打葉復(fù)烤平庫均質(zhì)化加工方法研究與應(yīng)用

宋智勇 帥鳴 劉華友 朱傳才 周順峰 易萍艷 陳渝 熊鋒

摘要?為研究傳統(tǒng)平庫打葉復(fù)烤均質(zhì)化加工方法，結(jié)合復(fù)烤企業(yè)實際情況，在“分類堆放，組批出庫”的原則下采用了“入庫即組批，通道出庫調(diào)控”的均質(zhì)化控制方式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與非均質(zhì)化方式相比變異系數(shù)降低了70.6%。該研究結(jié)果為打葉復(fù)烤企業(yè)控制煙堿均勻性方法提供了一定的理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞?原煙;平庫;均質(zhì)化加工;在線近紅外

中圖分類號?TS44+3?文獻標(biāo)識碼?A

文章編號?0517-6611（2021）03-0196-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.03.052

Abstract?In?order?to?study?the?traditional?homogenization?processing?method?based?on?threshing，redrying?and?flat?warehouse，?combined?the?actual?situations?of?rebaking?enterprises，?we?adopted?the?principle?of?“classification?and?stacking，?group?approval?and?delivery”?to?complete?the?“inbound?and?outbound?management，?channel?outbound?regulation”.Compared?with?the?nonhomogeneous?model，?the?homogenization?control?method?reduced?the?coefficient?of?variation?by?70.6%，?which?provided?theoretical?guidance?for?the?method?of?controlling?the?nicotine?uniformity?in?threshing?and?baking?enterprises.

Key?words?Raw?tobacco;Flat?warehouse;Homogenization?processing;Online?NIR

《卷煙工藝規(guī)范》2016版中國家煙草局將打葉復(fù)烤增加進了新的章節(jié)[1]。打葉復(fù)烤首次被國家煙草專賣局納入了卷煙工藝規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化文件中，說明打葉復(fù)烤環(huán)節(jié)重要性與日俱增[2]。打葉復(fù)烤均質(zhì)化加工指的是同一批次不同時間段生產(chǎn)的成品片煙無論是外部品質(zhì)（如顏色外觀）還是內(nèi)部化學(xué)成分（如尼古丁、總糖等）都趨于一致[3]。目前煙草行業(yè)《特色工藝工程方案》將均質(zhì)化加工技術(shù)作為三大研究內(nèi)容之一[4]。打葉復(fù)烤工藝中提出“三化一?！敝傅氖悄K化、均質(zhì)化、純凈化與保香，均質(zhì)化是重點控制成品煙堿和水分均勻性2項關(guān)鍵指標(biāo)之一[5]。沈晗等[6]通過對比配方比例、混配組合、相似組合3種不同均質(zhì)化加工調(diào)控模式，分析了分選及加工過程中煙葉煙堿CV值的變化。王宏鋁等[7]通過構(gòu)建在線煙堿預(yù)測模型對煙葉進行在線實時煙堿檢測并分類堆放和加工，以控制煙葉煙堿波動，實現(xiàn)均質(zhì)化加工。楊凱等[8]利用煙葉煙堿含量作為參數(shù)參與配方，分別以化學(xué)成分調(diào)節(jié)模式、混合挑選模式以及兩者的組合模式實施投料過程的均勻性控制。

打葉復(fù)烤均質(zhì)化加工主要是保證成品片煙煙堿含量均勻一致，使成品片煙煙堿變異系數(shù)降至最低。目前打葉復(fù)烤均質(zhì)化加工主要方式：①在鋪葉擺將混配皮帶上安裝在線近紅外檢測設(shè)備，對皮帶上的煙葉在線實時檢測其化學(xué)成分（例如煙堿含量），皮帶上檢測后的煙葉裝入到煙箱中，可以計算出每個煙箱的煙堿含量;②裝箱后的煙葉會按照入庫算法進入半成品庫（半成品庫可以是傳統(tǒng)平庫，也可以是自動高架立體庫）;③生產(chǎn)時將煙箱按照出庫算法搭配出庫，使每次出庫的煙箱組合煙堿含量很接近，這就使得打葉復(fù)烤過程中煙葉煙堿含量均勻一致[9]。筆者針對傳統(tǒng)平庫結(jié)合復(fù)烤企業(yè)實際情況，研究了打葉復(fù)烤均質(zhì)化加工方法。

1?材料與方法

1.1?試驗材料?原煙入庫時間為2017年8月，產(chǎn)地為湖南永州地區(qū)。

1.2?主要儀器?在線近紅外光譜儀，型號Armor?711（卡爾蔡司股份有限公司，德國），波長范圍950～2?200?nm，測量光斑直徑30?mm，探頭距離物料最佳范圍（166±10）mm，光源為鹵素?zé)簦?2?V/50?W），分光系統(tǒng)PGS，二極管陣列芯片濱松G9203-02，波長點數(shù)（二極管）256，波長精度<1.0?nm，波長重復(fù)性<0.1?nm。

