环保型新介质的烟丝膨胀试验

某烟丝膨胀 系统是 新-代环保型连续 烟丝膨胀系统 。该系统是利用膨胀 介质的物理特性 ，在-定 的温度 、压力、时间等综合工艺条件下，利用介质对烟丝进行浸渍 .使介质浸入烟丝细胞 中，浸渍后 的烟丝经过密闭系统输送到微波膨胀器 ，在微波谐振腔 中烟丝 中的水分子急剧摩擦 、碰撞产生的热量促使烟丝 中的膨胀剂蒸发，推动烟丝细胞壁向外扩张，从而使烟丝膨胀，介质回收循环使用。

又可降低卷烟的焦油释放量，-般掺入 10%的膨胀烟丝的卷 烟 .它的烟气焦油量 比不掺膨胀烟丝 的卷烟 降低14.7%，如果全部使用膨胀烟丝 ，则可降低 41%。因此 ，烟 草膨胀技术 -直是烟草行业 的重要研究领域之-lJ。

目前国内外采用的烟草膨胀介质主要有水、氟利昂、液氮 、液态 CO 、固态 CO：和碳氢化合物等闭。本文针对-种臭氧消耗潜能值为零、符合环保要求 的新型烟丝膨胀剂修稿日期：2012-11-O6作者简介 ：成清校 (1984-)，男，河北邯郸人 ，工学硕士 ，程师。主要从事机电-体化产品、烟草机械等的研究。

1 新型膨胀介质 KC-2A的特性环保 型烟丝膨胀剂 KC-2A是以 R245酒精 为主 的混合物 ，ODP为零 ，不破坏臭氧层 。是符合环保要求 的膨胀剂 ，经过此环遍质处理 的烟丝既能够有效地 降低烟丝 中焦油及尼古丁的含量 。又能够明显提高烟丝的填充能力 ，从而提高卷烟的品质，有利于减轻卷烟对 吸烟者降的影响。这既符合环保发展的需要 ，又顺应了烟草系统降焦减害发展 中式卷烟的总体趋势。KC-2A的性质类似于 CFC-11.具有化学性质稳定 、基 本无毒 、易挥发等特点。其理化性质对比如表 1所示。

表 1烟丝膨胀介质理化性质对比Tab.1 Comparison of physicochemical properties of cuttobacco expansion mediums项 目 KC-2A KC-2 CFC-ll外观 无色透明液体 无色透明液体 无色透明液体沸点℃ 40.2 31 23.7密度 g，cm (25℃) 1.26 1.25饱和蒸汽压 MPa 0.047 0.068 O.1lODP O <0.05 1汽化潜热KJ/Kg 140 200.3 181表面 张力 15 1 8.4 18毒 I/LD50 mg/kg >200 1651 143639·产 品与市长从理化性质上分析 ，KC-2A具有较小的表面张力 ，渗透性更强。更容易渗入烟丝细胞，达到理想的膨胀效果。

2 烟丝膨胀试验该项试验的 目的是 验证新 型环保膨胀介质 KC-2A对烟丝的膨胀效果 .以确定其是否能应用于烟丝膨胀系统。具体是要验证三种烟丝浸渍和微波加热膨胀工艺下的膨胀效果 ：第-种是在烟丝浸渍完膨胀介质后直接进行微波加热 ，观察其膨胀效果，这是表征介质是否可行的最基本 的试验 ；第二种是在烟丝浸渍完膨胀介质后常温常压环境下放置-段时间后再进行微波加热膨胀，观察其膨胀效果。这是考察介质在常态环境下的挥发是否会对膨胀效果造成影响的定性试验：第三种是烟丝浸渍完膨胀介质后在真空度 80o0Pa的环境下保持 3060rain后再进行微波加热膨胀 ，观察其膨胀效果。这是模拟在工业化生产的情况下介质的膨胀效果 。由于在工业化生产时 ，介质浸渍后的烟丝会在密 闭容器内部暂存 ，然后顺序走料通过微波设备 ，每-批次的料尾暂存时间约为半个小时左右 。因此需要做这种工况试验，确保每-个浸渍批次的尾料烟丝也能得到较好的膨胀效果。

