期-卷烟工艺测试方法.ppt

,卷烟工艺测试方法 烟草工艺重点实验室 刘朝贤 2010.09,郑州烟草研究院,第一阶段,第二阶段,第三阶段,时间周期,1985年之前,19862003年,2004年之后,高效,优质、低耗 高效、安全,优质、低耗 高效、安全、环保,主要任务,1、我国烟草工艺发展阶段总体任务回顾,前言,2、阶段对比分析,第一阶段：机械与手工作业并存 机械化、连续化生产 时间段：“七五”计划之前（1985年） 特点：工艺、设备落后，机械化程度低 工艺主要目的：提高生产效率 工艺重点：确定基本工艺流程和生产过程，明确各 工序的基本工艺任务、来料与在制品的基本工艺标 准、设备 备应具有的基本工艺性能,3、阶段总结,第二阶段：机械化连续化生产 降低原料消耗，提高产品质量 时间段： “七五”至“九五”计划期间（19852000年） 特点：行业大规模技术改造，引进大量新工艺技术 及设备，实现机械化流水作业，膨胀烟丝，膨胀梗 丝普遍应用，部分企业实现片烟投料生产 工艺主要目的：提高在制品及制品物理质量，降低物 质消耗 工艺重点：提高工艺的合理性，着重于制定合理的工 艺流 程，明确各工序的工艺任务，来料与在制品工 艺标准，设备应具有的工艺性能,经过2个阶段发展：加工思路主要围绕着在制品及产品物理性状、原材料消耗展开。完成了产品加工的机械化、自动化，实现了提高原料耐加工性能，减少造碎及损耗，提高烟丝填充值，降低卷烟重量，达到了降低原材料消耗之目的，产品质量得到提升。,突出理念和发展方向 1993版规范以提高在制品物理性能，降低烟叶消耗为主线，取得了很好效果。2003版规范是在稳定及降低消耗的前提下，把稳定和提高产品质量及控制卷烟焦油量为出发点，强调减小加工的波动范围。 理顺了“设备”、“工艺”、“产品”三者的关系，体现“设备”为“工艺”服务；“工艺”为“产品”服务的思想。 引进关键设备工艺性能点检技术 通过关键设备工艺性能点检，验证工艺条件保证能力，及时发现并排除设备和仪器故障与缺陷，保证设备处于良好运行状态，实现工艺技术参数计算机控制和管理。,2003版卷烟工艺规范主要技术理念,工艺控制(管理)由结果控制向过程控制转变、由控制指标向控制参数转变、由人工控制向自动化控制转变、由经验判断向科学决策(计算机决策支持)转变 结果控制虽然必要，一旦结果出现不合格，补救很麻烦，有时往往不可补救。实行过程控制则可避免这些端，实行参数控制可以有效地控制指标。实行参数控制可以与计算机联网，实现自动控制，可以大幅度提高加工精度，实现质量稳定；通过工序加工质量评价和参数优化，决定加工参数，通过计算机系统分析参数波动，自控系统进行反馈调整，从而使工艺管理科学化、现代化。 在制品质量检测岗位的质量检验职能转变为在线仪器仪表检测校验的职能 在制品人工质量检验所采集的数据量少，样品代表性差，而且滞后，只是一个合格与否的判断。而在线仪器仪表检验具有快速、时时检测，稳定性评价，可参与控制的特点。因此，对在线检测仪器仪表进行填平补齐，花费一些精力保证仪器仪表稳定准确，既可提高自动化程度，及时指导在线加工，达到加工质量的稳定、提高，又可集中精力加大对关键质量项目、关键指标进行人工检测的力度，从而确保最终成品质量。,建立了批内质量概念 为了实现最终卷烟产品“优质、低耗、安全、稳定”为目标，引入了“含水率标偏”、“流量波动”、“批内焦油量、烟碱量波动值”等概念。 进一步树立了卷烟工艺对改进卷烟产品感官质量作用的思想 引入“工序加工质量评价”、“关键设备工艺性能点检”等内容，进一步强调了卷烟工艺对改进卷烟产品感官质量的作用。针对产品的特点，确定产品的加工工艺参数，达到产品加工工艺参数合理性。,从2003版卷烟工艺规范的主要思路、理念和内容可以看到，过程的质量控制十分重要，对卷烟工艺过程的保证能力提出了更高的要求。 