開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

'he Impact of Cuting Machine Shutdown on the Comprehensive Quality of Cut Tobacco After Cutting

Chao（China Tobacco Hubei Industrial Co.，Ltd.，Wuhan，Hubei 430040）

AbstractTostudytheimpactofcutingmachineshutdownonthecomprehensivequalityofcuttobaccaercuting，acomparatiemethod wasusedtoanalyetherelationshipbetwencuting machineshutdownandthemoisturecontent，width，andtructureofcuttobaccTere sultsshowedtatftereutingmacnestopedeageidthofobogualleudtooalgfrol valueroudteoddealpeaaeofbouallgdelesatetoalateai ofthecutingmachesudownincreass，teoistureotentofteobcomateralgduallyecreassteachestartsAbot 15minutesbefeeimacesuo，teaterdispersolsofteobacomatelienitatistalcyclefiseas， thengraduallecreassdtestflat;erthutigmaciestopeddsated，accouctueshowdoeatain comparedtocontinuousnoalproduction.Somelongfibersweretransforedintomediumfibers，mediumfibersweretransfoedintoshort fibers，andshortfiberswerefurthertransformedintobrokenfibers.Thewholefiberrateandlongfiberratedecreasedby5.254and 6.731percentagpointsespectively，hiletemedumfiberrate，shortfiberrateandbokenfiberateincreasedby5.47.6nd 1.993 percentagepontsspectivelyAfterdisionadaalysis，itcanbeosiderdtotieteoeratigpameesofeuting machineandatcheaterialoateduceteproportioofuecearydowtienddopapproprateotrolmetodsvodth lossof moistureintobaccomaterials，providing technicalsupportforthecontinuousproductionprocessandstablecutingquality. Kev wordsCut tobacco：The cutting machine stops and starts ：Oualitv：Moisture： Width：Structure

切絲工序是制絲生產(chǎn)工藝流程中的一個(gè)重要加工環(huán)節(jié)，煙片切絲后形態(tài)發(fā)生變化，切絲后煙絲綜合質(zhì)量的穩(wěn)定性直接影響成品卷煙的質(zhì)量[1-4]。煙絲綜合質(zhì)量包括切絲后煙絲寬度、煙絲結(jié)構(gòu)、煙絲含水率等物理指標(biāo)，不同的指標(biāo)對(duì)卷煙質(zhì)量產(chǎn)生不一樣的影響[5-7]。趙佳成等[8]研究了切絲寬度對(duì)煙絲結(jié)構(gòu)及其分布穩(wěn)定性的影響，盧幼祥等[9-10]分別研究了切絲寬度對(duì)細(xì)支卷煙及中支卷煙物理及感官質(zhì)量的影響?？軅サ萚研究了卷煙生產(chǎn)過程中卷制水分變化對(duì)卷制質(zhì)量的影響，同時(shí)煙絲結(jié)構(gòu)的改變對(duì)卷制后煙支產(chǎn)品的端部落絲、吸阻、主流煙氣釋放等均會(huì)產(chǎn)生影響[12-13] □

切絲工序作為配合上下游生產(chǎn)的銜接工序，在切絲機(jī)出現(xiàn)設(shè)備故障或者上下游工序出現(xiàn)異常狀況時(shí)，自然會(huì)造成切絲機(jī)在連續(xù)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)間歇式停頓。切絲機(jī)停機(jī)后，上、下銅排鏈進(jìn)給速度與刀輥轉(zhuǎn)速之比的平衡性被打破，造成切絲后煙絲寬度不穩(wěn)定并產(chǎn)生造碎[14-16]。切絲機(jī)的間歇式停頓重啟不僅會(huì)對(duì)生產(chǎn)的連續(xù)性產(chǎn)生影響，停頓時(shí)長也會(huì)間接影響煙絲物料水分，進(jìn)而對(duì)烘絲前物料水分的穩(wěn)定性以及烘絲工序水分的精確調(diào)控產(chǎn)生較大影響[17-18]。張志武等[19-20]分別對(duì)切絲機(jī)停啟及切絲質(zhì)量問題進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，切絲機(jī)停啟對(duì)切絲后煙絲質(zhì)量控制至關(guān)重要。

