SPC煙葉復(fù)烤加工過程在煙堿含量測定中的應(yīng)用

張志成

摘要：為提高對復(fù)烤煙葉過程的控制力度，云南麒麟復(fù)烤廠選取影響煙葉內(nèi)在質(zhì)量主要化學(xué)成分的煙堿指標(biāo)進(jìn)行多次抽樣檢測，嘗試使用統(tǒng)計過程能力分析方法（簡稱SPC）及控制圖，選取原產(chǎn)地為曲靖沾益的CC03打葉煙葉成品煙堿含量作為分析指標(biāo)。借助Minitab分析軟件，得到主要影響煙葉質(zhì)量的煙堿含量的分布直方圖、煙堿含量箱線圖以及過程能力控制圖。結(jié)果表明，麒麟復(fù)烤廠2016烤季加工的成品煙葉中煙堿含量的過程能力指數(shù)偏低，在CC03煙葉復(fù)烤的過程中煙堿含量的控制為一般水平，經(jīng)查閱資料得出復(fù)烤過程中原料的配比、復(fù)烤的溫度濕度控制、潤葉方式等工序?qū)?fù)烤過程中煙堿的含量變化的影響尤為重要，麒麟復(fù)烤廠在對復(fù)烤溫濕度的控制和潤葉方式的選擇等環(huán)節(jié)應(yīng)該做出調(diào)整以提高煙堿含量的控制。

Abstract： In order to improve the control of the process of re-roasting tobacco， the main chemical composition of tobacco leaves was selected to carry out multiple sampling tests. The statistical process capability analysis method （SPC） and control chart were used， the CC03 tobacco leaves of origin for QuJing was analyzed. With the help of Minitab analysis software， the distribution histogram of nicotine content， the nicotine content box chart and the process capacity control map， which mainly affected the quality of tobacco leaves， were obtained. The results showed that the process capacity index of nicotine content in finished tobacco leaves was low， and the control of nicotine content in CC03 tobacco was the general level. It is very important to obtain the effect of the ratio of raw materials， the temperature and humidity control of re-baking， the way of running leaves and so on. The influence of the change of nicotine content in the process of re-baking is very important. Humidity control and the choice of leaves and other aspects of the link should be adjusted to improve the control of nicotine content in the Kirin re-drying factory.

關(guān)鍵詞：SPC；煙堿含量；Minitab；過程控制；質(zhì)量控制

Key words： SPC；nicotine content；Minitab；process control；quality control

中圖分類號：S572 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）03-0156-04

0 引言

在煙草行業(yè)中，煙葉的復(fù)烤是成品煙生產(chǎn)的前提條件，這一過程對煙葉本身的質(zhì)量至關(guān)重要，煙葉內(nèi)在的化學(xué)成分是影響煙葉外觀和感官質(zhì)量的基礎(chǔ)，構(gòu)成了評價煙葉的主要指標(biāo)。煙葉復(fù)烤更多的是追求成品煙葉中化學(xué)成分的可控性和穩(wěn)定性。實際上，同一個地區(qū)的同一個品種煙葉，其內(nèi)在化學(xué)成分都是存在著差異的。煙葉的內(nèi)在化學(xué)指標(biāo)中，煙堿的含量是影響煙葉質(zhì)量的主要指標(biāo)，而煙葉中煙堿的含量與其成熟度、色澤、色均勻度和光滑度等呈正相關(guān)關(guān)系[1]。新版的打葉復(fù)烤規(guī)范新增了煙堿波動的評價，要求煙堿的變異系數(shù)在5%左右[2]。從化學(xué)成分角度評價煙葉的穩(wěn)定性，煙堿表示出內(nèi)在化學(xué)成分之間的差異，可作為復(fù)烤過程中配方打葉內(nèi)在化學(xué)成分均質(zhì)性的評價指標(biāo)。麒麟復(fù)烤廠新建了實驗室，通過近紅外光譜等檢測技術(shù)加強(qiáng)各成分之間的均勻性控制能力，通過分析成品煙葉中煙堿的含量，對提高復(fù)烤過程中化學(xué)成分的穩(wěn)定性，向復(fù)烤均質(zhì)化目標(biāo)靠近提供了數(shù)據(jù)支撐，對均質(zhì)化生產(chǎn)模式的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。

