利用正交試驗優(yōu)化煙梗預(yù)處理工藝參數(shù)

廖 強，鄭利鋒

(重慶煙草工業(yè)公司重慶分廠，重慶 400061)

煙梗是煙葉的主要組成部分，通過梗葉分離后，可制得占煙葉總重25%左右的煙梗。制梗絲工藝的任務(wù)是將煙梗經(jīng)過合理的加工，制成含雜氣量低、整絲率高、碎絲率低、高填充值的梗絲，就可以作為卷煙較好的填充性原料，從而達到降低卷煙原料消耗，改善卷煙的燃燒速度，降低卷煙焦油量的目的。

煙梗預(yù)處理主要任務(wù)是增加煙梗含水率和溫度，提高煙梗的耐加工性。煙梗預(yù)處理后含水率過低，煙梗濕漲作用差，柔軟性差，容易在切絲過程造碎，使含末率增加;反之，煙梗含水率過大，則容易在切絲過程跑梗和煙梗表皮切爛且顏色會轉(zhuǎn)深。因此，煙梗預(yù)處理含水率穩(wěn)定性控制顯得尤為重要。煙梗含水率均值與中心值的偏離量、含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差等指標(biāo)是煙梗含水率穩(wěn)定性的直接體現(xiàn)，這兩個指標(biāo)直接影響工序加工性能指數(shù)，于是采取含水率控制過程性能指數(shù)來衡量煙梗預(yù)處理含水率的穩(wěn)定性，并實施了改進，取得了較好的效果。重慶卷煙廠的加濕梗成品含水率工藝標(biāo)準(zhǔn)為31.0±1.5%，其生產(chǎn)線工藝流程如圖1所示。

圖1 煙梗預(yù)處理段工藝流程

一、材料與方法

(一)材料與設(shè)備

配方復(fù)烤煙梗(川渝中煙重慶煙草工業(yè)公司重慶卷煙廠)。

WQ833A型水槽式煙?；爻睓C(云南昆船第一機械有限公司)、WQ7M3Y3560型隧道式煙梗回潮機(云南昆船第二機械有限公司)、FED240烘箱(德國賓德)。

(二)方法

在不考慮交互作用的情況下，依據(jù)正交試驗設(shè)計原則，以一次回潮水溫、二次回潮蒸汽壓力、二次回潮加水量為試驗因素，并以貯梗后煙梗含水率符合生產(chǎn)工藝為前提，各設(shè)置3個水平，其他工藝參數(shù)保持不變，選用正交設(shè)計表L9(34)進行表頭設(shè)計，采用過程能力指數(shù)對正交試驗測試數(shù)據(jù)進行驗證分析。

按表1所列對應(yīng)工藝參數(shù)進行試驗，在設(shè)備穩(wěn)定運行10min及保持出口含水率基本穩(wěn)定的前提下，按《卷煙工藝測試與分析大綱》中規(guī)定的要求，在貯梗出口處等時間間隔取樣6次做烘箱水分測試，對其取平均值。

二、結(jié)果與分析

(一)對正交試驗結(jié)果進行直觀分析

正交試驗方案及測試數(shù)據(jù)如表1所示，采用直觀分析對各組試驗所得數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果如表2所示，其中K1、K2、K3分別表示因素水平1、水平2、水平3的3個試驗數(shù)據(jù)的平均值，R為各因素對應(yīng)評價指標(biāo)的極差。通過表2分析每一個因素對各質(zhì)量指標(biāo)的影響，在一定范圍內(nèi)，對成品煙梗含水率而言，評價指標(biāo)為含水率波動不大，成品煙梗含水率的穩(wěn)定性控制較好，過程性能指數(shù)大。

表1 正交試驗方案及測試數(shù)據(jù)

表2 數(shù)據(jù)直觀分析結(jié)果

1)一次回潮水溫(A)對成品煙梗含水率的影響:從表2可以看出，成品煙梗含水率平均值極差加大，說明一次回潮水溫對成品煙梗含水率影響最大。水溫過低，不利于煙梗對水分的吸收，適當(dāng)提高水溫，有利于增大煙梗表面一些親水性物質(zhì)的溶解度，削弱煙梗表面的“屏障作用”，增強水分子動能，加快水分向煙梗內(nèi)部的擴散速度，提高了煙梗的回透度;并且煙梗的回頭率達到一定效果，可以縮短貯梗時間，有利于生產(chǎn)調(diào)度。綜合分析，一次回潮水溫取A3。