為深入探究切絲機(jī)停啟對(duì)切絲后煙絲綜合質(zhì)量的影響，筆者分別對(duì)切絲機(jī)連續(xù)生產(chǎn)以及切絲機(jī)停頓重啟后煙絲質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，分析切絲機(jī)停啟與煙絲水分、煙絲寬度、煙絲結(jié)構(gòu)之間的相互影響關(guān)系，并討論分析切絲機(jī)停啟產(chǎn)生的原因及相關(guān)優(yōu)化措施，旨在為保障生產(chǎn)過程的連續(xù)性、維持切絲質(zhì)量的穩(wěn)定性以及減少切絲機(jī)停啟對(duì)煙絲質(zhì)量的影響提供技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1 樣品與儀器

1.1.1樣品。取至武漢卷煙廠制絲車間5號(hào)生產(chǎn)線，試驗(yàn)牌號(hào)為黃鶴樓軟藍(lán)。

1.1.2儀器。切絲機(jī)型號(hào)為 SD-EVO，意大利Garbuio;CWT200煙絲寬度測(cè)定儀，中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機(jī)械研究所；YQ-2煙絲振動(dòng)分選篩，篩網(wǎng)規(guī)格分別為3.35、2.50、1.00mm ，鄭州煙草研究院；DHG-9145A型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科技有限公司；ACS-30電子天平，瑞士MettlerToledo公司。

1.2試驗(yàn)方法在生產(chǎn)過程中切絲機(jī)停機(jī)重新啟動(dòng)后，于切絲機(jī)振槽后連續(xù)取樣，取樣時(shí)間間隔1s，每次取 10g 煙絲，每批取10次，采用煙絲寬度測(cè)量儀檢測(cè)取樣煙絲切絲寬度；切絲機(jī)停機(jī)重新啟動(dòng)后，對(duì)料頭葉絲及正常連續(xù)切出葉絲各取 （1000±50）g ，采用煙絲振動(dòng)分選篩檢測(cè)煙絲結(jié)構(gòu)；分別在切絲機(jī)停機(jī) 5，10，15，20，25，30min 重新啟動(dòng)后，采用烘箱法檢測(cè)切出葉絲水分。上述所有指標(biāo)各測(cè)量3個(gè)批次，并編號(hào)記錄，結(jié)果取平均值。生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境溫度 （25±5）C 、相對(duì)濕度 （45±5）% ，樣品檢測(cè)環(huán)境溫度（ 22±2）^°C 、相對(duì)濕度（60±5）%^[21] O

1.3 檢測(cè)方法

1.3.1煙絲寬度。從試樣中隨機(jī)挑選30根煙絲，依次平鋪擺放置于煙絲寬度測(cè)量儀所在夾持器中，利用CCD相機(jī)獲取煙絲圖像，利用圖像分析技術(shù)得到單根煙絲面積（s）與徑向長度，進(jìn)而得到煙絲平均寬度 （d） ，計(jì)算公式如下：

式中： d 為煙絲平均寬度（mm）； s 為煙絲測(cè)量面積（ mm² ）;l為煙絲徑向長度 為測(cè)量序號(hào)； n 為測(cè)量次數(shù)。

1.3.2煙絲水分。采用電子天平分別測(cè)定樣品烘前及烘后煙絲重量，采用烘箱法[22]并結(jié)合公式（2），計(jì)算切絲機(jī)停機(jī)重新啟動(dòng)后煙絲含水率，對(duì)所測(cè)平行樣結(jié)果取均值。

