均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化松散回潮工序工藝參數(shù)

梁小芳 夏東旭

（陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司旬陽(yáng)卷煙廠，陜西 旬陽(yáng) 750007）

均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化松散回潮工序工藝參數(shù)

梁小芳 夏東旭

（陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司旬陽(yáng)卷煙廠，陜西 旬陽(yáng) 750007）

為分析松散回潮各工藝參數(shù)對(duì)煙片質(zhì)量的影響，采用均勻設(shè)計(jì)法對(duì)熱風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率、滾筒驅(qū)動(dòng)頻率、汽水系數(shù)、提升帶速度跟蹤系數(shù)及熱風(fēng)溫度等參數(shù)對(duì)煙片質(zhì)量的影響進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明：出口水分與熱風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率呈正相關(guān)，與汽水系數(shù)、提升帶速度跟蹤系數(shù)、熱風(fēng)溫度呈負(fù)相關(guān)；出口溫度與汽水系數(shù)呈負(fù)相關(guān)，與熱風(fēng)溫度呈正相關(guān)。

松散回潮；工藝參數(shù)；均勻設(shè)計(jì)法；煙片質(zhì)量；制絲工藝

松散回潮工序作為制絲工藝的關(guān)鍵工序之一，其工藝任務(wù)是增加回潮后煙片的含水率和溫度，提高煙片的耐加工性，使切片后煙片松散，改善煙片的感官質(zhì)量，滿足其后工序制絲工藝要求。由于涉及的工藝參數(shù)多，來(lái)料煙片的不同，對(duì)松散回潮的相關(guān)研究多采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)等，而均勻設(shè)計(jì)在松散回潮在線試驗(yàn)方面的應(yīng)用鮮見報(bào)道。因此，采用均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化松散回潮工藝參數(shù)，旨在為實(shí)現(xiàn)精益生產(chǎn)、準(zhǔn)確控制、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量提供一定參考和技術(shù)支持。

1 材料與方法

材料和儀器：“猴王（金）”牌號(hào)配方煙葉；松散回潮筒（額定生產(chǎn)能力4800kg/h，秦皇島煙草機(jī)械有限公司）；近紅外水分儀（M710e）。

2 方法

2.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

選取松散回潮段生產(chǎn)參數(shù)：熱風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率、滾筒驅(qū)動(dòng)頻率、汽水系數(shù)、提升帶速度跟蹤系數(shù)、熱風(fēng)溫度為試驗(yàn)因素，各選5個(gè)水平（表1），選用U10*（108）均勻設(shè)計(jì)表安排實(shí)驗(yàn)并制定試驗(yàn)方案（表2）。以松散回潮后葉片含水率、葉片溫度為試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)。

表1 因素水平表

2.2 取樣與檢測(cè)方法

在松散回潮出口處根據(jù)在線近紅外顯示的水分和溫度進(jìn)行采集，每隔1分鐘采集一次，記錄得到溫度、水分。每批次在貯葉柜貯存4小時(shí)之后，進(jìn)行下道工序加工，準(zhǔn)確稱量篩分的煙末和碎片。

3 結(jié)果與分析

3.1 描述統(tǒng)計(jì)性分析

由表2可知，各試驗(yàn)的水分平均值都在工藝標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)（18.5±1.5）；從標(biāo)準(zhǔn)偏差、標(biāo)準(zhǔn)誤差看出，8號(hào)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差、標(biāo)準(zhǔn)誤差、方差數(shù)值最小，說(shuō)明此組試驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)于平均值的離散程度較為集中；第2號(hào)、3號(hào)、5號(hào)、8號(hào)、9號(hào)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分布偏度為負(fù)，說(shuō)明數(shù)據(jù)形態(tài)左偏，其余各組試驗(yàn)數(shù)據(jù)分布偏度為正，說(shuō)明數(shù)據(jù)形態(tài)右偏；從峰度可以看出，除6號(hào)試驗(yàn)為尖頂峰形態(tài)之外，其余各組試驗(yàn)為平頂峰形態(tài)；按照變異系數(shù)劃分等級(jí)：變異系數(shù)＜10%為弱變異性，變異系數(shù)為10%～100%為中等變異性，變異系數(shù)＞100%為強(qiáng)變異性，可以看出各組試驗(yàn)數(shù)據(jù)均屬弱變異強(qiáng)度，其中以8號(hào)試驗(yàn)的變異系數(shù)較小，說(shuō)明8號(hào)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)整體變異程度較小。

