一种烟片切丝前处理工艺
技术领域
本发明涉及卷烟生产加工领域，特别是涉及一种烟片切丝前处理工艺。
背景技术
目前，国内卷烟企业制丝生产线切丝前烟片增温方法和设备，均按照国家烟草专卖局编制的《卷烟工艺规范》(ISBN 978-7-5019-8637-8)/第六篇叶丝/所述的“6.1烟片增温”的工艺和设备。主要特征：利用“叶片增温筒”设备，适当提高烟片的温度，烟片温度要求为30.0～40.0℃，同时使烟片松散舒展，提高烟片耐加工性。
在实践中，《卷烟工艺规范》要求的技术方案，应用效果不佳。存在的工艺设计缺陷在于，烟片是一种农副产品，需要进一步加工切成0.6～1.0mm的烟丝，其耐加工性除了与温度有关以外，还与烟片的含水率密切相关，《卷烟工艺规范》中与之相关的切丝前烟片含水率指标参数，烟片输送过程及“叶片增温”工序的温湿度参数均为空白。
进一步的，基于现有工艺要求的设备应用缺陷还在于，“叶片增温筒”仅能提供应用蒸汽的单向控制的“增温”功能，蒸汽增温附带的“增湿”效果与前工序来料与车间环境工况温湿度有关，存在明显的不可控性，难以用工艺参数标定；夏季温度较高时，烟片不需要增温，烟片进入“叶片增温筒”，反而额外增加了造碎；冬季温度较低时，烟片从“叶片增温筒”增温出筒后，输送过程与环境存在较大温差湿差，且与外部干冷空气较长时间接触，如：喂料机周转停留10-15分钟，反而导致表层烟片水分快速散失，烟片耐加工性快速降低而不是变得更好。
根据中国国家烟草专卖局的法规与烟草行业标准，卷烟等级共分为五个不同的类别。在消费者的普通认知中，一般划分为高、中、低三个档次。而高、中、低档的主配方烟片，由于在烟株上的生长部位各不相同，其吸湿特性亦不同，在切丝过程，抗破碎性、耐加工性差异明显。因此，在卷烟企业生产过程，则需要根据不同类别、档次卷烟产品所使用烟片物理性状，进一步设计细化包括本工序在内的加工工艺参数。
基于以上工艺设计与应用实践的缺陷，以及烟片原料的物理特性，本领域技术人员需要找出一种能适应各种类别档次的配方烟片的切丝工艺要求，且适应于不同车间环境温湿度工况条件下，稳定保证切丝工艺质量的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烟片切丝前处理工艺，用于解决上述的现有技术问题。为实现上述目的及其他相关目的，本发明的技术方案，包括如下步骤：
1)实验室的烟片切丝前平衡含水率参数拟合优选试验：选取分别代表高、中、低档次卷烟品牌的配方主料单一等级烟片，并拟合生产工艺标准要求，松散增湿至含水率18～21％,分别置于按工序设计与组合梯度试验设计的温湿度参数的调温调湿试验箱，平衡4小时，然后按YC/T31-1996《烟草及烟草制品试样的制备与水分测定烘箱法》方法，检测配方主料烟片在本工艺段、不同温湿度工况环境下的平衡含水率。
进一步的，所述按工序设计与组合梯度试验设计的温湿度参数，工序设计的烟片含水率的平衡温湿度范围：温度24～36℃，相对湿度60～80％；组合梯度试验设计的烟片含水率的平衡温湿度梯度步长值：温度±2℃,相对湿度±5％。
2)环境工况温湿度与烟片平衡含水率参数的拟合优选：以年产量大于10亿支，全年四季均衡生产为筛选条件，筛选出高、中、低档品牌卷烟，并统计分析一个完整生产年度中，1-12月度各批次烟片切丝温度、含水率，以及烟丝半成品的碎丝率指标的分布状态，筛选工艺质量指标最优的月份。
进一步的，同理，筛选单位产品最低除尘量的月份。
进一步的，从碎丝率工艺质量指标最优，单位产量除尘量最少的月份，查询历史气象数据，确定车间环境工况温湿度分布范围。
更进一步的，结合步骤1，初步确定高、中、低档卷烟切丝温度、含水率核心设计参数，并确定切丝前处理的工况环境温湿度控制的核心参数。
3)烟片切丝前的工艺流程性改进：根据步骤1，步骤2确定的切丝温度、含水率，工况环境温湿度控制的核心参数，重新设计烟片切丝前的生产工艺流程，包含且不限于以下特征：