式中： w 為煙絲含水率 （%） ： 為烘前煙絲重量 Π（g） m_?F 為烘后煙絲重量 ρ（g） 。

1.3.3煙絲結(jié)構(gòu)。按照國標(biāo)規(guī)定進(jìn)行取樣及檢測(cè)[23]，分別記錄 3.35，2.50，1.00mm 篩網(wǎng)上以及 1.00mm 篩網(wǎng)下煙絲重量 τ（g） ，采用公式（3）（4）計(jì)算煙絲結(jié)構(gòu)。其中，葉絲長度 gt;3.35mm 為長絲， 2.50mm? lt;葉絲長度 ?3.35mm 為中絲，1.00mmlt; 葉絲長度 ?2.50mm 為短絲，葉絲長度 ?1.00mm 為碎絲。

式中 ?A 為整絲率 （%）：B 為碎絲率 （%）_;m1 為 3.35mm 和2.50mm 篩網(wǎng)上煙絲重量總和 Π（g）_λ;m2 為 1.00mm 篩網(wǎng)下煙絲重量 Π（g）Π;M 為所取測(cè)試樣品總重量。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) 采用Excel2010進(jìn)行常規(guī)數(shù)據(jù)處理，Origin

8.0軟件作圖。

2結(jié)果與分析

2.1切絲機(jī)停機(jī)重新啟動(dòng)對(duì)煙絲寬度的影響對(duì)切絲機(jī)停機(jī)重新啟動(dòng)后進(jìn)行取樣，檢測(cè)切絲后取樣煙絲寬度具體如表1所示。對(duì)表1中檢測(cè)結(jié)果按照取樣順序，統(tǒng)計(jì)切絲寬度隨切絲機(jī)重啟后煙絲寬度的變化情況，結(jié)果見圖1。由圖1可知，切絲機(jī)停機(jī)重新啟動(dòng)后，在所有測(cè)量批次中，切絲后煙絲寬度最小值為 0.26mm ，最大值為 1.14mm ，寬度均值從0.26mm 逐漸上升至 1.09mm 趨于正常值，在切絲機(jī)重新啟動(dòng)4s左右，切絲寬度恢復(fù)至正常理論葉絲寬度范圍[（ [1.1±

。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于切絲機(jī)停機(jī)重新啟動(dòng)瞬間，相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備雖然快速啟動(dòng)進(jìn)人生產(chǎn)狀態(tài)，但銅排鏈進(jìn)給速度與刀輥轉(zhuǎn)速短時(shí)間內(nèi)較難恢復(fù)匹配，造成切絲機(jī)上、下銅排鏈進(jìn)給速度與刀輥的轉(zhuǎn)速之比發(fā)生變化。因此，在切絲機(jī)重新啟動(dòng)前4s左右，導(dǎo)致切絲后煙葉寬度較為細(xì)窄不能滿足切絲工藝質(zhì)量要求。

表1切絲后煙絲寬度檢測(cè)結(jié)果

Table 1 Test results of tobacco cut width after cutting

圖1切絲寬度變化趨勢(shì)

Fig.1Thevariationtrendofcutwidth

為進(jìn)一步查看切絲機(jī)停機(jī)重新啟動(dòng)后切絲實(shí)物質(zhì)量，分別對(duì)切絲后煙絲樣品實(shí)物外觀形態(tài)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見圖2。從圖2可以看出，切絲機(jī)連續(xù)生產(chǎn)停機(jī)前煙絲形態(tài)正常；切絲機(jī)停機(jī)重啟后前4s煙絲形態(tài)基本為絲絨狀煙絲，形態(tài)較為細(xì)碎，后續(xù)煙絲形態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎熃z。

