CN112754062A - 一种烟草材料的生产工艺及生产设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种烟草材料的生产工艺及生产设备，其中，生产过程包括如下步骤：(1)将至少包括烟草、保润剂和水的原料投放至挤塑机中挤塑，得到中间产物；(2)对中间产物进行辊压、干燥、切条，得到烟草材料。本发明的工艺及设备使烟草粉碎至细胞级别并与辅料充分混合，令烟草中的有效物质得到充分释放并与辅料可靠结合，从而提升了烟草材料质量，同时，本发明的工艺及设备还使原料配方中水的掺入比例降低，减轻了干燥时的负荷，从而减少了能量资源消耗以及废弃物排放。
Description
技术领域
本发明属于烟草加工领域，具体地说，涉及一种烟草材料的生产工艺及生产设备。
背景技术
目前，加热不燃烧烟弹在市场走俏，而现有的加热不燃烧烟弹的生产过程中因为添加了一定量的纤维素而影响口感、质量较差，再有就是为了实现涂布稠浆的流动性，而加入了大量比例的水，造成烘烤时的负荷加重，能量资源消耗较多，废弃物排放较多。
有鉴于此特提出本发明。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种烟草材料的生产工艺及生产设备，以解决烟草材料质量较差、能量资源消耗较多、废弃物排放较多的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：
本发明提供了一种烟草材料的生产工艺，生产过程包括如下步骤：
(1)将至少包括烟草、保润剂和水的原料投放至挤塑机中挤塑，得到中间产物；
(2)对中间产物进行辊压、干燥、切条，得到烟草材料。
本发明的生产工艺通过将挤塑成型与辊压相结合，使原料配方中无需掺入胶粘剂或胶粘剂掺入比例较低，还使原料配方中水的掺入比例也较低，从而降低了干燥时的热负荷，同时，本发明的生产工艺制备的烟草材料强度高于传统“辊压法”制备的烟草材料，有效物质含量比“造纸法”或“稠浆法”制备的烟草材料更接近天然烟草，其含有较高的尼古丁含量，获得了较高的拉伸强度和柔韧性。
具体地，挤塑机中的物料通过齿轮啮合形成稠浆，同时该稠浆在间隙很小的齿轮三角叶片间挤压、高速旋转捣碎、差速离心，使烟草的细胞结构破坏重组，粒度达到细胞级别，其中，烟草为粉末状，其由合格的打叶复烤后的成品烟片、烟梗等制备而成，保润剂优选为VG(蔬菜甘油)，其产生的烟雾相比PG(丙二醇)大，烟草通过气动输送方式或螺旋输送方式输送至挤塑机的干料进口，保润剂和水或单独或混合后通过管道输送至挤塑机的湿料进口，中间产物为具有一定厚度一定宽度的结构，优选厚度为1～5mm范围内的所有片状结构，切条经切条机实现，切条机对含水率合格的薄片进行分切，可以分切成一定宽度后卷筒包装，也可以直接分切成一定长度和宽度的烟丝后包装密封保存，其中，分切成为宽度约1mm的丝状后，可直接通过专用卷包机卷制成加热不燃烧烟支，也可纵向分切包装成卷筒后再次分切。
进一步的方案，步骤(1)中，挤塑机的转子转速≥3000r/min，挤塑机中的温度为45～75℃。
本发明通过上述设置提高了烟草的破碎效果，避免了原料配方中的烟草和某些物质在温度较高时性能发生改变。
具体地，挤塑机上设有气体降温装置，以通过气体实现挤塑机中的温度控制。
进一步的方案，步骤(1)中，原料还包括胶粘剂、香精香料，原料中，烟草为65～80重量份，胶粘剂为0～1.3重量份，水为15～30重量份，保润剂为6～20重量份，香精香料为0～6重量份。
