專利名稱：一種評價烘絲機(jī)降刺除雜效果的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及卷煙制造技術(shù)。具體地，涉及一種評價卷煙制絲線上烘絲機(jī)的降刺除雜效果的方法。
背景技術(shù)：
滾筒烘絲作為一種傳統(tǒng)的烘絲模式，其主要作用是干燥、膨脹、提質(zhì)、混勻，它是制絲生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序。滾筒烘絲可以使煙絲的水分均勻一致，使煙絲充分松散并產(chǎn)生一定的卷曲，增加煙絲的填充能力，并滿足卷制的要求。同時，滾筒烘絲還可以排除煙絲中的部分雜氣和揮發(fā)性煙堿，使煙草的自然香氣充分透發(fā)和顯露，從而明顯改善和提高煙絲的吸食品質(zhì)和吸食質(zhì)量。烘絲機(jī)可控制的工藝參數(shù)有烘筒的轉(zhuǎn)速、進(jìn)入烘筒壁的蒸汽量、進(jìn)入烘筒的熱風(fēng)的速度和溫度，以及排潮口開度等。不同的工藝參數(shù)組合對在制品煙絲的加工品質(zhì)至關(guān)重要。以在制品的內(nèi)在質(zhì)量為主要目標(biāo)，近年來開展了許多關(guān)于烘絲機(jī)工藝參數(shù)優(yōu)化的研究。 這些研究大多關(guān)注烘絲機(jī)的熱風(fēng)溫度、熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排潮風(fēng)門開度、滾筒轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)對在制品的工藝質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定性及內(nèi)在質(zhì)量的影響，以此來確定卷煙產(chǎn)品生產(chǎn)工序的加工工藝技術(shù)參數(shù)，合理的控制在制品的感官質(zhì)量，最終達(dá)到穩(wěn)定并提高最終產(chǎn)品的感官質(zhì)量的目的。隨著卷煙加工企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的追求由過去側(cè)重產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和加工的物理質(zhì)量向注重產(chǎn)品的感官質(zhì)量方面轉(zhuǎn)變，以及突出卷煙的香氣風(fēng)格和口味特征、實現(xiàn)產(chǎn)品的個性化和差異化的中式卷煙的興起，在制絲過程中以提高卷煙產(chǎn)品感官質(zhì)量為目的的優(yōu)化工藝參數(shù)的活動也變的越來越重要。煙草行業(yè)《卷煙工藝規(guī)范》中提出的工序加工質(zhì)量評價的方法，就將感官質(zhì)量評價作為選擇工藝參數(shù)優(yōu)化的主要指標(biāo)。因此，作為烘絲機(jī)工序質(zhì)量的重要內(nèi)容，在制品煙絲的內(nèi)在感官質(zhì)量的重要性日益突出。但是，在制品工序質(zhì)量及工藝參數(shù)的感官評價具有主觀性強(qiáng)、不確定性大的缺點，因此近年來一些企業(yè)開始了基于在制品煙絲的化學(xué)變化來評價烘絲工序合理性的研究工作。烘絲機(jī)的滾筒和筒內(nèi)加熱翻板都是夾層體。當(dāng)烘絲機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，蒸汽進(jìn)入夾層體中間的蒸汽排管內(nèi)，滾筒加熱壁和加熱板以熱傳導(dǎo)的方式加熱煙絲、蒸發(fā)水分。同時，由蒸汽加熱器與風(fēng)機(jī)等組成的熱風(fēng)系統(tǒng)將熱風(fēng)從滾筒的進(jìn)料端送入滾筒內(nèi)，順著或逆著煙絲的方向流動，以對流的方式加熱煙絲、蒸發(fā)水分。當(dāng)高溫高濕的煙絲進(jìn)入烘筒后，在高溫?zé)峥諝夂蜐L筒內(nèi)壁的加熱下，由于水分的快速蒸發(fā)，在膨脹干燥的同時，煙絲中的一些可揮發(fā)的及易形成水合物的化學(xué)成分，比如游離煙堿(尼古丁)等刺激性雜氣物質(zhì)，會以濕熱空氣為載體經(jīng)排潮口排出。