制丝设备概述

第一章制丝设备概述
第一节制丝生产工艺及设备
卷烟生产原料是基础，工艺是关键，设备是保证，质量是核心。

在卷烟生产加工过程中，任何一个设备的组合，总是为实现其工艺过程服务的，有什么样的工艺过程，就有相应的加工设备。

卷烟生产过程分为制丝、卷接和包装三个阶段，那么，制丝过程承担着原料加工的任务。

简单地说，就是将烟叶制成符合工艺要求的烟丝，以满足后续工序的要求。

制丝生产是提高卷烟质量，增加生产效益的瓶颈环节，而制丝设备则是实现满足烟丝质量要求的关键。

制丝工艺不存在一成不变的模式，综观我国制丝设备的变革就可看出，制丝工艺一直从低级到高级，从简单到复杂，不断地改进和发展。

一、制丝工艺与设备
(一)制丝的工艺任务
如前所述，制丝、卷接、包装是卷烟制造工艺的三个主要过程，它们分别承担着原材料加工、卷制成形和包装成品的三大任务。

制丝是将含梗的烟叶，经过回潮、去梗、烟梗加工、叶片加工等工序，并经过除杂，最终使烟丝的宽度、水分、温度等工艺参数均达到各等级卷烟工艺的要求，进而达到成丝率高、纯净无杂质、松散且具有弹性和填充力等要求。

此外，叶丝和梗丝的配比要符合工艺要求，以满足后序（卷制）工艺的要求，减少损耗和单箱耗丝量。

通过加香加料，促进烟丝内在质量的醇化，改变卷烟的燃吸品质。

因此，制丝工艺的好坏是影响卷烟内在质量的关键因素。

(二)制丝工艺流程概述
目前，各卷烟企业的产品千差万别，相应的制丝工艺差异也较大，但均采用积极有效的方法，来确保制丝过程中各工序（段）的质量、流量稳定、烟丝成品的水分和温度均匀且符合工艺要求，控制最终生产效果，以满足市场上对卷烟产品的香气及吸味的要求，最终达到“优质、低耗、高效、安全”的目标。

供给卷烟企业的原料不同，制丝工艺流程也就不同。

传统的制丝生产线以把烟作为原料，制丝工艺比较复杂，一些发达国家和目前国内大多数卷烟企业则采用打叶复烤叶片、烟梗或烟草薄片作为制丝原料，这样制丝工艺流程就得到了简化。

在欧洲某些国家，制丝所需的原料上述二者兼有，从而使得制丝工艺流程更为复杂。

总之，无论采用何种工艺流程，其目的都是要把卷烟原料加工成符合卷制工艺要求的烟丝。

近十年来，我国引进和消化吸收的制丝生产线种类繁多，而且随着新工艺、新技术的不断涌现，制丝工艺必然会得到不断地改进和完善。

制丝工艺流程的制订应本着“先进、合理、可行”的原则，使制丝工艺处理过程更加合理，加工质量更加稳定，从而生产出符合卷烟工艺要求的高质量的烟丝。

如图1—1为制丝工艺流程图。

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图1—1 制丝工艺流程图
注：○—温度测量仪 ●—水分测量仪 ■—金属探测 ▲—流量控制 ◎——计量 S —砂土、碎烟末 T —烟梗 S r —梗块、梗签、杂物
T a —小于5m m 碎梗 L —小于3m m 碎片
目前国外具有代表性的制丝线有德国虹尼(HAUNI)制丝线、意大利科马斯(COMAS)制丝线和英国莱格(LEGG)制丝线，这些制丝线普遍采用把烟作为原料，制丝工艺比较复杂。

“九五”以来，国家烟草专卖局在全国推广以打叶复烤烟片(叶片、烟梗)为原料的复烤烟片制丝新工艺，这种工艺，采用了新技术和新设备，使整个制丝线在满足工艺要求的基础上，逐步实现综合机械化、高效自动化和大流水线作业，向智能化、无人车间过渡。