工艺质量指标 仪器设备性能 原料消耗指标 工序质量评价,内 容 第一讲 工艺质量指标检测方法 第二讲 仪器仪表、设备性能点检方法 第三讲 原料消耗测试方法,序言 工艺质量指标检测（过程检测）： 是生产制造过程中必不可少的一个重要环节，是为了真实、准确、及时测量出某 种状态下的物料的一个或多个特性值，用于指导过程控制，稳定在制品质量。,第一讲 工艺质量指标检测方法,一、检测任务 1、检测物料特性值，并用于指导过程控制。 2、检测数据用于评价工序生产水平和控制能力。 3、检测数据用于判定被检物料合格与否的依据。,第一讲 工艺质量指标检测方法,二、检测原则及要求 1、生产过程中必须进行自检、抽检和巡检。 2、过程检测包括日常检测和工艺测试及仪器设备校验检测。对卷烟加工质量影响较大的工序，日常检测频次要多。 3、有自动检测仪器的场所，应以仪器检测和校准为主要检测任务，指标和质量结果以仪器自动检测结果为准；控制系统不完善、无在线自动检测仪器,仪器校准时采用人工取样，进行人工检测。 4、检测所用样品必须具有代表性，送样时应保证其完整无损。 5、过程检测必须在规定的环境条件下进行。 6、在线检测仪器，必须按规定进行校验和维护保养。 7、从事检测工作的人员，必须经过专业培训，获得相关资格后，方可从事检测工作。,第一讲 工艺质量指标检测方法,三、检测方法（部分） （一）物料含水率 1、含水率的概念 指物料中水分（自由水）质量占物料总质量的比率，以百分数表示。 2、含水率测定方法 直接法：利用水分本身的物理化学性质来测定水分含量的方法 重量法（如直接干燥法、减压干燥、干燥剂法、红外线干燥法） 蒸馏法 间接法：利用食品的比重、折射率、电导、介电常数等物理和化学性质测定。 红外法、微波法 卡尔费休法,第一讲 工艺质量指标检测方法,3、直接干燥法含水率测定 （1）取样方法 待生产正常后，在工序设备出口处，随机取样50g，置于样品盒（袋）中，待检测。 （2）样品制备 a 、烟片和梗 把取来的叶片或梗迅速切成宽度不超过8mm的小片或块状，混合均匀后，根据使用的检测 仪器，取一定的样品置于样品盒内。 b、烟丝（梗丝、叶丝、膨胀烟丝） 把取来的烟丝，混合均匀后，根据使用的检验仪器，取一定的样品置于样品盒内。 c、烟支 把烟支迅速剥离，将烟丝混合均匀后，根据使用的检验仪器，取一定样品置于样品盒内。 （3）检测仪器与操作程序参照YC/T28.81996卷烟物理性能的测定 水分有关要求执行。 （4）计算方法 含水率（%）= % 式中： m1 -干燥前样品于称量瓶质量 m2 -干燥后样品与称量瓶质量 m 3 - 称量瓶质量,（二）物料温度 1、温度的概念 表示物体的冷热程度。可用温度计（仪）直接测定，单位是。 2、温度测定方法 （1）检测点 按各工序的测温点要求（在工序设备出口约300mm处），进行温度检测。 （2）检测仪器 点温计或红外测温仪。 （3）操作程序 用绝热容器迅速盛装被测物料，将点温度计插入容器中心，当点温计温度不再升高 时，读取温度显示值，或用红外测温仪距离物料100300mm处测量物料温度。,（三）叶中含梗率 1、叶中含梗率的定义 指烟片上所带直径大于1.5mm烟梗和混入烟片中的烟梗质量占片烟样品质量的比率。以百分数表示。 2、叶中含梗率测定方法 按YC/T147-2001打叶烟叶 质量检验执行或按以下方法进行人工检测。 （1）样品制备 将取来的约200g叶片，称重记录。 （2）检验仪器 电子天平，感量1/10g （3）操作程序 将样品中直径超过1.5mm的烟梗抽下，称重并记录。计算公式如下： 式中： CT叶中含梗率（%） GT净梗重(g) G被检样品重(g),（四）烟片结构 1、烟片结构的定义 表示烟片大小程度，以大中片率和碎片率表示。