基于優化平準器參數改善卷煙端部落絲量的研究

葉 茵，關 斌，常 宇，趙巧琳，饒 穎，馬 玲，朱 明，李勤書

（紅云紅河煙草（集團） 有限責任公司紅河卷煙廠，云南 彌勒 652399）

卷煙端部落絲量是指從卷煙產品煙支的煙絲裸露端部掉落煙絲量[1-4]，其作為卷煙產品一項主要物理指標，不但影響產品質量的優劣，還會帶來物料的消耗，進而影響消費者的滿意度和對品牌的認可度[5-6]。影響端部落絲量的因素包括煙支克重、煙絲結構質量中的整絲率和造碎率、煙絲水分、煙支密度（特別是端頭切面壓緊處的煙絲密度，即緊頭密度） 等[7-13]，其中緊頭密度的影響顯著。卷煙機生產卷煙時，對煙支的質量控制通過平準器這一重要組件實現：平準器通過對預制煙絲條的削減、整理來控制煙絲用量，實現煙支質量的有效調節。調節過程中，平準器自身結構上設置的凹槽會增加煙條切分處的煙絲量，使煙支端頭位置形成緊頭，保障煙支端部不空頭，控制卷煙產品質量穩定[14-17]。通過對平準器規格參數的調整，設計正交試驗，將平準器深度和寬度等因素與煙支端部落絲量的關聯性作為重點研究方向，優化了平準器規格，為卷煙品質中的端部落絲量控制提供了解決思路和方案。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

試驗材料：HH-D 牌號常規卷煙，紅河卷煙廠提供。

試驗儀器：ZJ17 型卷接機組，常州煙草機械有限責任公司產品；QTM 型綜合測試臺，英國CERULEAN 公司產品；CLIMACELL707 型恒溫恒濕箱，德國MMM公司產品。

1.2 試驗方法

1.2.1 正交試驗方案設計

通過前期研究發現HH-D 卷煙含末率和端部落絲量精度控制最差，說明煙支密度均勻性較差，試驗以端部落絲量為改進重點，以優化平準器規格為手段，選擇2 個平準器凹槽深度（A、B） 和凹槽寬度（C） 作為試驗因素，以端部落絲量為試驗指標設計了三因素三水平的正交試驗。

正交試驗因素與水平設計見表1。

表1 正交試驗因素與水平設計/mm

1.2.2 卷煙物理指標檢測方法

根據GB/T 22838—2009 系列標準對卷煙樣品的質量、圓周、吸阻、硬度、總通風率、含水率、含末率等指標進行測定；根據文獻[3]測定HH-D 卷煙端部落絲量。

1.3 數據處理方法

通過Excel 2010 對數據進行歸納整理，并對整理的數據進行處理與分析，運用多因素方差分析對正交試驗結果和驗證試驗結果進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 正交試驗極差分析結果

以HH-D 卷煙為試驗對象，以平準器凹槽深度和寬度為試驗因素，端部落絲量為試驗指標，采用正交設計方法對試驗條件進行了優化研究。

正交試驗極差分析見表2。

表2 正交試驗極差分析

隨著試驗條件的變化，端部落絲量的變化為5.02～8.23 mg/支。隨著槽深1 尺寸的增大，端部落絲量先降低再升高，隨著槽深2 和槽寬尺寸的增大，端部落絲量呈現降低的趨勢，各影響因素的極差大小順序為槽深1＞槽深2＞槽寬，說明槽深1 的尺寸對端部落絲量的影響最大，槽深2 次之，槽寬最小。極差分析結果對應最優水平分別為槽深1 尺寸3.8 mm，槽深2 尺寸1.8 mm，槽寬4.8 mm，在此條件下測得的端部落絲量最小。

2.2 正交試驗方差分析結果

端部落絲量指標正交試驗方差分析見表3。

表3 端部落絲量指標正交試驗方差分析

由表3 可知，3 個因素對端部落絲量的影響均達到了顯著水平，說明試驗條件會明顯影響測量結果。方差分析結果顯示各因素對端部落絲量的影響順序為槽深1＞槽深2＞槽寬，與極差分析結果一致。

