陳 杰，陳春雷，徐永虎，黃傳喜

安徽中煙工業(yè)有限責任公司合肥卷煙廠，合肥市高新區(qū)永和路399 號 230601

薄板烘絲工序作為卷煙制絲環(huán)節(jié)的關(guān)鍵工序，主要工藝任務(wù)是去除煙絲中部分水分、提高煙絲填充性能和改善感官品質(zhì)，以滿足后段工序的要求［1］。目前安徽中煙工業(yè)有限責任公司合肥卷煙廠黃山精品線高端品牌的葉絲干燥工序選用的是從HAUNI 公司定制的KLD3-2Z 兩段式滾筒烘絲機，該機的熱風為逆流式，具備有兩個獨立的干燥區(qū)域，并可實現(xiàn)通過固定熱風溫度改變筒壁溫度、固定筒壁溫度改變熱風溫度以及筒壁溫度前后段分區(qū)控制等加工控制模式。國內(nèi)煙草行業(yè)對薄板烘絲機開展了較多的研究和分析［2-6］，但是對于兩段式薄板烘絲機固定熱風溫度改變筒壁溫度、固定筒壁溫度改變熱風溫度以及筒壁溫度前后段分區(qū)控制對出口煙絲含水率控制水平的研究較少。因此，對兩段式烘絲機的控制媒介和分區(qū)控制形式開展研究，探索薄板烘絲工序過程穩(wěn)定控制的加工模式，旨在提升工序產(chǎn)品加工質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 材料、設(shè)備和儀器

“黃山”金皖煙全配方煙絲。

KLD3-2Z型兩段式滾筒烘絲機（德國HAUNI 公司）；ZJ17 卷接機組（常德煙草機械有限責任公司）。

1.2 方法

1.2.1 薄板烘絲模式調(diào)整方法

分別運行兩段式薄板烘絲機固定筒溫和固定熱風溫度控制模式以及筒溫分區(qū)控制等不同控制模式，保證入口煙絲含水率標準偏差低于0.05%，加工過程無煙絲增溫增濕工序，且煙絲流量、筒體轉(zhuǎn)速以及排潮系統(tǒng)參數(shù)保持固定，在出口含水率達到設(shè)定值12.9%并穩(wěn)定后，人工將出口含水率設(shè)定值調(diào)整至13.2%，調(diào)整后進行設(shè)備自動控制，不進行人工干預(yù)和設(shè)備參數(shù)修改。通過采集的中控數(shù)據(jù)分析出口煙絲含水率的控制情況并分析記錄含水率波動和相應(yīng)的時間和標準偏差等各項指標［7］。

1.2.2 感官質(zhì)量評價

參照《中式卷煙風格感官評價方法》和《烤煙煙葉質(zhì)量風格特色感官評價方法》［8-10］，由持有國家煙草質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心頒發(fā)的卷煙感官評吸證書的專業(yè)評委對各分項指標進行打分，取評委打分的平均值。判定感官質(zhì)量風格各指標變化幅度，標度值設(shè)定0（無變化）、+（優(yōu)于對照樣）和-（劣于對照樣）三檔。

1.2.3 試驗設(shè)計

KLD3-2Z 兩段式烘絲機具備多種工藝設(shè)備參數(shù)和控制模式的調(diào)整方式，在保證烘絲機入口含水率基本一致的情況下選用“黃山”金皖煙煙絲分別設(shè)定不同加工條件進行試驗，依次開展不同梯度熱風溫度（85、95、105 ℃對應(yīng)試驗1、2、3），固定筒溫和固定熱風溫度控制模式（對應(yīng)試驗4、1）以及筒溫前高后低、前低后高和前后一致控制模式（對應(yīng)試驗1、5、6）的對比試驗，每組試驗過程中均保持其他工藝設(shè)備參數(shù)不變。相關(guān)試驗參數(shù)設(shè)置見表1 和表2。

表1 固定熱風溫度控制模式不同參數(shù)組合Tab.1 Different parameter combinations under constant hot air temperature control mode

表2 筒溫前高后低、前低后高和前后一致控制模式不同參數(shù)組合Tab.2 Different parameter combinations under control modes of high-to-low，low-to-high and constant cylinder wall temperature

2 結(jié)果與討論

2.1 固定熱風溫度控制模式不同工藝參數(shù)的影響

在兩段式烘絲機固定熱風溫度和筒溫自控的控制模式下，設(shè)定不同梯度熱風溫度和筒溫組合（編號1、2、3），熱風溫度分別達到85、95 和105℃，對應(yīng)的1 區(qū)和2 區(qū)筒壁溫度分別為144.7、124.6℃和143.9、124.0℃以及142.0、122.0℃。表明熱風溫度升高10℃，對應(yīng)的筒壁溫度下降約1℃，與試驗設(shè)計溫度（表1）相符合，熱風溫度相對于筒溫更大的調(diào)節(jié)幅度反映出兩段式薄板烘絲機的脫水能力主要依賴于筒壁溫度，而熱風溫度僅起到輔助作用。

