黃賢飛 劉遠濤 許春平

(1.鄭州輕工業(yè)學院食品與生物工程學院,河南鄭州 450002;2.廣西中煙工業(yè)有限責任公司柳州卷煙廠,廣西柳州 545005)

Sirox膨脹單元對煙絲填充值的影響

黃賢飛1,2劉遠濤2許春平1

(1.鄭州輕工業(yè)學院食品與生物工程學院,河南鄭州 450002;2.廣西中煙工業(yè)有限責任公司柳州卷煙廠,廣西柳州 545005)

以煙絲填充值為參考指標,在前期試驗基礎(chǔ)上,通過DOE試驗設(shè)計,運用曲面響應(yīng)法研究sirox膨脹單元工藝參數(shù)對煙絲填充值的影響。在其它參數(shù)不變的前提下,試驗結(jié)果表明,增溫蒸汽流量、出口溫度和入口含水率均對煙絲填充值有顯著的影響;煙絲填充值最佳工藝參數(shù)值為增溫蒸汽流量380kg/h、增溫出口溫度76℃,入口含水率18.8%。在該條件下,煙絲填充值最高。

Sirox膨脹單元 煙絲 響應(yīng)曲面法 填充值

在煙絲的生產(chǎn)過程中，存在著煙絲填充性較差，造碎偏多等問題[1]，從而影響了煙絲的有效利用率，并影響煙支卷接質(zhì)量。Sirox膨脹單元是將切后葉絲、梗絲增溫增濕使葉絲和梗絲充分潤透，使葉絲和梗絲溫度和含水率達到一定要求后連續(xù)加入氣流干燥工序的干燥管內(nèi)或薄板干燥的滾筒內(nèi)進行干燥，提高葉絲和梗絲的填充能力[2]。本試驗以煙絲填充值為研究對象，在前期試驗基礎(chǔ)上，針對Sirox膨脹單元增溫蒸汽流量、出口溫度和入口含水率三個關(guān)鍵參數(shù)，利用響應(yīng)曲面法對上述參數(shù)進行了最佳參數(shù)組合試驗，為煙絲填充值的最佳工藝參數(shù)的設(shè)定提供了理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

(1)材料：真龍(甲天下)，廣西中煙工業(yè)有限責任公司；

(2)設(shè)備：6400kg／h Sirox膨脹單元(德國 HAUNI公司)；TM710型在線水分儀(美國NDC紅外技術(shù)公司)；

表1 試驗設(shè)計的因素水平及編碼表

表2 Box-Behnken的試驗設(shè)計和結(jié)果

表3 響應(yīng)值的方差分析表

(3)儀器：D51型填充值測定儀(廣州潤湖儀器有限公司)；PL203-IC型電子天平(海特勒—托利多儀器(上海)有限公司)。

圖1 膨脹單元蒸汽流量與入口含水率對煙絲填充值的響應(yīng)曲面圖

圖2 膨脹單元蒸汽流量與出口溫度對煙絲填充值的響應(yīng)曲面圖

1.2 試驗方法

(1)取樣方法：取樣在同批次內(nèi)進行，過程控制穩(wěn)定后每組參數(shù)對應(yīng)在混絲加香筒出口振槽處取樣。其它各工藝參數(shù)不變，避免其它干擾因素對測試結(jié)果的影響。

(2)樣品的制備：每次取樣1000g，每參數(shù)取樣4次，四分法混合后為1個測試樣品。

(3)樣品的評價方法：以煙絲填充值(Y)為評價指標[3，4]。

2 結(jié)果與分析

2.1 曲面響應(yīng)法優(yōu)化煙絲填充值

在前期試驗研究基礎(chǔ)上，運用DOE設(shè)計，對影響煙絲填充值的sirox膨脹單元增溫蒸汽流量、出口溫度和入口含水率等參數(shù)，采用Minitab-16設(shè)計軟件編制了Box-Behnken曲面響應(yīng)法三因素設(shè)計試驗，試驗因素水平的設(shè)計編碼和計算分析結(jié)果[5]，見表1、表2和表3。

