制丝烟叶贮叶过程水分散失分析研究

制丝烟叶贮叶过程水分散失分析研究

王昺翔1武晓峰2云晶3张智4张聪霞5

内蒙古昆明卷烟有限责任公司 内蒙古自治区 010020

   摘要：近年来，我国的烟草行业发展迅速，烟叶的生产工作也有了很大进展。在烟草复烤、制丝生产过程中，对烟叶的含水率、温度的控制要求较高，而其生产环境因空间大，尤其在生产过程中使用、排放大量蒸汽和水，造成室内环境的不可控。因此本文就制丝烟叶贮叶过程水分散失问题进行研究，以供参考。

关键词：贮叶过程；水分散失；数据分析

引言

在卷烟厂的制丝段中，烟叶烟丝的水分是影响最后成品质量的重要物理量。因此，在每一道重要工序出口都对当前批次物料水分进行测量，并根据提前估计在工序内实施水分控制。目前绝大多数的文献针对润叶加料和烘丝工序进行了水分建模和提前预测，并应用在控制策略中。然而，在润叶加料工序和烘丝工序之间的贮叶过程也需要关注，因为该过程中的水分散失直接影响了物料到达烘丝工序时的水分，同时该过程的持续时间比其他工序都要长。

1.生产加工

烟叶生产加工技术的新思路，主要是紧盯卷烟品质由烟叶内在品质(化学成份)决定，从烤烟种植、烤制、收储几个环节，立足于提高品质、降低杂物、降低造碎，进行工商整合，减少加工环节的同时，从源头上保证烟叶品质，服务于大品牌均质化生产。将烤烟种植纳入生产加工环节一并管理，需要制造一些价格适中、方便携带的鲜叶化学成份检测设备，可以对生长过程的烟叶进行化学成份测定，根据测定结果，调整种植环节的施肥、滴灌等措施;决定采摘时机;需要自动摘叶机械，根据烟叶成熟度进行适时采摘。进行鲜叶收购，根据化学成份检测结果决定烟叶收购价格。开发鲜叶打叶烤制设备，通过新设备进行“烤———打———烤”新工序，即通过“预处理”将鲜叶“初烤”至适合打叶去梗的水分，打叶去梗后再进行“复烤”和包装。根据化学值进行配方打叶、决定“复烤”温度等参数设定。在当前提倡低温(慢烤)和大配方均质化生产的大环境下，借鉴晒黄烟等经验，将润叶、打叶、烤机三个环节，都进行热风控温措施，三道工序整体性地实现“低温慢烤”;从种植到打包整个工序实现按化学值大配方生产。具体来说，第一步，变“润叶”为“初烤”:将鲜叶按化学成分和工艺要求，用滚筒进行“初烤”，将烟叶水分控制到适宜打叶的温度即可;第二步，变“传统打叶”为“新型打叶”，将传统打叶的风选、风送介质的“自然风”变为“热风”，严格控制“热风”温、湿度，对烟叶进行进一步干燥的同时，兼顾“干燥”后的烟叶具有适宜下级打叶的温、湿度;第三步，变“传统叶烤”为“新型复烤”，用滚筒进行“复烤”，将烟叶水分烤制到目标水分即可(不用再进行回潮)。因打前、打中、打后均对烟叶进行控温，延长了烤制距离和时间，温度适中，实现了“低温慢烤”;整个过程一次成型，大大减少香气损失，最大限度地做到保香，保持烟叶内在品质。

2.温度控制

烟叶温度控制回路由温度检测传感器、热风散热器、蒸汽阀等构成闭环控制。根据在线工艺设定的烟叶温度，在生产期间当实测温度与设定值出现偏差时，控制系统通过PID调节蒸汽阀门来确保烟叶实际温度符合工艺设定值。基于烟叶温度控制的热风系统由热风风机、热风散热器、温度检测传感器、增湿补偿装置以及风管等构成，其中用于为散热器提供热能的蒸汽管路装设可调节的减压阀，增湿补偿装置的蒸汽管路装设阀门定位装置。通过本方法使烟叶温度可控范围为40℃~80℃。为达到上述要求，热风风量与温度、排潮量、蒸汽加湿、水汽混合喷射增湿等根据生产工艺需求可调。

