1 概述
白肋烟是混合型卷烟和雪茄烟的重要原料。由于受生长环境条件、栽培技术以及调制方法等复杂因素的影响,使得进口白肋烟与国产白肋烟以及国内不同产烟区生长的白肋烟对其加工工艺都有特殊的要求。尤其是不同种类的白肋烟在烘烤时对烤箱内温度和湿度的要求都是不同的。根据各卷烟厂的实际情况,不断探索决定产品风格的关键性生产技术,研究白肋烟处理的新工艺、新方法,开发出能满足国内外消费者需求的高品质的混合型卷烟产品,是烟草机械业内人永远的追求目标。影响白肋烟处理的因素很多,但无论如何,选择一个合理的工艺线路是处理好白肋烟的先决条件。针对白肋烟的这一特殊情况,秦皇岛烟草机械有限责任公司为厦门卷烟厂生产了国产第一条单层白肋烟生产线,这条生产线有着严格的工艺要求,在电气自动控制方面采用了世界上先进的控制模式,通过人机界面可对各项参数进行修改,使控制变得更加灵活。经过对设备的现场调试和改进,该白肋烟生产线已经正常运转。
白肋烟在处理过程中要发生复杂的美拉德反应(一种普遍的非酶褐变现象),这不但是除杂、除氨、除挥发碱的过程,也是在高温条件下里料与烟叶发生一系列生化反应,产生致香物质的过程。当然,也包含了在烟叶中原有的和美拉德反应过程产生的致香物质的蒸发和损失。在白肋烟处理过程中,烘干区温度、湿度、烘焙时间、烘干区终端烟叶含水率的选择,应根据烟叶自身的品质特点和卷烟厂卷烟风格设计的要求而定。
2 处理工艺
2.1 工艺流程图
根据白肋烟的这些特点,秦皇岛烟草机械有限责任公司为厦门卷烟厂生产的单层白肋烟生产线的工艺流程图如图1。
 图1 工艺流程图
在图1中可以看出,贮叶柜是烟叶的中转站,它可以根据白肋烟卷烟风格不同,选择不同的工艺线路。如在不需要加表料的情况下:回潮后烟叶→贮叶柜→加温加湿机→加料机(加里料)→刮板喂料机→烘焙区→冷却区→回潮区→贮叶柜→掺兑;在需要加表料时选择的路线应该是:回潮后烟叶→贮叶柜→加温加湿机→加料机(加里料)→刮板喂料机→烘焙区→冷却区→回潮区→贮叶柜→加温加湿机→加料机(加表料)→掺兑;如果是优质的白肋烟叶,杂气不明显、刺激性很小,它的工艺流程则可以选择为:回潮后烟叶→贮叶柜→加温加湿机→加料机(加里料)→贮叶柜→掺兑。为了进一步满足不同风格白肋烟对工艺参数控制的要求,在电气控制程序中可对其分别单独控制,在触摸屏有“进行烘焙”、“二次加料”、“不经烘焙”“掺兑”等按键可以选择。
2.2 处理工艺过程中的关键
白肋烟处理工艺过程中,温度、湿度、水分等参数的控制是关键。温度、湿度和水分指标是影响白肋烟处理的重要因素,根据不同风格的白肋烟,各厂家对温度、湿度、水分等参数在每一个阶段都有着不同的要求。
(1) 加温加湿机
遂道式加温加湿机通过压力传感器发送的4~20mA信号,对蒸汽流量大小进行控制,在烟叶通过遂道时,可以适当补充一定的水分,回潮后的烟叶进入贮丝柜中水分一般在16%~18%,经过遂道后水分一般在18%~20%之间,并且提高了烟叶烘烤前的温度(在75℃左右),有利于烟叶对料液的吸收。 (2) 一次加料(加里料)
未经处理的白肋烟通常难以避免烟气粗糙、生硬和余味苦涩缺陷。加里料的作用在于改善这些缺陷使烟叶内部成分在烘烤时发生更多的梅拉德反应,产生令人满意的白肋烟独有的香气特征,并除去杂气、刺激性气味。在进行加料前加料机筒体预热,温度达到80℃使得叶片在经过加料机时温度升高,加快料液的渗透速度,这种高温高湿的环境为烟叶细胞充分吸收料液,并为即将进入白肋烟处理烘焙阶段奠定基础。加料机滚筒采用变频调速,烟叶在筒内存留长短可根据设定频率而改变,并且在筒体的前后端有蒸汽喷管,在烟叶进入筒子时,控制蒸汽喷管的电磁阀动作,使得烟叶在筒子内呈悬浮状,料液能均匀的加在烟叶上。
(3) 烘焙阶段
烘焙阶段是白肋烟处理的关键工序,通过对烟叶的厚度、烘焙时间、温度、湿度等参数的控制,使烟叶温度升高,含水率降低,白肋烟叶和施加在叶片上的糖料发生十分复杂的化学反应,在反应过程中将逐渐消除杂气、降低刺激,使致香物质产生。
白肋烟烘焙区分为三个干燥区,每个干燥区都有一个测温装置PT100,通过PT100不断发送4~20mA温度信号,再经过PLC处理后控制热风风门开启度的大小,从而可以控制干燥区仓室的温度;另外,在每个干燥区也都装有一台温、湿度传感器,既可以安装在通道一侧用于显示,也可以参与控制。温、湿度传感器采集到的湿度信号,用于控制各干燥区伺服电机,开启排潮风门,从而使得干燥区的湿度达到要求的工艺指标,对于温、湿度的控制下面以厦门卷烟厂为华美卷烟有限公司加工的一批白肋烟为例:

