卷烟包装密封度关键设备参数调控技术研究

郁骋丹，李承华，方俊俊，任潇，王锡莹

（红塔烟草（集团）有限责任公司玉溪卷烟厂，云南 玉溪 653100）

卷烟包装密封度主要是指卷烟小盒、条盒等包装材料对卷烟产品进行有效的密封，使卷烟产品包装内部环境恒定。良好的密封不仅可以有效防止卷烟长时间储存时烟支香味的损失，而且可以减少外界温湿度对烟支含水率的影响。若卷烟包装密封度不佳，卷烟在仓储、运输、销售等环节中容易受潮，当达到一定的温湿度条件时，卷烟中的霉菌迅速生长繁殖，从而导致卷烟黄斑霉变。因此，本文对生产加工过程包装密封度进行研究，寻找规律，并进行关键控制点监控，有效提升卷烟产品出厂后质量稳定性。

1 总体试验设计

针对不同机型对影响盒装密封度关键设备调控参数影响因子：烫封烙铁（前后端面、侧封）温度、烫封烙铁（前后端面）位置间距、烫封烙铁（前后端面、侧封）压缩量，采用“均匀试验设计方法”设置不同调控参数组合，采用stepwise函数进行二次多项式逐步回归分析，建立调控参数模型并验证与优化。

2 试验方法与设计

2.1 试验方法

采用“均匀试验设计”方法，烫封烙铁（前后端面、侧封）温度、烫封烙铁（前后端面）位置间距、烫封烙铁（前后端面、侧封）压缩量参数，不同关键设备参数均匀试验设计见下表所示。

表1 参数设置因素水平表

2.2 试验方案与设计

2.2.1 验证条件与仪器

（1）验证品牌：A牌号。

（2）验证包装设备/车速：GDX2000/420包/min。

（3）检测仪器：PSTNE100卷烟包装密封度检测仪。

（4）验证卷烟规格：84mm烤烟型卷烟。

（5）材料技术要求：商标纸(GD HT4.2版)、BOPP收缩膜18u×120mm×4600m（3.0版）、内衬纸（62.5g×114mm×1400m）、拉线（2.5mm×10000m）、红纤框架纸（225g×95mm×750m）、包装胶（YNBZ-7）金卡。

（6）检测要求：将所取样品放入温度（25±2）℃、（62±5）%的环境中放置6小时后，按照规定的方法要求对样品进行密封性能检测。

2.2.2 试验方法

对试验每个样品进行取样时，待设备正常运行15min后，每隔5min取样1组，共10组，每组取样1包，同时，检验记录包装外观缺陷数据，密封度仪测量统计每组样本的密封度检测数据。

试验结果与分析：

（1）试验过程参数，见表2。

表2 试验过程参数

（2）二次多项式逐步回归模型的建立。按线性变化及响应变量汇总数据，在MATLAB平台上采用stepwise函数进行二次多项式逐步回归分析，模型及参数如下：

p＜0.05，说明模型是独立显著的。

（3）模型分析。由模型1可见：在实验范围内，X1与X4、X2与X3、X4与 X3存在交互作用；X1与 X4交互项、X2与X3交互项、X4与X3交互项、X5一次项对烟盒密封度的作用是正向的，而X2二次项对烟盒密封度的作用是负向的。

为考察各因数对烟盒密封度的影响，以烟盒密封度分别对烫封烙铁（前后端面）温度、烫封烙铁（侧封）温度、烫封烙铁（前后端面）间距位置、烫封烙铁（前后端面）压缩量、烫封烙铁（侧封）压缩量求偏导如下：

①∂ymf/∂x1=0.009×X4，说明烫封烙铁（前后端面）温度对烟盒密封度的影响为正相关，烫封烙铁（前后端面）压缩量增大，密封度增加，且影响幅度随着烫封烙铁（前后端面）压缩量的增大而增大；

∂ymf/∂x5=0，说明烫封烙铁（侧封）压缩量对烟盒密封度基本无影响。

3 模型验证

3.1 模型可靠性验证

取自变量x1、x2、x3、x4、x5在实验范围内的中间值即X1：88（0.58）、X2：77（0.42）、X3：3（0.5）、X4：4.3（0.50）、X5：4.3（0.50）进行验证实验，结果见下表所示。

表3 因子中心值验证结果

验证实验结果的相对相差均小于5%，说明模型是可靠的。

3.2 模型优化验证

利用所建模型进行计算，得到优化结果，见下表所示。

表4 关键设备参数优化验证结果

自变量转化为原始数值，见下表所示：

表4-68关键设备参数优化（转化为原始值）验证结果

表5 关键设备参数优化验证结果

利用模型优化的参数显著提升了盒装密封度。

4 结语

GDX2000包装机型盒装透明纸烫封烙铁（前后端面）温度为152℃、烫封烙铁（侧封）温度为172℃、烫封烙铁（前后端面）间距位置为87.5mm、烫封烙铁（前后端面）压缩量为0.7mm、烫封烙铁（侧封）压缩量为0.7mm，可以得到最佳卷烟包装密封度参数控制域。