李波　王筑臨　武鈺存　盧敏瑞　王芳　張騰健

摘? ? 要：為優(yōu)化熱風(fēng)潤(rùn)葉工序工藝參數(shù)，采用正交試驗(yàn)，對(duì)直接影響熱風(fēng)潤(rùn)葉后煙葉含水率、溫度的加溫加濕方式、均勻性影響規(guī)律進(jìn)行分析，不斷提高工藝技術(shù)水平和改善設(shè)備工藝性能。結(jié)果表明：（1）熱風(fēng)溫度由90 ℃升高至100 ℃、風(fēng)門(mén)開(kāi)度由50%調(diào)至100%狀態(tài)、滾筒轉(zhuǎn)速由40 Hz提高至45 Hz，對(duì)潤(rùn)后煙葉含水率均勻性的提高有明顯作用；（2）確立了潤(rùn)葉工序最佳參數(shù)的組合，1次、2次潤(rùn)葉環(huán)節(jié)加水比例為10∶0的分配條件下，1次潤(rùn)葉熱風(fēng)溫度95 ℃、2次潤(rùn)葉熱風(fēng)溫度125 ℃，1次、2次潤(rùn)葉環(huán)節(jié)蒸汽噴射比例5∶5出口煙葉含水率均勻性較好。潤(rùn)后煙葉含水率更加趨于穩(wěn)定，能夠滿(mǎn)足葉梗分離工序質(zhì)量指標(biāo)的最佳條件。

關(guān)鍵詞：熱風(fēng)潤(rùn)葉；蒸汽； 參數(shù)優(yōu)化；含水率；熱風(fēng)溫度；均勻性

中圖分類(lèi)號(hào)：TS45? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2023.S.022

Design of the Process Parameters in the Damp Area of the Hot-ordering Process

LI Bo1， WANG Zhulin1， WU Yucun1， LU Minrui2， WANG Fang2， ZHANG Tengjian2

（1.China Tobacco Zhejiang Industrial Company Limited， Hangzhou， Zhejiang 310009， China; 2.Fujian Wuyi Leaf Tobacco Company Limited， Shaowu， Fujian 354000， China）

Abstract： In order to optimize the technological parameters of the hot air moistening process， using orthogonal test， the method of heating and humidifying and the influence law of homogeneity of tobacco leaf moisture content and temperature after hot air moistening were analyzed， continuously improve the technical level and improve equipment performance. The results showed that：（1）the increase of hot air temperature from 90 ℃ to 100 ℃， the air door opening from 50% to 100%， and the increase of drum speed from 40 Hz to 45 Hz had obvious effects on the improvement of the uniformity of moisture content of tobacco after moistening；（2）The combination of the optimal parameters of leaf conditioning process was established. Under the distribution condition that the water ratio of primary and secondary leaf conditioning processes was 10∶0， the temperature of hot air of primary leaf conditioning was 95 ℃， the temperature of hot air of secondary leaf conditioning was 125 ℃， and the steam injection ratio of primary and secondary leaf conditioning processes was 5∶5， the moisture content uniformity of export tobacco leaves was better.After moistening， the moisture content of tobacco leaves tends to be more stable， which can meet the best condition of the quality index of the leaf stalk separation process.

Key words： tot-ordering；steam；parameter optimization；the moisture content；hot air temperature；uniformity

打葉復(fù)烤過(guò)程中潤(rùn)葉工序是葉梗分離的前一道工序，為葉梗分離工序提供溫濕度合適的煙葉。潤(rùn)后煙葉含水率的適宜性與穩(wěn)定性是影響打葉過(guò)程中葉片結(jié)構(gòu)及造碎率的主要因素之一[1-7]。決定葉梗分離質(zhì)量好壞主要取決于來(lái)料的耐加工性和打葉設(shè)備的參數(shù)調(diào)整。其中，來(lái)料特性的調(diào)整作用遠(yuǎn)大于設(shè)備參數(shù)的調(diào)整，熱風(fēng)潤(rùn)葉是來(lái)料處理的重要環(huán)節(jié)，對(duì)打葉風(fēng)分起著至關(guān)重要的作用。熱風(fēng)潤(rùn)葉的水分和溫度是影響打葉質(zhì)量的重要因素，潤(rùn)葉出口水分成為影響煙葉復(fù)烤整體質(zhì)量均勻性的關(guān)鍵因素之一，如何實(shí)現(xiàn)潤(rùn)葉出口煙葉水分的均勻控制就成為烤廠(chǎng)研究的重點(diǎn)。

