金 勇, 徐永建, 譚海風, 賈向娟, 趙 睿

(1.湖南中煙工業(yè)公司， 湖南 長沙 410007； 2.陜西科技大學 輕工與能源學院， 陜西 西安 710021； 3.陜西省農(nóng)產(chǎn)品加工技術研究院, 陜西 西安 710021)

0 引言

煙葉中約含有 25%的煙梗，煙梗纖維素含量較高，經(jīng)膨脹工藝生產(chǎn)的梗絲使用在卷煙產(chǎn)品上，不僅可降低原料消耗，而且能夠降低卷煙焦油含量、平衡煙氣、改善煙支燃燒性能[1-5].

PFI磨漿機時基于以相同方向旋轉的打漿輥和打漿室之間的圓周速度差，使?jié){料在打漿輥和打漿室的間隙中受到機械作用而達到打漿的目的，在打漿過程中能提供比較穩(wěn)定的作用力而使纖維分絲帚化[6-8].梗絲添加到卷煙中，梗絲能有效降低煙草中的焦油、尼古丁、 CO等有害物質的含量，提高煙廠的經(jīng)濟效益.本論文主要研究在實驗室條件下，將PFI打漿設備應用到煙梗成絲工藝中，開發(fā)出一種高效、快速的煙梗成絲工藝，討論煙梗直接成絲的可行性，為煙梗成絲工業(yè)化進程提供實驗基礎.

1 實驗部分

1.1 材料與設備

煙梗(湖南中煙工業(yè)有限責任公司，水分為13.13%);ZQS電熱蒸煮鍋，陜西科技大學機械廠；DCS-041PT型PFI磨漿機；兩層三出口振動篩(篩網(wǎng)上層6目，下層40目)，河南大漢機械廠；纖維打散器，吉林育強粉體材料設備有限公司.

1.2 預處理及PFI成絲工藝流程

圖1 煙梗PFI成絲工藝流程圖

①熱水浴預處理.取煙梗30 g(對絕干)，手工備料成1～1.5 cm的煙梗段裝入密封袋中，最佳熱水浴處理條件：溫度沸水浴，料液比1∶6，時間30 min.預處理后煙梗淋干水分.

②水浸處理.取煙梗30 g(對絕干)裝入密封袋中，將煙梗水分調節(jié)到60%，室溫放置4 h，每0.5 h翻轉一次密封袋.

③汽蒸預處理.取煙梗1 kg(對絕干)裝入密封袋中并加入適量自來水，平衡水分4 h，預將煙梗水分調整到60%.電熱蒸煮鍋直接產(chǎn)汽，放汽閥連接橡膠管，直接通入自制汽蒸倉中.蒸汽溫度105～110 ℃，產(chǎn)汽量2.25 L/h.將調整好水分的煙梗加入自制汽蒸倉中，汽蒸時間10 min.汽蒸結束后，電熱蒸煮鍋停止產(chǎn)汽，冷卻約5 min.

④PFI成絲.取預處理后煙梗30 g(對絕干)進行PFI成絲處理.

⑤擠壓：煙梗絲入200目網(wǎng)袋，油壓機0.3 Mpa，壓榨時間3 min.

⑥打散.擠壓過煙梗絲經(jīng)過打散器分散.

⑦風干.打散后的煙梗絲在室溫下風干到水分約為13.00%.

⑧篩分.梗絲經(jīng)過6～40目振動篩分儀，篩選出過大、過小以及合格梗絲.另取合格梗絲100 g，采用標準篩10目、20目、30目篩篩分，并計算各級分占合格梗絲的比率.

1.3 檢測方法

合格梗絲篩分，通過實際卷煙小試確定風干到水分為13%的梗絲6～40目之間的梗絲為合格梗絲.

梗絲各組分百分率分布的計算公式：

成品煙梗絲得率的計算公式：

η=預處理后煙梗得率×PFI分絲后梗絲合格率×100%

2 結果與討論

2.1 熱水浴預處理煙梗PFI成絲工藝

煙梗最佳的熱水浴處理條件為液比1∶6，沸水浴溫度，加熱時間30 min.煙梗PFI成絲及篩分后各組分百分比見圖2.

圖2 不同PFI轉數(shù)對熱水浴預處理 煙梗成絲組分分布的影響圖

由圖2可知，煙梗熱水浴預處理后，采用不同PFI轉數(shù)成絲，隨PFI轉數(shù)的逐漸增加，R6組分的百分率呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢;當PFI轉數(shù)為500 r/min時，梗絲 R6為55.26%;當PFI轉數(shù)為1 500 r/min時.梗絲R6達到最小值33.41%.PFI轉數(shù)繼續(xù)增加，當PFI轉數(shù)達到2 500轉時R6組分升高到41.01%.P6/R40組分為合格梗絲組分，隨PFI轉數(shù)的逐漸增加，P6/R40組分的百分率呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢;PFI轉數(shù)為500 r/min 時，合格組分P6/R40為43.69%，隨轉數(shù)的增加，P6/R40組分也逐漸增加;當PFI轉數(shù)達到1 500 r/min時，P6/R40組分增加到最大，為64.41%.PFI轉數(shù)繼續(xù)增加，當PFI轉數(shù)達到2 500 r/min時，P6/R40組分減小為54.49%.

