真空回潮工序出口物料水分控制優(yōu)化

［摘 要］本文采用信噪比試驗(yàn)設(shè)計(jì)，解決真空回潮工序出口物料含水率不穩(wěn)定的問題，通過試驗(yàn)總結(jié)出：1.不同原料對(duì)回潮后物料含水率有顯著影響。2.第一周期筒內(nèi)溫度是重要因素；第二周期筒內(nèi)溫度是調(diào)節(jié)因素；第一周期保溫時(shí)間是穩(wěn)健因素；第二周期保溫時(shí)間是次要因素。對(duì)不同原料分別采用不同強(qiáng)度進(jìn)行加工，能夠?qū)崿F(xiàn)過程控制優(yōu)化，提高卷煙產(chǎn)品質(zhì)量。

［關(guān)鍵詞］信噪比 真空回潮 物料含水率 過程控制優(yōu)化

［中圖分類號(hào)］TS74 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A ［文章編號(hào)］1009－5489(2009)08－0113－02

真空回潮工序是制絲生產(chǎn)的第一道工序，主要任務(wù)是提高煙葉溫度和增加2—4%的物料含水率，改變煙葉的物理特性，提高煙片的耐加工性能，減少造碎，使之滿足后續(xù)加工工序?qū)ξ锪系墓に囈螅瑫r(shí)還可以去除部分雜氣，改善卷煙感官質(zhì)量。由于該道工序是否需要，應(yīng)根據(jù)原煙的含水率和原料粘結(jié)情況而定。氣溫較高，相對(duì)濕度較大，煙葉柔軟而松散時(shí)，一般可不需經(jīng)過預(yù)回潮，直接投入下道工序，而我廠地處東北，四季氣候變化明顯，則必須經(jīng)過預(yù)回潮。然而不同煙草原料，經(jīng)不同強(qiáng)度處理后其物料含水率、感官質(zhì)量有明顯不同。目前，我廠真空回潮工序存在回潮后出口物料含水率波動(dòng)大，標(biāo)準(zhǔn)偏差最大達(dá)到1.23。《卷煙工藝規(guī)范》指出：卷煙企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身特點(diǎn)，把穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量作為研究的重點(diǎn)，以提高在制品和最終產(chǎn)品的控制精度。提高控制水平，迫在眉睫。經(jīng)分析研究造成該問題的主要因素

有：原料種類不同、筒內(nèi)溫度、保溫時(shí)間等。

一、材料儀器設(shè)備與方法

1.材料儀器設(shè)備

真空回潮機(jī)(WZ134-CC)、TM710在線紅外水份儀、烘箱(LC-223)、某品牌配方中的9種原料

2.試驗(yàn)方法

單因素試驗(yàn)：以不同原料為單因素進(jìn)行試驗(yàn)，采用方差分析，確定不同原料是否對(duì)真空回潮后物料含水率有顯著影響。

多因素試驗(yàn)：采用信噪比試驗(yàn)設(shè)計(jì)，確定最優(yōu)因素水平。重點(diǎn)研究第一周期筒內(nèi)溫度、保溫時(shí)間、第二周期筒內(nèi)溫度、保溫時(shí)間等4個(gè)因素對(duì)真空回潮后物料含水率的影響，并在此基礎(chǔ)上對(duì)相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。每個(gè)因素設(shè)4個(gè)水平，因素水平設(shè)計(jì)見表1。選用正交設(shè)計(jì)表頭L₁₆(4⁵)并進(jìn)行表頭設(shè)計(jì)，查得16個(gè)試驗(yàn)的處理方案，見表4。

3.取樣及數(shù)據(jù)采集

單因素試驗(yàn)：將選定配方中的9個(gè)等級(jí)原料分別裝入蒸煙箱，記錄好該原料所處位置。按現(xiàn)行工藝強(qiáng)度加工，回潮后在所記錄位置處分別取每種原料的6個(gè)樣品，用烘箱測(cè)量樣品含水率。重復(fù)試驗(yàn)5次，采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

多因素試驗(yàn)：每次試驗(yàn)生產(chǎn)基本運(yùn)行穩(wěn)定后，從中控室電腦中直接提取每4min間隔的相應(yīng)物料含水率，每批采集9個(gè)原始數(shù)據(jù)。

二、試驗(yàn)結(jié)果與分析

由表2可知，同種原料基本對(duì)真空回潮后物料含水率無(wú)顯著影響，但不同品種原料對(duì)真空回潮后物料含水率具有顯著影響。

由表3可知，C、D、G、H回潮后平均物料含水率無(wú)顯著差異；B、A、I、E、F回潮后物料含水率無(wú)顯著差異，但兩組之間存在顯著差異。所以根據(jù)生產(chǎn)調(diào)度和工藝保障的可能性，我們可將整個(gè)配方中的原料分為第一組和第二組2個(gè)大組，再分別進(jìn)行研究。

