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聞“煙”識(shí)粒度

安東帕 2020-10-29 | 閱讀：870

“雪茄之于男人，正如香水之于女人。”其實(shí)何止是香水，一切那些能令女人風(fēng)姿綽約的附屬品，對(duì)于男人，雪茄以一敵百。男人表現(xiàn)魅力不在于膚淺的形式，而在于品味和生活態(tài)度。

雪茄之所以是身份地位的象征，是由于它高昂的價(jià)格；這是由于做成一支好的雪茄要經(jīng)過222道工序，此其一。雪茄以手工卷制的為上品，機(jī)器做的為次，此其二。

自20世紀(jì)50年代以來，由于雪茄的普及，制造商們開始注重生產(chǎn)過程的成本效益。機(jī)器制作的雪茄模仿手工制作的雪茄的成分，也包括茄芯、茄套和茄衣。在這種情況下，茄芯一般由切碎的煙葉組成，也稱為短茄芯，其價(jià)格比整片煙葉便宜，并且成品更均勻。由于整片煙葉對(duì)于機(jī)制雪茄來說太脆弱，因此茄套和茄衣通常都是由均質(zhì)煙葉（HTL）組成的。HTL由細(xì)磨的煙草粉末制成，將其與水和纖維素混合成紙漿，然后卷成薄片。HTL增強(qiáng)的抵抗力和均勻性使其非常適合于自動(dòng)化雪茄制造。此外，HTL有助于控制雪茄的燃燒速率，這是消費(fèi)者滿意度的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)

實(shí)驗(yàn)設(shè)置

本文研究了HTL生產(chǎn)廠家提供的兩種不同的煙草粉末材料。其中一種是粉末狀煙草，用于HTL制造雪茄茄套（此后稱為“茄套”材料），另一種用于制造雪茄茄衣（“茄衣”材料）。

圖1：PSA 1190 L/D與自動(dòng)進(jìn)樣器附件

在安東帕PSA 1190 L/D上，在室溫（約25℃）下進(jìn)行了濕法和干法模式的測(cè)量。自動(dòng)進(jìn)樣器附件（圖1）負(fù)責(zé)取樣。茄套和茄衣分別測(cè)試3個(gè)獨(dú)立樣本，每個(gè)樣本測(cè)量3次。使用夫瑯和費(fèi)近似來計(jì)算粒子大小。完整的儀器設(shè)置詳見表1。

表1：煙草粉末材料濕法和干法模式測(cè)量參數(shù)設(shè)置

茄套材料的測(cè)試

圖2：以濕法模式測(cè)量的茄套材料。上圖：?jiǎn)我淮硇泽w積加權(quán)的粒度分布。下圖：三個(gè)獨(dú)立樣本疊加圖，每個(gè)樣本測(cè)量三次。

圖2顯示了以水為溶劑，濕法模式下測(cè)量的茄套材料的粒徑分布。此外，三個(gè)樣本的三次重復(fù)結(jié)果（共9個(gè)測(cè)量值）如圖2所示。體積加權(quán)的D值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差（RSD）見表2。

表2：濕法模式下測(cè)量的茄套材料的體積加權(quán)D值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差。第一次：所有樣品首次測(cè)量運(yùn)行的平均值。第二和第三次：所有樣品的第二次和第三次測(cè)量的平均值。

對(duì)于所有三個(gè)獨(dú)立的測(cè)量樣本，疊加圖（圖2，下圖）顯示了隨著測(cè)量次數(shù)的增加，粒徑向較小粒徑輕微偏移（見表2）。這表明，由攪拌器引起的機(jī)械應(yīng)力破壞了一些較大的顆粒。在測(cè)量前對(duì)樣品池進(jìn)行超聲處理，可以顯著提高這種效果（數(shù)據(jù)未顯示），從而證實(shí)了煙草粉末的易碎性。因此，所有的濕法模式的測(cè)量都是在沒有超聲的情況下進(jìn)行的。