由于进入制丝线的烟叶原料(把烟或片烟)不同，决定了制丝生产线不同的设备组成。

(三)模式化(以把烟为原料)制丝工艺与设备
以把烟为原料的制丝工艺采用的工艺流程如图1—1所示，即从备料开始。

此制丝工艺的主要设备有：真空回潮机、铺叶切尖解把机、筛砂润叶机、打叶风分机组、润叶机、润梗机、压梗机、切梗丝机、切叶丝机、烘丝机、梗丝风选除杂器、梗丝膨化塔、加香机、加料机、贮叶柜、贮梗柜、贮丝柜等。

除了这些主要设备外，连接这些设备的一般采用皮带输送机、振槽、提升喂料机、定量喂料机等。

同时，各关键工序设置了电子皮带称和红外水分测定仪，以均衡控制流量和及时调整物料所含水分。

从此工艺流程框图可以看出，制丝过程不管其工序如何繁多，总可将制丝设备分为：切丝前处理设备、切丝设备和切丝后处理设备三部分。

切丝前处理设备主要是用于叶、梗分离的打叶设备，围绕着叶、梗分离设备，有一系列的附属设备，其中主要是加湿设备和流量均衡设备。

切丝后处理设备主要是烘丝设备及一系列的附属设备等。

根据制丝过程各设备的特点和功能，将卷烟制丝设备作如下分类：
1.加湿设备
卷烟工艺从某种角度来说，可以用加工过程中水分的变化来描述。

烟叶的加湿回软是为了便于加工，减少烟叶的破碎和损耗。

在不同的工序中有不同的加湿要求和工艺特点，但就其加湿机理来说有共同的特点和理论基础。

加湿设备主要包括：真空回潮机、润叶机、润叶基机、润梗机（加潮隧道）、洗梗机等。

2.叶梗分离及梗处理设备
一张烟叶包括叶片和烟梗两部分，其叶片和烟梗的物理性质不同，不能直接同时进行加工处理，需分离后进行不同的处理，才能制成合格的烟丝。

这类设备主要包括打叶去梗前处理设备、烟叶浮选与气力输送设备、打叶机和梗处理设备等。

3.切丝设备
在对烟叶的处理过程中，要将叶片和烟梗分别进行处理，因此切丝设备分为两种：一种是用于切叶片的切叶丝机，一种是用于切烟梗的切梗丝机。

4.干燥设备
烟叶或烟丝为了便于贮藏和运输，提高填充力，需进行脱水和干燥。

此类设备主要包括烘丝机、梗丝膨化塔及白肋烟干燥机等。

5.其它设备
凡是在制丝生产线上用到的，但在前四类设备中没有包括的设备，均属于此类。

主要包括连接运输设备、定量计量设备、贮存设备、加香机、检测设备、空调动力设备及叶片脱箱机、切片机等。

(四)复烤烟片制丝工艺与设备
1.复烤烟片制丝工艺概述
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复烤烟片制丝工艺是在复烤厂进行叶梗分离，并将叶片和烟梗分别复烤包装，因此卷烟厂制丝线上的原料为复烤过的叶片和烟梗，对其分别进行加工处理，将制叶丝与制梗丝两条线有机地连接起来构成的一个完整的复烤烟片制丝过程，如图1—2所示。

与图1—1所示的工艺流程相比较，节省了配叶切尖到打叶去梗等工序。

相应的就省去了铺叶切尖解把机、筛砂润叶机、打叶风分机（组）等主要设备以及与各工序相关连的皮带输送机、振槽、定量喂料机等一些辅连设备。

复烤烟
（箱装
A
复烤烟
（袋装
A
注：◇水分测量，○计量，△温度测量，●流量控制，□金属探测
图1-2 复烤烟片制丝工艺流程图
2.复烤烟片制丝工艺的优点
(1)由复烤厂提供的复烤叶片和复烤烟梗的水分和温度比较稳定，在制丝加工过程中可确保各工序的质量和流量稳定，烟丝的水分、温度均匀且符合工艺要求。

(2)直接使用复烤厂打叶复烤后的叶片和烟梗作为制丝线的原料，极大的开阔了制丝配方范围，有利于不同产地、不同品种片烟的开发，从而生产出适合于各种不同群体品味的新产品。

