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문제 정의
- 판상엽 주원료인 황색종 주맥의 경우 인도에서 수입하고 있으며 현행 판상 엽에 사용되는 버어리 주맥도 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 판상엽의 안정적인 원료 수급 측면을 고려하여 담배 제조공정이나 원료가 공 중에 발생되는 이분을 판상엽 제조에 이용하고 자 이들에 대한 특성을 조사하였다.
- 원료 잎담배의 생산감소에 따른 판상엽의 주원료인 담배 부산물이 부족한 실정으로, 현재 판상엽의 수요를 감안하면 판상엽 원료의 안정적인 수급이 문제가 되고 있다. 본 연구에서는 판상엽의 안정적인 원료수급의 측면을 고려하여 담배제조 공정이나 원료가공중에 발생하는 이분의 사용을 검토하였고 이분에 대한 특성을 조사하여 판상엽 제조에 이용하고자 하였다. 4개 제조창에 대한 이분의 발생 위치 등 현황을 파악하여 각각의 특성을 조사하였다.
제안 방법
- 본 연구에서는 판상엽의 안정적인 원료수급의 측면을 고려하여 담배제조 공정이나 원료가공중에 발생하는 이분의 사용을 검토하였고 이분에 대한 특성을 조사하여 판상엽 제조에 이용하고자 하였다. 4개 제조창에 대한 이분의 발생 위치 등 현황을 파악하여 각각의 특성을 조사하였다. 제품 집진실 이분의 경우, 일반 성분 및 HWS는 제조창 및 채취 시기에 따라 큰 차이를 보이고 있지 않으므로 판상엽의 원료로서 사용이 가능한 것으로 판단되지만, sand의 함량을 고려할 때 60 mesh보다 입자크기가 큰 시료를 사용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
- 본 연구에 사용된 시료는 4개 제조창(신탄진, 영주, 광주, 원주^서 원료가공 및 담배제조 공정 중에 발생하는 이분을 각 집진실 및 발생 위치별로 2회(4, 5월에 걸쳐 채취하였다. 니코틴, 전당, 전질소, 염소, nitrate는 자동분석기 (Bran Luebbe) 로 정량하였고 HWS는 시료 약 1 g을 증류수에 넣고 1시간 동안 교반 및 환류 후 종이필터(TOYO 5A)로 여과하여 건조한 다음 잔사의 무게를 측정 하고 시료무게로 나눈 후 백분율 HWS(%)로 표시 하였다(PM, 1993). Sand는 시료 약 1 g을 hot plate에서 태운 후 회화로에서 550℃로 1시간 동안 회화시키고 남은 회분을 IN HC1 로 용해시킨후 증류수로 세척한 다음 남은 잔사를 건조시키고 무게를 측정하여 sand 함량을 백분율로 나타내었다 (PM, 1982, B&W, 1978).
- 담배 제조공정 및 원료 가공공정 중에 발생되는 이분은 여러 잎담배가 혼재되어 있을 뿐만 아니라 여러 공정에서 발생된 이분은 품질면에서 차이가 있을 것으로 예상되어 일반성분 및 HWS를 분석하여 비교해 보았다. HWS는 PM사의 경우 판상엽의 품질관리 지표 및 판상엽 제조 공정의 mass balance를 계산하는데 이용되고 있는데 일반성분과 HWS 의 분석결과는 Fig.
- Sand는 시료 약 1 g을 hot plate에서 태운 후 회화로에서 550℃로 1시간 동안 회화시키고 남은 회분을 IN HC1 로 용해시킨후 증류수로 세척한 다음 남은 잔사를 건조시키고 무게를 측정하여 sand 함량을 백분율로 나타내었다 (PM, 1982, B&W, 1978). 이분의 입자크기 및 분포는 각초 크기측정기(상산테크)를 이용하여 300rpm에서 2.5분 동안 20, 35, 45, 60, 100, 120, 200 mesh의 표준망체에서 진탕한 후 입자 크기를 선별하였고 입자크기 분포는 각각의 표준망체에서 통과되고 남은 시료의 무게를 측정하고 이 무게를 전체 시료무게로 나눈 후 백분율로 나타내었다.