劉其聰?shù)萚8]研究表明，不同煙葉的耐機(jī)械加工強(qiáng)度達(dá)到最高時(shí)的含水率是不同的。中上等級(jí)煙葉含水率為17.5%左右時(shí)耐機(jī)械加工性能最好，而低檔次煙葉的含水率在19%～20%左右較為適宜。一般來(lái)講，在一定范圍內(nèi)，煙葉的耐加工強(qiáng)度隨含水率的增加而增加，但不是越高越好。含水率過(guò)于高，其耐加工性反而降低。在含水率適宜的條件下，煙葉的葉、梗結(jié)合部位的強(qiáng)度比其他部位低。去梗時(shí)，葉片能從結(jié)合部順利撕下，從而得到尺寸較大、葉形較好的葉片，梗上不帶葉片。李躍峰等[4]研究表明，打后煙片中大于12.7 mm的葉片率隨打葉前煙葉含水率和溫度的升高而增加，但當(dāng)含水率和溫度超過(guò)一定范圍后，大于12.7 mm的葉片率反而降低。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《煙葉 打葉復(fù)烤 工藝規(guī)范》和《打葉煙葉 質(zhì)量檢驗(yàn)》[9-11]中規(guī)定了潤(rùn)后煙葉含水率允差為設(shè)計(jì)值的±1%，2016版《卷煙工藝規(guī)范》增加了潤(rùn)葉煙葉含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.33%的要求，這2種方法在一定程度上可以代表煙葉含水率的穩(wěn)定性，但仍未能對(duì)潤(rùn)后煙葉含水率穩(wěn)定性做出全面的評(píng)價(jià)。因此，本研究通過(guò)開(kāi)展?jié)櫲~參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)，研究不同潤(rùn)葉工藝條件對(duì)潤(rùn)后煙葉含水率和溫度均勻性的影響規(guī)律，提高潤(rùn)葉效率，保證煙葉復(fù)烤質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)葉環(huán)節(jié)工藝參數(shù)的穩(wěn)定，提高預(yù)處理工藝水平具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試煙葉為2022年度福建產(chǎn)區(qū)初烤煙葉，等級(jí)C3F，品種‘云煙87。

1.2 儀器

電子天平（感量0.000 1 g，梅特勒-托利多公司）；烘箱（弗利斯儀器有限公司）；手持式紅外溫度測(cè)試儀；WF3217B熱風(fēng)潤(rùn)葉機(jī)（北京長(zhǎng)征高科技有限公司），TA. XT Plus質(zhì)構(gòu)儀（英國(guó)Stable Micro System公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 潤(rùn)葉工序關(guān)鍵參數(shù)單因素試驗(yàn) 對(duì)一潤(rùn)工藝條件（熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度、滾筒轉(zhuǎn)速）進(jìn)行單因素試驗(yàn)（單因素試驗(yàn)條件見(jiàn)表1，試驗(yàn)條件得出7組試驗(yàn)組合模式見(jiàn)表2）。生產(chǎn)穩(wěn)定后在一潤(rùn)入口和二潤(rùn)出口處，在試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)等時(shí)間間隔取樣15次，用烘箱法測(cè)定煙葉含水率；溫度檢測(cè)：在生產(chǎn)穩(wěn)定后，用紅外溫度儀在一潤(rùn)入口和二潤(rùn)出口每隔1 min測(cè)1次，共測(cè)15次。通過(guò)對(duì)比一潤(rùn)出口相對(duì)二潤(rùn)入口的含水率和溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率，評(píng)價(jià)各因素對(duì)潤(rùn)后含水率和溫度均勻性的影響效果。

1.3.2 潤(rùn)葉工序關(guān)鍵參數(shù)正交試驗(yàn) 以固定二潤(rùn)出口目標(biāo)含水率，對(duì)二潤(rùn)工藝條件（加水比例、熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度、滾筒轉(zhuǎn)速）進(jìn)行正交試驗(yàn)4因素3水平L9（34）設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表3。在固定其他工藝參數(shù)不變的基礎(chǔ)上，一、二潤(rùn)加水比例為10∶0、7∶3、6∶4，一潤(rùn)熱風(fēng)潤(rùn)葉溫度設(shè)置90、95、100 ℃，二潤(rùn)熱風(fēng)潤(rùn)葉溫度設(shè)置120、125、130 ℃，一、二潤(rùn)蒸汽分配比例7∶3、5∶5、3∶7。生產(chǎn)穩(wěn)定后，在一潤(rùn)入口、一潤(rùn)出口和二潤(rùn)出口處，在試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)等時(shí)間間隔取樣15次測(cè)定煙葉含水率；生產(chǎn)穩(wěn)定后，用紅外溫度儀在潤(rùn)葉出口每隔1 min測(cè)1次溫度，共測(cè)15次。通過(guò)對(duì)比一潤(rùn)入口、一潤(rùn)出口和二潤(rùn)出口的含水率和溫度變異系數(shù)，評(píng)價(jià)各因素對(duì)潤(rùn)后含水率和溫度均勻性影響效果。