通過分析烘絲機(jī)的三傳一反過程，可以發(fā)現(xiàn)，在制品煙絲中的雜氣與刺激性成分的質(zhì)量傳遞可分為“一進(jìn)兩出”進(jìn)料、出料、排潮蒸汽，它們都含雜氣與刺激性成分。目前， 有關(guān)烘絲的研究成果大多集中于在制品質(zhì)量與工藝參數(shù)之間的關(guān)系方面，著眼于膨脹率、 出料水分、出料溫度、煙絲內(nèi)在感官質(zhì)量以及處理前后煙絲化學(xué)成分的變化，其關(guān)注的是“一進(jìn)一出”，并以此作為調(diào)整和優(yōu)化各項工藝參數(shù)組合的依據(jù)。而從烘絲機(jī)排潮口排出蒸汽角度，通過捕集、分析、定量其中的雜氣與刺激性成分，并以此來評判烘絲工序質(zhì)量、優(yōu)化工藝參數(shù)，這方面的研究及其實際應(yīng)用還是一片空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種評價烘絲機(jī)降刺除雜效果的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種評價烘絲機(jī)降刺除雜效果的方法，包括以下步驟通過將排潮蒸汽通過設(shè)置在冷凝器上的蒸汽接口通入冷凝器中，進(jìn)行冷凝，得到冷凝水，再對冷凝水進(jìn)行色譜分析，計算出排潮蒸汽中化學(xué)成分的含量，將化學(xué)成分的含量轉(zhuǎn)換為單位質(zhì)量在制品葉絲化學(xué)成分的逸出量，最后根據(jù)化學(xué)成分的逸出量計算加權(quán)平均逸出量，來評價烘絲機(jī)的降刺除雜效果。進(jìn)一步地，所述評價烘絲機(jī)的降刺除雜效果的化學(xué)成分為尼古丁、二甲胺、二甲基
乙酰胺、氨。進(jìn)一步地，所述對冷凝水進(jìn)行色譜分析是分別對冷凝水中的尼古丁用高效液相色譜(HPLC)檢測；二甲胺、二甲基乙酰胺用吹掃捕集-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MS)檢測；氨用離子色譜(IC)檢測，分析得到各自的濃度。尼古丁、氨、二甲胺、二甲基乙酰胺，在烘絲機(jī)排潮蒸汽中的含量按下式(1)計算Xi = CiXV/m............................................................... (1)式中Xi-烘絲機(jī)排潮蒸汽中各雜氣刺激性成分的含量，單位為毫克/千克(mg/kg)；Ci-經(jīng)儀器檢測的由標(biāo)準(zhǔn)曲線上計算得出的各成分濃度，單位為毫克/升(mg/L)；V-捕集烘絲機(jī)排潮蒸汽所得的冷凝水體積，單位為毫升(mL)；m-烘絲機(jī)排潮蒸汽的質(zhì)量(以冷凝水質(zhì)量計)，單位為克(g)。進(jìn)一步地，將排潮蒸汽中的化學(xué)成分含量，乘以每小時出入的葉絲的水分損失量與蒸汽注入量之和，再除以在制品的流量，即得單位質(zhì)量在制品葉絲(干基)雜氣與刺激性成分的逸出量。詳細(xì)過程可按下式(2)計算Yi = XiX [MX (wa-wa)+S]/M................................................ (2)式中Yi-烘絲機(jī)在制品葉絲中各雜氣刺激性物質(zhì)的逸出量，單位為毫克/千克(mg/kg)；Xi-烘絲機(jī)排潮蒸汽中各雜氣刺激性成分的含量，單位為毫克/千克(mg/kg)；M-烘絲機(jī)對在制品葉絲的處理流量(干基)，單位為千克每小時(kg/h)；wa-在制品葉絲的進(jìn)料含水率，單位為百分比(％)；在制品葉絲的出料含水率，單位為百分比(％)；S烘絲機(jī)蒸汽注入量，單位為千克每小時(kg/h)；依據(jù)企業(yè)自身卷煙產(chǎn)品雜氣與刺激性的目標(biāo)要求及各雜氣刺激性成分的相對重要性，可相機(jī)賦予各雜氣刺激性成分相同或不同的權(quán)重，按下式C3)計算各雜氣刺激性物質(zhì)的(加權(quán))平均逸出量，作為烘絲機(jī)降刺除雜效果的表征評價指標(biāo)Y= (Y1X f\+Y2 X f2+... +Yi X fi) /n.......................................... (3)
