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王玉堂，李东亮
（太原卷烟厂，030012）
关键词 烟丝；微波干燥机；填充值；干燥
摘 要 为解决HT和烘丝机在实际应用中存在的不足，补充HT的加温加湿功能，改善制丝质量，提高烟丝的膨胀效果，在制丝线中安装了微波干燥机。微波干燥前、后烟丝膨胀效果的对比表明：利用微波干燥技术可以提高烟丝的填充值，而且对降焦也有一定效果。对微波干燥膨胀烟丝技术在实际生产应用中存在的问题提出了改进措施。?
Application of Microwave Dryer to Cut Tobacco Drying
WANG YU－TANG and LI DONG－LIANG
Taiyuan Cigarette Factory, Taiyuan 030012, China
Keywords:Cut tobacco; Microwave Dryer;Filling power；Dring
Abstract:A microwave dryer was installed in our tobacco primary processing lin eand experiments on cut tobacco drying were carried out. The results showed that the filling value of the resulting product was increased and its tar delivery was reduced.
微波是一种能量形式，在电介质中可以转化为热量。将可吸收微波能量的物料置于高频交变电场中，物料中的粒子会发生反复的变向运动，致使碰撞加剧，产生耗散热(或焦耳热)，发生能量转化。因此微波干燥是一种介电干燥，在介电干燥过程中，物料内部产生热量，传质推动力主要是物料内部迅速产生的蒸气压力梯度。与用热风、蒸气加热的普通干燥相比，微波干燥的主要优点是，能量的有效利用率高、对物料无破坏性(在较低的环境温度下进行干燥，不需要高的表面温度)、其它易挥发性物质的损失量少且作用均匀(能形成更加均匀的湿度场和湿度分布)、干燥迅速(干燥时间可缩短50%以上)，有利于提高制丝质量(如避免烟丝表面硬化等)。我厂自安装了***台微波干燥机后，即对其实际应用效果进行了跟踪检测，结果表明，利用微波干燥对烟丝膨胀有一定效果。?
1 应用效果
1.1 微波机与烘丝机的组合形式
在经过工艺论证并采纳微波设备生产厂家建议的基础上，我厂选用的微波机与烘丝机的组合形式见图1。
图1 微波机与烘丝机的组合形式
之所以采用这种组合形式，是因为叶丝经过HT加温加湿后，可为微波干燥膨胀提供适宜的来料。另外，微波机与烘丝机联接，可利用微波的快速加温功能为烘丝机提供高温进料，通过烘丝机的干燥功能可使烟丝达到***佳干燥效果。
1.2 微波干燥烟丝填充值变化情况
选择不同班次、同一品牌烟丝，通过打开微波装置在烘丝机后取样和关闭微波装置在烘丝机后取样，将获得的样品进行测定，对比结果见表1。从表1可以看出，在制丝线中应用微波干燥，可使烟丝填充值平均提高0.23cm3/g，平均提高率达5.4%，而且制成的烟丝手感柔软，富有弹性，烟丝色泽也有所改善。
表1 打开微波装置与关闭微波装置同一牌号烟丝填充值测试数据对比
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牌号 |
打开微波
(cm3/g) |
关闭微波
(cm3/g) |
填充值提高值
(cm3/g) |
填充值提高率
(%) |
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大光 |
4.41 |
4.27 |
0.14 |
3.3 |
|
大光 |
4.34 |
4.16 |
0.18 |
4.3 |
|
大光 |
4.60 |
4.33 |
0.27 |
6.2 |
|
大光 |
4.56 |
4.24 |
0.32 |
7.5 |
|
大光 |
4.54 |
4.30 |
0.24 |
5.6 |
1.3 微波干燥膨胀后烟丝和烟气化学成分变化
将在生产线获得的对比样品进行总糖、总氮、烟碱以及烟气中焦油、烟碱等成分的测定，结果见表2。从表2可以看出，烟丝中的总糖、总氮、烟碱以及烟气中的焦油量和烟碱含量均有所降低。另外，通过组织对比评吸，证明经过微波干燥后的烟丝对卷烟的香气与吸味无不良影响。
