烟草打叶复烤生产线中杂物控制技术综述

2023-09-02李国章任承能姬建红刘延新

农业技术与装备 2023年5期

李国章，任承能，姬建红，李磊，刘延新

（1.石林复烤厂，云南昆明 652200；2.贵州烟叶复烤有限责任公司，贵州贵阳 564100；3.北京长征高科技有限公司，北京 100176）

打叶复烤生产线作为卷烟厂原料的生产基地，其产品的质量直接影响成品香烟的质量，特别是原料中夹杂的杂物及不合格烟叶对卷烟质量的影响非常严重，轻则影响卷烟的吸食口味,重则会因非烟杂物燃烧产生有毒气体，对人体造成伤害；同时硬质种类的非烟物质易损坏生产设备，给打叶复烤、工业制丝线刀片等贵重生产设备带来使用成本风险[1]。

目前复烤企业控制非烟物质主要采用人机结合的方式，根据杂物的不同物理特性，通过人工在线或离线挑选、机械剔除特定性状的杂物，以降低成品非烟物质。当前应用较多、较为有效的除杂方式主要有人工精选、麻丝剔除机、筛砂机、风选除杂、光电除杂、金属探测仪、永磁铁等。近年来，随着卷烟品牌的发展，区域加工中心建设和均质化加工的不断深入推进，行业在除杂工艺技术上进行了深入研究和探索。近年来激光除杂技术、静电除杂技术在烟草行业也逐渐得到应用。

1 非烟物质分类及其在烟草中的控制标准

非烟杂物按其危害性程度分为3 类：一类是各种动物的躯体、毛发、毛皮、羽毛等生物有机体，食用油、农药、化肥等化工产品污染的烟叶或杂物，尼龙、化纤等化工制品，金属物、玻璃、口香糖、烟头等；二类非烟物质是纸、麻制品等植物纤维制品，果皮、果核等食品垃圾，石头、砂土等；三类非烟物质是杂草、种子、杨柳絮等非烟草类植物[1]。目前，烟草行业要求的控制标准为：一类杂物含量为0，二、三类杂物含量≤0.006 65%，但实际上成品片烟含杂水平控制在一类≤8 个/10箱，二、三类≤30 个/10 箱，先进指标达到一类≤4 个/10 箱，二、三类≤20个/10箱[2]。

2 非烟物质剔除工艺

2.1 人工挑选

在生产线中，人工挑选有2 个工序：一是铺叶投料工序，该工序的任务是投料，杂物剔除只是附带行为，所剔除的杂物主要包括原烟标签、缝包麻绳和其他可见较大型杂物；二是一次润叶后的精选台工序，通常有20 多个挑选台位，利用前级比例分料装置将物料分散至各慢速皮带，通过人工将不合格烟叶和可见杂物剔除，杂物有羽毛、塑料薄膜等，该工序的挑选杂物效果受人为因素及物料均散程度影响较大，且现打叶复烤厂更多的是采用智能化的设备代替人工，以适应未来工业的发展需求，导致该工序在各工艺段应用越来越少。

2.2 风选除杂技术

该工艺技术是通常设置在人工选叶后，此处烟叶经过一润后会更加舒展，且水分高、韧性好、不易破碎；一般选后物料被分散至4～6组，分流后进入风选除杂机，利用风力浮选原理[3]，将烟叶中的轻质杂物和碎叶风选出来，选出来的杂物被输送到碎叶集中剔杂系统统一处理。风选除杂系统主要由风选除杂机、落料器、风机和循环管路组成。烟叶通过高速皮带机抛入风分仓内，经风力浮选作用，将麻丝、羽毛、纸片等较轻的杂物和部分叶片风选出来，通过落料器气料分离后进入到杂物处。

2.3 麻丝剔除技术

麻丝剔除技术主要应用在风分器出口振筛上安装的粘贴拖带、振筛出口处的无动力除麻辊，以及叶片汇总带后的麻丝剔除机。其主要是利用粘贴搭扣对麻丝、毛线进行捕捉。但搭扣粘贴麻丝的效果，一是取决于麻丝是否与其接触，其捕捉麻丝的范围通常是表面的物料或接触到的物料；二是搭扣粘贴是否失效（能否及时清理）。在实际工作中，通常工作2 h 后，表面就会粘满麻丝，若不能及时清理导致其捕捉麻丝能力失效，而通常生产过程中也来不及清理。

2.4 光电除杂技术

光电除杂技术通常应用在叶片复烤工序之前，针对打后叶片采用图像方法检测，利用光谱特性和图象处理算法等先进技术识别手段，将杂物和霉变的叶片识别后剔除，最大限度地提高打后叶片的洁净度[4]。