式中Y-雜氣刺激性成分的平均逸出量，單位為毫克/千克(mg/kg)；Yi-第i種雜氣刺激性成分的逸出量(i = η)，單位為毫克/千克(mg/kg)；第i種雜氣刺激性成分的權(quán)重(i = η)；η-雜氣刺激性成分的種數(shù)。進(jìn)一步地，所述將排潮蒸汽通入冷凝器是將排潮蒸汽經(jīng)安裝在烘絲機(jī)排潮口風(fēng)門的排潮蒸汽管道上的鍍鋅鋼管引出，之后經(jīng)與鍍鋅鋼管相連的玻璃管進(jìn)入冷凝裝置。進(jìn)一步地，所述冷凝器包括圓柱體冷凝面、蛇形冷凝管、壓力平衡口 ；蛇形冷凝管置于圓柱體冷凝面的中間，壓力平衡口設(shè)置在圓柱體冷凝面上。所述圓柱體冷凝面及蛇形冷凝管，可提供較大的熱交換面積，以使烘絲機(jī)排潮蒸汽中的熱量快速傳遞轉(zhuǎn)移至冷卻水，達(dá)到快速冷凝排潮蒸汽的目的。所述壓力平衡口連通了冷凝器與環(huán)境，平衡了冷凝腔與環(huán)境之間的壓力差，避免壓差應(yīng)力對冷凝器的破壞。優(yōu)選地，所述冷凝器還包括外壁層；存在外壁層時，所述壓力平衡口設(shè)置在外壁層上。外壁層使冷凝器構(gòu)成一個相對密閉的體系，減輕了環(huán)境對冷凝過程的影響。優(yōu)選地，所述冷凝器采用兩個單級冷凝器垂直串聯(lián)后的雙級冷凝器。更優(yōu)選地，第一級冷凝器的冷卻水溫度控制在15°C 20°C，第二級冷凝器的冷卻水溫度控制在5°C 10°C。第一級冷凝器采用溫度相對較高的冷卻水，目的是帶走汽-液相變過程的大部分熱量；第二級采用溫度相對較低的冷卻水，目的是繼續(xù)降低冷凝水的溫度， 以限制雜氣刺激性成分在采樣過程中的揮發(fā)損失。根據(jù)外接冷凝系統(tǒng)的負(fù)荷，第一級冷凝器的進(jìn)水可以是第二級冷凝器的出水。采集烘絲機(jī)排潮蒸汽時，蒸汽經(jīng)蒸汽接口(1)進(jìn)入由圓柱體冷凝面( 及蛇形冷凝管C3)構(gòu)成的冷凝器，經(jīng)熱交換相變?yōu)樗嘁后w；排潮蒸汽經(jīng)第一級預(yù)冷凝后，尚存的殘余蒸汽及溫度較高的冷凝水經(jīng)串接標(biāo)準(zhǔn)口( 下行至第二級冷凝器中，在較低的溫度下繼續(xù)冷凝、降溫。垂直串聯(lián)的雙極冷凝器交換了大量的蒸汽液化熱量，能最大限度地冷凝捕集排潮蒸汽中的雜氣與刺激性物質(zhì)。采樣時可根據(jù)外接冷卻系統(tǒng)的制冷量及雙級垂直串聯(lián)冷凝器的熱交換量，控制蒸汽流量，避免冷卻水溫度過高，以有效捕獲雜氣刺激性物質(zhì)。本發(fā)明也可用于食品加工行業(yè)等其它類型干燥設(shè)備排出蒸汽中水溶性化學(xué)組分的收集分析及工藝條件評價。本發(fā)明的優(yōu)點在于1、本發(fā)明使用計算得出的化學(xué)成分的逸出量來表征、評估烘絲機(jī)的降刺除雜效果，可校正感官評價方法的主觀性，降低感官評價方法的不確定性，在優(yōu)化烘絲機(jī)工藝參數(shù)、評價烘絲工序處理強(qiáng)度方面有很大的技術(shù)價值。2、本發(fā)明設(shè)備簡單、操作快捷，能充分冷凝排潮蒸汽，使得對排潮蒸汽的定量分析更加準(zhǔn)確。


圖1為本發(fā)明的雙級垂直串聯(lián)冷凝器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中各個標(biāo)記分別為1-蒸汽接口 ；2-圓柱體冷凝面；3-蛇形冷凝管；4-外壁層；5-串接標(biāo)準(zhǔn)口 ；6_壓力平衡口 ；箭頭所示為冷卻水進(jìn)口及出口。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。