為了在干法模式下測(cè)量茄套材料，使用了專利的干射流分散（也稱為文丘里分散）。與觀察到的濕法分散情況類似，煙草粉末對(duì)空氣壓力引起的破碎非常敏感，因?yàn)椴粩嘣黾拥奈那鹄飰毫?huì)使分布向小顆粒大小傾斜（數(shù)據(jù)未顯示）。然而，當(dāng)使用250 mbar的低文丘里壓力進(jìn)行測(cè)量時(shí)，顆粒破碎是有限的。因此，這里提出的所有干法測(cè)量都是使用這種壓力進(jìn)行的。

圖3：以干法模式測(cè)量的茄套材料：代表性的體積加權(quán)粒徑分布。

圖3顯示了干法模式下所測(cè)得的粒徑分布。三個(gè)獨(dú)立樣本的體積加權(quán)D值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差（RSD）見表3。

表3：干法模式測(cè)得的茄套樣品體積加權(quán)D值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。三個(gè)獨(dú)立樣本的均值

用干法測(cè)量得到的粒度結(jié)果比用濕法測(cè)量得到的要稍微低一些。對(duì)于D90值來說，這一點(diǎn)尤為明顯，在干法模式下（128 μm)比在濕法模式下（第一次運(yùn)行169 μm)低25%。

茄衣材料的測(cè)試

圖4：濕法模式下測(cè)得的茄衣材料。上圖：代表基于體積加權(quán)的粒度分布。下圖：三個(gè)獨(dú)立樣本疊加圖，每個(gè)樣本測(cè)量三次

圖4顯示了在濕法模式下測(cè)量的茄衣材料的典型粒徑分布，以及三個(gè)獨(dú)立樣本上的三個(gè)重復(fù)的疊加圖。體積加權(quán)D值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差（RSD）見表4。

表4：濕法模式下測(cè)得的茄衣材料體積加權(quán)D值及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差。第一次：所有樣品首次測(cè)量運(yùn)行的平均值。第二次和第三次：所有樣品的第二次和第三次測(cè)量的平均值

對(duì)于這個(gè)樣品，觀察到與茄套材料相同的效果。3次重復(fù)結(jié)果中，第1次結(jié)果比第2次和第3次的顆粒尺寸更大，表明了隨著測(cè)試次數(shù)的增加，顆粒破碎。

圖5：在干法模式下測(cè)量的茄衣材料：具有代表性的體積加權(quán)粒徑分布

圖5顯示了在文丘里壓力為250 mbar的干法模式下測(cè)量得到的粒徑分布。從三個(gè)連續(xù)測(cè)量值中計(jì)算出相應(yīng)的體積加權(quán)D值和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差（RSD），如表5所示。

表5：干法模式測(cè)得的茄衣材料體積加權(quán)D值及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差。平均值來自3個(gè)獨(dú)立樣本

正如觀察到的茄套樣品，通過干法測(cè)量得到的顆粒尺寸比通過濕法測(cè)量得到的要小。對(duì)于大顆粒尤其如此，干法模式下的D₉₀值比濕法模式下下降26%就證明了這一點(diǎn)。

有趣的是，無論是在濕法模式還是在干法模式下，茄衣材料的顆粒尺寸都低于茄套。特別是，茄衣材料的D₉₀值明顯低于茄套的D₉₀值，說明茄衣材料的大顆粒含量比茄套少。

結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)，我們證明了安東帕PSA能夠測(cè)量煙草粉末的粒度分布，在濕法和干法模式下具有很高的重復(fù)性。然而，對(duì)極容易破碎的顆粒必須小心地施加盡可能少的機(jī)械應(yīng)力。在干法模式下，通過使用慢速攪拌分散和放棄使用超聲來實(shí)現(xiàn)。在干法模式下，在低文丘里壓力（250 mbar）下分散粉末也可以減少破碎。

總的來說，茄衣比茄套材料含有更小的顆粒，并且粒度分布略窄。這表明這兩種材料非常適合它們各自的用途。事實(shí)上，作為茄套的HTL應(yīng)該是高度抗機(jī)械應(yīng)力的，茄衣HTL，使雪茄的最終外觀，理想狀態(tài)下應(yīng)該是薄，光滑和柔軟的。由于茄衣材料比茄套更細(xì)、更均勻，我們可以假設(shè)其對(duì)應(yīng)的HTL將比其較粗的對(duì)應(yīng)HTL更薄、更光滑。