Sirox膨胀单元对烟丝填充值的影响

【摘 要】 以烟丝填充值为参考指标，在前期试验基础上，通过DOE试验设计，运用曲面响应法研究sirox膨胀单元工艺参数对烟丝填充值的影响。在其它参数不变的前提下，试验结果表明，增温蒸汽流量、出口温度和入口含水率均对烟丝填充值有显著的影响；烟丝填充值最佳工艺参数值为增温蒸汽流量380kg/h、增温出口温度76℃，入口含水率18.8%。在该条件下，烟丝填充值最高。

【关键词】 Sirox膨胀单元 烟丝 响应曲面法 填充值

在烟丝的生产过程中，存在着烟丝填充性较差，造碎偏多等问题[1]，从而影响了烟丝的有效利用率，并影响烟支卷接质量。Sirox膨胀单元是将切后叶丝、梗丝增温增湿使叶丝和梗丝充分润透，使叶丝和梗丝温度和含水率达到一定要求后连续加入气流干燥工序的干燥管内或薄板干燥的滚筒内进行干燥，提高叶丝和梗丝的填充能力[2]。本试验以烟丝填充值为研究对象，在前期试验基础上，针对Sirox膨胀单元增温蒸汽流量、出口温度和入口含水率三个关键参数，利用响应曲面法对上述参数进行了最佳参数组合试验，为烟丝填充值的最佳工艺参数的设定提供了理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

（1）材料：真龙（甲天下），广西中烟工业有限责任公司；

（2）设备：6400kg/h Sirox膨胀单元（德国 HAUNI公司）；TM710型在线水分仪（美国NDC红外技术公司）；

（3）仪器：D51型填充值测定仪（广州润湖仪器有限公司）；PL203-IC型电子天平（海特勒—托利多仪器（上海）有限公司）。

1.2 试验方法

（1）取样方法：取样在同批次内进行，过程控制稳定后每组参数对应在混丝加香筒出口振槽处取样。其它各工艺参数不变，避免其它干扰因素对测试结果的影响。

（2）样品的制备：每次取样1000g，每参数取样4次，四分法混合后为1个测试样品。

（3）样品的评价方法：以烟丝填充值（Y）为评价指标[3，4]。

2 结果与分析

2.1 曲面响应法优化烟丝填充值

在前期试验研究基础上，运用DOE设计，对影响烟丝填充值的sirox膨胀单元增温蒸汽流量、出口温度和入口含水率等参数，采用Minitab-16设计软件编制了Box-Behnken曲面响应法三因素设计试验，试验因素水平的设计编码和计算分析结果[5]，见表1、表2和表3。

2.2 各因素对烟丝填充值的影响分析

为了分析各因素对烟丝填充值的影响，以烟丝填充值为评价标准（Y），对Minitab分析软件的ANOVA表进行分析，从分析结果得到上述3个因素与烟丝填充值的回归方程：

Y=4.32348+0.0585226 X1+0.0892504 X2+0.110273 X3-0.0875 X1*X2+0.109545 X1*X3+0.0110007 X2*X

对回归模型进行方差分析，结果见表6。

从表3的ANOVA分析表可以看出，模型回归项的P值小于0.05，证明总体模型有效。从拟合的总效果看，试验的失拟值大于0.05，说明没有失拟现象，试验可以利用本回归方程代替真实的试验，从而进行数据的分析。从方差分析表可以看出，增温蒸汽流量、出口温度和入口含水率，及因素间的交互作用均显示显著，说明增温蒸汽流量、出口温度和入口含水率对烟丝填充值都存在显著影响。

2.3 各因素及交互作用对烟丝填充值的影响

各试验因素及相互间交互作用对烟丝填充值的影响见图1、图2和图3。

从以上各因素间的响应曲面图显示，结合综合方差分析表可以看出，增温蒸汽流量对烟丝填充值的影响最大，入口含水率影响次之，出口温度最小。

2.4 最佳工艺条件的优化及验证

通过Minitab-16软件对试验进行最优运算，得出Y的最大值为最优解，最大值点（X1，X2，X3）的原始代码值分别为（1，0，1），对应的实际值分别为增温蒸汽流量380kg/h、增温出口温度76℃，入口含水率18.8%，理论上填充值最大值为4.69cm3/g，在本参数条件下进行的3次验证试验显示烟丝填充值平均值为4.69%，与理论计算值一致，证明试验方程有效可靠。

3 结语

（1）增温蒸汽流量、增温出口温度、入口含水率均对烟丝填充值有显著的影响，且参数之间有显著的交互作用。其中增温蒸汽流量对烟丝填充值的影响最大，入口含水率影响次之，增温出口温度影响最小。

（2）通过Minitab-16设计软件进行的响应面试验验证，烟丝填充值最佳工艺参数值为增温蒸汽流量380kg/h、增温出口温度76℃，入口含水率18.8%，该条件下烟丝填充值最大值为4.69cm3/g。

参考文献：

[1]康金岭，黄贤飞，刘远涛，等.预处理工艺对烟梗回透率的影响.食品与机械，2012，28（6）：205-240.

[2]钱启福，颜玉强，李晓培，邓瑞.SIROX增温增湿应用研究.云南烟草学会工业专业委员会，2011年学术年会优秀论文集：104-110.

[3]YC/T 152-2001.卷烟.烟丝填充值的测定[S].

[4]国家烟草专卖局.卷烟工艺规范[M].北京：中央文献出版社，2003.

[5]马林，何帧.六西格玛管理（第二版）.北京：中国人民大学出版社，2007年7月.

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