CN102907758A - 真空微波烟丝膨胀方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真空微波烟丝膨胀方法，包括下述步骤：1)烟丝加湿：制备含水量18％～20％的烟丝；2)真空微波膨胀：在真空微波烟丝膨胀设备中膨胀烟丝，气压0.02MPa～0.095MPa，功率比为200g～10000g/5千瓦，膨胀时间60秒～180秒；3)烟丝定型：使定型后烟丝的含水量在2％～3％；4)烟丝回潮：增加烟丝的含水量。在使用微波膨胀烟丝之前不需要对烟丝进行溶剂浸渍或冷冻等特殊处理，降低了生产成本，提高了效率，即节能又环保；另外烟丝在加工的过程中有效成分不会流失或破坏，保证了烟丝的品质。

Description

真空微波烟丝膨胀方法
技术领域
本发明涉及烟丝生产技术领域，特别是一种在真空的环境下采用微波加热使烟丝膨胀的方法。
背景技术
目前在卷烟生产制造过程中，为能提高卷烟品质，大部分厂家均采用烟丝膨胀技术。烟丝经过膨胀处理后填充能力明显提高，从而可以减少卷烟烟气中的焦油和尼古丁含量，使卷烟燃烧更加均匀，提高吸食品质。
现有的烟丝膨胀技术中，比较成熟和普及的是二氧化碳烟丝膨胀技术，氟里昂烟丝膨胀技术，氮气烟丝膨胀技术。其中又以二氧化碳烟丝膨胀技术的使用最为普遍。但是由于二氧化碳液化温度和其在自然条件下的状态，导致了其工艺复杂高成本。填充性能虽好，但是二氧化碳膨胀技术损耗大、设备修理和维护费用高；烟丝香气损失较大、枯焦气重、烟气干燥、碎丝率高等缺点迫使人们希望对其进行技术更新。
为了解决在烟丝膨胀过程中以二氧化碳为介质生产成本高的问题，中国专利CN 1653968A，公开日期2005年8月17日，公开了一种《以水为介质烟丝膨胀工艺方法》。该方法是在烟丝膨胀过程中以水为介质并采用热风膨胀，使用水作为介质生产成本和设备投入将大大降低，但是以水为介质的缺点是膨胀速度慢，生产效率低，而且使用热风膨胀还容易导致烟丝破碎率高。
微波烟丝膨胀技术具有生产效率高、成本低、质量好等特点，是最近几年才发展起来的新技术。如中国专利CN 1843232A公开日期2006年10月11日，公开了《一种制作烟梗颗粒的工艺》，该工艺主要采用微波膨胀烟梗，但由于烟梗的木质特性，所以在在烟丝膨胀过程可以直接用微波加热并且不需要热定型，烟梗依然可以保持膨胀状态，但是该工艺不适合膨胀烟丝，因为烟丝较薄，直接使用微波加热膨胀容易导致烟丝局部过热而焦化、碳化或者化学物质的分解。所以在使用微波膨胀烟丝的过程中需要使用溶剂介质提前浸泡，如中国专利CN101617855A公开日期2010年1月6日，公开了《一种连续微波膨胀烟丝的方法》，该方法就是使用特制的有机溶剂提前浸渍烟丝然后再使用微波膨胀，该方法虽然可以最终获得质量满意的膨胀烟丝，但由于使用了有机溶剂浸渍，所以具有生产成本高、效率低、不环保等缺点。为了避免使用溶剂介质浸渍，中国专利CN 101919582A公开日期2010年12月22日，公开了《烟丝低温微波膨胀工艺》，该工艺采用了在膨胀之前将烟丝回潮并冷冻的方法，能够在不使用溶剂浸渍的情况下保证膨胀后烟丝的质量，但是该工艺缺点是一般冷冻时间长，成本高，生产效率低。
由于烟丝自身的物理和化学性质决定了在微波膨胀烟丝之前需要采用浸渍、冷冻等预处理工序，而就是这些预处理工序制约着微波膨胀烟丝技术的发展。
发明内容
为了解决微波膨胀烟丝前需要浸泡或冷冻而导致的生产成本高和效率低的技术问题，本发明提供了一种真空微波烟丝膨胀方法，使用该方法在真空微波膨胀烟丝前不需要对烟丝进行特殊处理，降低了生产成本，提高了效率，即节能有环保。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种真空微波烟丝膨胀方法，包括下述步骤：