由田口品質(zhì)工程原理可知，真空回潮后物料含水率屬于望目特性，物料含水率目標(biāo)值為15.0%—15.5%。分別對(duì)16次試驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)計(jì)算平均值，并進(jìn)行SN比轉(zhuǎn)換，第一組的結(jié)果見表4。

利用直觀分析法計(jì)算第一組第一周期筒內(nèi)溫度、保溫時(shí)間、第二周期筒內(nèi)溫度、保溫時(shí)間等4個(gè)因素對(duì)真空回潮后物料平均含水率的效果，結(jié)果見表5和表6。

由表5、表6各因素水平效應(yīng)及大約一半因素為重要因素的原則可知，第一周期筒內(nèi)溫度對(duì)物料平均含水率和SN比的影響均最大，是重要因素，而且其最優(yōu)水平均為2水平，即50℃；第二周期筒內(nèi)溫度僅對(duì)物料平均含水率有影響而對(duì)SN比沒有影響，是調(diào)節(jié)因素，其最優(yōu)水平為1水平，即35℃；第一周期保溫時(shí)間僅對(duì)SN比有影響而對(duì)物料平均含水率沒有影響，是穩(wěn)健因素，其最優(yōu)水平為3水平，即60S；第二周期保溫時(shí)間對(duì)SN比和物料平均值含水率均沒有影響，是次要因素，從經(jīng)濟(jì)的角度考慮，設(shè)定為30S。而且由空列可知仍存在其他超出試驗(yàn)范圍的因素未涉及。

由表4可知，最優(yōu)水平組合不在已試驗(yàn)的16個(gè)試驗(yàn)中，所以分析確定的最優(yōu)水平組合重新安排試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果：物料平均含水率為15.21%，SN比為32.07dB。結(jié)合表4可知，SN比均高于16個(gè)試驗(yàn)的SN比，證明所確定的最優(yōu)水平組合是合理的。

經(jīng)同樣處理，第二組的最優(yōu)水平組合為第一周期筒內(nèi)溫度3水平(56℃)最佳；第二周期筒內(nèi)溫度2水平(45℃)最佳；第一周期保溫時(shí)間2水平(45S)最佳；第二周期保溫時(shí)間為30S。

三、效果驗(yàn)證

1.生產(chǎn)效果

將該品牌按優(yōu)化后的方案進(jìn)行組織生產(chǎn)，連續(xù)生產(chǎn)53批。真空回潮出口物料平均含水率基本控制在14.87%—15.74%以內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)偏差控制在0.62以下。

2.感官質(zhì)量評(píng)價(jià)

經(jīng)我廠評(píng)吸委員會(huì)分別對(duì)優(yōu)化前卷煙成品、優(yōu)化后卷煙成品樣品進(jìn)行感官質(zhì)量暗評(píng)。評(píng)價(jià)結(jié)果統(tǒng)計(jì)顯示，感官質(zhì)量?jī)?yōu)化后明顯好于優(yōu)化前，主要表現(xiàn)在：香氣透發(fā)程度、豐富性有增加，細(xì)膩程度有提高，舌面顆粒感減少，干燥感增強(qiáng)。

3.成品焦油含量波動(dòng)

分別對(duì)優(yōu)化控制前和優(yōu)化控制后的10個(gè)批次的卷煙成品焦油含量測(cè)試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其波動(dòng)范圍由2.65降低為1.54，可見優(yōu)化控制后產(chǎn)品焦油含量更趨穩(wěn)定。

四、結(jié)論

1.不同品種原料對(duì)真空回潮后物料含水率有極顯著的影響。

2.第一周期筒內(nèi)溫度對(duì)物料含水率的平均值和SN比的影響均最大，是重要因素；第二周期筒內(nèi)溫度和第一周期保溫時(shí)間僅對(duì)物料含水率平均值而對(duì)SN比沒有影響，是調(diào)節(jié)因素；第二周期保溫時(shí)間對(duì)SN比有影響但對(duì)物料平均值沒有影響，是穩(wěn)健因素，而且仍存在其他超出試驗(yàn)范圍內(nèi)的穩(wěn)健因素。

3.對(duì)同一品牌中的不同原料，在真空回潮工序分別采用不同的工藝加工強(qiáng)度進(jìn)行生產(chǎn)控制，優(yōu)化了控制水平，使生產(chǎn)控制更穩(wěn)定，全面提高了卷煙產(chǎn)品質(zhì)量。

4.為過程控制由人工經(jīng)驗(yàn)決策向科學(xué)決策提供理論依據(jù)和方法參考。

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