烟丝混合均匀性研究

摘要

固-固混合作为过程工业中典型的单元操作，在化工、冶金、食品、建筑、医药等众多行业中被广泛涉及，良好的混合效果是产品质量的基本保障。烟草的加工过程中也存在多处混合过程，烟草物料的混合效果是影响卷烟产品物理和感官质量的重要因素。烟草行业对于固体混合的研究大多集中在混合效果的评价方面，但由于烟草物料的特殊性，目前尚未建立行业统一的混合均匀性评价方法。
　　 近年来，烟草行业日益重视配方烟丝混合的研究，一方面精细化加工的要求促使行业不断提高过程控制能力和提升、稳定产品质量；另一方面，特色工艺和分组加工的广泛实施也需要对新的工艺条件下固体物料混合均匀度是否满足产品质量稳定性的要求进行深入研究。
　　 本文利用烟丝物理性质的差异，以CO2 膨胀烟丝作为示踪物对配方烟丝的混合进行了研究。本课题的开展，有利于深入了解行业现有技术装备和工艺条件下烟丝的混合情况，为建立较为完善的烟丝混合均匀性评价方法、优化和预测混合效果奠定了基础。
　　 课题主要结论如下：
　　 1．探索建立了一种以示踪物的均匀性评价配方烟丝混合均匀性的方法。采用统计分析方法确定了该方法的取样量和取样次数，并分析了CO2 膨胀烟丝作为示踪物的代表性。结果表明：1）随着取样量（烟支数）的增加，烟支样品中膨胀烟丝含量的均值逐渐趋于稳定，标准偏差逐渐减小并趋于稳定；取样量90g、取样次数30 次的烟支样本中膨胀烟丝的含量能够代表整个批次最终烟丝混合物总体，且该方法在生产批次间具有稳定性。2）CO2 膨胀烟丝的特征尺寸及其尺寸分布均匀度系数与叶丝、梗丝差异不大，粒径整体分布相近；在90g 取样量的检测尺度下，按照欧盟对制药行业混合均匀的判定标准，卷烟机出口烟支样品混合均匀，说明膨胀烟丝作为示踪物的代表性较好。
　　 2．采用负阶跃示踪法建立了加香滚筒中烟丝停留时间分布的测定方法，确定了适用于描述该过程烟丝混合特性的物理模型。结果表明：1）所建立的烟丝停留时间分布测定方法具有测试时间短、重复性好的特点。2）本试验范围内，物料在滚筒中的平均停留时间和最短停留时间随转速的增加和流量的增大而减少，无因次方差随着滚筒转速的增加和流量的增大而增大，该规律符合本行业和其他行业的一般研究结果。3）PFR-CSTR 串联组合模型可以较好的描述加香滚筒中烟丝的流动和混合特性；加香滚筒中烟丝的混合均匀度随着转速的增加而增加，与模型的预测结果相同。
　　 3．利用所建立的烟丝混合均匀性评价方法，研究了不同加工工序烟丝混合均匀性变化规律，通过计算方差降低指数比较了不同加工工序的混合能力。结果表明：1）从掺配工序开始，随着加工点的后移，配方烟丝中膨胀烟丝含量的标准偏差从2.810％降低到0.4829％，表明烟丝混合均匀度明显提高。其中，烟丝在经过箱式贮丝和风力输送后膨胀烟丝含量的标准偏差从二级混配柜出口的0.6908％分别提高到0.7536％和1.221％，表明烟丝经箱式贮丝和风力输送后混合均匀度有所降低。2）加香机和卷烟机的方差降低指数分别为5.389和6.387，其混合能力明显高于其他加工环节。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第二章 烟丝混合均匀性评价方法研究

第三章 滚筒加工设备中烟丝混合效果预测模型研究

第四章 不同加工工序烟丝混合均匀性研究

第五章 总结与展望

参考文献

作者简介

致 谢