1)烟丝加湿：制备含水量18％～20％的烟丝；
2)真空微波膨胀：在真空微波烟丝膨胀设备中膨胀烟丝，气压0.02MPa～0.095MPa，功率比为200g～10000g/5千瓦，膨胀时间60秒～180秒；
3)烟丝定型：使定型后烟丝的含水量在2％～3％；
4)烟丝回潮：增加烟丝的含水量。
由于微波加热的热效率高，被加热物体的升温快速，控制好微波膨胀前烟丝中的含水量、功率比和膨胀时间是该项技术的关键。如果烟丝的含水量低，烟丝在微波膨胀的过程中容易碳化，含水量高则会导致加热时间长，有效成分容易流失。功率小则膨胀效果差、膨胀率低，功率大则容易使烟丝的成分分解。使烟丝的含水量18％～20％，功率比为200g～10000g/5千瓦，膨胀时间60秒～180秒，微波膨胀后配合烟丝定型工艺能够得到理想的膨胀烟丝。为了进一步提高微波膨胀烟丝的效率，减少烟丝在微波膨胀设备中的停留时间，避免停留时间过长而导致的烟丝局部碳化和烟丝中有效成分受热分解，对微波膨胀设备内部抽真空，使烟丝周围的气压在0.02MPa～0.095MPa。
优选在步骤2)中，气压为0.02MPa～0.05MPa。
优选在步骤2)中，功率比为200g～5000g/5千瓦，优选功率比为200g～2500g/5千瓦，进一步优选功率比为200g～1000g/5千瓦。
优选在步骤2)中，膨胀时间为80秒～150秒，进一步优选膨胀时间为100秒～130秒，更进一步优选膨胀时间为120秒。
优选在步骤2)中，烟丝被微波加热的温度为47℃～60℃。
优选在步骤2)结束后，烟丝的含水量在2％～7％。
优选在步骤3)中，烟丝定型采用自然风冷定型，或微波定型，或红外线定型，或热风定型，或超声波定型。
优选在步骤3)中，烟丝定型采用微波定型，功率比为200g～20000g/1千瓦，定型时间300秒～420秒；优选功率比为200g～10000g/1千瓦，定型时间350秒～370秒。
优选在步骤3)中，烟丝定型采用热风定型，热风温度为80℃～120℃，定型时间11分钟～13分钟；优选热风温度为100℃～120℃，定型时间12分钟。
优选在步骤4)中，使回潮后烟丝的含水量达到11％～13％；优选在步骤4)后，烟丝的膨胀率为19％～22％。
本发明的有益效果是，在使用微波膨胀烟丝之前不需要对烟丝进行溶剂浸渍或冷冻等特殊处理，降低了生产成本，提高了效率，即节能又环保；另外烟丝在加工的过程中有效成分不会流失或破坏，保证了烟丝的品质。
具体实施方式
实施例1
为了便于理解本发明，结合整个烟丝加工工艺对本发明所述的微波烟丝膨胀方法进行说明。现有技术中烟丝加工包括下述步骤(如中国专利CN 1653968A所记载)：1.备料、2.切片、3.超回松散、4.贮叶、5.切丝、6.贮丝、7.叶丝加湿、8.增温增湿、9.热风膨胀、10.冷却、11.叶丝加湿、12.风选、13.贮丝。
本实施例中烟丝加工方法是在现有技术的基础上所做的改进，本实施例中的烟丝加工方法包括下述步骤：1.备料、2.切片、3.超回松散、4.贮叶、5.切丝、6.贮丝、7.烟丝加湿、8.真空微波膨胀、9.烟丝定型、10.烟丝回潮、11.风选、12.贮丝。即在本实例中，步骤1～6与现有技术相同，步骤12～13也与现有技术相同。本发明所述的真空微波烟丝膨胀方法是对现有烟丝加工工艺中步骤7～11的改进，所述真空微波烟丝膨胀方法为在线式连续生产工艺包括：1烟丝加湿、2真空微波膨胀、3烟丝定型、4烟丝回潮，上述4个步骤。
具体工艺过程是：
1)烟丝加湿：在回潮机中加湿，加湿后烟丝的含水量为18％。
2)真空微波膨胀：在真空微波烟丝膨胀设备中膨胀烟丝，微波频率2450MHz；
设备内部气压为0.02MPa，烟丝与微波的功率比为10000g/5千瓦，膨胀时间180秒，烟丝温度47℃～60℃，膨胀后烟丝的含水量在7％。
