卷烟加工工艺回顾与展望

1/93,我国卷烟加工工艺回顾与展望,2013-7-26昆明,王兵研究员,2/12,主要内容,卷烟加工工艺回顾工艺现状及问题工艺技术发展趋势,3/12,卷烟加工工艺:卷烟制造过程与方法追求目标:优质、高效、低耗、安全、环保,一、我国卷烟加工工艺回顾,整顿规范,4/12,消化吸收,自主创新,卷烟工艺经历的三个阶段：,1.整顿规范“七五”计划以前机械与手工作业并存工艺的主要目的：提高生产效率工艺重点：提高工艺的合理性，即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,5/12,2.消化吸收“七五”至“九五”计划期间行业大规模技术改造，引进大量的工艺技术及设备，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的主要目的：提高在制品及制品物理质量，降低物质消耗工艺重点：在完成大规模的技术改造后，工艺的主要矛盾是加工质量与先进的加工设备不相适应。工艺的主要任务是消化了解引进设备的性能。充分发挥设备潜能，提高加工水平,6/12,3.自主创新本世纪开始工艺重点：突出中式卷烟风格特点，构建中式卷烟核心技术，提高以感官质量为主的卷烟综合质量，充分发挥烟叶潜质，提升烟叶使用价值，拓宽烟叶使用范围，提高生产过程中质量控制能力,7/12,行业应开展的工作,加强应用基础和共性技术研究，全面系统的开展烟叶加工特性研究，研究加工进程中质量控制内容和方法，研究开发适合不同特性烟叶和品牌的制丝工艺流程调整产品设计思路，改进设计方法，全面系统考虑烟叶、香料、材料及加工过程四个要素对终端产品感官特性的影响。研究四要素之间的相互作用，明确各要素对产品风格质量的作用，选择最有效，最经济手段创造产品的质量风格，消减质量缺陷烟机制造应与工艺技术研究相结合，研究开发切实适合中式卷烟加工的烟机设备,8/12,从工艺设备发展过程看,1.学习与消化-提高生产能力，满足生产需要，降低生产成本2.参数-提高产品感官质量为主同时兼顾物理质量，提高产品质量及稳定性3.设备-进行工艺，设备自主创新，突出产品风格特征，提升卷烟品质，提高成本控制水平，充分发挥烟叶潜质和使用价值,9/12,二、工艺现状及问题,工艺现状主要问题,10/12,工艺现状工艺技术理念技术装备水平在制品及产品物理质量产品的总体质量,11/12,工艺技术理念保持原料风格，突出产品风格，依据特性加工，创新工艺设备低强度松散低温分段干燥加料方式方法低水分柔性切丝小流量叶丝干燥,12/12,13/12,技术装备水平生产能力装备水平国产化率节能环保不适应性,技术装备水平生产能力,14/12,制丝生产能力“十一五”248万吨（两班制6500万箱），比：“十五”初期减少4.9%卷接包设备生产能力30000亿支（三班制6000万箱），比：“十五”初期增加7.7%，其中：每分钟7000支以上的卷接机组占在用设备总能力的85以上，每分钟400包以上的包装机占在用设备生产能力的60以上；二氧化碳膨胀烟丝生产能力9万吨左右打叶复烤生产能力155万吨左右,技术装备水平装备水平引进的先进设备国内自主研发能力新工艺、新技术研究应用,15/12,技术装备水平节能环保2007年行业工业万元产值能耗为43.2千克，万支卷烟综合能耗4.5千克，分别比2005年降低21.3和29.7%；工业二氧化硫和化学需氧量排放量分别为12453吨和8055吨，比2005年下降28.2%和32.6%.2008年行业工业万元产值能耗为39.6千克，万支卷烟综合能耗4.34千克，分别比2007年降低8.3和3.6%；工业二氧化硫和化学需氧量排放量分别为11773吨和1338吨，比2007年下降5.5%和3.1%,16/12,17/12,18/12,19/12,技术装备水平不适应性1、保持风格，提升品质与满足物理质量之间存在矛盾2、烟机企业自主创新能力不足3、企业组织结构调整后，部分生产厂产品定位不明确4、对节能环保的重要性和