本发明涉及一种薄板干燥加工强度的表征方法。
背景技术：
烟草行业中，制丝的工艺流程主要为储叶在叶片切丝后，经加温加湿(或者不经过加温加湿)，再进行干燥，干燥后的烟丝冷却定型后进行掺配加香。
干燥工序是卷烟加工过程中的关键工序，目的是降低叶丝含水率、提高叶丝填充性能、改善和提升叶丝感官质量。目前烟草行业普遍采用的干燥方式有薄板干燥和气流干燥，干燥工艺参数的设置直接影响烘后叶丝的物理质量和感官质量，对卷烟香气特性、叶丝感官质量的影响相比其它制丝工序尤为明显。干燥工序关键参数的设置，表面上是干燥过程中物料的温度和含水率的变化，本质上是烟叶的物理质量、化学成分、致香成分以及烟叶的香气质、杂气、刺激性等感官质量指标发生了显著变化。
目前，烟草行业干燥工序普遍使用薄板干燥方法，以关键参数组合例如筒壁温度、热风温度、热风流速、烟丝停留时间、烟丝在滚筒内的填充系数等作为叶丝加工强度参数表征指标，分析各工艺参数对叶丝感官质量、致香成分和化学成分、叶丝物理质量等指标的影响。
名称为“一种基于叶丝升温过程评价滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法”的专利(公开号cn110286198a)，动态检测滚筒内叶丝的表面温度，得到滚筒内叶丝表面温度分布曲线，结合烟丝进料温度、出料温度及烟丝出口含水率等指标，通过计算得到一个组合指标来表征薄板干燥过程批次间叶丝加工强度。该方法需动态检测薄板干燥过程中滚筒内烟丝表面温度分布，在薄板干燥过程中，温度探头与叶丝都是瞬时接触，且温度探头都有热惯性，对温度检测结果的准确性有一定影响。
名称为“一种准确表征卷烟叶丝干燥工序物料加工强度的方法”的专利(公开号cn103234936a)，采用干燥前后叶丝的近红外光谱对比分析，应用主成分—马氏距离方法，利用马氏距离的类间平均值表征干燥过程中的加工强度。该方法操作复杂。
烟草行业技术人员还探索利用干燥前后化学成分变化的方法表征干燥过程的加工强度。
表征干燥过程中加工强度方法的研究，对于探明干燥过程中的变化规律具有积极意义，但现有的每种方法均具有局限性。
技术实现要素：
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种薄板干燥加工强度的表征方法，以期可以准确的量化薄板干燥加工强度，从而有效指导烟丝加工工艺。
本发明为实现目的，采用如下技术方案：
本发明薄板干燥加工强度的表征方法，是采用一种技术指标表征薄板干燥过程中的加工强度，该指标与薄板干燥过程中脱水量、热风风量有关联，利用干燥过程中物料质量守恒和热量守恒的原理进行表征，物料脱水量m1越大、而热风质量流量m2越小，加工强度a值越小，作为烟丝中水分载体的热风饱和度越高，烟丝中易挥发的成分在热风中蒸汽分压越大，减小薄板干燥过程中烟丝香气成分的挥发速度，从而减少烟丝中香气成分损失。
本发明公开的一种薄板干燥加工强度的表征方法，其特点在于，包括如下步骤：
步骤1、在线采集或离线检测烟丝在薄板干燥前后的烟丝水分，根据烟丝进入薄板烘丝机前的物料流量，计算干燥过程的脱水量m1；
步骤2、调整薄板干燥机的风力平衡，在供热风进入的位于薄板烘丝机前的水平段进风管道上设置测量孔，作为热风风速检测点；
测量进风管道的管径r；利用风速仪精确测定进风管道内的风速v；利用温度传感器采集热风风速检测点处的温度t，并查阅干空气物理性质表，获得在热风风速检测点处的空气密度ρ；
