?基于优良操作的打叶复烤过程含水率稳定管控研究?

李善莲 王戈 堵劲松 徐大勇 徐玮杰 徐其敏 杨凯

摘 要：新形势下，卷烟企业对打叶复烤的加工要求越来越高，为了进一步提高打叶复烤过程物料含水率的稳定性，选择热风润叶和叶片复烤两大工序关键参数指标3 a的历史数据，按照卷烟企业成品片烟含水率评价标准筛选过程优良操作数据，统计分析参数指标的历史运行区间范围，参照相关标准要求，确定了热风润叶和叶片复烤过程参数指标的管控范围。生产应用表明，打叶复烤过程和成品片烟含水率的稳定性得到明显提高，含水率平均值与标准要求的偏离较小，而且复烤后含水率的标准偏差均低于0.33%。

关键词：打叶复烤;历史数据;优良操作;烟叶含水率;稳定性;过程控制

中图分类号：TS44+3文献标识码：A文章编号：1006-060X（2020）02-0072-04

Abstract：In view of the extensive management and control in the process of tobacco leaves threshing and redrying， cigarette enterprises have higher and higher requirements for process stability. In order to further improve the stability of moisture content of tobacco in the process of threshing and redrying， the three-year historical data of tobacco moistening and redrying were selected， and the excellent operation data of the process were screened according to the evaluation standard of moisture content of finished cigarettes for cigarette enterprises. With reference to the requirements of relevant standards， statistical analysis of the historical operation range of the parameters was made to determine the control range of the parameters in the process of leaves hot air moistening and leaves redrying. The production application shows that the stability of moisture content in the process of threshing and redrying is improved obviously， the deviation between the average moisture content and the standard requirement is small， and the standard deviation of moisture content after redrying is less than 0.33%.

Key words：threshing and redrying; historical data; excellent operation; tobacco moisture content; stability; process control

打葉复烤是衔接卷烟工业生产和烟草农业生产的重要纽带，是工业实现初级配方提升原料质量稳定性的重要环节，是真正意义上的卷烟生产大工艺中的“第一车间”[1]。与卷烟工业企业相比，打叶复烤企业对过程参数指标的管控要求较粗放，重点是把控最终成品片烟质量[2]。近年来，打叶复烤企业加大技术创新和改造力度，加强企业管理，技术及管理水平上了一个新台阶，卷烟工业企业对打叶复烤的加工要求不仅是关注成品片烟质量，对加工过程及其稳定性也越来越重视，《卷烟工艺规范》要求复烤后含水率标准偏差≤0.33%[3]。面对新的形势和要求，部分打叶复烤企业的工序关键参数指标实现了在线数采，可用于过程监测和质量分析，但在过程管控中的利用尚不充分，实际生产中积累的历史数据，其间蕴含了很多优良的操作经验，而通过历史数据的统计分析可总结加工过程参数指标的运行情况，进而用于指导生产过程的管控，提高打叶复烤过程控制能力和均质化加工水平。

1 材料与方法

1.1 试验材料

采用某打叶复烤企业A、B、C、D模块2016、2017和2018年生产过程历史数据，包括一润、二润和复烤工序的主要参数指标。

1.2 分析方法

打叶复烤过程对物料含水率有调控和影响的工序主要包括热风润叶和叶片复烤[4-7]，分别为采用热风介质处理的增温增湿过程和干燥去湿过程，工序过程关键参数和指标如表1所示。

清洗处理，按照工业企业成品评价标准筛选过程优良操作数据，采用统计分析方法计算参数指标的历史运行区间范围，综合行业和企业标准最终确定打叶复烤重点工序关键参数指标的管控范围。

（1）历史数据清洗处理。分析导出的历史数据为15 min的平均值，数据清洗主要是删除数据集中缺失空白数据、噪声异常数据（含水率≤0）和非稳态数据（滚筒频率≤25 Hz，物料流量≤8 000 kg/h）。

（2）优良操作数据筛选。以复烤后含水率指标为主，按照工业企业的优良评价标准11.5%～12.5%为依据，筛选提取过程优良操作数据。

（3）运行区间范围统计。采用统计方法计算参数指标的四分位数，按公式（1）和（2）计算参数指标的运行区间[8]。

（4）工艺管控范围确定。①过程参数：行业标准YC/T146和企业标准对打叶复烤润叶、复烤过程的工艺参数没有明确的管控范围要求，管控范围主要根据优良操作历史数据运行区间确定;②工艺指标：润叶、复烤工序后的物料含水率根据企业标准和优良操作历史数据运行区间综合确定。

