基于煙梗浸泡試驗的質量改進研究

摘 要：結合煙梗浸泡實驗室試驗結果，為了使試驗能真實反映在線加工結果，進行了煙梗浸泡的放大樣試驗。試驗安排了三個試驗方案，慎重地選擇了工藝參數，最終選擇了兩個重要的參數——浸泡時間和浸泡溫度。為了加快試驗進度，減少試驗次數，試驗采用均勻設計法，均勻設計法與經常使用的正交試驗設計各有千秋，簡單介紹了選用均勻設計法的原因，根據均勻設計測試和轉化結果，利用二元回歸分析求出較佳的加工參數，然后再進行上線測試驗證加工參數的可行性。最后，試驗的結論可以作為以后工作的行動指南，并且本次試驗的方法更可以為以后類似的試驗提供借鑒作用，試驗效果也是非常顯著的。

關鍵詞：均勻設計；回歸分析，浸泡時間；浸泡溫度

中圖分類號：T-652.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3198（2007）09-0245-02

1 試驗方案

1.1 同一溫度、不同年份煙梗試驗

取2002年煙梗、2004年混打梗各100Kg，測試60℃水溫、不同浸泡時間下，存放4h后煙梗水分和回透率。

1.2 同一浸泡時間、不同水溫試驗

取2002年煙梗100Kg，測試浸泡40s、不同溫度下，存放4h后煙梗水分和回透率。

1.3 均勻設計試驗

取2002年份的煙梗200Kg，分成若干份（每份以薄片箱約15Kg為單位），測試不同浸泡時間、浸泡溫度下，存放4h后水分和回透率。

該試驗的測試的重點是煙梗年份一定的情況下，測試浸泡時間和浸泡溫度這兩個影響因素。浸泡溫度和浸泡時間直接影響煙梗的水分和回透率。“浸泡法處理煙梗”的新工藝重點要控制浸泡時間和浸泡的溫度，精確的確定這兩個參數有利于煙梗吸收料液，避免膨化后加料降低填充值的缺陷，改善梗絲的品質。

試驗方法采用選擇均勻設計而沒有采用其它試驗方法的原因：

（1）該試驗的水平數較多，不太適合正交試驗。

（2）由均勻設計試驗的特點決定：每個因素的每個水平做一次且僅做一次試驗，每行每列有且僅有一個試驗點。

所以結合本次試驗的條件，只需進行6次試驗。

我們知道正交試驗法（正交設計）是目前最流行，效果相當好的方法。但是每一個方法都有其局限性，正交試驗也不例外，它只宜于用于水平數不多的試驗中。若在一項試驗中有s個因素，每個因素各有q 水平，用正交試驗安排試驗，則至少要作q平方次試驗，當q 較大時，q平方將更大，使實驗工作者望而生畏。

均勻設計是由我國統計學家方開泰在1978年提出的，均勻設計就是只考慮試驗點在試驗范圍內均勻散布的一種試驗設計方法，也是通過一套精心設計的表來進行試驗設計的。每一個均勻設計表有一個代號 或 ，其中“U”表示均勻設計，“n” 表示要做n 次試驗，“q”表示每個因素有q個水平，“s”表示該表有s列。的右上角加“*”和不加“*”代表兩種不同類型的均勻設計表。通常加“*”的均勻設計表有更好的均勻性，應優先選用。

每個均勻設計表都附有一個使用表，它指示我們如何從設計表中選用適當的列，以及由這些列所組成的試驗方案的均勻度。表1是U*6(64)的使用表。它告訴我們，若有兩個因素，應選用1，3兩列來安排試驗；若有三個因素，應選用1，2，3三列，…，最后1列D表示刻劃均勻度的偏差(discrepancy)，偏差值越小，表示均勻度越好。

結合本次試驗有兩個因素，每個因素有六個水平，恰好可以使用U*6(64)。再結合表1，我們可以確定出試驗方案.如表2所示。

2 試驗結果及分析

2.1 不同年份煙梗對比試驗結果

從測試結果來看，處理后的煙梗增濕能力和存放年份關系很大，這在實驗室小樣試驗結論相同，相差一年的煙梗浸泡時間能縮短一半。這表明設計浸泡煙梗設備時，必須考慮到不同年份煙梗處理時間的差異；同時，煙梗在浸泡處理時，也必須分年份進行處理。

2.2 不同溫度對比試驗結果

采用2002年煙梗，浸泡時間為40s。從測試結果來看，隨著溫度的升高，煙梗的水分和回透率也隨之增加。從40℃升高到50℃時，水分增加2.18％，回透率增加15％；從50℃升高到60℃時，水分增加1.22％，回透率增加10％。表明，溫度升高到一定程度后，煙梗的吸水速度有所降低，從經濟角度來看，不必追求過高的溫度。

2.3 均勻設計法試驗結果

水分選擇區間33％－35％；回透率選擇區間70％－90％。數值在區間內的為1，不在區間內的分別按界限值進行折算。

說明樣本的回歸方程代表性強，該回歸方程有意義。

回歸方程的顯著性檢驗（F檢驗）是對因變量與所有自變量之間的線性關系是否顯著的一種假設檢驗。F統計量定義為：平均的回歸平方和與平均的殘差平方和（均方誤差）之比，對于此二元線性回歸方程：

式中，SSR為回歸平方和，是由回歸方程可以解釋的那一部分離差平方和，SSE為殘差平方和，是用回歸方程無法解釋的那一部分離差平方和

n為樣本數，k為自變量個數。F統計量服從第一自由度為k、第二自由度為n-k-1的F分布。即F∽F(k，n-k-1)

從F統計量的定義是可以看出，如果F值較大，則說明自變量造成的因變量的變動遠遠大于隨機因素對因變量的影響。即是F統計量越顯著，回歸方程的代表性就越強。

此回歸方程的F統計量F=0.01220.0009(6-2-1)=20

F

聯立①②得一元二次方程組：

分別取Y1=1，Y2=1，解得：X1=51X2=50

對求得的上述條件進行試驗驗證，測得水分為34.14％、回透率為70％，符合條件要求，證明方程有效。這說明無論是理論上還是實際上該方程都是有效的。從而也得出較佳的加工參數為（適用2002年煙梗）：

水溫為：51℃；浸泡時間為：50s。

參考文獻

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