梁盟，孟貝，徐德龍，孫延釗，史艷霞

（濟(jì)南卷煙廠制絲車(chē)間，山東 濟(jì)南 250104）

在卷煙制絲加工中，松散回潮后葉片風(fēng)選機(jī)存在煙餅剔除量少，混入的煙餅影響后續(xù)加料工序料液吸收，切絲均勻性以及光電除雜效果等，進(jìn)而影響產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量。煙餅是指在片葉生產(chǎn)過(guò)程中，脫箱后的煙包經(jīng)過(guò)分切、回潮和松散等工序處理后，存在一定數(shù)量的結(jié)餅煙塊?；旌显谡Ｈ~片中的“煙餅”如不能及時(shí)處理，將直接造成在線(xiàn)片葉的水分不均勻，增加葉片和葉絲的造碎，影響后續(xù)工序煙絲的水分、填充值、整絲率等工藝指標(biāo)以及煙絲內(nèi)在質(zhì)量的穩(wěn)定性，最終影響到卷煙成品質(zhì)量。孟慶華等對(duì)滾筒式回潮機(jī)片煙松散裝置進(jìn)行了改造，張自燚等對(duì)影響松散回潮后片煙結(jié)塊的因素進(jìn)行了探究，張輝等進(jìn)行了柔性就地風(fēng)選機(jī)的循環(huán)風(fēng)應(yīng)用研究，康金嶺和趙序勇等對(duì)葉絲風(fēng)選機(jī)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，但對(duì)葉片風(fēng)選機(jī)關(guān)鍵工藝參數(shù)的研究較少，本文對(duì)葉片風(fēng)選機(jī)關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到更佳的工藝效果。本研究根據(jù)葉片風(fēng)選機(jī)設(shè)備特性，擬先分析風(fēng)機(jī)頻率、風(fēng)門(mén)開(kāi)度、循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率和循環(huán)風(fēng)門(mén)開(kāi)度等工藝參數(shù)的影響顯著性，再用試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法找到關(guān)鍵工藝參數(shù)的最佳組合，達(dá)到提高煙餅剔除率的目的。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

“泰山”某規(guī)格細(xì)支卷煙全配方煙葉。

葉片風(fēng)選機(jī)：FS42A 型，秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司；

風(fēng)速儀：風(fēng)速儀：testo400 型，德圖儀器國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司；

電子天平：PL203-IC 型，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司。

1.2 單因素試驗(yàn)

工藝測(cè)試：生產(chǎn)中取100 公斤松散回潮后片煙，連續(xù)測(cè)試10 批，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)片煙中含有煙餅0.95 公斤，松散率為99.05%，經(jīng)換算生產(chǎn)1 批泰山某牌號(hào)葉片就地風(fēng)選煙餅剔除量理論值應(yīng)為45.6 公斤。由此定義煙餅剔除率為就地風(fēng)選機(jī)每批煙餅剔除量與煙餅剔除量理論值的比值。

（1）風(fēng)機(jī)頻率。在其他工藝參數(shù)不變的前提下，分別設(shè)定風(fēng)機(jī)頻率為28、34Hz，每生產(chǎn)500kg 物料，對(duì)應(yīng)收集葉片風(fēng)選機(jī)煙餅剔除量，并計(jì)算煙餅剔除率。用雙樣本T 檢驗(yàn)方法分析其顯著性。

（2）風(fēng)門(mén)開(kāi)度。在其他工藝參數(shù)不變的前提下，分別設(shè)定風(fēng)機(jī)開(kāi)度為60%、80%，每生產(chǎn)500kg 物料，對(duì)應(yīng)收集葉片風(fēng)選機(jī)煙餅剔除量，并計(jì)算煙餅剔除率。用雙樣本T 檢驗(yàn)方法分析其顯著性。