3)烟丝定型：为了保持烟丝的膨胀状态，选择微波定型，微波频率2450MHz；
烟丝与微波的功率比为10000g/1千瓦，定型时间370秒；烟丝温度52℃～60℃，定型后烟丝的含水量在3％。
4)烟丝回潮：在回潮机中回潮，回潮后烟丝的含水量增加到11％～13％。
经过测试回潮后烟丝的膨胀率为20％，烟丝的填充值为4.5cm3/g。
实施例2
在本实施例中，烟丝的加工工艺与实施例1基本相同，区别在于真空微波烟丝膨胀方法的具体工艺过程是：
1)烟丝加湿：在回潮机中加湿，加湿后烟丝的含水量为19％。
2)真空微波膨胀：在真空微波烟丝膨胀设备中膨胀烟丝，微波频率2450MHz；
设备内部气压为0.03MPa，烟丝与微波的功率比为5000g/5千瓦，膨胀时间150秒，烟丝温度47℃～60℃，膨胀后烟丝的含水量在5％。
3)烟丝定型：为了保持烟丝的膨胀状态，选择微波定型，微波频率2450MHz；
烟丝与微波的功率比为20000g/1千瓦，定型时间420秒；烟丝温度51℃～60℃，定型后烟丝的含水量在3％。
4)烟丝回潮：在回潮机中回潮，回潮后烟丝的含水量增加到11％～12％。
经过测试回潮后烟丝的膨胀率为19％，烟丝的填充值为4.7cm3/g。
实施例3
在本实施例中，烟丝的加工工艺与实施例1基本相同，区别在于真空微波烟丝膨胀方法的具体工艺过程是：
1)烟丝加湿：在回潮机中加湿，加湿后烟丝的含水量为20％。
2)真空微波膨胀：在真空微波烟丝膨胀设备中膨胀烟丝，微波频率2450MHz；
设备内部气压为0.04MPa，烟丝与微波的功率比为2500g/5千瓦，膨胀时间130秒，烟丝温度47℃～60℃，膨胀后烟丝的含水量在5％。
3)烟丝定型：为了保持烟丝的膨胀状态，选择微波定型，微波频率2450MHz；
烟丝与微波的功率比为5000g/1千瓦，定型时间350秒；烟丝温度52℃～60℃，定型后烟丝的含水量在3％。
4)烟丝回潮：在回潮机中回潮，回潮后烟丝的含水量增加到11％～13％。
经过测试回潮后烟丝的膨胀率为21％，烟丝的填充值为5.0cm3/g。
实施例4
在本实施例中，烟丝的加工工艺与实施例1基本相同，区别在于真空微波烟丝膨胀方法的具体工艺过程是：
1)烟丝加湿：在回潮机中加湿，加湿后烟丝的含水量为20％。
2)真空微波膨胀：在真空微波烟丝膨胀设备中膨胀烟丝，微波频率2450MHz；
设备内部气压为0.05MPa，烟丝与微波的功率比为1000g/5千瓦，膨胀时间100秒，烟丝温度47℃～60℃，膨胀后烟丝的含水量在6％。
3)烟丝定型：为了保持烟丝的膨胀状态，选择微波定型，微波频率2450MHz；
烟丝与微波的功率比为1000g/1千瓦，定型时间340秒；烟丝温度52℃～60℃，定型后烟丝的含水量在2％。
4)烟丝回潮：在回潮机中回潮，回潮后烟丝的含水量增加到11％～13％。
经过测试回潮后烟丝的膨胀率为21％，烟丝的填充值为5.2cm3/g。
实施例5
在本实施例中，烟丝的加工工艺与实施例1基本相同，区别在于真空微波烟丝膨胀方法的具体工艺过程是：
1)烟丝加湿：在回潮机中加湿，加湿后烟丝的含水量为20％。
2)真空微波膨胀：在真空微波烟丝膨胀设备中膨胀烟丝，微波频率2450MHz；
设备内部气压为0.06MPa，烟丝与微波的功率比为500g/5千瓦，膨胀时间80秒，烟丝温度47℃～60℃，膨胀后烟丝的含水量在4％。
3)烟丝定型：为了保持烟丝的膨胀状态，选择微波定型，微波频率2450MHz；
烟丝与微波的功率比为200g/1千瓦，定型时间300秒；烟丝温度52℃～60℃，定型后烟丝的含水量在2％。
4)烟丝回潮：在回潮机中回潮，回潮后烟丝的含水量增加到11％～13％。
经过测试回潮后烟丝的膨胀率为22％，烟丝的填充值为5.5cm3/g。
实施例6
在本实施例中，烟丝的加工工艺与实施例1基本相同，区别在于真空微波烟丝膨胀方法的具体工艺过程是：
