基于正交設(shè)計的云南煙葉打葉技術(shù)研究

許強 胡宗玉 李少鵬 周永健 葛霓志 張玉海

摘要：以云南煙葉作為分析對象，研究一打框欄形狀與尺寸、打葉物料流量、打前葉片含水率對葉片結(jié)構(gòu)及葉中含梗率的影響。采用正交試驗設(shè)計，利用直觀分析法、方差分析法、綜合平衡法等分析方法對試驗數(shù)據(jù)進行分析。結(jié)果表明，框欄在1%水平下對大片率、葉中含梗率差異均顯著;物料流量在5%水平下對大片率差異顯著，在10%水平下對<2.36 mm葉片率差異顯著;打后煙葉含水率在5%水平下對<2.36 mm葉片率差異顯著;在試驗范圍內(nèi)，各因數(shù)的最優(yōu)水平為3.2寸六邊形框欄、打葉流量14 000 kg/h、打前煙葉含水率17%～18%，能夠較好實現(xiàn)“降大擴中控碎去梗”的打葉工藝理念。

關(guān)鍵詞：正交試驗;葉片結(jié)構(gòu);方差分析;直觀分析;綜合平衡;打葉技術(shù);煙葉

中圖分類號： TS44+3文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）21-0263-03

收稿日期：2019-08-14

基金項目：江蘇中煙工業(yè)有限責(zé)任公司項目（編號：201904）。

作者簡介：許強（1987—），男，江蘇揚州人，碩士，工程師，主要從事煙草工藝研究。Tel：（0517）69896819;E-mail：xuqiang@jszygs.com。

通信作者：張玉海，碩士，高級工程師，主要從事卷煙配方與工藝研究。Tel：（0371）67672357;E-mail：yancaozhangyuhai@126.com。

打葉去梗是葉片與煙梗分離的過程，是打葉復(fù)烤過程中的重要工序，打葉質(zhì)量的好壞，直接影響煙葉原料的消耗與卷煙企業(yè)的制絲質(zhì)量[1-3]。卷煙工業(yè)企業(yè)不再單純追求出片率，降低大片率、提高中片率、控制碎片率、降低葉中含梗率，合理的葉片結(jié)構(gòu)逐步成為新要求。在打葉去梗過程中，很多因素會影響打后的葉片結(jié)構(gòu)，如打輥轉(zhuǎn)速、風(fēng)分頻率、框欄檔距以及煙葉含水率和溫度等[4-6]。目前，大部分研究都是基于某個因數(shù)或2個因數(shù)進行，同時基于多個因數(shù)進行研究并找出最優(yōu)水平的報道仍較少。

本研究以一打框欄形狀與尺寸、打葉物料流量、打前葉片含水率等為試驗因數(shù)，利用正交試驗設(shè)計方法研究各因數(shù)對打后葉片結(jié)構(gòu)及葉中含梗率的影響情況，以期尋找符合“降大擴中控碎去梗”工藝理念的最優(yōu)水平，提高煙葉利用率，降低卷煙生產(chǎn)成本。

1材料與方法

1.1試驗材料、設(shè)備和儀器

1.1.1試驗材料云南曲靖2017年單打C3F云煙87。

1.1.2試驗設(shè)備流量控制設(shè)備：一潤電子皮帶秤（CK67E型）、二潤電子皮帶秤（CK67E型），均購自昆明船舶設(shè)備集團有限公司。

潤葉設(shè)備：一次潤葉機（滾筒式熱風(fēng)潤葉機，WF363型）、二次潤葉機（滾筒式熱風(fēng)潤葉機，WF3523B型），均購自昆明船舶設(shè)備集團有限公司。

打葉設(shè)備：臥式臥分打葉機組（AW973C型，四打十二分含回梗打），購自北京長征高科技有限公司。

1.1.3檢測儀器Q C Test Shaker葉片振動分選機、Q C Stem Tester葉含梗檢測機，均購自英國GCH Cardwell有限公司;RX-29-10旋轉(zhuǎn)分篩，購自美國泰勒工業(yè)集團;MT-C快速水分測定儀，購自德國布拉本德公司;IS34EDE-H電子稱（感量0.1 g），購自德國賽多利斯集團。

1.2試驗方法

1.2.1試驗條件

試驗開始前對一級打葉器的比例分料器進行優(yōu)化調(diào)整，保障一級打葉器各進料口進料比例基本一致。潤后煙葉含水率和溫度均應(yīng)達到工藝質(zhì)量要求并保持穩(wěn)定，各試驗打葉風(fēng)分參數(shù)應(yīng)保持一致。

1.2.2試驗設(shè)計

設(shè)置物料流量、框欄開口形狀與尺寸（以下簡稱框欄）、二潤后煙葉含水率（以下簡稱含水率）等3個試驗因素，每個因素設(shè)置3個水平，采用L9（34） 正交表設(shè)計試驗開展不同打葉參數(shù)對葉片結(jié)構(gòu)影響試驗。因素水平設(shè)置見表1，L9（34）正交表設(shè)計見表2，試驗順序及各試驗參數(shù)設(shè)置見表3。

1.2.3取樣及檢測方法

過程質(zhì)量的取樣、檢測均參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 147—2010《打葉煙葉 質(zhì)量檢驗》中的方法[7]執(zhí)行。