1.3?均質(zhì)化算法

將半成品庫（傳統(tǒng)平庫）分成至少3個區(qū)域，3個區(qū)域大小相同。在生產(chǎn)前需要將3個區(qū)域提前備料，在生產(chǎn)時其中一個區(qū)域用于煙箱實時入庫，一個區(qū)域用于煙箱實時出庫，一個區(qū)域準(zhǔn)備煙箱出庫，采用“一進、一出、一備”。

每個區(qū)域根據(jù)實際大小可以分成若干個通道，每個通道的煙箱數(shù)量相同，每個通道煙箱數(shù)量根據(jù)煙箱中煙葉重量和儲葉柜容量來定。

入庫時，根據(jù)大數(shù)定理來確定該煙箱應(yīng)進入哪個通道。

大數(shù)定理是一類極限定理在概率論中，它只要是闡明大量隨機現(xiàn)象平均結(jié)果具有穩(wěn)定性的一系列定理的總稱，可表述如下：

假設(shè)X1，X2，…，Xn，…為獨立分布的隨機變量，記其平均值為μ，又假設(shè)其方差存在，并記作σ2，則對于任意給定的ε>0，可得limn→∞?P{|n-μ|≥ε}=0。式中，n=X1+X2+…+Xnn。該定理表明n個隨機變量X1，X2，…，Xn的平均值n雖然為隨機變量，但隨著n的增大，n將依概率收斂于定值μ（即他們的公共均值）。它闡明了大量隨機現(xiàn)象中存在的規(guī)律性，對必然性和偶然性的關(guān)系進行了科學(xué)表達(dá)[10-11]。

在煙葉入庫時，實現(xiàn)劃分若干的通道，在煙葉化學(xué)值入通道的過程中就已經(jīng)完成各個通道的組批，使得每個通道與通道之間的化學(xué)值是等價均質(zhì)的;主要包含化學(xué)值的快速獲取、倉庫的通道劃分、控制指標(biāo)的選取、通道的調(diào)控入庫、組通道煙箱出庫、均質(zhì)化的理論與實際評價等步驟。

均質(zhì)化算法具體步驟如下：

（1）將前面第1～T個煙箱，按照通道的順序依次擺放，則T的計算公式如下：

式中，T為正整數(shù)向零方向取整，l1為半成品庫單個區(qū)域的長度（去除煙箱與煙箱之間間隔距離），m1為煙箱的長度。

（2）計算每個通道調(diào)控指標(biāo)的均值MC以及每個通道煙箱的數(shù)量CL。

（3）從第T+1個煙箱開始，設(shè)此時來的煙箱為第i箱，則i>T。

（4）計算每個通道的煙箱數(shù)量與最小煙箱數(shù)量的差值：

（5）找出ΔCL≤2的所有原始的通道序號YC，并計算YC通道內(nèi)所有煙箱的均值，形成均值向量MYC;計算MYC的最大值與最小值以及其對應(yīng)的原始通道序號MAXYC_imax，MINYC_imin;

（6）按照以下規(guī)則進行煙箱的通道;設(shè)第i煙箱的調(diào)控指標(biāo)為C（i），i>T，則第i個煙箱擺放的通道T（i）的計算方式如下：

（7）直到每個通道方向的煙箱行數(shù)LY滿足，如果通道煙箱數(shù)量放滿之后放入另一區(qū)域半成品庫的該通道。

（8）出庫時，調(diào)控的方法按照每一列的通道為單元，k個通道為間隔，k個通道共同組批直接投入生產(chǎn)，值得強調(diào)的是k=1，對應(yīng)著的物理意義為倉庫的庫容足夠大，每個通道的

煙箱都構(gòu)成了一個完整的調(diào)控批次。

2?結(jié)果與分析

2.1?在線近紅外檢測結(jié)果

鋪葉混配后的煙葉經(jīng)過在線近紅外檢測煙堿含量，然后進行裝框。該配方共2?000框煙葉，圖1為各煙框煙葉的煙堿含量，其煙堿含量為（3.343±0.276）%，變異系數(shù)為8.256%。

2.2?均質(zhì)化入庫

湖南煙葉復(fù)烤有限公司永州復(fù)烤廠半成品庫分成3個區(qū)域，每個區(qū)域總長l1=28?m，總寬度l2=18?m;每個煙框的長度m1=1.7?m，寬度m2=1.5?m，煙箱煙葉重量約400?kg;儲葉柜容量為12?000?kg。因此，計算出通道數(shù)量T=l1m1=281.7，向零方向取整為16;一個儲葉柜的煙箱數(shù)量為n=12?000400=30，實際上儲葉柜放置煙葉不能飽和，最多能放置23框煙葉，因此每個通道放置23框煙葉，每個通道每排放3層，同放置8排，最后一排放2層。因此，一個完整的出庫批次為8排，由于l2m2=181.5=12>8，因此一個通道的煙箱都構(gòu)成了一個完整的調(diào)控批次，一個通道的煙箱數(shù)量LY=8。

