烟片低强度松散回潮处理工艺与设备 【技术领域】
本发明涉及烟草处理领域，具体说是涉及一种烟片松散回潮处理工艺与设备。
背景技术
烟片松散回潮工艺任务是将箱装的烟叶经加温加湿处理后，提高烟叶温度和水分，使烟叶充分松散，满足后续工序加工需求；松散回潮加工质量对烟叶加工的感官质量、香气风格、物理质量、化学成分、原料及能量消耗等都有十分重要的影响，是制丝生产关键工序之一。
现有的烟片松散回潮工艺有三种：第一种是直接松散回潮工艺。将箱装烟块(每块200Kg，含水率为11～13％，见烟草行业标准YC/T 146)垂直切片或水平铲片后，分切成四块(每块50Kg左右)，直接送入滚筒式松散回潮机进行松散回潮处理；第二种是先将烟块垂直分切成四块或不分切，送入连续式或间断式微波加温装置中处理，使烟块回软，再进入松散回潮机进一步提高烟叶温度和水分(见中国专利CN1425336A和CN1561869A)；第三种是先将烟块进行切片或分片后，进行真空回潮处理，之后通过松散回潮进一步提高烟片水分和温度，实现烟片松散。
这三种工艺都不能同时满足低强度松散回潮处理条件下的烟片松散率高、造碎低的烟叶加工工艺要求。①采用第一种工艺，烟片造碎率高，在低强度(通常认为松散回潮回风温度为50℃，加温时间少于6分钟)的加工条件下，烟片松散率较低。其原因一方面是在切片和铲片过程中，烟片容易产生造碎，经试验测定，在通常生产条件下(垂直切片切三刀，分成四片；水平铲片铲三次，分为四层)，烟片大中片率降低2.0％～2.5％，碎片率增大0.15％～0.20％。另一方面在松散回潮机进口端，由于还未对烟块加温加湿，烟片水分较低，烟块的滚动致使烟叶造碎率较高，经试验测定，采用这种松散回潮方式，在进料端，烟片大中片率降低6％～8％，碎片率增大0.4％～0.5％；这种松散回潮方式的烟叶松散率受回风温度影响较大，通常需要68℃以上的回风温度条件下，才能使烟叶充分松散，而回风温度又对烟叶的香气特性影响较大，为了保持高档烟叶固有的香气特性，需要在50℃回风温度条件下进行松散回潮，但经试验测定，50℃条件下的烟片松散率仅为90％～95％，造成满足松散率的工艺要求与保持烟叶香气特性之间存在矛盾。
②第二种工艺难以实现低强度加工，保持烟叶香气特性，同时造碎程度也较大。其原因是：尽管在松散回潮滚筒前增加了微波增温装置，使回潮后的烟片松散率得到了较大提高，但这种工艺增加了烟片受温时间(微波+松散回潮加温时间在10～12分钟，微波和松散回潮出口烟叶温度均为60～65℃)，使烟叶的加工强度变大，不利于保持高档烟叶香气特性；这种松散回潮工艺无论采用连续式或间断式微波加温，造碎程度均较大。采用连续式微波增温方式由于之前要进行烟块切片，会产生烟片造碎。采用间断式的微波增温方式，整个烟块进入微波增温箱体进行回软，尽管不会产生切片造碎，但由于回软后的烟块体积较大，流量不均匀，不能直接进入松散回潮机，在松散回潮之前，还必须先进行松散和定量，由于微波回软仅增加了烟片温度，并不能提高烟片水分(经试验测定，微波处理后的烟叶水分含量降低1％～2％)，烟片在定量喂料过程中造碎率较高，经试验测定，定量喂料后的烟片大中片率降低9％～11％，碎片率增大0.6％～0.8％。此外，微波松散工艺也增大了设备能耗(生产能力9000Kg/h的微波设备装机功率为460KW)，增加了微波辐射泄漏的风险。