计算获得热风质量流量m2：m2＝π*r2*v*ρ；
步骤3、计算薄板干燥过程中加工强度的表征指标a：
进一步地：步骤1中的所述在线采集是利用生产线上的红外水分仪进行检测，所述离线检测是按照yc/t31《烟草及烟草制品试样的制备和水分测定烘箱法》进行含水率测定。在线采集的方法简单，但其准确度比离线检测低，需及时对红外水分仪进行校正。
进一步地，步骤1中，令在薄板干燥前后的烟丝水分(即薄板干燥的进料水分和出料水分)分别为w1、w2，令烟丝进入薄板烘丝机前的物料流量为f，则：
进一步地，步骤2中，所述调整薄板干燥机的风力平衡，是将薄板烘丝机进料端调整至负压0～-20微帕、出料端调整至负压-5～-20微帕。
进一步地：a值在40％～60％之间，薄板干燥后的烟丝内在质量较优，能基本保持切丝后烟丝的感官质量特性，烟草香韵变化幅度较小。a值增大，薄板干燥加工强度降低；a值减小，薄板干燥加工强度增大。
本发明的有益效果体现在：
本发明提供的一种薄板干燥加工强度的表征方法，是从烟草化学角度，依据道尔顿分压定律，利用滚筒干燥过程中质量守恒定律，基于薄板干燥过程中只存在挥发作用，烟丝内部不发生化学反应的原理，通过对薄板干燥过程中传质的两个主要对象性质分析：叶丝和热空气，叶丝是薄板干燥过程中传质的提供源，热空气是薄板干燥过程中传质的载体。叶丝中低沸点易挥发的成分在薄板干燥过程随着叶丝中水分的挥发转移至热空气中，利用叶丝中水分的挥发量来表征叶丝中低沸点成分的挥发量，同时利用热空气的饱和度即含湿量来控制水分传质的速度，从薄板干燥过程叶丝与热空气传质的总量和速度两个方面来表征薄板干燥加工强度。本发明能采用量化方法表征薄板干燥过程中的加工强度，根据卷烟产品质量特性与消耗需求，选择不同的烟丝加工强度，有效指导烟丝加工工艺。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明,但实施例并不是对本发明技术方案的限定。
除非另有说明，所涉及的专业术语均参照国家烟草专卖局编写的2016版《卷烟工艺规范》。
实施例1
步骤1、黄山a牌号薄板干燥组烟叶切丝后含水率为18.50％，不使用隧道式增温增湿机加温加湿。烟丝进入薄板烘丝机前的物料流量为3500kg/h，薄板干燥后出料含水率为12.82％。计算获得干燥过程的脱水量m1为228.0kg/h。
步骤2、调整薄板干燥机的风力平衡，使薄板烘丝机进料端调整至微负压0～-20微帕、出料端调整至负压-5～-20微帕，在供热风进入的位于薄板烘丝机前的水平段进风管道上设置测量孔，作为热风风速检测点；
测量进风管道的管径r为400mm；利用风速仪精确测定进风管道内的风速v＝11.28m/s；利用温度传感器采集热风风速检测点处的温度t＝100℃，并查阅干空气物理性质表，获得在热风风速检测点处的空气密度ρ＝0.947kg/m3；计算获得热风质量流量m2＝4833.7kg/h。
步骤3、计算薄板干燥过程中加工强度的表征指标a＝4.72％。
通过上述工艺参数组合干燥后，由于烟丝的物料流量小，烟丝在薄板干燥筒内的填充密度低，烟丝在干燥过程中与薄板接触更充分，在干燥筒体旋转过程中烟丝下落的物理距离更大，造成干燥后烟丝中碎丝略有增加，长丝略有减少，其它烟丝物理指标如填充值等无明显变化。
从薄板干燥前后感官质量对比评价分析，采用上述工艺参数组合干燥后的烟丝，烟气甜润度下降，焦糊气息增加，烟气浓度增大，烟气毛糙感增强，总体上薄板干燥后烟丝的内在感官质量较差。
