一种提高烟梗微波膨胀均匀性及品质的方法与流程

本发明涉及烟草加工技术领域，尤其是涉及一种提高烟梗微波膨胀均匀性及品质的方法。

背景技术：

烟梗是烟叶的重要组成部分，约占叶重25％～30％。烟梗中烟草物质、糖等的含量不及叶片，杂气和木质气重、香气不足。目前，烟梗一部分用于再造烟叶薄片生产，一部分采用高温高湿的处理方法将烟梗制成膨胀梗丝。由于这两种方法的整体处理工艺强度较弱，不能有效脱除烟梗原料中的杂气、产品抽吸质量不理想，因而无论薄片产品还是传统膨胀梗丝产品在卷烟特别是高档卷烟中的使用比例都较低。

研究表明，经微波处理后的烟梗杂气、木质气显著降低，烤烟香气提升；微波膨胀后的烟梗内部呈多孔状，对外部料液和香料的吸附能力大大增强，易于以微波膨胀烟梗制品为载体进行加香加料操作并进一步改善微波烟梗制品的品质；同时，相对于采用高温高湿处理得到的传统膨胀梗，微波膨胀烟梗的膨胀度高，定型好，改变了传统制梗丝工艺的局限，为烟梗的拓展应用开辟了新方向。

目前，经打叶复烤后的烟梗含水率通常在10～13%，由于不同地区的原料梗性状、吸湿特性不同，造成储存后不同地区的烟梗水分存在差异。在微波膨胀梗生产过程中，原料梗含水率不一致，往往导致经微波膨胀处理后的烟梗膨胀度不均匀，严重影响了膨胀梗的加工性能及抽吸品质。同时，微波膨胀烟梗生产工艺研究表明，在烟梗微波膨胀前，原料梗较高的表面温度（≧65℃）和内部保持适当的含水量（12～14%），不仅可降低微波膨胀设备功率，减少能耗，还可有效解决烟梗膨胀均匀性差、芯部碳化等不足，有效抑制微波膨胀梗焦糊气息的产生，提高微波膨胀梗抽吸品质。

申请号为2012100916714的发明专利公开了“一种烟梗丝状成型加工工艺”，它的工艺包含烟梗预处理、烟梗微波膨胀、水洗梗、储梗、烟梗理顺、烟梗切片、梗片加料并储片、梗片切丝、梗丝定型干燥、梗丝加香并储丝。其中，烟梗预处理采用真空回潮设备进行。此项专利中，预处理方式存在的主要问题是：真空回潮设备增湿效率过高，生产中难于精确控制，往往导致处理后的烟梗含水量过高，烟梗表面温度提升不足，影响烟梗微波膨胀效果。

申请号为201210215407.7的发明专利公开了“一种微波膨胀烟梗的处理方法”，其工艺流程如下：原料准备→定量喂料→烟梗增温→微波膨胀→微波排湿→冷却定型→制梗丝。此项专利中，烟梗微波膨胀前的预处理方式存在的主要问题是：原料梗的增温及增湿处理是通过使用润梗滚筒或HT隧道与微波加热设备连接的方式来完成，虽然烟梗增温效果较好，但会导致烟梗水份过高，进而影响烟梗的微波膨胀率。

申请号为201210119828.X的发明专利公开了“一种采用气体热媒的微波膨胀烟梗的方法”，该方法在利用微波加热膨胀烟梗的整个过程中，即从膨胀开始至膨胀结束，在微波加热仓内均采用气体热媒连续对烟梗表面进行加热。此项专利存在的主要问题在于：（1）烟梗的气体热媒加热预处理与微波膨胀处理需在微波加热仓中同时进行，对微波加热仓制造精度要求较高，生产成本较高，不利于大规模工业化生产应用；（2）在微波膨胀过程中加入过热蒸汽，容易使烟梗过热炭化，产生枯焦气息；同时，由于强烈的气体对流，还会造成致香成分的损失。

