基于烟梗浸泡试验的质量改进研究

摘 要：结合烟梗浸泡实验室试验结果，为了使试验能真实反映在线加工结果，进行了烟梗浸泡的放大样试验。试验安排了三个试验方案，慎重地选择了工艺参数，最终选择了两个重要的参数――浸泡时间和浸泡温度。为了加快试验进度，减少试验次数，试验采用均匀设计法，均匀设计法与经常使用的正交试验设计各有千秋，简单介绍了选用均匀设计法的原因，根据均匀设计测试和转化结果，利用二元回归分析求出较佳的加工参数，然后再进行上线测试验证加工参数的可行性。最后，试验的结论可以作为以后工作的行动指南，并且本次试验的方法更可以为以后类似的试验提供借鉴作用，试验效果也是非常显著的。

关键词：均匀设计；回归分析,浸泡时间；浸泡温度

中图分类号：T-652.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2007）09-0245-02

1 试验方案

1.1 同一温度、不同年份烟梗试验

取2002年烟梗、2004年混打梗各100Kg，测试60℃水温、不同浸泡时间下，存放4h后烟梗水分和回透率。

1.2 同一浸泡时间、不同水温试验

取2002年烟梗100Kg，测试浸泡40s、不同温度下，存放4h后烟梗水分和回透率。

1.3 均匀设计试验

取2002年份的烟梗200Kg，分成若干份（每份以薄片箱约15Kg为单位），测试不同浸泡时间、浸泡温度下，存放4h后水分和回透率。

该试验的测试的重点是烟梗年份一定的情况下,测试浸泡时间和浸泡温度这两个影响因素。浸泡温度和浸泡时间直接影响烟梗的水分和回透率。“浸泡法处理烟梗”的新工艺重点要控制浸泡时间和浸泡的温度，精确的确定这两个参数有利于烟梗吸收料液，避免膨化后加料降低填充值的缺陷，改善梗丝的品质。

试验方法采用选择均匀设计而没有采用其它试验方法的原因：

（1）该试验的水平数较多，不太适合正交试验。

（2）由均匀设计试验的特点决定：每个因素的每个水平做一次且仅做一次试验，每行每列有且仅有一个试验点。

所以结合本次试验的条件，只需进行6次试验。

我们知道正交试验法（正交设计）是目前最流行，效果相当好的方法。但是每一个方法都有其局限性，正交试验也不例外，它只宜于用于水平数不多的试验中。若在一项试验中有s个因素，每个因素各有q 水平，用正交试验安排试验，则至少要作q平方次试验，当q 较大时,q平方将更大，使实验工作者望而生畏。

均匀设计是由我国统计学家方开泰在1978年提出的，均匀设计就是只考虑试验点在试验范围内均匀散布的一种试验设计方法，也是通过一套精心设计的表来进行试验设计的。每一个均匀设计表有一个代号 或 ，其中“U”表示均匀设计，“n” 表示要做n 次试验，“q”表示每个因素有q个水平，“s”表示该表有s列。的右上角加“*”和不加“*”代表两种不同类型的均匀设计表。通常加“*”的均匀设计表有更好的均匀性，应优先选用。

每个均匀设计表都附有一个使用表，它指示我们如何从设计表中选用适当的列，以及由这些列所组成的试验方案的均匀度。表1是U*6(64)的使用表。它告诉我们，若有两个因素，应选用1，3两列来安排试验；若有三个因素，应选用1，2，3三列，…，最后1列D表示刻划均匀度的偏差(discrepancy)，偏差值越小，表示均匀度越好。

结合本次试验有两个因素，每个因素有六个水平，恰好可以使用U*6(64)。再结合表1，我们可以确定出试验方案.如表2所示。

2 试验结果及分析

2.1 不同年份烟梗对比试验结果

从测试结果来看，处理后的烟梗增湿能力和存放年份关系很大，这在实验室小样试验结论相同，相差一年的烟梗浸泡时间能缩短一半。这表明设计浸泡烟梗设备时，必须考虑到不同年份烟梗处理时间的差异；同时，烟梗在浸泡处理时，也必须分年份进行处理。

2.2 不同温度对比试验结果

采用2002年烟梗，浸泡时间为40s。从测试结果来看，随着温度的升高，烟梗的水分和回透率也随之增加。从40℃升高到50℃时，水分增加2.18％，回透率增加15％；从50℃升高到60℃时，水分增加1.22％，回透率增加10％。表明，温度升高到一定程度后，烟梗的吸水速度有所降低，从经济角度来看，不必追求过高的温度。

2.3 均匀设计法试验结果

水分选择区间33％－35％；回透率选择区间70％－90％。数值在区间内的为1，不在区间内的分别按界限值进行折算。

说明样本的回归方程代表性强,该回归方程有意义。

回归方程的显著性检验（F检验）是对因变量与所有自变量之间的线性关系是否显著的一种假设检验。F统计量定义为：平均的回归平方和与平均的残差平方和（均方误差）之比，对于此二元线性回归方程：

式中，SSR为回归平方和，是由回归方程可以解释的那一部分离差平方和,SSE为残差平方和，是用回归方程无法解释的那一部分离差平方和

n为样本数，k为自变量个数。F统计量服从第一自由度为k、第二自由度为n-k-1的F分布。即F∽F(k,n-k-1)

从F统计量的定义是可以看出，如果F值较大，则说明自变量造成的因变量的变动远远大于随机因素对因变量的影响。即是F统计量越显著，回归方程的代表性就越强。

此回归方程的F统计量F=0.01220.0009(6-2-1)=20

F

联立①②得一元二次方程组：

分别取Y1=1，Y2=1，解得：X1=51X2=50

对求得的上述条件进行试验验证，测得水分为34.14％、回透率为70％，符合条件要求，证明方程有效。这说明无论是理论上还是实际上该方程都是有效的。从而也得出较佳的加工参数为（适用2002年烟梗）：

水温为：51℃；浸泡时间为：50s。

参考文献

［1］余建英,何旭宏.数据统计分析与SPSS应用［M］.北京:人民邮电出版社，2003.

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［5］张承恩.推广均匀设计的讲课提纲［M］.1994.

［6］刘钟祥.关于降低卷烟焦油量的有关问题［J］.烟草科技,1997,(5)：5-6.

［7］王元.均匀设计――一种试验设计方法［J］.科学导报,1994.

［8］方开泰,李久坤.均匀设计的一些新结果［J］.科学导报,1994.

注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”