대상 데이터
- 본 연구에 사용된 시료는 4개 제조창(신탄진, 영주, 광주, 원주^서 원료가공 및 담배제조 공정 중에 발생하는 이분을 각 집진실 및 발생 위치별로 2회(4, 5월에 걸쳐 채취하였다. 니코틴, 전당, 전질소, 염소, nitrate는 자동분석기 (Bran Luebbe) 로 정량하였고 HWS는 시료 약 1 g을 증류수에 넣고 1시간 동안 교반 및 환류 후 종이필터(TOYO 5A)로 여과하여 건조한 다음 잔사의 무게를 측정 하고 시료무게로 나눈 후 백분율 HWS(%)로 표시 하였다(PM, 1993).
성능/효과
- 제품 집진실 이분의 경우(Fig. 1) 니코틴, 전질 소, 염소, HWS는 각 제조창 및 채취시기에 따라 큰 차이를 보이고 있지 않으나, 전당은 원주창에서 채취시기에 따라 차이가 있었고 타 제조창에 비해 약간 높은 경향이었다. Nitrate는 광주창의 경우 채취시기에 따라 약간의 차이가 있었다.
- Nitrate는 광주창의 경우 채취시기에 따라 약간의 차이가 있었다. 원료가공라인의 냉각기 이분의 경우(Table 2) 니코틴은 각 제조창 및 채취시기에 따라 큰 차이는 없었 으나 다만 원주창에서는 채취시기에 따라 차이를 보여주고 있었다. 전당은 각 제조창 및 채취 시기에 따라 함량차이가 나타났으며 원주 제조창에서 높은 경향을 나타내었다.
- 광주 및 원주창에서 팽화주맥 가공과정 중 주맥 풍선분리기에서 발생되는 이분의 경우 일반성분 및 HWS에서 큰 차이를 보여주고 있지 않음을 알 수 있었고, 전당의 경우 제품 및 원료가공라인 이분 보다는 높은 경향이었다. CO2 팽화의 이분은 영주를 제외한 각 제조창에서 일반성분이 팽화전, 후에 뚜렷한 경향은 보이지 않았지만 HWS는 원 주창의 경우 팽화 사이로 후에서, 신탄진의 경우 팽화 후의 이분에서 높은 경향을 보였다. 니코틴, 염소 및 nitrate는 각 제조창별로 유사한 값을 보였다.
- 주맥풍선분리기의 이분은 20-60 mesh가 광주창의 경우 1차에서 66%, 2차에서 56% 차지하였고, 원주창은 2차에서 60% 를 차지하여 제조창간의 큰 차이는 없었다. CO2 팽화의 이분의 경우 20-60 mesh가 광주창에서 팽화처리전 시 료에서는 22%, 팽화처리후 시료에서는 40%를 차 지하였고, 신탄진창의 경우 팽화처리 전 시료는 1 차에서 85%, 2차에서 33%, 팽화처리 후 시료는 1 차에서 51%, 2차에서 79%를 차지하여 채취시기에따라 변동이 큰 것을 알 수 있었다. 원주창의 경우 팽화 사이로 전, 후에 입자크기 분포의 차이가 컸다.
- 광주 및 원주창에서 팽화주맥 가공과정 중 주맥 풍선분리기에서 발생되는 이분의 경우 일반성분 및 HWS에서 큰 차이를 보여주고 있지 않음을 알 수 있었고, 전당의 경우 제품 및 원료가공라인 이분 보다는 높은 경향이었다. CO2 팽화의 이분은 영주를 제외한 각 제조창에서 일반성분이 팽화전, 후에 뚜렷한 경향은 보이지 않았지만 HWS는 원 주창의 경우 팽화 사이로 후에서, 신탄진의 경우 팽화 후의 이분에서 높은 경향을 보였다.
