烘丝筒出口叶丝含水率预测模型研究

烘丝的最佳工艺参数难以确认,且叶丝含水率预测误差较大。为了在信息技术方面辅助提升烟草成品质量,研究基于极限学习机(ELM)的烘丝筒出口叶丝含水率预测模型。选取叶丝烘丝过程中松散回潮、预混柜、润叶加料等工艺阶段环境温度、湿度、加水比例等工艺参数。通过随机森林方法,将处理后有效数据中的各烘丝工艺参数以平均精准度逐渐减少顺序进行重新排序,筛选出对烘丝筒叶丝含水率预测作用较大的烘丝工艺参数。将筛选后的烘丝工艺参数作为ELM的输入数据,获取叶丝含水率预测结果。以含水率预测平均绝对误差最小为差分进化算法的适应度函数,优化ELM的隐含层神经元数量,提升烘丝筒出口叶丝含水率预测精度。试验结果表明,该模型可实现烘丝筒出口叶丝含水率预测,且预测误差小于0.3%,预测精度高。该研究有助于提升烟草质量。

切叶丝图像在线监测装置的设计与应用

在卷烟生产过程中,切丝是制造烟丝的关键环节,切叶丝的宽度会对烟支物理特性和加工过程消耗等造成影响。为满足卷烟工业工艺和生产需求,设计一套软、硬件结合的切叶丝图像在线监测装置,实现切叶丝宽度的在线实时测量。应用结果表明,该装置的监测精度可达0.046 mm,批次监测样本数是传统监测3000倍,且实现全过程覆盖,监测效率比传统的离线监测装置提升近5000倍。

冷却温度与烘后叶丝质量的关系

对烘后叶丝冷却温度的影响进行了试验研究。结果表明 ,在一定的叶丝冷却温度范围内 ,降低冷却温度 ,会使叶丝整丝率不同程度减少 ,碎丝率和填充值不同程度增加 ,但单支重与其呈抛物线关系。冷却效果综合分析比较认为 ,在试验条件下 ,叶组配方等级较高的叶丝冷却温度可适当低一些 ,以37℃为宜 ;等级较低的叶组配方叶丝冷却温度则应适当高一些 ,以 4 3℃为宜。

隧道式叶丝回潮机排气罩结构的优化设计

为解决隧道式叶丝回潮机在生产过程中存在的因排气罩吸风速度过快、风量过大等原因导致大量叶丝颗粒进入后续生产工序等问题,对排气罩进行了两次优化设计。第一次优化,将罩体底部由敞开式改为封闭式,并将罩体高度增加1 m;第二次优化,在罩体内部增加两块空气挡板,并在罩体壁上开设一条空气条缝。利用流体力学理论和数值模拟方法,建立了罩体内部流场和叶丝颗粒运动数学模型,通过对两次优化方案进行数值模拟,研究了叶丝颗粒运动轨迹与罩体形状、尺寸及内部结构之间的关系。结果表明:1一次优化后进入排气罩内的空气量减少23.5%,在罩体内停留时间大于10 s的叶丝颗粒占68.4%,悬浮的叶丝颗粒容易粘附在罩体内壁上,并发生颗粒沉积和脱落现象。2二次优化后停留时间大于10 s的叶丝颗粒仅占22.8%,粘附内壁现象明显减少;实现了叶丝颗粒的回收利用,回收率达80.67%;出口处颗粒浓度为37.5 mg/m^3,达到工艺排放允许浓度要求。两次优化后减少了排气罩内叶丝沉积现象,提高了叶丝利用率和产品质量。

HXD蒸气喷射量对叶丝膨胀效果及卷烟内在质量的影响

分别在不同起始干燥含水率条件下进行了不同蒸气喷射量对叶丝膨胀及卷烟内在质量的综合影响因素研究。结果表明:采用相对较低起始干燥含水率进行干燥时,随着蒸气喷射量的增加,叶丝填充值逐渐增加,烟支的卷制重量逐渐下降;采用相对较高起始干燥含水率进行干燥时,蒸气喷射量对叶丝在线膨胀的影响不明显,随着蒸气喷射量的增加,叶丝填充值及烟支卷制重量差异不大;在气流干燥过程中,根据配方档次及起始干燥含水率的不同,需要的蒸气喷射量也不同,对相对较低起始干燥含水率的中高档卷烟宜不加或少加蒸气;对相对较高起始干燥含水率的低档卷烟适当加大蒸气量,有利于卷烟内在质量的改善。