③采用第三种工艺，烟片的加工强度较大，也会产生一定量的造碎，同时设备能耗和占地面积较大。这种工艺由于在松散回潮机前增加了真空回潮(真空回潮+松散回潮加温时间为15～20分钟，真空回潮出口烟片温度为50～60℃，松散回潮为60～65℃)，烟片加工强度增大；这种工艺尽管在真空回潮过程和松散回潮机进口造碎较低，但由于烟块体积大，整个烟块难以回透，在真空回潮之前需要进行烟块切片或分片，在切片或分片过程中，容易产生一定量的烟片造碎；同时设备占地面积大(生产能力5000Kg的真空回潮机占地面积为500m2)，能量消耗高(生产能力5000Kg的真空回潮机装机功率为139KW，蒸汽消耗为600～1700Kg/h)。
④以上三种工艺在烟箱开箱之后，采用了垂直切片、水平铲片或分片工艺，均产生了一定量造碎。其原因是垂直切片是沿着垂直于烟块的压层方向进行切片，由于切片时垂直于烟块压层方向的阻力较大，并且拆除外包装后的烟片含水量较低，这种切片方式在烟块的切割面上造碎严重。水平铲片是沿着烟块的压层方向将插刀插入烟块，然后将烟块沿烟块长度方向水平推出，由于受到烟块自重的影响，插刀一方面难以插入烟块，在插入过程中容易产生造碎，另一方面是将上层烟块推出的过程中，烟块之间的摩擦力较大，距离较长，烟片造碎较高。烟片分片工艺是将插刀沿着垂直于烟块压层的方向插入烟块中，一方面由于垂直于压块压层方向的阻力较大，需要较大的作用力才能将插刀插入烟块中，插片过程中烟片造碎较大。另一方面是若干个插刀插入烟块中后，要沿着烟块长度和宽度方向分别产生作用力，致使烟叶产生造碎。
【发明内容】
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种烟片低强度松散回潮处理工艺和设备，该工艺和设备能够实现在低强度松散回潮条件下，将箱装烟块充分松散，并能够有效降低烟片松散回潮过程中的造碎率。
本发明的目的是通过以下方案来实现的：本发明的烟片低强度松散回潮处理工艺包括开箱输送、剥片、回潮松散工序，各工序具体步骤如下：
a、开箱输送：将来料烟箱以长度方向为水平转轴，翻转90°后，放置在输送带上，使烟箱的开口方向与输送带输送方向平行，然后打开烟箱，从烟箱中推出烟块，由输送带将烟块输送到剥片机；
b、剥片：采用剥片机沿着垂直于烟块的压层方向进行剥片，剥片厚度在35mm～90mm可调，剥下来的烟块重量约为10Kg～25Kg；
c、回潮松散：采用回潮松散机对剥下来的烟块进行回潮松散，其中回潮松散分为两段，第一段为烟块预热段，该段热风进风温度为80～120℃(根据烟叶品质、来料水分和温度设定)，湿度100％，使预热后的烟块表面温度达到45～55℃，含水率增加1％～2％，达到13％～15％；第二段为烟块回潮松散段，该段回风温度为45～55℃，湿度为100％，使得回潮松散后的烟片温度达到45～50℃，含水率达到17～20％±1％，完成烟片松散回潮的工艺任务。
本发明的烟片低强度松散回潮处理设备包括依次排列的翻箱推料单元、物料输送辅助单元、剥片单元和回潮松散单元，各单元之间通过物料输送机构相连接。
所述翻箱推料单元由翻箱机构和推料机构组成，翻箱机构包括支架和通过转轴设置在支架上的可固定和翻转烟箱的吸盘和转臂，且转轴可在支架上旋转和升降；推料机构由推料气缸、推臂和推板组成，推料机构固定在翻箱机构的支架上。所述的推料机构的推板在与物料的接触面分布有竖直平行排列的凹槽。