2 结果与分析

2.1 管控方法分析

物料含水率是卷烟加工过程的关键指标，含水率的稳定控制是在制品和成品质量稳定控制的基础。打叶复烤过程对含水率有调控和影响的工序主要包括真空回潮、热风润叶和叶片复烤，但真空回潮为非连续生产且过程参数基本按设定运行。因此，过程含水率稳定性管控的重点工序是热风润叶和叶片复烤。

2.1.1 热风润叶 热风润叶（包括一次热风润叶和二次热风润叶）主要采用加水、加汽的湿热风对通过滚筒的烟叶进行增温增湿，热风温度的高低和蒸汽施加的多少主要影响加工后的物料温度，加工后物料含水率可通过加水量进行调节。热风润叶过程含水率控制重点是稳定来料流量、加工时间和热风温度，通过加水流量调控加工后的含水率。历史数据中优良操作参数指标的运行范围统计结果如表2和表3所示。

参照行业和企业相关标准要求，以提高过程稳定性为目的，根据表2、表3历史数据统计结果，在此基础上，进一步缩小热风润叶工序参数指标的管控要求，结果如表4和表5所示。

2.1.2 叶片复烤 叶片复烤主要采用热风对通过网带的烟叶进行干燥去湿，分为干燥、冷却、回潮三个加工区域，热风温度的高低影响干燥后的含水率和回潮效果，复烤后的含水率主要通过回潮区的加水加汽量进行调控。叶片复烤过程含水率控制重点是稳定来料流量、加工时間和热风温度。历史数据中优良操作参数指标的运行范围统计结果如表6所示。

参照行业和企业相关标准要求，以提高过程稳定性为目的，根据表6历史数据统计结果，在此基础上，进一步缩小叶片复烤工序参数指标的管控要求，结果如表7所示。

2.2 生产应用验证

将表4、表5和表7确定的参数指标管控要求应用于2019烤季烟叶的打叶复烤生产，各模块烟叶热风润叶和叶片复烤后含水率的平均值和标准偏差如表8所示，从表中可以看出，工序出口含水率的均值与标准要求的偏离较小，而且复烤后含水率的标准偏差均低于0.33%，能够较好地满足卷烟企业对打叶复烤含水率稳定性的要求。

3 结 论

选择热风润叶和叶片复烤两大工序关键参数指标3 a的历史数据，按照卷烟企业成品片烟含水率评价标准筛选过程优良操作数据，统计分析参数指标的历史运行区间范围，参照相关标准要求，综合确定了热风润叶和叶片复烤过程参数指标的管控范围，缩小了参数调整区间，提高了生产过程和成品片烟含水率的稳定性，含水率均值与标准要求的偏离较小，而且复烤后含水率的标准偏差均低于0.33%，打叶复烤过程和成品片烟含水率的稳定性得到明显提高，促进了打叶复烤产品质量由结果控制向过程控制转变。

参考文献：

[1] 谢剑平. 形势与未来：烟草科技发展展望[J]. 中国烟草学报，2017，23（3）：1-7.

[2] YC/T146—2010，烟叶打叶复烤工艺规范[S].

[3] 国家烟草专卖局. 卷烟工艺规范[M]. 北京：中国轻工业出版社，2016.

[4] 肖明礼，陈越立，尹智华，等. 烟叶配方打叶均匀性的研究[J]. 现代食品科技，2011，27（6）：684-686.

[5] 杨 凯，陈 清，徐其敏，等. 打叶复烤配方均匀性控制模式研究[J]. 烟草科技，2012，45（12）：14-17.

[6] 尹 旭，徐其敏，陈  清. 打叶复烤均匀性加工技术研究进展[J]. 安徽农业科学，2013，41（16）：7307-7309.

[7] 杨 波，卢幼祥，杨继福，等. 打叶复烤主要工序对烟叶品质的影响[J]. 湖南文理学院学报（自然科学版），2014，26（3）：90-94.

[8] 马逢时，周 暐，刘传冰，等. 六西格玛管理统计指南—MINITAB使用指导[M]. 北京：中国人民大学出版社，2007.

（责任编辑：肖彦资）