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[摘要]为了研究薄板烘丝机不同烘丝滚筒倾角对产品质量影响的关系，采用在线试验的方法，利用企业“黄山”A牌号烟叶开展不同滚筒倾角的在线试验与样品制备，分别研究了不同滚筒倾角对烟丝特性、卷烟质量及产品感官质量的影响关系。结果表明，烟丝的水分、填充值、弹性及烟丝整丝率均随着滚筒倾角的增加而增大，烟丝的碎丝率与卷烟的单支克重随着滚筒倾角的增加而降低，卷烟的烟气指标受滚筒倾角变化影响不显著，烟支的感官总体质量随着滚筒倾角的增加呈现向好趋势。
[关键词]薄板烘丝机;滚筒倾角;产品质量;烟丝特性;感官质量
中图分类号：S-1 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201810
滚筒式干燥机是烟草行业制丝干燥工序使用的主要设备之一[1]，其加工过程是一个气固两相流动同时伴随着传热传质的复杂过程，不同加工参数生产出来的产品质量特性也存在一定差异，行业对不同的滚筒转速、物料流量、干燥温度及加工时间等参数对产品质量影响进行了大量的研究[2-6]。姚光明等[7]通过对烘丝滚筒的筒壁温度、热风温度与排潮开度设置不同的加工强度试验，得出烤烟在滚筒干燥工序，随着加工强度的增大，叶丝填充值呈上升趋势，整丝率呈下降趋势，各个部位叶丝填充值和整丝率平均值均与出口叶丝温度呈较强线性关系。乔学义等[8]研究表明115℃～130℃、热风温度80℃～90℃、排潮风门开度80%～100%，有利于保持和改善烤烟烟叶感官质量。
1 材料与方法
1.1 材料和仪器
（1）材料：“黄山”A牌号烟叶。
（2）仪器：KLD3-2Z德国虹霓两段式薄板烘丝机（倾角0°～5°可调）、Quantum Neo型综合测试台、T 100型烟丝弹性测定仪、GZX-9023MBE型电热鼓风干燥箱、YGD 450填充值测定仪、RM 200型吸烟机。
1.2 方法
1.2.1 试验参数设计
试验过程按照表1设定的参数依次开展，每个模块试验结束后，对设备倾角进行调整。
1.2.2 样品制备方法
“黄山”A牌号烟叶6 000kg，在生产线正常投料进贮叶柜，在烘丝工序前将其均匀分为3个模块，每个模块2 000kg，用于不同烘丝滚筒倾角的试验，每个试验在设备运行稳定后，从设备出口人工均匀取烟丝100kg，用于烟丝及卷烟质量特性的检测与评价。
1.2.3 样品评价方法
烟丝物理特性评价方法利用检测设备按照行业及国家相关检测标准進行检测，卷烟的物理质量与烟气质量按照行业标准开展;卷烟感官评价按照卷烟过程样品感官质量评价方法开展。
2 结果与分析
2.1 烟丝物理特性的影响分析
试验中分别研究了不同滚筒倾角对烟丝水分、填充值、弹性、结构指标的影响，图1为不同滚筒倾角与物料水分的关系。据图1可知，在出口水分仪显示水分基本不变的情况下，烟丝实际水分随着滚筒倾角的增加而增加，这是由于在加工流量与滚筒转速不变的情况下，滚筒倾角的增加，烟丝在筒内加工时间变短，筒内烟丝的保有率减小，引起滚筒出口物料输送时的堆积厚度升高，水分仪在探测时，对物料高度有一定的敏感性，因此在水分仪设定值相同的情况，物料实际水分会随着滚筒倾角变化出现变化。
图2为不同滚筒倾角与烟丝填充值的关系。图标数据结果为烟丝平衡后的检测结果，排除烟丝水分差异造成的检测误差。据图2可知，随着滚筒倾角的增加，烟丝填充值呈显著增加趋势，这是由于滚筒倾角的增加，烟丝干燥加工过程时间变短，在设备进、出口物料水分设定不变的情况下，单位时间内的除水量增加，烟丝的脱水速率加快，烟丝快速卷曲与定型，卷曲度增加，烟丝填充性能增强，因此填充值增加。
图3为不同滚筒倾角与烟丝弹性的关系。图标数据结果为烟丝平衡后的检测结果，排除烟丝水分差异造成的检测误差。据图3可知，随着滚筒倾角的增加，烟丝弹性呈显著增加趋势，这是由于滚筒倾角的增加，烟丝干燥时间缩短，烟叶细胞快速脱水后干燥定型，形成比表面积较大的烟丝，具有较强的压缩回弹性能，因此滚筒倾角的较大的烟丝弹性相对较高。
图4为不同滚筒倾角与烟丝结构的关系。据图4可知，随着滚筒倾角的增加，烟丝整丝率增加，碎丝率降低，这是由于烟丝在干燥滚筒内的运动输送过程是通过筒内干燥叶片带动烟丝上升至抛落点，在烟丝受重力自然下落时，受滚筒倾角的影响，烟丝通筒内螺旋前进，滚筒倾角越大，每次下落前进的距离越长，被筒壁抄起下落的周期数越少，烟丝造碎则越小，因此烟丝整丝率较大、碎丝率较小。
2.2 卷烟质量的影响分析
表2为不同滚筒倾角加工下卷烟物理指标的检测结果。据表2可知，随着滚筒倾角的增加，卷烟的单支克重呈现减小的趋势，其他指标无显著性差异。这是由于烟丝的填充性能及弹性性能增强，在相同卷烟机控制参数的情况下，烟丝在成型过程中形成的烟丝束的密度较小，经定量切削后形成的烟条密度相对较低，因此在接装后的卷烟单支克重相对较低。
表3为不同滚筒倾角加工下卷烟烟气指标的检测结果。据表3可知，不同干燥滚筒倾角下的烟支烟气指标差异不明显，滚筒倾角对卷烟烟气指标的影响不显著。
2.3 感官质量的影响分析
