在线激光打孔脉冲持续时间对中支卷烟理化指标及其稳定性的影响研究

【目的】为中支卷烟在线激光打孔参数设计提供参考。【方法】分别采用显微镜和3D显微镜表征中支卷烟接装纸在线打孔的孔形态特征,考察在线打孔脉冲持续时间对中支卷烟理化指标及其稳定性的影响。【结果】①脉冲持续时间过短(≤47µs),出现孔未打透的情况,脉冲持续时间过长(≥90µs),出现椭圆孔的情况。②脉冲持续时间与孔直径、孔面积均呈线性正相关关系。③在线打孔脉冲持续时间与卷烟吸阻、滤嘴通风率和总通风率呈二次函数关系,且决定系数R2均在0.99以上;在线打孔脉冲持续时间与卷烟各项化学指标呈线性函数关系,且决定系数R2主要在0.96以上;卷烟水分释放量与打孔持续时间呈二次函数关系,决定系数为0.9767。④随着孔面积的升高及打孔个数的减小,卷烟的吸阻变化较小,均能保持相对稳定,卷烟总粒相物、烟碱、焦油、CO等释放量的标准偏差在脉冲持续时间适中(50~60μs)时比较小。

滤棒成型工艺参数与质量稳定性的关系

为有效控制滤棒成型过程中的质量波动，用2．4Y／34000、3．0Y／35000和3．3Y／37000规格的醋纤丝束在KDF-2型滤棒成型机上进行了丝束开松比、螺纹辊压力、空气喷嘴压力及稳定辊压力对滤棒压降和硬度指标稳定性的影响试验。结果表明：①在丝束规格一定的情况下，辊速比、螺纹辊压力、空气喷嘴压力及稳定辊压力等参数对醋纤丝束稳定开松和成型起决定性作用。②不同规格的丝束对辊速比的选择略有不同，对于2．4Y／34000规格的丝束，辊速比为1．20～1．25；3．0Y／35000规格的丝束，辊速比为1．40～1．45；3．3Y／37000规格的丝束，辊速比为1．50～1．55时，可获得最稳定的滤棒压降和硬度。③在试验范围内，螺纹辊压力控制在0．18～0．20MPa、稳定辊压力控制在0．08～0．10MPa较适宜。④为保证滤棒质量稳定，在满足加工目标的前提下，应尽量减小空气喷嘴压力，一般不宜超过0．08MPa。

造纸法烟草薄片萃取技术初探

萃取是生产造纸法薄片的重要环节之一。为使萃取工艺与萃取设备设计更为合理 ,并且在达到一定萃取率的情况下尽可能地减少能耗、水耗 ,对萃取时间、萃取温度、萃取物料与水的比率、萃取次数、脱水等影响萃取效果的因素进行了实验室模拟试验 ,分别提出了单罐间隙式萃取和 3步逆向萃取烟梗 (末 )的适宜条件 ,得出了萃取次数、甩干脱水与萃取率的关系 。

滤棒物性参数之间的相关关系

为研究滤棒圆周、重量、硬度、吸阻4要素间的相互关系,选用2 7Y/30000、3 0Y/35000、3 3Y/370003种常用规格的醋酸纤维丝束,进行了不同圆周、不同重量的滤棒成形试验。在不添加增塑剂的情况下,试验结果表明:①对于2 7Y/30000的醋纤丝束,滤棒的圆周每产生0 1mm的变化,将导致吸阻产生83Pa的变化,硬度产生0 43%的变化;滤棒的重量每产生0 01g/支的变化,将导致吸阻产生116Pa的变化,硬度产生1 18%的变化。②对于3 0Y/35000的醋纤丝束,滤棒的圆周每产生0 1mm的变化,将导致吸阻产生74Pa的变化,硬度产生0 49%的变化;滤棒的重量每产生0 01g/支的变化,将导致吸阻产生114Pa的变化,硬度产生0 88%的变化。③对于3 3Y/37000的醋纤丝束,滤棒的圆周每产生0 1mm的变化,将导致吸阻产生77Pa的变化,硬度产生0 53%的变化;滤棒的重量每产生0 01g/支的变化,将导致吸阻产生109Pa的变化,硬度产生1 31%的变化。