所述的物料输送辅助单元包括一个头尾挡板、两个定位挡板、导轨、升降气缸和驱动机构。三个挡板和驱动机构均安装在导轨上，在每个挡板上方均安装有升降气缸，头尾挡板和定位挡板可在驱动机构地作用下沿着导轨运动。所述的定位挡板呈梳状，挡板梳齿可插入到翻箱推料机推板的凹槽中。
所述的剥片单元由插刀、动力装置、挡料板组成。插刀由同轴的可旋转刀齿和固定刀齿组成，可旋转刀齿和固定刀齿交叉排列；动力装置包括与插刀连接的升降气缸和翻转气缸，以及与挡料板连接的驱动电机和开闭气缸。
所述的回潮松散单元由热风系统、烟块预热网带、物料输送振槽和滚筒松散系统组成，其中烟块预热网带通过物料输送振槽与滚筒松散系统连接；热风系统由蒸汽换热器、风机和热风循环管道组成，与蒸汽换热器出口连接的热风循环管道热风出口垂直于烟块预热网带，位于烟块预热网带上方的热风循环管道与滚筒松散系统进料口连接，位于滚筒松散系统出料口的热风循环管道与风机、蒸汽换热器依次连接。
本发明中的物料输送机构、翻箱机构、滚筒松散系统等均可采用现有的技术和设备。
本发明的工艺及设备优点是：能同时满足低强度松散回潮处理条件下的烟片松散率高、造碎低的烟叶加工工艺要求。该工艺及设备采用了低厚度剥片的方法，使烟叶在松散回潮机中更容易松散，提高了烟片松散率，可以在松散回潮机出口烟叶温度为50℃条件下，使烟叶松散率达到99％以上；同时采用了沿着烟块压层方向对进行剥片，并对剥片后的烟片先预热再回潮松散的工艺，降低了剥片过程中烟块对插刀的阻力，提高了松散回潮机进口烟叶的温度，从而降低了松散回潮过程中的造碎，整个松散回潮工艺过程中的烟片大中片率降低不超过4％，碎片率增大不超过0.4％。
【附图说明】
图1为本发明的设备结构示意图
图1中：1、翻箱推料单元，2、物料输送辅助单元，3、剥片单元，4、回潮松散单元。
图2为图1中翻箱推料单元结构示意图。
图2中：1-1、推料气缸，1-2、推臂，1-3、转轴系统，1-4、吸盘系统，1-5、转臂，1-6、推板，1-7、支架。
图3为图1中物料输送辅助单元结构示意图。
图3中：2-1、定位挡板，2-2、升降气缸，2-3、驱动机构，2-4、导轨，2-5、头尾挡板。
图4为图3中的定位挡板结构示意图。
图5为图1中剥片单元的结构示意图。
图5中：3-1、翻转气缸，3-2、升降气缸，3-3、插刀，3-4、驱动电机，3-5、开闭气缸，3-6、挡料板。
图6为图5中插刀的结构示意图。
图7为图1中回潮松散单元的结构示意图。
图7中：4-1、烟块预热网带，4-2、热风循环管道，4-3、振槽，4-4、滚筒松散系统，4-5、风机，4-6、蒸汽换热器。
具体实施方法
本发明以下结合附图作进一步描述：
如图1所示：本发明的一套烟片松散回潮设备包括翻箱推料单元(1)、物料输送辅助单元(2)、剥片单元(3)和回潮松散单元(4)。各单元之间通过物料输送机构连接；物料输送辅助单元固定在翻箱推料单元和剥片单元之间的物料输送机构上。
如图2所示：翻箱推料单元由翻箱机构和推料机构组成。翻箱机构由依次连接的可固定和翻转烟箱的吸盘系统(1-4)、转臂(1-5)、可升降和旋转的转轴系统(1-3)和支架组成(1-7)；推料机构由推料气缸(1-1)、推臂(1-2)和推板(1-6)组成；推料机构固定在翻箱机构的支架上。
如图3所示：物料输送辅助单元包括一个头尾挡板(2-5)、两个定位挡板(2-1)、导轨(2-4)、升降气缸(2-2)和驱动机构(2-3)。两个定位挡板呈上下分布分别安装在上、下导轨上，两者在运动和辅助物料输送时互不影响。头尾挡板安装在下导轨上，在每个挡板上方均安装有升降气缸和驱动机构，头尾挡板和两定位挡板均可在驱动机构的作用下沿着各自导轨运动。