感官評吸方法為單一評吸法。

1.3數(shù)據(jù)處理與分析

使用SPSS 19.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計處理，利用直觀分析、方差分析、綜合平衡法等分析方法對結(jié)果進行分析。

2結(jié)果與分析

由表4可知，試驗a的大片率、大中片率、大中小片率和葉中含梗率均低于其他試驗，碎片率和碎末率均高于其他試驗，中片率與試驗c基本一致，均高于其他試驗。

2.1大片率分析

由表5可知，因素C檢驗結(jié)果P=0.799 8，即潤葉煙葉含水率對大片率影響不顯著，且MSC=0.43，小于誤差MSE=170，所以只考察合并誤差項后的A′和B′。A′檢驗結(jié)果P<0.01，即在1%水平下框欄對大片率影響顯著，B′檢驗結(jié)果P=0.037<0.05，即在5%水平下流量對大片率影響顯著。

由表6可知，對大片率影響因素主次表現(xiàn)為A>B>C，即框欄>物料流量>潤葉煙葉含水率。由于大片率為望低性指標(biāo)，因此最優(yōu)因素水平組合為A1B1C1。

2.2<2.36 mm葉片率分析

由表7可知，因素C檢驗結(jié)果P=0.037 4<0.05，即在5%水平下水分對<2.36 mm葉片率影響顯著，因素B檢驗結(jié)果為P=0.071 4<0.1，即在10%水平下水分對<2.36 mm 葉片率影響顯著，因素A對<2.36 mm葉片率影響不顯著。

由表8可知，對<2.36 mm葉片率影響因素主次表現(xiàn)為C>B>A，即潤葉煙葉含水率>物料流量>框欄。由于<2.36 mm 葉片率為望低性指標(biāo)，因此最優(yōu)因素水平組合為C2B2A3。

2.3葉中含梗率分析

由表9可知，因素B檢驗結(jié)果P=0.654>0.05，即在5%水平下流量對葉中含梗率影響不顯著，且MSB=0.005 2，小于誤差MSE=0.009 8，所以須將B與誤差項合并。因素C檢驗結(jié)果P=0.696>0.05，即在5%水平下水分對葉中含梗率影響不顯著?且MSC=0.004 3?小于誤差MSE=0.009 8，所以須將C與誤差項合并，只考察合并后誤差項的A′。A′檢驗結(jié)果P<0.01，即在1%水平下框欄對葉中含梗率影響顯著。

由表10可知，葉中含梗率影響因素主次表現(xiàn)為A>C>B，即框欄>潤葉煙葉含水率>物料流量。由于葉中含梗率為望低性指標(biāo)，因此最優(yōu)因素水平組合為A1C3B1。

2.4綜合分析與優(yōu)化

由于不同的指標(biāo)所對應(yīng)的最優(yōu)方案有所不同，為找到最佳的工藝參數(shù)，通過綜合平衡法進行分析，具體過程如下：

A因素：本試驗以降低大片與葉中含梗率為目標(biāo)，同時控制打葉過程碎片率，在1%水平下對大片率、葉中含梗率影響均顯著，因此優(yōu)選A1。

B因素：在5%水平下對大片率影響顯著，可選B1;在10%水平下對<2.36 mm葉片率影響顯著，可選B2;對葉中含梗率差異不顯著。同時從生產(chǎn)進度方面（生產(chǎn)效率）分析，可取B1。綜上所得，B因素應(yīng)優(yōu)選B1，即14 000 kg/h。

C因素：對大片率、葉中含梗率影響均不顯著，在5%水平下對<2.36 mm葉片率影響顯著。通過直觀分析，可選C2，但K2與K3相差不大。另一方面，通過感官評吸（表11）所得，高潤葉煙葉含水率試驗樣品感官品質(zhì)綜合得分明顯低于中、低潤葉含水率樣品，感官評吸質(zhì)量應(yīng)為優(yōu)先考慮因素，即優(yōu)先選擇中、低潤葉含水率。綜上所得，C因素應(yīng)優(yōu)選C3，即打前葉片含水率為（17.5±0.5）%。

通過綜合分析可得優(yōu)選方案為A1B1C3，即3.2寸六邊形框欄，物料流量為14 000 kg/h，打前葉片含水率為（17.5±05）%。

3結(jié)論與討論

本研究驗證了一打框欄、物料流量、打前葉片含水率等3個因素對打葉質(zhì)量的影響均較為顯著?具體如下：（1）框欄在1%水平下對大片率、葉中含梗率影響均顯著，3.2寸六邊形框欄有助于降低大片率與葉中含梗率;（2）物料流量在5%水平下對大片率影響顯著，在10%水平下對<2.36 mm葉片率影響顯著，適宜的物料流量有助于降低大片率與<2.36 mm葉片率;（3）打前煙葉含水率在5%水平下對<2.36 mm葉片率影響顯著，中、高打前煙葉含水率有利于減少<2.36 mm葉片率，但還應(yīng)注意與感官評吸結(jié)果（或其他方面）相結(jié)合來選擇適宜的打葉水分。

在試驗范圍內(nèi)，各因素的最優(yōu)水平為3.2寸六邊形框欄、物料流量14 000 kg/h、打前煙葉片含水率17%～18%，在此條件下能夠較好實現(xiàn)“降大擴中控碎去?！钡拇蛉~工藝理念。

參考文獻：

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[7]國家煙草專賣局. 打葉煙葉質(zhì)量檢驗：YC/T 147—2010[S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.