表2 微波干燥前后烟丝和烟气化学成分的变化
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项目 |
烟丝 |
烟气 |
|
总糖
(mg/g) |
总氮
(mg/g) |
烟碱
(mg/g) |
焦油
(mg/支) |
烟碱
(mg/支) |
|
微波干燥前 |
14.57 |
1.07 |
2.21 |
17.45 |
1.13 |
|
微波干燥后 |
13.70 |
1.00 |
2.19 |
17.20 |
1.06 |
|
对比减少量 |
0.87 |
0.07 |
0.02 |
0.25 |
0.07 |
2 微波干燥前烟丝应用中存在的问题及改进措施
2.1 微波干燥机的形状与结构
不同形状、不同结构的微波干燥机干燥效果不同。微波干燥机的工艺制造能力必须与整个制丝线的工艺流量相匹配，而且还必须考虑通过微波的烟丝不能铺得太厚，否则会影响烟丝对微波能量的吸收效果。
2.2 微波辐射量损失
我厂采用的微波机原来的微波发射方向与烟丝运行方向基本上平行，需通过多次反射后才能到达烟丝。这样，微波在多次反射过程中能量发生损耗，影响了烟丝的干燥膨胀效果。为此我们对其进行了改进，在微波机内加置一块45°角的反射板(见图2)，使微波通过一次反射即可到达物料，大大提高了烟丝的干燥膨胀效果，填充值较改进前提高约0.1cm3/g。
2.3 进料水分问题
由于水具有很高的相对介电常数，烟丝中含有过多的自由水分会影响烟丝对微波能量的吸收。一般，烟丝在低湿含量时微波容易透过，并抑制对物料的升温。如果初始水分含量过高，会使干燥进行得非常快，也不利于烘丝机进料水分的控制。在分析了微波干燥前后烟丝水分散失情况(见表3)后，我们对微波干燥烟丝的进料水分进行了调整，在HT前增加喷水装置，使进入HT前的烟丝含水率在原有基础上再增加2.3%～2.7%。通过采取这一措施，不仅提高了烟丝的膨胀效果(见表4)，而且能满足烘丝机对入口烟丝含水率的要求。
图2 改造后的微波反射装置
表3 微波干燥前后烟丝水分的散失量
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次数 |
干燥前水分(%) |
干燥后水分(%) |
水分减少百分点 |
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1 |
23.21 |
21.33 |
1.88 |
|
2 |
22.23 |
21.00 |
1.23 |
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3 |
22.73 |
21.18 |
1.58 |
|
4 |
22.92 |
21.21 |
1.71 |
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5 |
23.20 |
21.28 |
1.92 |
表4 在HT前增加水分对微波干燥的烟丝填充值的影响
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次数 |
增加水分填充值(cm3/g) |
正常水分填充值(cm3/g) |
增加值(cm3/g) |
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1 |
4.73 |
4.33 |
0.40 |
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2 |
4.56 |
4.33 |
0.23 |
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3 |
4.54 |
4.27 |
0.27 |
2.4 微波辐射泄露问题
微波辐射对人体健康有一定损害，因此采用微波干燥，如何防止微波辐射泄露问题是首先要考虑的问题。我厂在微波装置本身已安装有防止微波能量泄露的屏蔽外，又在进、出口和四周设置了防护罩、防护网进行屏蔽，较好地解决了辐射泄露问题。?
3 小结
以上的应用及分析表明，微波干燥对烟丝具有一定的膨胀效果，尤其是在对原微波干燥设备进行改进后，使烟丝的填充值得到了进一步的提高。我们认为，在微波设备生产厂家与烟草科研人员的共同努力下，微波在无损耗干燥、提高烟丝填充性能以及节能、降焦等方面将会有更大的拓展空间。 | 