(3)极大的减小了卷烟厂设备投资和占地面积，大大改善了制丝车间的生产环境，使制丝设备布局更趋合理、美观。

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二、我国卷烟制丝生产面临的新形势
1.制丝线的发展方向
制丝线的发展方向在于推广技术创新，提高产品质量，降低原料消耗，增加效益，而不是在增加产量和扩大生产上。

2.以片烟为原料的制丝工艺改造任务繁重
根据有关资料，我国年生产卷烟3400万箱，按单箱耗叶41kg测算，年消耗烟叶约3100万担，目前，我国的打叶复烤能力为2０4０万担，占当年烟叶消耗的65.8％，若在建和已批项目在今后2～3年内投产，打叶复烤可满足卷烟工业当年的需要。

也就是说，在2～3年后我国卷烟生产基本实现片烟原料供给。

制丝工艺必须适应原料的变革，目前已实施的10%重点技改企业，基本已实现片烟制丝工艺，但大部分卷烟厂仍在观望之中，因此，我国卷烟生产以片烟为原料的制丝工艺改造任务繁重，如何跟国际接轨并有自己的特色是值得研究的大课题。

3.当今我国卷烟以烤烟为主，当务之急是降低卷烟焦油含量，开发混合型卷烟
国际卷烟市场年销售量基本稳定在11000万箱左右，国际名牌卷烟主要为混合型。

我国卷烟年产量约3400万箱，基本上是烤烟型，卷烟焦油含量平均为17mg左右，而欧美一些国家卷烟的焦油含量已经降至12mg以下，甚至更低；因此，我国卷烟品质和焦油含量必须缩小与国际水平的差距。

我国要实现烟草大国向烟草强国的转移面临两大压力：①加入世贸组织后，如何抵御外烟的冲击，站稳国内市场并打入国际市场；②吸烟与健康运动的压力，必须有效降低卷烟焦油含量。

因此，针对我国国情，制丝工艺的发展应围绕两个方面：即加强烤烟型卷烟降焦，同时开发混合型卷烟。

(1)加强烤烟型卷烟降焦。

我国目前卷烟焦油含量绝大多数在17mg左右，而国际上混合型卷烟的焦油含量大都在12mg以下，淡味在10mg以下，为减轻吸烟与健康的压力，稳定国内市场，卷烟焦油含量必须进一步降低，降低卷烟焦油含量是复杂的系统工程，有许多是制丝工艺应该研究解决的问题。

(2)发展混合型卷烟，开发具有中国特色的混合型卷烟，参与国际市场的竞争。

通常情况下，烤烟型卷烟降低焦油含量是有限的，一般降低到12mg以下即出现香味不足、吸味变化过大等情况，难以被消费者接受，因此通常借助混合型手段。

混合型卷烟是国际卷烟发展的方向，世界卷烟销量前几位的品牌也是混合型卷烟，而我国目前仍以烤烟型为主导，这种与国际卷烟潮流不合拍的现象已引起国家局有关领导及部门的高度重视，并已采取有效措施。

我国发展混合型卷烟是国际形势的需要，也是自身发展的需要，这对制丝线的影响也是必然的。

4.进一步降低消耗，提高企业的经济效益
我国卷烟制品在能耗、物耗及其它性能指标上与国际先进水平相比，还有较大的差距，而影响卷烟生产能耗、物耗的主要部分与制丝生产线有关，为此，仍需对制丝工艺设备进行研究和剖析，进一步降低加工能耗，降低烟叶消耗，提高烟丝膨胀率。

综上所述，卷烟行业面临的新形势：一是现有产品质量的提高，主要是降低焦油含量。

二是抓紧开发适销对路，具有中国特色的混合型卷烟。

三是进一步降低加工损耗，降低烟叶消耗，提高烟丝膨胀率。

四是加快片烟原料制丝工艺的改造及工艺设备配套。

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三、制丝工艺与设备的改进和提高
1.研究推广以片烟为原料的制丝工艺及设备
目前我国在使用片烟原料上部分烟厂已取得了初步的经验，可以总结推广。

