叶丝滚筒干燥过程中化学成分的动态变化特征研究

利用批处理式滚筒干燥试验装置,以两种烤烟、一种白肋烟为原料,研究了叶丝滚筒干燥过程中含水率、总植物碱、还原糖、总糖、石油醚提取物等含量随干燥处理时间的动态变化特征,同时对比分析了滚筒壁温对上述指标变化特征的影响。结果表明:①叶丝干燥过程含水率的变化规律符合菲克第二定律,实验所用烤烟的传质有效扩散系数(De)均小于白肋烟。滚筒壁温升高,3种叶丝De值均增大,但上部叶De值的变化较中部叶小;②随干燥时间延长,总植物碱和还原糖含量均呈近似线性下降,随滚筒壁温升高,其下降速率增大;③总糖含量除在160℃干燥结束阶段急剧下降外,整体变化规律不明显;④石油醚提取物含量在不同条件下均有相似的变化规律,其含量随干燥过程的进行呈先升高后降低的趋势,峰值区间均在含水率为8%~2.5%时。     

滚筒干燥过程中叶丝状态变化对其热物性的影响

为了分析烟草热湿加工处理中的传热过程,通过自行搭建的滚筒干燥过程中烟丝热物性在线测试平台,利用瞬态平面热源法测定了滚筒干燥过程中烟丝的热物性,考察分析了该过程中烟丝温度、含水率对烟丝导热系数、热扩散系数、体积热容的影响。结果表明:①当含水率相同时,烟丝导热系数、体积热容随着烟丝温度的升高而增大,热扩散系数随温度的升高而降低;②当烟丝温度相同时,烟丝导热系数、体积热容随含水率的降低而减小,热扩散系数随着含水率的降低而增大;③干燥过程中,烟丝含水率逐渐减小,烟丝温度逐渐升高,烟丝导热系数在温度与含水率的共同作用下整体有减小的趋势,表明烟丝含水率对导热系数的影响较温度显著。     

叶丝气流干燥过程中水分和丙三醇迁移特性

为了在叶丝气流干燥过程中有效调控物料的水分和丙三醇含量,考察丙三醇含量和干燥温度对叶丝中丙三醇和水分迁移的影响,利用固定床气流干燥装置,在100～145℃下对丙三醇含量为0～6.6%的叶丝进行干燥试验,得到了叶丝中丙三醇和水分释放规律。结果表明：(1)添加丙三醇后叶丝水分迁移规律基本一致,叶丝的干燥速率受丙三醇初始含量的影响较小。干燥过程分为两个阶段,第一阶段（0～100 s）和第二阶段（100～600 s）。(2)叶丝表面温度与干燥温度正相关,与丙三醇的初始含量无关。(3)丙三醇初始含量对其脱除无显著影响。第一阶段丙三醇的损失量基本相同,约占总损失量的50%以上;第二阶段不同丙三醇初始含量的损失速率无明显差异,且随着干燥时间的增加不断减小。(4)干燥温度对丙三醇脱除有显著影响。第一阶段不同干燥温度下丙三醇损失量均为0.6百分点左右,损失速率随干燥时间线性降低,损失速率的变化率与干燥温度呈负相关关系;第二阶段丙三醇损失量随干燥温度的升高而增大,损失速率基本保持稳定。     

基于干燥脱水量的叶丝滚筒干燥加工强度品质校正技术

为解决制丝干燥段生产过程中干燥脱水量受来料条件和车间环境温湿度等因素影响,导致同牌号在制品批间变化较大,加工强度可控性差的问题,采用均匀试验设计方法,针对干燥脱水量的不可接受区间,建立了干燥段加工工艺参数对香韵、舒适性、烟气特征影响的二次多项式逐步回归模型,并根据均匀设计试验结果,开发了"加工强度品质校正技术",该技术可为脱水量偏离的批次提供适宜的参数匹配。将品质校正技术在中控MES系统中进行集成,研发了加工强度品质校正系统,该系统应用后香韵特征(加工强度)符合度较应用前提升12.8百分点,批间感官评价得分波动降低53.3%。     

不同叶丝分组干燥技术比较

为解决"红旗渠(银河之光)"在传统叶丝干燥处理时烟叶潜质不能充分发挥、分组加工过程中生产调度时间较长和能源浪费等问题,对"红旗渠(银河之光)"产品进行了叶丝干燥工序的分组加工处理试验,并与传统的叶丝干燥工艺与分组加工在物理指标、感官质量和烟气指标等方面进行了比较,结果表明:"红旗渠(银河之光)"采用分组叶丝干燥工艺处理后,烟丝填充性能提高,感官质量得到改善,烟丝耐加工性增强,烟叶潜质得到进一步发挥。     

