浅谈我国卷烟生产设备的发展现状

2020-04-30赵汉章李书杰门晓龙魏嘉轩

时代农机 2020年1期

赵汉章，李书杰，门晓龙，魏嘉轩，左佳

（秦皇岛烟草机械有限责任公司，河北秦皇岛 066000）

1 卷烟生产的工艺

烟草行业是我国国家税收的重要来源，是我国一个重要的经济主体，2019年，我国烟草行业工商税利总额为1.2万亿元。烟草中最为流行的种类为卷烟，如图1所示，卷烟的制作工艺主要分为烟草种植、烟叶加工和卷烟制作三大过程。随着制造业越来越机械化、自动化，并且人力成本不断提高，卷烟的制作也逐渐从人工制作转向为机械制造，在卷烟生产的各工艺阶段，机械化程度也越来越高。

图1 卷烟生产工艺流程图

2 烟草种植的机械设备

烟草种植是指烟草育苗、烟草移栽、种植掩护和烟叶采摘的过程，烟草的好坏决定着卷烟成品质量。烟草育苗有播种机、剪叶机，烟草移栽有移栽机，种植养护有起垄机、覆膜机、施肥机，烟叶采摘有烟叶采摘机。

2.1 烟草育苗机械化

剪苗可使烟苗长得更加整齐、健壮，常见的剪叶机有手动式剪叶机、轨道式剪叶机和悬浮式自动剪叶机。手动式剪叶机适用环境比较广泛，但是自动化程度低，悬浮式自动剪叶机与之相反。

2.2 烟草移栽机械化

烟草移栽机种类很多，主要有钳夹式、链夹式、导苗管式和吊杯式等。目前，应用较多的是链夹式移栽机，工作过程与钳夹式移栽机相同，优点是移栽作业稳定。

2.3 种植养护机械化

我国的烟草种植养护常在丘陵地带，为了解决机械化种植养护的难题，各地区做了大量的实践工作。沂水县推广使用了一种新型可移动水肥一体机，该设备可以适用于丘陵山区进行定量精准施肥，经过实践证明该设备可以有效提高烟农经济效益[1]。福建省机械科学研究院针对多雨水的南方丘陵特殊地貌，利用抛土压膜技术研制了一款覆膜设备，该设备能有效对该地貌进行铺膜，并且与东风12地盘相配套使用，能形成一套起垄、整地、施肥、铺膜等功能集于一体的设备[2]。

2.4 烟叶采摘机械化

烟叶的采摘工作较为复杂，机械化作业需要适应田间的特殊地貌，并且不能伤害烟草，所以目前大多数都采用人工施工。目前也有大量的研究者从事烟叶采摘机械化的研究，河南农业大学运用图像处理、计算机视觉和模式识别等技术设计一款基于机器视觉的自走式烟叶采摘机[3]。同时该大学基于自走式烟叶收获机，对齐采收刀进行优化，能实现分层采收烟叶，达到更好的烟叶采摘效果[4]。

3 烟叶加工的机械设备

烟叶加工是指烟叶烤制、烟叶发酵和烟叶配方的过程，每个工厂对待该过程的处理方式都不一致，这也能决定最终卷烟的味感。

3.1 烟叶烤制机械化

烟叶烘烤房的温度、湿度和时间对烟叶品质的影响尤为重要，所以对烘烤房的自控调节的研究比较多，其基本原理是根据经验参数曲线设置各参数变化，使烟叶能烘烤出想要达到的效果[5]。河南农业大学利用热泵加热和冷凝除湿原理，采用自控技术控制温度与湿度，建造了热泵加热式自控烟叶设备，该设备能使室内温湿度变化均匀，并且工作过程中不产生废气、废水[6]。

3.2 烟叶发酵机械化

良好的发酵工艺可以改善烟叶的品质，经研究烟叶的发酵主要有氧化作用、微生物作用和酶作用[7]。烟叶发酵的机械化研究也借助了这三种发酵机理，如紫外线可以促进氧化作用，酵母菌也可以加快烟叶发酵的过程，因此在设计机械化设备时可采用控制改变发酵质量和速度的方式，如紫外线自动调节等方式。

3.3 烟叶配方机械化

烟叶配方是指依据各种烟叶的主要化学成分、物理特性和感官品质，将其按照一定比例配合。常德卷烟厂设计了一种烟叶定比自动配方装置，该装置可以根据产品配方的要求，按照不同等级、不同比例的烟叶进行定比自动配叶，从而保证了烟丝结构的均匀性[8]。

4 卷烟制作的机械设备

卷烟的制作是指将烟叶制丝、烟丝制卷和卷烟包装的过程，这是卷烟生产的最后一道工序。

4.1 烟叶制丝机械化

成品烟丝的制作过程是将加工好的片烟和烟梗进行回溯、加料、切丝与烘丝，传统的设备是固定生产线式的，这种方式对原料有所损耗，并且生产烟丝的种类比较固定[9]。为了适应市场的多样性，设备研究人员提出了柔性的生产设备，将烟叶按照不同的加工特性进行分组并确定工艺过程，选择相应的加工设备和工艺参数以及物料储运系统等，并由计算运算处理，因此能自动调整实现多种物料的成批高效生产[10]。同时由于烟叶制丝的复杂工艺、规格可控，自动化技术应用较多，洛阳卷烟厂采用的现场总线的自动化控制，能将设备故障停机率控制在0.2%以内。[11]

4.2 烟丝制卷机械化

烟丝制卷工艺中的关键质量控制点是使单只卷烟的质量、吸阻等指标波动变小，烟丝密度均匀。红塔烟草研究发现PASSIM7000卷接机不同凹槽深度的平准器圆刀规格对烟支卷制质量影响较大，并依此对设备进行了优化，使烟支单只质量标准偏差平均下降了3.42mg/支，烟支中烟丝密度标准偏差降低了6.82mg/cm3[12]。河南卷烟工业经过测试SUPER90等卷烟机，对其工作参数进行了优化设置，使烟支的吸阻由1330Pa下降到了1150Pa[13]。

4.3 卷烟包装机械化

卷烟包装实现机械化较为简单，对卷烟的质量影响较小，但其对卷烟的产量效率以及销量的影响较深，好的包装能有利于卷烟的销售。目前，卷烟包装设备向一体化、高速化等方向迈进，新的技术也层出不穷。如：GDX6高速包装设备能实现快速换牌功能；H1000高速包装机采用多烟库推进器的设计，在烟槽堵塞的情况下，还能继续运转，提高了生产效率[14]。