2)二次回潮蒸汽壓力(B)對成品煙梗含水率的影響:水洗梗之后貯梗之前設(shè)置HT等加溫加濕環(huán)節(jié)，加快洗梗后煙梗表面水分向其內(nèi)部的擴散滲透速度，進一步提高煙?；仡^率。從表2可以看出，二次回潮時的增溫增濕，設(shè)定的蒸汽工作壓力的大小，對貯后煙梗水分的影響差異不大，從節(jié)能等角度綜合分析考慮，二次回潮蒸汽壓力取B2。

3)二次回潮加水量(C)對成品煙梗含水率的影響:水洗梗之后貯梗之前設(shè)置HT等加溫加濕環(huán)節(jié)，加快洗梗后煙梗表面水分向其內(nèi)部的擴散滲透速度，進一步提高煙?；仡^率，但貯后煙梗含水率過大，致使切后梗絲水分大，則容易在切絲過程跑梗和煙梗表皮切爛且顏色會轉(zhuǎn)深，梗絲又經(jīng)過膨脹前的超級回潮或加溫加濕后水分過大，從而增大了膨脹過程中水分的去濕量，在烘梗絲環(huán)節(jié)去濕能力一定的前提下，勢必會降低工藝流量，并增大了能量的消耗和降低梗絲的膨脹效果。從表2可以看出，加水量的大小對成品煙梗含水率的影響差異不大，為了保證成品加濕梗水分不偏大便于后續(xù)加工和節(jié)約能源，二次回潮可以不加水，二次回潮加水量取C1。

由上述分析可知，最優(yōu)化的試驗方案應(yīng)為A3B2C1。

(二)利用過程性能指數(shù)對正交試驗結(jié)果的驗證

為了檢驗正交試驗結(jié)果，我們將優(yōu)化后的煙梗預(yù)處理一次回潮水溫(60℃)、二次回潮蒸汽壓力(0.65MPa)、二次回潮加水量(0)這3個工藝參數(shù)應(yīng)用到實際生產(chǎn)中去，對煙梗預(yù)處理成品煙梗含水率數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計，從中隨機抽取150個數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果如表3所示。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析并繪制直方圖，如圖2所示，由直方圖可以看出，含水率直方圖分布中心與公差中心偏離量縮小，過程性能指數(shù)PPK達1.11，過程能力充足。試驗達到預(yù)期效果。

圖2 含水率分布

表3 效果驗證煙梗預(yù)處理含水率數(shù)據(jù)

三、運行效果

通過正交試驗優(yōu)化了3個主要工藝參數(shù)，結(jié)果表明:在試驗范圍內(nèi)，一次回潮水溫60℃、二次回潮蒸壓力0.65 MPa、二次回潮加水量0為最佳方案。對此方案通過過程性能指數(shù)來驗證，參數(shù)優(yōu)化后，過程性能指數(shù)PPK達1.11，過程能力充足，說明煙梗預(yù)處理加工的成品煙梗水分過程控制穩(wěn)定。應(yīng)用統(tǒng)計分析的直方圖，對加濕梗成品含水率進行控制，有效地解決了加濕梗成品含水率檢測指導(dǎo)生產(chǎn)滯后和物料變化的矛盾，提高了成品含水率的過程控制能力。

四、結(jié)論

增加一次回潮熱水溫度，增加二次回潮蒸汽壓力，有利于煙梗均衡吸收水分，減少二次回潮加水量，可保證煙梗的濕透率，有利于減少貯后加濕梗成品含水率的標(biāo)準(zhǔn)差。利用統(tǒng)計分析的直方圖對成品煙梗含水率進行控制，能及時解決生產(chǎn)過程中各生產(chǎn)要素變化導(dǎo)致成品加濕梗含水率波動的矛盾，有效控制成品加濕梗含水率的穩(wěn)定性。

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