新白肋煙烘焙機關(guān)鍵干燥工藝參數(shù)的優(yōu)化研究

謝鵬

摘要 為提升白肋煙烘焙效果，通過對新型HBT白肋煙烘焙機的熱風溫度、底帶速度、風機頻率、加濕開度等關(guān)鍵工藝參數(shù)進行正交試驗，分析研究了4個參數(shù)對干燥終端煙葉水分的影響規(guī)律及其影響的顯著性。結(jié)果表明：在熱風溫度110、140、130、90 ℃和底帶速度2.0 m/s、風機頻率40 Hz、加濕開度100%的條件下，HBT烘焙機干燥終端的煙葉水分極差控制最好。

關(guān)鍵詞 白肋煙烘焙機；正交試驗；工藝參數(shù)；優(yōu)化

中圖分類號 S226.6 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）07-0172-02

Study on Key Drying Parameters of New Burley Tobacco Baking Machine

XIE Peng

（Wuhu Cigrarette Factory of China Tobacco Anhui Industrial Co.，Ltd.，Wuhu Anhui 241002）

Abstract In order to improve the baking effect of burley tobacco，the key process parameters of the HBT burley tobacco baking machine，such as hot blast temperature，bottom belt speed，fan frequency and humidification open degree，were optimized by orthogonal test.Meanwhile，we analyzed the influence of four parameters on drying terminal water of tobacco.The test results showed that at the hot air temperature of 110，140，130，90 ℃，the bottom band speed 2.0 m/s，fan frequency 40 Hz，humidity under 100% conditions，the tobacco leaf moisture range control of HBT baking machine drying terminal was the best.

Key words burley drier；orthogonal experiment；technical parameters；optimization

白肋煙是混合型卷煙生產(chǎn)中的重要原料，具有煙味濃、勁頭大、香氣濃郁的特點，但也存在吃味差、雜氣重、刺激性大等缺點。因此，通過對白肋煙葉進行高溫烘焙處理，可達到改善香氣質(zhì)量、有效去除白肋煙中部分氨類和揮發(fā)堿等不利于煙氣質(zhì)量的物質(zhì)、減輕雜氣和刺激性、改善余味的目的[1-2]。

白肋煙烘焙設(shè)備有很多種形式。根據(jù)設(shè)備控制系統(tǒng)的差異，白肋煙烘焙設(shè)備可以分為熱風對流式、微波輻射式2種類型[3]。蕪湖卷煙廠新引進的白肋煙烘焙機為德國HAUNI 生產(chǎn)的HBT設(shè)備，是目前應(yīng)用最廣的網(wǎng)帶式白肋煙烘焙機，通過網(wǎng)帶的運送將煙葉勻速穿過干燥區(qū)，完成白肋煙的烘焙，但是網(wǎng)帶式烘焙機由于設(shè)計特點易造成干燥終端的煙葉出現(xiàn)水分不均勻的現(xiàn)象。因此，本研究通過對新型HBT白肋煙烘焙機的生產(chǎn)工藝參數(shù)進行多因素正交試驗，分析各個工藝參數(shù)對烘焙機干燥終端煙葉水分均勻性的影響關(guān)系，優(yōu)化關(guān)鍵干燥工藝參數(shù)，使白肋煙烘焙處理滿足工藝質(zhì)量要求。

1 新型HBT白肋煙烘焙機設(shè)備結(jié)構(gòu)及控制原理

從圖1可以看出，新HBT白肋煙烘焙機主要由進料端、出料端、框架系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、風道系統(tǒng)和輸送帶6個部分組成。進料端由機架、被動軸、刷輥、張緊裝置和勻料裝置等組成，通過勻料裝置可以調(diào)節(jié)鏈板輸送帶上的鋪料厚度，出料端由機架、主動軸、鏈輪、刷輥和主傳動減速機等組成，進、出料端分布在框架系統(tǒng)兩端。輸送帶由輸送鏈及帶孔網(wǎng)板組成，通過設(shè)置輸送帶的運行速度可以調(diào)節(jié)煙葉的烘焙時間?？蚣芟到y(tǒng)中只保留了干燥區(qū)，取消了傳統(tǒng)式白肋煙烘焙機的冷卻區(qū)和回潮區(qū)，共分為4個干燥區(qū)，其中每個干燥區(qū)分為2個干燥單元，干燥Ⅰ、Ⅱ區(qū)采用自下而上的形式進行干燥，干燥Ⅲ、Ⅳ區(qū)采用自上而下的形式進行干燥，通過兩面穿流式干燥對煙葉進行水分處理。管路系統(tǒng)由進汽管路、加熱管路、回汽管路、滅火管路等組成。風道系統(tǒng)由干燥區(qū)風道、排潮風道、補風風道、排潮風機和循環(huán)風風機等組成。煙葉依次經(jīng)過進料端、干燥段、出料端，完成白肋煙的烘焙處理。

