薄片預(yù)處理方式對(duì)制絲及卷制質(zhì)量的影響研究

蔡 艷，孫常榮，劉民昌， 張榮亞，，文 武，劉 洋，陳雪梅，胡顯成，郭睿涵，何 惠，王英立，徐 珂，鄭 麗

（1.四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司成都卷煙廠，四川成都 610066；2.四川中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，四川 成都 610066）

片煙整選是指煙葉原料在卷煙配方投料前對(duì)復(fù)烤片煙進(jìn)行再次挑選的過程，整選過程中實(shí)現(xiàn)人工松散煙葉并剔除非煙草雜物、霉變、壓油煙、重雜色煙葉等不合格煙葉。隨著卷煙產(chǎn)品質(zhì)量提升，生產(chǎn)線對(duì)煙葉純凈度的要求逐漸提高，較多卷煙生產(chǎn)企業(yè)在高規(guī)格產(chǎn)品中采用人工松散選葉方式提高煙葉純凈度，經(jīng)過人工片煙整選的煙葉可不再經(jīng)切片工序處理，提高煙葉純凈度的同時(shí)減少煙葉機(jī)械造碎[1-3]，片煙整選過程還可以實(shí)現(xiàn)薄片與配方煙葉均勻人工摻配。為提高高端產(chǎn)品競爭力，目前四川中煙在高規(guī)格卷煙中使用人工片煙整選并松散潤葉混合后經(jīng)在線打葉工序進(jìn)行片煙預(yù)處理。在該組合工藝中（如煙葉配方中）存在薄片再造煙葉，一方面再造煙葉本身尺寸較為合理且不需在線打葉處理，另一方面再造煙葉抗造碎能力較差，經(jīng)過在線打葉處理會(huì)造成造碎，進(jìn)而導(dǎo)致煙絲結(jié)構(gòu)中碎末率增多，影響煙支的卷制效果[4]。為避免再造煙葉造碎造成的資源浪費(fèi)及對(duì)煙支卷制效果的不利影響，對(duì)薄片煙葉進(jìn)行單獨(dú)處理具有重要意義。

片煙葉片尺寸的最佳范圍為10～35 mm，當(dāng)葉片尺寸＜10 mm 時(shí)，煙絲填充能力急劇下降；當(dāng)葉片尺寸＞35 mm 時(shí)，填充能力增加不明顯，而且還會(huì)影響卷煙機(jī)的效率。在煙支卷制過程中，煙絲過長對(duì)卷煙配方的均勻性及卷煙機(jī)尤其是超高速卷煙機(jī)的效率有不利影響。當(dāng)前，隨著卷煙加工制絲理念的轉(zhuǎn)變和中細(xì)支煙產(chǎn)量的提升，對(duì)煙葉的葉片結(jié)構(gòu)提出了更高的要求，適當(dāng)控制片葉中的大片率、提高中片煙葉比例是提升卷煙制絲加工質(zhì)量的重要手段[5-9]。切絲機(jī)在切絲過程中雖可縮短物料尺寸，但整體不受控制。因此，控制煙絲長度的真正源頭仍在打葉加工環(huán)節(jié)片煙尺寸控制上。為調(diào)整來料煙葉的片形結(jié)構(gòu)，四川中煙在生產(chǎn)線創(chuàng)新采用了在線打葉技術(shù)調(diào)整片煙結(jié)構(gòu)，但是在線打葉不可避免地會(huì)帶來造碎。目前已有學(xué)者對(duì)煙絲結(jié)構(gòu)與卷煙質(zhì)量的關(guān)系進(jìn)行研究，不同長度煙絲與卷煙物理指標(biāo)具有不同的關(guān)聯(lián)性，長煙絲比例較為合理時(shí)，可獲得較理想的卷煙物理指標(biāo)及其穩(wěn)定性，應(yīng)盡量減少碎煙絲及煙末的比例[10-14]。

