Steve Hale, Technical & Business Development Manager, Condair plc

作者:Steve Hale,技术与业务开发经理,Condair plc


正确的湿度等于最优的产能

烟叶和烟纸都是非常吸湿的材料——也就是说二者都会受到周围空气中水分含量大影响。如果空气湿度水平过低,原料中的水分被吸出,然后干化、品质降低。这会导致烟草中的所有物质收缩,从雪茄级降到香烟,并且烟纸无法准确进入机器进而延误生产线。

为了确保生产效率和产品质量,制作雪茄和香烟的每个阶段都需要特别的湿度水平,以维持所有原料中的水分含量。

初级加工

烟草最初被买进工厂时都是成捆的,打开后是极度干燥的。最初的几道工序中,有一道称之为“回潮”,是让烟叶通过一个大的充满蒸汽的旋转筒。由于过程中水分会泄漏到周围空气,这些区域的相对湿度都很高,达到85-88%,温度30-32°C。回潮时烟草湿度会从1-2%上升至24%左右,具体重量取决于客户需求。

烟草回潮后就会筛除烟梗,在筛除和清理阶段,为防止烟草干化,相对湿度应保持在70-75%,温度24-29°C。随后烟草就会经过这一区域的最后一步——调味加香。在大部分生产厂中,烟草离开初级加工区时的湿度含量在13-16%之间。为防止水分流失,此时的环境平衡相对湿度应在60-68%之间。

Tobacco manufacture humidification

因有大量烟草暴露在环境空气中,这些区域的相对湿度必须保持在60-70%......


因为过程中有蒸汽的参与,初级加工区域通常不需要加湿系统来维持湿度,因为期间外泄的蒸汽足以将环境湿度保持在适当的水平上。但一些工厂因工序密封过好,致使蒸汽几乎不会泄露,此时就需要有加湿系统来维持所要求的条件。

贮丝区

经过初级加工后,饱有水分的烟丝被传送至大的开口箱或筒仓中(通常为开放的),烟丝在此处贮存直到生产设备上需要。一些小的烟厂没有筒仓,就会使用“箱装”或“分割”烟丝的存储。

因有大量烟草暴露在环境空气中,这些区域的相对湿度必须保持在60-70%,温度21-24°C。如果湿度无法维持在这样的平衡水平,烟草就会变干。

过滤嘴的生产

过滤嘴的生产区是为数不多的几个不需要实际加湿的区域之一,因为所用原料对水分并不敏感。然而,如果湿度低于50%,静电电荷就会产生。这会导致滤芯相互粘连,破坏它们至生产区的流动性。基于这个原因,湿度建议保持在50%以上,温度21°C左右,这样静电就会完全消除。静电电荷产生于环境湿度低于45%时,这与区域内的温度无关。

卷烟区

这一区域恐怕是湿度控制最为重要的区域。通常情况下,烟草是通过压缩空气管道,先到达上方漏斗,而后进入烟草设备。烟草受压通过香烟形状的附属品,然后被纸包裹住。过程中烟草水分的流失量取决于设备运转速度、暴露于周围空气的时间和用于从储存区运送烟草的压缩空气。

Tobacco manufacturing humidity control

大部分产烟区的相对湿度都维持在65-68%......


当用于卷烟纸以纸卷形式存放的时候,湿度也必须与环境保持平衡。如果水分含量有变,相应的纸卷暴露在外的边缘部分尺寸也会改变。这可能会导致撕裂、机器无法正确进纸,然后耗费高昂代价重新停机并重新放纸。

大部分产烟区的相对湿度都维持在65-68%,该区域的湿度至关重要,因为烟草的平衡水分重量需保持在13-16%之间,实际的水分含量与产品和混合物都相关。如果湿度下降到60%左右,烟草中水分就开始流失进而变干。这可引起严重后果,比如香烟倒置时,烟丝会从中掉落。如果湿度超过70%,多余的水分又会让烟纸晕色,对于终端客户这是无法接受的。因此,无论对于生产线或是产品质量,将生产区的湿度保持在65%±5%都非常关键。

在香烟制造中,过滤嘴装接后会用激光来穿孔,这是为了在吸烟时空气能够被吸入,从而控制香烟的烟熏特点。激光穿孔时,为防止滤嘴的孔洞被堵塞,湿度需在55%左右。有时为使这部分设备区域达到55%的相对湿度水平,除湿也是必要的。沿机器边缘安装吸附式除湿机,这就可以轻松实现,然后“干燥”的空气就会通过管道进入激光单元。

香烟一旦制造完成,就会送入传送系统。基于设备类型的不同,香烟所经路线分为两种。老式设备中没有直接配备包装机器,香烟就会送至分装器,随后放到托盘中,每拖大约能装入10000支。接着用车将托盘运送到生产区的另一部分进行箱包装。绝大部分新式设备中带有包装单元,这样香烟从制烟器中出来后直接以20一盒来包装,再以200盒为单位装入纸箱。

Cigarette production humidification

生产区稳定的湿度可让香烟在停机期间......都不会有水分的流失......


