不列级烟叶。因此，造纸法再造烟叶生产原料存在来源复杂、同批次和批次间质量不稳定、单品种原料数量少、等级复杂、均质化程度低、纯净度差、受控难度大、原料整体稳定性差等特点，这些原料直接应用于再造烟叶产品生产对产品品质影响较大[1-5]。

对于再造烟叶生产企业来说，再造烟叶原料预处理是整个生产线高效运行的基础，原料及配方混配均匀性对造纸法再造烟叶物理特性、内在质量及其稳定性具有决定性作用。同时依据造纸工艺原理，原料的均匀度处理得愈早，处理难度愈小，处理成本愈低。目前，再造烟叶原料混配工艺一般按生产批次来预先配好每次的原料，由于生产性质要求上料少量多次，这样就产生了两个问题，一是难以保证每批次间的质与量的均一性，难以精确控制;二是多批次的配料上料造成工人劳动强度大[6-8]。

针对原料来源分散杂乱、品质特征模糊等普遍存在的问题[9-12]，急需研究再造烟叶原料预处理工艺与装备研发，原料预处理装备所具备的功能包括根据原料各指标情况，把物料尺寸处理到适宜的大小（如把烟破碎分离）、剔除原料中所含的大部分杂质（如沙土、麻片、梗头等）、将品质波动较大的原料单体或原料模块化混合均匀等，保障规模化产品生产的柔性化和产品质量的稳定性。

1 材料与方法

1.1 材料

再造烟叶生产企业用的原料：把烟（使用时需要将把烟打碎，梗叶分离）、碎片、烟梗。

1.2 方法

1.2.1 检测方法总氮、总糖/还原糖、烟碱、钾、氯分别以烟草行业YC/T 161-2002、YC/T 159-2002、YC/T 160-2002、YC/T 173-2003、YC/T 162-2011标准分析方法测定。

碎片率、出梗率、出灰率、梗中含叶率、叶中含梗率参照YC/T 147-2010、GB/T 21136-2007标准分析方法测定。

1.2.2 分析方法试验数据采用Excel软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 预处理工艺及装备开发

2.1.1 预处理装备的开发预处理设备主要包括破碎打叶设备和梗叶分离设备（风选设备）。原有的打叶设备不能完全满足再造烟叶原料把烟破碎及梗叶分离要求，借鉴成熟的打叶复烤线的打叶设备原理，结合再造烟叶原料物理指标要求，选择以揉打为主，以切断为辅的思路来开发设备，通过高速旋转的锤片与固定揉搓板相互作用，将物料揉碎，可通过调整锤片的转速以及锤片的数量来调整物料的揉碎程度，最后通过抛送风分机将揉碎的物料抛送至室外，再进行常规分类处理，新开发的破碎打叶设备见图1。

在考察了几个行业的烟用风选设备、谷物除杂设备、茶叶风选设备后，借鉴茶叶风选除杂设备的原理，结合再造烟叶原料的具体情况，开发了梗叶分离设备——风分机。该设备主要用于对破碎后的干植物叶（烟叶）、梗、碎片进行选别、筛选物料时，根据物料性状调整风量大小，即可选出粗细合适的物料。

该设备包括陡角提升机1台、进料弹片振动输送机1台、风力选别机1台，见图2。主要结构及工作原理为经上道工艺破碎机处理过的物料经陡角提升机输送至弹片振动输送机，经弹片振动输送机振动、疏松，均匀输送至风力选别机进口;在重力作用下，落入风力选别机风流通道中，在风流通道下方设有3个出料口，不同性状的物料经过风道后分别从这3个出料口流出;靠近进风口为1号出料口，往后依次为2、3号出料口。1号为质量比重较大的杂质出料口，2号为含梗较多的物料出料口，3号为含叶较多的物料出料口，主要设备运行参数如表1所示。

2.1.2 原料混合工艺研究烟草行业中，物料混合基本是采用储柜混合的方式，其他行业类似的设备较少或适用性较差，故在此直接选用储柜混合来进行试验。在设备采购前，先进行了人工模拟储柜混合试验，来确定储柜混合的效果。

