CN109998143A - 一种烟丝水分梯度实验样品的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟丝水分梯度实验样品的制备方法，对同一批次来料，通过调整叶丝流量的设定值获得不同出口水分的烟丝样品。其中，叶丝流量的确定方法包括建立叶丝流量、来料水分、出口水分、HT或SIROX水分增加和标准工作除水点的数学模型；确定来料水分、HT或SIROX蒸汽工作压力、烘丝筒体温度、烘丝热风温度、HT或SIROX水分增加和标准工作除水点的取值；将步骤二中确定的来料水分、HT或SIROX水分增加和标准工作除水点以常量形式代入步骤一建立的数学模型中，计算出不同的出口水分对应的叶丝流量。本发明在保障KLD‑2烘丝机筒体温度、热风温度不变的条件下，解决了一个批次多个出口水分实验样品制备的技术问题。

Description

一种烟丝水分梯度实验样品的制备方法

技术领域

本发明属于烟草行业中的制丝技术领域，具体涉及检测烟丝水分指标时的烟丝样品制备方法。

背景技术

在烟草行业中，企业一直对制丝作为重点加工环节进行管控，其中“烟丝水分指标”又是控制重点中的重点指标，其原因在于，除叶组配方、香、糖料配方外，烟丝水分对卷烟质量的影响程度最为显著，不同的烟丝水分不仅对卷烟外观质量、物理指标及稳定性、感官质量、常规烟气均会带来不同程度的影响，而且在“掉火头”质量指标的研究中也发现水分与“掉火头”指标有一定关联。

在品牌制丝质量领域，研究最优的卷烟水分通常采用对比试验法。该方法为：一个批次叶组配方“一分为二”分成两组烟叶，以保证原料的一致性。每组烟叶从投料、松散、风选、预混、加料、贮叶、切丝、烘丝、风选，均按照相同的工艺标准或要求进行单独加工，加工过程中，仅烘丝出口水分设定值不同，其余各工序关键工艺参数和质量指标不变。加工出来的烟丝形成两个梯度水分，通过对比选其优。这种对比试验方法虽规避了来料问题，但存在一定的短板：

一是两个梯度水分涵盖范围小，优选出来的指标代表性并不强；

二是加工过程工序较多，出现的变量多，加之人为操作带来的不确定性，两组烟叶加工的稳定性或多或少存在差异问题。

为获取相同物料、不同水分的烟丝，最好的办法就是在同一批次加工的烟丝进行水分梯度的实验，原因一是烟叶经过多次混配后，其叶组的均匀性得到较好的保证，二是同批次烟丝制丝加工趋势一致，加工的强度、稳定性都能保持较好的一致性。

当前，同批次烟丝进行水分梯度实验是将烘丝出口水分按某一指标生产出来后，通过采用平衡箱或有温湿度环境区域对样品水分进行调节的方法，实现不同水分梯度样品。这种方法可以实现多个水分梯度的烟丝，但也存在一定的弊端：一是用于平衡烟丝水分的环境相对湿度和平衡时间难以把控，二是人工在平衡操作过程中，会对烟丝产生造碎问题，三是在样品的制备中，因样品堆积的厚度问题，平衡出料的烟丝表层、中层和底层水分不能实现一致。