丝束卷曲特性与滤棒物理特性的关系

为寻找丝束卷曲特性对滤棒物理特性的影响,选用规格为7.3 dtex/5.1 ktex的聚丙烯丝束,分析了开松前、开松后、滤棒内部丝束的卷曲特性(卷曲度、卷曲弹性回复率)的变化,以及滤棒内丝束的卷曲特性对滤棒重量、吸阻和硬度的影响关系,结果表明:①棒内丝束的卷曲度直接影响滤棒的重量、吸阻和硬度;丝束在成型过程中卷曲度有所损失,而且棒内丝束卷曲度的损失量大于开松后丝束卷曲度的损失量。②在单丝线密度一定时,丝束卷曲度越高,所需的开松比越大;在滤棒重量一定时,卷曲度越高,滤棒硬度和吸阻值越高;在滤棒硬度能够满足卷烟生产要求时,卷曲度值越高滤棒重量越低。③卷曲弹性回复率与滤棒物理特性无直接影响关系。

国产卷烟纸要适应卷烟业发展的需要

国产卷烟纸要替代进口卷烟纸，必须从关键指标找差距。国产卷烟纸的抗张强度、伸长率值与进口卷烟纸基本相当，能满足高速卷烟机的需要，但在均匀性、透气性、定量、分切质量等方面与国外卷烟纸相比还有较大差距。必须从这些指标入手，尽快降低定量，提高透气性、均匀性、分切质量、接头质量等，以适应卷烟工业发展的需要。

环境温度对丙纤滤棒吸阻和硬度的影响

在人工模拟的不同温度条件下，对同一支丙纤滤棒的吸阻和硬度进行了测试。结果表明，当气温上升到２５℃以上（高温限４７℃）时，同支滤棒的硬度逐渐下降，吸阻上升；而温度从１５℃上升到２５℃时，丙纤滤棒的硬度和吸阻均无明显变化。按变化趋势曲线，初步给出了两者的递变率。

造纸法再造烟叶与烟叶部分物理特性指标的对比分析

为明确造纸法再造烟叶与烟叶物理特性的差异,分析了9个不同产区、等级烟叶样品和国内5个不同企业的8个规格造纸法再造烟叶样品的拉力、剪切力、摩擦系数,比较了造纸法再造烟叶和烟叶物理特性指标的差异。结果表明:1造纸法再造烟叶纵向剪切力、拉力明显大于其横向剪切力、拉力,造纸法再造烟叶静态摩擦系数大于其动态摩擦系数;2造纸法再造烟叶剪切力、拉力明显大于烟叶剪切力、拉力,造纸法再造烟叶摩擦系数明显小于烟叶摩擦系数;3造纸法再造烟叶剪切力、拉力、摩擦系数等物理特性指标与其真密度、截面纤维形态、表面特性密切相关。

卷烟燃吸过程中温度分布检测系统的开发与应用

卷烟燃烧锥内部温度分布检测采用的微细热电偶检测技术,存在热电偶定位不准确、热电偶易折损、被测卷烟易变形、数采系统与吸烟机不同步等问题。为此,采用微细热电偶模块化、烟支反射光定位预打孔、螺旋测微器控制插入深度等技术,研制开发了卷烟燃吸过程温度分布检测系统。应用结果表明:①烟支反射光定位预打孔技术和热电偶模块化设计,降低了操作过程中对被测卷烟造成的变形和微细热电偶的损伤;②螺旋测微器进位装置对热电偶模块插入烟支内部的轴向和径向定位,提高了热电偶检测位置的准确性,控制精度由0.5 mm提高到0.01 mm;③通过负压联动机制实现了卷烟抽吸与数据采集同步,提高了检测结果的重复性。该检测系统操作灵活,自动化程度高,有效降低了人为因素的影响,提高了工作效率。

卷烟燃烧锥温度分布的表征方法

为了更加准确地表征卷烟燃烧锥内部的温度分布情况,提出了以温度为基准确定抽吸时刻的检测方法,考察了连线法、最近邻点法、改进谢别德法、克里格插值法、双三次插值法和径向基函数法6种插值方法对温度分布的影响,并利用确定的插值方法,对燃烧锥的温度分布进行了数字化分析。结果表明:①以温度为基准确定抽吸时刻解决了燃烧线法灵敏度较低的问题,保证了进行插值计算时温度数据的准确性;②克里格插值法所得温度分布曲线平滑,插值精度较高,考察样本的平均相对误差为9.86%,解决了传统连线法存在的温度分布可读性较差及插值准确度较低的问题。