為進(jìn)一步提高高規(guī)格卷煙制絲及卷制質(zhì)量，創(chuàng)新使用了薄片單獨(dú)潤葉生產(chǎn)模式，與正常生產(chǎn)模式相比，通過修改控制程序、硬件設(shè)備、生產(chǎn)組織模式，在生產(chǎn)過程中薄片單獨(dú)松散潤葉后直接進(jìn)入貯葉配葉柜，同批次配方煙葉經(jīng)松散潤葉、在線打葉后與薄片煙葉在貯葉配葉柜混合。系統(tǒng)研究了薄片單獨(dú)潤葉與混合潤葉對(duì)制絲及卷制質(zhì)量的影響，并通過煙支內(nèi)煙絲結(jié)構(gòu)檢測研究了改善煙支卷制質(zhì)量的原因。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

使用寬窄某牌號(hào)卷煙產(chǎn)品?；旌蠞櫲~生產(chǎn)方式：薄片與煙葉均勻混合經(jīng)松散潤葉及在線打葉工序處理進(jìn)入貯葉柜；單獨(dú)潤葉生產(chǎn)方式：通過在松散潤葉后設(shè)置翻板門并修改控制程序?qū)崿F(xiàn)薄片經(jīng)松散潤葉后直接進(jìn)入配葉貯葉柜，而同批次其余配方煙葉經(jīng)松散潤葉、在線打葉后與薄片煙葉在貯葉配葉柜混合。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 出煙絲率

式中：fjs——出煙絲率，%；

Ri——以葉絲計(jì)摻配物摻配比例，%，i 可取梗絲、膨脹絲等；

1.2.2 剔除率

式中：ftc——剔除率，%；

Ntc——剔除煙支數(shù)；

Nt——總生產(chǎn)煙支數(shù)。

1.2.3 煙支煙絲結(jié)構(gòu)測定

隨機(jī)抽取2 種薄片處理模式下卷制成品煙各2盒，對(duì)每支煙支內(nèi)煙絲結(jié)構(gòu)進(jìn)行5 層篩結(jié)構(gòu)測試，剝開煙支并測試煙支內(nèi)＞4 mm，3.15～4.00 mm，2.00～3.15 mm，1～2 mm，500 μm～1 mm，＜500 μm長度煙絲所占比例。

2 結(jié)果與分析

2.1 感官質(zhì)量

以混合潤葉正常生產(chǎn)模式生產(chǎn)卷煙樣品為對(duì)照樣，邀請(qǐng)10 位評(píng)委對(duì)薄片單獨(dú)潤葉樣品進(jìn)行感官評(píng)吸。評(píng)吸結(jié)果表明整體而言，2 種生產(chǎn)模式煙支的感官質(zhì)量均符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求。

2.2 出絲率

2.2.1 出絲率概率圖

2 種薄片預(yù)處理方式出絲率概率圖見圖1。

由圖1 可知，p＞0.05 表示測試所得不同薄片預(yù)處理方式下的出絲率呈正態(tài)分布，因此該數(shù)據(jù)可以用于2 種薄片處理方式對(duì)出絲率的影響分析。

圖1 2 種薄片預(yù)處理方式出絲率概率圖

2.2.2 出絲率控制圖

2 種薄片預(yù)處理方式出絲率控制圖見圖2。

圖2 2 種薄片預(yù)處理方式出絲率控制圖

由圖2 可知，薄片生產(chǎn)模式調(diào)整后，出絲率波動(dòng)變小，控制線有明顯變化。其中混合潤葉生產(chǎn)模式下出絲率波動(dòng)較大，單獨(dú)潤葉出絲率穩(wěn)定性明顯提升，并且單獨(dú)潤葉處理模式下出絲率更高。

2.2.3 出絲率等方差檢驗(yàn)

2 種薄片預(yù)處理方式出絲率等方差檢驗(yàn)見圖3。

圖3 2 種薄片預(yù)處理方式出絲率等方差檢驗(yàn)

由圖3 可知，2 種薄片處理模式對(duì)比p＜0.05，因此兩種薄片處理模式出絲率方差不相等，進(jìn)一步證實(shí)單獨(dú)潤葉生產(chǎn)模式下出絲率指標(biāo)更穩(wěn)定。