申请号为201410444973.4的发明专利公开了“一种烟梗压片及制丝加工工艺”，其工艺步骤为：烟梗高温高压及减压预处理、烟梗微波膨胀、烟梗加湿并储梗、烟梗加热加湿、烟梗预压、二级压梗、三级压梗、梗片加料、梗片切丝、梗丝定型干燥和梗丝加香并储柜后得到成品梗丝。此项专利中，烟梗微波膨胀前的预处理是将烟梗放入高温高压及减压设备中, 用温度100 ～ 190℃、压力1 ～ 1.2bar 的饱和蒸汽，对烟梗进行预处理4 ～ 6 分钟，烟梗经螺旋输送从高压状态经释放到常压实现膨胀，预处理后的烟梗温度为50℃～ 60℃，水份控制为12% ～ 14%。此预处理方法存在的问题是，饱和蒸汽直接与烟梗接触，将导致微波膨胀前的烟梗水份过高，降低了烟梗的微波膨胀率；同时，烟梗直接经螺旋输送从高压状态释放到常压，缺少专门的烟梗膨胀单元，预膨胀效果差。

申请号为201410009337.9的发明专利公开了“一种减少微波膨胀后烟梗碳化现象的预处理工艺”，它的工艺包含烟梗备料、喂料1、筛分、分切、风送、喂料2、增温增湿及微波膨胀工序。此项专利中，烟梗微波膨胀前的增温增湿工序为：采用高温蒸汽对分切后的烟梗直接进行增温增湿处理，控制处理后的烟梗表面温度为60-80℃，烟梗水分为质量百分比14%-15%。此项专利存在的主要问题是，分切后的烟梗增温增湿后再进行微波膨胀，由于烟梗结构已在微波膨胀前被破坏，导致微波膨胀后的烟梗膨胀度较小，不利于切片切丝。

申请号为 201410375822.8的发明专利公开了“一种两段式烟梗微波膨胀处理方法”,它是将烟梗采用两次增温增湿和两次微波膨胀处理，包括烟梗筛分、第一次增温增湿、第一次微波膨胀、风冷、第二次增温增湿、第二次微波膨胀、微波膨胀烟梗筛分和风选。其中，两次增温增湿均采用市售烟草通用的增温增湿设备，将180 ～ 190℃的蒸汽对烟梗进行增温增湿处理，此项专利存在的主要问题是：（1）烟梗原料在筛分后，采用两次增温增湿和两次微波膨胀处理，不仅原料利用率低，工艺流程较为复杂，且对每次微波膨胀处理对烟梗膨胀率及水分均有严格要求，在工业生产中应用难度较大；（2）经两次微波膨胀处理的膨胀梗，在后期加工过程中易出现回潮润梗时间长，难以润透梗芯等问题，导致膨胀梗后期制丝中出现造碎大，得率低等问题，影响膨胀梗梗丝品质。

技术实现要素：

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种可显著提升膨胀均匀性，定型效果好，利于切片制丝，可明显降低枯焦气的提高微波膨胀烟梗膨胀均匀性及品质的方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种提高烟梗微波膨胀均匀性及品质的方法，其包括以下步骤：

（1）风选除杂；

（2）增温及水分调节：将步骤（1）得到的原料梗在螺旋输送装置中进行增温及水分调节处理，确保烟梗平均温度达到 65 ℃以上；同时，烟梗水分为 12 ～ 14wt% ；

（3）耦合膨胀：将步骤（2）所得烟梗在微波功率为 180～ 220kW，物料输送筒温度为 220 ～ 260 ℃，综合微波膨胀及高温烘培膨胀两种方式对烟梗进行膨胀处理，使烟梗的平均膨胀度达到 300% 以上，烟梗水分不低于 2wt% ；

（4）定型：将经步骤（3）得到的膨胀梗送入定型装置中进行快速降温及压力定型，使烟梗平均膨胀度不低于 280% ，表面温度在40℃以下；

（5）筛分：采用振动筛分装置将经步骤（4）得到的膨胀梗进行分类筛分，依据直径或宽度将膨胀梗分为不同尺寸规格的膨胀梗；

（6）储梗：对经步骤（5）得到的膨胀梗进行储柜，备用。

优选的是，所述螺旋输送装置包括筒体，转动设置于筒体内、呈管状的转轴，固定设置于转轴上的螺旋叶片，套装于筒体外壁上的蒸汽套体，设置于蒸汽套体外壁上的保温层，以及多个设置于筒体内壁上的蒸汽雾化喷嘴；所述筒体的一端设置进料口，另一端出料口；所述转轴朝向进料口的一端设置蒸汽出口，另一端设置蒸汽入口；所述筒体的上部设置有至少一个排湿口。