具体地，胶粘剂为纤维素，将胶粘剂、水、保润剂和香精香料或单独或混合后由管道输送至挤塑机的湿料进口，其中，保润剂、胶粘剂分别直接或使保润剂和胶粘剂先混合形成悬浮乳液储存后输送至挤塑机，水、香精香料或单独或混合后输送至挤塑机，或者，胶粘剂、水分别直接或使胶粘剂和水先混合形成乳化液储存后输送至挤塑机，保润剂、香精香料或单独或混合后输送至挤塑机。
进一步的方案，步骤(1)中，烟草粒度为50～300μm。
具体地，烟草先粗磨至5～10mm，再精磨至50～300μm，中间产物中的烟草粒度为1.3μm～30μm，即烟草经挤塑机后粒度减小为1.3μm～30μm。
进一步的方案，步骤(2)中，干燥温度为100～150℃。
进一步的方案，步骤(2)中，干燥后冷却，冷却后切条，冷却温度为40～60℃。
具体地，干燥经干燥机实现，干燥机为两部分：干燥部和冷却部，干燥部为节能型网带输送，上、下双面用热风对薄片均匀加热，采用红外线检测薄片厚度，冷却部是为了快速将薄片降温，其中，干燥部的干燥方式还可以采用红外线、蒸汽、微波、电烤炉等干燥方式，一定含水率的薄片经输送设备进入干燥部后，水分被加热蒸发，获得含水率合格的薄片。
进一步的方案，步骤(2)中，辊压经辊压机实现，辊压机的转速为0～100m/min。
具体地，辊压机将单层或多层中间产物辊压成厚度≤200μm的薄片，辊压机采用无级调速，其中，辊压机为多辊(如≥3辊)柔性辊压机，可进过多次辊压，每辊的辊压强度可以根据工艺要求确定，和辊压机配套的输送设备的皮带采用变频电机，带速根据辊压机出口薄片速度来确定，辊压机的动辊可以采用液压或步进电机控制。
进一步地，步骤(2)中，辊压前叠层。
具体地，叠层经叠层机实现，叠层机将中间产物按工艺要求的层数叠加，叠层机的速度需要根据工艺所需铺设的层数递增，约为30～60m/min。
综上所述，本发明的生产工艺包括用于处理烟草的前处理段：输送、除杂、粗磨、精磨、缓存，用于生产烟草材料的后处理段：挤塑、叠层、辊压、干燥、切条，生产工艺需要的生产设备包括挤塑机、叠层机、辊压机、干燥机、切条机。
本发明还提供了一种烟草材料的生产设备，设备包括：
挤塑机，用于对至少包括烟草、保润剂和水的原料进行挤塑；
辊压机，辊压机进料口与挤塑机出料口相连，用于对挤塑得到的中间产物进行辊压；
干燥机，干燥机进料口与辊压机出料口相连，用于对辊压后的中间产物进行干燥；
切条机，切条机进料口与干燥机出料口相连，用于对干燥后的中间产物进行切条。
进一步的方案，辊压机至少包括第一辊压机和第二辊压机，第一辊压机的进料口与挤塑机出料口相连，第二辊压机出料口与干燥机进料口相连，设备包括：
叠层机，叠层机进料口与第一辊压机出料口相连，叠层机出料口与第二辊压机进料口相连，用于对辊压后的中间产物进行叠层、叠层后的中间产物再次辊压。
进一步的方案，设备包括：
粉碎机，粉碎机出料口与挤塑机进料口相连，用于对烟草进行粉碎、粉碎后的烟草进入挤塑机参与挤塑过程。
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明的工艺及设备使烟草粉碎至细胞级别并与辅料充分混合，令烟草中的有效物质得到充分释放并与辅料可靠结合，从而提升了烟草材料质量，同时，本发明的工艺及设备还使原料配方中水的掺入比例降低，减轻了干燥时的负荷，从而减少了能量资源消耗以及废弃物排放。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：
图1为本发明的设备的结构示意图。
图中：1-挤塑机，2-叠层机，3-辊压机，4-干燥机，5-切条机。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