（3）循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率。在其他工藝參數(shù)不變的前提下，分別設(shè)定循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率為30、40Hz，每生產(chǎn)500kg 物料，對(duì)應(yīng)收集葉片風(fēng)選機(jī)煙餅剔除量，并計(jì)算煙餅剔除率。用雙樣本T 檢驗(yàn)方法分析其顯著性。

（4）循環(huán)風(fēng)門(mén)開(kāi)度。在其他工藝參數(shù)不變的前提下，分別設(shè)定循環(huán)風(fēng)機(jī)開(kāi)度為60%、100%，每生產(chǎn)500kg 物料，對(duì)應(yīng)收集葉片風(fēng)選機(jī)煙餅剔除量，并計(jì)算煙餅剔除率。用雙樣本T 檢驗(yàn)方法分析其顯著性。

1.3 全因子試驗(yàn)

在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選擇風(fēng)機(jī)頻率的高低水平為28，34Hz，風(fēng)門(mén)開(kāi)度的高低水平為60%，80%，循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率的高低水平為30，40Hz。按照三因子兩水平進(jìn)行全因子試驗(yàn)設(shè)計(jì)，決定利用相同配方下的試驗(yàn)牌號(hào)卷煙進(jìn)行10 批試驗(yàn)，每批投料均為5000kg，在其它工藝條件不變前提下，對(duì)風(fēng)機(jī)頻率、風(fēng)門(mén)開(kāi)度和循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)應(yīng)收集葉片風(fēng)選機(jī)批煙餅剔除量數(shù)據(jù)，進(jìn)行全因子分析。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

用Minitab 軟件進(jìn)行分析，用雙樣本T 檢驗(yàn)方法分析參數(shù)的影響顯著性，進(jìn)行全因子分析后設(shè)計(jì)擬合一個(gè)完整的響應(yīng)曲面模型，找到參數(shù)最優(yōu)組合。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

表1 單因子顯著性試驗(yàn)分析結(jié)果表

由表1 可以看出，風(fēng)機(jī)頻率、風(fēng)門(mén)開(kāi)度、循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率P 值均＜0.05，說(shuō)明3 個(gè)因子對(duì)煙餅剔除率的影響顯著；循環(huán)風(fēng)門(mén)開(kāi)度P 值＞0.05，說(shuō)明循環(huán)風(fēng)門(mén)開(kāi)度對(duì)煙餅剔除率的影響不顯著。因此選定風(fēng)機(jī)頻率、風(fēng)門(mén)開(kāi)度、循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率進(jìn)行全因子試驗(yàn)分析。

2.2 全因子試驗(yàn)分析

對(duì)風(fēng)機(jī)頻率、風(fēng)門(mén)開(kāi)度、循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率3 個(gè)顯著因子，進(jìn)行全因子試驗(yàn)。用Minitab 軟件對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行ANOVA 分析（見(jiàn)表2），風(fēng)機(jī)頻率、風(fēng)門(mén)開(kāi)度和循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率工3 個(gè)因子P 值均＜0.05，說(shuō)明3 個(gè)因子顯著，與單因子分析的結(jié)論一致。風(fēng)門(mén)開(kāi)度與循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率交互作用P 值＜0.05，說(shuō)明交互作用顯著。

ANOVA 表中的煙餅剔除率總效果回歸項(xiàng)的P 值＜0.05，表明模型總體是有效的；失擬項(xiàng)的P 值均＞0.05，可以判定模型并沒(méi)有失擬現(xiàn)象。

本試驗(yàn)的響應(yīng)變量煙餅剔除率宜接近90%，因?yàn)槿绻麩燂炋蕹^(guò)多，會(huì)有較多合格煙葉同時(shí)被剔除，造成不必要浪費(fèi)。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試，葉片風(fēng)選器風(fēng)機(jī)頻率最低值為28Hz，風(fēng)門(mén)開(kāi)度最低值為30%，循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率最低值為30Hz。

在模型中風(fēng)門(mén)開(kāi)度與循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率交互作用顯著，繪制這組等值線(xiàn)圖（圖1），而設(shè)定另一個(gè)顯著變量風(fēng)機(jī)頻率為最佳設(shè)置值（取最小值28Hz）。

