关于如何提升梗丝柔性风选出口含水率稳定性的研究

一、前言

梗丝、膨胀丝、叶丝是卷烟中最常用的组成成分，其中梗丝具有成本低、物理特性稳定、加工方便等一系列优点，是众多卷烟品牌除叶丝外用量最多的卷接原料。梗丝柔性风选出口含水率是制梗流程最后一道工序，是衡量梗丝质量的关键指标之一，也是衡量制梗水平的重要指标之一。随着工厂对烘梗丝风选出口水分标准偏差的要求越来越高，梗丝风选出口水分稳定性已经逐渐无法满足工厂需求，在此背景下开展了本次研究。

二、 名词解释

2.1 梗丝柔性风选出口含水率的定义

梗丝柔性风选出口含水率是指干燥后的梗丝经柔性风选机筛选后的成品梗丝含水率。梗丝柔性风选出口含水率一般是由红外水分仪进行测量，测量的数据传输到集控系统，为前端干燥设备的控制提供依据。在不同卷烟厂，梗丝柔性风选出口含水率的数据一般是 10 到 15 秒取一个点，即每10 到 15 秒的数据平均值作为一个数据点，可通过这种数据处理方式减低梗丝柔性风选出口含水率的测量误差,也能降低随机波动的干扰。

2.2 梗丝柔性风选出口含水率标准偏差的定义

梗丝柔性风选出口含水率标准偏差是只单批柔性风选出口含水率实际值与单批平均含水率离差平方的算数平均数的平方根，能反映单批梗丝柔性风选出口含水率的离散程度，常用于衡量单批梗丝含水率的稳定性和烘梗丝过程波动情况。各卷烟厂在计算标准偏差时，一般会将料头数据和料尾数据剔除，避免非稳态数据对计算结果的影响。

三、流程分析

梗丝风选前的主要生产流程包括烟梗预处理工序、切梗工序、梗丝加料工序和烘梗工序。本文将对制梗设备及工艺原理进行分析，分析各工序对梗丝柔性风选出口含水率稳定性的影响，确定关键流程。

3.1 烟梗预处理工序的影响分析

烟梗预处理工序主要对烟梗进行清洗、浸泡、贮存处理，重点对烟梗增湿，增加烟梗的耐加工性。梗丝预处理过程是增加梗丝的含水率的过程，含水率的增加一倍以上，是后续加工的必要条件。预处理过程中的关键工作是浸梗处理和贮梗处理，对梗丝含水率有影响的主要参数是浸梗温度、浸梗时间和贮梗时间。浸梗温度和浸梗时间是保证梗条润透、梗条内部含水率均匀的重要保障，一般情况下温度越高，浸梗时间越长，梗条内部组织含水率越高。贮梗时间是根据梗条吸水特性而设定的指标，足够的贮梗时间可使梗条内部水分饱和。所以烟梗预处理工序的控制水平，直接关系到梗条的含水率的均匀性和饱和度，对后段工序有重大影响，间接影响梗丝柔性风选出口含水率稳定性。

3.2 切梗工序的影响分析

切梗工序主要将烟梗按照工艺设计要求将梗条均匀切割成一定宽度的梗丝。梗丝宽度对梗丝含水率的稳定性也有重要影响，尤其是梗丝宽度的均匀性。如果梗丝宽度不均匀，在烘梗丝过程中同等条件下宽度大的梗丝含水率会比宽度小的梗丝含水率低，导致梗丝间的水分不均匀，从而影响梗丝柔性风选出口含水率稳定性。影响切梗丝宽度均匀性的指标有很多，比较重要的指标有切梗来料稳定性、打滑系数和刀门压力等。切梗来料的稳定性是连续切丝的前提，如果断料会增加切梗料头料尾的频次。料头切丝宽度不稳定，从而应尽量避免切梗丝停机次数。切梗丝打滑系数是对切梗丝宽度微调的设备参数，一般情况下切梗丝宽度偏大或者偏小都可通过打滑系数精细调整，其对梗丝宽度满足工艺要求有着重要的意义。刀门压力是刀门将梗条压成饼状的压力，是切丝过程梗条与切刀位置相对固定的保障。刀门压力过小将导致跑条，梗丝宽度过大；刀门压力过大则会导致梗条输送受阻，切出细梗丝。刀门压力设置不合理，都会导致切梗丝宽度不均匀，从而影响烘梗强度的差异性，间接导致梗丝柔性风选出口含水率不稳定。

