均匀设计法优化松散回潮工序工艺参数

摘要：为分析松散回潮各工艺参数对烟片质量的影响，采用均匀设计法对热风风机频率、滚筒驱动频率、汽水系数、提升带速度跟踪系数及热风温度等参数对烟片质量的影响进行了试验。结果表明：出口水分与热风风机频率呈正相关，与汽水系数、提升带速度跟踪系数、热风温度呈负相关；出口温度与汽水系数呈负相关，与热风温度呈正相关。

关键词：松散回潮；工艺参数；均匀设计法；烟片质量；制丝工艺 文献标识码：A

中图分类号：TS452 文章编号：1009-2374（2017）07-0043-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.07.020

松散回潮工序作为制丝工艺的关键工序之一，其工艺任务是增加回潮后烟片的含水率和温度，提高烟片的耐加工性，使切片后片松散，改善烟片的感官质量，满足其后工序制丝工艺要求。由于涉及的工艺参数多，来料烟片的不同，对松散回潮的相关研究多采用正交试验设计等，而均匀设计在松散回潮在线试验方面的应用鲜见报道。因此，采用均匀设计法优化松散回潮工艺参数，旨在为实现精益生产、准确控制、稳定产品质量提供一定参考和技术支持。

1 材料与方法

材料和仪器：“猴王（金）”牌号配方烟叶；松散回潮筒（额定生产能力4800kg/h，秦皇岛烟草机械有限公司）；近红外水分仪（M710e）。

2 方法

2.1 试验方案设计

选取松散回潮段生产参数：热风风机频率、滚筒驱动频率、汽水系数、提升带速度跟踪系数、热风温度为试验因素，各选5个水平（表1），选用U10*（108）均匀设计表安排实验并制定试验方案（表2）。以松散回潮后叶片含水率、叶片温度为试验指标进行试验。

2.2 取样与检测方法

在松散回潮出口处根据在线近红外显示的水分和温度进行采集，每隔1分钟采集一次，记录得到温度、水分。每批次在贮叶柜贮存4小时之后，进行下道工序加工，准确称量筛分的烟末和碎片。

3 结果与分析

3.1 描述统计性分析

由表2可知，各试验的水分平均值都在工艺标准范围之内（18.5±1.5）；从标准偏差、标准误差看出，8号试验的标准偏差、标准误差、方差数值最小，说明此组试验数据相对于平均值的离散程度较为集中；第2号、3号、5号、8号、9号试验数据分布偏度为负，说明数据形态左偏，其余各组试验数据分布偏度为正，说明数据形态右偏；从峰度可以看出，除6号试验为尖顶峰形态之外，其余各组试验为平顶峰形态；按照变异系数划分等级：变异系数100%为强变异性，可以看出各组试验数据均属弱变异强度，其中以8号试验的变异系数较小，说明8号试验的数据整体变异程度较小。

由表3可知，各试验的温度平均值除第1号、4号、6号、7号低于标准规定（53±3）℃的下限之外，其余各组试验数据都在工艺标准范围之内，故以下分析仅分析除去第1号、4号、6号、7号的试验的其他组试验数据。从标准偏差、标准误差、方差看出，8号试验的标准偏差、标准误差、方差数值最小，说明此组试验数据相对于平均值的离散程度较为集中；第8号、10号试验数据分布偏度为负，说明数据形态左偏，第2号、3号、5号、9号试验数据分布偏度为正，说明数据形态右偏；从峰度可以看出，第2号、3号、10号试验为尖顶峰形态，第5号、8号、9号试验为平顶峰形态；从变异系数可以看出，各组试验数据均属弱变异强度，其中以8号试验的变异系数较小，说明8号试验的数据整体变异程度较小。

从表4可以看出，筛分烟末重量以第6号试验较少，筛分碎片重量以第8号试验较少，而筛分烟末、碎片的总重量以第8号试验为较少。

从以上可以直观地分析出，8号试验为较佳组合，其各项工艺参数为热风风机频率为47Hz、滚筒驱动频率为26Hz、汽水系数为0.3、提升带速度跟踪系数为0.34、热风温度为70℃。

3.2 各工艺参数对松散回潮出口水分、温度的影响

以松散回潮出口片烟水分、温度和筛分加料入口水分为因变量，5个工艺参数为自变量进行多元线性逐步回归分析，共得到3个决定系数为0.8293、0.8227、0.8174的回归方程，说明自变量能够分别解释82.93%、82.27%、81.74%因变量的变化，3个回归方程的标准化回归系数、标准化回归系数、决定系数检验结果见表5，根据标准化回归系数的绝对值可以比较自变量对因变量影响的程度，绝对值越大，说明该自变量对因变量的影响越大。出口水分与热风风机频率呈正相关，与汽水系数、提升带速度跟踪系数、热风温度呈负相关，各因素的影响程度由大到小依次为汽水系数、热风温度、提升带速度跟踪系数、热风风机频率；出口温度与汽水系数呈负相关，与热风温度呈正相关，汽水系数的影响大于热风温度。

3.3 最优工艺参数的组合选择

由回归分析可以看出，热风风机频率仅对出口水分影响，故应选择水平为47Hz；滚筒驱动频率根据生产实际及直观分析选择水平为30Hz；出口水分、出口温度均受汽水系数和热风温度的影响，且与汽水系数呈负相关，故应选择汽水系数的水平为0.3；由标准规定出口温度为（53±3）℃，相关回归方程可推算出热风温度为77.75℃，故应选择最高水平74℃，此时出口温度为52.13℃；热风风机频率仅对出口水分影响，故应选择水平为47Hz，由相关回归方程可推算出提升带速度跟踪系数为0.27，此时出口水分为18.5。

综合回归分析的结果，确定的各项工艺参数为热风风机频率为47Hz、滚筒驱动频率为30Hz、汽水系数为0.3、提升带速度跟踪系数为0.27、热风温度为74℃。

3.4 验证应用

将通过描述统计性分析和回归分析得到的参数组合应用到在线生产中，应用效果见表6。表中0号组合为试验前工艺参数组合，1号组合为通过描述统计性分析得到的组合，2号组合为通过回归分析得到的组合。由表中可以看出，1号和2号组合筛分沫子重比0号组合降低了4.16%，碎片重分别降低了5.36%、11.74%；出口温度分别提高了1.82%、1.01%；出口水分以2号组合更接近松散回潮出口水分的标准规定（18.5%±1.5%）。

4 结语

对于松散回潮机松散回潮方式，热风风机频率、滚筒驱动频率、汽水系数、提升带速度跟踪系数及热风温度均为重要的工艺参数，但各工艺参数对烘后烟片质量和筛分量影响的重点和趋势不同。出口水分与热风风机频率呈正相关，与汽水系数、提升带速度跟踪系数、热风温度呈负相关；出口温度与汽水系数呈负相关，与热风温度呈正相关，在试验范围内，各工艺参数的最优组合为：热风风机频率为47Hz、滚筒驱动频率为30Hz、汽水系数为0.3、提升带速度跟踪系数为0.27、热风温度为74℃。与优化前相比，筛分烟沫降低了4.16%，碎片重降低了11.74%；出口温度分别提高了1.01%。

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