(1)将烟草、保润剂、水投放至挤塑机中挤塑，得到中间产物；其中，挤塑机的转子转速为3000r/min，挤塑机中的温度为45℃；烟草为65重量份，保润剂为20重量份，水为15重量份；烟草粒度为50μm；
(2)对中间产物进行叠层、经辊压机辊压、干燥、冷却、切条，得到烟草材料；其中，干燥温度为100℃；冷却温度为40℃；辊压机的转速为0.2m/min。
实施例二
(1)将烟草、胶粘剂、水、保润剂投放至挤塑机中挤塑，得到中间产物；其中，挤塑机的转子转速为4000r/min，挤塑机中的温度为55℃；烟草为80重量份，胶粘剂为1.3重量份，水为30重量份，保润剂为20重量份；烟草粒度为100μm；
(2)对中间产物进行叠层、经辊压机辊压、干燥、冷却、切条，得到烟草材料；其中，干燥温度为120℃；冷却温度为50℃；辊压机的转速为20m/min。
实施例三
(1)将烟草、胶粘剂、水、保润剂、香精香料投放至挤塑机中挤塑，得到中间产物；其中，挤塑机的转子转速为5000r/min，挤塑机中的温度为65℃；烟草为70重量份，胶粘剂为0.5重量份，水为20重量份，保润剂为10重量份，香精香料为2重量份；烟草粒度为200μm；
(2)对中间产物进行叠层、经辊压机辊压、干燥、冷却、切条，得到烟草材料；其中，干燥温度为150℃；冷却温度为60℃；辊压机的转速为50m/min。
实施例四
(1)将烟草、水、保润剂投放至挤塑机中挤塑，得到中间产物；其中，挤塑机的转子转速为6000r/min，挤塑机中的温度为75℃；烟草为65重量份，水为29重量份，保润剂为6重量份；烟草粒度为300μm；
(2)对中间产物进行叠层、经辊压机辊压、干燥、冷却、切条，得到烟草材料；其中，干燥温度为120℃；冷却温度为55℃；辊压机的转速为70m/min。
实施例五
(1)将烟草、水、保润剂投放至挤塑机中挤塑，得到中间产物；其中，挤塑机的转子转速为7000r/min，挤塑机中的温度为50℃；烟草为79重量份，水为15重量份，保润剂为6重量份；烟草粒度为250μm；
(2)对中间产物进行叠层、经辊压机辊压、干燥、冷却、切条，得到烟草材料；其中，干燥温度为130℃；冷却温度为40℃；辊压机的转速为100m/min。
实施例六
(1)将烟草、胶粘剂、水、保润剂、香精香料投放至挤塑机中挤塑，得到中间产物；其中，挤塑机的转子转速为5000r/min，挤塑机中的温度为60℃；烟草为65重量份，胶粘剂为1.3重量份，水为20重量份，保润剂为10重量份，香精香料为3.7重量份；烟草粒度为300μm；
(2)对中间产物进行叠层、经辊压机辊压、干燥、冷却、切条，得到烟草材料；其中，干燥温度为140℃；冷却温度为50℃；辊压机的转速为5m/min。
实施例七
(1)将烟草、胶粘剂、水、保润剂、香精香料投放至挤塑机中挤塑，得到中间产物；其中，挤塑机的转子转速为3000r/min，挤塑机中的温度为50℃；烟草为65重量份，胶粘剂为0.5重量份，水为15重量份，保润剂为13.5重量份，香精香料为6重量份；烟草粒度为100μm；
(2)对中间产物进行叠层、经辊压机辊压、干燥、冷却、切条，得到烟草材料；其中，干燥温度为120℃；冷却温度为55℃；辊压机的转速为70m/min。
实施例八
(1)将烟草、水、保润剂、香精香料投放至挤塑机中挤塑，得到中间产物；其中，挤塑机的转子转速为4000r/min，挤塑机中的温度为55℃；烟草原料为75重量份，水为15重量份，保润剂为6重量份，香精香料配比为4重量份；烟草粒度为150μm；
(2)对中间产物进行叠层、经辊压机辊压、干燥、冷却、切条，得到烟草材料；其中，干燥温度为150℃；冷却温度为40℃；辊压机的转速为100m/min。