2.1 试验原料与装置试验用烟丝为随机抽取的 CO：膨胀前的烟丝作为新介质试验膨胀前烟丝 。切丝宽度 0，gram。

设计烟丝膨胀的试验装置如图1所示。整套装置由浸渍罐、介质储罐、小锅炉、真空泵等系统组成〓渍罐采用上开盖方式 ，夹套内装有蒸 汽预热 ，夹套外 有60ram保温层￠质贮罐罐体外侧有40ram保冷层。由于介质储罐和浸渍罐 的容积增大 ，其加热方式采用小锅炉蒸汽加热。本试验装置的特点主要有以下三个方面 ：闺 1 烟丝膨胀试验装置示意图Fig.1 Schematic ilustration of the cut(1)可准确控制介 质加注 量 。

将介 质储 罐 放置在 电子 称上 ，利 用 电子 称 来计 量 加 注 介 质的质量。

(2)介质采用tobacco expansiontest device 气-液 两相加 注方式 。在浸渍罐顶部设置螺旋喷嘴 ，实现液态介质的喷淋加注，同时，根据实际的试验需要，浸渍罐底部可配合性地进行介质的气态加注。

(3)在浸渍罐底部再设置-个温度计 2，配合顶部的温度计 1，便于对浸渍温度进行准确的检测。

2.2 试验方法与步骤根据前期多次小型试验的结果。我们掌握了浸渍介质试 验的基本参数 ：控制来料烟 丝水 分在 16%～17%。

加注压力为 0.8～0.85MPa，均衡 后约 0.9MPa(即浸渍压力 )，浸渍罐 内部温度 67℃左右 ，浸渍 30rain后分别进行 三种工况下 的微波膨胀试验 ，微波额定功率 750W。

具体工艺步骤为：①取少量烟丝用水分仪测量其含水率为 17.59%，记录数据；②取-定水分含量的烟丝2000g装人烟屉；③把浸渍罐预热至67℃，将烟丝屉放入浸渍罐；④抽空浸渍罐内空气和其他杂气，然后关闭浸渍罐抽空阀；⑤加注介质，先加注液态介质，再加注气态介质，用电子称记录介质的加注量。调整加注阀的开闭，使得加注压力达到0.8～1.0MPa后停止加注，稳定后浸渍罐内的压力保持在 0.9MPa；⑥浸渍 30rain后，排出多余介质，再平衡 2rain后，再排出余量介质，此时压力为大气压；⑦打开浸渍罐，取出烟丝，称重，记录烟丝的增重量 ，以获得浸入烟丝的介质量。烟丝浸渍介质的试验数据如表 2所示。

表 2烟丝浸渍介质试验数据Tab.2 Test data of medium soak for cut tobacco原丝 原丝 介质用量 (kg) 浸渍 浸渍 浸渍 浸渍后 介质重量 水分 压力 温度 时间 烟丝重 回收(g) (%) 液态 气态 (MPa) (℃) (rain) 量 (g) 量(kg)0-8～ 2000 17.59 4 20 67 30 334.5 26 1.0将浸渍后的烟丝分成三部分 .分别进行三个工况下的微波膨胀试验。第-部分直接进行微波膨胀 ，第二部分又分成三份 ，分别放置 20rain、40min、60rain后进行微波膨胀 ，第三部分取样烟丝放入烧瓶 中，用水循环真空泵抽空 60rain后 (真空度 8000pa)再进行微波膨胀，每次微波膨胀试验重复进行 3次 ，得到具体的试验结果数据如表 3所示 。图 2是膨胀前烟丝和膨胀后烟丝的结果照片.从膨胀效果可以看到，三种试验工况下膨胀的烟丝均得到了良好的膨胀效果。膨胀后的烟丝色泽鲜亮。

体态饱满 ，由此表明该 KC-2A新 型膨胀介质应用 与某烟丝膨胀系统是完全可行的。

表 3烟丝微波膨胀试验结果Tab.3 Results of the cut tobacco microwave expansion test试 验工况 工况- 工况二 工况三试验编号 1# 2# 3# 甜 5#放置/抽空时间 (min) O 20 40 60 60真空度 (pa) 8O0o膨前重量 (g) 25.0 25.O 25.O 25.O 25.O微波时间 (S) 90 90 90 90 90膨后重量 (g) 20.5 21.0 21.0 19.5 19.5膨后水分 (%) 7.64 7.83 7.59 7.22 638膨胀效果 好 好 好 好 好我 们 注意 到 ，在烟 丝 的浸 渍过 程 中共 加注 介 质24kg，浸渍完毕后 回收 8.6kg，因此 (下转第 30页)