大中片率是指大于12.70mm的烟片占烟片总质量的比率；碎片率是指小于2.36mm的烟片占烟片总质量的比率。都以百分数表示。 2、烟片结构测定方法 （1）样品制备： 从检测工序后烟片中随机取样3000g，混合均匀后，用四分法缩至1000g作待测样品 （2）检验方法 a、仪器及工具 托盘称：感量1/5g ； 天平：感量1/10g ； 烟片振动筛（YC/147-2001标准） b、操作程序 将样品均匀铺在振动筛皮带上，启动，收集不同规格的烟片，称重，按下式计算： S0（%）= 100 ； S01（%）= 100 式中: S0 大片率（%） S01 碎片率（%） A/ 大于12.7mm网上叶片重量（g） B/ 小于2.36mm网下叶片重量（g） G 被检样品重量（g）,（五）烟梗结构 1、烟梗结构的定义 表示烟梗的长短，以长梗率表示。长梗率是指大于20mm的烟梗占烟梗总质量的比率，以百分数表示。 2、烟梗结构测定方法 （1）样品制备：在从检测工序后随机烟梗300g作待测样品。 （2）检验方法 a、仪器及工具:天平 感量1/10 不锈钢尺或烟梗长度测定尺 b、操作程序：从样品中挑出长度大于20mm的烟梗,称重,按下式计算: TL(%)= 100 式中： TL 长梗率（大于20mm的烟梗率，%） T20 大于20mm的烟梗重量（g） G 被检物重量（g）,（六）烟（叶、梗）丝结构 1、烟（叶、梗）丝结构的定义 表示烟（叶、梗）丝大小程度，以整丝率率和碎丝率表示。整丝率率是指大于2.50mm的烟丝占烟丝总质量的比率；碎丝率是指小于1.00mm的烟丝占烟丝总质量的比率。都以百分数表示。 2、烟（叶、梗）丝结构测定方法 （1）样品制备 待生产正常后，在检测工序出口处，用取样盘随机接样4000g，混合均匀后用四分法缩至1000g。将取来的约1000g叶丝、梗丝或烟丝（混合丝），称重并记录。 （2）检测仪器 YQ2烟丝振动分选筛；电子天平，感量1/10g。 （3）操作程序 将样品置于振筛皮带上，启动振动筛分，收集3.35mm和2.5mm网孔上的叶丝、梗丝或烟丝（混合丝），1.00mm网孔下的碎丝，分别称重并记录。,（4）计算方法 % 式中： Tc整丝率(%) Tsh碎丝率(%) tc 3.35mm和2.50mm网孔上物料重（g） tsh 1.00mm网孔下物料重（g） G 被检物料重（g）,（七）烟（梗）丝纯净度 1、烟（梗）丝纯净度的定义 指烟（叶、梗）丝中不纯物质量占总样品质量的比率。以百分数表示。 2、烟（梗）丝纯净度测定方法 （1）样品制备 在检测工序出口处随机取样约100g，将取来的约100g烟（梗）丝称重并记录。 （2）检测仪器 电子天平，感量1/10g。 （3）操作程序 样品中的梗块、梗签、杂物等检出，称重并记录。计算公式如下： 式中: Qc烟（梗）丝纯净度（%） n样品中梗块、梗签及杂物重(g) G被检样品重(g),（八）烟（叶、梗）丝填充值 1、烟（叶、梗）丝填充值的定义 指在一定温湿度和压力条件下，单位质量烟（叶、梗）丝所占容积，以cm3/g表示。 2、烟（叶、梗）丝填充值测定方法 （1）样品制备 烟（叶）丝：按YC/T1522001卷烟 烟丝填充值的测定有关要求执行。 梗丝：按YC/T1632003 卷烟 膨胀梗丝填充值的测定有关要求执行。 （2）检测仪器 烟(叶)丝：按YC/T1522001卷烟 烟丝填充值的测定有关要求执行(施压3kg、时间30s )。 梗丝：按YC/T1632003 卷烟 膨胀梗丝填充值的测定有关要求执行(施压1kg、时间30s )。 （3）操作程序 分别按YC/T1522001、YC/T1632003有关要求执行。 （4）说明 a、测试环境：空气温度222、相对湿度605。 b、在一定含水率范围内，如果没有进行样品平衡，可进行修正(修正系数试验确定)。