白永忠，關(guān) 斌，朱 明，朱雪峰，王澤宇，李國(guó)智

（紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 紅河卷煙廠，云南 彌勒 652399）

煙葉加料工序是卷煙制絲生產(chǎn)工藝中重要的工序之一，主要任務(wù)是將配制好的料液按施加比例全面均勻地噴灑到煙葉葉片上，發(fā)揮料液施加在葉片上的作用。料液噴施效果的好壞直接對(duì)卷煙感官品質(zhì)造成影響[1-2]。圍繞如何提升加料料液噴施效果，2016年修訂版《卷煙工藝規(guī)范》中，對(duì)加料噴施規(guī)定了“加料系統(tǒng)清潔暢通，噴料正常，噴嘴霧化適度、噴射角度適宜”的加料技術(shù)要求[3]，但是要求較為寬泛，沒有規(guī)定具體的料液施加工藝參數(shù)。近年來，煙草科技人員圍繞提升加料均勻性和加料效果，對(duì)不同形式加料機(jī)進(jìn)行了大量試驗(yàn)、改進(jìn)和工藝參數(shù)調(diào)整[4-15]，但通過加料噴嘴的不同料液噴管內(nèi)縮距離協(xié)同不同引射蒸汽壓力調(diào)整，對(duì)料液施加均勻性、加料機(jī)壁黏附量等加料效果的研究還未有相關(guān)的報(bào)道。以紅河卷煙廠某牌號(hào)料液的溶劑丙二醇為標(biāo)記物，在加料噴嘴不同料液噴管內(nèi)縮距離下，進(jìn)行2種不同的引射蒸汽壓力調(diào)整，開展料液施加均勻性，桶壁黏附量指標(biāo)，以及加料過程煙片含水率、溫度變化的研究，旨在比較不同料液噴嘴內(nèi)縮距離下2種引射壓力加料的效果，為加料機(jī)的工藝參數(shù)調(diào)整和加料效果的評(píng)價(jià)提供一個(gè)方法和思路，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程加料蒸汽引射壓力的合理設(shè)定及加料效果評(píng)價(jià)技術(shù)方法的拓展均具有指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

卷煙配方葉組（紅河“RJ”卷煙）、卷煙料液（紅河“RJ”卷煙料液），紅河卷煙廠提供；甲醇（分析純），天津市科密歐化學(xué)試劑開發(fā)中心提供；1,2-丙二醇（分析純），廣東汕頭市西隴化工廠提供。

1.1.2 主要儀器設(shè)備

SJ1525型加料機(jī)、內(nèi)混式霧化加料噴嘴，昆明船舶設(shè)備集團(tuán)有限公司產(chǎn)品；FSⅡ型旋風(fēng)樣品磨，浙江托普云設(shè)備有限公司產(chǎn)品；HP 6890 GC System型氣相色譜儀，美國(guó)HP公司產(chǎn)品；VENTICELL707型烘箱，德國(guó)MMM公司產(chǎn)品；Thermalert TX型在線溫度儀，美國(guó)Raytek公司產(chǎn)品；Thermo moisture Systems型在線水分儀，美國(guó)Thermo Fisher公司產(chǎn)品；AB204-S型分析天平，瑞士Mettler Toledo公司產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 加料試驗(yàn)方法

以在線生產(chǎn)批次為單位，在保持加料機(jī)其他工藝參數(shù)不變的情況下，在每批加料生產(chǎn)開始前，分別調(diào)整加料機(jī)噴嘴中的料液噴管內(nèi)縮距離至設(shè)計(jì)值，在不同的內(nèi)縮距離上調(diào)整噴嘴的引射蒸汽壓力為1.2/1.3，1.7/1.8 bar（Ⅰ#噴嘴/Ⅱ#噴嘴）。噴嘴試驗(yàn)內(nèi)縮距離設(shè)計(jì)為Ⅰ#噴嘴的料液噴管內(nèi)縮5.50，7.58，9.56 mm。Ⅱ#噴嘴的料液噴管不進(jìn)行內(nèi)縮調(diào)整，但引射蒸汽壓力隨Ⅰ#噴嘴進(jìn)行調(diào)整。每次試驗(yàn)前，用水替代料液進(jìn)行加料模擬噴射試驗(yàn)，保證試驗(yàn)過程達(dá)到霧化效果，不存在跑冒滴漏等加料技術(shù)要求；試驗(yàn)過程中，通過加料機(jī)前端煙葉進(jìn)料口觀察料液噴射是否達(dá)到加料技術(shù)要求，并記錄不同引射蒸汽壓力下加料的流量變化、加料煙葉出口溫度及水分變化，加料機(jī)周圍是否存在料液霧化蒸汽溢出等；試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)加料機(jī)滾筒內(nèi)部的煙葉黏附量進(jìn)行收集稱質(zhì)量。