2.2切絲機(jī)停啟對(duì)煙絲水分的影響為研究切絲機(jī)連續(xù)生產(chǎn)以及停機(jī)重啟過程對(duì)煙絲物料水分的影響，筆者分別對(duì)切絲機(jī)正常生產(chǎn)狀態(tài)以及停機(jī) 5、10、15、20、25、30min 后重新啟動(dòng)生產(chǎn)的煙絲物料進(jìn)行取樣分析。采用烘箱法檢測(cè)煙絲水分，結(jié)果見表2。同時(shí)，對(duì)切絲機(jī)不同停機(jī)時(shí)長下煙絲物料的水分散失情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表3。從表2、3可以看到，不同的停啟時(shí)長下，切絲機(jī)重新切絲后煙絲物料水分存在一定差異，并且不同停啟時(shí)長下煙葉原料切絲后煙絲物料水分散失量也不一樣。

為探究煙絲物料水分及其散失量與切絲機(jī)停機(jī)重啟時(shí)間的相關(guān)性，對(duì)測(cè)試結(jié)果按照切絲機(jī)停啟時(shí)長進(jìn)行系統(tǒng)分析，其變化趨勢(shì)如圖3～4所示。由圖3可知，隨著切絲機(jī)停啟注：a.停機(jī)前；b.停機(jī)重啟后前4s；c.后期。

圖2切絲機(jī)停機(jī)重啟前后煙絲實(shí)物外觀形態(tài)對(duì)比

時(shí)間的延長，切絲機(jī)重啟后煙絲物料含水率逐漸降低，下降趨勢(shì)在前 15min 左右較明顯，隨后煙絲物料含水率下降趨勢(shì)趨于平緩。結(jié)合圖4可以進(jìn)一步看到，在切絲機(jī)停啟前15min 左右，在單位統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)煙絲物料水分散失量逐漸增大，隨切絲機(jī)停啟時(shí)間的延長，煙絲物料水分散失量逐漸減小并趨于穩(wěn)定達(dá)到平衡狀態(tài)，表明煙絲物料水分散失量與煙絲物料含水率變化趨勢(shì)相吻合。

表2煙絲物料水分檢測(cè)結(jié)果

Table3Effectsofdifferentdowntime onwaterdispersion lossoftobacco cut after cutting

表3不同停機(jī)時(shí)間對(duì)切絲后煙絲物料水分散失量的影響

通過對(duì)生產(chǎn)過程中物料水分散失原因進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)主要存在以下兩方面因素：一是制絲車間生產(chǎn)現(xiàn)場空間大，雖然生產(chǎn)環(huán)境溫度控制在 （25±5）^eC 、相對(duì)濕度維持在（ 45± 5）% 的工藝保障范圍內(nèi)下，但由于空間布局等因素影響局部區(qū)域環(huán)境溫濕度難以完全達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn)要求；二是即使?jié)M足生產(chǎn)要求，在現(xiàn)場空置過程物料水分本身難免也會(huì)散失。若采用定點(diǎn)調(diào)整某生產(chǎn)區(qū)域環(huán)境溫濕度避免物料水分散失的方法，難度較大且成本和能耗較高。因此，針對(duì)在切絲機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的間歇式生產(chǎn)停頓問題，特別是在停機(jī)時(shí)間較長的情況下，為有效防止生產(chǎn)物料水分散失，可以在切絲機(jī)停機(jī)期間，將切絲機(jī)前沿線的生產(chǎn)物料進(jìn)行接出放空處理，將生產(chǎn)物料轉(zhuǎn)移至具有恒溫恒濕環(huán)境的儲(chǔ)葉房內(nèi)，使離線物料水分保持穩(wěn)定，在重新恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)，再將接出的離線物料重新?lián)絻哆€原至當(dāng)批生產(chǎn)中，從而保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性。

圖3不同停啟時(shí)間下煙絲物料水分變化趨勢(shì)

圖4不同停啟時(shí)間下煙絲物料水分散失量趨勢(shì)

Fig.4The variation trend of tobacco cut water dispersion loss underdifferentstop-starttime