實施例1如圖1所示，本發(fā)明使用的裝置包括兩個單級冷凝器，每一個單級冷凝器包括烘絲機(jī)排潮蒸汽接口(1)、由圓柱體冷凝面O)、蛇形冷凝管C3)及壓力平衡口(6)構(gòu)成的冷凝器、外壁層G)，蒸汽接口(1)設(shè)置在外壁層(4)的外側(cè)，外壁層(4)設(shè)置在圓柱體冷凝面 (2)外面，兩個單級冷凝管經(jīng)串接標(biāo)準(zhǔn)口( 相連。所述烘絲機(jī)排潮蒸汽接口(1)為^mm的標(biāo)準(zhǔn)陰口 ；所述圓柱體冷凝面(2)為外徑 35mm、高160mm ；所述蛇形冷凝管(3)為外徑20mm、高160mm、蛇形圈數(shù)為14個；包圍冷凝器的外壁層⑷為外徑55mm、高180mm;所述串接標(biāo)準(zhǔn)口(5)為^mm的標(biāo)準(zhǔn)陽口。實施例2如圖1所示，本發(fā)明使用的裝置包括兩個單級冷凝器，每一個單級冷凝器包括烘絲機(jī)排潮蒸汽接口(1)、由圓柱體冷凝面O)、蛇形冷凝管C3)及壓力平衡口(6)構(gòu)成的冷凝器、外壁層G)，蒸汽接口(1)設(shè)置在外壁層(4)的外側(cè)，外壁層(4)設(shè)置在圓柱體冷凝面 (2)外面，兩個單級冷凝管經(jīng)串接標(biāo)準(zhǔn)口( 相連。所述烘絲機(jī)排潮蒸汽接口(1)為^mm的標(biāo)準(zhǔn)陰口 ；所述圓柱體冷凝面( 為外徑 55mm、高M(jìn)Omm ；所述蛇形冷凝管(3)為外徑40mm、高M(jìn)Omm、蛇形圈數(shù)為22個；包圍冷凝器的外壁層⑷為外徑75mm、高^Omm;所述串接標(biāo)準(zhǔn)口(5)為^mm的標(biāo)準(zhǔn)陽口。實施例3如圖1所示，本發(fā)明使用的裝置包括烘絲機(jī)排潮蒸汽接口(1)、由圓柱體冷凝面 O)、蛇形冷凝管C3)及壓力平衡口(6)構(gòu)成的冷凝器、外壁層G)，蒸汽接口(1)設(shè)置在外壁層的外側(cè)，外壁層(4)設(shè)置在圓柱體冷凝面( 外面。實施例4一種評價烘絲工序降刺除雜能力的方法，包括以下步驟在烘絲機(jī)排潮口風(fēng)門之后約an的排潮蒸汽管道上安裝內(nèi)徑為30mm的鍍鋅鋼管引出排潮蒸汽，并以球閥控制蒸汽流量；再以適合直徑、長度因地制宜、具合適接口的玻璃管相連，將蒸汽引入實施例1的雙級垂直串聯(lián)冷凝器的蒸汽接口(1)，其中，第一級冷凝器的冷卻水溫度控制在20°C，第二級的冷卻水溫度維持在10°C。雙級垂直串聯(lián)冷凝器的下端接裝一定容積的玻璃容器，開啟外接冷卻系統(tǒng)，棄去初始采集的冷凝水30mL ；采集300mL的冷凝水，停止捕集，得到采集樣品；分別對采集的樣品中的尼古丁用高效液相色譜(HPLC)檢測；二甲胺、二甲基乙酰胺用吹掃捕集-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MS)檢測；氨用離子色譜(IC)檢測，分析得到各自的濃度。尼古丁、氨、二甲胺、二甲基乙酰胺，其在烘絲機(jī)排潮蒸汽中的含量按式(1)計算。 按式( 計算出單位質(zhì)量在制品葉絲(干基)雜氣與刺激性成分的逸出量。以某配方葉絲為試驗對象，按本發(fā)明所述方法，測試不同滾筒轉(zhuǎn)速條件下烘絲機(jī)排潮口排出蒸汽中的各雜氣刺激性物質(zhì)的(加權(quán))平均逸出量。本例中，將尼古丁的權(quán)重賦值0. 0001，其余成分的權(quán)重賦值為1，按式C3)計算各雜氣刺激性物質(zhì)的(加權(quán))平均逸出量，結(jié)果如表1。依據(jù)這組數(shù)據(jù)，烘絲機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速控制在12r/min的降刺除雜效果較好。表1烘絲機(jī)不同轉(zhuǎn)速葉絲雜氣與刺激性物質(zhì)的逸出量(單位mg/kg，葉絲)
權(quán)利要求