1.2.2 取樣

試驗(yàn)開始后3 min用秒表計(jì)時(shí)取樣，每個(gè)樣品取樣間隔時(shí)間2 min至批生產(chǎn)結(jié)束，隨生產(chǎn)過程連續(xù)抽取35~37個(gè)煙葉樣本，每個(gè)樣品采集在線振槽橫截

面上的煙葉約200 g，采集后的煙葉樣品用事先編號(hào)的密封袋封裝。批量生產(chǎn)結(jié)束后，收集每批次加料試驗(yàn)的筒壁黏附煙葉和煙末，以備筒壁黏附量的稱量。

1.2.3 樣品中1,2-丙二醇含量的檢測(cè)

根據(jù)文獻(xiàn)[16]測(cè)定樣品中1,2-丙二醇含量。

1.2.4 加料出口煙葉溫度和水分采集

采用在線溫度儀和水分儀測(cè)定。

1.2.5 加筒壁黏附量的測(cè)定

采用天平稱量。

1.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

根據(jù)文獻(xiàn)[17]方法計(jì)算加料均勻性系數(shù)（以1,2-丙二醇作為標(biāo)記物），并計(jì)算煙葉樣品之間1,2-丙二醇含量的標(biāo)準(zhǔn)偏差，評(píng)價(jià)加料工序加料均勻性。

2 結(jié)果與分析

2.1 料液噴管內(nèi)縮與引射蒸汽壓力調(diào)整后的加料均勻性

在料液噴管每個(gè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)縮距離下，調(diào)整Ⅰ#噴嘴加料引射蒸汽壓力至1.2 bar和1.7 bar，同時(shí)Ⅱ#噴嘴加料引射蒸汽壓力隨Ⅰ#噴嘴調(diào)整到1.3 bar和1.8 bar進(jìn)行試驗(yàn)。

不同料液噴管內(nèi)縮距離與不同引射蒸汽壓力下丙二醇含量見表1。

表1 不同料液噴管內(nèi)縮距離與不同引射蒸汽壓力下丙二醇含量

（續(xù)表1）

根據(jù)表1樣品丙二醇分析結(jié)果，計(jì)算每組樣品標(biāo)準(zhǔn)偏差和加料均勻性系數(shù)。

料液噴管內(nèi)縮距離與引射蒸汽壓力試驗(yàn)加料均勻系數(shù)見表2。

表2 料液噴管內(nèi)縮距離與引射蒸汽壓力試驗(yàn)加料均勻系數(shù)

（1）比較Ⅰ#噴嘴料液噴管5.50，7.58，9.56 mm 3個(gè)內(nèi)縮距離加料均勻性。7.58 mm內(nèi)縮距離下的加料均勻系數(shù)較5.50 mm和9.56 mm噴嘴內(nèi)縮距離下的加料均勻系數(shù)高，樣品間的標(biāo)準(zhǔn)偏差也較小。

（2）比較1.2/1.3 bar，1.7/1.8 bar 2組蒸汽引射壓力下的加料均勻性。料液噴管3個(gè)試驗(yàn)內(nèi)縮距離下，蒸汽引設(shè)射壓力為1.2/1.3 bar時(shí)加料均勻系數(shù)均較高，標(biāo)準(zhǔn)偏差較小。

（3）在Ⅰ#噴嘴料液噴管內(nèi)縮距離為7.58 mm時(shí)，調(diào)整噴嘴蒸汽引射壓力1.2/1.3 bar的加料均勻性系數(shù)在試驗(yàn)調(diào)整中最高，樣品中丙二醇含量標(biāo)準(zhǔn)偏差最小。

