关键词：柔性动态；低温慢烤；保香增润；稳定性
1、绪论
随着复烤行业均质化加工的持续推进，低温慢烤越来越受重视，低温慢烤就是延长干燥时间，会增加能耗，如果遇到湿度高的天气或气候条件变化大，将无法进行生产，如果按照原有的设备进行低温慢烤生产，就需要降低复烤机的传送速度，同时就降低了设备的加工能力，如果要保持原有的加工能力就需要增加烤机干燥区和回潮区的长度，就需要进行技术改造，增加设备的占地面积。本项目针对上述问题在烤前研发一套柔性动态低温慢烤设备，实现对烤前物料水分、温度动态处理及控制。研发的柔性动态低温烤片工艺加工单元的关键技术是烟叶经叶梗分离后的叶片经烤前贮柜，经流量控制后通过换向装置选择进入柔性动态低温烤片加工装置旁线（柔性动态低温慢烤）设备，设备控制模式与原系统保持一致，满足手动、闭锁及自动控制的要求，能实现热风通过循环风机作用自下而上穿过动态转网，与柔性动态低温烤片加工装置内烟叶在倾角及抄板抛料疏导下进行均匀、充分、柔性热交换，达到提升物料温度而又不致脱水的目的。热风流通孔直径为3.5mm，使之既满足热风通过达到工艺技术要求所需目数和孔径，同时满足≥3.5mm碎片不外泄漏的目的，其中，穿流热风通过检测器件与执行器件通过电控程序，实现自动调节热风的风量、风温功能。使进入烤机的物料温湿度恒定，不受来料温湿度及车间环境变化的影响。
2、柔性预加热方案设计
物料进入动态低温烤片加工装置前设置1台烟叶松散装置，起抖散、摊薄、抛洒物料，使物料进入柔性动态低温烤加工装置后能充分与热风接触，均匀提升物料温度。同时能与原设备兼容，需要设计增加一台柔性动态预加热设备和两台台进料辅联设备（一台皮带机、一台振槽），增加两台出料辅联设备（一台振槽、一台皮带机）。柔性动态预加热设备设计用旋转式的热风加热装置,经过空气加热器加热的一定湿度的热风通过热空气通道由机架下的均风室从滚筒的底部吹入，利用物料与热风的对流对物料预热稳定水份。热风风机通过变频器控制，可自动调节热风的风量，风管上设有温湿度传感器，用于检测热风风温和湿度并送生产线电控柜参与控制。
研发的柔性动态低温烤片工艺加工单主要有以下部分所组成：进料屏、风管系统、管路系统、风筒式旋转滤网、辅联输送装置、电控系统等。风管系统设计主要由空气加热器、风机、热空气通道、温度传感器、温度表等组成。热风系统是为烟叶加热提供热风的装置,热风风机将经过空气加热器加热的热风由机架下部进风腔进入滚筒内，用于对物料进行加热增温，热风风机通过变频器控制，可自动调节热风的风量，风管上设有温湿度传感器，用于检测热风风温并送至生产线电控柜参与控制。设备出料端带排风管排出多余气体。
管路系统包括蒸汽管路、压缩空气管路两个部分管路系统。蒸汽管路由截止阀、过滤器、气动薄膜调节阀、汽包、压力表、蒸汽喷管、疏水阀组成。蒸汽经截止阀、过滤器、汽包后分为三路：其中一路经气动薄膜调节阀进入到位于机架一侧的空气散热器中，对空气进行加热利用；其中二路经手动针阀进入蒸汽喷管中向风道内喷入蒸汽，通过与热风充分混合加热，直接对滚筒内的烟叶片进行加温加湿，起防止过脱水现象或平衡物料出料水分的作用。另外三路为冷凝水经过滤器、疏水阀、观视镜、止回阀后排出。
压缩空气系统由球阀、过滤减压阀、电磁阀等组成。用来对蒸汽管道系统中的气动薄膜调节阀启/闭进行自动控制及出料室滤网筒定时喷吹清扫出灰。电气控制系统与原烤片系统兼容，都设有隔离开关，能实现手动、自动及闭锁等功能，其他元器件选用尽可能与原设备相同为了使设备有更好的互换性，节约成本。
3方案实施
根据原有工艺设备布置情况，设计现场柔性动态低温烤片位置，在异物剔除机后烤片机前端，合理设置烤前柔性动态低温烤片工艺加工单元。该工艺加工单元设计安装后,合理留出通道位置。柔性动态低温烤片工艺单元装置控制，采用新增I/O分站、变频控制（带Profinet接口）实现工艺设备控制。控制范围包括物料输送辅助装置及柔性动态低温烤片加工装置。新增现场控制箱及相应控制器件纳入原烤片段PLC进行控制，对原有烤片段设备控制程序、监控画面程序进行适应性编译，满足工艺段设备连锁控制、批次牌号、设备参数、工艺参数及工艺控制要求，动态低温烤片加工装置热风采用PID自动控制模式，通过设备出入口水分仪及测温仪采集的数据，与设定温湿度值进行闭环控制，保证设备工艺参数的控制要求。采用西门子ProfiNet为主要网络，控制箱、变频器通过ProfiNet连接至烤片段PLC，检测执行器件采用Profibus-DP/PA（薄膜阀门定位器、温度变送器）等方式采集检测数据，满足设备控制及工艺数据采集需求。
新增控制箱设计、控制器件选型与原系统尽量保持一致，线缆标识清晰准确，改造及研制新增设备控制模式与原系统保持一致，满足手动、闭锁及自动控制的要求。设备结构简洁合理、控制目标清晰、操作简便易维护、养护成本低等，在设备正常运行时勾选或取消17选在进回潮滚筒（Z104低温烤片加工）就可以选择进入低温烤片加工后再进入烤机或是直接选择进入烤机。
4、应用效果及总结
柔性动态低温慢烤应用后冷房水分极差控制在1.58%以下，标准偏差控制在0.37%以下，冷却区水分合格率提高至92.5%以上，出料口和装箱水分合格率提高至99.5%以上。提高了烟叶保润增香性能和感官品吸引质量，改善了烟叶感官舒适度，同时提高了烟叶外观质量和内在品质，降低了烟叶收缩率，提升了烟叶使用价值。
柔性动态低温慢烤的应用实现了烟叶低温慢烤的要求提高烟叶保香增润，提高感官质量和加工能力，使复烤机各项加工工艺技术能力得到较大的提升。同时提高了复烤指标，冷却区、烤机出口、装箱水份更加均匀稳定，急剧变化的气候条件也不会影响水份的均匀，减少了入口水份和温度波动而频繁操作使冷却区、烤机出口、装箱水份波动大而影响烟叶品质。
参考文献
[1]王发勇,张春磊,喻绍新,等.全程实现打叶复烤均质化加工的研究进展[J].安徽农业科学,2018,46(12):11-13,16
[2]王跃昆,华一崑,李红伟,等.打叶复烤研究进展概述[J].江西农业学报,2013,(12):57-61.
[3]董相烨,刘筑,李锡坤,等.浅析如何实现打叶复烤加工产品质量均值化[J].科学与财富,2017,(36):163-163.
基金项目：红塔烟草（集团）有限责任公司科研项目《柔性动态低温烤片工艺单元的研究与应用》（S-6018003）。
作者简介：张照德（1969.11），男，白族，云南省大理市人，工作单位：红塔集团大理卷烟厂，职称：工程师，研究方向：机械自动化。