a、烟片切丝前处理的工艺流程改进：从原工艺流程“叶片出柜-叶片输送-叶片增温-定量喂料-切丝”中，剔除其中“叶片增温”工序，保留“叶片出柜-叶片输送-定量喂料-切丝”工序流程。
b、烟片切丝前处理的热湿交换特性改进：由物料与生产环境自然热湿交换，改进为对“叶片出柜-叶片输送-定量喂料-切丝”工艺流程，实施局部环境温湿度控制，具体方法为：
通过空调机组，将按步骤1，步骤2确定的控制工况环境温湿度参数的空气，通过主送风管送到“叶片出柜-叶片输送-定量喂料-切丝”工艺流程线路，并进一步通过分布于所述工艺流程线路上方或侧上方的末端风管的激光打孔，形成局部温湿度控制区域，对所输送的需切丝的烟片进行工艺处理。
c、烟片切丝前处理工艺功能特征：经过以上工艺流程处理，温度高于或低于设计值，水分高于或低于设计值，或它们之间不同组合形式的前工序来料，均可纠偏至工艺设计与控制范围内，实现全年均可在最优工况下切丝。
4)产品全配方烟片的工况参数试验与优选：根据步骤1单等级烟片的实验室试验数据，结合产品全配方烟片等级进行工况试验，综合筛选最优工艺质量与粉尘造碎消耗最低的工艺参数，建立高、中、低档各品牌的工艺标准。
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：通过实验室的烟片平衡含水率试验数据与工艺质量指标及除尘量最优的月份气象数据，确定工况环境温湿度控制的核心参数；对烟片切丝前的工艺流程性改进，使切丝前烟片温度、水分达到最优工况条件；实施全配方工况参数试验与优选并建立工艺标准；实施后，可降低切丝过程造碎与粉尘总量。
附图说明
图1：不同等级烟片平衡含水率随相对湿度变化图(温度30℃状态下)
图2：不同等级烟片平衡含水率随温度变化图(相对湿度70％状态下)
具体实施方式
以下通过特定的具体事例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所披露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例：
位于中国南方城市市区的某卷烟工厂N，其工艺流程布局与国家烟草专卖局编制的《卷烟工艺规范》要求近似，在实际生产工艺中，烟片耐加工性较低，过程造碎大，2017-2018年的平均单箱(5万支)粉尘量2.53kg，粉尘造碎损耗比例达到总投料量(按33.0kg/箱)的7.7％。按卷烟工厂N年产量75万箱计算，每年烟草粉尘总量达到1895吨，部分粉尘异味外溢导致周边居民投诉，存在较大的环保压力。
采用本发明的技术方案
步骤1
根据配方中主料烟片使用情况，选用云南曲靖烟片产区的C2F、B3F、X3L单一等级烟片各2kg，松散增湿至含水率18～21％，然后置于实验室调温调湿试验箱中。
首次设定调温调湿试验箱温度24℃，相对湿度60％，平衡4小时后，按YC/T31-1996《烟草及烟草制品试样的制备与水分测定烘箱法》方法，检测以上三个配方主料烟片的平衡含水率。
进一步的，调整步长值参数重复以上试验。按工序设计的烟片含水率的平衡温湿度范围：温度24～36℃，相对湿度60～80％；组合梯度试验设计的烟片含水率的平衡温湿度梯度步长值：温度±2℃,相对湿度±5％。
试验结果。节选的试验参数范围中间值：30℃/70％的试验结果分别见图1-2
图1：不同等级烟片平衡含水率随相对湿度变化图(温度30℃状态下)
图2：不同等级烟片平衡含水率随温度变化图(相对湿度70％状态下)
数据分析结论：
云南曲靖单等级C2F、B3F、X3L烟片在不同的温湿度梯度设定条件下，其平衡含水率受湿度影响较大，受温度影响不明显，烟片水分控制应以控制相对湿度为主导。
步骤2
