香料配制系統(tǒng)新技術(shù)及成品料輸送方式的研究

郭春雷+吳景華+李文軒+孟敏

摘 要：為了改善香料配制系統(tǒng)存在的問題，香料配制系統(tǒng)新技術(shù)得到了不斷革新和發(fā)展，如成品料移動罐輸送方式、RFID（Radio Frequency Identification）控制系統(tǒng)和閥的位置檢測等。通過成品料移動罐輸送方式結(jié)合RFID控制系統(tǒng)，避免了管道清洗不徹底造成的混料；實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中現(xiàn)場加料加香點使用的成品料的信息與香料配制生產(chǎn)的成品料的信息之間的電子化比對，提供錯牌停機和報警提示功能，解決了混料錯料等問題；降低了輸送料液損耗；縮短了牌號更換時間。通過成品料輸送方式的研究分析，成品料管道輸送方式適合應(yīng)用場所：牌號較單一且大批量生產(chǎn)的制絲線；成品料移動罐輸送方式適合應(yīng)用場所：牌號非單一特別是牌號較多的制絲線。

關(guān)鍵詞：香料配制；成品料輸送方式；移動罐；RFID；應(yīng)用場所

中圖分類號：TS432 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）05-0049-03

Abstract： In order to improve the existing problems of spice preparation system， the new technology of spice preparation system has been continuously innovated and developed， for instance， the delivery mode of the finished material moving tank， the RFID （Radio Frequency Identification） control system and the position detection of the valve. Through the way of transporting finished material moving tank combined with RFID control system， the mixture caused by pipeline cleaning is avoided. The electronic comparison between the information of the finished product and the information of the finished product prepared with the spice during the production process is realized， and the function of stopping the wrong card and warning the alarm is provided. The problems such as mixing mismatch and so on are solved. The liquid loss of the conveying material is reduced； Shortened brand replacement time. Through the research and analysis of the transportation mode of finished product material， the way of pipeline transportation of finished material is suitable for application： single grade and mass production of silk wire； The conveying mode of the finished material moving tanks is suitable for the application place： the brand number is not single， especially the silk wire with more grades.

Keywords： preparation of spices； delivery mode of finished material； moving tank； RFID； place of application

引言

香料配制是卷煙工藝的重要環(huán)節(jié)，直接影響卷煙的香型及品質(zhì)[1-4]，為進一步提高“中式卷煙”的核心競爭力，保障卷煙品牌的技術(shù)安全，國家煙草專賣局已將卷煙調(diào)香工程列為重大戰(zhàn)略進行重點研究，香料配制系統(tǒng)得到了不斷革新和發(fā)展[5-6]。香料配制系統(tǒng)中成品料的輸送方式，以前國內(nèi)各卷煙廠因生產(chǎn)牌號少，基本采用了管道輸送方式，但隨著生產(chǎn)牌號的增加，因更換牌號管道輸送方式存在輸送料液損耗大，管道清洗不徹底造成混料，牌號更換時間長等缺點[5]，難以適應(yīng)有些卷煙廠生產(chǎn)需求與品質(zhì)要求；為了改善該問題，移動罐輸送方式出現(xiàn)并開始在某些卷煙廠得到應(yīng)用[7]。本文分析了香料配制系統(tǒng)的組成、工藝流程及一些新技術(shù)，比較分析了成品料輸送方式——管道輸送方式和移動罐輸送方式，并研究各自優(yōu)缺點及適合應(yīng)用場所。

1 香料配制系統(tǒng)分析

香料配制系統(tǒng)從功能上由原料預(yù)配層、原料貯存和計量層、調(diào)制層、成品料貯存和輸送層、糖香料現(xiàn)場施加層等組成。采用懸浮式靜態(tài)稱重方式檢測料液重量，原料罐、調(diào)制罐、儲存罐等都裝有稱重傳感器，用來檢測罐內(nèi)料液的重量，選用高精度電子臺秤計量原料配制量，完成從原料到成品料的配制，最終實現(xiàn)制絲生產(chǎn)過程中加料加香的精準(zhǔn)、可靠、經(jīng)濟控制。

香料配制系統(tǒng)新工藝流程：

香料配制系統(tǒng)新工藝流程詳見圖1。原料從倉庫按各自相應(yīng)工藝路線經(jīng)預(yù)配（如有）、計量、調(diào)制成為成品料，成品料經(jīng)貯存、輸送并按配方要求及時、準(zhǔn)確的施加到煙葉上。

原料預(yù)配層將固體原料進行溶解和轉(zhuǎn)化，使其成為液體。原料貯存和計量層完成對各種料液的貯存，并根據(jù)相應(yīng)配方要求，將各種原料計量后（計量罐或人工計量）輸送至調(diào)制層相應(yīng)的調(diào)制罐。endprint

調(diào)制層將原料貯存和計量層送來的各種原料進行攪拌、混合（其中糖料還需加熱、保溫）等調(diào)制過程，再將調(diào)制好的料液經(jīng)壓力過濾器過濾后輸送到貯存輸送層相應(yīng)的儲存罐內(nèi)。