随着片烟原料的充足，片烟原料制丝工艺还需完善和补齐部分工序，如片烟的自动脱箱及自动配方库技术应予跟上，中小型烟厂需要完成片烟制丝工艺的改造。

2.卷烟配方CAD的开发应用应加强
卷烟配方CAD可解决卷烟原料品种与等级不配套，可以实现配方优化，国际先进的卷烟生产已成功应用，使用CAD可将某一品牌的卷烟设计成几种配方，以适应不同的烟叶原料供应。

此外在设计低焦油卷烟时需要考虑的因素日益增多，设计的复杂性增大，为此发达国家相继开发了CAD软件，应用这一技术可以通过改变各种原辅材料的参数，计算出烟气中某些成分的释出量并建立模型，也可借助计算机，通过选择不同品种和等级的烟叶原料及辅料，从而设计出所希望的烟气中各种成分释出量的卷烟产品。

随着计算机在我国的应用普及，这一领域的开发应用要加大力度。

3.白肋烟处理工艺技术的完善提高
目前卷烟制丝线的白肋烟处理工艺和技术需进一步改进和提高，白肋烟处理技术装备也较薄弱，是今后改造的重点。

白肋烟复烤需要较高的干燥温度以减少杂气，在打叶复烤厂很容易实现。

因此应研究在复烤厂进行白肋烟加料的可行性，这样制丝线上白肋烟处理工艺可以简化。

4.提高制丝线的“四稳定”
制丝线的“四稳定”，即稳定温度、稳定水分、稳定流量、稳定组分，这是我们在制丝工艺过程中必须要控制的主要问题。

但目前与国际先进水平仍有较大差距。

ＰＭ公司要求配方组分稳定能达到每支卷烟都均匀一致，抽吸不出任何差异，可见其精度是很高的。

提高的主要方面是物料配比精度、加香加料精度、提高智能化程度、提高元件的精度和系统精度以及测控信号模拟化向数字化转变等等。

5.制丝线集中监控及自动化、智能化程度的提高
制丝线的进一步改造还应体现在电控水平上，总的目的是减少系统的相关性和复杂性，增加系统的可靠性与协调性，测控仪表要加强数据信息传输的及时性和增加数据分析的智能化水平等。

加强在线测试仪表的稳定性，开发如温度、水分、在线填充值测定等测控产品。

提高自动化、智能化程度，根据行业发展规划，重点企业要努力实现无人化制丝车间。

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第二节制丝辅助工艺与设备
一、打叶复烤工艺与设备
1.复烤的作用
复烤是卷烟加工的一个重要环节，是烟叶从农产品转变为工业原料的一个整理和准备性的加工过程。

烟叶经复烤以后水分降到12％左右，适合于长期贮存、醇化或人工发酵。

在复烤过程中经过去杂风选，烟叶质量更趋规范一致，有利于卷烟工艺配方使用。

2.打叶复烤的发展
传统的复烤工艺是烟叶在复烤厂复烤，卷烟厂在制丝时去除烟梗。

而打叶复烤是先对烟叶去梗，然后分别对叶片和烟梗进行复烤，卷烟厂以叶片和烟梗为原料，不再设置打叶去梗工序而直接掺配混合。

四十年代，叶片和烟梗分离主要用抽梗机抽梗，这样烟梗往往带有较多的叶片，当时使用一种类似于脱粒机的设备处理烟梗，以回收烟梗上的叶片，并在此基础上进一步试验，直接对烟叶去梗，进而逐步形成了包括打叶、风分、风送的一整套的打叶机组。

至八十年代，我国在消化吸收国外先进技术的基础上，用四年多的时间，成功地设计了我国第一条打叶复烤生产线，目前，我国大多数复烤厂进行了打叶复烤改造，传统的复烤方式正在逐渐消失。

