煙草制絲加工過(guò)程參數(shù)分析與控制技術(shù)研究

崔旭

摘 要：隨著信息管理技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，國(guó)際行業(yè)內(nèi)先進(jìn)煙草制絲線開發(fā)應(yīng)用了工藝質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)。工藝質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)對(duì)內(nèi)在質(zhì)量變化趨勢(shì)進(jìn)行評(píng)估，但受限于檢測(cè)手段、指標(biāo)、可控制參數(shù)，還未能在線評(píng)估出產(chǎn)品結(jié)果內(nèi)在質(zhì)量要素的變化結(jié)果。本文主要研究煙草加工制絲在線生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)煙葉原料感官質(zhì)量變化趨勢(shì)的精確、有效、動(dòng)態(tài)的控制，根據(jù)采集在線運(yùn)行設(shè)備的各個(gè)過(guò)程參數(shù)，實(shí)時(shí)評(píng)估出工序加工后成品感官質(zhì)量可能的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：煙草制絲;參數(shù)分析;控制技術(shù)

隨著國(guó)際市場(chǎng)卷煙加工工藝技術(shù)進(jìn)步和理念更新，國(guó)家局明確提出“卷煙上水平”作為當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期的主要任務(wù)，而這賦予煙草行業(yè)的職責(zé)與使命就是要加速工藝與設(shè)備技術(shù)的研究，提升設(shè)備保障能力。特別是“中式卷煙”的提出，確定了我國(guó)卷煙產(chǎn)品的發(fā)展方向。培育“兩個(gè)十多個(gè)”的新任務(wù)，對(duì)卷煙工藝和設(shè)備提出了新的、更高的要求[1]。中式卷煙與國(guó)外卷煙相比，原料不同，卷煙風(fēng)格迴異。不僅如此，國(guó)內(nèi)不同卷煙品牌的制絲工藝也都各不相同、各具特色。近年來(lái)，隨著行業(yè)“品牌發(fā)展戰(zhàn)略”的不斷深化，卷煙工業(yè)企業(yè)的工藝與設(shè)備需求呈現(xiàn)精細(xì)化、復(fù)雜化、多樣化的發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)各項(xiàng)工藝要求標(biāo)準(zhǔn)也更高、更嚴(yán)格[2]。因此對(duì)制絲設(shè)備的整體技術(shù)性能也提出了更高的要求，因此開發(fā)研制新一代高技術(shù)含量的制絲加工過(guò)程參數(shù)的實(shí)時(shí)分析與智能化動(dòng)態(tài)控制技術(shù)對(duì)于滿足中式卷煙加工需要，攀登國(guó)際制絲加工技術(shù)發(fā)展水平尤為重要。本文主要研究煙草加工制絲在線生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)煙葉原料感官質(zhì)量變化趨勢(shì)的精確、有效、動(dòng)態(tài)的控制，根據(jù)采集在線運(yùn)行設(shè)備的各個(gè)過(guò)程參數(shù)，實(shí)時(shí)評(píng)估出工序加工后成品感官質(zhì)量可能的結(jié)果。

1 煙草制絲加工過(guò)程參數(shù)分析存在問(wèn)題

1.1 控制要素的確認(rèn)存在問(wèn)題

供絲機(jī)的常規(guī)控制：控制層按照工藝要求，根據(jù)傳感器反饋來(lái)的信號(hào)，實(shí)施控制，如出口水份指標(biāo)設(shè)定，設(shè)備控制精度達(dá)到±，即為合格。但是，滿足這一工藝指標(biāo)加工出來(lái)的煙絲，內(nèi)在的各項(xiàng)評(píng)吸指標(biāo)是不同的！并且滿足這一工藝指標(biāo)參數(shù)與控制參數(shù)不是唯一對(duì)應(yīng)的！例如，在運(yùn)行過(guò)程中，下面的控制要素發(fā)生變化，會(huì)造成不同的結(jié)果，如下：排潮風(fēng)門開度減小可導(dǎo)致出料水份上升筒體溫度上升可導(dǎo)致出料水份下降循環(huán)熱風(fēng)溫度上升可導(dǎo)致出料水份下降蒸汽閥門減小可導(dǎo)致出料水份下降筒體轉(zhuǎn)速下降可導(dǎo)致出料水份下降特殊工藝補(bǔ)償（風(fēng)分冷卻）對(duì)煙絲水份也有一定的作用。

