烘絲工藝參數(shù)對(duì)葉絲彈性和填充值的影響

張 迪，張 乾，朱建新，李文偉，王建民

（1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院煙草科學(xué)與工程學(xué)院，鄭州 450001；

2.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司安陽(yáng)卷煙廠，河南安陽(yáng) 455000）

烘絲工藝參數(shù)對(duì)葉絲彈性和填充值的影響

張 迪1，張 乾2，朱建新2，李文偉2，王建民1

（1.鄭州輕工業(yè)學(xué)院煙草科學(xué)與工程學(xué)院，鄭州 450001；

2.河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司安陽(yáng)卷煙廠，河南安陽(yáng) 455000）

通過(guò)采集同牌號(hào)多批次葉絲彈性和填充值以及烘絲工序工藝參數(shù)等在線檢測(cè)數(shù)據(jù)，研究了葉絲彈性與填充值間的關(guān)系以及烘絲工序工藝參數(shù)對(duì)兩項(xiàng)指標(biāo)的影響。結(jié)果表明：①葉絲填充值隨著彈性升高呈現(xiàn)先升高后降低的變化規(guī)律；②烘絲機(jī)物料流量、HT工作蒸汽流量和排潮風(fēng)門開度會(huì)同時(shí)影響葉絲彈性和填充值；烘絲工序物料流量是影響葉絲彈性批內(nèi)、批間穩(wěn)定性的關(guān)鍵參數(shù)，HT工作蒸汽流量則是影響葉絲填充值批內(nèi)、批間穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。

葉絲；彈性；填充值；烘絲機(jī)

煙絲彈性即煙絲受到外力壓縮后恢復(fù)原本形態(tài)和體積的能力，它與填充值等同屬煙絲力學(xué)性質(zhì)的范疇。對(duì)煙絲填充值的研究不勝枚舉，但對(duì)煙絲彈性研究成果的報(bào)道比較少見。本文從類比彈性和填充值兩個(gè)力學(xué)特性的視角出發(fā)，研究了同牌號(hào)葉絲彈性和填充值之間的關(guān)系以及烘絲工序工藝參數(shù)對(duì)兩項(xiàng)指標(biāo)批內(nèi)、批間波動(dòng)的影響，希望能為煙絲彈性的深入研究及穩(wěn)定性控制提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

河南安陽(yáng)卷煙廠某牌號(hào)卷煙葉絲。烘絲工序主要設(shè)備包括HT增溫增濕機(jī)和SH627Y393型薄板式烘絲機(jī)。數(shù)據(jù)采集裝置主要包括葉絲彈性和填充值在線檢測(cè)儀（北京邦瑞德公司），烘絲機(jī)工藝參數(shù)在線數(shù)據(jù)應(yīng)用昆船的MASS系統(tǒng)進(jìn)行采集。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

烘絲工序工藝參數(shù)共有15個(gè)，分別是HT物料流量、滾筒轉(zhuǎn)速、進(jìn)薄板蒸汽流量、進(jìn)薄板蒸汽溫度、進(jìn)熱交換器蒸汽壓力、排潮閥門開度、熱風(fēng)門開度、熱風(fēng)溫度、筒壁溫度、筒蒸汽壓力、總蒸汽壓力、烘絲機(jī)物料流量、進(jìn)薄板烘絲機(jī)蒸汽閥門、HT工作蒸汽壓力和HT工作蒸汽流量。

采集49個(gè)批次的同牌號(hào)葉絲的彈性和填充值的在線數(shù)檢測(cè)數(shù)據(jù)及15個(gè)工藝參數(shù)數(shù)據(jù)，每批次在線數(shù)據(jù)采集頻率為10個(gè)／min，生成數(shù)據(jù)集。計(jì)算各批次各項(xiàng)指標(biāo)和參數(shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，分別用批次平均值表征葉絲彈性和填充值的批間波動(dòng)，批內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)偏差反映批內(nèi)波動(dòng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉絲彈性、填充值

葉絲彈性、填充值的批內(nèi)、批間統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1［1］。

由表1可知，各批次葉絲彈性值在60.29%～66.84%之間，標(biāo)準(zhǔn)偏差在1.05%～2.81%之間（變異系數(shù)在1.7%～4.5%之間）；填充值在4.3%～4.71%之間，標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.06%～0.55%之間（變異系數(shù)在1.3%～12.0%之間）。與批間均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差相比，有3個(gè)批次的葉絲彈性標(biāo)偏大于批間均值標(biāo)偏，占6.1%，有16個(gè)批次的葉絲填充值標(biāo)偏大于批間均值標(biāo)偏，占32.7%。統(tǒng)計(jì)描述表明，葉絲彈性和填充值的總體控制水平較高，但存在個(gè)別批次的批內(nèi)波動(dòng)較大的現(xiàn)象，其中填充值表現(xiàn)更為突出。

