一种优化烟片几何形状的定型切片装置及制造工艺
技术领域
本发明属于烟草加工技术领域，特别是指一种优化烟片几何形状的定型切片装置及制造工艺。
背景技术
卷烟制丝工艺是将烟片、烟梗等原料加工成符合卷烟质量标准及烟支卷制要求的烟丝的加工过程。在此过程牵涉温度、含水率、形状等变化；其中形变，即将烟片切成宽度合适的烟丝是关键且必须的环节，其他工序都是围绕此逐渐发展而来。因此在制丝加工过程中，叶丝结构是一项重要指标，不但直接影响后工序烟丝掺配、加香均匀性，而且对卷烟消耗和卷制质量有显著影响。研究表明叶丝结构分布的最佳长度应为2.00～4.75mm，随着大于该长度烟丝量的增加，单支重量和烟支密度的标准偏差随之变大，稳定性变差，这是由于较长烟丝在卷制过程中排列方式的波动性也较大导致。
当前的现实情况是，各卷烟企业均普遍存在叶丝长度分布极不均匀、长丝率过高的问题。检测数据表明＞10mm的叶丝比例占40％左右，最长叶丝能达到的100mm以上。这些过长叶丝在加工过程中易互相纠缠卷曲、交织在一起形成结辫或结团烟丝，不易与为其他烟丝混合均匀，不但影响卷制质量的稳定性，而且直接影响不同组分烟丝、不同模块烟丝实际掺配的均匀一致性，以及卷烟设备运行效率。对消费者来说即为每一支卷烟吸食质量的稳定性和一致性存在差异。随着高速卷烟机的普及应用，尤其是细支、中支、短支等异形卷烟的快速发展，该问题日益突出。
为解决该问题，专利号ZL201510281355.7提出了“一种烟丝尺寸均匀性调整装置”，取得一定效果，可以有效降低长丝率，但是对烟丝尺寸的分布比例不好控制。烟丝尺寸分布比例的不均匀性主要由叶片大小不均匀性导致，只有合理的烟片几何形状才有利于烟丝尺寸的优化分布，但现有技术中尚不能解决这一问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种优化烟片几何形状的定型切片装置及制造工艺，以解决再有技术中，烟丝尺寸的分布比例不均匀的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种优化烟片几何形状的定型切片装置，包括：
振动输送机，将设定流量的烟片进行松散；
螺旋匀料辊，数量为4-6个，每个螺旋匀料辊的结构相同，并列设置于所述振动输送机的下方，且同向转动；螺旋匀料辊的转速或相邻两个螺旋匀料辊之间的间隙均可调整；
高速皮带，设置于所述螺旋匀料辊的下方，由高速电机按设定转速驱动，将通过螺旋匀料辊的物料摊薄为平层；
导料滑板，上端设置于所述高速皮带的出料端的下方，下端设置于送料辊的上方；
送料辊与定型辊为一对辊组，由同一电机驱动，所述送料辊与所述定型辊的转向相反，且线速度相同；在所述定型辊的外表面固定有定型刀片；
出料皮带，位于所述送料辊的下方，将通过定型辊切割后的烟片输送至后一工序。
所述振动输送机、所述螺旋匀料辊、所述高速皮带、所述导料滑板、所述送料辊、所述定型辊及所述出料皮带均设置于机壳内，且通过固定支架支撑。
所述螺旋匀料辊包括圆柱形的匀料辊本体，在所述匀料辊本体的侧表面设置有多个螺旋片，所述螺旋片沿匀料辊本体的侧表面的圆周按设定的倾斜角度均匀排布。
所述螺旋片沿所述匀料辊本体的侧表面设置有四排，且以匀料辊本体的轴向中线为轴，两两相对呈八字形向两侧螺旋。
所述送料辊的侧表面呈磨砂状。
所述定型刀片为由栅栏状菱形刀片围成的圆环形结构。
一种优化烟片几何形状的制造工艺，使用上述任一项的定型切片装置，包括以下步骤：
1)烟片预处理工序
将烟片按配方均匀送入松散回潮装置进行增温增湿处理，使烟片充分松散，提高烟片耐加工性；并将回潮后的烟片按纵横往复方式均匀铺入贮存柜，使不同配方烟片掺配均匀，平衡烟片水分和温度；
2)筛分与定量工序
首先，将对步骤1)中贮存后的烟片进行热风增温处理，以进一步提高烟片耐加工性，使烟片舒展；
其次，增温处理后的烟片进行多级筛分，＞10mm的A类烟片进入下一工序，3～10mm的B类烟片不通过下一工序，而与下一工序出料端的烟片混合，＜3mm的C类烟片不进入后面工序；
第三，将A类烟片通过定量喂料装置控制烟片输送流量保持稳定进入下一工序；
3)定型切片工序
上一工序输送的A类烟片通过振动输送机、螺旋匀料辊、高速皮带及导料滑板将A类烟片均匀摊薄为平层，输送到送料辊上方；通过送料辊与定型辊的反向旋转将A类烟片挤压切割成需要的形状，在出料皮带处与B类烟片混合送入下一工序；
