煙草制絲加工過程參數分析與控制技術研究

崔旭

摘 要：隨著信息管理技術的發展與應用，國際行業內先進煙草制絲線開發應用了工藝質量統計分析系統。工藝質量統計分析系統對內在質量變化趨勢進行評估，但受限于檢測手段、指標、可控制參數，還未能在線評估出產品結果內在質量要素的變化結果。本文主要研究煙草加工制絲在線生產過程中對煙葉原料感官質量變化趨勢的精確、有效、動態的控制，根據采集在線運行設備的各個過程參數，實時評估出工序加工后成品感官質量可能的結果。

關鍵詞：煙草制絲;參數分析;控制技術

隨著國際市場卷煙加工工藝技術進步和理念更新，國家局明確提出“卷煙上水平”作為當前和今后一個時期的主要任務，而這賦予煙草行業的職責與使命就是要加速工藝與設備技術的研究，提升設備保障能力。特別是“中式卷煙”的提出，確定了我國卷煙產品的發展方向。培育“兩個十多個”的新任務，對卷煙工藝和設備提出了新的、更高的要求[1]。中式卷煙與國外卷煙相比，原料不同，卷煙風格迴異。不僅如此，國內不同卷煙品牌的制絲工藝也都各不相同、各具特色。近年來，隨著行業“品牌發展戰略”的不斷深化，卷煙工業企業的工藝與設備需求呈現精細化、復雜化、多樣化的發展趨勢，同時各項工藝要求標準也更高、更嚴格[2]。因此對制絲設備的整體技術性能也提出了更高的要求，因此開發研制新一代高技術含量的制絲加工過程參數的實時分析與智能化動態控制技術對于滿足中式卷煙加工需要，攀登國際制絲加工技術發展水平尤為重要。本文主要研究煙草加工制絲在線生產過程中對煙葉原料感官質量變化趨勢的精確、有效、動態的控制，根據采集在線運行設備的各個過程參數，實時評估出工序加工后成品感官質量可能的結果。

1 煙草制絲加工過程參數分析存在問題

1.1 控制要素的確認存在問題

供絲機的常規控制：控制層按照工藝要求，根據傳感器反饋來的信號，實施控制，如出口水份指標設定，設備控制精度達到±，即為合格。但是，滿足這一工藝指標加工出來的煙絲，內在的各項評吸指標是不同的！并且滿足這一工藝指標參數與控制參數不是唯一對應的！例如，在運行過程中，下面的控制要素發生變化，會造成不同的結果，如下：排潮風門開度減小可導致出料水份上升筒體溫度上升可導致出料水份下降循環熱風溫度上升可導致出料水份下降蒸汽閥門減小可導致出料水份下降筒體轉速下降可導致出料水份下降特殊工藝補償（風分冷卻）對煙絲水份也有一定的作用。

1.2 控制方式控制存在的問題

以烘絲機為例，其控制方式普遍采用傳統的結果控制方式，即僅靠檢測出料水份、溫度，進行調節這一傳統控制模式，這種控制模式無法預見性的提前控制產出成品，同一檢測結果，內在質量差異可能很大（實踐證明：前面提到的項控制參數，每項變化都會引起評吸指標的差異）。這其中：有的項控制參數已經偏高了，有的卻偏低了（指的是因該項參數取值范圍引起評吸的內在指標超差），但綜合調整結果即工藝檢測指標——水份，是合格的！這種方式所產生的問題有：

一是，由于實施的是結果控制，產品的內在品質波動大。

二是，由于檢測手段的局限性，使得產品的很多內在品質參數、指標（如色澤、雜氣、余味、香氣、協調性、豐滿程度、填充值以及理化指標）無法實時采樣檢須，更不能實現控制。而正是這些內在指標決定了卷煙產品不同品牌的獨特香氣風格和口味特征。

2 煙草制絲加工過程參數的控制分析

2.1 具體技術路線

一是利用評吸和分析手段，建立煙葉原料特性圖譜以及卷煙產品中的煙葉原料表征特性圖譜;

二是利用新線調試時段，先后投入一定批量單等級或組別煙葉試生產，在滿足煙草加工工藝標準的前提下，對各種過程參數進行可能取值范圍內的調整試驗，且每一批次又分別在不同時間段有計劃的幾次調整工序參數和工藝條件。對試驗目標物料在各工序工藝點間的品質變化過程進行參數跟蹤記錄、取樣、分析，獲取最終產品內在質量與設備運行參數相關的數據，將多組數據按編碼組合，統計分析后建立趨勢分析圖譜;

三是按品牌、煙葉模塊、控制段、工序、設備、時間等元素，進行一一對應分類、編輯分析，運用科學的統計分析工具進行分析研究得出各控制要素、工序條件與感官質量等數據之間的數學函數關系，建立數學分析模型;

四是控制參數進一步優化，完善數學分析模型;

五是數學分析模型試用研究。利用數據庫資源，在系統中，編輯在線評估控制軟件模塊，根據在線評估的結論以及數據庫對運行工況（參數偏差深度）的分析、優化參數的調用，選擇合適的控制參數下載到相應的底層及現場操作站中，底層控制系統以此參數為控制基準實施控制，實時調整運行參數的設定值、干預過程控制參數的調節、形成參數限定校正。

2.2 技術關鍵

研究利用信息管理系統對過程參數引起產品結果內在質量（指標）的變化進行實時評估，并根據評估結果實時修正相應工序控制參數，使控制參數動態適應感官質量的變化，使控制過程智能化，其控制理念和控制方法是行業內一項創新性研究。

工序質量評價實現量化分析一建立“芙蓉王”生產線設備運行參數模型和工藝過程品質數據庫。各工藝控制點的控制參數優化。研究實踐可靠、準確的“在線評估”方法。研究多個控制要素綜合作用的關系，探索智能控制次序、程序、范圍。完成評估與控制有效結合，真正能夠及時、準確、有效修改底層控制系統的控制參數，確保產品內在指標穩定。

2.3 技術難點分析

通過工序質量評價系統工程建立分析模型是一項非常復雜、技術含量較高的研究內容，一是參與分析的變量很多，數個參數中每一個變化都可能引起綜合效果變化，有些參數之間相互牽連、干擾;二是感官質量（包括評吸）很難界定明確數據;三是統一樣品，不同的評吸人員得出的結論有差異。參數優化，需要大量的檢驗測試，科學的分析，反復修改調試。動態分析，一是需要在大量的動態參數中，剔除擾動信息，捕捉有效參數;而是要實時與數據庫中的標準優化參數對比、分析，得出精準半段結論;三是要將判斷結論實時在監控系統中顯示出來，提出控制系統出現的偏差、處理措施。智能控制系統，首先要研究出動態評估出的偏差需要調整那些參數，其次要研究出每次調整的計算值和最大調整幅度，第三要將若干個調整參數排序調整;第四是研究出的調整指令能夠立即下達到控制系統，控制系統又能夠立即實時調節，而且控制系統中的原有過程控制又能順利配合工作。

3 結論

此次研究、實踐，不僅能實時動態評估出內在質量的狀態、預測產品結果質量，而且還能提前糾正修改控制系統運行參數，以科學的、先進的智能控制系統控制產品內在質量的穩定，促進了產品內在質量的穩定提高，特別是保持并促進了原精品線品牌風格、感官、評吸結果升級。

參考文獻

[1]楊俊杰，歐陽敏，王華君.制絲線關鍵工序工藝參數的優化中國煙草學會工業專業委員會煙草工藝學術研討會論文集，2018年.

[2]姜成康.全面推進“卷煙上水平”努力保持行業持續健康發展全國煙草工作會議報告，2010年.