王俊,李文逢,梁源,王惠仙,金雯婷

(紅塔煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠,云南 玉溪 653100)

濾棒直接加香裝置的研究及應(yīng)用

王俊,李文逢,梁源,王惠仙,金雯婷

(紅塔煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠,云南 玉溪 653100)

近年來(lái),國(guó)內(nèi)外應(yīng)用加香濾棒的卷煙產(chǎn)品呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長(zhǎng),各煙草企業(yè)加大濾棒加香工藝技術(shù)的研究力度,開(kāi)發(fā)各種各樣的加香濾棒,如混合加香、香料線加香、膠囊加香、復(fù)合棒加香等等,本文介紹一種直接加香裝置和加香技術(shù),不依靠任何載體,在KDF2成型機(jī)上能夠?qū)⒁后w香料直接添加到濾棒中,生產(chǎn)出加香濾棒.

濾棒;加香裝置;試驗(yàn)

濾棒加香除了能有效避免煙絲加香的缺點(diǎn)外,還具有很多優(yōu)點(diǎn):香料靠近唇端,抽吸時(shí)香氣更為明顯;添加手段多樣化,為技術(shù)研發(fā)提供更多的加香工藝選擇;添加的香料物類型豐富,煙草本香、水果香型、薄荷香型、酒香型等等;具有鮮明的新穎外觀特色,實(shí)現(xiàn)外觀創(chuàng)新,吸引消費(fèi)者,所以濾棒加香逐漸成為目前國(guó)內(nèi)外煙草企業(yè)的重要研究項(xiàng)目.

目前濾棒加香的技術(shù)主要有混合加香、膠囊加香、香料線加香、復(fù)合加香等等,每一種加香方式和技術(shù)均有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn).本文主要研究介紹一種不依靠任何載體將液態(tài)香料直接添加到絲束上的濾棒加香技術(shù)--直接加香.

1 濾棒直接加香的優(yōu)點(diǎn)

直接加香是利用專門(mén)的裝置將香精香料直接添加到嘴棒中的一種加香技術(shù).和混合加香相比較,直接加香基本可以實(shí)現(xiàn)所有液體香料的添加,包括不適合與增塑劑混合的香料 ;香料直接添加到濾棒的中間,在濾棒生產(chǎn)出來(lái)后可以減少香氣的散發(fā)和損失;避免出現(xiàn)料液混合不均勻問(wèn)題 ;不需要進(jìn)行人工混合配料工序 ;實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)加香濾棒和不加香濾棒的快速轉(zhuǎn)換 ;實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)不同類型、不同添加量加香濾棒的快速轉(zhuǎn)換,生產(chǎn)試驗(yàn)靈活性較高 .

2 香料添加方式及添加位置研究

在成型機(jī)上進(jìn)行香料直接添加通常選擇在施加增塑劑之后,即在噴灑室和煙舌之間均可考慮,但較為理想的位置和方式有兩個(gè).

其一,以單個(gè)噴頭的方式在輸送輥和送絲器之間,將香料噴灑在開(kāi)松后的絲束上,然后進(jìn)入送絲器,由于此位置施加的香料在進(jìn)入送絲器后會(huì)在壓縮空氣的作用下被吹出一部分,影響加香效果,并且在生產(chǎn)過(guò)程中壓縮空氣的壓力恒定不變,而當(dāng)成型機(jī)速度變化時(shí)將導(dǎo)致香料實(shí)際添加量的變化,所以此位置不理想.

其二,采用噴管的方式,將噴管插入煙舌,在煙舌部位將香料添加到絲束上,由于在煙舌部位絲束被壓縮成束,并被包裹成條,所以在此部位容易將香料添加到濾棒的中心位置,并且絲束被即時(shí)包裹起來(lái),可減少香氣的損失,所以在煙舌部位添加香料較為理想.

3 加香裝置的工作原理

3.1 加香裝置組成

裝置主要由香料儲(chǔ)存桶、齒輪泵、壓力表、噴槍、管道和電氣控制部分等組成,電氣控制部分主要由壓力傳感器、AD模塊、編碼器、DA模塊、PLC、顯示器、伺服放大器和伺服電機(jī)等組成.

3.2 工作原理

加香裝置主要由采樣環(huán)節(jié)(包括主機(jī)速度采樣和壓力采樣組成)、主控單元、顯示單元、執(zhí)行單元四大部分構(gòu)成.