烘丝工艺参数对烘后叶丝质量影响的研究

通过正交试验较为系统地研究了工艺参数与烘后叶丝质量的关系,结果表明:在试验范围内,①各试验因素对烘后叶丝结构(整丝率和碎丝率)的影响较小,均未达到显著水平;排潮风门开度和热风温度对烘后叶丝填充值的影响稍显著;②蒸汽压力对烘后叶丝的香气、谐调、杂气和余味以及感官质量总分有重要影响;热风风门开度和排潮风门开度对烘后叶丝的谐调、杂气和余味以及感官质量总分有重要影响;热风温度对烘后叶丝的杂气也有较为显著影响。

叶丝加料效果影响研究

为完善叶丝加料工艺技术,探索叶丝加料效果的影响因素,采用正交试验,考察了物料流量、滚筒转速、加料助喷压力、热风温度等参数对叶丝加料效果的影响,采用偏最小二乘法建立了试验参数与加料效果的回归模型。结果表明物料流量、助喷压力对叶丝加料效果有显著影响,各参数对料液有效利用率的影响大小为:物料流量>助喷压力>滚筒转速>热风温度;对加料均匀性的影响大小为:助喷压力>物料流量>滚筒转速>热风温度。建立的回归模型对料液有效利用率和料液含量变异系数有较好的预测效果,偏差分别为0.7%,0.5%。

两种干燥工艺下叶丝加工质量的对比分析

为探讨叶丝干燥工艺对烟叶加工质量的影响,对叶丝经滚筒干燥和气流干燥处理后物理指标、感官质量、化学成分、烟气指标和7项有害成分的变化情况进行了检测。结果表明:①相对于滚筒干燥,气流干燥处理后叶丝的填充值显著升高、碎丝率显著降低,焦油和一氧化碳量均显著降低,7种有害成分中NNK释放量显著降低,但巴豆醛释放量有明显升高趋势,其他5种有害成分变化趋势不明显;②干燥工艺对感官质量的影响主要表现在香气量和丰满程度上,气流干燥会导致香气量减少、丰满程度降低,且干燥工艺对感官质量的影响在不同产地烟叶上存在较大差异。

滚筒干燥过程中叶丝表面温度变化特征

为了研究滚筒干燥过程中叶丝含水率和温度的变化规律,建立了描述叶丝滚筒干燥过程中表面温度变化的动力学模型,在此基础上进一步考察了不同壁温对叶丝表面温度变化的影响,并对比分析了烤烟和白肋烟两种叶丝干燥过程中表面温度变化特征差异。结果表明:①基于热量和质量传递平衡方程得到的叶丝表面温度动力学模型,可较好反映叶丝干燥过程表面温度动态变化特征。②随着筒壁温度升高,烤烟B2F和白肋烟C3F的升温速率增大,两种叶丝所能达到的表面温度增加;相同干燥条件下,烤烟的表面温度变化较白肋烟的表面温度变化快。③表面温度随含水率的变化经历3个阶段:第1阶段,随含水率下降,表面温度升高很快;第2阶段,随含水率的降低,表面温度缓慢升高;第3阶段,表面温度随含水率的下降而迅速升高。

微波法干燥叶丝研究

为使叶丝达到较好的物理、化学和感官质量指标,采用微波加热和真空脱水相结合的新型工艺干燥叶丝,通过对有关工艺参数进行的研究和优化,确定出微波干燥的最佳工艺参数:HT蒸气压力0.8MPa,叶丝含水率24%,微波辐射时间8min,脱水真空压力-0.054MPa。同时,采用常规物理、化学分析和评吸方法对微波与烘丝机干燥的叶丝质量进行了对比。结果表明,微波干燥可以使叶丝的填充能力提高12%左右;水溶性总糖和还原糖比烘丝机干燥叶丝的分别高1.7%和1.6%,而总植物碱和总氮含量则分别低0.14%和0.35%,其它化学成分无明显差异;卷烟质量得到明显提高,单支重量、烟气烟碱量和焦油量各下降13 4%、21 2%和4%。

叶片大小与叶丝尺寸关系的探讨

在卷烟生产中 ,叶丝结构中 >3.2mm和 <1.4mm叶丝的比例是衡量制丝线加工水平的一个重要工艺参数。制丝线中的每个工序环节对叶丝结构都有一定的影响 ,但来料叶片结构对叶丝结构起决定性的作用。通过试验 ,对这两者之间的关系进行了探讨 ,发现 >12 .7mm的叶片对 >3.2mm的叶丝有显著影响 ,≤ 12 .7mm的叶片对≤ 1.