对比例一
(1)将烟草、胶粘剂、水、保润剂、香精香料混合均匀，得到中间产物；其中，挤塑机的转子转速为3000r/min，挤塑机中的温度为50℃；烟草为65重量份，胶粘剂为0.5重量份，水为15重量份，保润剂为13.5重量份，香精香料为6重量份；烟草粒度为100μm；
(2)对中间产物进行叠层、经辊压机辊压、干燥、冷却、切条，得到烟草材料；其中，干燥温度为120℃；冷却温度为55℃；辊压机的转速为70m/min。
对比例二
实施方式与申请号为201510198802.2的中国专利申请“一种烟草薄片的生产方法”的实施例1的实施方式相同。
试验例一
本试验例考察各条件对最终得到的烟草材料的烟草含量和纵向拉力度的影响，试验结果如下：
1.1挤塑机的转子转速
由上表可知，挤塑机的转子转速≥3000r/min时，最终得到的烟草材料的质量更佳。
1.2挤塑机中的温度
由上表可知，挤塑机中的温度为45-75℃时，最终得到的烟草材料的质量更佳。
1.3烟草粒度
由上表可知，烟草粒度为50-300μm时，最终得到的烟草材料的质量更佳。
1.4干燥温度
由上表可知，干燥温度为100-150℃时，最终得到的烟草材料的质量更佳。
1.5冷却温度
由上表可知，冷却温度为40-60℃时，最终得到的烟草材料的质量更佳。
1.6辊压机的转速
由上表可知，辊压机的转速为0-100m/min时，最终得到的烟草材料的质量更佳。
试验例二
本试验例考察了实施例和对比例最终得到的烟草材料的烟草含量和纵向拉力度，试验结果如下：
由上表可知，相比于对比例最终得到的烟草材料，本发明实施例最终得到的烟草材料的质量更佳。
如图1所示，本发明的实施例还介绍了一种烟草材料的生产设备，设备包括：挤塑机1，用于对至少包括烟草、胶粘剂和水的原料进行挤塑；辊压机3，辊压机3进料口与挤塑机1出料口相连，用于对挤塑得到的中间产物进行辊压；干燥机4，干燥机4进料口与辊压机3出料口相连，用于对辊压后的中间产物进行干燥；切条机5，切条机5进料口与干燥机4出料口相连，用于对干燥后的中间产物进行切条。
本发明的生产设备用于实现本发明的生产工艺。
原料还包括保润剂、香精香料时，挤塑机1用于对包括烟草、胶粘剂、水、保润剂、香精香料的原料进行挤塑。
本实施例中，辊压机3至少包括第一辊压机和第二辊压机，第一辊压机的进料口与挤塑机1出料口相连，第二辊压机出料口与干燥机4进料口相连，设备包括：
叠层机2，叠层机2进料口与第一辊压机出料口相连，叠层机2出料口与第二辊压机进料口相连，用于对辊压后的中间产物进行叠层、叠层后的中间产物再次辊压。
本发明的叠层机2可以修补破损及边缘厚度不均匀的薄片状中间产物，也就是将薄片状中间产物多次折叠将有效的修补破损的薄片状中间产物。薄片状中间产物如果在一个方向上多次辊压，只会增加纵向拉伸强度，造成纵横向应力相差悬殊，不利于后续的成丝或卷筒、复卷分切。而多次折叠后的薄片状中间产物，使薄片状中间产物更均匀，下一步再次辊压，经过纵横两个方向的多次辊压，可使薄片状中间产物中纵横向应力均衡，纵横向拉伸强度增大。解决了单一的纵向多级辊压，纵向应力远远大于横向的问题。薄片状中间产物叠层后两个方向辊压，使薄片状中间产物在两个方向的延伸性变小，干燥后薄片状中间产物更平整。
本实施例中，设备包括：粉碎机，粉碎机出料口与挤塑机1进料口相连，用于对烟草进行粉碎、粉碎后的烟草进入挤塑机1参与挤塑过程。
本实施例中，设备包括：缓存仓，缓存仓进料口与粉碎机出料口相连，缓存仓出料口与挤塑机进料口相连，用于缓存粉碎后的烟草。
