黃賢飛 劉遠(yuǎn)濤 許春平

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

Sirox膨脹單元對(duì)煙絲填充值的影響

黃賢飛1,2劉遠(yuǎn)濤2許春平1

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

以煙絲填充值為參考指標(biāo),在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上,通過(guò)DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì),運(yùn)用曲面響應(yīng)法研究sirox膨脹單元工藝參數(shù)對(duì)煙絲填充值的影響。在其它參數(shù)不變的前提下,試驗(yàn)結(jié)果表明,增溫蒸汽流量、出口溫度和入口含水率均對(duì)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(guò)程中，存在著煙絲填充性較差，造碎偏多等問(wèn)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(rùn)透，使葉絲和梗絲溫度和含水率達(dá)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(jìn)行干燥，提高葉絲和梗絲的填充能力[2]。本試驗(yàn)以煙絲填充值為研究對(duì)象，在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上，針對(duì)Sirox膨脹單元增溫蒸汽流量、出口溫度和入口含水率三個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，利用響應(yīng)曲面法對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行了最佳參數(shù)組合試驗(yàn)，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(zé)任公司；

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

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)的因素水平及編碼表

表2 Box-Behnken的試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(cè)定儀(廣州潤(rùn)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(duì)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(duì)煙絲填充值的響應(yīng)曲面圖

1.2 試驗(yàn)方法

(1)取樣方法：取樣在同批次內(nèi)進(jìn)行，過(guò)程控制穩(wěn)定后每組參數(shù)對(duì)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(duì)測(cè)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(gè)測(cè)試樣品。

(3)樣品的評(píng)價(jià)方法：以煙絲填充值(Y)為評(píng)價(jià)指標(biāo)[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(yàn)研究基礎(chǔ)上，運(yùn)用DOE設(shè)計(jì)，對(duì)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(jì)軟件編制了Box-Behnken曲面響應(yīng)法三因素設(shè)計(jì)試驗(yàn)，試驗(yàn)因素水平的設(shè)計(jì)編碼和計(jì)算分析結(jié)果[5]，見(jiàn)表1、表2和表3。

2.2 各因素對(duì)煙絲填充值的影響分析

為了分析各因素對(duì)煙絲填充值的影響，以煙絲填充值為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(Y)，對(duì)Minitab分析軟件的ANOVA表進(jìn)行分析，從分析結(jié)果得到上述3個(gè)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(duì)回歸模型進(jìn)行方差分析，結(jié)果見(jiàn)表6。

從表3的ANOVA分析表可以看出，模型回歸項(xiàng)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(yàn)的失擬值大于0．05，說(shuō)明沒(méi)有失擬現(xiàn)象，試驗(yàn)可以利用本回歸方程代替真實(shí)的試驗(yàn)，從而進(jìn)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(shuō)明增溫蒸汽流量、出口溫度和入口含水率對(duì)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(duì)煙絲填充值的響應(yīng)曲面圖

2.3 各因素及交互作用對(duì)煙絲填充值的影響

各試驗(yàn)因素及相互間交互作用對(duì)煙絲填充值的影響見(jiàn)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(duì)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(yàn)證

通過(guò)Minitab-16軟件對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行最優(yōu)運(yùn)算，得出Y的最大值為最優(yōu)解，最大值點(diǎn)(X1，X2，X3)的原始代碼值分別為(1，0，1)，對(duì)應(yīng)的實(shí)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(jìn)行的3次驗(yàn)證試驗(yàn)顯示煙絲填充值平均值為4．69%，與理論計(jì)算值一致，證明試驗(yàn)方程有效可靠。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)增溫蒸汽流量、增溫出口溫度、入口含水率均對(duì)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(duì)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(guò)Minitab-16設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行的響應(yīng)面試驗(yàn)驗(yàn)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(yuǎn)濤,等.預(yù)處理工藝對(duì)煙?；赝嘎实挠绊?食品與機(jī)械,2012,28(6):205-240.

[2]錢(qián)啟福,顏玉強(qiáng),李曉培,鄧瑞.SIROX增溫增濕應(yīng)用研究.云南煙草學(xué)會(huì)工業(yè)專(zhuān)業(yè)委員會(huì),2011年學(xué)術(shù)年會(huì)優(yōu)秀論文集:104-110.

[3]YC/T 152-2001.卷煙.煙絲填充值的測(cè)定[S].

[4]國(guó)家煙草專(zhuān)賣(mài)局.卷煙工藝規(guī)范[M].北京:中央文獻(xiàn)出版社,2003.

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

黃賢飛(1978—),男,廣西中煙工業(yè)有限責(zé)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(dǎo)師,教授,主要從事煙草工藝研究。