在国际贸易中叶片和烟梗已成为烟叶原料的主要商品形式，这就加大了取消卷烟工厂打叶工序的速度。

3. 打叶复烤的工艺流程概述
工艺流程的选择是实现产品质量指标和技术经济指标的重要前提。

打叶复烤工艺是烟厂的打叶工序移到复烤厂烟叶复烤之前，并将烟梗和烟片分别复烤包装的一种工艺。

主要包括：原料准备、梗叶分离、叶片和烟梗复烤、包装等几大环节。

打叶复烤工艺主要有切尖打叶复烤、全叶打叶复烤两种，我国主要推广采用切尖打叶复烤工艺，其工艺流程如图1—3所示。

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打叶复烤工艺过程是对分离出的叶片和烟梗分别进行复烤，其主要任务是借助于专用设备的热能，创造一定的工艺条件，去除叶片和烟梗中的多余水分，以利于长期贮存和运输。

叶片在进行复烤前首先把打叶后的叶片经一道筛碎烟工序，将小于3mm的碎片筛分出来，避免复烤机网眼堵塞。

同时可利用筛出的碎片来制作烟草薄片，以降低切丝时产生的烟末含量。

烟梗也要经过筛分，短梗分离后同样可充分利用来制作薄片，这样做既可提高经济效益和社会效益，又可减少污染。

4.打叶复烤工艺设备的组成
一般来说，打叶复烤工艺由真空回潮机、切尖解把机、打叶机（组）、叶片复烤机、烟梗复烤机、打包机（现普遍采用预压打包机或液压打包机）、热风润叶机、滚筒筛、定量喂料机等设备组成，同时还有电子皮带称及一些皮带输送机等设备。

5.打叶复烤工艺的特点
在打叶复烤的基本工艺过程中，烟叶经过预回潮，使之柔软，增加韧性，减少造碎损耗，然后利用打叶机将烟梗与叶片分离，对叶片和烟梗分别进行复烤，使其所含水分调整到规定的标准范围。

叶片的复烤与挂竿复烤原理相似，烟梗的复烤只进行干燥，不需要冷却和回潮处理。

改进后的打叶复烤与传统的挂竿复烤原理相比，具有以下明显优点。

(1)打叶复烤可以减少烟叶的造碎。

因为打叶是一个剧烈的机械作用过程，复烤后的烟叶由于在复烤机中经过了一次干燥，韧性降低，故复烤前打叶必然会比复烤后打叶造碎减小。

根据国内外经验，复烤厂打叶与卷烟厂打叶相比，烤前打叶平均可以提高烟叶利用率4％，甚至更高一些。

(2)复烤厂打叶可以向卷烟厂提供规格化的高质量原料。

复烤厂提供的将是分离比较彻底的叶片和烟梗，叶片的尺寸分布比较协调、稳定，这样就可以保证烟丝有比较高的纯净度，且长短丝之间能够保持稳定的比例，这是卷烟机正常工作的基本条件。

(3)复烤厂打叶可使卷烟厂制丝工艺路线大大缩短，使烟草加工工艺更趋合理，并且可使多数废料就地排除而不进入烟厂，从而改善烟厂的环境。

(4)节约仓贮费用，叶片的产出率平均为烟叶的70%左右，故无论是醇化、贮藏或发酵量均可相对减少30%左右。

(5)目前，打叶复烤技术和工艺日趋成熟、合理、先进，生产线的大生产能力、综合机械化水平和整体自动化程度日益提高。

二、烟丝膨胀工艺及设备
如何使投入的烟叶原料生产出尽可能多的卷烟成品，是卷烟行业一直追求的目标。

烟丝膨胀技术是近年来迅速发展，且在世界范围被广泛引起重视的一项崭新的加工工艺。

在成品烟丝中施加一定比例的膨胀烟丝，可以减少原料消耗，改善卷烟的燃烧性能，降低焦油含量。

所谓烟丝膨胀，就是通过一定的加工工艺处理，使烟丝的组织结构膨胀，增大其体积，从而提高烟丝的填充力，降低原料的消耗。

目前卷烟工业应用较为广泛的烟丝膨胀方法主要有五种：莫林斯公司的二氧化碳（CO2）膨胀法，R·J·雷诺公司的氟利昂—11（F —11）膨胀法，德国瑞姆茨玛公司液氮膨胀法；美国菲利浦·莫瑞斯公司的高温高湿快速
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梗丝膨胀法，德国虹霓公司的流化床加潮梗丝膨胀法。