新HBT白肋煙烘焙機的一個獨特功能為干燥熱風溫濕度調(diào)節(jié)功能。主要控制方法為：通過在每個小干燥單元的風機出口設(shè)置一路蒸汽噴嘴用于增加濕度，設(shè)備自動依據(jù)每個干燥區(qū)濕度設(shè)定值，通過檢測排潮風管內(nèi)空氣的濕度，并由排潮風門和加濕蒸汽綜合調(diào)節(jié)干燥過程中熱空氣的濕度，從而有效調(diào)節(jié)、控制煙葉處理過程的相關(guān)條件，達到控制煙葉處理過程Maillard反應(yīng)的目的，以改善白肋煙的品質(zhì)。

2 新型HBT白肋煙烘焙機關(guān)鍵工藝參數(shù)的選擇

在白肋煙的烘焙加工處理過程中，烘焙機內(nèi)的干燥氣流溫度、濕度、烘焙時間、鋪葉厚度等工藝參數(shù)均會對干燥終端煙葉的水分產(chǎn)生重要影響[4-7]。從表1可以看出，采用PFMEA分析，通過過程故障模式與影響分析表，初步篩選出潛在影響因子，結(jié)合蕪湖卷煙廠某混合型牌號的加工需求，最終選擇底帶速度、熱風溫度、加濕開度和風機頻率4個關(guān)鍵工藝參數(shù)進行正交試驗[8-9]。

3 基于正交試驗的白肋煙烘焙機關(guān)鍵工藝參數(shù)優(yōu)化

3.1 試驗?zāi)康?/p>

研究新型白肋煙烘焙機干燥終端煙葉水分均勻性的影響因素，尋求最佳的參數(shù)組合。

3.2 試驗指標

用干燥終端煙葉水分極差作為考察指標，極差越小表明試驗條件越好。

3.3 試驗設(shè)計

（1）為消除原料和設(shè)備影響，每次試驗均采用蕪湖卷煙廠混合型A牌號的葉組配方，入口水分、工藝流量、鋪料厚度等工藝參數(shù)保持相對固定。

（2）選用L9（34）正交表進行試驗，試驗次序隨機。

（3）每次試驗參數(shù)運行穩(wěn)定后，在白肋煙烘焙機出料端面的左、中、右及對應(yīng)的上、下層位點進行取樣，每個試驗樣品取樣3次，采用烘箱法測定煙葉水分，取極差平均值作為試驗指標的最終結(jié)果。

（4）運用Minitab軟件對試驗結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析，以確定白肋煙烘焙機干燥最佳工藝參數(shù)[10]。

3.4 結(jié)果與分析

從表2可以看出，根據(jù)選取的因素水平進行了4因素3水平的正交試驗，而試驗結(jié)果分析有如下3個方面內(nèi)容。

（1）直觀分析。通過Minitab計算結(jié)果（表3），可以看出，對于烘焙干燥終端煙葉水分極差影響的重要程度依次為熱風溫度>底帶速度>風機頻率>加濕開度，最優(yōu)組合為A1B3C3D3。

（2）方差分析。由于4個因子中加濕開度屬于最不顯著因子，因而作為誤差項對以上結(jié)果進行方差分析，驗證L9（34）正交試驗條件下的直觀分析結(jié)果。從表4可以看出，熱風溫度的影響在0.05水平下顯著，其他因素不顯著。各因素顯著性大小與直觀分析法一致。

（3）效果檢查。根據(jù)參數(shù)優(yōu)化結(jié)果以及綜合考慮，選取A1B3C3D3工藝參數(shù)進行了生產(chǎn)驗證，經(jīng)過5批次生產(chǎn)運行測試，白肋煙烘焙機干燥終端煙葉出口水分極差均控制在 1.5%以內(nèi)，達到企業(yè)生產(chǎn)要求。

4 結(jié)語

通過將正交試驗設(shè)計理論應(yīng)用到新型HBT白肋煙烘焙機干燥工藝參數(shù)的優(yōu)選工作中，僅僅需少量試驗即可以完成多個相關(guān)影響因素的考察研究，最終得到相對較優(yōu)的參數(shù)組合方案，對于設(shè)備使用中的工藝參數(shù)優(yōu)化具有科學(xué)指導(dǎo)意義[11]。

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