1.4評(píng)價(jià)指標(biāo)

對(duì)所取的煙葉樣品檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)計(jì)算其變異系數(shù)及標(biāo)偏下降度，然后以檢測(cè)指標(biāo)對(duì)生產(chǎn)混配過(guò)程進(jìn)行量化評(píng)價(jià)，計(jì)算公式如下：

式中，x為樣品檢測(cè)值；X為樣品平均值；n為樣品數(shù)量；S為樣品標(biāo)準(zhǔn)偏差；CV為相應(yīng)工序來(lái)料樣品含量變異系數(shù)；D為上一道工序到下一道工序間的標(biāo)偏下降程度；i為一潤(rùn)工序；j為二潤(rùn)工序。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2010、SPSS Statistics 21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 熱風(fēng)溫度對(duì)潤(rùn)后含水率及溫度均勻性的影響

由表4可知，在其他工藝參數(shù)不變的條件下，熱風(fēng)溫度分別為80、90、100 ℃時(shí)，二潤(rùn)出口對(duì)一潤(rùn)入口含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率分別為-4.17%、-87.18%、30.63%，表明提高一潤(rùn)熱風(fēng)溫度有助于煙葉在潤(rùn)葉滾筒內(nèi)均勻吸收水分，尤其是在熱風(fēng)溫度由90 ℃提高至100 ℃時(shí)，效果更加明顯；二潤(rùn)出口對(duì)一潤(rùn)入口溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率分別為-47.56%、-48.86%、18.76%，表明提高一潤(rùn)熱風(fēng)溫度有助于提高潤(rùn)后煙葉溫度均勻性，尤其是在熱風(fēng)溫度由90 ℃提高至100 ℃時(shí)，效果更加明顯。

2.2 熱風(fēng)風(fēng)量對(duì)潤(rùn)后含水率及溫度均勻性的影響

由表5可知，在其他工藝參數(shù)不變的條件下，熱風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度分別為0%、50%、100%，二潤(rùn)出口對(duì)一潤(rùn)入口含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率分別為-31.06%、-87.18%、16.75%，表明加大一潤(rùn)熱風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度有助于煙葉在潤(rùn)葉滾筒內(nèi)均勻吸收水分，尤其是風(fēng)門(mén)開(kāi)度由50%調(diào)至100%時(shí)，效果明顯；二潤(rùn)出口對(duì)一潤(rùn)出口溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率分別為-91.21%、-48.86%、-126.4%，表明一潤(rùn)熱風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度的加大對(duì)潤(rùn)后煙葉溫度均勻性作用無(wú)明顯規(guī)律。

2.3滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)加工質(zhì)量的影響

由表6可知，在其他工藝參數(shù)不變的條件下，滾筒轉(zhuǎn)速分別為35、40、45 Hz，二潤(rùn)出口對(duì)一潤(rùn)入口含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率分別為-22.09%、-87.18%，4.47%，表明提高一潤(rùn)滾筒轉(zhuǎn)速有助于煙葉在潤(rùn)葉滾筒內(nèi)均勻吸收水分，尤其是滾筒轉(zhuǎn)速由40 Hz提高至45 Hz時(shí)，效果更加明顯；二潤(rùn)出口對(duì)一潤(rùn)出口溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率分別為-64.22%、-48.86%、-46.92%，表明一潤(rùn)滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)潤(rùn)后煙葉溫度均勻性影響不大。