基于费马点平移原理的卷烟静燃温度数据前处理方法

采用直接平均法得出的静燃温度曲线与实际情况偏差较大,为了解决这一问题,进一步提高卷烟静燃温度曲线的准确性,分别采用最高温平移法和费马点平移法对数据前处理方法进行优化,并从卷烟静燃温度曲线、卷烟燃烧锥内部温度分布曲面和插值结果误差分析3方面对3种数据前处理方法进行了对比。结果表明:最高温平移法解决了直接平均法中出现的最高静燃温度降低的问题,费马点平移法解决了温度数据离散程度较大的问题(RSD=0.08);两种方法获得的燃烧锥内部温度分布图均与实际燃烧情况吻合较好;插值分析结果表明,最高温平移法和费马点平移法分别将平均相对误差由直接平均法的15.40%降低至13.00%和9.86%。

造纸法再造烟叶剪切力分析

为研究剪切力对造纸法再造烟叶切丝过程的影响,明确国内外造纸法再造烟叶剪切力的差异。利用质构仪测定了国内外10个造纸法再造烟叶的剪切力,并分析了造纸法再造烟叶剪切力与其切丝刀辊电流的关系。结果表明:①国内造纸法再造烟叶的剪切力相比国外造纸法再造烟叶明显偏大;②造纸法再造烟叶剪切力随含水率的增加呈先增大后减小的趋势,其剪切力在含水率12%左右时达到最大;③造纸法再造烟叶的剪切力越大,其切丝的刀辊电流也就越大。

卷烟生产能耗技术经济分析方法及应用

为挖掘卷烟企业的节能潜力,采用基于实物量投入产出分析的卷烟生产能源消耗技术经济分析方法,分析了三家卷烟企业不同层级能源消耗。结果表明：①能源种类、地域气候条件对企业综合能耗影响较大;②主要生产系统、辅助生产系统能耗占总能耗比重高达90%以上。其中,制丝能耗占主要生产系统能耗的78%~94%,锅炉房和空调能耗占辅助生产系统能耗的90%;③单位产量膨胀烟丝能耗约是单位产量叶丝、梗丝的5倍。选择高效锅炉、空调设备,提高设备运行效率,是卷烟企业节能的关键。

基于在线冲击的烟气气溶胶浓度检测方法

结合特有的烟气发生装置以及气路切换和稀释技术,建立了基于在线冲击检测卷烟主流烟气气溶胶浓度的测试方法和装置,实现了逐口抽吸时新鲜烟气气溶胶浓度的实时检测。利用该方法检测了5种品牌卷烟主流烟气气溶胶浓度。结果表明:该装置测试状况稳定,被测5种卷烟烟气气溶胶粒子数平均浓度为1.39×109～3.71×109个/cm3,粒子数浓度变异系数小于9%。

活性炭结构对卷烟主流烟气化学成分吸附效率的影响

为考察活性炭表面结构特性对卷烟主流烟气化学成分吸附效率的影响,分析了5种结构特性不同的活性炭对卷烟主流烟气中挥发性羰基物、酚类化合物、5种挥发性有机化合物(1,3-丁二烯、异戊二烯、丙烯腈、苯、甲苯)和香味成分的吸附效率。结果表明:①吸附效率主要与活性炭的比表面积有关,在用量一定的情况下,烟气成分的吸附效率随活性炭比表面积的增加而增大;②微孔(r<2 nm)含量高的活性炭滞留小分子的能力强,对乙醛、1,3-丁二烯和异戊二烯等小分子化合物的吸附效率较高;同时微孔含量高的活性炭传质阻力大,对酚类的吸附较少,适当增加中孔会增加大分子化合物的吸附效率。③吸附效率与化合物的分子量和沸点有关:挥发性羰基物和5种挥发性有机化合物的吸附效率随化合物分子量和沸点的升高呈升高趋势;酚类化合物的吸附效率明显低于挥发性羰基物和5种挥发性有机化合物的吸附效率,且二元酚的吸附效率低于一元酚的吸附效率;同类香味成分的吸附效率随化合物分子量和沸点的升高呈下降趋势。