滚筒干燥叶丝过程工艺参数优化

采用正交试验设计对滚筒干燥叶丝工艺参数进行优化,并通过双变量相关分析筛选试验指标,应用直观分析和方差分析对干燥后叶丝的感官质量和化学特性变化进行了分析讨论.结果表明:各因素变化对试验样品的感官质量和各类香味成分的影响主次顺序较一致,热风风门开度影响最大,其次是热风温度和滚筒转速;在试验范围内,方差分析表明热风风门开度对各类主要香味成分有一定的影响,但各因素对试验结果的影响均未达到显著水平,反映出滚筒干燥叶丝过程的质量控制水平相对偏低;优化后较佳的工艺参数为热风风门开度30%、热风温度130℃、滚筒转速14r/min,经验证,参数优化后样品的感官质量提高了1.55分.

烤烟梗丝与叶丝卷烟主流烟气香味成分的差异性分析

对烤烟梗丝与叶丝卷烟主流烟气香味成分进行比对分析,为梗丝在卷烟配方设计和减害降焦中的应用提供理论参考。选取国内主产区云南曲靖的烤烟烟梗及其对应片烟,对其制丝后的94种卷烟主流烟气香味成分进行差异性分析,结果表明:以单支卷烟计,梗丝卷烟主流烟气中22种碱性成分总量约为叶丝烟气的1/5,除2,6-二甲基吡嗪外,其余21种碱性成分均低于叶丝卷烟;梗丝卷烟主流烟气中47种中性成分总量约为叶丝烟气的1/2,释放量低于叶丝卷烟的中性成分有42种;梗丝卷烟主流烟气中25种酸性成分总量约为叶丝烟气的1/20,各具体成分的释放量也均低于叶丝卷烟。以单位焦油计,梗丝卷烟主流烟气碱性香味成分的释放总量约为叶丝卷烟的1/2,其中明显低于叶丝卷烟的碱性成分有14种;梗丝卷烟主流烟气中性香味成分的释放总量与叶丝卷烟基本相当,其中明显低于叶丝卷烟的中性成分有34种;梗丝卷烟主流烟气酸性香味成分的释放总量为叶丝卷烟的1/7,除戊酸外,其余24种酸性香味成分的释放量均明显低于叶丝卷烟。梗丝烟气香味成分与叶丝烟气香味成分的种类组成基本一致,但梗丝烟气与叶丝烟气各具体香味成分的含量存在很大差异;采用梗丝掺配技术在降低卷烟焦油的同时,应有针对性地利用补香、增香技术来减少卷烟烟气香味成分的损失。

基于均匀设计分析滚筒烘丝工艺参数对叶丝质量的影响

为分析滚筒烘丝各工艺参数对烘后叶丝质量的影响,采用均匀设计法对HT蒸汽流量、筒壁温度、热风温度、排潮风门开度及筒体转速等参数对叶丝质量的影响进行了试验。结果表明:①滚筒转速仅对叶丝物理指标有显著影响;排潮风门开度和HT蒸汽流量同时影响叶丝物理指标和感官质量,且影响趋势相同;筒壁温度和热风温度对叶丝物理指标和感官质量均有显著影响,但影响趋势相反。②在试验范围内,各工艺参数的最优组合为:筒壁温度130℃、热风温度90℃、排潮风门开度59%、筒体电机频率24Hz、蒸汽流量240 kg/h,对应烟丝填充值、整丝率和感官质量得分分别比优化前提高了0.18 cm3/g,1.6%和1.8分,碎丝率降低了0.7%。

HXD叶丝进料状态对其综合质量的影响

为了解叶丝进料状态(含水率、温度)变化对其综合加工质量的影响,通过改变RCC及HXD的运行参数,进行了不同叶丝出口含水率和温度试验。结果表明,在HXD干燥过程中,随着进料含水率的增加,干燥后叶丝的填充值及出口料温均逐渐增加,卷烟感官质量中的主要指标及酸性致香物质总量均有下降趋势;提高进料温度对叶丝的加工质量无明显变化,但卷烟感官质量中的主要指标、酸性致香物质及中性致香物质的总量均呈先升后降的趋势。