統(tǒng)計過程控制（Statistical Process Control，簡稱SPC），SPC在質(zhì)量管理中的角度，又可以稱為統(tǒng)計質(zhì)量控制（SQC），其主要的宗旨就是對產(chǎn)品進(jìn)行檢測，判斷產(chǎn)品是否符合國家或企業(yè)的質(zhì)量指標(biāo)。20世紀(jì)20年代，第一張SPC控制圖的形成標(biāo)志著各種改善控制過程的開展[3]。SPC在國內(nèi)煙草行業(yè)中的運用還處于起步階段，張敏等[3]人用SPC技術(shù)研究了在卷煙制絲過程中的質(zhì)量管理；時艷霞[4]通過實例驗證了SPC在煙草行業(yè)中的運用對提高煙草加工企業(yè)的競爭力是可行的；祝陵[5]將SPC運用于卷煙六西格瑪質(zhì)量檢測系統(tǒng)的研究中。隨著全面質(zhì)量管理的快速開展，在降低成本下提高產(chǎn)品質(zhì)量要求嚴(yán)格控制產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程，并找出瓶頸工序，達(dá)到全面質(zhì)量管理的目標(biāo)。麒麟復(fù)烤廠近年來在煙葉復(fù)烤過程中開展SPC，反饋生產(chǎn)過程信息，整合企業(yè)的資源，實現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)的科學(xué)分析，推進(jìn)技術(shù)的提升和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。endprint

閱讀文獻(xiàn)[6-8]發(fā)現(xiàn)，在關(guān)于成品煙葉質(zhì)量穩(wěn)定的研究中，主要局限于煙葉的物理特性，而基于煙葉化學(xué)成分的研究較少，所采用的方法也大多是一般的回歸分析和相關(guān)分析。本文將統(tǒng)計過程控制的方法，運用于麒麟復(fù)烤廠的成品煙葉煙堿含量控制中。

1 SPC概述

1.1 統(tǒng)計過程控制的概念

統(tǒng)計過程控制，簡稱SPC，是一種將統(tǒng)計學(xué)的方法用到過程控制中的工具。目的在于對生產(chǎn)出的產(chǎn)品進(jìn)行分析評價，反饋結(jié)果，并及時發(fā)現(xiàn)影響的因素，采取措施消除其影響，使生產(chǎn)過程維持在受隨機(jī)因素影響的受控狀態(tài)，以達(dá)到質(zhì)量控制的目的[9，10]。

SPC一般上說從兩個方面來進(jìn)行，一是利用控制圖分析過程的穩(wěn)定性；二是計算過程能力指數(shù)分析穩(wěn)定的過程能力滿足標(biāo)準(zhǔn)的程度，從而評價過程質(zhì)量[9，10]。

1.2 控制圖[11]

控制圖是SPC技術(shù)的主要工具?？刂茍D由直角坐標(biāo)系中上控制限（UCL）、下控制限（LCL）和中心限（CL），以及選取的樣本統(tǒng)計量數(shù)值的描點所組成。

為了衡量過程能力，定義過程能力指數(shù)，過程能力一般由CP、CPE、CPU和CPK來描述過程特性。

2 案例分析

參與分析的數(shù)據(jù)樣本選擇了麒麟復(fù)烤廠2016年近紅外光譜儀對煙葉成品的煙堿含量的分析，產(chǎn)品源產(chǎn)地為曲靖沾益，品種標(biāo)號為CC03-2016。

采用Minitab為統(tǒng)計分析工具，包含豐富的統(tǒng)計數(shù)據(jù)信息，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析處理和圖形的分析對比。Minitab的優(yōu)勢在于具有很強(qiáng)大的圖形處理優(yōu)勢，結(jié)果簡單明了，因此被廣泛用于統(tǒng)計過程控制。

2.1 分析過程

①用Minitab畫帶擬合的直方圖，判斷分析的數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布。圖1為煙堿含量分布狀況圖。

從圖1中的分布直方圖中表明，樣本煙堿含量數(shù)據(jù)基本符合正態(tài)分布。最大值和最小值、標(biāo)準(zhǔn)差、方差、峰度和偏度體現(xiàn)了樣本數(shù)據(jù)離散趨勢，從煙堿含量的分布圖來看，最大值與最小值的差距為0.32，表明同一地區(qū)，同一品種的煙堿含量之間有差異；方差和標(biāo)準(zhǔn)差與數(shù)據(jù)的離散程度呈正比，圖1看出煙堿含量的方差和標(biāo)準(zhǔn)差值都比較小，表明所選取的樣本數(shù)據(jù)離散程度小，數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定；偏度指分布不對稱的方向和程度，偏度系數(shù)>0，分布為右偏，偏度系數(shù)<0，分布為左偏，越接近于0，數(shù)據(jù)分布越接近于正態(tài)分布，峰度指分布圖形的尖峭程度，峰度系數(shù)>0為高峰度，<0為低峰度。圖1中偏度系數(shù)和峰度系數(shù)都比較接近于0，所選取的樣本數(shù)據(jù)接近于正態(tài)分布（2.0856，0.07532），也說明生產(chǎn)過程受隨機(jī)波動的干擾，生產(chǎn)過程沒有系統(tǒng)性的波動。