图5为滚筒倾角对卷烟感官质量的影响。据图5可知，3°滚筒倾角的卷烟作为感官评价的比较基础样品，与4°滚筒倾角的卷烟感官相比，在香气量、香气质、劲头、干燥感方面均有不同程度的提升;与5°滚筒倾角的卷烟感官相比，在香气量、香气质、浓度、成团性、干燥感与回甜方面均有不同程度的提升。因此，随着滚筒倾角的增加，卷烟的感官质量的相关指标呈向好趋势，5°倾角的产品总体感官质量较好。
3 结 论 本文的相关试验研究表明薄板烘丝机的滚筒倾角对产品总体质量影响较为显著，即在一定范围内，烟丝的水分、填充值、弹性及烟丝整丝率均随着滚筒倾角的增加而增大，烟丝的碎丝率与卷烟的单支克重随着滚筒倾角的增加而降低，卷烟的烟气指标受滚筒倾角变化影响不显著，烟支的感官总体质量随着滚筒倾角的增加呈现向好趋势。本文的研究方法及结果对于烟草加工企业的生产具有一定的参考意义。
参考文献
[1] 朱文魁，李斌，温若愚，等.工業中试装置中烟丝的滚筒传输特性[J].烟草科技，2011（7）：10-14.
[2] 赵改菊，吴静，尹凤交，等.转筒干燥器中物料运动模型的研究现状[J].化工机械，2009（3）：190-194.
[3] SAI P S T， SURENDER G D， DAMODARAN A D. Residence time distribution and material flow studies in a rotary kiln[J].Metall Trans B，1990（21）：1005-1011.
[4] 余娜，盛科.不同干燥强度下叶丝香味成分的主成分聚类分析[J].烟草科技，2016（49）：29-35.
[5] 张琪，史勇春，李选友，等.转筒干燥机热效率研究现状与趋势[J]. 干燥技术与设备，2013（5）：3-11.
[6] LANGRISH T A G， PAPADAKIS S E， BAKER C G J. Residence times of two and three-component mixtures in cascading rotary dryers[J].Drying Technology，2002（2）：325-350.
[7] 姚光明，乔学义，申玉军，等.烤烟叶片在不同叶丝干燥工序中叶丝填充值和整丝率的变化[J].河南农业科学，2011（2）： 69-73.
[8] 乔学义，姚光明，王兵，等.滚筒干燥工序加工强度对烤烟烟叶感官质量影响研究[J].中国农业通报，2012（27）：290-295.
Study on the Influence of Different Inclination of Roller on Product Quality
Huang Chuanxi， Chen Chunlei， Gao Xiang， Chen Jie， Xu Yonghu
（Hefei Cigarette Factory， China Tobacco Anhui Industrial Co.， Ltd.， Hefei， Anhui 230601）
Abstract： In order to study the relationship between the different angles of the drying drums of the thin-plate drying machine on the product quality， the online test method was used to carry out the online test and sample preparation of different drum inclination angles using the Huangshan A brand tobacco leaves. The relationship between tobacco characteristics， cigarette quality， product quality in sensory quality and the different drum inclination angles were studied respectively. The results showed that the moisture， filling value， elasticity and the whole silk rate of cut tobacco increased with the increase of the inclination angle of the drum. The broken yarn rate of the cut tobacco and the single weight of the cigarette decreased with the increase of the inclination angle of the drum. The smoke index is not significantly affected by the change of the drum inclination angle. The overall sensory mass of the cigarette has a good trend with the increase of the drum inclination angle.