表2 物料出口水分描述性統(tǒng)計(jì)分析

由表3可知，各試驗(yàn)的溫度平均值除第1號(hào)、4號(hào)、6號(hào)、7號(hào)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（53±3）℃的下限之外，其余各組試驗(yàn)數(shù)據(jù)都在工藝標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)，故以下分析僅分析除去第1號(hào)、4號(hào)、6號(hào)、7號(hào)的試驗(yàn)的其他組試驗(yàn)數(shù)據(jù)。從標(biāo)準(zhǔn)偏差、標(biāo)準(zhǔn)誤差、方差看出，8號(hào)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差、標(biāo)準(zhǔn)誤差、方差數(shù)值最小，說(shuō)明此組試驗(yàn)數(shù)據(jù)相對(duì)于平均值的離散程度較為集中；第8號(hào)、10號(hào)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分布偏度為負(fù)，說(shuō)明數(shù)據(jù)形態(tài)左偏，第2號(hào)、3號(hào)、5號(hào)、9號(hào)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分布偏度為正，說(shuō)明數(shù)據(jù)形態(tài)右偏；從峰度可以看出，第2號(hào)、3號(hào)、10號(hào)試驗(yàn)為尖頂峰形態(tài)，第5號(hào)、8號(hào)、9號(hào)試驗(yàn)為平頂峰形態(tài)；從變異系數(shù)可以看出，各組試驗(yàn)數(shù)據(jù)均屬弱變異強(qiáng)度，其中以8號(hào)試驗(yàn)的變異系數(shù)較小，說(shuō)明8號(hào)試驗(yàn)的數(shù)據(jù)整體變異程度較小。

表3 物料出口溫度描述性統(tǒng)計(jì)分析

表4 篩分煙末、碎片重量分析

從以上可以直觀地分析出，8號(hào)試驗(yàn)為較佳組合，其各項(xiàng)工藝參數(shù)為熱風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率為47Hz、滾筒驅(qū)動(dòng)頻率為26Hz、汽水系數(shù)為0.3、提升帶速度跟蹤系數(shù)為0.34、熱風(fēng)溫度為70℃。

3.2 各工藝參數(shù)對(duì)松散回潮出口水分、溫度的影響

以松散回潮出口片煙水分、溫度和篩分加料入口水分為因變量，5個(gè)工藝參數(shù)為自變量進(jìn)行多元線性逐步回歸分析，共得到3個(gè)決定系數(shù)為0.8293、0.8227、0.8174的回歸方程，說(shuō)明自變量能夠分別解釋82.93%、82.27%、81.74%因變量的變化，3個(gè)回歸方程的標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)、決定系數(shù)檢驗(yàn)結(jié)果見表5，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化回歸系數(shù)的絕對(duì)值可以比較自變量對(duì)因變量影響的程度，絕對(duì)值越大，說(shuō)明該自變量對(duì)因變量的影響越大。出口水分與熱風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率呈正相關(guān)，與汽水系數(shù)、提升帶速度跟蹤系數(shù)、熱風(fēng)溫度呈負(fù)相關(guān)，各因素的影響程度由大到小依次為汽水系數(shù)、熱風(fēng)溫度、提升帶速度跟蹤系數(shù)、熱風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率；出口溫度與汽水系數(shù)呈負(fù)相關(guān)，與熱風(fēng)溫度呈正相關(guān)，汽水系數(shù)的影響大于熱風(fēng)溫度。

表5 多元回歸分析結(jié)果

3.3 最優(yōu)工藝參數(shù)的組合選擇

由回歸分析可以看出，熱風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率僅對(duì)出口水分影響，故應(yīng)選擇水平為47Hz；滾筒驅(qū)動(dòng)頻率根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際及直觀分析選擇水平為30Hz；出口水分、出口溫度均受汽水系數(shù)和熱風(fēng)溫度的影響，且與汽水系數(shù)呈負(fù)相關(guān)，故應(yīng)選擇汽水系數(shù)的水平為0.3；由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定出口溫度為（53±3）℃，相關(guān)回歸方程可推算出熱風(fēng)溫度為77.75℃，故應(yīng)選擇最高水平74℃，此時(shí)出口溫度為52.13℃；熱風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率僅對(duì)出口水分影響，故應(yīng)選擇水平為47Hz，由相關(guān)回歸方程可推算出提升帶速度跟蹤系數(shù)為0.27，此時(shí)出口水分為18.5。