- 광주창 냉각기 시료의 입자크기 누적 분포를 보면 20~60 mesh가 1차에서 76%, 2차에서 68%, 신 탄진창은 1, 2차에서 각각 33%, 원주창은 1차에서 74%, 2차에서 54%를 차지하여 신탄진을 제외한 다른 제조창에서는 채취 시기에 따라 차이가 있음을 보여주었다. 주맥풍선분리기의 이분은 20-60 mesh가 광주창의 경우 1차에서 66%, 2차에서 56% 차지하였고, 원주창은 2차에서 60% 를 차지하여 제조창간의 큰 차이는 없었다.
- 영주창을 제외한 다른 제조창은 시료 채취시기에 따라 입자크기 분포가 달랐으며 광주창의 시료가 다른창에 비해 60 mesh 보다 입자크기가 큰 시료가 많이 분포하고 있음을 알 수 있었다. 따라서 제조창에서 발생하는 제품 집진실 이분의 입자크기 누적 분포는 20-60 mesh가 평균적으로 40-65%수준에 있음을 알 수 있었다.
- 특히 원주창의 경우 1차에서 200 mesh 보다 입자크기가 작은 시료에서 sand 함량이 60% 이상 함유하고 있음을 알 수 있었다. 시료 total sand 함량중 sand 분포비로 60 mesh 보다 입자크기가 작은 시료에서 sand 함량은 광주창의 경우 1 차에서 93%, 2차에서 76%를 차지하였고, 신탄진창 은 1차에서 96%, 2차에서 94%를 차지하였다. 영 주창은 1차에서 91%, 2차에서 94%를 차지하였고, 원주창은 1차에서 95%, 2차에서 96%를 차지하였다.
- 영주창 시료의 입자크기 누적 분포는 1, 2차에서 각각 47%를 차지하였고, 원주창 시료의 경우 1차에서 53%, 2차에서 23%를 차지하였다. 영주창을 제외한 다른 제조창은 시료 채취시기에 따라 입자크기 분포가 달랐으며 광주창의 시료가 다른창에 비해 60 mesh 보다 입자크기가 큰 시료가 많이 분포하고 있음을 알 수 있었다. 따라서 제조창에서 발생하는 제품 집진실 이분의 입자크기 누적 분포는 20-60 mesh가 평균적으로 40-65%수준에 있음을 알 수 있었다.
- 원주창의 경우 팽화 사이로 전, 후에 입자크기 분포의 차이가 컸다. 전체적으로 제품집진실 이분의 입자크기 분포와 비교해볼 때 20-60 mesh에서 원료가공라인 이분의 입자크기 분포는 제품 집진실 보다 많이 분포하고 있음을 알 수 있었다. 원료가공 라인의 sand 함량을 분석한 결과는 Fig.
- 니코틴, 염소 및 nitrate는 각 제조창별로 유사한 값을 보였다. 제품 집진실 이분은 제조창에서 생산되는 다양한 제품의 이분이 혼합되어 있어 원료 잎담배 및 제품이 갖는 일반성분의 특성이 많이 희석되므로 일반성분의 함량차이가 크게 나타나지 않는 것으로 판단되지만, 원료가공 라인의 경우 황색종 주맥의 팽화에서 발생되는 주맥풍선분리기의 이분 은 황색종 주맥이 갖는 전당의 함량과 거의 유사한 수준으로 다른 이분들 보다는 상당히 높은 경향을 보여 주어 원료 가공라인에 따라 원료의 특성이 나타나는 것으로 보인다. 따라서 이물질의 혼입이 적고 이분의 생출량이 많으며 일반성분 및 HWS에서 각 제조창 및 채취시기에 따라 큰 차이를 보이고 있지 않는 제품 집진실 이분을 사용하여 판상엽을 제조하는 데는 큰 문제가 없을 것으로 판단되며, 원료가공라인 이분을 판상엽에 이용하는 데는 앞으로 이분 발생 위치 및 특성을 파악하고 적절한 배합을 통하여 원료간의 편차를 줄이는 것이 중요하다고 하겠다.
