摘 要:國(guó)內(nèi)中高檔卷煙主要采用“HT+滾筒烘絲”的工藝流程,其中HT為隧道式回潮機(jī),控制烘前水分主要通過控制HT入口水分實(shí)現(xiàn)。HT入口水分的穩(wěn)定性是影響卷煙產(chǎn)品感官質(zhì)量的重要指標(biāo)。文章羅列出可能影響HT入口水分的因素,通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)逐步分析HT入口水分的均值和標(biāo)偏,針對(duì)顯著因素建立數(shù)學(xué)模型并評(píng)價(jià),最終得出各顯著影響因素的最優(yōu)水平。
關(guān)鍵詞:HT入口水分;試驗(yàn)設(shè)計(jì);數(shù)學(xué)模型;影響因素
煙絲烘前水分的控制在卷煙加工企業(yè)制絲生產(chǎn)中十分重要,烘前水分的均衡性、穩(wěn)定性,直接影響卷煙產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì)。國(guó)內(nèi)中高檔卷煙主要采用“HT+滾筒烘絲”的工藝流程,其中HT為隧道式回潮機(jī),主要通過控制蒸汽壓力來(lái)保證烘絲入口溫度,其對(duì)水分控制能力較弱。如何穩(wěn)定HT入口水分,是穩(wěn)定卷煙品牌感官質(zhì)量的重要研究方向。據(jù)此,特進(jìn)行本次研究,以找出穩(wěn)定HT入口水分的顯著參數(shù),得到數(shù)學(xué)模型并確定其最優(yōu)組合。
1 試驗(yàn)材料和方法
(1)試驗(yàn)材料:利群(新版)配方片煙,按制絲工藝標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行;
(2)試驗(yàn)方法:運(yùn)用因果矩陣找出所有可能影響HT入口水分的因素并區(qū)分可控性,通過增加中心點(diǎn)的部分因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)逐步分析HT入口水分的均值和標(biāo)偏,建立數(shù)學(xué)模型并得到顯著因素的最優(yōu)組合。
2 試驗(yàn)實(shí)施
2.1 選擇參數(shù)
按工藝流程走向,通過因果矩陣確定可能影響因素如表1所示,其中潤(rùn)葉出口水分設(shè)定值、貯葉房環(huán)境溫濕度、貯葉房空調(diào)出風(fēng)口開度可在工藝范圍值內(nèi)進(jìn)行調(diào)整(c),為可控;貯存時(shí)間按生產(chǎn)進(jìn)度執(zhí)行,為不可控范疇(u)。參數(shù)總數(shù)為5。
2.2試驗(yàn)方案
按照工藝標(biāo)準(zhǔn)的范圍極值,我們選定各參數(shù)的水平并編碼,編碼后可以直接查看數(shù)學(xué)模型的系數(shù),對(duì)各個(gè)因子的影響程度進(jìn)行排序。因試驗(yàn)因子總數(shù)為5、每因子兩水平。為避免試驗(yàn)次數(shù)過多,采用分辨率為四的1/2因子試驗(yàn)。由于影響可能是非線性,故增加1次中心點(diǎn)試驗(yàn)驗(yàn)證曲線關(guān)系。試驗(yàn)總次數(shù)為2^(5-1)+1即17次。具體取值及編碼如表2。
2.3試驗(yàn)結(jié)果
為減少試驗(yàn)誤差,采用隨機(jī)的運(yùn)行序,分別記錄HT入口水分的均值和標(biāo)偏,錄入試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。
2.4 試驗(yàn)分析
按照分析步驟,首先對(duì)HT入口水分的“均值”實(shí)施分析。通過逐步縮減模型,依次將表現(xiàn)不顯著的三因子交互、兩因子交互及不顯著的單因子逐步剔除,得到最終的分析結(jié)果,如圖1所示。
分析結(jié)果顯示:僅有“潤(rùn)葉出口水分設(shè)定值”、“貯葉房環(huán)境溫度”、“貯葉房環(huán)境濕度”對(duì)HT入口水分均值影響顯著,其余單因子及混雜影響均不顯著;中心點(diǎn)P值>0.05,說明無(wú)彎曲現(xiàn)象,即HT入口水分的均值和3個(gè)因子之間均為線性關(guān)系;R-sq>85%,失擬P值>0.05,說明數(shù)學(xué)模型擬合度高、試驗(yàn)誤差小。
按已編碼單位系數(shù),數(shù)學(xué)模型確定為:均值=19.49+0.12(出口水分)-0.15(溫度)+0.27(濕度),其中各因子均為編碼單位。
按照同樣的方法分析各可能因素對(duì)HT入口水分標(biāo)偏的影響,分析結(jié)果如圖2所示。
分析結(jié)果顯示:各可能因素對(duì)HT入口水分標(biāo)偏的影響均不顯著。因此,忽略各因素對(duì)HT入口水分標(biāo)偏的影響,僅將其作為均值的共變量來(lái)考慮。
2.5 得出最優(yōu)組合參數(shù)
為確保HT入口水分無(wú)偏移、波動(dòng)小,需使最優(yōu)組合需滿足兩個(gè)條件:均值望目即最接近標(biāo)準(zhǔn)中心(按利群制絲工藝標(biāo)準(zhǔn)為19.6%),共變量標(biāo)偏望小。
通過如圖3的響應(yīng)優(yōu)化器,確定最優(yōu)組合參數(shù)為:潤(rùn)葉出口水分21.4%,貯葉房環(huán)境溫度32.5℃,貯葉房環(huán)境濕度70%。
2.6 調(diào)整最優(yōu)組合
按《卷煙工藝規(guī)范》,貯葉房環(huán)境溫度為35(±2)℃-40(±2)℃,即最低溫度為33℃,可按照編碼后的數(shù)學(xué)模型對(duì)各參數(shù)作相應(yīng)調(diào)整:將溫度提高0.5℃(+0.2編碼單位),提高潤(rùn)葉出口水分0.25%(+0.25編碼單位)。調(diào)整后最優(yōu)組合參數(shù)為:潤(rùn)葉出口水分21.65%,貯葉房環(huán)境溫度33℃,貯葉房環(huán)境濕度70%。
同時(shí),數(shù)學(xué)模型的建立可為參數(shù)的季節(jié)性調(diào)整預(yù)留空間,當(dāng)冬季貯葉房?jī)?nèi)外溫差大、電器設(shè)備凝水嚴(yán)重時(shí),可適當(dāng)修正組合參數(shù),滿足HT入口水分的持續(xù)穩(wěn)定,對(duì)卷煙生產(chǎn)過程指標(biāo)的調(diào)整具有指導(dǎo)意義。
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作者簡(jiǎn)介:喻剛(1987,8-),男,漢族,河南省信陽(yáng)市人,四川中煙綿陽(yáng)卷煙廠,工藝管理員,中質(zhì)協(xié)注冊(cè)六西格瑪黑帶,工學(xué)學(xué)士,現(xiàn)主要從事煙草加工工藝相關(guān)工作。