1)烟丝加湿：在回潮机中加湿，加湿后烟丝的含水量为20％。
2)真空微波膨胀：在真空微波烟丝膨胀设备中膨胀烟丝，微波频率2450MHz；
设备内部气压为0.05MPa，烟丝与微波的功率比为250g/5千瓦，膨胀时间70秒，烟丝温度47℃～60℃，膨胀后烟丝的含水量在2％。
3)烟丝定型：为了保持烟丝的膨胀状态，选择微波定型，微波频率2450MHz；
烟丝与微波的功率比为200g/1千瓦，定型时间320秒；烟丝温度52℃～60℃，定型后烟丝的含水量在2％。
4)烟丝回潮：在回潮机中回潮，回潮后烟丝的含水量增加到11％～13％。
经过测试回潮后烟丝的膨胀率为22％，烟丝的填充值为5.5cm3/g。
实施例7
在本实施例中，烟丝的加工工艺与实施例1基本相同，区别在于真空微波烟丝膨胀方法的具体工艺过程是：
1)烟丝加湿：在回潮机中加湿，加湿后烟丝的含水量为19％。
2)真空微波膨胀：在真空微波烟丝膨胀设备中膨胀烟丝，微波频率2450MHz；
设备内部气压为0.04MPa，烟丝与微波的功率比为200g/5千瓦，膨胀时间60秒，烟丝温度50℃～60℃，膨胀后烟丝的含水量在3％。
3)烟丝定型：为了保持烟丝的膨胀状态，选择热风定型；
热风温度为80℃，定型时间13分钟；烟丝温度52℃～60℃，定型后烟丝的含水量在3％。
4)烟丝回潮：在回潮机中回潮，回潮后烟丝的含水量增加到11％～12％。
经过测试回潮后烟丝的膨胀率为19％，烟丝的填充值为4.8cm3/g。
实施例8
在本实施例中，烟丝的加工工艺与实施例1基本相同，区别在于真空微波烟丝膨胀方法的具体工艺过程是：
1)烟丝加湿：在回潮机中加湿，加湿后烟丝的含水量为20％。
2)真空微波膨胀：在真空微波烟丝膨胀设备中膨胀烟丝，微波频率2450MHz；
设备内部气压为0.07MPa，烟丝与微波的功率比为300g/5千瓦，膨胀时间70秒，烟丝温度47℃～60℃，膨胀后烟丝的含水量在2％。
3)烟丝定型：为了保持烟丝的膨胀状态，选择热风定型；
热风温度为100℃，定型时间12分钟；烟丝温度55℃～60℃，定型后烟丝的含水量在2％。
4)烟丝回潮：在回潮机中回潮，回潮后烟丝的含水量增加到11％～13％。
经过测试回潮后烟丝的膨胀率为21％，烟丝的填充值为5.4cm3/g。
实施例9
在本实施例中，烟丝的加工工艺与实施例1基本相同，区别在于真空微波烟丝膨胀方法的具体工艺过程是：
1)烟丝加湿：在回潮机中加湿，加湿后烟丝的含水量为20％。
2)真空微波膨胀：在真空微波烟丝膨胀设备中膨胀烟丝，微波频率2450MHz；
设备内部气压为0.08MPa，烟丝与微波的功率比为500g/5千瓦，膨胀时间60秒，烟丝温度49℃～60℃，膨胀后烟丝的含水量在3％。
3)烟丝定型：为了保持烟丝的膨胀状态，选择热风定型；
热风温度为80℃，定型时间12分钟；烟丝温度51℃～60℃，定型后烟丝的含水量在2％。
4)烟丝回潮：在回潮机中回潮，回潮后烟丝的含水量增加到11％～12％。
经过测试回潮后烟丝的膨胀率为22％，烟丝的填充值为5.5cm3/g。
实施例10
在本实施例中，烟丝的加工工艺与实施例1基本相同，区别在于真空微波烟丝膨胀方法的具体工艺过程是：
1)烟丝加湿：在回潮机中加湿，加湿后烟丝的含水量为20％。
2)真空微波膨胀：在真空微波烟丝膨胀设备中膨胀烟丝，微波频率2450MHz；
设备内部气压为0.095MPa，烟丝与微波的功率比为200g/5千瓦，膨胀时间70秒，烟丝温度47℃～60℃，膨胀后烟丝的含水量在5％。
3)烟丝定型：为了保持烟丝的膨胀状态，选择热风定型；
热风温度为120℃，定型时间11分钟；烟丝温度50℃～60℃，定型后烟丝的含水量在3％。
4)烟丝回潮：在回潮机中回潮，回潮后烟丝的含水量增加到11％～13％。