成品料貯存和輸送層用來暫存各種調(diào)制好的成品糖香料，根據(jù)“中控”傳來的各生產(chǎn)線的生產(chǎn)品牌和要料信號，將相應(yīng)的成品糖香料選擇相應(yīng)輸送方式（成品料輸送方式有管道輸送方式和移動罐輸送方式）輸送至糖香料現(xiàn)場施加層。

糖香料現(xiàn)場施加層在系統(tǒng)接收到電子皮帶秤的煙葉流量信號后，結(jié)合施加比例和料液檢測流量計的反饋值，經(jīng)PID調(diào)節(jié)后驅(qū)動加料泵，使得料液能夠按配方要求及時、準(zhǔn)確的施加到煙葉上。

2 香料配制系統(tǒng)新技術(shù)

2.1 成品料移動罐輸送方式

香料配制系統(tǒng)中成品料的輸送方式，以前國內(nèi)各卷煙廠因生產(chǎn)牌號少，基本采用了管道輸送方式，但隨著生產(chǎn)牌號的增加，因更換牌號管道輸送方式存在輸送料液損耗大，管道清洗不徹底造成混料，牌號更換時間長等缺點，難以適應(yīng)有些卷煙廠生產(chǎn)需求與品質(zhì)要求；為了改善該問題，移動罐輸送方式出現(xiàn)并開始在某些卷煙廠得到應(yīng)用。

成品料采用移動罐輸送方式的流程見圖2，成品料調(diào)制完成后，暫存在儲存罐內(nèi)，利用成品糖、香料儲存罐罐體自帶稱重系統(tǒng)控制出料量，通過輸送泵、出料管路將料液灌入移動罐，然后人工或AGV（Automated Guided Vehicle） 自動導(dǎo)引運輸車將移動罐運至加香加料現(xiàn)場待用（移動罐下部安裝移動輪），為了保證灌裝速度和精度，輸送泵變頻控制，灌裝閥門采用大小閥和針型閥。

移動罐的性能：a.罐密封效果好；b.罐底部設(shè)置人工放料口，采用快速接頭與現(xiàn)場加香加料裝置連接；c.罐頂部設(shè)有快速開關(guān)蓋，方便灌裝和清洗；d.罐底部帶帶2個定向輪和2個萬向輪（同時兼容AGV拖運），用于移動罐的移動；e.罐頂部安裝RFID載碼體（即電子標(biāo)簽）；f.糖料移動罐具保溫功能；g.罐體側(cè)面預(yù)留手寫信息卡片插口，以便于信息的跟蹤。

2.2 RFID控制系統(tǒng)

RFID（Radio Frequency Identification）射頻識別技術(shù)為一種無線識別技術(shù)，采用專用的讀寫器對貼在物品上的電子標(biāo)簽進行掃描和識別。RFID系統(tǒng)本身包括載碼體（即電子標(biāo)簽）與讀寫器，電子標(biāo)簽被安裝在移動罐上，與移動罐一一對應(yīng)；而RFID 讀寫器通過網(wǎng)關(guān)模塊接入現(xiàn)場分布式I/O，通過Profinet網(wǎng)絡(luò)與主控PLC通信。RFID技術(shù)操作方便快捷，無須直接接觸，無須光學(xué)可視，無須人工干預(yù)即可自動完成信息輸入和處理，具有體積小，信息容量大，讀寫速度快等優(yōu)點[7]。

移動罐裝料RFID控制系統(tǒng)：定量灌裝結(jié)束后RFID控制系統(tǒng)將成品料牌號、代碼、批次、質(zhì)量、裝料開始及結(jié)束時間等信息寫入移動罐的電子標(biāo)簽上。移動罐出料RFID控制系統(tǒng)：操作員將移動罐頂部的電子標(biāo)簽靠近讀寫裝置，RFID控制系統(tǒng)自動比對移動罐的電子標(biāo)簽上的信息是否與制絲中控下發(fā)的信息一致，信息一致后人工將移動罐的出料快插接頭與相應(yīng)現(xiàn)場罐的進料口對接好，選擇該現(xiàn)場罐進料后，系統(tǒng)自動通過氣動隔膜泵將移動儲存罐內(nèi)的料液吸入該本地罐內(nèi)，進料結(jié)束自動對吸料管路進行吹掃清洗；如果不一致聲光報警，并監(jiān)控畫面出現(xiàn)信息提示。

采用RFID控制系統(tǒng)后，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中現(xiàn)場加料加香點使用的成品料的信息與香料配制生產(chǎn)的成品料的信息之間的電子化比對；同時可以提供兩側(cè)成品料的信息的在線顯示和實時更新，提供錯牌停機和報警提示功能，解決了傳統(tǒng)的人工記錄信息，查看不方便，容易出現(xiàn)混料錯料等問題。

2.3 閥的位置檢測

控制系統(tǒng)具備一鍵檢測功能，實現(xiàn)：（1）系統(tǒng)中所有關(guān)鍵位置的閥門都裝有位置檢測開關(guān)，這些到位信號參與程序控制；（2）檢測每個閥門從接受信號到實現(xiàn)功能的動作時間，并和新閥門的動作時間對比。