实施例2
步骤1、黄山a牌号薄板干燥组烟叶切丝后含水率为18.50％，经过隧道式增温增湿机加温加湿后烟丝含水率为22.46％，烟丝进入薄板烘丝机前的物料流量为5000kg/h，薄板干燥后出料含水率为12.35％。计算获得干燥过程的脱水量m1为576.7kg/h。
步骤2、调整薄板干燥机的风力平衡，使薄板烘丝机进料端调整至微负压0～-20微帕、出料端调整至负压-5～-20微帕，在供热风进入的位于薄板烘丝机前的水平段进风管道上设置测量孔，作为热风风速检测点；
测量进风管道的管径r为400mm；利用风速仪精确测定进风管道内的风速v＝2.26m/s；利用温度传感器采集热风风速检测点处的温度t＝84.9℃，并查阅干空气物理性质表，获得在热风风速检测点处的空气密度ρ＝0.986kg/m3；计算获得热风质量流量m2＝1006.5kg/h。
步骤3、计算薄板干燥过程中加工强度的表征指标a＝57.30％。
通过上述工艺参数组合干燥后，由于烟丝的物料流量大，烟丝在薄板干燥筒内的填充密度高，烟丝在干燥筒体旋转过程中烟丝下落的物理距离减小，干燥后烟丝中碎丝略有减少，长丝略有增加，其它烟丝物理指标如填充值等无明显变化。
从薄板干燥前后感官质量对比评价分析，采用上述工艺参数组合干燥后的烟丝，烟气甜润度保持较好，烟气柔顺细腻，烟草本香保持较好，总体上薄板干燥后烟丝的内在感官质量较好。
该套薄板干燥工艺参数组合，通过降低干燥过程中热风的质量流量，在烟丝脱水干燥过程中，提高热风含湿量和饱和度，增大烟丝中易挥发成分在热风中的蒸汽分压，降低后续干燥过程中烟丝易挥发成分的挥发速度，从而减少烟丝香味损失。
针对高档烤烟型卷烟，宜采用高脱水量低热风风量的干燥方式，降低薄板干燥过程中的加工强度a，改善干燥后烟丝的内在质量。
以上所述仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种薄板干燥加工强度的表征方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、在线采集或离线检测烟丝在薄板干燥前后的烟丝水分，根据烟丝进入薄板烘丝机前的物料流量，计算干燥过程的脱水量m1；
步骤2、调整薄板干燥机的风力平衡，在供热风进入的位于薄板烘丝机前的水平段进风管道上设置测量孔，作为热风风速检测点；
测量进风管道的管径r；利用风速仪精确测定进风管道内的风速v；利用温度传感器采集热风风速检测点处的温度t，并查阅干空气物理性质表，获得在热风风速检测点处的空气密度ρ；
计算获得热风质量流量m2：m2＝π*r2*v*ρ；
步骤3、计算薄板干燥过程中加工强度的表征指标a：
2.根据权利要求1所述的薄板干燥加工强度的表征方法，其特征在于：步骤1中，令在薄板干燥前后的烟丝水分分别为w1、w2，令烟丝进入薄板烘丝机前的物料流量为f，则：
3.根据权利要求1所述的薄板干燥加工强度的表征方法，其特征在于：步骤2中，所述调整薄板干燥机的风力平衡，是将薄板烘丝机进料端调整至负压0～-20微帕、出料端调整至负压-5～-20微帕。
4.根据权利要求1所述的薄板干燥加工强度的表征方法，其特征在于：a值在40％～60％之间，薄板干燥后的烟丝内在质量较优，能基本保持切丝后烟丝的感官质量特性，烟草香韵变化幅度较小。
5.根据权利要求1所述的薄板干燥加工强度的表征方法，其特征在于：a值增大，薄板干燥加工强度降低；a值减小，薄板干燥加工强度增大。
技术总结