,（九）整丝率变化率 1、整丝率变化率的定义 指一定质量的烟丝通过机械加工，加工后整丝率与加工前整丝率的比率。以百分数表示。 2、整丝率变化率测定方法 （1）样品制备 在检测工序出口处取样4000g，混合均匀后用四分法缩至约1000g，将取来的约1000g物料 称重并记录。 （2）检测仪器 YQ32碎丝机，YQ2烟丝振动分选筛；电子天平，感量1/10g。 （3）操作程序 将样品置于YQ32碎丝机进料斗内，启动碎丝机，当入料斗内无样品时，关闭碎丝机，收 集接料斗的物料；将接到的物料置于YQ2烟丝振动分选筛皮带上，启动振动筛分，收集 3.35mm和2.5mm筛网上的物料，分别称重并记录。计算公式如下： 式中： 整丝率变化率(%) T1碎丝前烟丝整丝率(%) T2碎丝后烟丝整丝率(%),（十）整丝率降低 1、整丝率降低的定义 指烟丝等通过某些工序之前的整丝率与之后整丝率的差值。以百分点表示。 2、整丝率降低测定方法 （1）样品制备 在风选（送）前、后分别用取样盘随机接取叶丝4000g，混合均匀后用四分法缩至约1000g，将所取来的约1000g物料分别称重并记录。 （2）检测仪器 YQ2烟丝振动分选筛；电子天平，感量1/10g。 （3）操作程序 将样品置于振筛皮带上，启动振动筛分，收集3.35mm和2.5mm筛网上的物料，分别称重并记录。计算公式如下： 式中： 整丝率降低(%) Tc1风选（送）前整丝率(%) Tc2风选（送）后整丝率(%),（十一）烟丝弹性 1、烟丝弹性的定义 一定质量的烟丝，在一定压力下，持续受压一定时间，然后释放压力，烟丝回弹高度和受压后高度差与受压后高度之比。以百分比表示。 2、烟丝弹性测定方法 （1）样品制备 在检测工序出口处取样，用取样盘接取样品400g，从所取的样品中每次取出50g，取3次。 （2）检测仪器 烟丝弹性测定仪（样品容器内径90mm,高度200mm，测试压力98N,施压速度20 mm/s，施压时间20s，释压时间15s）；电子天平，1/100g。 (3)操作程序 将取得的50g样品放入样品容器内，施加98N的压力，施压20s，记录其样品高度，释压15s后记录其烟丝高度。计算公式如下： 式中： R烟丝弹性（） H1施压20s时样品高度（mm） H2释压15s后样品高度（mm） 计算3次的平均值。,（十二）叶丝中CO2含量 1、叶丝中CO2含量的概念 指膨胀叶丝（CO2法）生产过程中叶丝经过CO2浸渍后，叶丝中含有CO2的比率。以百分比表示。 2、叶丝中CO2含量测定方法 （1）样品制备 叶丝松散后，随机取样100g左右，置于样品瓶中，立即盖上瓶盖，对装有叶丝的样品瓶称重， 并做好记录。 （2）检测仪器 电子天平，感量1/10g。 （3）操作程序 将样品瓶放入实验室环境条件下，打开装有叶丝的样品瓶的盖子，放置1h，盖上样品瓶盖子， 对放置1h的样品瓶称重幷记录；称重记录后，打开样品瓶的盖子，把叶丝 全部倒出后，盖上样 品瓶的盖子，再对样品瓶进行称重。测试3次。计算公式如下： 式中： Wh叶丝中CO2含量（） M1取样后装有叶丝的样品瓶重量（g） M2打开瓶盖放置1h装有叶丝的样品瓶重量（g） M3倒出叶丝的样品瓶重量（g）,（十三）加料（香）精度 1、加料（香）精度的定义 指设定值（标定值）和实际值之差的绝对值与设定值（标定值）的比率。以百分数表示。 2、加料（香）精度测定方法 设定料（香）施加比例，根据实际通过一批物料的实际料（香）施加比例，计算加料（香）精度。计算公式如下： 式中： LX加料（香）精度（） PLX 料（香）设定比例（） CLX 料（香）实际比例（）,（十四）物料流量波动 1、物料流量波动的定义 物料在输送过程中，通过一定时间（最少10min）烟草物料，最大流量值、最小流量值 之差与设定值流量的比率。以百分比表示。 