3.对叶丝干燥与叶丝冷却工序间烟草含水率的影响

按时间顺序，以加工批次为横坐标，分别以制丝环境温度、制丝环境湿度及叶丝干燥与叶丝冷却工序间烟草含水率差值为纵坐标，绘制出相应的变化曲线。其中，制丝环境温度和湿度分别为叶丝干燥与叶丝冷却工序环境温度和湿度的均值。不同环境温湿度条件下（环境温度的波动范围为21.4~30.5℃，环境湿度波动范围为31.5%~62.4%），叶丝干燥与叶丝冷却工序间烟丝含水率差值基本稳定在0.50%。说明制丝环境温湿度变化对两工序间烟丝含水率的影响可以忽略。

4.水分散失与温湿度的关系

可以发现湿度的影响整体上比温度的影响大，并且较高的温度和较低的湿度会加快干燥的过程，这一结论与薄层干燥模型下的片烟分析相近。同时，那些体现出吸收现象的批次主要集中在较低温度和较高湿度的情况，如当生产过程中遇到连续强降水天气时，贮叶过程水分散失呈现负值或较小,即使贮叶时间很长。但是对于同一温湿度条件下，不同批次间贮叶水分散失的差异性仍然较大，即散点的分布没有形成较窄的带有斜率的直线束，可能原因如下。（1）除了环境温湿度和贮叶时长以外还有其他潜在物理因素对贮叶过程水分散失有较大的影响，如进柜前物料表面温度。（2）存在一定的干扰因素加剧了水分散失的不确定性，如水分仪测量的系统噪声。可以仍然采用高斯核密度估计法来捕捉密度最大区域对应的平均温湿度值，以期同最大密度对应的贮叶水分散失值和贮叶时长进行对应，从而形成对贮叶过程的整体认知和进一步的预测建模和控制。

5.制丝关键工序与室外环境温湿度间相关性分析

在制丝车间条件下，制丝环境湿度对松散回潮与加料工序间烟草含水率具有较强的负相关性。制丝环境温湿度对叶丝干燥与叶丝冷却工序间烟草含水率的影响可以忽略。室外环境温度与松散回潮、加料、叶丝干燥及叶丝冷却环境温度间的相关系数均大于0.8，其均具有较强的正相关性，其中与松散回潮环境温度相关性最强，其次是加料，然后是叶丝冷却，最后是叶丝干燥；室外环境湿度与加料环境湿度间的相关系数大于 0.7，具有较强的正相关性，而与松散回潮、叶丝干燥和叶丝冷却环境湿度间的相关系数均小于 0.31，其相关性均较弱。这说明室外环境温湿度对制丝各关键工序环境温湿度影响存在明显差异。因此，在研究制丝环境温湿度对制丝加工过程质量的影响时，不能简单依据室外环境温湿度变化或制丝车间单点位置的环境温湿度变化，应根据制丝生产全线不同工序环境温湿度变化。

6.实施新工艺的关键和折中办法

新工艺的关键之处，在于鲜叶打叶和烤制定质两个过程，这两个过程不仅需要详细论证，还需要经过实验得出相关数据。考虑到用化学检测指导种植困难太大，先期可暂时考虑一个相对折中的办法:即烟叶加工企业直接向烟农收购鲜叶，然后进行鲜叶打、烤，在收购、打前“初烤”和打后“复烤”等环节进行化学检测，为新工艺提供内在品质的数据支撑。

结语

新工艺的关键之处，在于鲜叶打叶和烤制定质两个过程，这两个过程不仅需要详细论证，还需要经过实验得出相关数据。对烟叶含水率、温度的控制可调范围广，调节快速、反应灵敏，对烟草加工工艺变化的适应能力较强，在烟草工业生产技术领域里具有较大的推广意义。制丝环境温湿度对关键工序间烟草物料流转过程中烟草含水率有重要影响。引入制丝环境温湿度因素，通过合理指导制丝工艺技术标准中的松散回潮和加料工序关键参数和指标优化设计进行实际应用，能有效提升制丝过程加工质量的稳定性，进而对提升卷烟加工质量及产品质量稳定性具有重要的现实意义。

参考文献

［1］刘威，万明宇，马建勋，等.复烤企业环境温湿度监测及应用研究［J］.安徽农学通报，2020，26（22）：137-138，194.

［2］陈颐，杨佳玫，王玉平，等.贵州不同仓储环境对醇化片烟蛋白质及氨基酸含量的影响［J］.中国烟草科学，2016，37（6）：82-89.

［3］杨钫，李晓，谭科军.环境温湿度对烟草制丝加工质量的影响［J］.现代经济信息，2016（5）：340.