基于正交設計的云南煙葉打葉技術研究

許強 胡宗玉 李少鵬 周永健 葛霓志 張玉海

摘要：以云南煙葉作為分析對象，研究一打框欄形狀與尺寸、打葉物料流量、打前葉片含水率對葉片結構及葉中含梗率的影響。采用正交試驗設計，利用直觀分析法、方差分析法、綜合平衡法等分析方法對試驗數據進行分析。結果表明，框欄在1%水平下對大片率、葉中含梗率差異均顯著;物料流量在5%水平下對大片率差異顯著，在10%水平下對<2.36 mm葉片率差異顯著;打后煙葉含水率在5%水平下對<2.36 mm葉片率差異顯著;在試驗范圍內，各因數的最優水平為3.2寸六邊形框欄、打葉流量14 000 kg/h、打前煙葉含水率17%～18%，能夠較好實現“降大擴中控碎去梗”的打葉工藝理念。

關鍵詞：正交試驗;葉片結構;方差分析;直觀分析;綜合平衡;打葉技術;煙葉

中圖分類號： TS44+3文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）21-0263-03

收稿日期：2019-08-14

基金項目：江蘇中煙工業有限責任公司項目（編號：201904）。

作者簡介：許強（1987—），男，江蘇揚州人，碩士，工程師，主要從事煙草工藝研究。Tel：（0517）69896819;E-mail：xuqiang@jszygs.com。

通信作者：張玉海，碩士，高級工程師，主要從事卷煙配方與工藝研究。Tel：（0371）67672357;E-mail：yancaozhangyuhai@126.com。

打葉去梗是葉片與煙梗分離的過程，是打葉復烤過程中的重要工序，打葉質量的好壞，直接影響煙葉原料的消耗與卷煙企業的制絲質量[1-3]。卷煙工業企業不再單純追求出片率，降低大片率、提高中片率、控制碎片率、降低葉中含梗率，合理的葉片結構逐步成為新要求。在打葉去梗過程中，很多因素會影響打后的葉片結構，如打輥轉速、風分頻率、框欄檔距以及煙葉含水率和溫度等[4-6]。目前，大部分研究都是基于某個因數或2個因數進行，同時基于多個因數進行研究并找出最優水平的報道仍較少。

本研究以一打框欄形狀與尺寸、打葉物料流量、打前葉片含水率等為試驗因數，利用正交試驗設計方法研究各因數對打后葉片結構及葉中含梗率的影響情況，以期尋找符合“降大擴中控碎去梗”工藝理念的最優水平，提高煙葉利用率，降低卷煙生產成本。

1材料與方法

1.1試驗材料、設備和儀器

1.1.1試驗材料云南曲靖2017年單打C3F云煙87。

1.1.2試驗設備流量控制設備：一潤電子皮帶秤（CK67E型）、二潤電子皮帶秤（CK67E型），均購自昆明船舶設備集團有限公司。

潤葉設備：一次潤葉機（滾筒式熱風潤葉機，WF363型）、二次潤葉機（滾筒式熱風潤葉機，WF3523B型），均購自昆明船舶設備集團有限公司。

打葉設備：臥式臥分打葉機組（AW973C型，四打十二分含回梗打），購自北京長征高科技有限公司。

1.1.3檢測儀器Q C Test Shaker葉片振動分選機、Q C Stem Tester葉含梗檢測機，均購自英國GCH Cardwell有限公司;RX-29-10旋轉分篩，購自美國泰勒工業集團;MT-C快速水分測定儀，購自德國布拉本德公司;IS34EDE-H電子稱（感量0.1 g），購自德國賽多利斯集團。

1.2試驗方法

1.2.1試驗條件

試驗開始前對一級打葉器的比例分料器進行優化調整，保障一級打葉器各進料口進料比例基本一致。潤后煙葉含水率和溫度均應達到工藝質量要求并保持穩定，各試驗打葉風分參數應保持一致。

1.2.2試驗設計

設置物料流量、框欄開口形狀與尺寸（以下簡稱框欄）、二潤后煙葉含水率（以下簡稱含水率）等3個試驗因素，每個因素設置3個水平，采用L9（34） 正交表設計試驗開展不同打葉參數對葉片結構影響試驗。因素水平設置見表1，L9（34）正交表設計見表2，試驗順序及各試驗參數設置見表3。