綜合回歸分析的結(jié)果，確定的各項(xiàng)工藝參數(shù)為熱風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率為47Hz、滾筒驅(qū)動(dòng)頻率為30Hz、汽水系數(shù)為0.3、提升帶速度跟蹤系數(shù)為0.27、熱風(fēng)溫度為74℃。

3.4 驗(yàn)證應(yīng)用

將通過(guò)描述統(tǒng)計(jì)性分析和回歸分析得到的參數(shù)組合應(yīng)用到在線生產(chǎn)中，應(yīng)用效果見表6。表中0號(hào)組合為試驗(yàn)前工藝參數(shù)組合，1號(hào)組合為通過(guò)描述統(tǒng)計(jì)性分析得到的組合，2號(hào)組合為通過(guò)回歸分析得到的組合。由表中可以看出，1號(hào)和2號(hào)組合篩分沫子重比0號(hào)組合降低了4.16%，碎片重分別降低了5.36%、11.74%；出口溫度分別提高了1.82%、1.01%；出口水分以2號(hào)組合更接近松散回潮出口水分的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定（18.5%±1.5%）。

表6 工藝參數(shù)優(yōu)化前后對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于松散回潮機(jī)松散回潮方式，熱風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率、滾筒驅(qū)動(dòng)頻率、汽水系數(shù)、提升帶速度跟蹤系數(shù)及熱風(fēng)溫度均為重要的工藝參數(shù)，但各工藝參數(shù)對(duì)烘后煙片質(zhì)量和篩分量影響的重點(diǎn)和趨勢(shì)不同。出口水分與熱風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率呈正相關(guān)，與汽水系數(shù)、提升帶速度跟蹤系數(shù)、熱風(fēng)溫度呈負(fù)相關(guān)；出口溫度與汽水系數(shù)呈負(fù)相關(guān)，與熱風(fēng)溫度呈正相關(guān)，在試驗(yàn)范圍內(nèi)，各工藝參數(shù)的最優(yōu)組合為：熱風(fēng)風(fēng)機(jī)頻率為47Hz、滾筒驅(qū)動(dòng)頻率為30Hz、汽水系數(shù)為0.3、提升帶速度跟蹤系數(shù)為0.27、熱風(fēng)溫度為74℃。與優(yōu)化前相比，篩分煙沫降低了4.16%，碎片重降低了11.74%；出口溫度分別提高了1.01%。

[1]周學(xué)政，汪長(zhǎng)國(guó)，戴亞，等．綜合平衡法在滾筒管板烘絲機(jī)工藝參數(shù)優(yōu)化中的應(yīng)用[J]．煙草科技，2009，（4）.

[2]胡建軍，周冀衡，熊燕，等．烘絲工藝參數(shù)對(duì)烘后葉絲質(zhì)量影響的研究[J]．中國(guó)煙草學(xué)報(bào)，2007，13（6）.[3]李云雁，胡傳榮．試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理（第二版）[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[4]劉芳，楊柳，張霞，等．主流煙氣中揮發(fā)酚萃取的均勻設(shè)計(jì)法優(yōu)化研究[J]．分析試驗(yàn)室，2008，27（增刊）.

[5]余建英，何旭宏．?dāng)?shù)據(jù)處理分析與SPSS應(yīng)用[M]．北京：人民郵電出版社，2005.

[6]國(guó)家煙草專賣局．卷煙工藝規(guī)范[M]．北京：中央文獻(xiàn)出版社，2003.

[7]國(guó)家煙草專賣局．卷煙工藝測(cè)試與分析大綱[M]．成都：四川大學(xué)出版社，2004．

（責(zé)任編輯：黃銀芳）

TS452

1009-2374（2017）07-0043-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.020

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