如图4所示：物料输送辅助单元的定位挡板呈梳状，挡板梳齿可插入到翻箱推料机推板的凹槽中。
如图5、图6所示：剥片单元由插刀(3-3)、动力装置、挡料板(3-6)组成。插刀由同轴的可旋转刀齿和固定刀齿组成，可旋转刀齿和固定刀齿交叉排列；动力装置包括与切刀连接的升降气缸(3-2)和翻转气缸(3-1)，以及与挡料板连接的驱动电机(3-4)和开闭气缸(3-5)。
如图7所示：回潮松散单元由热风系统、烟块预热网带(4-1)、物料输送振槽(4-3)和滚筒松散系统(4-4)组成，其中烟块预热网带通过物料输送振槽与滚筒松散系统连接；热风系统由蒸汽换热器(4-6)、风机(4-5)和热风循环管道(4-2)组成，与蒸汽换热器出口连接的热风循环管道热风出口垂直于烟块预热网带，位于烟块预热网带上方的热风循环管道与滚筒松散系统进料口处连通，位于滚筒松散系统出料口的热风循环管道与风机、蒸汽换热器依次连接。
基于本发明的一套松散回潮设备的烟片低强度松散回潮处理工艺包括开箱、剥片和回潮松散三个工序，具体步骤如下：
1、开箱输送：使用翻箱推料单元中的翻箱机构将来料烟箱(每箱200Kg)以长度方向为水平转轴，翻转90°后，放置在输送带上，使烟箱的开口方向与输送带输送方向平行；然后打开烟箱，用推料机构将烟块从烟箱中推出，当烟块推出烟箱后，推料机构的推板退回到原来的位置；继续翻转下一个烟箱；去掉外包装箱的烟块由物料输送皮带输送到剥片单元进行剥片。
为了防止烟块在离开翻箱推料机和输送过程中发生散落，当翻箱推料单元的推板将烟块推出后，一个定位挡板的梳齿插入到推板的凹槽中，辅助物料向前输送，推板则退回到原来的位置；为了保持物料输送的连续性，当一个定位挡板辅助输送一块物料时，另一块定位挡板辅助下一块物料输送，两块挡板可交替运行。
对于一个批次的物料，为了防止头尾物料在输送过程散落，采用头尾挡板辅助物料输送，当一个批次的第一个烟块推出后，物料输送辅助装置的头尾挡板挡在烟块的前方，并随着物料一起向前移动到剥片单元的插刀位置，然后头尾挡板向上升起，离开物料；当该批次的最后一个烟块推出后，头尾挡板则移动到烟块的后方，辅助物料输送到剥片单元。
2、剥片：当烟块输送到剥片单元的插刀位置时，插刀在升降气缸的作用下向上升起；挡料板在驱动电机的驱动下挡在烟块前部，防止物料在剥片过程中散落；当烟块和挡料板一起移动一定距离(依据剥片厚度设定，剥片厚度为35mm～90mm)后，剥片插刀在升降气缸的作用下沿着垂直于烟块的压层方向插入到烟块中，烟块前部的挡料板在开闭气缸的作用下向一侧打开，同时插刀的可旋转刀齿在翻转气缸作用下向前转动，将烟片剥离(剥下来的烟块重量约为10Kg～25Kg)，滑落到与回潮松散机连接的输送皮带上，输送到回潮松散工序。
3、回潮松散：剥下来的烟块输送到回潮松散单元后，分两段对烟块进行松散回潮。首先是将烟块输送到烟块预热网带，通过热风系统对烟块进行预热，该段热风进风温度为80～120℃(根据烟叶品质、来料水分和温度设定)，湿度100％，使预热后的烟块表面温度达到45～55℃，含水率增加1％～2％，达到13％～15％；经过预热后的烟块被输送到回潮松散单元的滚筒松散系统进行松散和回潮，该段回风温度为45～55℃，湿度为100％，使得回潮松散后的烟片温度达到45～50℃，含水率达到17～20％±1％，完成烟片松散回潮的工艺任务。