基于优化平准器参数改善卷烟端部落丝量的研究

叶 茵，关 斌，常 宇，赵巧琳，饶 颖，马 玲，朱 明，李勤书

（红云红河烟草（集团） 有限责任公司红河卷烟厂，云南 弥勒 652399）

卷烟端部落丝量是指从卷烟产品烟支的烟丝裸露端部掉落烟丝量[1-4]，其作为卷烟产品一项主要物理指标，不但影响产品质量的优劣，还会带来物料的消耗，进而影响消费者的满意度和对品牌的认可度[5-6]。影响端部落丝量的因素包括烟支克重、烟丝结构质量中的整丝率和造碎率、烟丝水分、烟支密度（特别是端头切面压紧处的烟丝密度，即紧头密度） 等[7-13]，其中紧头密度的影响显著。卷烟机生产卷烟时，对烟支的质量控制通过平准器这一重要组件实现：平准器通过对预制烟丝条的削减、整理来控制烟丝用量，实现烟支质量的有效调节。调节过程中，平准器自身结构上设置的凹槽会增加烟条切分处的烟丝量，使烟支端头位置形成紧头，保障烟支端部不空头，控制卷烟产品质量稳定[14-17]。通过对平准器规格参数的调整，设计正交试验，将平准器深度和宽度等因素与烟支端部落丝量的关联性作为重点研究方向，优化了平准器规格，为卷烟品质中的端部落丝量控制提供了解决思路和方案。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

试验材料：HH-D 牌号常规卷烟，红河卷烟厂提供。

试验仪器：ZJ17 型卷接机组，常州烟草机械有限责任公司产品；QTM 型综合测试台，英国CERULEAN 公司产品；CLIMACELL707 型恒温恒湿箱，德国MMM公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 正交试验方案设计

通过前期研究发现HH-D 卷烟含末率和端部落丝量精度控制最差，说明烟支密度均匀性较差，试验以端部落丝量为改进重点，以优化平准器规格为手段，选择2 个平准器凹槽深度（A、B） 和凹槽宽度（C） 作为试验因素，以端部落丝量为试验指标设计了三因素三水平的正交试验。

正交试验因素与水平设计见表1。

表1 正交试验因素与水平设计/mm

1.2.2 卷烟物理指标检测方法

根据GB/T 22838—2009 系列标准对卷烟样品的质量、圆周、吸阻、硬度、总通风率、含水率、含末率等指标进行测定；根据文献[3]测定HH-D 卷烟端部落丝量。

1.3 数据处理方法

通过Excel 2010 对数据进行归纳整理，并对整理的数据进行处理与分析，运用多因素方差分析对正交试验结果和验证试验结果进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 正交试验极差分析结果

以HH-D 卷烟为试验对象，以平准器凹槽深度和宽度为试验因素，端部落丝量为试验指标，采用正交设计方法对试验条件进行了优化研究。

正交试验极差分析见表2。

表2 正交试验极差分析

随着试验条件的变化，端部落丝量的变化为5.02～8.23 mg/支。随着槽深1 尺寸的增大，端部落丝量先降低再升高，随着槽深2 和槽宽尺寸的增大，端部落丝量呈现降低的趋势，各影响因素的极差大小顺序为槽深1＞槽深2＞槽宽，说明槽深1 的尺寸对端部落丝量的影响最大，槽深2 次之，槽宽最小。极差分析结果对应最优水平分别为槽深1 尺寸3.8 mm，槽深2 尺寸1.8 mm，槽宽4.8 mm，在此条件下测得的端部落丝量最小。

2.2 正交试验方差分析结果

端部落丝量指标正交试验方差分析见表3。

表3 端部落丝量指标正交试验方差分析

由表3 可知，3 个因素对端部落丝量的影响均达到了显著水平，说明试验条件会明显影响测量结果。方差分析结果显示各因素对端部落丝量的影响顺序为槽深1＞槽深2＞槽宽，与极差分析结果一致。