不同工藝參數(shù)下試驗樣的感官評價結(jié)果見表3。由表3 可以看出，與1 號樣相比，熱風溫度95℃的2 號樣，其感官質(zhì)量表現(xiàn)出不同程度的差異，主要體現(xiàn)在香氣特性提升（香氣質(zhì)、豐滿度略有提升），煙氣特性降低（細膩程度略有降低），口感特性降低（雜氣、刺激性、干燥感、干凈程度略有降低）。與1 號樣相比，熱風溫度105℃的3 號樣，樣品各方面感官指標略有提升，主要體現(xiàn)在香氣特性提升（香氣量、豐滿度略有提升），煙氣特性提升（細膩程度略有提升），口感特性提升（雜氣、干燥感、甜度、回味略有提升）。

表3 固定熱風溫度控制模式下不同工藝參數(shù)狀態(tài)試驗樣的感官評價結(jié)果Tab.3 Sensory evaluation results of test samples at different technical parameters under constant hot air temperature mode

2.2 固定筒溫和固定熱風溫度控制模式與脫水速率的關(guān)聯(lián)性

圖1 為固定筒溫和固定熱風溫度控制模式下，將烘絲機出口含水率設(shè)定值從12.9%調(diào)整到13.2%的過程中出口含水率隨時間變化的曲線。由圖1可以看出，將出口含水率設(shè)定值提高后，固定熱風溫度控制模式（試驗1）加工狀態(tài)下，出口含水率約在570 s 時達到穩(wěn)定。而在固定筒溫控制模式（試驗4）加工狀態(tài)下，出口含水率約在710 s 時達到穩(wěn)定。相對于固定熱風溫度控制模式（試驗1），固定筒溫控制模式（試驗4）加工狀態(tài)下出口含水率達到設(shè)定值的時間增加，且從調(diào)整到穩(wěn)定的總時間增加，但該過程中出口含水率的標準偏差值降低。這表明通過熱風溫度進行出口含水率調(diào)節(jié)控制模式的含水率控制響應(yīng)較為平穩(wěn)，控制穩(wěn)定性提升。

圖1 試驗1 和4 出口含水率設(shè)定值從12.9%到13.2%時含水率變化趨勢圖Fig.1 Variation trends of moisture content in dried tobacco of tests No.1 and No.4 at the set moisture content range from 12.9%to 13.2%

從出口含水率設(shè)定值調(diào)整的過程數(shù)據(jù)中分析得知，在現(xiàn)有固定熱風溫度控制模式下，當出口含水率出現(xiàn)波動時，設(shè)備自控狀態(tài)下熱風溫度基本不變化，可通過調(diào)整1 區(qū)和2 區(qū)筒溫進而跟蹤調(diào)節(jié)出口煙絲含水率。而在固定筒溫控制模式下，當出口含水率出現(xiàn)波動時，可通過調(diào)整熱風溫度跟蹤調(diào)節(jié)出口煙絲含水率。

為對比兩種控制模式對含水率控制水平的差異，對比煙絲出口含水率達到設(shè)定值并穩(wěn)定后的工藝參數(shù)的標準偏差，結(jié)果見圖2。由圖2 可以看出，與試驗1 相比，固定筒溫控制模式下（試驗4）熱風溫度標準偏差增加，筒溫標準偏差降低，穩(wěn)定控制狀態(tài)下出口煙絲含水率標準偏差下降，表明固定筒溫控制模式對于含水率控制水平有顯著提升作用。兩段式薄板烘絲機出口含水率發(fā)生波動時，筒壁溫度的跟蹤調(diào)節(jié)會給出口含水率的穩(wěn)定性帶來較大干擾，熱風溫度的跟蹤調(diào)節(jié)產(chǎn)生的干擾較小，研究結(jié)果可為烘絲機加工過程參數(shù)控制以及提升出口煙絲含水率穩(wěn)定性水平提供參考。

圖2 出口含水率設(shè)定在12.9%時試驗1 和4 穩(wěn)定狀態(tài)下各參數(shù)標準偏差對比Fig.2 Comparison of standard deviations of parameters in steady states of tests No.1 and No.4 at set moisture content of 12.9%

表4 固定熱風溫度和固定筒溫控制模式試驗樣的感官評價結(jié)果Tab.4 Sensory evaluation results of test samples under constant hot air temperature and constant cylinder temperature mode