图2 烘干机内干燥一区温湿度变化情况

图3 烘干机内干燥二区温湿度变化情况
上述图表所测得数据均为2003年4月25日厦门卷烟厂为华美卷烟有限公司加工马来西亚进口白肋烟时,由华美卷烟有限公司所测得。在生产以前,按照华美卷烟有限公司的要求,将白肋烟烘焙机干燥一区的温度设定为125℃,湿度为15%;干燥二区的温度设定为125℃,湿度为5%;干燥三区温度设定为120℃,湿度为2%;烘干机回潮后烟叶的出口水分设定为12%;HT前核子称流量为700kg/h。根据随机所测数据计算出:干燥一区温度平均值为125.6℃,湿度平均值为15.33%;干燥二区温度平均值为124.4℃,湿度平均值为4.6%;干燥三区温度平均值为121℃,湿度平均值为1.99%。温度变化在±5℃之间,湿度变化基本在±1%之间(见图2、图3、图4),经过一段时间的生产调试,各项参数将会更加准确,精度更高。当然这些参数应该根据不同品种,不同风格的白肋烟进行修改。

图4 烘干机内干燥三区温湿度变化情况
(4) 回潮阶段
通过蒸汽引射水,让刚刚经过冷却区的白肋烟叶片重新疏松,并且柔软,烟叶细胞再次舒张。白肋烟回潮区也分为四个部分,前三个部分均采用手动的方式使蒸汽引射水,当烟叶经过时将水雾均匀的喷到叶片上,手动回潮后水分一般在9%~10%之间(可调),第四部分则通过水分仪测得的出口烟叶所含的水分对气动薄膜阀进行调节,经过PID运算后,来控制蒸汽引射水的流量,来达到自动回潮的目的,回潮后的水分约在12%~14%之间(可根据在线和离线,以及厂家要求来定)。
(5) 贮叶
贮叶有利于烟叶对料液的充分吸收并且使烟叶中的水分均匀。贮叶柜均采用平铺的布料方式,对各工序烟叶水分均匀性以及加料的均匀性、准确性起到了积极的作用,更重要的是使料液被烟叶充分吸收,起到稳定产品质量的作用,贮叶柜底带均采用变频调速,可以通过调节电机频率来改变出料的速度。
3 电气部分

图5 RSLogix5555系统基本配置
以厦门卷烟厂为例,其白肋烟生产线的自动化控制部分采用了罗克韦尔自动化的RSLogix5555系列产品,通过Devicenet对变频器、水分仪、以及FLEX I/O进行信号采集,采用ControlNet与核子称、触摸屏、上位机相连。 其温度、湿度、水分、压力等参数的控制均采用PID闭环控制,以湿度控制为例:

图6 湿度控制
湿度PID调节器不断的采集湿度传感器发送的信号,经过对其P、I、D值的调节,即时调整风门的排潮风量,保证各区烟叶在所指定湿度环境中得到有效的处理,适宜的湿度环境,对于去除杂气、刺激性气味、保留和产生致香物质,改善白肋烟的吸味起着非常重要的作用。
4 总结
秦皇岛烟草机械有限责任公司为厦门卷烟厂生产的首例国产单层白肋烟处理线,吸取了以往进口白肋烟处理线的优点,并且采用了国际上先进的控制模式,具备使用灵活、方便、根据厂家的需要选择工艺处理方式、参数易于修改等优点,在调试完成后华美卷烟有限公司在厦门卷烟厂的白肋烟处理线上对其进口白肋烟进行了试生产并对多项指标进行了检测和化学分析。
经过华美卷烟有限公司专家的评吸得出结论:该白肋烟处理线比以往的白肋烟处理线处理后的白肋烟的香味特征明显,对烟的吸味有了较大的改善,大大提高了白肋烟的吸食性。
参考文献
[1] 李元实, 韩民杰, 朱良华. 梅拉德反应产物在白肋烟处理中的应用[J]. 烟草科技, 2001(4): 5-7.
[2] 谢剑平, 赵明月, 吴鸣, 赵晓东. 白肋烟重要香味物质组成的研究[J]. 烟草科技, 2002(10): 4-16.
其他作者:张军英(1974-),河北乐亭人,助理工程师,现从事电控产品设计工作。
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