該技術(shù)目的在檢測到任何一個閥門出現(xiàn)異常狀態(tài)時，與之相關(guān)的動作都停止，并且自動生成報警提示，保證加香精度；同時得到每個閥門的健康狀況，從而可以提前檢修維護或更換。如果沒有閥的位置檢測，加香加料時閥門動作緩慢甚至不到位，造成加香精度降低影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3 成品料輸送方式的研究

3.1 成品料管道輸送方式及其優(yōu)缺點分析

3.1.1 成品料管道輸送方式

成品料管道輸送方式的流程見圖3。中央控制器根據(jù)制絲線工藝段傳來的要料信號及生產(chǎn)牌號，通過對選定的出料儲存罐進行信息對比，將相應(yīng)的成品料通過送料管路輸送至各現(xiàn)場施加點。生產(chǎn)結(jié)束后，系統(tǒng)自動對送料管路進行余料回收和吹掃清洗（糖料管路采用熱水清洗，香料管路采用常溫水清洗）。送料管路的余料既可回收至相應(yīng)的儲存罐內(nèi)，也可回收至相應(yīng)的余料回收罐內(nèi)。

3.1.2 成品料管道輸送方式優(yōu)缺點分析

成品料管道輸送方式優(yōu)點：自動化程度高，操作人員數(shù)量較少，勞動強度較低。

成品料管道輸送方式缺點：（1）輸送料液損耗大。因管道內(nèi)壁對料液的吸附、輸送管路較長和存在高差問題，料液在輸送過程中有損耗現(xiàn)象，據(jù)測試，批次損耗可達5公斤以上。（2）管道清洗不徹底造成混料。直接影響卷煙的香型及品質(zhì)。（3）牌號更換時間長。在牌號更換過程中，要經(jīng)過料液返回、管路清洗、噴吹等環(huán)節(jié)，耗時達30分鐘以上，既影響正常生產(chǎn)秩序，又增大了設(shè)備能耗。

成品料管道輸送方式適合應(yīng)用場所：適合于牌號較單一且大批量生產(chǎn)的制絲線！避免了因更換牌號成品料管道輸送方式產(chǎn)生的混料、更換時間長等問題，輸送料液損耗也會降低；同時，自動化程度高，操作人員數(shù)量較少，勞動強度較低。

3.2 成品料移動罐輸送方式優(yōu)缺點分析

成品料移動罐輸送方式優(yōu)點：（1）避免了管道清洗不徹底造成混料。同時結(jié)合RFID控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程中現(xiàn)場加料加香點使用的成品料的信息與香料配制生產(chǎn)的成品料的信息之間的電子化比對，提供錯牌停機和報警提示功能，解決了混料錯料等問題。（2）輸送料液損耗小。（3）牌號更換時間短。

成品料移動罐輸送方式缺點：操作人員數(shù)量較多，勞動強度較高。

成品料移動罐輸送方式適合應(yīng)用場所：適合于牌號非單一特別是牌號較多的制絲線！避免了成品料管道輸送方式因更換牌號而產(chǎn)生的混料、輸送料液損耗大、更換時間長等問題。

3.3 不同成品料輸送方式的比較

成品料管道輸送方式和成品料移動罐輸送方式的概括比較見表1。

4 結(jié)束語

分析了香料配制系統(tǒng)的組成、工藝流程及系統(tǒng)存在的問題，為了改善該問題，香料配制系統(tǒng)新技術(shù)得到了不斷革新和發(fā)展，如成品料移動罐輸送方式、RFID控制系統(tǒng)和閥的位置檢測等。通過成品料輸送方式的研究，分析出成品料管道輸送方式和成品料移動罐輸送方式各自優(yōu)缺點及適合應(yīng)用場所，成品料管道輸送方式適合應(yīng)用場所為牌號較單一且大批量生產(chǎn)的制絲線；成品料移動罐輸送方式適合應(yīng)用場所為牌號非單一特別是牌號較多的制絲線。

參考文獻：

[1]Dwo Lynm， Brain M. Lawrence.加香技術(shù)——料液和香精[J].中國煙草學(xué)報，1999，5（4）：12-15.

[2]基于均勻設(shè)計分析煙絲加香工藝參數(shù)對感官質(zhì)量的影響[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（13）：29-30.

[3]陳良元.煙草生產(chǎn)工藝技術(shù)[M].鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，2002.

[4]鐘慶輝.淺談卷煙加香加料技術(shù)的應(yīng)用[J].煙草科技，1996（4）：30.

[5]汪庭春，劉廣洲.香料配制系統(tǒng)的最新技術(shù)分析與研究[J].信息技術(shù)，2012（5）：142-143.

[6]馬慶文，張勝利，黃曉東.香料配料監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用[J].煙草科技，2011（6）：23-25.

[7]吳國忠，吳玉生.淺談新型調(diào)香配送系統(tǒng)[J].SiliconValley，2011（3）：28.

[8]姚棟.基于Profinet的制絲線移動加香加料RFID控制系統(tǒng)[J].煙草科技，2015，48（3）：103-106.endprint