為實(shí)現(xiàn)風(fēng)選器參數(shù)最優(yōu)化，設(shè)置風(fēng)機(jī)頻率為28Hz，目標(biāo)剔除率設(shè)定為每批次90%，利用Minitab中的響應(yīng)優(yōu)化器，做出風(fēng)機(jī)頻率28Hz，風(fēng)門(mén)開(kāi)度為60%，循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率為35.13Hz 時(shí)可達(dá)到剔除率目標(biāo)值。

為降低能源消耗，可通過(guò)降低循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率的方法來(lái)提高煙餅剔除率，同時(shí)避免較多合格的煙葉被剔除，造成不必要的浪費(fèi)，設(shè)定循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率為34Hz，繼續(xù)使用響應(yīng)優(yōu)化器，做出風(fēng)機(jī)頻率28Hz，風(fēng)門(mén)開(kāi)度為63%，循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率值為34.0Hz 可達(dá)到煙餅剔除率目標(biāo)值。

表2 響應(yīng)值的方差分析表

圖1 煙餅剔除率與風(fēng)門(mén)開(kāi)度、循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率的等值線(xiàn)圖

在前面的分析中可知，循環(huán)風(fēng)門(mén)開(kāi)度對(duì)煙餅剔除率的影響不顯著。因?yàn)檠h(huán)風(fēng)門(mén)的開(kāi)度主要決定從側(cè)風(fēng)門(mén)進(jìn)入的循環(huán)風(fēng)風(fēng)量，但在下風(fēng)門(mén)也可以進(jìn)入。當(dāng)風(fēng)選機(jī)工作時(shí)，除塵風(fēng)機(jī)頻率一定時(shí)，對(duì)風(fēng)選機(jī)風(fēng)選箱內(nèi)形成的負(fù)壓是一定的，風(fēng)也可以從下風(fēng)門(mén)進(jìn)入，因此循環(huán)風(fēng)量對(duì)煙餅剔除率影響不顯著，但是循環(huán)風(fēng)中含有較多攜帶煙葉散失水份的濕潤(rùn)空氣，較多的引入循環(huán)風(fēng)可以減少煙葉水份的散失，對(duì)抑制風(fēng)選機(jī)煙葉水份的散失是有幫助的，所以將風(fēng)選機(jī)循環(huán)風(fēng)門(mén)開(kāi)度設(shè)為100%，最大限度利用循環(huán)風(fēng)量（圖2）。

圖2 相應(yīng)優(yōu)化器

2.3 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

設(shè)定風(fēng)機(jī)頻率28Hz，風(fēng)門(mén)開(kāi)度為63%，循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率值為34.0Hz，連續(xù)生產(chǎn)5 批進(jìn)行驗(yàn)證，5 批煙餅的平均剔除率為90.8%，說(shuō)明參數(shù)設(shè)定合理，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)

在松散回潮后采用葉片就地風(fēng)選工藝，可有效提高煙餅剔除率，利于加料工序料液吸收，水分均勻性，同時(shí)有效地減少葉片和葉絲的造碎。本研究通過(guò)對(duì)葉片風(fēng)選機(jī)的主要工藝參數(shù)進(jìn)行分析，開(kāi)展全因子試驗(yàn)，找到滿(mǎn)足煙餅剔除率90%要求的最佳參數(shù)組合。通過(guò)單因子分析試驗(yàn)可知，葉片風(fēng)選機(jī)的風(fēng)機(jī)頻率、風(fēng)門(mén)開(kāi)度和循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率對(duì)煙餅剔除率有顯著影響，而循環(huán)風(fēng)門(mén)開(kāi)度的影響不顯著。當(dāng)風(fēng)機(jī)頻率28Hz、風(fēng)門(mén)開(kāi)度63%、循環(huán)風(fēng)機(jī)頻率34Hz 時(shí)，可以有效地剔除90%的煙餅。