- 4개 제조창에 대한 이분의 발생 위치 등 현황을 파악하여 각각의 특성을 조사하였다. 제품 집진실 이분의 경우, 일반 성분 및 HWS는 제조창 및 채취 시기에 따라 큰 차이를 보이고 있지 않으므로 판상엽의 원료로서 사용이 가능한 것으로 판단되지만, sand의 함량을 고려할 때 60 mesh보다 입자크기가 큰 시료를 사용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 향후 사용이 가능한 가공라인 이분에 대해서는 각 제조창에서 발생되는 이분들의 특성에 따라 일반성분 및 sand의 함량이 차이가 있으므로 균일화가 필요하고 이분 발생 위치에 대한 체계화 작업이 이루어져야 할 것으로 판단되며, 원료의 철저한 분석을 통하여 원료를 선별하고 적절한 혼합을 통하여 원 료간의 편차를 줄이는 것이 중요하다고 생각된다.
후속연구
- 원료가공 라인의 경우 각 제조창의 공정 특성상 이분 발생위치 및 집진방식이 달라서 창간의 상호비교가 어려웠다. 각 제조 창에서 발생되는 이분들의 균일화를 위하여는 이분 발생위치에 대한 체계화 작업이 이루어져야 할 것으로 판단된다. Table 1에 기술하지 않은 이분의 발생 위치는 역시 각 제조창 별로 차이가 있었고 이물질 혼입 및 발생량도 상대적으로 적기 때문에 본 연구에서는 생략하였다.
- 제품 집진실 이분은 제조창에서 생산되는 다양한 제품의 이분이 혼합되어 있어 원료 잎담배 및 제품이 갖는 일반성분의 특성이 많이 희석되므로 일반성분의 함량차이가 크게 나타나지 않는 것으로 판단되지만, 원료가공 라인의 경우 황색종 주맥의 팽화에서 발생되는 주맥풍선분리기의 이분 은 황색종 주맥이 갖는 전당의 함량과 거의 유사한 수준으로 다른 이분들 보다는 상당히 높은 경향을 보여 주어 원료 가공라인에 따라 원료의 특성이 나타나는 것으로 보인다. 따라서 이물질의 혼입이 적고 이분의 생출량이 많으며 일반성분 및 HWS에서 각 제조창 및 채취시기에 따라 큰 차이를 보이고 있지 않는 제품 집진실 이분을 사용하여 판상엽을 제조하는 데는 큰 문제가 없을 것으로 판단되며, 원료가공라인 이분을 판상엽에 이용하는 데는 앞으로 이분 발생 위치 및 특성을 파악하고 적절한 배합을 통하여 원료간의 편차를 줄이는 것이 중요하다고 하겠다.
- 제품 집진실 이분의 경우, 일반 성분 및 HWS는 제조창 및 채취 시기에 따라 큰 차이를 보이고 있지 않으므로 판상엽의 원료로서 사용이 가능한 것으로 판단되지만, sand의 함량을 고려할 때 60 mesh보다 입자크기가 큰 시료를 사용하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 향후 사용이 가능한 가공라인 이분에 대해서는 각 제조창에서 발생되는 이분들의 특성에 따라 일반성분 및 sand의 함량이 차이가 있으므로 균일화가 필요하고 이분 발생 위치에 대한 체계화 작업이 이루어져야 할 것으로 판단되며, 원료의 철저한 분석을 통하여 원료를 선별하고 적절한 혼합을 통하여 원 료간의 편차를 줄이는 것이 중요하다고 생각된다.
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