二潤(rùn)模式優(yōu)化對(duì)煙草水分和溫度的影響研究

尼奇峰，李方新，王澤理

（甘肅煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

打葉復(fù)烤是各卷煙工業(yè)所調(diào)煙葉的前沿加工廠，好的打葉質(zhì)量可有效提高煙葉整體品質(zhì)和卷煙加工品質(zhì)[1]。作為連接煙葉原料和卷煙加工的重要環(huán)節(jié)，打葉復(fù)烤過(guò)程關(guān)系到整個(gè)卷煙工業(yè)可持續(xù)、健康和穩(wěn)定的發(fā)展，隨著中式卷煙的不斷發(fā)展，對(duì)打葉復(fù)烤后成品片煙質(zhì)量提出了更高的要求[2]。

水分、溫度及控制指標(biāo)在整個(gè)打葉復(fù)烤廠生產(chǎn)中占有極其重要的地位，是重要的評(píng)價(jià)和控制指標(biāo)[3-4]。尤其是預(yù)處理段的潤(rùn)葉工序，為后續(xù)加工提供符合要求的原料，對(duì)后續(xù)打葉質(zhì)量有很大的影響。

在打葉復(fù)烤過(guò)程中，水分、溫度及其穩(wěn)定性是多年來(lái)煙草行業(yè)一直關(guān)注的課題[5]。在整個(gè)打葉復(fù)烤加工過(guò)程中，水分溫度控制貫穿于整個(gè)復(fù)烤過(guò)程，尤其在潤(rùn)葉段水分溫度的控制，因?yàn)檫@個(gè)工序煙草水分溫度的穩(wěn)定性直接影響后續(xù)加工的質(zhì)量及煙草的霉變和醇化?？梢娝譁囟仍谡麄€(gè)復(fù)烤加工過(guò)程中相當(dāng)重要[6]。20世紀(jì)80年代Wierzba M[7]也講到要認(rèn)識(shí)到煙草水分溫度的重要性。

試驗(yàn)擬對(duì)二次潤(rùn)葉工序參數(shù)優(yōu)化，篩選出最佳控制模式，并深入分析各參數(shù)對(duì)潤(rùn)后水分溫度及其穩(wěn)定性的影響趨勢(shì)，找出各參數(shù)對(duì)不同指標(biāo)的影響作用，為二次潤(rùn)葉工序煙葉水分溫度的合理控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

復(fù)烤廠打葉復(fù)烤車間卷煙工業(yè)所調(diào)原料混打煙葉，流量流量為6.0 T/h，車間溫度為25℃，車間相對(duì)濕度為62%。

1.2 試驗(yàn)儀器

TQM23003型便攜式溫度儀，深圳市迪特愛(ài)投資發(fā)展有限公司產(chǎn)品；DHG-9145A型電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科技有限公司產(chǎn)品；AL294型電子天平（感量0.000 1 g），梅特勒-托利多儀器有限公司產(chǎn)品；FSJ-114型植物樣本粉碎機(jī)，河南扶溝科學(xué)儀器廠產(chǎn)品。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用L8（27）進(jìn)行五因素二水平正交設(shè)計(jì)[8]，其中前汽壓力（KPa）設(shè)50和30這2個(gè)水平；后汽壓力（KPa）設(shè)35和55這2個(gè)水平；滾筒轉(zhuǎn)速（Hz）設(shè)27，35這2個(gè)水平；熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速（Hz）設(shè)40，30這2個(gè)水平；加熱器壓力（kPa）設(shè)100，60這2個(gè)水平；并考慮前汽壓力和后汽壓力的交互作用。

試驗(yàn)測(cè)定指標(biāo)包括潤(rùn)后水分、水分增加、水分波動(dòng)、潤(rùn)后溫度、溫度波動(dòng)，每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)取樣7次。

正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)見表1，試驗(yàn)方案見表2。

表1 正交試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)