表1 葉絲彈性、填充值的批內(nèi)、批間統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.1 Ye Si elasticity，fill in the recharge of the batch，the number of statistical results

續(xù)表

2.2 葉絲彈性與填充值的關(guān)系

葉絲彈性與填充值之間的關(guān)系見圖1所示。

圖1 彈性值與填充值的散點(diǎn)圖Fig.1 The elastic value and fill up the recharge of the scattered point diagram

圖1表明，剔除異常點(diǎn)（第7批次）后，隨著葉絲彈性升高，填充值呈現(xiàn)明顯的先升高后降低的變化趨勢(shì)。兩者間的回歸方程為y＝－18.588＋0.745x－0.006x2。方差分析及t檢驗(yàn)結(jié)果表明，葉絲彈性（x）對(duì)填充值（y）的影響為極顯著（p＝0.0027），一次項(xiàng)和二次項(xiàng)的影響均為顯著（p值分別為0.026和0.023），說(shuō)明一元二次回歸方程能夠較好地描述葉絲彈性與填充值間的關(guān)系。

2.3 工藝參數(shù)對(duì)葉絲彈性和填充值的影響

2.3.1 葉絲彈性與填充值

分別以葉絲彈性和填充值的均值為因變量，以15個(gè)工藝參數(shù)作為自變量進(jìn)行多元逐步回歸分析［2］，結(jié)果見表2、表3和表4。

表2 回歸模型概述Tab.2 Overview of regression models

表3 方差分析表Tab.3 Analysis of variance

表4 模型系數(shù)表Tab.4 Model coefficient table

表2、表3所示回歸模型概述和方差分析表明，烘絲工藝參數(shù)對(duì)葉絲彈性和填充值均有極顯著影響；兩個(gè)模型的決定系數(shù)分別為0.517和0.743，說(shuō)明烘絲工藝參數(shù)對(duì)填充值的影響更大一些。如表4所示，影響葉絲彈性和填充值的工藝參數(shù)不完全相同：①對(duì)葉絲彈性有顯著或極顯著影響的參數(shù)按主次順序排列分別是烘絲機(jī)物料流量、筒蒸汽壓力、HT工作蒸汽流量、排潮閥門開度；葉絲彈性隨著烘絲機(jī)物料流量、筒蒸汽壓力、HT工作蒸汽流量的增大而降低，隨排潮閥門開度增大而升高。②對(duì)葉絲填充值有顯著或極顯著影響的參數(shù)按主次順序排列分別是HT工作蒸汽流量、熱風(fēng)風(fēng)門開度、烘絲機(jī)物料流量；葉絲填充值隨著三個(gè)參數(shù)增大而升高。

2.3.2 葉絲彈性與填充值標(biāo)偏

分別以彈性和填充值標(biāo)準(zhǔn)偏差的對(duì)數(shù)為自變量，以參數(shù)均值為因變量進(jìn)行回歸分析，分析結(jié)果見表5、表6和表7。

表5 回歸模型概述Tab.5 Overview of regression models

表6 方差分析表Tab.6 Analysis of variance

表7 模型系數(shù)表Tab.7 M odel coefficient table

表5、表6所示回歸模型概述和方差分析表明，烘絲工藝參數(shù)對(duì)葉絲彈性和填充值的標(biāo)準(zhǔn)偏差均有極顯著影響，兩個(gè)模型的決定系數(shù)分別為0.783和0.479，說(shuō)明烘絲工藝參數(shù)對(duì)彈性標(biāo)準(zhǔn)偏差的影響更大一些。如表7所示，影響葉絲彈性和填充值標(biāo)準(zhǔn)偏差的工藝參數(shù)不同：①HT物料流量、滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)葉絲彈性標(biāo)準(zhǔn)偏差有極顯著影響；葉絲彈性標(biāo)準(zhǔn)偏差隨著兩個(gè)參數(shù)的升高而降低。②對(duì)葉絲填充值標(biāo)準(zhǔn)偏差有顯著或極顯著影響的參數(shù)按主次順序排列分別是排潮閥門開度、HT工作蒸汽流量、HT工作蒸汽壓力、烘絲機(jī)物料流量；葉絲填充值標(biāo)準(zhǔn)偏差隨著HT工作蒸汽流量增大而升高，隨排潮閥門開度、HT工作蒸汽壓力和烘絲機(jī)物料流量的增大而降低。