紧迫性认识不足,20/12,在制品及产品物理质量,21/12,在制品的物理质量产品的物理质量整丝率80烟支密度99%烟支吸阻：11001300Pa整丝率变化率：9095抽吸口数：7口/支左右,国内外卷烟重量及变异系数,22/12,国内外卷烟烟丝密度及变异系数,23/12,产品总体质量总体质量水平消耗水平卷烟焦油,24/12,存在问题生产过程中质量控制能力较弱在满足中式卷烟加工方面存在诸多不适应性提升品质，突出风格作用有待进一步发挥,25/12,问题之一：卷烟原料、流程、设备及加工参数设置趋同化一味强调高温、高湿、大流量、快速，固然对物理质量改善有显著效果，但也导致香气风格和口味特征不明显，产品缺乏“个性”,26/12,问题之二：加工方式不尽精细卷烟原料的潜质不能充分发挥卷烟生产成本高降焦的同时，难以有效保持香气量和香气量,27/12,问题之三：产品质量控制能力弱卷烟焦油量及感官质量波动幅度大,28/12,问题之四：原料研究、工艺研究和设备开发结合不够紧密对原料特性缺乏系统研究未能有效形成通过工艺研究带动设备开发，通过开发提升工艺水平,29/12,三、工艺技术发展趋势,发展趋势：特色工艺系统化设计、精细化加工、智能化控制烟叶特性烟叶分组技术、流程、设备、控制,30/12,特色工艺,31/12,是什么:给特定的加工对象一个适宜的加工技术方法干什么：,纲要为指导中式卷烟抓住特点原料加工特性、产品风格特征创出特色工艺流程、设备、控制特色（技术方法）实现“四化”精细化、智能化、系统化、集约化打造“中式卷烟”工艺加工核心技术,为什么：,特色工艺是构筑中式卷烟的核心技术，是形成卷烟产品特色的关键技术，是提高中式卷烟核心竞争力的重要技术支撑。国家烟草专卖局对特色工艺研究高度重视，将特色工艺研究列为行业重大战略性课题,卷烟生产制造,32/12,做大品牌（532）提升价值（461）品牌做大多点生产一致性稳定性品类构建与创新产品风格、品质、三感品牌持续发展缓解原料制约因素快速响应市场信息技术、柔性生产、生产组织、流程设置质量、成本控制物理、感官质量控制及节能减排、降耗等,33/12,中式卷烟,特色工艺,中式卷烟制丝线,2003年中国卷烟科技发展纲要,34/12,满足消费需求,独特香气和口味特征,拥有核心技术,中式烤烟型卷烟,中式混合型卷烟,中国烤烟烟叶为主体原料,烤烟、白肋烟、香料烟,显著中国特色的烤烟型卷烟,显著中国特色的混合型卷烟,中式卷烟,2005年，国家局将“特色工艺”作为行业四大战略性课题之一（遗传育种、特色工艺、降焦减害、调香工程）2006年，国家局发布特色工艺工程方案（国烟科【2006】164号）2004年，特色工艺应用技术及共性技术研究和特色工艺生产线应用技术研究郑州院牵头-红河、玉溪、昆明、长沙、合肥、龙岩、芜湖、许昌、青岛、郑州卷烟企业为主体郑州院,35/12,特色工艺技术特征,36/12,五大特征产品为中心中国烟叶为对象大工艺系统化精细化加工与智能化控制大品牌集约化生产,37/12,以产品为中心：突出中式卷烟风格特点、适应中式卷烟发展需要；通过特色工艺技术加工的卷烟产品，能够体现中式卷烟的个性化和差异化，适应中国广大消费者的吸食习惯和消费需要以中国烟叶原料为主要加工对象：针对原料特性进行加工，能最大程度地保持和发挥中国烟叶原料特色，发挥原料的潜质和使用价值。中式卷烟之所以具有明显的中国烤烟烟叶香气特征，在香气风格和口味特征上与英式、美式、日式等卷烟不同，很重要的原因也就是在于是以中国的烟叶作为原料基础；因此，最大限度地发挥中国烟叶的原料特色和优势，是发展中式卷烟的必由之路,大工艺观念的技术：它将工艺向上延伸至原料选用、原料组配、打叶复烤，建立中式卷烟所需要的稳定原料体系；向下延伸至品牌的发展、消费者需求，充分体现大工艺、系统化加工的技术理念卷烟精细化加工和智能化控制技术：它针对原料特性进行分组加工和分类加料，提升加工的精度和控制能力，保持在制品内在质量与外在质量的稳定和统一卷烟集约化生产：能够适应卷烟大品牌规模化生