1.二氧化碳膨胀法
此法又称干冰膨胀法，即利用液态二氧化碳对烟丝进行浸渍，然后将含有一定量二氧化碳的烟丝送入膨胀装置，使烟丝内的液态二氧化碳快速变为气体，烟丝中的水分同时被汽化，促使烟丝纤维组织膨胀。

二氧化碳（干冰）膨胀烟丝工艺流程如图1—4所示。

图1-4 二氧化碳（干冰）膨胀烟丝工艺流程图
烟丝定量送入二氧化碳浸渍工序，经过一定时间的浸渍和特殊工艺处理，使烟丝组织结构内部及其表面存有一些固态二氧化碳，将已冻结的烟丝卸入松散工序，松散的烟丝经振动料仓定量进入膨胀装置加热，在膨胀加热装置中，烟丝中的二氧化碳快速升华，是促使烟丝结构膨胀的根本所在。

膨胀后的烟丝定量送入回潮工序，最终将符合工艺要求的成品膨胀烟丝送入贮丝柜。

整个加工过程由计算机或可编程序控制器控制。

二氧化碳膨胀烟丝的优缺点：
优点是：①经济、卫生、无毒和安全；②二氧化碳是工业副产品，原料充足；③烟丝的膨胀率高，可达100%；④膨胀后的烟丝不受污染；⑤低次烟叶制成的烟丝经膨胀后可减少青杂气，提高烟叶使用价值。

缺点是：①在处理过程中烟丝造碎损失较大，约为4％；②烟丝经膨胀塔高温干燥，有部分致香物质被挥发分解，需要加香加料来弥补；③DIET 处理过程的膨胀塔气流温度高，必须设置专门的加热炉，而且要求二氧化碳的纯度要高。

二氧化碳膨胀烟丝系统装置如图1-5所示。

烟 丝
1.喂料机
2.皮带称
3.浸渍罐
4.松丝器
5.振动料仓
6.计量管
7.皮带称 8.翻板门 9.膨胀塔 10.切向落料器 11.冷却振槽 12.皮带称
13.振槽 14.加潮筒 15.高压回收罐 16.低压回收罐 17.贮液罐 18.加热炉
图1—5 二氧化碳膨胀烟丝系统装置图
2.氟利昂（F11）烟丝膨胀法
由于氟利昂的沸点为23.7℃、液体密度为1.494，汽液转变温度接近常温，工艺处理极为方便，加之F11不溶于水，便于回收。

利用F11的这种固有特点，作为烟丝的膨胀剂，在施加一定压力和保持适当温度条件下，通过F11的蒸汽雾将烟丝充分浸润，并使之充分渗入烟丝组织内部，此后，在解除压力的条件下，将浸渍后的烟丝与干热气流接触，其中的F11受高温而迅速汽化，从烟丝表面和细胞内部快速向外扩散，F11分子产生的巨大动能在烟丝组织内发生“瞬间爆炸”，最终导致烟丝膨胀。

F11法膨胀烟丝工艺技术分两大类：第一类为间歇或分批式生产的G-13C烟丝膨胀技术；第二类是连续式生产的G-13烟丝膨胀技术。

为了简单了解烟丝膨胀技术，我们仅介绍连续生产的G-13法膨胀技术。

G-13法膨胀烟丝工艺过程如图1—6所示。

首先将贮丝柜中的烟丝或直接从制丝线输送来的烟丝经计量后定量的送入浸渍器浸渍后，送入膨胀塔与热气流接触，使烟丝组织内的F11快速雾化，此时烟丝体积迅速膨胀。

膨胀后的烟丝送入脱气工序，即把烟丝从热气流中分离出来，同时使残存在烟丝中的F11进一步挥发，这时烟丝水分大大降低，然后，通过回潮处理，使膨胀后的烟丝水分达到工艺要求的含水率。

从图1—6可以看出，F11的供给和回收为一循环系统，回收率一般在99%左右。

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