2.3切絲機(jī)停啟對(duì)煙絲結(jié)構(gòu)的影響分別對(duì)正常連續(xù)切絲后取樣煙絲以及切絲機(jī)停機(jī)重新啟動(dòng)后取樣煙絲采用振動(dòng)分選篩測(cè)量煙絲結(jié)構(gòu)，檢測(cè)結(jié)果見表4、5。由表4、5可知，正常連續(xù)生產(chǎn)煙絲結(jié)構(gòu)整絲率均值為 84.662% 、碎絲率均值為0.576% ；切絲機(jī)停啟后煙絲結(jié)構(gòu)整絲率均值為 79.408% 、碎絲率均值為 2.569% ；整絲率下降5.254百分點(diǎn)，碎絲率增加1.993百分點(diǎn)。

Table 4 The structure of tobacco shreds produced continuously by a cutting machine表4切絲機(jī)連續(xù)生產(chǎn)煙絲結(jié)構(gòu)

表5切絲機(jī)停機(jī)重啟后煙絲結(jié)構(gòu)

為進(jìn)一步研究切絲機(jī)連續(xù)切絲過程及重啟后切絲過程中煙絲結(jié)構(gòu)的具體變化，基于表4、5的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，筆者重點(diǎn)分析了煙絲結(jié)構(gòu)中長絲率、中絲率、短絲率等關(guān)鍵指標(biāo)的變化情況，結(jié)果見表6。由表6可知，切絲機(jī)停機(jī)重新啟動(dòng)生產(chǎn)后，整絲率和長絲率分別下降5.254百分點(diǎn)、6.731百分點(diǎn)，而中絲率、短絲率、碎絲率分別上升5.477百分點(diǎn)、3.260百分點(diǎn)、1.993百分點(diǎn)。

表6不同切絲生產(chǎn)過程中煙絲結(jié)構(gòu)變化

Table 6The change of tobacco shreds structure in different tobacco cut proi

單位： %

通過對(duì)切絲機(jī)停機(jī)重新啟動(dòng)后的生產(chǎn)過程進(jìn)行深入分析，發(fā)現(xiàn)切絲機(jī)停啟后的短時(shí)間內(nèi)，切絲寬度會(huì)出現(xiàn)偏細(xì)的情況，與此同時(shí)，且在切絲機(jī)停啟期間，煙絲物料水分會(huì)降低，煙絲的柔韌性變差，切后煙絲物料再經(jīng)過振槽松散處理后，煙絲的造碎程度勢(shì)必進(jìn)一步增加，導(dǎo)致切絲機(jī)停啟后煙絲結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。從上述分析數(shù)據(jù)可知，切絲機(jī)停啟后煙絲整絲率及長絲率明顯下降，部分長絲造碎后變?yōu)橹薪z、部分中絲造碎后變?yōu)槎探z、短絲進(jìn)一步造碎后變?yōu)樗榻z，最終造成中絲率短絲率、碎絲率在一定程度上升。