產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因：500 r/min時煙梗分絲不完全，存在一定量可以成絲的煙梗沒有被磨成梗絲，造成R6組分百分率偏高，得率偏低；隨PFI轉數(shù)增加，由于煙梗分絲完全，并產(chǎn)生很多較細的梗絲，細梗絲形態(tài)卷曲以及纏繞，難以通過6目篩孔.

熱水浴處理煙梗在PFI轉數(shù)為1 500 r/min時PFI分絲效果達到最佳，合格煙梗絲率為64.41%.

2.2 水浸預處理煙梗PFI成絲工藝

煙梗PFI成絲篩分后各組分百分比見圖3.由圖3可知，當PFI轉數(shù)為500 r/min時，梗絲 R6為70.07%；隨PFI轉數(shù)增加，梗絲R4量逐漸減少，到PFI轉數(shù)為2 500 r/min時梗絲R6達到最小值31.01%.PFI轉數(shù)為500 r/min 時，合格組分P6/R40為29.08%，隨轉數(shù)的增加， P6/R40組分也逐漸增加；當PFI轉數(shù)達到2 000 r/min時，P6/R40組分為62.54%；當PFI轉數(shù)達到2 500 r/min時，P6/R40組分為63.5%.同時，不合格梗絲的百分率P40也逐漸增加，2 000 r/min時P40組分的百分率為3.58%，2 500 r/min時P40組分的百分率為5.49%.

圖3 不同PFI轉數(shù)下水浸預處理 煙梗成絲組分分布影響圖

PFI轉數(shù)為500 r/min時煙梗分絲不完全，存在一定量的煙梗韌皮以及可以成絲的煙梗沒有被磨成梗絲，造成R6組分百分率偏高，得率偏低.隨PFI轉數(shù)增加，2 000 r/min時梗絲的細化程度增大，且梗絲形態(tài)較好，梗絲較直，梗絲可以順利通過6目篩孔.PFI轉數(shù)進一步增加，2 500 r/min時煙梗分絲過細，產(chǎn)生較多的細碎.

水浸煙梗在PFI轉數(shù)為2 000時PFI分絲效果達到最佳，煙梗的細碎，即P40組分的百分率為3.58%.合格煙梗絲率為62.54%.

2.3 汽蒸預處理煙梗PFI成絲工藝

煙梗PFI成絲篩分后各組分百分比見圖4.由圖4可知，隨PFI轉數(shù)的逐漸增加，R6組分的百分率呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢.當PFI轉數(shù)為500 r/min時，梗絲 R6為63.66%；隨PFI轉數(shù)增加，梗絲R6量逐漸減少；PFI轉數(shù)為1 500 r/min時梗絲R6達到最小值36.32%；PFI轉數(shù)繼續(xù)增加，當PFI轉數(shù)達到2 500轉時R/MIN6組分升高到41.01%.

圖4 不同PFI轉數(shù)下汽蒸預處理 煙梗成絲組分分布影響圖

隨PFI轉數(shù)的逐漸增加， P6/R40組分的百分率呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢.PFI轉數(shù)為500 r/min 時，合格組分P6/ R40為35.30%.隨轉數(shù)的增加， P6/ R/MIN40組分也逐漸增加，當PFI轉數(shù)達到1 500 r/min時，P6/R40組分增加到61.59%.當PFI轉數(shù)達到2 500 r/min時，P6/ R40組分減小為56.49%.

因此，汽蒸煙梗在PFI轉數(shù)為1 500 r/min時PFI分絲效果達到最佳，合格煙梗絲率為61.59%.

2.4 不同預處理煙梗成絲得率比較

不同預處理方式成品煙梗絲得率見表1.由圖1可知，水浸預處理成品煙梗絲的得率為61.05%，得率最高.水浸預處理煙梗絲各組分性狀見圖5～圖7，由圖可知，梗絲形態(tài)較好，其中，煙梗絲過大過小，彎曲較少，水浸預處理是煙梗PFI成絲的一種較好預處理方式.

圖5 水浸預處理過的大煙梗絲

圖6 水浸預處理過的小煙梗絲

圖7 水浸預處理合格的煙梗絲表1 不同預處理方式成品煙梗絲得率

預處理方式熱水浴預處理成絲水浸預處理成絲汽蒸預處理成絲預處理后煙梗得率/%74.7397.6293.51搓絲后合格煙梗得率/%64.4162.5461.59成品煙梗絲得率/%48.1361.0557.59

3 結論

熱水浴處理煙梗在PFI轉數(shù)為1 500 r/min時分絲效果達到最佳，合格梗絲得率為48.13%.水浸預處理煙梗在PFI轉數(shù)為2 000時分絲效果達到最佳，合格梗絲得率為61.05%.汽蒸預處理煙梗在PFI轉數(shù)為1 500 r/min時分絲效果達到最佳，合格梗絲得率為57.59%.水浸預處理梗絲得率為61.05%，得率最高.煙梗絲形態(tài)較好，煙梗絲彎曲較少，水浸預處理是煙梗PFI成絲的一種較好的預處理方式.

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