表2 試驗(yàn)方案

2 結(jié)果與分析

2.1 不同因素水平對(duì)潤(rùn)后水分的影響

試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析（潤(rùn)后水分）見表3。

表3 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析（潤(rùn)后水分）

極差分析結(jié)果表明，RB>RA×B>RE>RB×E>RA>RD>RC。方差分析結(jié)果表明，除滾筒轉(zhuǎn)速和熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速外，其他因素和交互作用均顯著。由A×B，B×E二元表確定其組合為A2B2，B2E2，最優(yōu)方案為A2B2C2D1E2，即前汽壓力為30 kPa，后汽壓力為55 kPa，滾筒轉(zhuǎn)速為35 Hz，熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為40 Hz，加熱器壓力為60 kPa。

2.2 不同因素水平對(duì)水分增加的影響

試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析（水分增加）見表4。

表4 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析（水分增加）

極差分析結(jié)果表明，RB>RA>RA×B>RE>RC>RB×E>RD。方差分析結(jié)果表明，除后汽壓力與加熱器壓力間的交互作用及熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速外，其他因素及交互作用均顯著。由A×B的二元表可知A1B2為最優(yōu)搭配。最優(yōu)方案為A1B2C1D2E2，即前汽壓力為50 kPa，后汽壓力55 kPa，滾筒轉(zhuǎn)速為27 Hz，熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為30 Hz，加熱器壓力為60 kPa。

2.3 不同因素水平對(duì)水分波動(dòng)的影響

試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析（水分波動(dòng)）見表5。

由表5可知，RC>RE>RB>RB×E>RA>RA×B>RD。方差分析結(jié)果表明，滾筒轉(zhuǎn)速達(dá)到顯著水平。最優(yōu)方案為A1B1C2D2E1，即前汽壓力為50 kPa，后汽壓力35 kPa，滾筒轉(zhuǎn)速為35 Hz，熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為30 Hz，加熱器壓力100 kPa。

表5 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析（水分波動(dòng)）

2.4 不同因素水平對(duì)潤(rùn)后溫度的影響

試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析（潤(rùn)后溫度）見表6。

表6 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析（潤(rùn)后溫度）

極差分析結(jié)果表明，RB>RC>RE>RB×E>RA×B>RD>RA。方差分析結(jié)果表明，后汽壓力和滾筒轉(zhuǎn)速達(dá)到顯著水平。最優(yōu)方案為A1B1C1D1E1，即前汽壓力為50 kPa，后汽壓力35 kPa，滾筒轉(zhuǎn)速為27 Hz，熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為40 Hz，加熱器壓力100 kPa。

2.5 不同因素水平對(duì)溫度波動(dòng)的影響

試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析（溫度波動(dòng)）見表7。

表7 試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)果分析（溫度波動(dòng)）

極差分析結(jié)果表明，RD>RB>RA>RC>RE>RB×E>RA×B。方差分析結(jié)果表明，熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和后汽壓力達(dá)到了顯著水平。最優(yōu)方案為A2B1C2D2E2，即前汽壓力為30 kPa，后汽壓力為35 kPa，滾筒轉(zhuǎn)速為35 Hz，熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為30 Hz，加熱器壓力60 kPa。

2.6 綜合分析

通過(guò)不同因素水平對(duì)所測(cè)試驗(yàn)指標(biāo)影響的綜合分析，結(jié)果表明：

（1）前汽壓力對(duì)水分增加的影響排在第2位，顯著，優(yōu)水平為A1；對(duì)溫度波動(dòng)的影響排在第3位，不顯著，優(yōu)水平A2；對(duì)水分波動(dòng)和溫度的影響排在第4、5位，不顯著，優(yōu)水平均為A1。前汽壓力是影響水分增加的主要和重要因素，對(duì)溫度波動(dòng)有較大影響。前汽壓力高時(shí)，水分增幅大、波動(dòng)小，溫度低但波動(dòng)大，綜合考慮取A1。

（2）后汽壓力對(duì)溫度的影響排在第1位，顯著，優(yōu)水平為B1；對(duì)水分增加的影響排在第1位，顯著，優(yōu)水平為B2；對(duì)溫度波動(dòng)的影響排在第2位，顯著，優(yōu)水平為B1；對(duì)水分波動(dòng)的影響排在第3位，顯著，優(yōu)水平為B1。后汽壓力是影響水分增加、溫度和溫度波動(dòng)的主要因素，對(duì)水分波動(dòng)影響較大，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)均是重要因素，后汽壓力高時(shí)，雖然水分增幅大，但潤(rùn)后煙葉溫度高，水分、溫度波動(dòng)大，綜合考慮取B1。