优选的是，所述定型装置包括其上端设置进料口、下端设置出料口且具有腔体的壳体，两根平行转动安装于壳体上且贯穿腔体的转动轴，多块沿转动轴周向均布于转动轴上的转板，以及多个设置于壳体腔体内壁上的冷却介质喷嘴；所述腔体的截面呈腰子形，两转动轴对称安装且其转板的边缘部接近腔体的相邻侧壁面；两根转动轴工作时同步反向转动，两根转动轴上的转板错位设置使工作时互不接触。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明通过螺旋输送装置对膨胀前的原料梗进行增温及水分调节处理，由于该装置外壳带有蒸汽夹套，螺旋轴内通有蒸汽，螺旋叶片使烟梗在输送过程中混合均匀，使得烟梗在输送过程中可不断均匀地吸收热量；同时，装置上部的蒸汽雾化喷嘴在烟梗输送过程中还可向烟梗持续地喷射蒸汽，使得螺旋输送装置中易于形成相对稳定的高温高湿环境，导致烟梗之间可以较为稳定地进行水分及热量传导，批物料中不同尺寸规格的出料烟梗温度及水分均匀且效果较好（表面平均温度≧65℃，平均含水率12 ～ 14wt%），这使得原料烟梗在微波膨胀处理前的一致性提升，利于后续的膨胀处理；

2、烟梗膨胀采用耦合膨胀处理工艺，综合微波膨胀及高温烘培膨胀两种方式对烟梗进行膨胀处理，烟梗膨胀效果好且膨胀均匀性提高；与常规微波膨胀工艺相比，在达到相同膨胀度时，由于烟梗对微波能量的吸收降低，可以显著降低常规微波膨胀梗伴随的焦枯杂气息；同时，烟梗经高温烘培后，烤香香韵增显，香气丰富性提升，膨胀梗定型效果也有所提高。

3、膨胀处理后的烟梗通过定型装置，在转子转动过程中形成密闭的物料空间，结合压力冷却介质的喷入，使得转板间的膨胀梗受到极大的瞬时压力差，在压力及激冷两种叠加作用下迅速定型，进而使得膨胀梗在连续生产中快速定型（平均膨胀度高于 280% ，表面温度低于40℃），避免了现有膨胀梗生产中仅通过自然冷却或单一压力定型导致的生产不连续，以及仅依赖单一冷却介质膨胀梗回缩程度较大等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图 1 是本发明的工艺流程示意图。

图2为螺旋输送装置的结构示意图。

图3为图2中A部分的放大图。

图4为定型装置的结构示意图。

图中：蒸汽出口1，进料口2，筒体3，转轴4，螺旋叶片5，蒸汽套体6，保温层7，排湿口8，蒸汽雾化喷嘴9，蒸汽入口10，出料口11，转动轴21，转板22，冷却介质喷嘴23，壳体24，进料口25，出料口26。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的一种提高烟梗微波膨胀均匀性及品质的方法，其包括以下步骤：

步骤1、风选除杂；将待膨胀的原料烟梗进行风选除杂，除去麻绳、灰尘等非烟梗轻杂物，其中碎末含量<0.5wt%。

步骤2、增温及水分调节处理；将经步骤（1）得到的烟梗在螺旋输送装置中进行增温及水分调节处理。所述的螺旋输送装置外壳带蒸汽夹套4，蒸汽从螺旋轴蒸汽进口9处进入螺旋轴3内部，由于螺旋叶片4可使烟梗在输送过程中均匀混合，使得烟梗在输送过程中可不断均匀地从蒸汽夹套6和螺旋轴3吸收热量；同时，装置上部的蒸汽雾化喷嘴8在烟梗输送过程中还可向烟梗持续地喷射蒸汽，使得螺旋输送装置中易于形成相对稳定的高温高湿环境，导致烟梗之间可以较为稳定地进行水分及热量传导，出料烟梗增温增湿均匀且效果较好，利于后续的烟梗膨胀处理。所述出料烟梗平均温度≧65℃，平均含水率12 ～ 14wt%。