2.2 各因素對煙絲填充值的影響分析

為了分析各因素對煙絲填充值的影響，以煙絲填充值為評價標準(Y)，對Minitab分析軟件的ANOVA表進行分析，從分析結(jié)果得到上述3個因素與煙絲填充值的回歸方程：

Y=4．32348+0．0585226 X1+0．0892504 X2+0．110273 X3-0．0875 X1*X2+0．109545 X1*X3+0．0110007 X2*X

對回歸模型進行方差分析，結(jié)果見表6。

從表3的ANOVA分析表可以看出，模型回歸項的P值小于0．05，證明總體模型有效。從擬合的總效果看，試驗的失擬值大于0．05，說明沒有失擬現(xiàn)象，試驗可以利用本回歸方程代替真實的試驗，從而進行數(shù)據(jù)的分析。從方差分析表可以看出，增溫蒸汽流量、出口溫度和入口含水率，及因素間的交互作用均顯示顯著，說明增溫蒸汽流量、出口溫度和入口含水率對煙絲填充值都存在顯著影響。

圖3 出口溫度與入口含水率對煙絲填充值的響應(yīng)曲面圖

2.3 各因素及交互作用對煙絲填充值的影響

各試驗因素及相互間交互作用對煙絲填充值的影響見圖1、圖2和圖3。

從以上各因素間的響應(yīng)曲面圖顯示，結(jié)合綜合方差分析表可以看出，增溫蒸汽流量對煙絲填充值的影響最大，入口含水率影響次之，出口溫度最小。

2.4 最佳工藝條件的優(yōu)化及驗證

通過Minitab-16軟件對試驗進行最優(yōu)運算，得出Y的最大值為最優(yōu)解，最大值點(X1，X2，X3)的原始代碼值分別為(1，0，1)，對應(yīng)的實際值分別為增溫蒸汽流量380kg/h、增溫出口溫度76℃，入口含水率18．8%，理論上填充值最大值為4．69cm3/g，在本參數(shù)條件下進行的3次驗證試驗顯示煙絲填充值平均值為4．69%，與理論計算值一致，證明試驗方程有效可靠。

3 結(jié)語

(1)增溫蒸汽流量、增溫出口溫度、入口含水率均對煙絲填充值有顯著的影響，且參數(shù)之間有顯著的交互作用。其中增溫蒸汽流量對煙絲填充值的影響最大，入口含水率影響次之，增溫出口溫度影響最小。

(2)通過Minitab-16設(shè)計軟件進行的響應(yīng)面試驗驗證，煙絲填充值最佳工藝參數(shù)值為增溫蒸汽流量380kg/h、增溫出口溫度76℃，入口含水率18．8%，該條件下煙絲填充值最大值為4．69cm3/g。

[1]康金嶺,黃賢飛,劉遠濤,等.預處理工藝對煙?；赝嘎实挠绊?食品與機械,2012,28(6):205-240.

[2]錢啟福,顏玉強,李曉培,鄧瑞.SIROX增溫增濕應(yīng)用研究.云南煙草學會工業(yè)專業(yè)委員會,2011年學術(shù)年會優(yōu)秀論文集:104-110.

[3]YC/T 152-2001.卷煙.煙絲填充值的測定[S].

[4]國家煙草專賣局.卷煙工藝規(guī)范[M].北京:中央文獻出版社,2003.

[5]馬林,何幀.六西格瑪管理(第二版).北京:中國人民大學出版社,2007年7月.

黃賢飛(1978—),男,廣西中煙工業(yè)有限責任公司助理工程師,在讀碩士,主要從事煙草制絲工藝研究。許春平,男,碩士研究生導師,教授,主要從事煙草工藝研究。