3.3 梗丝加料工序的影响分析

梗丝加料主要作用是对梗丝表面喷射料液，同时通过少量的雾化水均匀梗丝间的含水率，其加水量几乎可以忽略不计，而且梗丝加料后梗丝的贮存时间很短，梗丝加料的雾化水大多属于表水，很难浸入梗丝内部组织，所以对梗丝含水率的影响不大。

3.4 烘梗工序的影响分析

烘梗主要是通过 HDT 气流式烘梗丝机对梗丝进行快速脱水处理，并达到工艺设计的含水率。试验数据表明，烘梗丝机内部条件一样的情况下，对梗丝含水率稳定性影响最大的是梗丝流量。通过对烘梗前的梗丝流量进行观察，发现烘梗前电子皮带秤流量的稳定性只是表象，而实际生产过程中梗丝流量波动较大。这种波动性主要体现电子皮带秤落料口的梗丝不是连续的，是间断的梗丝团。理论上，分布不均匀的梗丝进入烘梗丝机内部后，较为集中的外表梗丝比靠中心的梗丝更容易脱水，较为分散的梗丝之间脱水强度几乎一致。这种流量的波动，将导致烘梗丝出口的梗丝水分不均匀，从而影响梗丝柔性风选出口含水率的稳定性。

通过以上分析，影响梗丝柔性风选出口含水率稳定性的关键流程包括烟梗预处理工序、切梗工序和烘梗工序。只要对关键流程进行改进优化，就能提升梗丝柔性风选出口含水率稳定性。

四、应对策略

4.1 烟梗预处理工序的优化

针对烟梗预处理工序对梗丝含水率的影响因子，行业内有很多先进方法可以借鉴。比较有用的方法是通过试验设计，确定各生产牌号浸梗温度、浸梗时间和贮梗时间的最佳值，将最佳值应用到实际生产中。针对浸梗温度和浸梗时间，我厂选择使用 DOE 试验进行优化。通过两因子量水平的DOE 实验设计，经一次拟合、一次残差诊断、二次拟合、二次残差诊断、模型判断、找最优解和最优解验证后，再结合工艺要求，将浸梗温度和浸梗时间控制在最佳水平。对于贮梗时间，我厂选择使用回归分析进行优化。通过数据收集，建立有效的回归方程，从方程中计算最佳贮梗时间，再结合工艺要求将最佳贮梗时间应用到生产中。在对各参数优化后，为了巩固成果，应将相关参数标准化。

4.2 切梗工序的优化

对切丝工序来料稳定性而言，减少断料停机次数，对稳定梗丝含水率有所帮助。一般情况下，为了保证梗丝加料和切梗丝过程的稳定性，切梗丝机后端设有喂料仓和电子皮带秤，切梗机前端也设有电子皮带秤。切梗丝机停机的常见情况是切梗丝机后端的喂料仓满料，从而逼停切梗丝机。所以在实际生产过程中，应根据切梗丝机后端设有喂料仓料位情况，对切梗丝机前的电子皮带秤流量进行反馈调节，以保证切梗丝机连续生产。对于切梗打滑系数和刀门压力，我厂处理方式与贮梗时间处理方式一致，通过回归分析找最佳值。

4.3 烘梗工序的优化

造成分析，烘梗入口梗丝流量波动的原因是由设备特性决定的，尤其是像这种低速电子皮带秤与高速皮带连接处表现得最为明显。这种波动是不可避免，但可以降低。通过试验，降低电子皮带秤表面物料的高度可以有效提高电子皮带秤的运行速度，从而提高物料的连续性。我厂通过降低电子皮带秤的计量管压料辊高度来实现这一目的。当然行业内还有其余比较有效的做法，例如通过在电子皮带秤落料口增加导料装置，使物料进料保持连续。

[参考文献]

[1] 朱俊召，张楚安，陈慧斌，等.浸梗和微波润梗技术在制丝工艺中的研究应用［J］.烟草科技，2010（5）：5-8.