与包装设备相连的是储存/缓冲系统,单次可存放数千只香烟。缓冲系统的作用是,当生产速度高于包装速度时,它可用来贮烟;相反地,当生产速度过慢时,它也可以向包装线供烟。该区域内部及周围的相对湿度同样须维持在60-70%,香烟在缓冲区可能需要存放几个小时,而且是暴露在环境空气中的,如果相对湿度无法保持在正常的65%,香烟的平衡湿度就会改变。

生产区稳定的湿度可让香烟在停机期间、周末、午休等时间内,都不会有水分、重量及质量的损失。这样的优势在于产品是随时备好的,无需等待生产开机再利用库存去生产。

还有最后一个区域有时也需要加湿,就是回收区。那些在生产过程中没有制好的香烟或废料都会在这里打碎,烟丝进行回收,烟纸和滤棒送至废物区。水分的流失会让烟丝回收率降低,因此,这里的相对湿度同样在65%左右,温度21ºC。

为在生产和储存范围内有很好的湿度控制,维持供暖、通风和空调系统中的温度非常重要。基于最初的设计参数,这些系统可能会给生产区带入大量的新风。另外,大部分制烟设备都有除尘系统,用的是真空抽风的方式。这一环节必须依赖空气处理机组完成,又会给生产区带来大量新风。

因为有这些不断进来的大量空气,所需要增加的水分可能会非常高,因此在设计加湿系统时一定要特别注意。有一点是经常被忽视的——冬季外界寒冷、潮湿的空气被带入室内并进行加热后,它的相对湿度降低了。比如说,冬季进入室内的空气状态为0ºC、相对湿度80%,当加热到21ºC,其相对湿度会降至24%左右,此时如果没有加湿系统,烟丝中的水分必然会流失。

湿度控制

加湿器已经存在几十年了,它有不同的外观及形式,通过向空气中释放冷水或蒸汽来提高湿度。对于大型的工业应用来说,比如烟厂,将水加热转化为蒸汽的方式过于昂贵,因此等焓加湿是这一行业的常规选择。

JetSpray tobacco humidifier

等焓加湿器中最常见的是喷雾系统......


其中最常见的是喷雾系统,它们有许多不同的类型,比如气水混合和高压微雾系统。

在烟草行业应用最广泛的是气水混合系统,比如JetSpray,JetSpray采用压缩空气与水混合来产生极细喷雾。喷雾可快速蒸发并使湿度达到所需水平。喷嘴可准确排布在天花板上,给予生产车间准确湿度分布的同时,避开已存在的设备,比如照明、空调、管道等。

配备喷嘴的加湿器可达到很高的加湿能力,控制也很严密。如果是采用JetSpray加湿器,因配有具备自洁功能的备件,不仅防堵,还能最小化维护费用。该系统只需要每年做一次正确检修,就能提供长达几年的无障碍运转,这对于繁忙的生产线是必需的。喷头也经过精心设计,为的是提供不滴水的精密喷雾。JetSpray系统最高可提供600L/小时的加湿。

这些特点使得JetSpray成为工业应用的理想选择。即便许多喷雾系统所用水源为饮用水,为确保洁净度,所有加湿器还是应该配备紫外线杀菌或银离子洗剂,以及定时的自动循环水清理。

任何水质都是可用的。如果水分蒸发后留下矿物粉尘,这在绝大多数生产区都不常见,粉尘可通过反渗透水净化系统来消除,因为它可以去除水源中的矿物质。相较所需费用,加湿系统多了抑制空气中粉尘的功能,这可以带来降温效果,使员工的工作环境更加舒适。

因生产车间在地球上位置的不同,湿度控制也因季节性的天气变化而不同。在较冷地区,供暖会极大影响所需水分,因此冬季时就会出现最大的加湿需求。

质量与生产

无论工厂位置如何,湿度控制都是必需的。如果没有加湿,生产效率就会降低,产品质量也会下降。为确保烟丝和烟纸的湿度保持最佳,从它们进入工厂开始直到香烟装进保护性的包装里密封起来,过程中的加湿是相当复杂的,但其回报也是丰厚的。

康迪在烟草行业的加湿经验已经超过30年,客户包括英美烟草、登喜路、帝国烟草公司、乐富门国际、Gallagher和阿塔迪斯。公司可提供全面的服务,包含专家建议、设计、供货、安装、调试和维护。

  

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