2.2.4 出絲率雙樣本2t 檢驗(yàn)

2 種薄片預(yù)處理方式出絲率直方圖及雙樣本t 檢驗(yàn)見圖4。

圖4 2 種薄片預(yù)處理方式出絲率直方圖及雙樣本t 檢驗(yàn)

由圖4 可知，直方圖及雙樣品T 檢驗(yàn)p＜0.05 均證實(shí)了2 種處理模式下出絲率均值不相等，證實(shí)了潤葉方式的改變對(duì)出絲率來說是顯著因子，通過將潤葉方式由混合潤葉調(diào)整為單獨(dú)潤葉能夠顯著改善出絲率。單獨(dú)潤葉處理模式下出絲率均值為93.11%，混合潤葉處理模式下出絲率均值為92.72%。

2.3 剔除率

2.3.1 剔除率概率圖

2 種薄片預(yù)處理方式卷包剔除率概率圖見圖5。

圖5 2 種薄片預(yù)處理方式卷包剔除率概率圖

由圖5 可知，p＞0.05 表示2 種薄片預(yù)處理模式下卷包剔除率呈正態(tài)分布，可以用于2 種薄片處理方式對(duì)卷制質(zhì)量、剔除率的影響分析。

2.3.2 剔除率控制圖

2 種薄片預(yù)處理方式卷包剔除率控制圖見圖6。

由圖6 可知，潤葉方式改變前后，控制線有明顯變化。其中混合潤葉生產(chǎn)模式下剔除率波動(dòng)較大，單獨(dú)潤葉剔除率波動(dòng)明顯減小，并且單獨(dú)潤葉處理模式下卷包剔除率明顯降低。

圖6 2 種薄片預(yù)處理方式卷包剔除率控制圖

2.3.3 剔除率等方差檢驗(yàn)

2 種薄片預(yù)處理方式卷包剔除率等方差檢驗(yàn)見圖7。

圖7 2 種薄片預(yù)處理方式卷包剔除率等方差檢驗(yàn)

由圖7 可知，2 種薄片處理模式對(duì)比p＞0.05，說明2 種模式下卷包剔除率方差相等，潤葉方式變化對(duì)剔除率的穩(wěn)定性無顯著影響。

2.3.4 剔除率雙樣本2t 檢驗(yàn)

2 種薄片預(yù)處理方式卷包剔除率直方圖及雙樣本t 檢驗(yàn)見圖8。

圖8 2 種薄片預(yù)處理方式卷包剔除率直方圖及雙樣本t 檢驗(yàn)

由圖8 可知，直方圖及雙樣品t 檢驗(yàn)p＜0.05 均證實(shí)了2 種處理模式下剔除率均值不相等，因此潤葉方式的改變對(duì)剔除率是顯著因子，通過將潤葉方式由混合潤葉調(diào)整為單獨(dú)潤葉能夠顯著降低剔除率。單獨(dú)潤葉處理模式下剔除率均值為0.34%，混合潤葉處理模式下出絲率均值為0.68%。

2.4 煙支煙絲結(jié)構(gòu)

2.4.1 煙支煙絲結(jié)構(gòu)控制圖

2 種薄片預(yù)處理方式煙支內(nèi)不同長度煙絲占比控制圖見圖9。

由圖9 可知，測試所得煙支內(nèi)煙絲結(jié)構(gòu)均受控，2 種預(yù)處理模式下，單獨(dú)潤葉與混合潤葉相比3.15～4.00 mm 長度煙絲占比增加（圖9（b）），1～2 mm 長度煙絲占比增加（圖9（d）），500 μm～1 mm 長度煙絲占比減少（圖9（e）），＜500 μm 長度煙絲占比減少（圖9（）f）。

圖9 2 種薄片預(yù)處理方式煙支內(nèi)不同長度煙絲占比控制圖

2.4.2 煙支煙絲結(jié)構(gòu)概率圖

2 種薄片預(yù)處理方式煙支內(nèi)不同長度煙絲占比（＞4 mm，3.15～4.00 mm，1～2 mm，500 μm～1 mm）概率圖見圖10，2 種薄片預(yù)處理方式煙支內(nèi)不同長度煙絲占比（2.00～3.15 mm，＜500 μm）概率圖見圖11。