不同干燥强度下叶丝香味成分的主成分聚类分析

采用中心切割二维气相色谱-质谱法测定了不同部位原料叶丝在不同干燥方式和加工强度下的烟气粒相香味成分,采用主成分分析和聚类分析对香味成分进行归类。结果表明:1茄酮、3-羟基-β-二氢大马酮、新植二烯、二氢猕猴桃内酯在第一主成分中起主要作用,吲哚、糠醛、喹啉、甲基吡嗪在第二主成分中起主要作用。2依据香味成分的相对量,每个部位叶丝对应的不同干燥方式和加工强度可分为3类。上部叶,滚筒低强度和中强度以及气流中强度、滚筒高强度和气流高强度、气流低强度分别归为一类;中部叶,滚筒中强度和高强度以及气流低强度、气流中强度和高强度、滚筒低强度分别归为一类;下部叶,气流中强度和高强度以及滚筒高强度、滚筒低强度和中强度、气流低强度分别归为一类。根据不同的烟叶特性,应选择不同形式、不同强度的干燥方式以得到理想的卷烟香味风格。

基于Aspen plus的叶丝气流干燥系统多级余热利用

气流干燥是卷烟工业企业制丝加工过程的重点耗能单元。目前,叶丝气流干燥过程产生的工艺排潮气、废烟气直接放空不仅造成了能源浪费,也增加了气流干燥燃烧器热负荷。本文基于叶丝气流干燥工序及其工艺驰放气余热排放特点,分析了气流干燥单元多级余热回收工艺方案,建立了Aspen plus气流干燥余热分级回收工艺流程模型,并进行了计算分析。结果表明,在不影响干燥系统叶丝干燥过程前提下,采用该方案气流干燥燃烧炉燃油耗量与原工况相比降低了11%,节能效果较为显著。

含水率平行移动法稳定叶丝干燥工序工艺参数的研究

为稳定卷烟生产叶丝干燥过程的工艺参数,采用含水率平行移动法对叶丝干燥工序前后的叶丝含水率同时进行调整,通过保持烘丝过程单位时间内脱水量的一致,以减小烘丝机运行参数的变化。与传统通过调整烘丝机筒体温度和热风温度等工艺参数仅控制出口叶丝含水率的方法相比,采用含水率平行移动法后,①烘后叶丝含水率标准偏差下降了21.4%,Cpk提高47.2%;叶丝温度标准偏差下降33.1%,Cpk提高35.7%;热风温度标准偏差下降30.0%,Cpk提高43.9%;筒体温度标准偏差下降23.2%,Cpk提高45.8%;②加香后烟丝含水率标准偏差下降了26.4%,Cpk提高49.1%;③成品烟支的感官质量总得分提高0.27分。

叶丝在增温增湿与滚筒烘丝工序中香味组分变化分析

该文研究了制丝线增温增湿和滚筒烘丝工序加工对叶丝香味组分的影响,采用溶剂超声萃取前处理结合GC-MS法测定叶丝的香味组分,并对SIROX增温增湿工序和滚筒烘丝工序前后叶丝香味组分的相对含量进行了分析,比较了工序前后、工序间香味组分的变化趋势。结果显示:①经SIROX增温增湿工序加工后,乙酸、苯甲醇等18种组分相对含量减少,糠醇、2,4-二羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃-3-酮等6种组分相对含量增加;②经滚筒烘丝工序加工后,乙酸、麦芽酚等14种组分相对含量减少,糠醇、糠醛等6种组分相对含量增加;③经增温增湿及滚筒烘丝两工序后,乙酸、2,3-丁二醇等23种组分相对含量减少,糠醇、2,4-二羟基-2,5-二甲基-3(2H)-呋喃-3-酮等4种组分相对含量增加;④两工序间的温度、湿度剧烈变化,使叶丝内部组分发生了美拉德反应、降解反应、挥发等,香味组分经两个工序后发生了一系列显著变化。该研究对提升卷烟产品质量、优化工艺参数、开发高质量产品具有重要意义。

叶丝在线膨胀技术研究

本研究以调研和试验相结合，着重研究和探讨了叶丝在线膨胀工艺条件与其填充值的关系，同时，分析和比较了膨胀叶丝和非膨胀叶丝主要化学成分的变化，分别对其成品卷烟进行了评吸、物理检测和烟气分析。结果表明：①在不改变烘丝条件的情况下，增加叶丝膨胀机工作汽压，以提高叶丝含水率和温度，有利于提高其填充值和膨胀率；②在叶丝膨胀机工作蒸汽压稳定的条件下，当采用顺流式烘丝机时，改变烘丝机风温和风速可影响叶丝填充值。在试验范围内，风温与叶丝填充值成正变关系，风速与叶丝填充值成反变关系；③叶丝经过膨胀虽对其主要化学成分影响不大，但能改善其成品卷烟的内外在质量，并能不同程度地降低卷烟焦油量；④由于膨胀叶丝填充能力的提高，减少了单支卷烟含丝量，从而降低了单箱耗丝量。