（3）滾筒轉(zhuǎn)速對(duì)水分波動(dòng)的影響排在第1位，顯著，優(yōu)水平為C2；對(duì)潤(rùn)后溫度的影響排在第2位，顯著，優(yōu)水平為C2；對(duì)水分增加的影響排在第4位，顯著，優(yōu)水平為C2；對(duì)溫度波動(dòng)的影響排在第4位，不顯著，優(yōu)水平為C2。滾筒轉(zhuǎn)速是影響潤(rùn)后溫度和水分波動(dòng)的主要和重要因素，滾筒轉(zhuǎn)速低，潤(rùn)后煙葉水分增幅大、溫度低，但水分、溫度波動(dòng)也大，綜合考慮取C2。

（4）熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)溫度波動(dòng)的影響排在第1位，顯著，優(yōu)水平均為D2；對(duì)溫度的影響排在第4位，不顯著，優(yōu)水平均為D1；對(duì)水分增加和水分波動(dòng)的影響均排在第5位，顯著，優(yōu)水平均為D2。熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速是影響溫度波動(dòng)的主要和重要因素，熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，溫度波動(dòng)小，水分增加幅度大、水分波動(dòng)小，但會(huì)導(dǎo)致溫度升高，綜合考慮取D2。

（5）加熱器壓力對(duì)水分波動(dòng)的影響排在第2位，不顯著，優(yōu)水平為E1；對(duì)水分增加的影響排在第3位，顯著，優(yōu)水平為E2；對(duì)潤(rùn)后溫度的影響排在第3位，不顯著，優(yōu)水平為E1；對(duì)溫度波動(dòng)的影響排在第5位，不顯著，優(yōu)水平為E2。加熱器壓力是影響水分波動(dòng)的主要因素，對(duì)水分增加和潤(rùn)后溫度有較大影響，是影響水分增加的重要因素，加熱器壓力高，水分增幅小但波動(dòng)也小，潤(rùn)后煙葉溫度低但波動(dòng)大，綜合考慮取E1。

綜上所述，各因素的優(yōu)水平組合為A1B1C2D2E1，即前汽壓力為50 kPa，后汽壓力35 kPa，滾筒轉(zhuǎn)速35 Hz，熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速30 Hz，加熱器壓力100 kPa。

不同因素水平對(duì)所測(cè)試驗(yàn)指標(biāo)影響的綜合分析見表8。

表8 不同因素水平對(duì)所測(cè)試驗(yàn)指標(biāo)影響的綜合分析

3 結(jié)論

（1）二潤(rùn)工序通過(guò)正交試驗(yàn)分析得到影響二潤(rùn)潤(rùn)后水分、水分增加量、水分波動(dòng)、潤(rùn)后溫度、溫度波動(dòng)的主要因素，分別是前汽壓力、后汽壓力、滾筒轉(zhuǎn)速、熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、加熱器壓力5個(gè)參數(shù)，并且5個(gè)參數(shù)對(duì)二潤(rùn)各指標(biāo)的影響作用不完全一致。

（2）通過(guò)對(duì)試驗(yàn)的綜合分析，初步總結(jié)并評(píng)價(jià)了各參數(shù)對(duì)每個(gè)指標(biāo)的影響趨勢(shì)和程度，著重分析了前汽壓力與后汽壓力間的搭配問(wèn)題，得出前汽壓力高于后汽壓力的組合方式下，潤(rùn)葉效果更好。熱風(fēng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與加熱器壓力間的配合受前、后汽壓力水平的影響。

通過(guò)對(duì)二次潤(rùn)葉工序各參數(shù)的優(yōu)化，篩選出了最佳控制模式，同時(shí)對(duì)各參數(shù)對(duì)潤(rùn)后水分溫度及其穩(wěn)定性的影響程度進(jìn)行了分析和預(yù)判，便于合理及時(shí)地調(diào)整工序參數(shù)，使二次潤(rùn)葉效果快速達(dá)到最佳指標(biāo)，對(duì)提高整體煙葉質(zhì)量具有深遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。