本实施例中，设备包括：除杂机，除杂机出料口与粉碎机进料口相连，用于除去烟草中的杂质、除杂后烟草进入粉碎机粉碎。
本实施例中，设备包括：研磨机，研磨机进料口与粉碎机出料口相连，研磨机出料口与缓存仓进料口相连，用于研磨粉碎后的烟草、研磨后的烟草缓存至缓存仓中。
本实施例中，设备包括：混合罐，混合罐出料口与挤塑机1进料口相连，用于对至少部分液体原料进行混合、混合后的原料进入挤塑机1参与挤塑过程。
混合罐可用于对胶粘剂、保润剂进行混合，还可用于对胶粘剂、水进行混合，还可用于对胶粘剂、水、保润剂、香精香料进行混合。混合罐可包括多个，每个混合罐的作用不同。
本实施例中，设备包括：缓存罐，缓存罐进料口与混合罐出料口相连，缓存罐出料口与挤塑机进料口相连，用于缓存混合后的液体原料。
本实施例中，设备包括：存储仓，存储仓进料口与干燥机出料口相连，用于存储烟草材料。
本实施例中，设备包括：控制系统，用于控制生产过程的进行。
本发明通过设置控制系统实现了自动化生产。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
Claims (10)
1.一种烟草材料的生产工艺，其特征在于，生产过程包括如下步骤：
(1)将至少包括烟草、保润剂和水的原料投放至挤塑机中挤塑，得到中间产物；
(2)对中间产物进行辊压、干燥、切条，得到烟草材料。
2.根据权利要求1所述的一种烟草材料的生产工艺，其特征在于，步骤(1)中，挤塑机的转子转速≥3000r/min，挤塑机中的温度为45～75℃。
3.根据权利要求1所述的一种烟草材料的生产工艺，其特征在于，步骤(1)中，原料还包括胶粘剂、香精香料，原料中，烟草为65～80重量份，胶粘剂为0～1.3重量份，水为15～30重量份，保润剂为6～20重量份，香精香料为0～6重量份。
4.根据权利要求1所述的一种烟草材料的生产工艺，其特征在于，步骤(1)中，烟草粒度为50～300μm。
5.根据权利要求1所述的一种烟草材料的生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，干燥温度为100～150℃。
6.根据权利要求1所述的一种烟草材料的生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，干燥后冷却，冷却后切条，冷却温度为40～60℃。
7.根据权利要求1所述的一种烟草材料的生产工艺，其特征在于，步骤(2)中，辊压经辊压机实现，辊压机的转速为0～100m/min。
8.一种烟草材料的生产设备，其特征在于，设备包括：
挤塑机，用于对至少包括烟草、保润剂和水的原料进行挤塑；
辊压机，辊压机进料口与挤塑机出料口相连，用于对挤塑得到的中间产物进行辊压；
干燥机，干燥机进料口与辊压机出料口相连，用于对辊压后的中间产物进行干燥；
切条机，切条机进料口与干燥机出料口相连，用于对干燥后的中间产物进行切条。
9.根据权利要求8所述的一种烟草材料的生产设备，其特征在于，辊压机至少包括第一辊压机和第二辊压机，第一辊压机的进料口与挤塑机出料口相连，第二辊压机出料口与干燥机进料口相连，设备包括：
叠层机，叠层机进料口与第一辊压机出料口相连，叠层机出料口与第二辊压机进料口相连，用于对辊压后的中间产物进行叠层、叠层后的中间产物再次辊压。
10.根据权利要求8所述的一种烟草材料的生产设备，其特征在于，设备包括：
粉碎机，粉碎机出料口与挤塑机进料口相连，用于对烟草进行粉碎、粉碎后的烟草进入挤塑机参与挤塑过程。
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