
作者:Steve Hale,技術與業務開發經理,Condair plc
正確的濕度等于最優的產能
煙葉和煙紙都是非常吸濕的材料——也就是說二者都會受到周圍空氣中水分含量大影響。如果空氣濕度水平過低,原料中的水分被吸出,然后干化、品質降低。這會導致煙草中的所有物質收縮,從雪茄級降到香煙,并且煙紙無法準確進入機器進而延誤生產線。
為了確保生產效率和產品質量,制作雪茄和香煙的每個階段都需要特別的濕度水平,以維持所有原料中的水分含量。
初級加工
煙草最初被買進工廠時都是成捆的,打開后是極度干燥的。最初的幾道工序中,有一道稱之為“回潮”,是讓煙葉通過一個大的充滿蒸汽的旋轉筒。由于過程中水分會泄漏到周圍空氣,這些區域的相對濕度都很高,達到85-88%,溫度30-32°C。回潮時煙草濕度會從1-2%上升至24%左右,具體重量取決于客戶需求。
煙草回潮后就會篩除煙梗,在篩除和清理階段,為防止煙草干化,相對濕度應保持在70-75%,溫度24-29°C。隨后煙草就會經過這一區域的最后一步——調味加香。在大部分生產廠中,煙草離開初級加工區時的濕度含量在13-16%之間。為防止水分流失,此時的環境平衡相對濕度應在60-68%之間。
因為過程中有蒸汽的參與,初級加工區域通常不需要加濕系統來維持濕度,因為期間外泄的蒸汽足以將環境濕度保持在適當的水平上。但一些工廠因工序密封過好,致使蒸汽幾乎不會泄露,此時就需要有加濕系統來維持所要求的條件。
貯絲區
經過初級加工后,飽有水分的煙絲被傳送至大的開口箱或筒倉中(通常為開放的),煙絲在此處貯存直到生產設備上需要。一些小的煙廠沒有筒倉,就會使用“箱裝”或“分割”煙絲的存儲。
因有大量煙草暴露在環境空氣中,這些區域的相對濕度必須保持在60-70%,溫度21-24°C。如果濕度無法維持在這樣的平衡水平,煙草就會變干。
過濾嘴的生產
過濾嘴的生產區是為數不多的幾個不需要實際加濕的區域之一,因為所用原料對水分并不敏感。然而,如果濕度低于50%,靜電電荷就會產生。這會導致濾芯相互粘連,破壞它們至生產區的流動性。基于這個原因,濕度建議保持在50%以上,溫度21°C左右,這樣靜電就會完全消除。靜電電荷產生于環境濕度低于45%時,這與區域內的溫度無關。
卷煙區
這一區域恐怕是濕度控制最為重要的區域。通常情況下,煙草是通過壓縮空氣管道,先到達上方漏斗,而后進入煙草設備。煙草受壓通過香煙形狀的附屬品,然后被紙包裹住。過程中煙草水分的流失量取決于設備運轉速度、暴露于周圍空氣的時間和用于從儲存區運送煙草的壓縮??氣。
當用于卷煙紙以紙卷形式存放的時候,濕度也必須與環境保持平衡。如果水分含量有變,相應的紙卷暴露在外的邊緣部分尺寸也會改變。這可能會導致撕裂、機器無法正確進紙,然后耗費高昂代價重新停機并重新放紙。
大部分產煙區的相對濕度都維持在65-68%,該區域的濕度至關重要,因為煙草的平衡水分重量需保持在13-16%之間,實際的水分含量與產品和混合物都相關。如果濕度下降到60%左右,煙草中水分就開始流失進而變干。這可引起嚴重后果,比如香煙倒置時,煙絲會從中掉落。如果濕度超過70%,多余的水分又會讓煙紙暈色,對于終端客戶這是無法接受的。因此,無論對于生產線或是產品質量,將生產區的濕度保持在65%±5%都非常關鍵。
在香煙制造中,過濾嘴裝接后會用激光來穿孔,這是為了在吸煙時空氣能夠被吸入,從而控制香煙的煙熏特點。激光穿孔時,為防止濾嘴的孔洞被堵塞,濕度需在55%左右。有時為使這部分設備區域達到55%的相對濕度水平,除濕也是必要的。沿機器邊緣安裝吸附式除濕機,這就可以輕松實現,然后“干燥”的空氣就會通過管道進入激光單元。
香煙一旦制造完成,就會送入傳送系統。基于設備類型的不同,香煙所經路線分為兩種。老式設備中沒有直接配備包裝機器,香煙就會送至分裝器,隨后放到托盤中,每拖大約能裝入10000支。接著用車將托盤運送到生產區的另一部分進行箱包裝。絕大部分新式設備中帶有包裝單元,這樣香煙從制煙器中出來后直接以20一盒來包裝,再以200盒為單位裝入紙箱。