产、卷烟品牌异地加工、卷烟品牌发展和扩张的需要,38/12,发展趋势,39/12,精细化加工智能化控制系统化设计集约化生产,精细化加工,40/12,加工工艺由注重在制品物理性状向注重产品吸味特征转化；工艺应进一步升华为提高感官质量的过程和技术方法加工工艺一方面应最大限度保留烟叶固有的优良品质；一方面应有效去除原料本身的不良因素，达到提高烟叶使用价值，拓宽烟叶使用范围的目的,实现精细化加工途径分组加工,41/12,产品风格品质中心原料特性研究出发点提高感官质量、“个性化”、“差异化”着眼点模块建立、流程设置切入点模块建立原料模块（小叶组配方、小配方打叶复烤）、配方模块（二次配方、三级配方）流程设置根据企业原料、产品特点和企业实际进行流程设置烟片分组处理烟片及叶丝分组处理,现行加工模式,42/12,烟叶原料叶组配方相同料液、相同工艺过程掺配加香成品卷制,分组加工模式,模块A料液A-加工过程-参数A模块B料液B-加工过程-参数B烟叶原料模块C料液C-加工过程-参数C掺配加香卷制模块D料液D-加工过程-参数D-、,智能化控制,43/12,提高加工和控制精度，改变控制模式，扩大过程控制范围，保证产品风格质量的相对稳定将所有影响感官质量的因素（设备运行状态、加工工序参数）纳入控制范围实现由结果控制向过程控制转变，由指标控制向参数控制转变,系统化设计,44/12,四个要素对最终产品烟气特性、感官特性的影响四个要素之间的相互作用及各要素对产品质量风格的作用配方设计中对原料品质的评价需要重新定位选择最有效、最经济的手段去创造产品的质量风格、削减质量缺陷原料到产品（种植市场）整个产业链（加工链）的系统性,系统化设计之一四个要素对最终产品感官、烟气特性的影响,45/12,叶组配方香精香料卷烟材料加工工艺区域环境（气温、气压、湿度、空气中含氧量、水质等）,系统化设计之二四个要素之间的相互作用及各要素对产品质量风格的作用,46/12,系统化设计之三,47/12,配方设计中对原料品质的评价需重新定位,传统配方设计:,目标产品,原料选用,传统化设计:,目标产品,加工过程,原料选用,系统化设计之四,48/12,选择最有效、最经济的手段去创造产品的质量风格，消减质量缺陷,工艺优先,系统化设计之五,49/12,工艺过程的系统性,制丝,卷包,打叶复烤,初烤,种植,品种,市场,集约化生产,50/12,就是要建立适应行业目前卷烟生产企业结构调整和卷烟品牌整合的形势，建立与之相配套的、符合大品牌生产（含异地加工方式）的卷烟集约化生产方式为品牌异地生产产品质量一致性和稳定性提供技术支撑,工艺技术上水平,51/12,“三个”入手加工过程薄弱环节（三大工序外，打叶复烤、切丝）品牌发展制约因素（原料、烟梗有效利用、薄片）社会进步消费需求（香气风格、吸味、舒适度、高档烟含梗、梗丝形状、颜色、薄片切丝效果）,烟叶特性不同产品烟叶原料加工特性工艺方法烟叶分组技术、流程、设备、控制,52/12,1、烟叶原料,53/12,我国主要产区及进口烤烟烟叶在加工之前感官质量特点（香气风格、香气特性、烟气特性、口感特性）和化学成分存在差异,2、原料加工特性,54/12,加工过程中原料感官、物理和化学特性的变化趋势,烤烟（产区、品种、部位、颜色、年份）,加工过程,感官特性物理特性化学特性,4个工序5个强度,不同产区加工过程感官特性,55/12,云南、贵州、福建、河南、川渝、湖南、安徽、山东8个产区、津巴布韦、巴西等,云南烟叶,不同工序香气风格变化趋势,56/12,不同工序香气特性变化趋势,57/12,不同工序烟气特性变化趋势,58/12,不同工序口感特性变化趋势,59/12,不同产区烤烟烟叶加工过程感官特性变化差异较大,香气风格：云南、福建、贵州易变，安徽、河南、津巴布韦、巴西不易变。