煙支質(zhì)量參數(shù)化控制研究

耿彪

（安徽中煙工業(yè)公司合肥卷煙廠，安徽 合肥 230000）

1 前言

卷煙卷制技術(shù)國內(nèi)外一直在研究和運(yùn)用，從卷煙機(jī)的機(jī)型發(fā)展的過程來看，卷煙設(shè)備的結(jié)構(gòu)在不斷的優(yōu)化，產(chǎn)品的卷制質(zhì)量在隨之提高。隨著卷煙加工技術(shù)的進(jìn)步和消費(fèi)者對卷煙產(chǎn)品質(zhì)量、內(nèi)在品質(zhì)要求在不斷提高，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和加工過程的穩(wěn)定是工藝加工的重點(diǎn)。因此在設(shè)備結(jié)構(gòu)日趨科學(xué)、合理的情況下，部分企業(yè)已經(jīng)開始轉(zhuǎn)移了目光，重點(diǎn)研究卷制工藝控制參數(shù)的合理性和適宜性，以更穩(wěn)定地提高卷制加工過程的穩(wěn)定性。[3]

在卷煙卷制過程中，不同質(zhì)量的煙絲、不同班次之間以及不同機(jī)臺在卷制同一牌名卷煙時，卷制質(zhì)量的穩(wěn)定性存在較大的差異。煙支的質(zhì)量與煙支的吸阻、硬度、感官質(zhì)量和煙支的煙氣煙堿等指標(biāo)有密切的關(guān)系。它的穩(wěn)定性影響著煙支外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量，是衡量卷煙質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)。在卷制過程中，煙支質(zhì)量是較難控制的質(zhì)量指標(biāo)。為了保證卷制質(zhì)量的穩(wěn)定，本文擬選擇運(yùn)行穩(wěn)定的卷接設(shè)備，運(yùn)用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法尋找各參數(shù)間的回歸關(guān)系，優(yōu)化參數(shù)，使煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差穩(wěn)定控制在工藝規(guī)范規(guī)定的范圍內(nèi)。

2 材料與方法

2.1 材料與儀器

某卷煙廠：ZJ17 卷接機(jī)組（常德煙機(jī)廠）；QTM0835U7 卷煙綜合測試臺；CJ301 煙絲振動分選篩（鄭州煙草研究院）以及YP102N 電子天平(上海精科)等。

2.2 方法

2.2.1 確定試驗(yàn)參數(shù)

根據(jù)參數(shù)的作用對卷接機(jī)組的參數(shù)進(jìn)行梳理分類。

2.2.1.1 設(shè)備參數(shù)：校準(zhǔn)調(diào)整、校準(zhǔn)斜率、起動位置、切口距離、偏差超限停機(jī)、掃描器、噪音補(bǔ)償、目標(biāo)速度、停止針輥時機(jī)器速度、廢品門煙條、取樣門煙條、控制閥值、平整盤滯后等。

2.2.1.2 質(zhì)量檢測參數(shù)：廢品功能低限、廢品功能高限、軟點(diǎn)限度、硬點(diǎn)限度、輕煙端限度、最大廢品率、松頭絕對門坎、漏氣絕對門坎等。

2.2.1.3 工藝參數(shù)：目標(biāo)質(zhì)量、針輥回絲量、VE 吸絲壓力、VE 吸絲風(fēng)速、煙支長度、烙鐵一溫度、烙鐵二溫度、搓板溫度、水松紙溫度等。

綜合分析卷接機(jī)組參數(shù)對煙支質(zhì)量的影響程度，最終確定試驗(yàn)參數(shù)為：針輥回絲量與VE吸絲壓力（簡稱回絲量與吸絲負(fù)壓）

2.2.2 選擇穩(wěn)定運(yùn)行的設(shè)備

因?yàn)闊熤Ь碇频慕Y(jié)果指標(biāo)是設(shè)備運(yùn)行狀況的直接表現(xiàn)，所以我們在調(diào)查的基礎(chǔ)上，選擇4#卷接機(jī)組，在不同時間段、不同班次以50支組質(zhì)量分別取樣，用同一臺QTM檢測臺檢測煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差，共700 個數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析如下[4]：

圖1 煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差分析

從上圖可以看出，取樣的14 組700 支A 牌號煙支中，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差呈現(xiàn)正態(tài)分布，僅有2 支煙支的質(zhì)量超出工藝標(biāo)準(zhǔn)(0.890 ±0.07)g 的要求，說明該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

2.2.3 確定卷接機(jī)回絲量的選擇范圍（以A牌號為例）。

在4＃卷接機(jī)組質(zhì)量控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)下，關(guān)閉其質(zhì)量控制系統(tǒng)，固定吸絲負(fù)壓，測試時為80bar，選取40%、35%、29%、22%、18%幾個回絲量，（回絲量為40%時，回絲振槽出現(xiàn)輕度堵絲現(xiàn)象），當(dāng)回絲量下調(diào)至22%時，煙支質(zhì)量超出工藝標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍，空頭煙支開始增多。

在調(diào)節(jié)過程中，連續(xù)取樣，采用20 支組質(zhì)量檢測模式，用0.01g 分度的天平檢測煙支質(zhì)量。結(jié)果見表1：