HH-D 卷烟物理质量统计结果（除端部落丝量外） 见表4，质量指标正交试验方差分析见表5，圆周指标正交试验方差分析见表6，吸阻指标正交试验方差分析见表7，硬度指标正交试验方差分析见表8，总通风率指标正交试验方差分析见表9，含水率指标正交试验方差分析见表10，含末率指标正交试验方差分析见表11。

表4 HH-D 卷烟物理质量统计结果（除端部落丝量外）

表5 质量指标正交试验方差分析

表6 圆周指标正交试验方差分析

表7 吸阻指标正交试验方差分析

表8 硬度指标正交试验方差分析

表9 总通风率指标正交试验方差分析

表10 含水率指标正交试验方差分析

表11 含末率指标正交试验方差分析

由表4 可知，随着试验条件的变化，卷烟单支质量变化为0.869～0.904 g，平均值为0.886 g；卷烟圆周变化为24.01～24.50 mm，平均值为24.16 mm；吸阻为1 225～1 284 Pa，平均值为1 244 Pa；硬度为63.2%～66.3%，平均值为64.6%；总通风率为16.9%～17.6%，平均值为17.2%；含水率为12.01%～12.38%，平均值为12.15%；含末率为1.02%～2.54%，平均值为1.89%。除含末率外，其余各指标RSD 统计结果在1%左右，说明数据较稳定，试验条件变化对质量、圆周等指标的影响较小，含末率RSD 统计结果为26.43%，说明含末率数据波动较大，试验条件对含末率影响较大。

由表5 ～表10 可知，槽深1、2 和槽宽3 个因素对质量、圆周、吸阻、硬度、总通风率和含水率等指标的影响不显著，说明槽深和槽宽对质量、圆周、吸阻、硬度、总通风率和含水率无影响；由表11 可知，槽深1 和2 对含末率的影响接近显著水平，槽宽的影响不显著，说明槽深对含末率有一定的影响，此结果与表4 的统计结果基本一致。

综上所述，试验条件对端部落丝量的影响最大，对含末率有一定的影响，对质量、圆周、吸阻、硬度、总通风率和含水率等指标无影响。综合端部落丝量指标的极差分析和方差分析可知，当平准器规格为槽深1 尺寸为3.8 mm，槽深2 尺寸为1.8 mm，槽宽为4.8 mm 时测得的端部落丝量最小。

2.3 验证试验结果

按照正交试验极差分析和方差分析得到的最优条件重新生产一批HH-D 牌号卷烟进行端部落丝量的测定。

验证试验结果见表12。

表12 验证试验结果

验证3 d 的端部落丝量平均值的统计结果分别为4.92，4.83，5.00 mg，RSD 均小于5%，数据较稳定，验证试验结果与正交试验最优水平的结果较一致，说明此条件下生产的HH-D 卷烟端部落丝量最小。

3 结论

在正交试验方案的设计条件下：

（1） 随着槽深1 尺寸的增大，端部落丝量先降低再升高；随着槽深2 和槽宽尺寸的增大，端部落丝量呈现降低的趋势，各影响因素的极差大小顺序为槽深1＞槽深2＞槽宽。

（2） 方差分析结果显示，测试条件对端部落丝量的影响最大，对含末率有一定的影响，对质量、圆周、吸阻、硬度、总通风率和含水率等指标无显著影响，当平准器规格为槽深1 尺寸为3.8 mm，槽深2 尺寸为1.8 mm，槽宽为4.8 mm 时测得的端部落丝量最小。

（3） 验证试验结果与正交试验最优水平的结果较一致，说明此条件下生产的HH-D 卷烟端部落丝量最小。

研究表明，卷烟机平准器的槽深和槽宽参数与卷烟产品的端部落丝量具有较显著的相关性；通过优化平准器参数，能够有效地改善卷烟的端部落丝量指标，提升产品品质，对控制产品质量的稳定性起到积极作用。该试验提出的基于优化平准器规格参数，用于改善卷烟品质中的端部落丝量的控制思路，对生产制造具有实际的指导意义。