光电除杂系统主要由输送机、视频柜、空气排气柜、冷却系统、电控系统等组成；其输送机主要是用于输送物料，其配备了使物料平稳通过分选装置的辅助气流系统，使物料以平抛的运动方式通过视频分拣系统；其视频柜主要用于杂物的识别及剔除，其图像采用最先进的线性相机，满足使用需求，其剔除执行机构使用大流量、高速、精确的气动电磁阀，利用压缩空气气流，喷落剔除杂物；其空气排气柜是整个装置的末端部分，其主要是除杂后的烟叶顺利进入下一工序，同时提供一个较大的空间，让离心风机产生的气体通过压风罩通道后，在此得以舒缓，并经过顶部的出口排放到厂房的除尘系统。其冷却系统通过冷却水循环系统，使视频柜中的温度保持恒定，确保电气控制元件和摄像机正常工作。光电除杂技术应用效果主要取决于物料的多少，是否能够将杂物展现在摄像镜头之前。以12 000 kg/h 的打叶复烤生产线中，打叶后的叶片量巨大，要将所有叶片一张张平铺让照相机辨别剔除是不可能的。若能解决前端进料端物料的分散问题，其应用效果会提高一个等级。

2.5 重力除杂技术

重力除杂技术主要针对烟叶中混杂的砂石、砂土、种子等较重的杂物，其主要配置在一次润叶后及皮带输送机上；其设置在皮带机上的装置结构较简易，一般由多个圆辊组成，自带驱动系统也可与皮带输送机的主动辊联动，当烟叶经过圆辊时，砂石等较重的杂物和部分碎叶经辊子之间的缝隙落入下级皮带输送机上集中收集处理。此类除杂技术性价比较高，被复烤厂广泛应用。

目前的常用通常有2 种：辊道筛砂机和滚筒筛砂机。其辊道式筛砂机主要由转辊除杂装置及振筛输送机组成，首先通过转辊之间的间隙过滤掉较小的颗立，一般转辊采用可除麻丝的转辊，兼具除麻丝功能；其筛后的杂物再通过下级振动式的筛分机对杂物进行二次筛分，将误剔除的碎叶进行分离返回生产线；此类设备通过两级筛分到达更好的效果，提高剔除率的同时减少误剔率；其滚筒式的筛分机主要由机架、筒体及筛网组成，其主要通过带角度的滚筒转动来输送烟叶，同时松散烟叶，松散后烟叶通过筒体内置的筛网将杂物及碎叶分离出来；此类设备因物料的松散状态好，其筛分效率更高，但是因为物料在输送过程中有较多摔打，导致烟叶造碎严重，在近年来复烤厂的技改项目中没得到广泛应用。

2.6 金属除杂技术

金属探测仪和永磁铁是针对物料中的金属物件进行检测剔除。永磁铁主要靠其本身自带的磁性来吸附位于物料表面的金属杂物，主要用于打叶前烤片后以及易混入带磁性金属的工艺位置是性价比较高的一种除金属杂物的技术工艺。金属探测仪主要安装在二润之后、成品打包之前2 个位置。具有高灵敏度、抗干扰能力强、不受金属在包裹深度影响，是在线检测金属杂物的理想设备。其主要由传感器及控制仪表组成，其传感器一般为（上、下）分体结构，控制箱为壁挂箱式结构，安装比较方便；其主要应用于稳电磁场技术，当带磁性杂物出现后会对电磁场产生微扰，改变传感器内电磁场结构，随即传感器将信号放大后送入控制系统，由控制系统控制执行机构在不停机的情况下从生产线上自动将金属杂物剔除，从而保证正常生产。

2.7 静电除杂技术

静电除杂技术利用正负电荷相吸的原理对烟片中的杂物进行剔除[5]，烟片由振动筛分机输送时呈跳跃翻滚半悬浮态均匀前行，因静电感应而显电性，其中混杂附带的质量较轻的毛发、麻丝、杂草等异物和粉尘受电场力的作用，被静电吸附并随气流被抽吸至风分离器中被剔除，达到祛除异物净化空气的效果。因静电电场强度可控，并可根据物料的不同做适当调整。剔除的杂物可达到几乎不含烟片的效果。静电除杂设备主要由吸附装置、风罩、支架、杂物分离装置及电气系统组成。为了使物料中的杂物分拣得更加彻底，在该装置的下面安装有振动筛分机，其功能不仅是筛分的作用，还有让物料抖动，使夹杂在烟片之间的杂物得以释放，被静电吸附装置分拣出来。最后再将杂物通过杂物分离装置分离出进入杂物收集箱。静电除杂技术应用效果显著，特别是对杂草、种子和松针、虫巢等与烟叶的吸湿率和导电性不同的有显著的祛除效果杂物，近年来在生产线中应用广泛。