基于收缩特性分析的叶丝快速对流干燥动力学模型

为准确表征叶丝脱水过程中的干燥动力学特性,分析了烤烟和白肋烟两种叶丝在下行床快速对流干燥中的孔隙结构变化特征,对叶丝干燥收缩过程进行了数学模型拟合,建立了考虑收缩形变的叶丝干燥过程水分扩散模型,并对模型进行了验证。结果表明:①随着干燥过程中两种叶丝内孔容积的减小,叶丝中孔径大于0.5μm的孔容比例呈降低趋势,而孔径小于0.05μm的孔容比例呈升高趋势;在不同干燥阶段两种叶丝孔径分布的分形维数介于2.45~2.71之间,表明其孔隙结构具有分形特征;②线性叠加式收缩模型能够较好地描述叶丝干燥过程中的收缩现象,烤烟叶丝和白肋烟叶丝体积比V/V₀和含水率比X/X₀的线性相关系数均大于0.99,采用该收缩模型对基于Fick第二定律的水分扩散模型进行修正,实验数据的拟合精度从修正前的0.9069提升到修正后的0.9580;③采用修正的水分扩散模型描述叶丝快速干燥动力学发现,考虑了干燥过程中的叶丝收缩现象后,得到的叶丝水分有效扩散系数降低,表明叶丝干燥过程中的体积收缩不利于传质过程。      

滚筒干燥数学模拟的研究进展

滚筒干燥机因其操作简便、适应性广、热效率高、干燥时间短而被广泛应用于食品工业中.以经验为基础的滚筒干燥工艺不能满足生产需要.建立滚筒干燥过程的数学模型有助于优化工艺参数、提高产品质量、改进滚筒干燥机设计.本文对滚筒干燥原理及其传热传质机理进行了概述,重点介绍了滚筒干燥过程数学模拟的研究进展,并通过对文献的分析总结,对数...     

叶丝滚筒干燥工艺参数对卷烟香气风格的影响

采用因素轮换实验方法和中式卷烟风格感官评价方法,研究了叶丝滚筒干燥主要工艺参数对卷烟香气风格和烤甜香韵的影响。结果表明:实验范围内,烘丝筒壁温度、HT蒸汽压力、烘丝机热风参数、滚筒转速对卷烟香气风格有明显影响,排潮风门开度对卷烟香气风格没有明显影响;采用125~132℃的烘丝筒壁温度有利于突出卷烟烤甜香。通过参数优化,HT蒸汽压力0.6 MPa、热风风机频率30 Hz、热风温度110℃、滚筒电机频率32 Hz时,烘丝筒壁温度达到128.5℃,卷烟的烤甜香提高了0.35分,增幅11.1%,卷烟香气风格更加突出。      

滚筒干燥中烟丝停留时间预测模型

为准确预测烟丝在滚筒干燥中的停留时间,采用单因素实验的方法,利用装有12块抄板的冷态滚筒设备分别研究了滚筒转速、筒内气速、烟丝流量、滚筒倾角和烟丝含水率对停留时间的影响,建立了两种新的烟丝停留时间预测模型,并将该模型与其他3种经验预测模型进行了验证对比。结果表明:15种试验因素对停留时间均有影响。其中,滚筒转速与停留时间为指数关系,筒内气速、烟丝含水率与停留时间均为线性关系,烟丝流量与停留时间可视为线性或倒数关系,滚筒倾角与停留时间为倒数关系。2所建新模型预测结果与试验结果一致性较高,更适用于试验用冷态滚筒设备。      

基于均匀设计分析滚筒烘丝工艺参数对叶丝质量的影响

为分析滚筒烘丝各工艺参数对烘后叶丝质量的影响,采用均匀设计法对HT蒸汽流量、筒壁温度、热风温度、排潮风门开度及筒体转速等参数对叶丝质量的影响进行了试验.结果表明:①滚筒转速仅对叶丝物理指标有显著影响;排潮风门开度和HT蒸汽流量同时影响叶丝物理指标和感官质量,且影响趋势相同;筒壁温度和热风温度对叶丝物理指标和感官质量均有显著影响,但影响趋势相反.②在试验范围内,各工艺参数的最优组合为:筒壁温度130℃、热风温度90℃、排潮风门开度59％、筒体电机频率24Hz、蒸汽流量240 kg/h,对应烟丝填充值、整丝率和感官质量得分分别比优化前提高了0.18 cm3/g,1.6％和1.8分,碎丝率降低了0.7％.     

