二潤模式優化對煙草水分和溫度的影響研究

尼奇峰，李方新，王澤理

（甘肅煙草工業有限責任公司，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

打葉復烤是各卷煙工業所調煙葉的前沿加工廠，好的打葉質量可有效提高煙葉整體品質和卷煙加工品質[1]。作為連接煙葉原料和卷煙加工的重要環節，打葉復烤過程關系到整個卷煙工業可持續、健康和穩定的發展，隨著中式卷煙的不斷發展，對打葉復烤后成品片煙質量提出了更高的要求[2]。

水分、溫度及控制指標在整個打葉復烤廠生產中占有極其重要的地位，是重要的評價和控制指標[3-4]。尤其是預處理段的潤葉工序，為后續加工提供符合要求的原料，對后續打葉質量有很大的影響。

在打葉復烤過程中，水分、溫度及其穩定性是多年來煙草行業一直關注的課題[5]。在整個打葉復烤加工過程中，水分溫度控制貫穿于整個復烤過程，尤其在潤葉段水分溫度的控制，因為這個工序煙草水分溫度的穩定性直接影響后續加工的質量及煙草的霉變和醇化。可見水分溫度在整個復烤加工過程中相當重要[6]。20世紀80年代Wierzba M[7]也講到要認識到煙草水分溫度的重要性。

試驗擬對二次潤葉工序參數優化，篩選出最佳控制模式，并深入分析各參數對潤后水分溫度及其穩定性的影響趨勢，找出各參數對不同指標的影響作用，為二次潤葉工序煙葉水分溫度的合理控制提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

復烤廠打葉復烤車間卷煙工業所調原料混打煙葉，流量流量為6.0 T/h，車間溫度為25℃，車間相對濕度為62%。

1.2 試驗儀器

TQM23003型便攜式溫度儀，深圳市迪特愛投資發展有限公司產品；DHG-9145A型電熱鼓風干燥箱，上海一恒科技有限公司產品；AL294型電子天平（感量0.000 1 g），梅特勒-托利多儀器有限公司產品；FSJ-114型植物樣本粉碎機，河南扶溝科學儀器廠產品。

1.3 試驗設計

試驗采用L8（27）進行五因素二水平正交設計[8]，其中前汽壓力（KPa）設50和30這2個水平；后汽壓力（KPa）設35和55這2個水平；滾筒轉速（Hz）設27，35這2個水平；熱風風機轉速（Hz）設40，30這2個水平；加熱器壓力（kPa）設100，60這2個水平；并考慮前汽壓力和后汽壓力的交互作用。

試驗測定指標包括潤后水分、水分增加、水分波動、潤后溫度、溫度波動，每個試驗重復取樣7次。

正交試驗因素與水平設計見表1，試驗方案見表2。

表1 正交試驗因素與水平設計

表2 試驗方案

2 結果與分析

2.1 不同因素水平對潤后水分的影響

試驗方案及試驗結果分析（潤后水分）見表3。

表3 試驗方案及試驗結果分析（潤后水分）

極差分析結果表明，RB>RA×B>RE>RB×E>RA>RD>RC。方差分析結果表明，除滾筒轉速和熱風風機轉速外，其他因素和交互作用均顯著。由A×B，B×E二元表確定其組合為A2B2，B2E2，最優方案為A2B2C2D1E2，即前汽壓力為30 kPa，后汽壓力為55 kPa，滾筒轉速為35 Hz，熱風風機轉速為40 Hz，加熱器壓力為60 kPa。

2.2 不同因素水平對水分增加的影響

試驗方案及試驗結果分析（水分增加）見表4。

表4 試驗方案及試驗結果分析（水分增加）

極差分析結果表明，RB>RA>RA×B>RE>RC>RB×E>RD。方差分析結果表明，除后汽壓力與加熱器壓力間的交互作用及熱風風機轉速外，其他因素及交互作用均顯著。由A×B的二元表可知A1B2為最優搭配。最優方案為A1B2C1D2E2，即前汽壓力為50 kPa，后汽壓力55 kPa，滾筒轉速為27 Hz，熱風風機轉速為30 Hz，加熱器壓力為60 kPa。

2.3 不同因素水平對水分波動的影響

試驗方案及試驗結果分析（水分波動）見表5。

由表5可知，RC>RE>RB>RB×E>RA>RA×B>RD。方差分析結果表明，滾筒轉速達到顯著水平。最優方案為A1B1C2D2E1，即前汽壓力為50 kPa，后汽壓力35 kPa，滾筒轉速為35 Hz，熱風風機轉速為30 Hz，加熱器壓力100 kPa。