统计分析2017-2018年的月度生产过程数据，发现单箱除尘量最低的月份为3-5月，次低为10-11月。2017-2018年平均单箱除尘2.53kg/箱，其中，3-5月份的平均单箱除尘量为2.10kg/箱，9-10月份的平均单箱除尘量为2.25kg/箱。
统计分析年产10亿支以上的不同牌号在不同月份的碎丝率指标波动数据，发现单箱除尘量与碎丝率两项指标波动存在正相关。2017-2018年平均碎丝率1.40％，其中3-5月份的烟片切丝后平均碎丝率1.12％，10-11月份平均碎丝率1.20％。
根据卷烟工厂N所处的地域气候特征，以上3-5月为春夏之交，10-11月为秋冬之交。对工厂内外部的环境温湿度历史数据进行分析发现，期间典型的环境温度范围在24～32℃，相对湿度波动幅度较大，3-5月份“回南天”期间的相对湿度90％以上，10-11月较为干燥，最低相对湿度不到30％。
数据分析结论：
在现有技术的工况条件下，烟片耐加工性能(碎丝率、单箱除尘量)受环境温度影响较大，受环境相对湿度影响不明显。因此，对加工过程烟片温度应控制在24～32℃区间。
进一步的，结合步骤1与步骤2，环境工况温湿度与烟片平衡含水率参数的拟合优选设计参数范围为：对应加工品牌烟片含水率18～21％范围，环境控制设计温度24～32℃，相对湿度72～80％。
步骤3
根据步骤1与步骤2确定的环境温湿度设计与控制范围，以及对卷烟工艺流程布局的改进要求，卷烟工厂N对原有工艺的加工流程进行重组改良。主要为：A.将原工艺流程“叶片出柜-叶片输送-叶片增温-定量喂料-切丝”中，“叶片增温”工艺设备拆除，并以常规振动输送槽联接；B.新增一套10000立方/小时的小型空调机组，可将温度24～32℃，相对湿度72～80％的“空调风”通过主送风管送到“叶片出柜-叶片输送-定量喂料-切丝”工艺流程线路，并进一步通过分布于所述工艺流程线路上方或侧上方的末端风管的激光打孔，形成局部温湿度控制区域，对切丝前烟片进行工艺处理。
步骤4
经过步骤1-3，各档次产品具备全配方烟片上线工况试验与工艺参数优化条件。以高档品牌A的全配方烟片等级工艺正交试验为例，结合前后工序加工工艺参数要求，选择不同温度和相对湿度，含水率，并统计分析烟丝加工过程中碎丝率指标，优选科学合理的环境温湿度与烟片含水率工控参数。
因素水平表
不同试验条件下烟丝加工质量影响
经过以上L9(43)正交试验，可以得出：高档品牌A的温度在2水平、相对温度在3水平和含水率在1水平条件下，即温度为28℃、相对湿度为73％，含水率为18.7％时，烟片切丝后碎丝率指标为最低0.87％。即最优的切丝工况条件是：温度为28℃、相对湿度为73％，含水率为18.7％。
重复以上步骤，优选并获得其他档次品牌的工艺核心控制参数，进一步建立高、中、低档各品牌在新的工艺流程条件下的工艺技术标准。
实施效果
经过以上技术改进、标准新建并推广应用，卷烟工厂N生产的各档次品牌的烟片耐加工性明显提升，制造过程粉尘造碎明显降低。根据卷烟工厂N动力车间统计的单箱除尘量，2017-2018年实施前的平均值为2.53kg/箱；2019年5月逐步上线实施过程中下降到2.10Kg/箱；标准新建、整体实施并经效果跟踪验证后，2019全年平均值进一步降至1.90kg/箱。
按卷烟工厂N年产量75万箱，单箱烟片投料33Kg/箱，烟片价格100元/Kg的口径计算，粉尘造碎损耗比例从7.7％降低到5.75％，节约成本超过4000万元/年；每年烟草粉尘总量从1895吨，降低到1425吨，减少470吨，降幅24.8％。烟草粉尘异味外溢明显减少，社会经济效益显著。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非使用限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应有本发明的权利要求所涵盖。