4)烟片预压与切丝工序
对上一工序的烟片进行二次筛分处理，＞4mm的烟片用于切丝机进行切丝处理，2～4mm的烟片绕过切丝机直接与切丝后烟丝混合，＜2mm烟片筛下不进入后面工序；
＞4mm的烟片通过预压后进入切丝机完成切丝，并与2～4mm的烟片混合进入后序工序。
所述后序工序包括但不限于叶丝加料工序、烘丝工序、比例掺配工序或加香工序。
切丝工序中，切丝机的进料仓侧板为凹槽式结构。
本发明的有益效果是：
本技术方案通过合理优化控制烟片形状，使烟片尺寸分布符合统计概率分布，从根本上提高叶丝长度分布的均匀性、合理性。通过应用，使＞25.4mm烟片比例控制在15％以下，12.7～25.4mm烟片比例达到85％左右，＜2.36mm碎片控制在0.5％以下，烟片结构得到合理分布；经切丝等工序处理后，过长烟丝基本得到消除，2mm～4mm烟丝比例达到80％以上，烟丝结构趋于更加均匀。
附图说明
图1为本发明定型切片装置移除机壳和支架的结构示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为螺旋匀料辊的结构示意图；
图4为定型辊的菱形刀片示意图。
附图标记说明
1振动输送机，2螺旋匀料辊，21匀料辊本体，22螺旋片，3高速皮带，4导料滑板，5送料辊，6毛刷，7定型辊，71菱形刀片，8出料皮带。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
为了实现烟丝分布的均匀，从原理分析一定大小的矩形、菱形、椭圆形烟片，在切丝后中丝的比例范围最佳，符合统计学概率分布规律；此外从上工序解决问题优于在后工序，解决该问题的最佳途径是合理优化控制烟片形状，从根本上提高叶丝长度分布的均匀性、合理性。
本技术方案是通过开发出优化烟片几何形状的定型切片装置来实现的，并且在制造工艺中，通过在切丝工序前的预压单元进行了结构的改进，以提高切丝质量。
本申请的定型切片装置，主要由振动输送机、螺旋匀料辊、高速皮带、导料滑板、送料辊、定型辊、出料皮带、机壳及固定支架等组成。
所述振动输送机、所述螺旋匀料辊、所述高速皮带、所述导料滑板、所述送料辊、所述定型辊及所述出料皮带均设置于机壳内，且通过固定支架支撑。
在本申请的技术方案及附图中，没有对机壳及固定支架进行描述及说明，但是应当理解的是，上述的各部件均需要固定支架进行支撑(包括固定支撑、转动支撑、连接等)。
如图1所示，振动输送机1位于螺旋匀料辊2斜上方，将增温回潮后的烟片进行松散后自然散落在螺旋匀料辊上。在本实施例中，通过对振动输送机的调节，可以将恒定流量的＞10mm烟片进行松散后自然散落在螺旋匀料辊上，具体到流量的多少，根据不同的生产线的产量进行设定。
如图2所示，螺旋匀料辊2，数量为4-6个，在本例中，螺旋匀料辊为4个，每个螺旋匀料辊的结构相同，并列设置于所述振动输送机的下方，且同向顺时针转动；螺旋匀料辊的转速或相邻两个螺旋匀料辊之间的间隙均可调整。
所述螺旋匀料辊2包括圆柱形的匀料辊本体21，在所述匀料辊本体的侧表面设置有多个螺旋片22，所述螺旋片沿匀料辊本体的侧表面的圆周按设定的倾斜角度均匀排布。
所述螺旋片沿所述匀料辊本体的侧表面设置有四排，且以匀料辊本体的轴向中线为轴，两两相对呈八字形向两侧螺旋，将振动输送机送来的物料向两侧均匀平摊并散落在高速皮带上。
高速皮带3，设置于所述螺旋匀料辊的下方，由高速电机按设定转速驱动，将通过螺旋匀料辊的物料摊薄为平层，便于下一工序进行定型切片。在本实施例中，高速电机是根据需要设定的转速，其是与本装置中的其它电机相对比较，用于高速此带的驱动电机转速高于其它驱动电机的转速。
导料滑板4，上端设置于所述高速皮带的出料端的下方，下端设置于送料辊的上方，将高速皮带抛送过来的物料准确均匀的输送到送料辊上方。
送料辊5和定型辊7为一对辊组，由同一电机驱动，反向旋转；送料辊表面呈磨砂状，通过皮带轮与电机连接，主要作用在于为定型辊喂料并提供附着力；如图3所示，定型辊为实心辊，表面固定一圈栅栏状刀板，可以根据不同需求定做成不同形状刀刃(如长方形、正方形、菱形、椭圆形等)；定型辊的外圆具备一定范围内的圆周度，以确保刀片与送料辊接触时能够保证合理范围内的间隙；定型辊通过齿轮与送料辊相连，二者间隙很小，线速度一致，反向旋转，通过两辊的挤压将烟片切割成需要的形状。