如何规避上述在水分梯度样品制作中存在的不足，是亟待本行业技术人员解决的重点问题。

发明内容

本发明旨在针对相同物料、不同水分的烟丝，提供一种烘烟丝水分梯度实验样品的制备方法，实现一个批次多个出口水分样品的制备。

为了解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

一种烟丝水分梯度实验样品的制备方法，对同一批次来料，通过调整叶丝流量的设定值获得不同出口水分的烟丝样品。

进一步，烟丝水分梯度实验样品制备方法还包括烟丝样品取样点的确定，所述烟丝样品取样点满足烟丝能够冷却至室温且便于取样。

优选的，所述烟丝样品取样点为进入混丝柜前的输送皮带。

进一步，烟丝水分梯度实验样品制备方法还包括取样时间的确定，所述取样时间为烘丝机出口采用头料测试从在线水分仪探头至烟丝样品取样点运行的时间。

优选的，当出口水分稳定在设定值的±0.1％时进行烟丝样品取样。

一种用于烟丝水分梯度实验样品制备方法中叶丝流量的确定方法，包括，

步骤一，建立叶丝流量、来料水分、出口水分、HT或SIROX水分增加和标准工作除水点的数学模型；

步骤二，确定来料水分、HT或SIROX蒸汽工作压力、烘丝筒体温度、烘丝热风温度、HT或SIROX水分增加和标准工作除水点的取值；

步骤三，将步骤二中确定的来料水分、HT或SIROX水分增加和标准工作除水点以常量形式代入步骤一建立的数学模型中，计算出不同的出口水分对应的叶丝流量。

优选的，所述步骤一中的数学模型为：

A＝L/((1-H)×((H+△H)/(1-H-△H)-h/(1-h)))，其中：

A为叶丝流量；L为标准工作除水点；H为来料水分；△H为HT或SIROX水分增加；h为出口水分。

优选的，所述步骤三中，出口水分的取值为包括品牌标准中烘丝出口水分设定值在内的等差数列。

优选的，所述等差数列的公差取值为0.1％～0.5％。

优选的，所述步骤三中，以表格形式输出包括叶丝流量、来料水分、HT或SIROX水分增加、出口水分和标准工作除水点的数值关系。

与现有烟丝梯度实验样品制备方法相比，本发明的技术方案具备以下特点：

1.实现了一个批次多个出口水分样品的制备；

2.烟丝样品的取样环境易于控制；

3.避免了现有制备方法中存在的人为造碎问题；

4.避免了现有制备方法中存在的烟丝表层、中层和底层水分不一致的情况。

附图说明

图1是本发明中KLD-2烘丝工序如流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述。

如图1所示，为KLD-2烘丝工序如流程，图中代表在线水分仪，A为叶丝流量，H0为烘箱法检测来料水分，H为在线水分仪显示来料水分，H2为烘箱法检测HT或SIROX出口水分，h为烘丝机出口水分设定值，△H代表HT或SIROX水分增加,即△H＝H2-H0。需要说明的是本发明中HT是指增温增湿机，SIROX是指膨胀单元，二者作用基本一致，但后者的膨胀效果比前者明显。

以下详细解释本发明中烟丝样品的制备方法方法：

一、拟定所需测试品牌。

二、在品牌标准中获得：烘丝出口水分设定值h(％)。

三、查该品牌中控历史数据获得：叶丝流量A(kg/h)、来料水分H(小数表示)、HT或SIROX蒸汽工作压力(bar)、HT或SIROX水分增加△H(小数表示)、烘丝筒体温度(℃)、烘丝热风温度(℃)、标准工作除水点L(kg/h)。

四、取样点的确定

1、选取在线烘后叶丝能够冷却至室温的取样点和便于样品接取的地方。

2、测试生产线正常生产时，用秒表记录KLD-2烘丝出口采用头料测试从在线水分仪探头至取样点所输送运行的时间S，以秒计。

五、根据实验目的，设计KLD-2出口所需的烟丝水分梯度，如：h、h+0.2、h+0.4、h+0.6、h+0.8、h+1.0…或h、h-0.2、h-0.4、h-0.6、h-0.8、h-1.0…或…h-0.6、h-0.4、h-0.2、h、h+0.2、h+0.4、h+0.6…等(注明：设计水分梯度时，其递增或递减幅度在0.1％～0.5％之间比较适宜)。

六、利用手提电脑，将二、三项数据列入Microsoft Excel表格中并保存备用，将KLD-2烘丝出口水分梯度、叶丝流量公式A＝L/((1-H)×((H+△H)/(1-H-△H)-h/(1-h)))列入表中，如表一所示：