2.2 進(jìn)行異常值的檢驗

用Minitab繪制煙堿含量的箱線圖，找出異常的數(shù)據(jù)，并剔除，繪出剔出異常值后的箱線圖，如圖2所示。

2.3 過程能力分析

圖3為煙堿含量的Process Capability Sixpack。從圖3中，可以發(fā)現(xiàn)過程分布平均值位于目標(biāo)的右側(cè)，整個分布都在上下限內(nèi)，均在受控范圍之內(nèi)，分析中，過程能力指數(shù)越大，過程的控制能力越強(qiáng)，Xbar-R圖上，點在控制界限之間隨機(jī)分布，表明過程是穩(wěn)定的。將R圖上的點與Xbar上的點進(jìn)行比較可發(fā)現(xiàn)并沒有相關(guān)關(guān)系，表明過程穩(wěn)定。趨勢圖上的點隨機(jī)分布，無趨勢或偏移，也表明過程的穩(wěn)定性，CPK的值為0.94<1.33，說明有需要改善的過程。（圖3）

2.4 煙堿含量受控水平低的原因分析

查閱資料發(fā)現(xiàn)，麒麟復(fù)烤廠2016烤季加工的煙葉原產(chǎn)地來自云南省6個市11個地區(qū)22個品種，不同的原產(chǎn)地?zé)熑~所含的煙堿量不同，同一地區(qū)的同一品種煙葉的煙堿量不同，究其原因，[12]煙堿的含量首先與煙葉的品種優(yōu)劣有直接的關(guān)系。其次，在煙草種植過程中，施肥情況、栽培密度、光照氣象條件等因素都將不同程度地影響煙葉的內(nèi)在質(zhì)量，對煙堿含量構(gòu)成重要影響。因此產(chǎn)地不同的原煙所含的煙堿差異是顯著的。大量的研究發(fā)現(xiàn)，復(fù)烤過程中內(nèi)在化學(xué)成分的控制，能大幅度提高產(chǎn)品的質(zhì)量的均勻性和穩(wěn)定性[13]。

在復(fù)烤過程中，依據(jù)原煙煙堿的分布調(diào)整加工，生產(chǎn)中加強(qiáng)各環(huán)節(jié)的組合運用，穩(wěn)定煙堿含量，提升煙葉的均值性，原料質(zhì)量合理的配比是影響復(fù)烤產(chǎn)品煙堿含量的主要因素[2]；歐清華等人[14]提出復(fù)烤過程中通過真空回潮后煙堿的含量有所降低，各化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性提高，評吸舒適度提高了。張曉兵等人[15]經(jīng)過反復(fù)的實驗，證明了復(fù)烤過程中施加添加劑如一些天然香料、增香劑和一些生物制劑等能使煙堿的含量降低，使糖堿比、氮堿比升高，進(jìn)而提高煙葉的內(nèi)在品質(zhì)；煙葉的含水率和溫度是影響化學(xué)成分含量變化的主要因素，煙葉的復(fù)烤是在高溫高濕的環(huán)境中進(jìn)行的，在這個過程中煙葉的內(nèi)在化學(xué)成分會發(fā)生一定的變化，從而引起了煙葉品質(zhì)的變化[16]；不同的潤葉方式對紅大B1F和云煙87XZF的研究中表明，汽水混合潤葉方式的溫度和水分都比蒸汽潤葉的高，所以用汽水混合潤葉方式煙堿含量的下降程度都比蒸汽潤葉的大[16]。

3 結(jié)論與展望

借助于Minitab軟件對麒麟復(fù)烤廠成品煙葉煙堿含量的分析，結(jié)果表明現(xiàn)階段其生產(chǎn)過程工藝能力基本滿足生產(chǎn)需求，但還需要進(jìn)一步提高。分析大量的研究可知主要從各成分的協(xié)調(diào)性和煙葉的水分兩個角度控制煙堿的含量，原料的配比和回潮工藝從協(xié)調(diào)性方面控制煙堿含量，復(fù)烤溫度濕度的控制和不同的潤葉方式從控制煙葉的水分的角度來控制煙堿的含量。

目前，麒麟復(fù)烤廠采用的是通過原料的配比來實現(xiàn)煙堿含量的控制，在今后的生產(chǎn)中，回潮工藝、溫濕度的控制和不同的潤葉方式的選擇是需要進(jìn)行研究的課題。煙葉復(fù)烤加工企業(yè)可通過借鑒麒麟復(fù)烤廠對曲靖沾益成品煙中煙堿含量過程能力分析方法，對其他主要原煙產(chǎn)地成品煙的煙堿含量進(jìn)行了定期的數(shù)據(jù)檢測與存檔，并利用SPC方法對成品煙葉的過程能力指數(shù)進(jìn)行定期監(jiān)測，復(fù)烤工序?qū)Τ蔁熧|(zhì)量的影響研究中不同類型、產(chǎn)地、產(chǎn)地、品種的煙葉的工藝參數(shù)及信息庫的建立，為對原料特性的復(fù)烤加工參數(shù)模型提供數(shù)據(jù)支撐，從而提高煙葉均質(zhì)化加工水平。endprint

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