2、物料流量波动测定方法 生产正常后，通过一定时间（最少10min）烟草物料，追踪并记录最大流量和最小流量。 按下公式计算： MBXB B（） 100% PB 式中： B流量波动（） MB最大流量（kg/h） XB最小流量（kg/h） PB设定流量（kg/h）,（十五）烟草物料配比精度 1、烟草物料配比精度的定义 指设定值（标定值）和实际值之差的绝对值与设定值（标定值）的比率。以百分数表示。 2、烟草物料配比精度测定方法 电子皮带秤计量精度校验后，设定主皮带称物料流量及掺配物料掺配比例，在单位时间内 接出掺配物料，并称重。求出掺配物料实际掺配比例。按下公式计算： 式中： WP配比精度（） CWP 掺配物料实际掺配比例（） PWP 掺配物料设定掺配比例（）,（十六）烟支密度 1、烟支密度的定义 指烟支中烟丝质量与其盛丝体积之比。以mg/cm3表示。 2、烟支密度测定方法 （1）样品制备 从卷制后卷烟中随机接取200支卷烟，留作测试样品。 （2）检测仪器 卷烟物理性能综合测试台等；电子天平，感量1/1000g。 （3）操作程序 从测试样品中随机抽取50支卷烟，分别测定烟支长度和圆周，再抽取50支卷烟测定烟支单支含丝量。烟支密度按下列公式计算： D=1.256104W/(U2L) 式中: D烟支密度 (mg/cm3) W单支含丝量(mg/支) U烟支圆周(mm) L烟条长度(mm),（十七）批内烟支焦油量、烟碱量波动值 1、批内烟支焦油量、烟碱量波动值的定义 指一生产批次烟丝制成的卷烟，等时间间隔取样n次（n30），不平衡、不挑选分别进行焦 油量、烟碱量测定，n次样品焦油量、烟碱量测定结果的最大值与最小值之差。以mg表示。 2、批内烟支焦油量、烟碱量波动值测定方法 （1）样品制备 不平衡，不挑选。 （2）检测仪器、操作程序 按GB/T5606卷烟有关要求执行。计算公式如下： 式中： JB批内烟支焦油量（烟碱量）波动值(mg) MJD批内烟支焦油量（烟碱量）最大值(mg) MJS批内烟支焦油量（烟碱量）最小值(mg),一、点检目的 1、通过设备工艺性能点检，验证工艺条件保证能力。 2、通过设备工艺性能点检，及时发现并排除设备和仪器故障与缺陷，保证设备处于良好运行状态。 3、设备工艺性能点检是实现工艺技术参数计算机控制和管理的保证。 二、点检原则 1、根据工序设备使用状况及设备结构性能，确定应进行点检项目、内容和周期。 2、明确采取的检测方法与基准及期望通过设备工艺性能点检所达到的目的。,第二讲 仪器仪表、设备性能点检方法,1、电子皮带秤计量精度 （1）砝码法 用标准砝码通过电子皮带称，记录电子皮带秤的显示值，记录3次，取3次平均值。 计算公 式如下：,（2）实物法 用已知重量的实物通过电子皮带称，记录电子皮带秤的显示值，记录3次，取3次平均 值。 计算公式如下：,电子皮带秤计量精度（） 已知物料重量（kg） 电子皮带秤显示重量（kg）,电子皮带秤计量精度（） 已知标准砝码重量 （kg） 电子皮带秤显示重量（kg）,三、点检方法,第二讲 仪器仪表、设备性能点检方法,2、在线水分仪探测精度 在物料正常通过时，取物料按烘箱法测其含水率，并同时记录取样时水分仪显示值。 计算公式如下：,探测精度（） 实测第i次物料含水率（） 显示第i次物料含水率（） 检测的次数,3、在线温度仪探测精度 用温度仪探测放有标准温度计的油浴，根据温度仪量程选择3个不同温度段的油浴， 测量油浴温度并记录其显示值，计算3个温度段探测精度的平均值。 计算公式如下：,温度仪探测精度（） 温度仪显示值（） 标准温度计显示值（）,4、水、香精香料流量计计量精度 设定流量计的流量，稳定后，用容器收集1分钟所流出的物料重量，求出实际流量。 测量3次，计算3次的平均值。