1）人工模拟储柜混合试验方法。取2 t红河上部碎片（1#）与1 t红河下部碎片（2#）进行试验。预混方法：层叠铺放，在面积30 m2的面积上层铺，共6层，每层厚8～10 cm，如图3所示。按上述方法一次混合后，再从侧面出料进行第二次层铺混合，两次混完后装袋备用。

混合前取样：预混前两种原料分别于3个点取3个样品，编号分别为红河上部碎片为PBHH1、PBHH2、PBHH3;红河下部碎片为PXHH1、PXHH2、PXHH3;一次预混后取样：铺完第一次后于原料平面上不在同一直线上的3个点位分别取一个样，编号分别为HH1H1、HH1H2、HH1H3;二次预混后取样：混完第二次后于原料平面上不在同一直线上的3个点位分别取一个样，编号位HH2H1、HH2H2、HH2H3。

2）人工模拟储柜混合试验结果。混合前和混合后所取样品的常规化学指标检测结果见表2和表3。从表2可知，两个原料的均匀性相对较好，各项指标的相对偏差均在5%以内，选择其来做预混试验具有较高的可信度。其中，烟碱的相对偏差在2%以内，还原糖在4%以内，选择烟碱为第一考量指标，还原糖为第二考量指标来衡量预混的效果。钾离子和氯離子因不是主要影响指标且分析方法较复杂，故作为参考指标。

从表3可知，第一次混合后烟碱相对偏差为2.49%，还原糖为10.15%，均大于原料本身的偏差，不能满足实际要求;第二次混合后烟碱相对偏差为1.97%，还原糖为2.26%，对比原料本身的相对偏差（烟碱2.0%以内、还原糖4.5%以内），已经达到预混的效果及要求。

2.2 原料预处理效果分析

2.2.1 破碎风选分离效果分析把烟中含有梗和叶，梗、叶的理化指标差异较大，不能直接投料使用，否则对产品质量影响较大，应对其进行梗叶分离预处理后再使用。

图4是把烟处理前后物理外观变化、碎片得率及梗叶混杂情况，所分离的梗和叶能满足再造烟叶原料的使用要求，梗中含叶率较低，梗叶分离效果较好。通过处理线各出口物料统计及对梗、叶进行简易的筛分称量，初烤把烟的破碎分离效果如表4所示。

2.2.2 混合效果评价分析选取原料中均匀性相对较好的单体原料昆烟碎片和红河中部碎片作为参考指标，其检测结果见表5和表6。从表5、表6可以看出，各项化学指标的均匀度均达到70%以上，表征原料均匀性的指标烟碱均匀度均在78%以上，其他指标的均匀度指标均≥烟碱指标的均匀度。烟碱为表征原料预处理均匀度的代表指标，因而说明该处理结果均匀度较好，表明此混合工艺和设备能达到提升原料均匀性的目的。

3 小结与讨论

为了解决现有技术中的不足之处，研发了烟叶原料混配均匀性好、劳动强度小的原料预处理工艺及装备，试验结果总结如下：

1）结合再造烟叶原料物理特性，开发出符合柔性打叶风选要求的破碎打叶设备和梗叶分离设备。

2）选用储柜混合工艺来进行原料混配，通过对比分析混合前、后所取的样品常规化学指标，表明混合后多数化学指标相对偏差低于原料本身，达到预混的效果和要求。

3）所分离的梗和叶能满足再造烟叶原料的使用要求，梗中含叶率较低，梗叶分离效果较好。混合效果评价分析，通过两次验证试验，表明大多数化学指标均匀度高于标准样的水平。

原料预处理工艺和装备技术能较好地解决目前原料存在的质量波动、杂质混杂等问题，为再造烟叶生产线高车速运行，确保再造烟叶产品质量稳定性奠定了坚实的基础。

参考文献：

[1] 孙霞，苏文强.造纸法烟草薄片的研究现状及应用展望[J].华东纸业，2010，41（4）：34-39.

[2] 韩文佳，赵传山.造纸法烟草薄片发展现状[J].黑龙江造纸， 2007（4）：47-49.

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[5] 戴路，陶丰，袁凯龙，等.造纸法再造烟叶的研究进展[J].中国造纸学报，2013，28（1）：65-69.