Key Words： the plate drying machine， drum inclination， product quality， tobacco characteristics， sensory quality
[关键词]薄板烘丝机;滚筒倾角;产品质量;烟丝特性;感官质量
中图分类号：S-1 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.201810
滚筒式干燥机是烟草行业制丝干燥工序使用的主要设备之一[1]，其加工过程是一个气固两相流动同时伴随着传热传质的复杂过程，不同加工参数生产出来的产品质量特性也存在一定差异，行业对不同的滚筒转速、物料流量、干燥温度及加工时间等参数对产品质量影响进行了大量的研究[2-6]。姚光明等[7]通过对烘丝滚筒的筒壁温度、热风温度与排潮开度设置不同的加工强度试验，得出烤烟在滚筒干燥工序，随着加工强度的增大，叶丝填充值呈上升趋势，整丝率呈下降趋势，各个部位叶丝填充值和整丝率平均值均与出口叶丝温度呈较强线性关系。乔学义等[8]研究表明115℃～130℃、热风温度80℃～90℃、排潮风门开度80%～100%，有利于保持和改善烤烟烟叶感官质量。
1 材料与方法
1.1 材料和仪器
（1）材料：“黄山”A牌号烟叶。
（2）仪器：KLD3-2Z德国虹霓两段式薄板烘丝机（倾角0°～5°可调）、Quantum Neo型综合测试台、T 100型烟丝弹性测定仪、GZX-9023MBE型电热鼓风干燥箱、YGD 450填充值测定仪、RM 200型吸烟机。
1.2 方法
1.2.1 试验参数设计
试验过程按照表1设定的参数依次开展，每个模块试验结束后，对设备倾角进行调整。
1.2.2 样品制备方法
“黄山”A牌号烟叶6 000kg，在生产线正常投料进贮叶柜，在烘丝工序前将其均匀分为3个模块，每个模块2 000kg，用于不同烘丝滚筒倾角的试验，每个试验在设备运行稳定后，从设备出口人工均匀取烟丝100kg，用于烟丝及卷烟质量特性的检测与评价。
1.2.3 样品评价方法
烟丝物理特性评价方法利用检测设备按照行业及国家相关检测标准進行检测，卷烟的物理质量与烟气质量按照行业标准开展;卷烟感官评价按照卷烟过程样品感官质量评价方法开展。
2 结果与分析
2.1 烟丝物理特性的影响分析
试验中分别研究了不同滚筒倾角对烟丝水分、填充值、弹性、结构指标的影响，图1为不同滚筒倾角与物料水分的关系。据图1可知，在出口水分仪显示水分基本不变的情况下，烟丝实际水分随着滚筒倾角的增加而增加，这是由于在加工流量与滚筒转速不变的情况下，滚筒倾角的增加，烟丝在筒内加工时间变短，筒内烟丝的保有率减小，引起滚筒出口物料输送时的堆积厚度升高，水分仪在探测时，对物料高度有一定的敏感性，因此在水分仪设定值相同的情况，物料实际水分会随着滚筒倾角变化出现变化。
图2为不同滚筒倾角与烟丝填充值的关系。图标数据结果为烟丝平衡后的检测结果，排除烟丝水分差异造成的检测误差。据图2可知，随着滚筒倾角的增加，烟丝填充值呈显著增加趋势，这是由于滚筒倾角的增加，烟丝干燥加工过程时间变短，在设备进、出口物料水分设定不变的情况下，单位时间内的除水量增加，烟丝的脱水速率加快，烟丝快速卷曲与定型，卷曲度增加，烟丝填充性能增强，因此填充值增加。
图3为不同滚筒倾角与烟丝弹性的关系。图标数据结果为烟丝平衡后的检测结果，排除烟丝水分差异造成的检测误差。据图3可知，随着滚筒倾角的增加，烟丝弹性呈显著增加趋势，这是由于滚筒倾角的增加，烟丝干燥时间缩短，烟叶细胞快速脱水后干燥定型，形成比表面积较大的烟丝，具有较强的压缩回弹性能，因此滚筒倾角的较大的烟丝弹性相对较高。
图4为不同滚筒倾角与烟丝结构的关系。据图4可知，随着滚筒倾角的增加，烟丝整丝率增加，碎丝率降低，这是由于烟丝在干燥滚筒内的运动输送过程是通过筒内干燥叶片带动烟丝上升至抛落点，在烟丝受重力自然下落时，受滚筒倾角的影响，烟丝通筒内螺旋前进，滚筒倾角越大，每次下落前进的距离越长，被筒壁抄起下落的周期数越少，烟丝造碎则越小，因此烟丝整丝率较大、碎丝率较小。
2.2 卷烟质量的影响分析
表2为不同滚筒倾角加工下卷烟物理指标的检测结果。据表2可知，随着滚筒倾角的增加，卷烟的单支克重呈现减小的趋势，其他指标无显著性差异。这是由于烟丝的填充性能及弹性性能增强，在相同卷烟机控制参数的情况下，烟丝在成型过程中形成的烟丝束的密度较小，经定量切削后形成的烟条密度相对较低，因此在接装后的卷烟单支克重相对较低。
表3为不同滚筒倾角加工下卷烟烟气指标的检测结果。据表3可知，不同干燥滚筒倾角下的烟支烟气指标差异不明显，滚筒倾角对卷烟烟气指标的影响不显著。
2.3 感官质量的影响分析
图5为滚筒倾角对卷烟感官质量的影响。据图5可知，3°滚筒倾角的卷烟作为感官评价的比较基础样品，与4°滚筒倾角的卷烟感官相比，在香气量、香气质、劲头、干燥感方面均有不同程度的提升;与5°滚筒倾角的卷烟感官相比，在香气量、香气质、浓度、成团性、干燥感与回甜方面均有不同程度的提升。因此，随着滚筒倾角的增加，卷烟的感官质量的相关指标呈向好趋势，5°倾角的产品总体感官质量较好。