清香型较易变化，中间香型次之，浓香型变化较小香气特性：云南、福建、湖南、川渝在较低加工强度改善较为明显，在中等以上加工强度呈现下降趋势；贵州、河南、津巴布韦在中等以下加工强度呈现改善趋势，较高和高加工强度下呈现下降趋势；安徽、巴西在中等以上加工强度范围内呈现改善趋势烟气特性：云南、安徽、津巴布韦、巴西在中等以上加工强度细腻程度改善较为明显，浓度和劲头变化较小；贵州、河南、川渝、湖南、山东烟气特性变化较小，在中等以下加工强度范围内细腻程度和浓度略有增加；福建在中等以下加工强度细腻程度改善口感特性：云南、贵州、福建、川渝、湖南在低和较低加工强度下口感特性略有改善，在中等以上加工强度范围内呈下降趋势；河南口感特性随加工强度增强呈下降趋势；山东、津巴布韦和巴西随加工强度增强呈改善趋势，其中中等和较高加工强度改善明显；安徽在松散回潮中等以上加工强度范围内呈改善趋势，在干燥工序中等以下加工强度范围内呈改善趋势,不同品种加工过程感官特性,60/12,三个品种：Y85/87、红大、K326两个工序：松散回潮、滚筒干燥,松散回潮,滚筒干燥,不同工序香气风格变化趋势,61/12,松散回潮,松散回潮,不同工序香气特性变化趋势,62/12,松散回潮,滚筒干燥,不同工序烟气特性变化趋势,63/12,松散回潮,滚筒干燥,不同工序口感特性变化趋势,64/12,不同品种烤烟烟叶加工过程感官特性变化香气风格变化差异较大，其余指标（香气特性、烟气特性、口感特性）变化差异较小,65/12,不同部位加工过程感官特性,以云南、河南2个产区3个部位烟叶在滚筒干燥工序的加工特性为例：,滚筒干燥工序香气风格变化趋势,66/12,香气量,杂气,香气质,滚筒干燥工序香气特性变化趋势,67/12,浓度,劲头,细腻程度,滚筒干燥工序烟气特性变化趋势,68/12,刺激性,干燥感,干净程度,滚筒干燥工序口感特性变化趋势,69/12,同一产区不同部位烟叶除部分感官指标变化存在差异外，总体变化差异较小差异：上部烟叶变化程度略小于中部和下部烟叶,70/12,不同颜色加工过程感官特性,以湖南浏阳同品种（K326）、同部位（中部）、不同颜色（桔黄F、柠檬黄L），在气流干燥工序为例：,气流干燥工序香气风格变化趋势,71/12,气流干燥工序香气特性变化趋势,气流干燥工序烟气特性变化趋势,72/12,气流干燥工序口感特性变化趋势,73/12,相同产区、相同部位、不同颜色烟叶加工过程感官特性变化差异较小差异：柠檬黄（L）感官特性变化略大于桔黄（F）烟叶,74/12,不同年份加工过程感官特性,以2003年和2004年2个年份的云南中部烟叶在松散回潮工序为例：,松散回潮工序香气风格变化趋势,75/12,松散回潮工序香气特性变化趋势,76/12,松散回潮工序烟气特性变化趋势,77/93,松散回潮工序口感特性变化趋势,2003和2004两个年份烟叶加工过程感官特性变化差异很小,78/12,烤烟烟叶加工过程感官特性不同产区烟叶感官特性变化差异明显不同品种烟叶香气风格变化差异较大，由大到小依次为：红大、Y85/87、K326不同部位烟叶感官特性变化存在差异,上部烟叶的变化略小于中部和下部不同颜色烟叶感官特性变化差异较小，桔黄色（F）变化略小于柠檬黄（L）不同年份烟叶感官特性变化差异很小,产区、品种、部位、颜色和年份对我国烤烟烟叶在加工过程中感官特性变化影响程度产区决定因素品种对香气风格影响较大，是影响香气风格变化的主要因素部位对感官特性影响也较大，是除产区影响感官特性变化和品种影响香气风格变化之外的主要因素颜色对感官特性影响较小年份对感官特性影响最小影响我国主要产区烤烟烟叶在加工过程中感官特性变化因素重要程度依次为产区、品种、部位、颜色和年份,79/12,3、原料分组方法,80/12,原料分组原则以卷烟产品为中心以感官特性为基础以加工特性为依据以化学特性为参考,81/12,4、特色设备,低强度松散低温分段干燥低水分低刀门压力柔性切丝机多喷嘴加料、双面薄层加料、叶丝加料机,5、柔性化制造,82/12,国外，英美烟草、菲利普莫里斯、德国雷茨曼等企业在制丝生产过程中大量应用柔性制造技术加料、加香、烘丝等关键工艺段采用柔性的、多手段的加工工艺配叶、配丝、物料储运等环节采用箱储、AGV输送等物流工艺国内，以“分组加工