表一 叶丝流量计算

七、测试时，当来料水分H1稳定后，在手提电脑的Microsoft Excel表格中的“来料水分”栏输入H1值，如表二所示：

表二 叶丝来料水分输入

八、不同水分梯度与叶丝流量的计算

将表二中“叶丝流量”栏中的公式栏选定，并向下拖动需要选定的区域，计算机将自动计算出不同水分梯度所对应的叶丝流量，如表三所示：

表三 不同水分梯度对应的叶丝流量

叶丝流量(kg/h)	来料水分	水分增加	出口水分	标准工作除水量(kg/h)
					A	H	△H	h	L
A1	H1	△H	h	L
					A2	H1	△H	h1	L
A3	H1	△H	h2	L
					A4	H1	△H	h3	L
A5	H1	△H	h4	L
					…	…	…	…	…

九、将KLD-2烘丝工序叶丝流量修改成A1(注明：当A＝A1时，无需调整)，当出口水分稳定在h±0.1％范围时，计时S秒后在取样点取样，得到第一个水分样品。

十一、接着，将KLD-2配方库中的“干燥机出口水分额定值”调整为h1，同时烘丝工序叶丝流量调整A2，当出口水分稳定在h1±0.1％范围时，计时S秒后在取样点取样，得到第二个水分样品。以此类推，获得所有水分梯度样品。

以下采用贵州中烟工业有限责任公司贵阳卷烟厂C线“贵烟(XX)”品牌实施本发明的样品制备方法。

“贵烟(XX)”品牌因掉火头质量指标问题，考虑到卷烟水分偏干些可能会对掉火头指标有所改善，于是尝试水分梯度实验。

查标准，“贵烟(XX)”品牌在贵阳卷烟厂C线烘丝出口水分设定值为13.0％。从中控室进行数据采集：叶丝流量A＝3100kg/h、来料水分H≈19.5％(0.195)、HT蒸汽工作压力＝1.2bar、水分增加△H＝2.5％(0.025)、烘丝筒体温度142℃、烘丝热风温度112℃、标准工作除水点330kg/h。

在现场确定便于取样、叶丝温度冷却至室温的取样点：在进入混丝柜前的输送皮带上。用秒表卡C线料头从KLD-2烘丝出口水分仪探头至取样点的运行时间S＝6分20秒。

由于考虑到卷烟水分偏干些可能会对掉火头指标有所改善，加大水分递减幅度可提高检测结果的显著性，于是将水分递减幅度确定为0.4％，烘丝出口水分梯度最终确定为13.0％、12.6％、12.2％、11.8％、11.4％。

于是将上述的数据在手提电脑Excel表格中罗列，将叶丝流量公式A＝L/((1-H)×((H+△H)/(1-H-△H)-h/(1-h)))列入表中备用，同时确定好公式中各变量的引用关系。为保证加工强度的一致性，将HT蒸汽工作压力(或水分增加)、标准工作除水点(或筒体温度)、热风温度进行固定。

一个批次“贵烟(XX)”经切丝后进入烘丝工序，来料水分仪显示值在19.45％～19.56％之间，取中心值19.50％，并将该值输入到手提电脑Excel表格中，利用自动填充功能，得到如下结果：

叶丝流量(kg/h)	来料水分	水分增加	出口水分	标准工作除水量(kg/h)
					3100	0.195	0.025	0.13	330
3090	0.195	0.025	0.13	330
					2973	0.195	0.025	0.126	330
2865	0.195	0.025	0.122	330
					2765	0.195	0.025	0.118	330
2673	0.195	0.025	0.114	330

(注明：表中第一、二行流量差异与来料水分波动相关，可忽略不计)。

于是立即将叶丝流量由3100kg/h调整为3090kg/h，烘丝出口水分稳定在13.0％±0.1％后，计时6分20秒开始取样60kg。取完第一个样后，调整KLD-2烘丝机出口水分设定值为12.6％，同时将叶丝流量调整到2973kg/h，3分钟后，烘丝出口水分由13.0％逐步下降到12.6％，出口水分稳定后计时取第二个样，以此类推获得所需的5个样品。