3 结 论 本文的相关试验研究表明薄板烘丝机的滚筒倾角对产品总体质量影响较为显著，即在一定范围内，烟丝的水分、填充值、弹性及烟丝整丝率均随着滚筒倾角的增加而增大，烟丝的碎丝率与卷烟的单支克重随着滚筒倾角的增加而降低，卷烟的烟气指标受滚筒倾角变化影响不显著，烟支的感官总体质量随着滚筒倾角的增加呈现向好趋势。本文的研究方法及结果对于烟草加工企业的生产具有一定的参考意义。
参考文献
[1] 朱文魁，李斌，温若愚，等.工業中试装置中烟丝的滚筒传输特性[J].烟草科技，2011（7）：10-14.
[2] 赵改菊，吴静，尹凤交，等.转筒干燥器中物料运动模型的研究现状[J].化工机械，2009（3）：190-194.
[3] SAI P S T， SURENDER G D， DAMODARAN A D. Residence time distribution and material flow studies in a rotary kiln[J].Metall Trans B，1990（21）：1005-1011.
[4] 余娜，盛科.不同干燥强度下叶丝香味成分的主成分聚类分析[J].烟草科技，2016（49）：29-35.
[5] 张琪，史勇春，李选友，等.转筒干燥机热效率研究现状与趋势[J]. 干燥技术与设备，2013（5）：3-11.
[6] LANGRISH T A G， PAPADAKIS S E， BAKER C G J. Residence times of two and three-component mixtures in cascading rotary dryers[J].Drying Technology，2002（2）：325-350.
[7] 姚光明，乔学义，申玉军，等.烤烟叶片在不同叶丝干燥工序中叶丝填充值和整丝率的变化[J].河南农业科学，2011（2）： 69-73.
[8] 乔学义，姚光明，王兵，等.滚筒干燥工序加工强度对烤烟烟叶感官质量影响研究[J].中国农业通报，2012（27）：290-295.
Study on the Influence of Different Inclination of Roller on Product Quality
Huang Chuanxi， Chen Chunlei， Gao Xiang， Chen Jie， Xu Yonghu
（Hefei Cigarette Factory， China Tobacco Anhui Industrial Co.， Ltd.， Hefei， Anhui 230601）
Abstract： In order to study the relationship between the different angles of the drying drums of the thin-plate drying machine on the product quality， the online test method was used to carry out the online test and sample preparation of different drum inclination angles using the Huangshan A brand tobacco leaves. The relationship between tobacco characteristics， cigarette quality， product quality in sensory quality and the different drum inclination angles were studied respectively. The results showed that the moisture， filling value， elasticity and the whole silk rate of cut tobacco increased with the increase of the inclination angle of the drum. The broken yarn rate of the cut tobacco and the single weight of the cigarette decreased with the increase of the inclination angle of the drum. The smoke index is not significantly affected by the change of the drum inclination angle. The overall sensory mass of the cigarette has a good trend with the increase of the drum inclination angle.
Key Words： the plate drying machine， drum inclination， product quality， tobacco characteristics， sensory quality