1.2 控制方式控制存在的問(wèn)題

以烘絲機(jī)為例，其控制方式普遍采用傳統(tǒng)的結(jié)果控制方式，即僅靠檢測(cè)出料水份、溫度，進(jìn)行調(diào)節(jié)這一傳統(tǒng)控制模式，這種控制模式無(wú)法預(yù)見性的提前控制產(chǎn)出成品，同一檢測(cè)結(jié)果，內(nèi)在質(zhì)量差異可能很大（實(shí)踐證明：前面提到的項(xiàng)控制參數(shù)，每項(xiàng)變化都會(huì)引起評(píng)吸指標(biāo)的差異）。這其中：有的項(xiàng)控制參數(shù)已經(jīng)偏高了，有的卻偏低了（指的是因該項(xiàng)參數(shù)取值范圍引起評(píng)吸的內(nèi)在指標(biāo)超差），但綜合調(diào)整結(jié)果即工藝檢測(cè)指標(biāo)——水份，是合格的！這種方式所產(chǎn)生的問(wèn)題有：

一是，由于實(shí)施的是結(jié)果控制，產(chǎn)品的內(nèi)在品質(zhì)波動(dòng)大。

二是，由于檢測(cè)手段的局限性，使得產(chǎn)品的很多內(nèi)在品質(zhì)參數(shù)、指標(biāo)（如色澤、雜氣、余味、香氣、協(xié)調(diào)性、豐滿程度、填充值以及理化指標(biāo)）無(wú)法實(shí)時(shí)采樣檢須，更不能實(shí)現(xiàn)控制。而正是這些內(nèi)在指標(biāo)決定了卷煙產(chǎn)品不同品牌的獨(dú)特香氣風(fēng)格和口味特征。

2 煙草制絲加工過(guò)程參數(shù)的控制分析

2.1 具體技術(shù)路線

一是利用評(píng)吸和分析手段，建立煙葉原料特性圖譜以及卷煙產(chǎn)品中的煙葉原料表征特性圖譜;

二是利用新線調(diào)試時(shí)段，先后投入一定批量單等級(jí)或組別煙葉試生產(chǎn)，在滿足煙草加工工藝標(biāo)準(zhǔn)的前提下，對(duì)各種過(guò)程參數(shù)進(jìn)行可能取值范圍內(nèi)的調(diào)整試驗(yàn)，且每一批次又分別在不同時(shí)間段有計(jì)劃的幾次調(diào)整工序參數(shù)和工藝條件。對(duì)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)物料在各工序工藝點(diǎn)間的品質(zhì)變化過(guò)程進(jìn)行參數(shù)跟蹤記錄、取樣、分析，獲取最終產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量與設(shè)備運(yùn)行參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，將多組數(shù)據(jù)按編碼組合，統(tǒng)計(jì)分析后建立趨勢(shì)分析圖譜;

三是按品牌、煙葉模塊、控制段、工序、設(shè)備、時(shí)間等元素，進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)分類、編輯分析，運(yùn)用科學(xué)的統(tǒng)計(jì)分析工具進(jìn)行分析研究得出各控制要素、工序條件與感官質(zhì)量等數(shù)據(jù)之間的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系，建立數(shù)學(xué)分析模型;

四是控制參數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化，完善數(shù)學(xué)分析模型;

五是數(shù)學(xué)分析模型試用研究。利用數(shù)據(jù)庫(kù)資源，在系統(tǒng)中，編輯在線評(píng)估控制軟件模塊，根據(jù)在線評(píng)估的結(jié)論以及數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)運(yùn)行工況（參數(shù)偏差深度）的分析、優(yōu)化參數(shù)的調(diào)用，選擇合適的控制參數(shù)下載到相應(yīng)的底層及現(xiàn)場(chǎng)操作站中，底層控制系統(tǒng)以此參數(shù)為控制基準(zhǔn)實(shí)施控制，實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定值、干預(yù)過(guò)程控制參數(shù)的調(diào)節(jié)、形成參數(shù)限定校正。