通過(guò)回歸分析，從15項(xiàng)工藝參數(shù)中篩選出了8項(xiàng)至少對(duì)1項(xiàng)指標(biāo)有顯著影響的工藝參數(shù)，分別是HT物料流量、滾筒轉(zhuǎn)速、排潮閥門開度、熱風(fēng)門開度、筒蒸汽壓力、烘絲機(jī)物料流量、HT工作蒸汽壓力和HT工作蒸汽流量，可見烘絲工序工藝參數(shù)對(duì)葉絲彈性和填充值及其穩(wěn)定性影響的復(fù)雜性。①烘絲機(jī)物料流量和HT工作蒸汽流量對(duì)葉絲彈性和填充值均值均有顯著或極顯著影響，對(duì)填充值標(biāo)準(zhǔn)偏差均有極顯著影響；排潮風(fēng)門開度對(duì)葉絲彈性均值和填充值標(biāo)準(zhǔn)偏差均有極顯著影響；說(shuō)明這3項(xiàng)參數(shù)是能夠同時(shí)影響葉絲彈性和填充值的工藝參數(shù)。②對(duì)葉絲彈性均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差影響最大的參數(shù)分別是烘絲機(jī)物料流量和HT物料流量，對(duì)葉絲填充值均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差影響最大的參數(shù)均是HT工作蒸汽流量；說(shuō)明烘絲工序物料流量控制是提高葉絲彈性批內(nèi)、批間穩(wěn)定性的關(guān)鍵，HT工作蒸汽流量控制則是提高葉絲填充值批內(nèi)、批間穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

3 結(jié)論

1）同牌號(hào)葉絲的彈性和填充值間存在極顯著的相關(guān)性，隨著彈性升高填充值呈現(xiàn)先升高后降低的變化規(guī)律。

2）葉絲彈性和填充值的批內(nèi)、批間穩(wěn)定性與HT物料流量、滾筒轉(zhuǎn)速、排潮閥門開度、熱風(fēng)門開度、筒蒸汽壓力、烘絲機(jī)物料流量、HT工作蒸汽壓力和HT工作蒸汽流量等烘絲工序工藝參數(shù)有關(guān)。其中烘絲機(jī)物料流量、HT工作蒸汽流量和排潮風(fēng)門開度是能夠同時(shí)影響葉絲彈性和填充值的工藝參數(shù)；烘絲工序物料流量控制是提高葉絲彈性批內(nèi)、批間穩(wěn)定性的關(guān)鍵，HT工作蒸汽流量控制則是提高葉絲填充值批內(nèi)、批間穩(wěn)定性的關(guān)鍵。

［1］蓋鈞鎰.試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法［M］.北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2000.

［2］白秀琴，李瑞閣.多元回歸分析方法應(yīng)用實(shí)證分析與比較［J］.河南科學(xué)，2010（9）：83－88.

Effects on Cut Tobacco Elasticity and Filling Power of Drying Process Parameters

ZHANG Di1，ZHANG Qian2，ZHU Jian－xin2，LIWen－wei2，WANG Jian－m in1

（1.School of Tobacco Science and Engineering，Zhengzhou University of Light Industry，Zhengzhou 450001，China；
2.Anyang Cigarette Factory，China Tobacco Henan Industrial Co.，Ltd.，Anyang455000，China）

The correlation of elasticity and filling power of cut tobacco and the effects of drying process parameters on the two indicators were studied by the collection of the lots of batches in the same trademark on－line data of elasticity and filling power of cut tobacco and drying process parameters.The results showed that：①With the increase of elasticity，the variation of filling power is increased firstly and then decreased.②The elasticity and filling power of cut tobacco was simultaneously influenced by dryer tobacco throughput，HT steam flow and opening ofmoisture exhaust value.The point parameter to affect the stability of the elasticity of cut tobacco on batches and a batch is tobacco throughput in the drying process.At the same time the point parameter to affect the stability of the filling power of cut tobacco on batches and a batch is HT steam flow.

cut tobacco；elasticity；filling power；cut tobacco dryer

TS452.3

A

1004-275X（2015）06-0006-05

10.3969／j.issn.1004-275X.2015.06.002

收稿：2015-10-13

河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科技計(jì)劃項(xiàng)目“煙絲彈性與卷煙品質(zhì)的關(guān)系及調(diào)控技術(shù)研究”（HNZY052014004－02）。

張迪（1989－），女，河南新鄉(xiāng)人，碩士研究生，研究方向：卷煙工藝。

*通信聯(lián)系人：李文偉（1970－），男，河南安陽(yáng)人，高級(jí)工程師，主要從事卷煙技術(shù)研究及管理、卷煙產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督工作。