步骤3、耦合膨胀：将经步骤（3）得到的烟梗在微波膨胀设备中进行耦合膨胀处理。所述微波膨胀设备的微波功率为 180～ 220kW，微波频率为2450MHz，物料输送筒高温烘焙温度为 220 ～ 260 ℃，可使烟梗在微波及高温烘培两种方式下受热膨胀，得到的烟梗平均膨胀度达到 300% 以上，烟梗平均含水率不低于 2wt%。

步骤4、定型；经步骤（3）处理后得到的膨胀梗进入定型装置中进行定型。所述定型装置的左转子（11）逆时针转动，右转子（15）顺时针运动，在连续生产过程中，温度在120～130℃膨胀梗进入转动中的转板12之间后形成一个密闭空间，冷却介质喷嘴13向密闭空间中快速喷洒高压空气或氮气等冷却介质，使得转板间的膨胀梗受到极大的瞬时压力差，在压力及激冷两种叠加作用下迅速定型，进而使得膨胀梗在连续生产中快速定型（平均膨胀度高于 280% ，温度低于40℃）。

步骤5、筛分；采用振动筛分装置将经步骤（4）得到的膨胀梗进行分类筛分，依据直径或宽度将膨胀梗分为不同尺寸规格的膨胀梗；

（6）储梗：对经步骤（5）得到的膨胀梗进行储柜，备用。

其中，所述螺旋输送装置如图2-3所示，包括筒体3，转动设置于筒体3内、呈管状的转轴4，固定设置于转轴4上的螺旋叶片5，套装于筒体3外壁上的蒸汽套体6，设置于蒸汽套体6外壁上的保温层7，以及多个设置于筒体3内壁上的蒸汽雾化喷嘴9；所述筒体3的一端设置进料口2，另一端出料口11；所述转轴4朝向进料口2的一端设置蒸汽出口1，另一端设置蒸汽入口10；所述筒体3的上部设置有三个排湿口8。

其中，所述定型装置如图4所示，包括其上端设置进料口25、下端设置出料口26且具有腔体的壳体24，两根平行转动安装于壳体24上且贯穿腔体的转动轴21，多块沿转动轴21周向均布于转动轴21上的转板22，以及多个设置于壳体24腔体内壁上的冷却介质喷嘴23；所述腔体的截面呈腰子形，两转动轴21对称安装且其转板22的边缘部接近腔体的相邻侧壁面；两根转动轴21工作时同步反向转动，两根转动轴21上的转板22错位设置使工作时互不接触。

实施例1

原料烟梗经风选除杂，去除麻绳、灰尘等轻杂物后，由进料口2进入螺旋输送装置后，在螺旋轴3和螺旋叶片4的转动下均匀后混合并向前输送；蒸汽由螺旋轴蒸汽进口9进入螺旋轴3中并由螺旋轴蒸汽出口1缓慢排出，而且蒸汽夹套6中也充满了蒸汽，使得烟梗在输送过程中可不断均匀地从蒸汽夹套6和螺旋轴3吸收热量；同时，装置上部的蒸汽雾化喷嘴8在烟梗输送过程中还向烟梗持续地喷射蒸汽，使得烟梗之间可以较为稳定地进行水分及热量传导，经增温及水分调节处理后的烟梗由出料口10输出，烟梗表面平均温度达65℃，平均含水率达14wt%；经增温及水分调节处理后的烟梗经出料口10进行耦合膨胀处理，微波功率为180 kW，微波频率为2450MHz，物料输送筒高温烘焙温度为260 ℃，使得烟梗在微波及高温烘培两种方式下受热膨胀，得到的烟梗平均膨胀度为 335% ，烟梗平均含水率为2.68wt%。经耦合膨胀处理得到的烟梗温度为120℃，将耦合膨胀处理后的烟梗投入定型装置中，定型装置的转子在驱动电机带动下，转子转动并与装置壁材形成密闭空间，对落在密闭空间中的膨胀梗快速喷入0.2～0.3Mpa的压缩空气等冷却介质，使得转板间的膨胀梗受到极大的瞬时压力差，在压力及激冷两种叠加作用下迅速定型，进而使得膨胀梗在连续生产中快速定型，从出料口16出来的膨胀梗平均温度迅速降到38℃，平均膨胀度为290%；定型处理后的膨胀梗再经振动筛分装置处理后，依据直径或宽度分为粗、细梗后，分别进储柜后备用。