烘丝感官质量的模糊控制

为提高在线烘丝过程烟丝感官质量稳定性的控制水平,采用语言项代表值法和模糊控制图技术对烘丝过程烟丝的感官质量控制进行了试验。结果表明:应用语言项代表值法和模糊控制图技术能够发现烘丝过程中烟丝感官质量出现的异常波动,进而对该批投料的感官质量稳定性做出评判。当生产过程处于稳定状态且批次间的物料组分高度一致时,可将分析用控制图转化为管理用控制图,并与工艺参数结合为一个完整的系统,用于对烘丝过程进行控制和调整。     

烘丝过程中碳酸钾对烟草香味成分含量的影响

为探讨碳酸钾(K2CO3)对烟丝中挥发性、半挥发性香味成分含量的影响,采用实验室模拟烘丝,按烟丝质量0.5％,0.9％,1.3％,1.7％和2.1％的用量将K2CO3水溶液均匀施加于烟丝,平衡48 h后,于设定条件(温度110℃,风速1.57 m/s和转速12 r/min)下烘丝至含水率为12％～13％,再用甲基叔丁基醚萃取烟丝并进行GC/MS检测.结果表明:①K2CO3对烟丝的外观有显著影响,当施加比例超过烟丝质量的1.3％时,部分烟丝变黑;②加入K2CO3后,烟丝中酯类、酸类组分含量呈规律性降低趋势;醇类组分和巨豆三烯酮类组分含量增加.     

工业中试装置中烟丝的滚筒传输特性

在一工业中试装置中对烟丝的滚筒传输特性进行了研究,考察了冷态稳定传输过程中烟丝流量、筒内风速、滚筒转速以及烟丝含水率对烟丝滚筒滞留量、滞留时间和轴向传输速度的影响,分析了不同条件下烟丝在滚筒内升举—抛洒单元运动时间、运动次数及运动步长的变化规律.结果表明:①筒内风速、滚筒转速和烟丝含水率对烟丝滚筒滞留时间影响显著,随筒内风速、滚筒转速的增大,烟丝滚筒滞留时间减小、轴向传输速度增加,烟丝含水率增大则使得烟丝滚筒滞留时间增加、轴向传输速度减小;②随滚筒转速、烟丝流量、烟丝含水率增大,烟丝在滚筒传输过程中经历的升举—抛洒单元运动次数增加、运动步长减小,筒内风速对烟丝在滚筒内的升举—抛洒单元运动次数和运动步长的影响与之相反.     

烟叶在叶片复烤机干燥过程中的传热传质研究

烟叶在叶片复烤机内的干燥包含传热和传质两个过程.通过对传热传质过程的分析,建立干燥过程的数学模型,分别总结出烟叶在恒速干燥阶段和降速干燥阶段的能量平衡方程,推导出烟叶温度、水分随热空气的温度以及干燥时间的变化关系,对于优化控制设备的工艺参数、指导烟叶复烤生产、节约能耗有着重要的作用.     

烘丝工艺参数对卷烟感官质量的影响

为研究制丝工序工艺参数变化对卷烟感官质量和化学成分的影响趋势,按照“卷烟制丝生产线工序质量评价”的要求和方法,对烘丝过程中的滚筒转速、热风温度、热风风门开度和排潮风门开度等工艺参数对卷烟感官质量的影响进行了试验。结果表明:①较高的滚筒转速、热风温度、排潮风门开度有利于卷烟香气的透发和提高,但不利于烟气特性和口感特性的改善;②较低或较高的热风风门开度都不利于卷烟香气特性的改善;③随滚筒转速、热风温度和热风风门开度的增大,烟丝中的挥发性有机酸和非挥发性有机酸总量逐渐降低,TSNA含量逐渐增加;④随排潮风门开度的增大,烟丝中的有机酸总量逐渐增加,TSNA含量逐渐降低。     

烘丝过程烟丝含水率的MFA控制

烘丝过程中烟丝含水率的变化具有较强的非线性、不确定性和大滞后特性,同时存在干扰和噪声,运用常规的PID算法难以达到期望的控制效果。采用无模型自适应控制器(MFA)并结合渐进辨识(ASYM)方法对烘丝过程的烟丝含水率控制系统进行了改造,建立了前馈和含水率对象的数学模型,提高了模型的精度。利用MFA的自适应和抗滞后功能,减小了烟丝含水率的波动幅度,降低了“干头干尾”的数量,提高了卷烟生产质量。