每個批次數(shù)量為23×16=368箱，因此該配方2?000箱可以分5個小批次，其中前5個批次都是368箱，第6個批次為160箱，該批次作為尾料。表1為前5個批次的具體情況。

2.3?均質(zhì)化出庫

在出庫時每個通道23個煙箱一起出庫進行配葉柜，不足23箱的通道當(dāng)作尾料與其他通道煙箱同時出庫，每個配葉柜煙葉煙堿含量的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.057%，變異系數(shù)為1.700%。

將均質(zhì)化入庫與非均質(zhì)化入庫的方式進行對比，非均質(zhì)化入庫方式是按照順序依次將23框煙葉放進配葉柜中。圖2為2種入庫方式每個配葉柜煙葉煙堿含量的比較。

從表2可以看出，均質(zhì)化入庫配葉柜煙葉煙堿含量的變異系數(shù)遠(yuǎn)小于非均質(zhì)化入庫方式，與非均質(zhì)化入庫方式相比變異系數(shù)降低了70.6%。

3?結(jié)論

（1）從倉庫的利用率來看，平庫均質(zhì)化調(diào)控方法依據(jù)實

際的庫存在原有的均質(zhì)化調(diào)控，在“分類堆放，組批出庫”的原則下完成了“入庫即組批，通道出庫調(diào)控”的策略，可快捷、準(zhǔn)確地均質(zhì)化調(diào)控，大大提高了倉庫的利用率以及出庫的便捷性。

（2）從調(diào)控指標(biāo)的控制精度來看，按照平庫均質(zhì)化調(diào)控方法，實施的基礎(chǔ)是按照具體的化學(xué)值進行調(diào)控，因此其調(diào)控的尺度要比分區(qū)間內(nèi)的一個范圍要精細(xì)得多，使得調(diào)控的目標(biāo)與結(jié)果更加穩(wěn)定。由此可見，該方法有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的各種缺點而具有高度產(chǎn)業(yè)利用價值。

每個小批次內(nèi)各通道的煙堿含量非常接近，但小批次與小批次通道之間會有差異，因此配葉柜的容量影響著均質(zhì)化效果，配葉柜容量越大均質(zhì)化控制效果越好，但實際上配葉柜容量是一定的。在配葉柜容量一定的情況下，如果想要均質(zhì)化效果更好，就要對選后原煙進行調(diào)控，確保每次鋪葉解把備料的原煙化學(xué)值均值接近。

參考文獻

[1] 國家煙草專賣局.卷煙工藝規(guī)范[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2016.

[2]?王發(fā)勇，張春磊，喻紹新，等.全程實現(xiàn)打葉復(fù)烤均質(zhì)化加工的研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（12）：11-13，16.

[3]?吳祚友，徐其敏，馬建勛.打葉復(fù)烤均質(zhì)化技術(shù)[J].農(nóng)技服務(wù)，2011，28（11）：1602-1603，1615.

[4]?崔慶軍.論產(chǎn)品質(zhì)量均質(zhì)化：基于卷煙行業(yè)視角[J].經(jīng)濟與管理，2010，24（4）：57-60.

[5]?劉大偉.推進均質(zhì)化復(fù)烤加工?增強重點品牌原料加工保障能力[N].東方煙草報，2016-06-06（001）.

[6]?沈晗，楊凱，馬思旺，等.基于平庫條件的配方打葉復(fù)烤均質(zhì)化技術(shù)[J].煙草科技，2019，52（12）：79-85.

[7]?王宏鋁，王筑臨，許小雙，等.基于在線煙堿預(yù)測模型的煙葉復(fù)烤均質(zhì)化加工[J].煙草科技，2015，48（6）：73-77.

[8]?楊凱，陳清，徐其敏，等.打葉復(fù)烤配方均勻性控制模式研究[J].煙草科技，2012，45（12）：14-17.

[9]?劉鵬，隋相軍，楊松泉，等.基于打葉復(fù)烤原煙在線近紅外光譜異常點判斷方法的研究[J].青島農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，34（1）：18-21.

[10]?李蕊.淺談幾個著名的大數(shù)定律及應(yīng)用[J].科學(xué)咨詢（科技·管理），2010（12）：64-65.

[11]?包建華.大數(shù)定理——隨機經(jīng)濟現(xiàn)象統(tǒng)計分析的方法論基礎(chǔ)[J].合肥聯(lián)合大學(xué)學(xué)報，1999（4）：82-83.