出料皮带8，位于所述送料辊的下方，将通过定型辊切割后的烟片输送至后一工序。
毛刷6位于送料辊下方，用于将粘附在辊上的少量烟片刷下，保持送料辊表面清洁。
本技术方案的工艺加工路线由烟片松散回潮、烟片贮存、烟片增温、烟片筛分、定量喂料、均匀铺料、定型切片、切丝等工序组成。烟片松散回潮、烟片贮存、烟片增温、烟片筛分、定量喂料、切丝及后工序其他设备延用当前行业通用设备，可根据《卷烟工艺规范》(2016版)进行设备选型，通过试验确定工艺参数；烟片几何形状优化主要由本发明开发的定型切片装置实现，并对切丝机预压单元进行了优化改进，提高应用效果。
本申请还提供一种优化烟片几何形状的制造工艺，使用上述任一项的定型切片装置，包括以下步骤：
烟片预处理工序：
由松散回潮和贮存两个工段组成，工艺任务是将烟片按配方均匀送入松散回潮装置进行增温增湿处理，使烟片充分松散，提高烟片耐加工性；并将烟片按纵横往复方式均匀铺入贮存柜，使不同配方烟片掺配均匀，平衡烟片水分和温度。通过优化试验，松散回潮工序关键参数为：热风温度62±2℃，出口含水率19±1％，出口温度55±3℃；烟片贮存环境温度35±2℃、相对湿度70±3％，贮存时间2.5～16小时；此时烟片耐加工最佳，造碎小，碎片率＜0.5％，烟片松散率≥98％。
筛分与定量工序：
由烟片增温、烟片筛分、定量喂料三个工段组成，主要工艺任务是对烟片进行分选，并按设定流量准确均匀输送到下工序。烟片增温是对贮存后烟片进行热风增温处理，根据需要可加入少量蒸汽，进一步提高烟片耐加工性，使烟片舒展；经过试验优化，烟片增温关键参数如下：热风温度56±2℃，出口含水率18.5±1％，出口温度48±3℃，排潮负压-10μbar，在此参数组合下，烟片得到充分舒展，耐加工性进一步增强，舒展率＞98％，碎片率＜0.5％。烟片筛分为三级振动筛分，＞10mm烟片进入下工序定型切片，3～10mm烟片绕过定型切片工序直接与切片处理后烟片混合，＜3mm烟片筛下不再回掺。定量喂料由定量管和皮带秤组成，控制烟片输送流量保持稳定，在本实施例中，物料流量设定4500kg/h，在本申请的其它实施例中，根据生产量进行调整，物料流量变异系数＜0.25％。
定型切片工序
由均匀铺料、定型切片两个工段组成，主要工艺任务是将烟片加工成需要的几何形状。均匀铺料工序将上＞10mm烟片通过振动输送机、螺旋匀料辊、高速皮带、导料滑板等将烟片均匀摊薄为平层，输送到送料辊上方；定型切片工序通过送料辊、定型辊的反向高速旋转将叶片挤压切割成需要的形状，在出料皮带处与3～10mm烟片混合送入切丝工段。
烟片预压与切丝工序：
由二次筛分、烟片预压、切丝工段组成。主要工艺任务是压实烟片，避免在切丝过程跑片，并将烟片按照工艺要求准确切割成一定宽带的烟丝。二次筛分即切丝前振动筛分，是对几何形状优化后的烟片进行二次筛分处理，避免增加造碎，提高切丝质量；该筛分也分为三级，＞4mm烟片进入切丝机进行切丝处理，2～4mm烟片绕过切丝机直接与切丝后烟丝混合，＜2mm烟片筛下不再处理。切丝机预压单元进行了如下优化改进：将切丝机进料仓侧板由平板式改为凹槽式(凹槽深度2mm、宽度3mm、间距3mm)，使烟片与侧板由面变线接触，避免优化定型后烟片在切丝机输送中因为摩擦作用造成打卷，影响切丝后叶丝长度分布。同时优化切丝机供料系统参数如下：供料槽转速500行程/min、刀门压力28KN、刀盘转速450r/min，以稳定刀门高度，有效提高切丝效果和烟丝长度分布均匀性。切丝宽度根据品牌特色而定，本实施例常规卷烟设定为1.0±0.1mm，细支卷烟设定为0.8±0.1mm。
后序加工处理如切丝、叶丝加料、烘丝、比例掺配、加香等工序本技术方案不再涉及，延用当前行业通用设备及参数。
本技术方案通过合理优化控制烟片形状，使烟片尺寸分布符合统计概率分布，从根本上提高叶丝长度分布的均匀性、合理性。通过应用，使＞25.4mm烟片比例控制在15％以下，12.7～25.4mm烟片比例达到85％左右，＜2.36mm碎片控制在0.5％以下，烟片结构得到合理分布；经切丝等工序处理后，过长烟丝基本得到消除，2mm～4mm烟丝比例达到80％以上，烟丝结构趋于更加均匀。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