2.2 技術(shù)關(guān)鍵

研究利用信息管理系統(tǒng)對(duì)過(guò)程參數(shù)引起產(chǎn)品結(jié)果內(nèi)在質(zhì)量（指標(biāo)）的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估，并根據(jù)評(píng)估結(jié)果實(shí)時(shí)修正相應(yīng)工序控制參數(shù)，使控制參數(shù)動(dòng)態(tài)適應(yīng)感官質(zhì)量的變化，使控制過(guò)程智能化，其控制理念和控制方法是行業(yè)內(nèi)一項(xiàng)創(chuàng)新性研究。

工序質(zhì)量評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)量化分析一建立“芙蓉王”生產(chǎn)線設(shè)備運(yùn)行參數(shù)模型和工藝過(guò)程品質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)。各工藝控制點(diǎn)的控制參數(shù)優(yōu)化。研究實(shí)踐可靠、準(zhǔn)確的“在線評(píng)估”方法。研究多個(gè)控制要素綜合作用的關(guān)系，探索智能控制次序、程序、范圍。完成評(píng)估與控制有效結(jié)合，真正能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、有效修改底層控制系統(tǒng)的控制參數(shù)，確保產(chǎn)品內(nèi)在指標(biāo)穩(wěn)定。

2.3 技術(shù)難點(diǎn)分析

通過(guò)工序質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)工程建立分析模型是一項(xiàng)非常復(fù)雜、技術(shù)含量較高的研究?jī)?nèi)容，一是參與分析的變量很多，數(shù)個(gè)參數(shù)中每一個(gè)變化都可能引起綜合效果變化，有些參數(shù)之間相互牽連、干擾;二是感官質(zhì)量（包括評(píng)吸）很難界定明確數(shù)據(jù);三是統(tǒng)一樣品，不同的評(píng)吸人員得出的結(jié)論有差異。參數(shù)優(yōu)化，需要大量的檢驗(yàn)測(cè)試，科學(xué)的分析，反復(fù)修改調(diào)試。動(dòng)態(tài)分析，一是需要在大量的動(dòng)態(tài)參數(shù)中，剔除擾動(dòng)信息，捕捉有效參數(shù);而是要實(shí)時(shí)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化參數(shù)對(duì)比、分析，得出精準(zhǔn)半段結(jié)論;三是要將判斷結(jié)論實(shí)時(shí)在監(jiān)控系統(tǒng)中顯示出來(lái)，提出控制系統(tǒng)出現(xiàn)的偏差、處理措施。智能控制系統(tǒng)，首先要研究出動(dòng)態(tài)評(píng)估出的偏差需要調(diào)整那些參數(shù)，其次要研究出每次調(diào)整的計(jì)算值和最大調(diào)整幅度，第三要將若干個(gè)調(diào)整參數(shù)排序調(diào)整;第四是研究出的調(diào)整指令能夠立即下達(dá)到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)又能夠立即實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，而且控制系統(tǒng)中的原有過(guò)程控制又能順利配合工作。

3 結(jié)論

此次研究、實(shí)踐，不僅能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評(píng)估出內(nèi)在質(zhì)量的狀態(tài)、預(yù)測(cè)產(chǎn)品結(jié)果質(zhì)量，而且還能提前糾正修改控制系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，以科學(xué)的、先進(jìn)的智能控制系統(tǒng)控制產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的穩(wěn)定，促進(jìn)了產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的穩(wěn)定提高，特別是保持并促進(jìn)了原精品線品牌風(fēng)格、感官、評(píng)吸結(jié)果升級(jí)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊俊杰，歐陽(yáng)敏，王華君.制絲線關(guān)鍵工序工藝參數(shù)的優(yōu)化中國(guó)煙草學(xué)會(huì)工業(yè)專業(yè)委員會(huì)煙草工藝學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集，2018年.

[2]姜成康.全面推進(jìn)“卷煙上水平”努力保持行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展全國(guó)煙草工作會(huì)議報(bào)告，2010年.