1.2.3取樣及檢測方法

過程質量的取樣、檢測均參照行業標準YC/T 147—2010《打葉煙葉 質量檢驗》中的方法[7]執行。

感官評吸方法為單一評吸法。

1.3數據處理與分析

使用SPSS 19.0軟件對試驗數據進行統計處理，利用直觀分析、方差分析、綜合平衡法等分析方法對結果進行分析。

2結果與分析

由表4可知，試驗a的大片率、大中片率、大中小片率和葉中含梗率均低于其他試驗，碎片率和碎末率均高于其他試驗，中片率與試驗c基本一致，均高于其他試驗。

2.1大片率分析

由表5可知，因素C檢驗結果P=0.799 8，即潤葉煙葉含水率對大片率影響不顯著，且MSC=0.43，小于誤差MSE=170，所以只考察合并誤差項后的A′和B′。A′檢驗結果P<0.01，即在1%水平下框欄對大片率影響顯著，B′檢驗結果P=0.037<0.05，即在5%水平下流量對大片率影響顯著。

由表6可知，對大片率影響因素主次表現為A>B>C，即框欄>物料流量>潤葉煙葉含水率。由于大片率為望低性指標，因此最優因素水平組合為A1B1C1。

2.2<2.36 mm葉片率分析

由表7可知，因素C檢驗結果P=0.037 4<0.05，即在5%水平下水分對<2.36 mm葉片率影響顯著，因素B檢驗結果為P=0.071 4<0.1，即在10%水平下水分對<2.36 mm 葉片率影響顯著，因素A對<2.36 mm葉片率影響不顯著。

由表8可知，對<2.36 mm葉片率影響因素主次表現為C>B>A，即潤葉煙葉含水率>物料流量>框欄。由于<2.36 mm 葉片率為望低性指標，因此最優因素水平組合為C2B2A3。

2.3葉中含梗率分析

由表9可知，因素B檢驗結果P=0.654>0.05，即在5%水平下流量對葉中含梗率影響不顯著，且MSB=0.005 2，小于誤差MSE=0.009 8，所以須將B與誤差項合并。因素C檢驗結果P=0.696>0.05，即在5%水平下水分對葉中含梗率影響不顯著?且MSC=0.004 3?小于誤差MSE=0.009 8，所以須將C與誤差項合并，只考察合并后誤差項的A′。A′檢驗結果P<0.01，即在1%水平下框欄對葉中含梗率影響顯著。

由表10可知，葉中含梗率影響因素主次表現為A>C>B，即框欄>潤葉煙葉含水率>物料流量。由于葉中含梗率為望低性指標，因此最優因素水平組合為A1C3B1。

2.4綜合分析與優化

由于不同的指標所對應的最優方案有所不同，為找到最佳的工藝參數，通過綜合平衡法進行分析，具體過程如下：

A因素：本試驗以降低大片與葉中含梗率為目標，同時控制打葉過程碎片率，在1%水平下對大片率、葉中含梗率影響均顯著，因此優選A1。

B因素：在5%水平下對大片率影響顯著，可選B1;在10%水平下對<2.36 mm葉片率影響顯著，可選B2;對葉中含梗率差異不顯著。同時從生產進度方面（生產效率）分析，可取B1。綜上所得，B因素應優選B1，即14 000 kg/h。

C因素：對大片率、葉中含梗率影響均不顯著，在5%水平下對<2.36 mm葉片率影響顯著。通過直觀分析，可選C2，但K2與K3相差不大。另一方面，通過感官評吸（表11）所得，高潤葉煙葉含水率試驗樣品感官品質綜合得分明顯低于中、低潤葉含水率樣品，感官評吸質量應為優先考慮因素，即優先選擇中、低潤葉含水率。綜上所得，C因素應優選C3，即打前葉片含水率為（17.5±0.5）%。

通過綜合分析可得優選方案為A1B1C3，即3.2寸六邊形框欄，物料流量為14 000 kg/h，打前葉片含水率為（17.5±05）%。

3結論與討論

本研究驗證了一打框欄、物料流量、打前葉片含水率等3個因素對打葉質量的影響均較為顯著?具體如下：（1）框欄在1%水平下對大片率、葉中含梗率影響均顯著，3.2寸六邊形框欄有助于降低大片率與葉中含梗率;（2）物料流量在5%水平下對大片率影響顯著，在10%水平下對<2.36 mm葉片率影響顯著，適宜的物料流量有助于降低大片率與<2.36 mm葉片率;（3）打前煙葉含水率在5%水平下對<2.36 mm葉片率影響顯著，中、高打前煙葉含水率有利于減少<2.36 mm葉片率，但還應注意與感官評吸結果（或其他方面）相結合來選擇適宜的打葉水分。

在試驗范圍內，各因素的最優水平為3.2寸六邊形框欄、物料流量14 000 kg/h、打前煙葉片含水率17%～18%，在此條件下能夠較好實現“降大擴中控碎去梗”的打葉工藝理念。

參考文獻：

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[7]國家煙草專賣局. 打葉煙葉質量檢驗：YC/T 147—2010[S]. 北京：中國標準出版社，2011.