1.一種評價烘絲機(jī)降刺除雜效果的方法，其特征在于，包括以下步驟通過將排潮蒸汽通過設(shè)置在冷凝器上的蒸汽接口通入冷凝器中，進(jìn)行冷凝，得到冷凝水，再對冷凝水進(jìn)行色譜分析，計算出排潮蒸汽中化學(xué)成分的含量，將化學(xué)成分的含量轉(zhuǎn)換為單位質(zhì)量在制品的化學(xué)成分的逸出量，最后根據(jù)化學(xué)成分的逸出量計算加權(quán)平均逸出量，來評價烘絲機(jī)的降刺除雜效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評價烘絲機(jī)降刺除雜效果的方法，其特征在于，所述評價烘絲機(jī)降刺除雜效果的化學(xué)成分為尼古丁、二甲胺、二甲基乙酰胺、氨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評價烘絲機(jī)降刺除雜效果的方法，其特征在于，所述對冷凝水進(jìn)行色譜分析是分別對冷凝水中的尼古丁用高效液相色譜(HPLC)檢測；二甲胺、 二甲基乙酰胺用吹掃捕集-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC/MS)檢測；氨用離子色譜(IC)檢測，分析得到各自的濃度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評價烘絲機(jī)降刺除雜效果的方法，其特征在于，將排潮蒸汽中的化學(xué)成分含量，乘以每小時出入的葉絲的水分損失量與蒸汽注入量之和，再除以在制品的流量，即得單位質(zhì)量在制品的化學(xué)成分的逸出量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種評價烘絲機(jī)降刺除雜效果的方法，其特征在于，所述將排潮蒸汽通入冷凝器是將排潮蒸汽經(jīng)安裝在烘絲機(jī)排潮口風(fēng)門的排潮蒸汽管道上的鍍鋅鋼管引出，之后經(jīng)與鍍鋅鋼管相連的玻璃管進(jìn)入冷凝器上的蒸汽接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種評價烘絲機(jī)降刺除雜效果的方法，其特征在于，所述冷凝器包括圓柱體冷凝面、蛇形冷凝管、壓力平衡口 ；所述蛇形冷凝管設(shè)置在所述圓柱體冷凝面的中間，所述壓力平衡口設(shè)置在所述圓柱體冷凝面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種評價烘絲機(jī)降刺除雜效果的方法，其特征在于，所述冷凝器還包括外壁層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種評價烘絲機(jī)降刺除雜效果的方法，其特征在于，所述冷凝器采用兩個單級冷凝器垂直串聯(lián)后的雙級冷凝器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種評價烘絲機(jī)降刺除雜效果的方法，其特征在于，第一級冷凝器的冷卻水溫度控制在15°C 20°C，第二級冷凝器的冷卻水溫度控制在5°C 10°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種評價烘絲機(jī)降刺除雜效果的方法。通過將排潮蒸汽通過設(shè)置在冷凝器上的蒸汽接口通入冷凝器中，進(jìn)行冷凝，得到冷凝水，再對冷凝水進(jìn)行色譜分析，計算出排潮蒸汽中化學(xué)成分的含量，將化學(xué)成分的含量轉(zhuǎn)換為單位質(zhì)量在制品葉絲化學(xué)成分的逸出量，最后根據(jù)化學(xué)成分的逸出量計算加權(quán)平均逸出量，來評價烘絲機(jī)的降刺除雜效果。本發(fā)明使用計算得出的化學(xué)成分逸出量來表征、評估烘絲機(jī)的降刺除雜效果，可校正感官評價方法的主觀性，降低感官評價方法的不確定性，在優(yōu)化烘絲機(jī)工藝參數(shù)、評價烘絲工序處理強(qiáng)度方面有很大的技術(shù)價值。
文檔編號G01N30/02GK102507243SQ20111033694
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月28日
發(fā)明者劉獻(xiàn)軍, 莊亞東, 張媛, 朱懷遠(yuǎn), 熊曉敏, 石懷彬, 韓開冬 申請人:江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司