计算公式如下：,流量计计量精度（） 设定流量（L/h） 实际流量（L/h）,5、管道风速、风量测量 在管道上设置测风速孔，测风孔距离弯道1.5m以上，在管道同一截面上均匀设置5个测试 点，测量其风速值。每点测定3次，计算风速平均值。计算公式如下： QfVfSf3600 式中： Qf风量（m3/h） Vf风速（m/s） Sf风管截面积（m2） 6、网面风速 在网面横截面方向等距离选择5个点，用风速仪的探头分别置于5个点，测量其风速值。 计算5个点的平均值。,7、滚筒转速 用秒表测量1分钟滚筒转动的圈数。测量3次，计算平均值。 8、传送带速度 用秒表测定传送带移动1米所用的时间，求出实际速度。测定3次，计算平均值。 9、物料通过时间 在物料正常通过时，用与物料形状相似的3个标识物同时从设备入口投入，测量标识物从 入口到处口的时间。测量2次，计算平均值。 10、物料厚度 目测认为物料均一展开后，在网带或振槽上横截面方向等距离选择3个点，测量物料厚 度。测量3次，计算平均值。,原料消耗测试目的 了解原料消耗（损耗）状况 分析和解决加工过程存在问题 原料消耗测试方法 工艺损耗法 投入产出法,第三讲 原料消耗测试方法,一、原料损耗率 1、投入产出法 式中： 原料总损耗率（） Mo投入卷烟原料标准重量（kg） Wo标准水分下的单支含丝量（mg） N成品卷烟支数（支） 卷烟原料的标准重量计算公式为： 式中： Mo标准水分下的卷烟原料重量(kg)。 M实际水分下的卷烟原料重量(kg)。 12标准含水率。,第三讲 原料消耗测试方法,2、工艺损耗法 式中： 原料总损耗率（） Mo投入卷烟原料标准重量（kg） Mso制丝线排除物标准重量（kg） Mjo卷接包排除物标准重量（kg）,二、原料利用率 式中：,第三讲 原料消耗测试方法,三、卷烟原料消耗 万支卷烟原料消耗是指生产1万支卷烟所消耗的卷烟原料的标准重量。 1、投入产出法 式中： C万支卷烟实际消耗（kg/万支） Mo投入卷烟原料的标准重量（kg） n成品卷烟箱数（每箱为1万支卷烟） 2、工艺损耗法 式中： C万支卷烟实际原料消耗（kg/万支） Wo标准水分下的单支含丝量(mg) f原料利用率（）,第三讲 原料消耗测试方法,四、卷烟原料消耗测试与计算举例 （一）生产过程物耗、产出品统计 (见下表),第三讲 原料消耗测试方法,（二）工艺损耗法计算 1、制叶丝损耗 制叶丝过程物耗、产出品记录表,（1）投入叶片净重量：4920.91kg 1（71415161718） 4997.57（18.142.7449.472.912.910.49） 4920.91 （2）制叶丝各种废料重量：96kg 234568910111213 11.7323.220.80+23.22+0.72+34.15+0.64+12.61+0.92+6.68+0.70 96 （3）制叶丝损耗率：1.95% （2）/(1) 96/4920.91 1.95% （4）出叶丝率：98.05% 11.95% 98.05%,2、制梗丝损耗 制梗丝过程物耗、产出品记录表,（1）投入烟梗净重量：1986.98kg 19（2426343536） 2034.61（3.2040.022.623.360.42） 1986.98 （2）制梗丝各种废料重量：99.11kg 202122232527282930313233 8.010.900.22+2.01+5.19+1.16+1.01+3.27+3.08+8.71+58.224.13 99.11 （3）制梗丝损耗率：4.99% （2）/(1) 99.11/1986.98 4.99% （4）出梗丝率：95.01% 14.99% 95.01%,3、制叶、梗丝损耗 （1）投入叶片、烟梗净重量：6907.89kg 1（1）2（1） 4920.911986.98 6907.89 （2）制叶、梗丝各种废料