由圖10 和圖11 可知，煙支內(nèi)各長度煙絲分布基本呈正態(tài)分布。雖然圖11（a）和圖11（c）單獨(dú)潤葉模式下2.00～3.15 mm（p=0.028）和＜500 μm（p=0.018）2 種結(jié)構(gòu)下p＜0.05，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)的中心極限定理（Central Limit Theorem），來自某總體的一個(gè)樣本，無論該總體服從什么分布，只要樣本容量足夠大（N＞30）認(rèn)為其樣本均值都近似服從正態(tài)分布。因煙支量＞30，并且結(jié)合圖11（b）和圖11（d），仍可對(duì)2.00～3.15 mm 和＜500 μm 2 種長度煙絲比例進(jìn)行等方差分析及雙樣本均值假設(shè)驗(yàn)證分析。

圖10 2 種薄片預(yù)處理方式煙支內(nèi)不同長度煙絲占比（＞4 mm，3.15～4.00 mm，1～2 mm，500 μm～1 mm）概率圖

圖11 2 種薄片預(yù)處理方式煙支內(nèi)不同長度煙絲占比（2.00～3.15 mm，＜500 μm）概率圖

2.4.3 煙支煙絲結(jié)構(gòu)等方差檢驗(yàn)

2 種薄片預(yù)處理方式煙支內(nèi)不同長度煙絲占比等方差檢驗(yàn)見圖12。

由圖12 可知，2 種處理模式下煙支內(nèi)不同長度煙絲占比p 值均＞0.05，說明2 種處理模式對(duì)煙支內(nèi)不同長度煙絲占比的穩(wěn)定性無顯著影響。

圖12 2 種薄片預(yù)處理方式煙支內(nèi)不同長度煙絲占比等方差檢驗(yàn)

2.4.4 煙支煙絲結(jié)構(gòu)雙樣本2t 檢驗(yàn)

2 種薄片預(yù)處理方式煙支內(nèi)不同長度煙絲占比直方圖及雙樣本t 檢驗(yàn)見圖13。

由圖13 可知，預(yù)處理方式對(duì)煙支內(nèi)＞4 mm 以及2.00～3.15 mm 長度煙絲占比無顯著影響（p＞0.05），而對(duì)3.15～4.00 mm，1～2 mm，500 μm～1 mm，＜500 μm長度煙絲占比均值均有顯著影響（p＜0.05）。與混合潤葉相比，單獨(dú)潤葉生產(chǎn)模式下3.15～4.00 mm 煙絲比例均值由0.073 提高到0.086（圖13（b），1～2 mm煙絲比例均值由0.478 提高到0.499（圖13（d）），500 μm～1 mm 煙絲比例均值由0.121 降低到0.089（圖13（e），＜500 μm 煙絲比例均值由0.011 降低到0.008（圖13（f））。

圖13 2 種薄片預(yù)處理方式煙支內(nèi)不同長度煙絲占比直方圖及雙樣本t 檢驗(yàn)

3 結(jié)論

與混合潤葉相比，薄片單獨(dú)潤葉生產(chǎn)模式提高了制絲批次的出絲率，出絲率均值由92.72%提高到93.11%，降低了煙葉消耗。薄片單獨(dú)潤葉生產(chǎn)模式降低了卷制環(huán)節(jié)的煙支剔除率，剔除率均值由0.68%降低到0.34%，降低了單箱耗葉量。2 種預(yù)處理模式下，單獨(dú)潤葉與混合潤葉相比3.15～4.00 mm 煙絲長度占比增加，1～2 mm 長度煙絲占比增加，500 μm～1 mm 長度煙絲占比減少，＜500 μm 長度煙絲占比減少。單獨(dú)處理薄片通過降低碎末煙絲比例，提高填充性能煙絲所占比例改善了煙支的卷制質(zhì)量。