经过测试回潮后烟丝的膨胀率为22％，烟丝的填充值为5.5cm3/g。
实施例11
在本实施例中，烟丝的加工工艺与实施例1基本相同，区别在于真空微波烟丝膨胀方法的具体工艺过程是：
1)烟丝加湿：在回潮机中加湿，加湿后烟丝的含水量为19％。
2)真空微波膨胀：在真空微波烟丝膨胀设备中膨胀烟丝，微波频率2450MHz；
设备内部气压为0.05MPa，烟丝与微波的功率比为200g/5千瓦，膨胀时间80秒，烟丝温度47℃～60℃，膨胀后烟丝的含水量在3％。
3)烟丝定型：为了保持烟丝的膨胀状态，选择热风定型；
热风温度为110℃，定型时间12分钟；烟丝温度51℃～60℃，定型后烟丝的含水量在2％。
4)烟丝回潮：在回潮机中回潮，回潮后烟丝的含水量增加到11％～12％。
经过测试回潮后烟丝的膨胀率为21％，烟丝的填充值为5.3cm3/g。
采用在线式真空微波烟丝膨胀工艺生产效率高，微波加热效率高节约能源，另外本发明在真空微波膨胀前不需要溶剂浸渍、也不需要冷冻可以降低成本，烟丝中的有效成分在加工的过程中不会被破坏也不会降低，尤其是不需要使用有机溶剂环保效果好。经真空微波膨胀后，烟丝的膨胀效果和填充性能良好，整丝率在90％以上，经过定型后的烟丝不回缩。在实施例1～5中采用微波加热定型的方法，定型快速，生产效率高，而实施例6～10中采用热风定型的方法具有设备简单成本低的优点。另外，烟丝定型还可以选择采用自然风冷定型，或红外线定型，或热蒸汽定型，或超声波定型。

Claims (10)

1.一种真空微波烟丝膨胀方法，包括下述步骤：
1)烟丝加湿：制备含水量18％～20％的烟丝；
2)真空微波膨胀：在真空微波烟丝膨胀设备中膨胀烟丝，气压0.02MPa～0.095MPa，功率比为200g～10000g/5千瓦，膨胀时间60秒～180秒；
3)烟丝定型：使定型后烟丝的含水量在2％～3％；
4)烟丝回潮：增加烟丝的含水量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：在步骤2)中，气压为0.02MPa～0.05MPa。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是：在步骤2)中，功率比为200g～5000g/5千瓦，优选功率比为200g～2500g/5千瓦，进一步优选功率比为200g～1000g/5千瓦。
4.根据权利要求1～3中任何一项所述的方法，其特征是：在步骤2)中，膨胀时间为80秒～150秒，进一步优选膨胀时间为100秒～130秒，更进一步优选膨胀时间为120秒。
5.根据权利要求1～4中任何一项所述的方法，其特征是：在步骤2)中，烟丝被微波加热的温度为47℃～60℃。
6.根据权利要求1～5中任何一项所述的方法，其特征是：在步骤2)结束后，烟丝的含水量在2％～7％。
7.根据权利要求1～6中任何一项所述的方法，其特征是：在步骤3)中，烟丝定型采用自然风冷定型，或微波定型，或红外线定型，或热风定型，或超声波定型。
8.根据权利要求1～7中任何一项所述的方法，其特征是：在步骤3)中，烟丝定型采用微波定型，功率比为200g～20000g/1千瓦，定型时间300秒～420秒；优选功率比为200g～10000g/1千瓦，定型时间350秒～370秒。
9.根据权利要求1～8中任何一项所述的方法，其特征是：在步骤3)中，烟丝定型采用热风定型，热风温度为80℃～120℃，定型时间11分钟～13分钟；优选热风温度为100℃～120℃，定型时间12分钟。
10.由权利要求1～9中任何一项所述的方法，其特征是：在步骤4)中，使回潮后烟丝的含水量达到11％～13％；优选在步骤4)后，烟丝的膨胀率为19％～22％。
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