3討論

切絲機(jī)停啟后，切絲寬度過細(xì)既會(huì)產(chǎn)生造碎增加消耗，改變煙絲結(jié)構(gòu)，同時(shí)也會(huì)影響煙支卷制質(zhì)量，煙絲水分的散失進(jìn)一步影響生產(chǎn)過程參數(shù)的調(diào)控，切絲寬度過細(xì)對(duì)煙絲結(jié)構(gòu)的影響與王宗英等[的研究結(jié)果一致。在生產(chǎn)過程中，切絲機(jī)停啟分為2種類型：一種類型是由于設(shè)備本身出現(xiàn)故障、切絲過程出現(xiàn)異常雜物、生產(chǎn)過程不受控等產(chǎn)生的必要停機(jī)；另一種類型是切絲機(jī)運(yùn)行參數(shù)設(shè)置不合理、物料流量設(shè)置不匹配、喂料倉鋪料狀態(tài)異常等產(chǎn)生的非必要停機(jī)。對(duì)于必要停機(jī)情況較難控制，僅能通過設(shè)備維保及加強(qiáng)過程管理控制，但是對(duì)于非必要停啟情況，則可以通過優(yōu)化相關(guān)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)及生產(chǎn)調(diào)控過程進(jìn)行控制。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，切絲機(jī)的非必要停機(jī)占據(jù)一定的比例，主要由于物料流量設(shè)置不匹配造成。在切絲生產(chǎn)過程中，切絲機(jī)物料流量由下一道工序烘絲物料流量決定。若切絲機(jī)物料流量大于后續(xù)工序物料流量則會(huì)造成間歇式停機(jī)，對(duì)此可以通過調(diào)整切絲機(jī)刀輥轉(zhuǎn)速、刀門高度、刀門壓力等，優(yōu)化上下工序物料流量使之相匹配[19]。同時(shí)，也可以調(diào)整烘前提升帶運(yùn)行頻率及烘前喂料倉控制量與烘絲機(jī)設(shè)定流量相匹配，也可以進(jìn)一步調(diào)整切絲機(jī)前的緩存喂料倉高、中、低位光電傳感器位置，優(yōu)化緩存喂料倉物料裝載量并保持均衡穩(wěn)定，進(jìn)而穩(wěn)定切絲機(jī)運(yùn)行流量。在切絲機(jī)停機(jī)重啟后，由于銅排鏈鏈節(jié)凹縫存在煙垢或者來料水分不均勻，均會(huì)造成銅排鏈與煙餅之間的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生打滑，銅排鏈雖在正常勻速運(yùn)動(dòng)，但煙餅運(yùn)動(dòng)距離小于排鏈運(yùn)動(dòng)距離，最終造成切絲機(jī)停啟后煙絲寬度較窄，對(duì)此可在維保期間對(duì)銅排鏈鏈節(jié)凹縫進(jìn)行定期清理，同時(shí)要對(duì)生產(chǎn)物料水分及加料均勻性進(jìn)行控制，以減少切絲機(jī)停啟后對(duì)切絲質(zhì)量的影響。

綜上分析，針對(duì)非必要停啟情況，應(yīng)從切絲機(jī)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化、生產(chǎn)過程物料流量控制、切絲前后工序銜接匹配、設(shè)備保養(yǎng)維護(hù)、生產(chǎn)物料加工過程的均勻性控制等方面提出優(yōu)化改進(jìn)思路，從而在一定程度上降低非必要停機(jī)的比例。

4結(jié)論

該研究分別對(duì)切絲機(jī)連續(xù)生產(chǎn)以及切絲機(jī)停頓重啟后煙絲質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比，分析了切絲機(jī)停啟對(duì)煙絲水分、煙絲寬度、煙絲結(jié)構(gòu)的影響，并進(jìn)行相關(guān)分析，得出以下結(jié)論：

（1）切絲機(jī)停啟重新切絲后，大約在4s時(shí)，煙絲寬度均值從異常值逐漸恢復(fù)至正常值范圍，實(shí)物外觀形態(tài)從絲絨狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)煙絲。（2）隨著切絲機(jī)停啟時(shí)間的延長，切絲機(jī)重啟后煙絲物料水分逐漸降低，在切絲機(jī)停止運(yùn)行并重新啟動(dòng)前 15min 左右，單位統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)煙絲物料水分散失量先逐漸增大，之后逐漸減小并趨于平緩。（3）切絲機(jī)停啟后煙絲結(jié)構(gòu)與正常連續(xù)生產(chǎn)對(duì)比，整絲率和長絲率分別下降5.254百分點(diǎn)、6.731百分點(diǎn)，而中絲率、短絲率、碎絲率分別上升5.477百分點(diǎn)、3.260百分點(diǎn)、1.993百分點(diǎn)。

綜上分析，可以考慮優(yōu)化切絲機(jī)運(yùn)行參數(shù)以及匹配物料流量，降低非必要停機(jī)比例，停機(jī)后采用適當(dāng)?shù)目刂品椒ū苊鉄熃z物料水分的散失，進(jìn)而降低切絲機(jī)停啟對(duì)煙絲質(zhì)量的影響。

參考文獻(xiàn)

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