如圖1所示,通過(guò)編碼器從濾嘴棒成型機(jī)上取得實(shí)時(shí)生產(chǎn)速度模擬信號(hào),編碼器取得實(shí)時(shí)生產(chǎn)速度信號(hào)通過(guò)PLC的模擬量模塊(A/D模塊)采樣,先將速度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),傳入到PLC中,完成主機(jī)同步信號(hào)采樣.在齒輪泵和噴槍之間裝有壓力表和壓力傳感器,通過(guò)壓力表可直觀的看出液體壓力,壓力傳感器把壓力信號(hào)(模擬量)反饋至AD模塊,AD模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后再把信號(hào)傳送至PLC進(jìn)行信號(hào)處理,完成壓力信號(hào)采樣.

圖1 直接加香工作原理圖

主控單元由PLC完成內(nèi)部的邏輯運(yùn)算,PLC完成主機(jī)速度和壓力值相關(guān)邏輯運(yùn)算后,以脈沖數(shù)據(jù)量的形式給伺服放大器,伺服放大器通過(guò)給定的脈沖數(shù)據(jù)量控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速,再通過(guò)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制齒輪泵,由齒輪泵執(zhí)行精確的香料量輸出給噴頭.

PLC通過(guò)數(shù)字輸出信號(hào)控制噴槍頂針電磁閥,控制噴槍頂針進(jìn)行打開(kāi)或閉合動(dòng)作,當(dāng)設(shè)備啟動(dòng)后,噴頭打開(kāi),將香料噴涂在絲束上,從而實(shí)現(xiàn)加香的整個(gè)流程和工藝.

而當(dāng)生產(chǎn)速度和壓力變化時(shí),主控單元PLC會(huì)根據(jù)兩者的變化不斷進(jìn)行邏輯判斷運(yùn)算從而改變輸出脈沖給伺服控制器以適應(yīng)速度和壓力的變化,形成閉環(huán)控制,保證加香的均勻和穩(wěn)定,滿足生產(chǎn)工藝要求.

顯示單元采用一臺(tái)觸摸屏設(shè)備,它與PLC直接相連,方便人員與PLC之間進(jìn)行人機(jī)通信,主要完成參數(shù)調(diào)整、修改、故障顯示、報(bào)警操作等.

4 裝置結(jié)構(gòu)組成

加香裝置安裝在送絲器背后的機(jī)架上,裝置呈方形結(jié)構(gòu),外形尺寸為345X320X330,除觸摸屏和噴頭外,所有部件均安裝在裝置內(nèi)部,結(jié)構(gòu)緊湊,便于安裝在設(shè)備上,其結(jié)構(gòu)如圖2所示.

5 試驗(yàn)及評(píng)價(jià)

對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及添加效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,試機(jī)后分析結(jié)果如下.

(1)香料添加能夠與嘴棒生產(chǎn)速度實(shí)現(xiàn)相對(duì)精準(zhǔn)同步.(2)通過(guò)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析,每支嘴棒添加的香料是正常生產(chǎn)需求的1~1.2倍,適量添加稀釋劑能夠滿足正常生產(chǎn)要求.(3)通過(guò)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行定量分析,在添加的過(guò)程中,香料能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的線性狀態(tài),由于齒輪泵的穩(wěn)定供料,0.05mm孔徑的電噴式噴槍的定量供給,從直接添加香料的角度來(lái)說(shuō)基本滿足了添加要求.(4)由于純香料本身有一定的粘度和顆粒狀態(tài)存在,0.05mm孔徑的電噴式噴槍在使用的過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生堵塞現(xiàn)象,由于香料添加過(guò)程中添加的量較小,噴槍堵塞以后不易被發(fā)現(xiàn),在生產(chǎn)中可能出現(xiàn)一批沒(méi)有添加過(guò)香料的嘴棒.(5)由于采樣系統(tǒng)經(jīng)PLC處理后控制香料的量,中間流程有點(diǎn)多,加上PLC處理環(huán)節(jié)需要幾十毫秒的延遲,因此系統(tǒng)響應(yīng)有一定延后,從而對(duì)控制精度有一定的影響.但比較其他加香技術(shù)而言,其控制精度已高出許多.(6)由于香精香料的施加量能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制,因此能夠保持卷煙香氣的一致性.

圖2 直接加香裝置結(jié)構(gòu)圖

[1]德國(guó)豪尼(HAUNI).KDF2成型機(jī)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)[M],1987.

[2]德國(guó)豪尼(HAUNI).KDF2 成型機(jī)裝配圖[M].1987.

[3]陳大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008,4.

TS457

A

1671-0711(2017)11(上)-0098-02

云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目"濾棒混合加香改進(jìn)技術(shù)及直接加香工藝技術(shù)的研究應(yīng)用"(2016GY04).