在实验过程中，HT蒸汽工作压力始终保持在1.2bar的状态下、热风温度保持在112.27℃～112.85℃之间，KLD-2筒体温度在141.5℃±0.5℃范围，其加工强度一致性较好。

由于在实验过程控制的是KLD-2烘丝机出口水分，叶丝从烘丝出口至取样点会因热量的散失带走一定的水分。当叶丝冷却至室温后，叶丝水分不再丢失，这时的水分才是追求的值。

用烘箱法对样品进行检测，结果为：

从检测的相临样品水分梯度分析，除“3”样水分梯度略显偏小外，其余水分梯度均在0.4％左右，测试结果符合水分梯度设计目标。

将样品烟丝卷成烟支，通过检测仪器对5个样品掉火头的检测，发现掉火头在±5％范围内变化，实验结果说明水分偏干与掉火头质量指标并无显著关系。

本次实验只做了水分下降的梯度，本发明也适用水分上升的梯度实验和品牌水分优化时，卷烟综合质量(包括感官质量、常规烟气稳定性、卷烟外观质量、卷烟物理指标稳定性、端部落丝量、掉火头等)达到最佳状态的水分优化实验工作，对卷烟质量的优化和改进提供技术支撑。通过本发明制备烟丝样品，根据投料批次量和叶丝流量大小，通常一个批次烟丝可获得5～10个水分梯度的样品。

Claims (10)

1.一种烟丝水分梯度实验样品的制备方法，其特征在于：对同一批次来料，通过调整叶丝流量的设定值获得不同出口水分的烟丝样品。

2.根据权利要求1所述的烟丝水分梯度实验样品的制备方法，其特征在于：还包括烟丝样品取样点的确定，所述烟丝样品取样点满足烟丝能够冷却至室温且便于取样。

3.根据权利要求2所述的烟丝水分梯度实验样品的制备方法，其特征在于：所述烟丝样品取样点未进入混丝柜前的输送皮带。

4.根据权利要求1所述的烟丝水分梯度实验样品的制备方法，其特征在于：还包括取样时间的确定，所述取样时间为烘丝机出口采用头料测试从在线水分仪探头至烟丝样品取样点运行的时间。

5.根据权利要求1所述的烟丝水分梯度实验样品的制备方法，其特征在于：当出口水分稳定在设定值的±0.1％时进行烟丝样品取样。

6.一种用于权利要求1所述烟丝水分梯度实验样品制备方法中叶丝流量的确定方法，其特征在于：包括，

步骤一，建立叶丝流量、来料水分、出口水分、HT或SIROX水分增加和标准工作除水点的数学模型；

步骤二，确定来料水分、HT或SIROX蒸汽工作压力、烘丝筒体温度、烘丝热风温度、HT或SIROX水分增加和标准工作除水点的取值；

步骤三，将步骤二中确定的来料水分、HT或SIROX水分增加和标准工作除水点以常量形式代入步骤一建立的数学模型中，计算出不同的出口水分对应的叶丝流量。

7.根据权利要求6所述的叶丝流量的确定方法，其特征在于：所述步骤一中的数学模型为：

A＝L/((1-H)×((H+△H)/(1-H-△H)-h/(1-h)))，其中：

A为叶丝流量；

L为标准工作除水点；

H为来料水分；

△H为HT或SIROX水分增加；

h为出口水分。

8.根据权利要求6所述的叶丝流量的确定方法，其特征在于：所述步骤三中，出口水分的取值为包括品牌标准中烘丝出口水分设定值在内的等差数列。

9.根据权利要求8所述的叶丝流量的确定方法，其特征在于：所述等差数列的公差取值为0.1％～0.5％。

10.根据权利要求6所述的叶丝流量的确定方法，其特征在于：所述步骤三中，以表格形式输出包括叶丝流量、来料水分、HT或SIROX水分增加、出口水分和标准工作除水点的数值关系。