與包裝設備相連的是儲存/緩沖系統,單次可存放數千只香煙。緩沖系統的作用是,當生產速度高于包裝速度時,它可用來貯煙;相反地,當生產速度過慢時,它也可以向包裝線供煙。該區域內部及周圍的相對濕度同樣須維持在60-70%,香煙在緩沖區可能需要存放幾個小時,而且是暴露在環境空氣中的,如果相對濕度無法保持在正常的65%,香煙的平衡濕度就會改變。
生產區穩定的濕度可讓香煙在停機期間、周末、午休等時間內,都不會有水分、重量及質量的損失。這樣的優勢在于產品是隨時備好的,無需等待生產開機再利用庫存去生產。
還有最后一個區域有時也需要加濕,就是回收區。那些在生產過程中沒有制好的香煙或廢料都會在這里打碎,煙絲進行回收,煙紙和濾棒送至廢物區。水分的流失會讓煙絲回收率降低,因此,這里的相對濕度同樣在65%左右,溫度21oC。
為在生產和儲存范圍內有很好的濕度控制,維持供暖、通風和空調系統中的溫度非常重要。基于最初的設計參數,這些系統可能會給生產區帶入大量的新風。另外,大部分制煙設備都有除塵系統,用的是真空抽風的方式。這一環節必須依賴空氣處理機組完成,又會給生產區帶來大量新風。
因為有這些不斷進來的大量空氣,所需要增加的水分可能會非常高,因此在設計加濕系統時一定要特別注意。有一點是經常被忽視的——冬季外界寒冷、潮濕的空氣被帶入室內并進行加熱后,它的相對濕度降低了。比如說,冬季進入室內的空氣狀態為0oC、相對濕度80%,當加熱到21oC,其相對濕度會降至24%左右,此時如果沒有加濕系統,煙絲中的水分必然會流失。
濕度控制
加濕器已經存在幾十年了,它有不同的外觀及形式,通過向空氣中釋放冷水或蒸汽來提高濕度。對于大型的工業應用來說,比如煙廠,將水加熱轉化為蒸汽的方式過于昂貴,因此等焓加濕是這一行業的常規選擇。
其中最常見的是噴霧系統,它們有許多不同的類型,比如氣水混合和高壓微霧系統。
在煙草行業應用最廣泛的是氣水混合系統,比如JetSpray,JetSpray采用壓縮空氣與水混合來產生極細噴霧。噴霧可快速蒸發并使濕度達到所需水平。噴嘴可準確排布在天花板上,給予生產車間準確濕度分布的同時,避開已存在的設備,比如照明、空調、管道等。
配備噴嘴的加濕器可達到很高的加濕能力,控制也很嚴密。如果是采用JetSpray加濕器,因配有具備自潔功能的備件,不僅防堵,還能最小化維護費用。該系統只需要每年做一次正確檢修,就能提供長達幾年的無障礙運轉,這對于繁忙的生產線是必需的。噴頭也經過精心設計,為的是提供不滴水的精密噴霧。JetSpray系統最高可提供600L/小時的加濕。
這些特點使得JetSpray成為工業應用的理想選擇。即便許多噴霧系統所用水源為飲用水,為確保潔凈度,所有加濕器還是應該配備紫外線殺菌或銀離子洗劑,以及定時的自動循環水清理。
任何水質都是可用的。如果水分蒸發后留下礦物粉塵,這在絕大多數生產區都不常見,粉塵可通過反滲透水凈化系統來消除,因為它可以去除水源中的礦物質。相較所需費用,加濕系統多了抑制空氣中粉塵的功能,這可以帶來降溫效果,使員工的工作環境更加舒適。
因生產車間在地球上位置的不同,濕度控制也因季節性的天氣變化而不同。在較冷地區,供暖會極大影響所需水分,因此冬季時就會出現最大的加濕需求。
質量與生產
無論工廠位置如何,濕度控制都是必需的。如果沒有加濕,生產效率就會降低,產品質量也會下降。為確保煙絲和煙紙的濕度保持最佳,從它們進入工廠開始直到香煙裝進保護性的包裝里密封起來,過程中的加濕是相當復雜的,但其回報也是豐厚的。
康迪在煙草行業的加濕經驗已經超過30年,客戶包括英美煙草、登喜路、帝國煙草公司、樂富門國際、Gallagher和阿塔迪斯。公司可提供全面的服務,包含專家建議、設計、供貨、安裝、調試和維護。