料液噴管內(nèi)縮距離與引射蒸汽壓力協(xié)同調(diào)整能有效提高加料均勻性。

2.2 料液噴管內(nèi)縮與引射蒸汽壓力調(diào)整后的料液霧化效果與加料機(jī)桶壁黏附量

在料液噴管內(nèi)縮距離與引射蒸汽壓力調(diào)整后，觀察料液的霧化效果，并對(duì)加料機(jī)桶壁黏量進(jìn)行稱量。

不同引射蒸汽壓力下的料液霧化效果與加料機(jī)桶壁黏附量見表3。

表3 不同引射蒸汽壓力下的料液霧化效果與加料機(jī)桶壁黏附量

在試驗(yàn)料液噴管內(nèi)縮距離和加料引射蒸汽壓力下：

（1）加料料液均能充分霧化，無跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。

（2）相同料液噴管內(nèi)縮距離下，引射蒸汽壓力為1.2/1.3 bar時(shí)比1.7/1.8 bar時(shí)的試驗(yàn)煙葉桶壁黏附量小。

（3）料液噴管內(nèi)縮距離在7.58 mm，引射蒸汽壓力為1.2/1.3 bar時(shí)的試驗(yàn)煙葉桶壁黏附量最小。

料液噴管內(nèi)縮距離與引射蒸汽壓力協(xié)同調(diào)整能有效降低桶壁黏附量。

在1.2~1.8 bar的加料引射蒸汽壓力范圍內(nèi)，設(shè)置不同的加料引射蒸汽壓力，料液的霧化效果和噴料觀察正常，但是加料均勻系數(shù)和桶壁黏附量具有不同，具體表現(xiàn)在隨著加料引射蒸汽壓力設(shè)置值從1.7/1.8 bar降低到1.2/1.3 bar，加料煙葉樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差呈現(xiàn)降低、加料均勻系數(shù)升高、煙葉桶壁黏附量降低的趨好效果。

2.3 料液噴管內(nèi)縮與引射蒸汽壓力調(diào)整后煙葉出料的溫度和水分

對(duì)試驗(yàn)批次煙葉出料溫度和水分進(jìn)行跟蹤記錄。

不同料液噴管距離與引射蒸汽壓力下配合試驗(yàn)煙葉出料的溫度和水分見表4。

表4 不同料液噴管距離與引射蒸汽壓力下配合試驗(yàn)煙葉出料的溫度和水分

批次內(nèi)和批次間試驗(yàn)煙葉出料溫度和出料水分差異不大，均在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。

3 結(jié)論

在試驗(yàn)料液噴管內(nèi)縮距離和加料引射蒸汽壓力下：

（1）Ⅰ#噴嘴料液噴管內(nèi)縮距離為7.58 mm時(shí)，協(xié)同噴嘴蒸汽引射壓力為1.2/1.3 bar的加料均勻性系數(shù)最高，樣品間丙二醇含量標(biāo)準(zhǔn)偏差最小，加料均勻性最好。

（2）Ⅰ#噴嘴料液噴管內(nèi)縮距離在7.58 mm，引射蒸汽壓力為1.2/1.3 bar時(shí)的試驗(yàn)煙葉桶壁黏附量最小。

（3）試驗(yàn)條件下加料料液均能充分霧化，無跑、冒、滴、漏現(xiàn)象。

（4）批內(nèi)和批間試驗(yàn)煙葉出料溫度和出料水分差異不大，均在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。

加料噴嘴的料液噴管內(nèi)縮距離與引射蒸汽壓力協(xié)同調(diào)整能有效提高加料均勻性，同時(shí)有效降低加料機(jī)中煙葉的桶壁黏附量，能夠較好地提高加料效果。

試驗(yàn)提出了煙葉加料工序中，不同料液噴管內(nèi)縮距離協(xié)同加料引射蒸汽壓力，對(duì)料液施加均勻性、加料桶壁黏附量等加料效果的工藝改進(jìn)方向，對(duì)生產(chǎn)加工具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。