對兩組試驗樣品進行工序評價，感官評價結(jié)果如表4 所示。由表4 可知，與試驗1 相比，固定筒溫控制模式（試驗4）制得的樣品各方面感官指標均略有提升，主要體現(xiàn)在香氣特性提升（香氣量、豐滿度略有提升），煙氣特性提升（成團性和細膩程度略有提升），口感特性提升（雜氣、干燥感、甜度、回味略有提升），香氣保留較多，口感方面的柔、細、甜特性均表現(xiàn)較好，樣品總體感官質(zhì)量略有提升。

2.3 筒溫前高后低、前低后高和前后一致控制模式對含水率穩(wěn)定性控制的影響

圖3 為3 種控制模式下將烘絲機出口含水率設(shè)定值從12.9%調(diào)整到13.2%的過程中1 區(qū)筒溫、2區(qū)筒溫、熱風溫度以及出口含水率隨時間變化的曲線圖。從圖3 中可以看出將出口含水率設(shè)定值提高后，筒溫前低后高（試驗5）和筒溫前后一致控制模式（試驗6）工藝參數(shù)以及出口含水率的變化趨勢較為接近，熱風溫度基本穩(wěn)定，1 區(qū)和2 區(qū)筒溫下降；試驗1、5和6的出口含水率分別約在570 s、460 s 和490 s 時達到穩(wěn)定，此時1 區(qū)和2 區(qū)筒溫也達到穩(wěn)定。

從出口含水率設(shè)定值調(diào)整過程數(shù)據(jù)分析得知，在固定熱風溫度控制模式不變的情況下，隨著出口含水率設(shè)定值的增加，筒溫前高后低、前低后高和前后一致三種控制模式下兩區(qū)域筒壁溫度均降低，熱風溫度保持穩(wěn)定，出口含水率的變化趨勢較一致。對三種控制模式下的出口含水率與1 區(qū)和2 區(qū)筒溫之間的關(guān)系進行相關(guān)性分析，結(jié)果表明出口含水率與1 區(qū)和2 區(qū)筒溫均負相關(guān)，1 區(qū)與2 區(qū)筒溫正相關(guān)。

對3 組試驗樣品進行感官評價，結(jié)果見表5。由表5 可以看出，與1 號樣相比，筒溫前低后高控制模式的5 號樣，其感官質(zhì)量表現(xiàn)出不同程度的差異，主要體現(xiàn)在香氣特性降低（香氣質(zhì)、豐滿度略有降低），煙氣特性提升（濃度略有提升），口感特性降低（刺激性、干燥感、干凈程度略有降低，回味略有提升），樣品總體感官質(zhì)量下降。與1 號樣相比，筒溫前后一致控制模式的6 號樣，其感官質(zhì)量表現(xiàn)出差異，主要體現(xiàn)在香氣特性降低（香氣量、豐滿度略有降低），煙氣特性提升（濃度、勁頭略有提升，細膩程度略有降低），口感特性降低（刺激性、干燥感略有降低，回味略有提升），樣品總體感官質(zhì)量下降?？傮w來看，5、6 號樣整體口感特性下降，主要體現(xiàn)在干燥感增加，刺激增大，口腔有殘留，香氣變薄。

圖3 試驗1，5 和6 出口含水率從12.9%到13.2%時各參數(shù)變化趨勢圖Fig.3 Variation trends of parameters of tests No.1，No.5 and No.6 at moisture content range from 12.9%to 13.2%in dried tobacco

表5 筒溫前高后低、前低后高和前后一致控制模式試驗樣的感官評價結(jié)果Tab.5 Sensory evaluation results of test samples under control modes of high-to-low，low-to-high and constant cylinder wall temperature

設(shè)備在自控狀態(tài)下筒溫前高后低、前低后高和前后一致三種控制模式對于出口含水率的增加，兩區(qū)域筒壁溫度均降低，熱風溫度保持穩(wěn)定，出口含水率的變化趨勢較一致，筒溫前高后低分區(qū)控制模式的改變總體上導(dǎo)致了感官質(zhì)量下降。

3 結(jié)論

①兩段式薄板烘絲機的脫水能力主要依賴于筒壁溫度，在試驗范圍內(nèi)熱風溫度的提升有利于提升感官質(zhì)量。②相對于筒壁溫度的跟蹤調(diào)節(jié)方式，熱風溫度的跟蹤調(diào)節(jié)對出口含水率穩(wěn)定性帶來的干擾相對較小，研究結(jié)果可為烘絲機加工過程參數(shù)控制以及提升出口煙絲含水率穩(wěn)定性水平提供參考。③隨著出口含水率設(shè)定值的增加，筒溫前高后低、前低后高和前后一致三種控制模式下兩區(qū)域筒壁溫度均降低，熱風溫度保持穩(wěn)定，出口含水率的變化趨勢較一致，采用筒溫前高后低控制模式時卷煙感官質(zhì)量較好。