表5 試驗方案及試驗結果分析（水分波動）

2.4 不同因素水平對潤后溫度的影響

試驗方案及試驗結果分析（潤后溫度）見表6。

表6 試驗方案及試驗結果分析（潤后溫度）

極差分析結果表明，RB>RC>RE>RB×E>RA×B>RD>RA。方差分析結果表明，后汽壓力和滾筒轉速達到顯著水平。最優方案為A1B1C1D1E1，即前汽壓力為50 kPa，后汽壓力35 kPa，滾筒轉速為27 Hz，熱風風機轉速為40 Hz，加熱器壓力100 kPa。

2.5 不同因素水平對溫度波動的影響

試驗方案及試驗結果分析（溫度波動）見表7。

表7 試驗方案及試驗結果分析（溫度波動）

極差分析結果表明，RD>RB>RA>RC>RE>RB×E>RA×B。方差分析結果表明，熱風風機轉速和后汽壓力達到了顯著水平。最優方案為A2B1C2D2E2，即前汽壓力為30 kPa，后汽壓力為35 kPa，滾筒轉速為35 Hz，熱風風機轉速為30 Hz，加熱器壓力60 kPa。

2.6 綜合分析

通過不同因素水平對所測試驗指標影響的綜合分析，結果表明：

（1）前汽壓力對水分增加的影響排在第2位，顯著，優水平為A1；對溫度波動的影響排在第3位，不顯著，優水平A2；對水分波動和溫度的影響排在第4、5位，不顯著，優水平均為A1。前汽壓力是影響水分增加的主要和重要因素，對溫度波動有較大影響。前汽壓力高時，水分增幅大、波動小，溫度低但波動大，綜合考慮取A1。

（2）后汽壓力對溫度的影響排在第1位，顯著，優水平為B1；對水分增加的影響排在第1位，顯著，優水平為B2；對溫度波動的影響排在第2位，顯著，優水平為B1；對水分波動的影響排在第3位，顯著，優水平為B1。后汽壓力是影響水分增加、溫度和溫度波動的主要因素，對水分波動影響較大，對各項指標均是重要因素，后汽壓力高時，雖然水分增幅大，但潤后煙葉溫度高，水分、溫度波動大，綜合考慮取B1。

（3）滾筒轉速對水分波動的影響排在第1位，顯著，優水平為C2；對潤后溫度的影響排在第2位，顯著，優水平為C2；對水分增加的影響排在第4位，顯著，優水平為C2；對溫度波動的影響排在第4位，不顯著，優水平為C2。滾筒轉速是影響潤后溫度和水分波動的主要和重要因素，滾筒轉速低，潤后煙葉水分增幅大、溫度低，但水分、溫度波動也大，綜合考慮取C2。

（4）熱風風機轉速對溫度波動的影響排在第1位，顯著，優水平均為D2；對溫度的影響排在第4位，不顯著，優水平均為D1；對水分增加和水分波動的影響均排在第5位，顯著，優水平均為D2。熱風風機轉速是影響溫度波動的主要和重要因素，熱風風機轉速低，溫度波動小，水分增加幅度大、水分波動小，但會導致溫度升高，綜合考慮取D2。

（5）加熱器壓力對水分波動的影響排在第2位，不顯著，優水平為E1；對水分增加的影響排在第3位，顯著，優水平為E2；對潤后溫度的影響排在第3位，不顯著，優水平為E1；對溫度波動的影響排在第5位，不顯著，優水平為E2。加熱器壓力是影響水分波動的主要因素，對水分增加和潤后溫度有較大影響，是影響水分增加的重要因素，加熱器壓力高，水分增幅小但波動也小，潤后煙葉溫度低但波動大，綜合考慮取E1。

綜上所述，各因素的優水平組合為A1B1C2D2E1，即前汽壓力為50 kPa，后汽壓力35 kPa，滾筒轉速35 Hz，熱風風機轉速30 Hz，加熱器壓力100 kPa。

不同因素水平對所測試驗指標影響的綜合分析見表8。

表8 不同因素水平對所測試驗指標影響的綜合分析

3 結論

（1）二潤工序通過正交試驗分析得到影響二潤潤后水分、水分增加量、水分波動、潤后溫度、溫度波動的主要因素，分別是前汽壓力、后汽壓力、滾筒轉速、熱風風機轉速、加熱器壓力5個參數，并且5個參數對二潤各指標的影響作用不完全一致。

（2）通過對試驗的綜合分析，初步總結并評價了各參數對每個指標的影響趨勢和程度，著重分析了前汽壓力與后汽壓力間的搭配問題，得出前汽壓力高于后汽壓力的組合方式下，潤葉效果更好。熱風風機轉速與加熱器壓力間的配合受前、后汽壓力水平的影響。

通過對二次潤葉工序各參數的優化，篩選出了最佳控制模式，同時對各參數對潤后水分溫度及其穩定性的影響程度進行了分析和預判，便于合理及時地調整工序參數，使二次潤葉效果快速達到最佳指標，對提高整體煙葉質量具有深遠的指導意義。