2.4 潤(rùn)葉工序關(guān)鍵參數(shù)正交試驗(yàn)對(duì)潤(rùn)后含水率均勻性的影響

由表7、圖1、圖2可知，煙葉經(jīng)過(guò)真空回潮后，進(jìn)入一潤(rùn)入口煙葉含水率平均值為15.41%，標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.202，煙葉經(jīng)真空回潮及儲(chǔ)柜預(yù)平衡后含水率整體較為均勻、穩(wěn)定；從一潤(rùn)出口含水率來(lái)看，含水率范圍在17.28%～18.66%，含水率和變異系數(shù)均值分別為17.65%、2.45；從二潤(rùn)出口含水率來(lái)看，含水率范圍在17.65%～19.16%，含水率和變異系數(shù)均值分別為18.19%、1.96。其中，試驗(yàn)2的二潤(rùn)出口含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)均為最小，分別為0.266和1.51，二潤(rùn)出口含水率相對(duì)一潤(rùn)出口含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差下降率為41.84%，降低程度最大。因此，上述結(jié)果表明試驗(yàn)2（一、二潤(rùn)加水比例10∶0，一潤(rùn)熱風(fēng)溫度95℃，二潤(rùn)熱風(fēng)溫度125℃，一、二潤(rùn)蒸汽噴射比例5∶5）潤(rùn)葉參數(shù)的組合模式效果最佳。

2.5 潤(rùn)葉工序關(guān)鍵參數(shù)正交試驗(yàn)對(duì)煙葉力學(xué)特性的影響

由表8可知，不同潤(rùn)葉工藝參數(shù)下，二潤(rùn)出口相對(duì)于一潤(rùn)入口煙葉力學(xué)特性（葉梗分離平均力）來(lái)看，一潤(rùn)入口煙葉葉梗分離平均力為34.89 g，第1組試驗(yàn)（1～3）二潤(rùn)出口葉梗分離平均力分別降低至33.98、32.91、33.81 g，結(jié)合圖3整體可知呈降低趨勢(shì)，平均降低值為1.32 g。其中，試驗(yàn)2下降值最大為1.98g；第2、3組試驗(yàn)（4～9）一潤(rùn)入口至二潤(rùn)出口煙葉葉梗分離平均力均有升高，試驗(yàn)5下降值最大達(dá)至-3.49 g。

綜上，一、二潤(rùn)加水比例逐漸降低時(shí)，即隨著二潤(rùn)加水比例的增加，二潤(rùn)出口煙葉葉梗分離強(qiáng)度逐漸增加；一、二潤(rùn)加水比例為10∶0時(shí)葉梗分離平均力呈降低趨勢(shì)。其中，加水比例為10∶0，一、二潤(rùn)熱風(fēng)溫度95、125 ℃，一、二潤(rùn)蒸汽分配比例5∶5時(shí)，降低效果最佳，為下一道打葉工序葉梗分離工藝參數(shù)提供了更加便利的條件。

3 討論與結(jié)論

對(duì)熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度、滾筒轉(zhuǎn)速3個(gè)工藝參數(shù)對(duì)潤(rùn)葉進(jìn)行單因素試驗(yàn)，建立了不同潤(rùn)葉工藝條件對(duì)潤(rùn)后煙葉溫度和含水率均勻性影響規(guī)律，提高熱風(fēng)溫度對(duì)潤(rùn)后煙葉含水率和溫度均勻性的提高有明顯作用，加大熱風(fēng)風(fēng)門(mén)開(kāi)度、提高滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)潤(rùn)后煙葉含水率均勻性的提高有明顯作用，對(duì)潤(rùn)后煙葉溫度均勻性作用不顯著；通過(guò)一、二潤(rùn)加水比例，一、二潤(rùn)熱風(fēng)溫度，一、二潤(rùn)蒸汽噴射比例工藝參數(shù)對(duì)潤(rùn)葉進(jìn)行正交試驗(yàn)，確立了潤(rùn)葉工序最佳參數(shù)組合。一次、二次潤(rùn)葉環(huán)節(jié)加水分配比例為10∶0，一次潤(rùn)葉熱風(fēng)溫度95 ℃、二次潤(rùn)葉熱風(fēng)溫度125 ℃，一次、二次潤(rùn)葉環(huán)節(jié)蒸汽分配噴射比例5∶5條件下出口煙葉含水率均勻性較好，能實(shí)現(xiàn)潤(rùn)葉環(huán)節(jié)工藝參數(shù)的穩(wěn)定，可為下一道葉梗分離工序提供溫濕度合適的煙葉。

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收稿日期：2023-03-28

基金項(xiàng)目：浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目（ZJZY2021B010）

作者簡(jiǎn)介：李波（1982—），男，河南開(kāi)封人，技師，主要從事煙葉采購(gòu)研究。

通訊作者簡(jiǎn)介：張騰?。?990—），男，福建寧化人，工程師，主要從事打葉復(fù)烤工藝研究。