HH-D 卷煙物理質量統計結果（除端部落絲量外） 見表4，質量指標正交試驗方差分析見表5，圓周指標正交試驗方差分析見表6，吸阻指標正交試驗方差分析見表7，硬度指標正交試驗方差分析見表8，總通風率指標正交試驗方差分析見表9，含水率指標正交試驗方差分析見表10，含末率指標正交試驗方差分析見表11。

表4 HH-D 卷煙物理質量統計結果（除端部落絲量外）

表5 質量指標正交試驗方差分析

表6 圓周指標正交試驗方差分析

表7 吸阻指標正交試驗方差分析

表8 硬度指標正交試驗方差分析

表9 總通風率指標正交試驗方差分析

表10 含水率指標正交試驗方差分析

表11 含末率指標正交試驗方差分析

由表4 可知，隨著試驗條件的變化，卷煙單支質量變化為0.869～0.904 g，平均值為0.886 g；卷煙圓周變化為24.01～24.50 mm，平均值為24.16 mm；吸阻為1 225～1 284 Pa，平均值為1 244 Pa；硬度為63.2%～66.3%，平均值為64.6%；總通風率為16.9%～17.6%，平均值為17.2%；含水率為12.01%～12.38%，平均值為12.15%；含末率為1.02%～2.54%，平均值為1.89%。除含末率外，其余各指標RSD 統計結果在1%左右，說明數據較穩定，試驗條件變化對質量、圓周等指標的影響較小，含末率RSD 統計結果為26.43%，說明含末率數據波動較大，試驗條件對含末率影響較大。

由表5 ～表10 可知，槽深1、2 和槽寬3 個因素對質量、圓周、吸阻、硬度、總通風率和含水率等指標的影響不顯著，說明槽深和槽寬對質量、圓周、吸阻、硬度、總通風率和含水率無影響；由表11 可知，槽深1 和2 對含末率的影響接近顯著水平，槽寬的影響不顯著，說明槽深對含末率有一定的影響，此結果與表4 的統計結果基本一致。

綜上所述，試驗條件對端部落絲量的影響最大，對含末率有一定的影響，對質量、圓周、吸阻、硬度、總通風率和含水率等指標無影響。綜合端部落絲量指標的極差分析和方差分析可知，當平準器規格為槽深1 尺寸為3.8 mm，槽深2 尺寸為1.8 mm，槽寬為4.8 mm 時測得的端部落絲量最小。

2.3 驗證試驗結果

按照正交試驗極差分析和方差分析得到的最優條件重新生產一批HH-D 牌號卷煙進行端部落絲量的測定。

驗證試驗結果見表12。

表12 驗證試驗結果

驗證3 d 的端部落絲量平均值的統計結果分別為4.92，4.83，5.00 mg，RSD 均小于5%，數據較穩定，驗證試驗結果與正交試驗最優水平的結果較一致，說明此條件下生產的HH-D 卷煙端部落絲量最小。

3 結論

在正交試驗方案的設計條件下：

（1） 隨著槽深1 尺寸的增大，端部落絲量先降低再升高；隨著槽深2 和槽寬尺寸的增大，端部落絲量呈現降低的趨勢，各影響因素的極差大小順序為槽深1＞槽深2＞槽寬。

（2） 方差分析結果顯示，測試條件對端部落絲量的影響最大，對含末率有一定的影響，對質量、圓周、吸阻、硬度、總通風率和含水率等指標無顯著影響，當平準器規格為槽深1 尺寸為3.8 mm，槽深2 尺寸為1.8 mm，槽寬為4.8 mm 時測得的端部落絲量最小。

（3） 驗證試驗結果與正交試驗最優水平的結果較一致，說明此條件下生產的HH-D 卷煙端部落絲量最小。

研究表明，卷煙機平準器的槽深和槽寬參數與卷煙產品的端部落絲量具有較顯著的相關性；通過優化平準器參數，能夠有效地改善卷煙的端部落絲量指標，提升產品品質，對控制產品質量的穩定性起到積極作用。該試驗提出的基于優化平準器規格參數，用于改善卷煙品質中的端部落絲量的控制思路，對生產制造具有實際的指導意義。