膨胀叶丝微观结构的SEM表征

利用扫描电子显微镜（SEM）观察了叶丝膨胀前后的表面和断面显微结构变化，对不同膨胀强度下叶丝断面的SEM照片进行图像处理与数据分析，结果表明：未膨胀的叶丝组织结构紧密，表皮细胞向内凹陷，呈褶皱状；膨胀后的叶丝组织结构疏松，表皮细胞向外凸出，表面光滑、褶皱减少；随着膨胀强度的增加，孔隙直径〈4μm的孔隙数量减少，孔隙直径〉4μm的孔隙数量增加。孔隙直径〈6μm的孔隙总面积减小，孔隙直径〉6μm的孔隙总面积增加。对于CO2膨胀叶丝，孔隙直径〈2μm时孔隙数量和孔隙总面积与叶丝的膨胀率线性关系极显著。对于科创膨胀叶丝，孔隙直径为2～4μm时孔隙数量和孔隙总面积与叶丝的膨胀率线性关系极显著。

基于吸附理论分析活性炭对卷烟烟气的吸附

为了解活性炭孔隙结构及被吸附化合物的性质对吸附效率的影响,测定了纯丙酮气体在活性炭上的吸附特性及不同结构活性炭对烟气羰基物的吸附效率。分别用Langmuir模型和D-R模型对活性炭上丙酮气体的吸附数据进行拟合,从模型拟合精度及吸附热预测角度对Langmuir模型及D-R模型进行了比较。进一步分析了吸附效率与模型参数间的关系以及模型参数与活性炭结构和被吸附化合物性质间的关系。结果表明:①与Langmuir模型相比,D-R模型对活性炭上纯丙酮气体吸附数据的拟合相关系数更高,平均相对标准偏差更低,拟合结果更好。②由10-4-3型势函数计算得到活性炭上纯丙酮气体的理论吸附热为17.9 kJ/mol,吸附热较小,说明此吸附以物理吸附为主。D-R模型吸附热预测值为15.8 kJ/mol,与理论计算值较为接近;Langmuir模型吸附热预测值为40.7 kJ/mol,比理论计算值偏大较多。③实现活性炭对不同化合物吸附效率预测的关键是对化合物吸附热的预测。吸附效率主要与吸附温度,活性炭的用量、孔容,化合物的分子量,碰撞直径和能量参数有关。通过分析吸附能可以推断孔径对吸附效率及吸附选择性的影响。

活性炭结构特性对烟气羰基物过滤效率的影响

测定了不同结构特性活性炭对烟气羰基化合物的过滤效率,讨论了活性炭结构特性及烟气化合物性质对烟气过滤效率的影响.结果表明:1)活性炭的过滤效率主要与活性炭的比表面积和微孔容积有关,在用量一定的情况下,微孔含量越多、比表面积越大,则过滤效率越高;2)过滤效率受孔径分布的影响,不同的孔在吸附中所起的作用不同,微孔滞留小分子的能力强,在气相吸附中起主要的吸附作用,同时微孔传质阻力大,在微孔含量接近的情况下,适当增加大中孔等过渡孔有利于化合物的吸附;3)在不显著增加滤嘴吸阻的前提下,活性炭的粒度越小越好;4)过滤效率与化合物的分子量和沸点密切相关,在不受传质阻力限制的情况下,化合物的沸点越高,则过滤效率越高.

活性炭孔结构对卷烟烟气过滤效率的影响

综述了活性炭孔径分布和比表面积对卷烟烟气过滤效率的影响,介绍了利用气体吸附法表征活性炭孔径分布的方法,并对活性炭滤嘴在低焦油卷烟设计中的应用进行了展望。

活性炭在卷烟滤嘴中的应用研究综述

从活性炭性质、环境因素及活性炭与其他吸附剂的复配使用等方面综述了活性炭在卷烟滤嘴中应用的研究进展,并对应用前景进行了展望.已有研究表明:活性炭的表面结构特性和表面化学特性决定了其对卷烟烟气有吸附性能,吸附效果还受到抽吸条件和陈化储存条件影响,将活性炭与其他吸附剂联合使用可以更好地降低烟气中的有害成分.在此基础上提出,活性炭对烟气成分的选择性吸附是未来活性炭在卷烟滤嘴中应用的核心技术,活性炭的选择性可以通过改变其表面结构特性或表面化学性质的方法来实现.