实施例2

原料烟梗经风选除杂，去除麻绳、灰尘等轻杂物后，由进料口2进入螺旋输送装置后，在螺旋轴3和螺旋叶片4的转动下均匀后混合并向前输送；蒸汽由螺旋轴蒸汽进口9进入螺旋轴3中并由螺旋轴蒸汽出口1缓慢排出，而且蒸汽夹套6中也充满了蒸汽，使得烟梗在输送过程中可不断均匀地从蒸汽夹套6和螺旋轴3吸收热量；同时，装置上部的蒸汽雾化喷嘴8在烟梗输送过程中还向烟梗持续地喷射蒸汽，使得烟梗之间可以较为稳定地进行水分及热量传导，经增温及水分调节处理后的烟梗由出料口10输出，烟梗表面平均温度达85℃，平均含水率达12wt%；经增温及水分调节处理后的烟梗经出料口10进行耦合膨胀处理，微波功率为200 kW，微波频率为2450MHz，物料输送筒高温烘焙温度为240 ℃，使得烟梗在微波及高温烘培两种方式下受热膨胀，得到的烟梗平均膨胀度为 340% ，烟梗平均含水率为2.48wt%；经耦合膨胀处理得到的烟梗温度为125℃，将耦合膨胀处理后的烟梗投入定型装置中，定型装置的转子在驱动电机带动下，转子转动并与装置壁材形成密闭空间，对落在密闭空间中的膨胀梗快速喷入0.2～0.3Mpa的压缩空气等冷却介质，使得转板间的膨胀梗受到极大的瞬时压力差，在压力及激冷两种叠加作用下迅速定型，进而使得膨胀梗在连续生产中快速定型，从出料口16出来的膨胀梗平均温度迅速降到39℃，平均膨胀度为302%；定型处理后的膨胀梗再经振动筛分装置处理后，依据直径或宽度分为粗、中、细梗后，分别进储柜后备用。

实施例3

原料烟梗经风选除杂，去除麻绳等轻杂物后，由进料口2进入螺旋输送装置后，在螺旋轴3和螺旋叶片4的转动下均匀后混合并向前输送；蒸汽由螺旋轴蒸汽进口9进入螺旋轴3中并由螺旋轴蒸汽出口1缓慢排出，而且蒸汽夹套6中也充满了蒸汽，使得烟梗在输送过程中可不断均匀地从蒸汽夹套6和螺旋轴3吸收热量；同时，装置上部的蒸汽雾化喷嘴8在烟梗输送过程中还向烟梗持续地喷射蒸汽，使得烟梗之间可以较为稳定地进行水分及热量传导，经增温及水分调节处理后的烟梗由出料口10输出，烟梗表面平均温度达70℃，平均含水率达13 wt%；经增温及水分调节处理后的烟梗经出料口10进行耦合膨胀处理，微波功率为220 kW，微波频率为2450MHz，物料输送筒高温烘焙温度为220 ℃，使得烟梗在微波及高温烘培两种方式下受热膨胀，得到的烟梗平均膨胀度为 330% ，烟梗平均含水率为2.88wt%；经耦合膨胀处理得到的烟梗温度为130℃，将耦合膨胀处理后的烟梗投入定型装置中，定型装置的转子在驱动电机带动下，转子转动并与装置壁材形成密闭空间，对落在密闭空间中的膨胀梗快速喷入0.2～0.3Mpa的压缩空气等冷却介质，使得转板间的膨胀梗受到极大的瞬时压力差，在压力及激冷两种叠加作用下迅速定型，进而使得膨胀梗在连续生产中快速定型，从出料口16出来的膨胀梗平均温度迅速降到36℃，平均膨胀度为286%；定型处理后的膨胀梗再经振动筛分装置处理后，依据直径或宽度分为粗、细梗后，分别进储柜后备用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。