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根據(jù)煙支質(zhì)量變化情況，為了減少試驗(yàn)成本，不對生產(chǎn)造成不利影響，確定回絲量的試驗(yàn)范圍選擇為38%、36%、35%、34%、32%。

2.2.4 確定卷接機(jī)吸絲負(fù)壓的選擇范圍（以A 牌號為例）

在4＃卷接機(jī)組質(zhì)量控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)下，關(guān)閉其質(zhì)量控制系統(tǒng)，固定回絲量，測試時為 30%，選取 90bar、80bar、60bar 三個吸絲負(fù)壓。

在調(diào)節(jié)過程中，連續(xù)取樣，采用20 支組質(zhì)量檢測模式，用0.01g 分度的天平檢測煙支質(zhì)量。結(jié)果見表2：

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根據(jù)煙支質(zhì)量變化情況，為了減少試驗(yàn)成本，不對生產(chǎn)造成不利影響，確定吸絲負(fù)壓的試驗(yàn)范圍選擇為 95bar、90bar、85bar、80bar、70bar。

2.2.5 運(yùn)用均勻設(shè)計(jì)方法進(jìn)行組合試驗(yàn)[1]

在確定了回絲量和吸絲負(fù)壓的選擇范圍后，運(yùn)用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)法進(jìn)行參數(shù)組合試驗(yàn)（以A 牌號為例），方案如表3、表4：

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選擇4#卷接機(jī)組，在不同時間段、不同班次以30 支組質(zhì)量分別取樣，每一個試驗(yàn)號取樣8 組，用同一臺QTM 檢測臺檢測煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差，每個實(shí)驗(yàn)號取8 組樣品測試結(jié)果的平均值。試驗(yàn)結(jié)果如表5：

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3 結(jié)果與分析

3.1 回歸分析與結(jié)果[1]

-------試驗(yàn)基本信息 -------

指標(biāo) 名稱:煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差單位:mg

因素1 名稱:回絲量單位:%

因素2 名稱:吸絲負(fù)壓單位:bar

-------多元回歸分析 -------

回歸分析采用后退法,顯著性水平α＝0.05

擬建立回歸方程:

Y=b(0)+b(1)*X(1)+b(2)*X(2)

回歸系數(shù) b(i):

b(0)＝40.8 b(1)＝-0.671 b(2)＝3.48e-2

回歸方程顯著性檢驗(yàn)(如表6):

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樣本容量N＝5,顯著性水平α＝0.05,檢驗(yàn)值Ft＝19.17,臨界值 F(0.05,2,2)＝19.00,Ft＞F(0.05,2,2),回歸方程顯著。

------------回歸分析結(jié)束 -------------

由以上分析結(jié)果可以得出擬建立回歸方程:煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差＝40.8-0.671 ×回絲量＋0.0348 ×吸絲負(fù)壓，從分析結(jié)果可以看出,回絲量與吸絲負(fù)壓與試驗(yàn)結(jié)果呈負(fù)相關(guān),其中回絲量對試驗(yàn)結(jié)果影響較大。

3.2 效果驗(yàn)證

設(shè)煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差＝0.018g，運(yùn)用回歸方程“煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差＝40.8-0.671 ×回絲量＋0.0348×吸絲負(fù)壓”，推導(dǎo)出的回絲量與吸絲負(fù)壓理論值見表7。

結(jié)合煙絲結(jié)構(gòu)情況（一類煙的整絲率平均在82%左右，四類煙的整絲率平均在76%左右），分別在5＃、7＃、3＃卷接機(jī)組上驗(yàn)證。

注：驗(yàn)證時3＃卷接機(jī)生產(chǎn)四類煙

在不同時間段、不同班次以30 支組質(zhì)量分別取樣，每一機(jī)臺取樣8 組，用同一臺QTM 檢測臺檢測煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差，在每個機(jī)臺取8組樣品測試結(jié)果的平均值。檢測結(jié)果如表8：

從檢測結(jié)果可以得出，在卷接機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定的情況下，煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差的檢測值與由試驗(yàn)得來的回歸方程計(jì)算值基本符合，驗(yàn)證機(jī)臺的煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差穩(wěn)定控制在0.023g以內(nèi)。[2]

4 結(jié)語

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在卷接設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定的情況下，運(yùn)用均勻試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對卷接機(jī)組的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可以使煙支質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)偏差穩(wěn)定控制在工藝規(guī)范規(guī)定的0.023g 范圍內(nèi)，有利于提高和穩(wěn)定卷煙產(chǎn)品的內(nèi)在和外在質(zhì)量。

[1]方開泰.均勻設(shè)計(jì)與均勻設(shè)計(jì)表[M].北京：科學(xué)出版社，1994.

[2]國家煙草專賣局.卷煙工藝規(guī)范[M].北京:中國文獻(xiàn)出版社，2003.

[3]孫東亮，米強(qiáng)，胡建軍.卷煙卷制質(zhì)量的穩(wěn)定性研究[J].煙草科技，2007(4):9－12.

[4]陸志波.汪毅.SPSS10 在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用.環(huán)境技術(shù)，2003（3）：37～41.