伍俊文 何天佑

摘 要：在煙葉生產(chǎn)過程中，利用熱風(fēng)潤葉機增溫增濕可以快速提高煙葉的溫度和含水率，從而改善煙葉的耐加工性，降低造碎。潤葉機的潤葉過程是采用熱風(fēng)循環(huán)的方式，目前有順流和逆流兩種熱風(fēng)循環(huán)方式。本文主要針對不同熱風(fēng)循環(huán)方式對煙葉耐加工性的改善效果進行研究。

關(guān)鍵詞：潤葉機;熱風(fēng)循環(huán)方向;煙葉;耐加工性

中圖分類號：TS441 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）04-0212-03

熱風(fēng)潤葉的主要作用是改變煙葉的物料特性，為煙葉增溫增濕，從而改善煙葉的耐加工性，提高出葉率，降低打葉過程中的造碎。根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果，煙葉的含水率在17%～18%之間，其耐加工性最好。

那么，當(dāng)潤葉機的熱風(fēng)循環(huán)方向不同時，煙葉在潤葉筒內(nèi)的吸濕過程就會發(fā)生變化。逆流式潤葉機，煙葉進入筒體內(nèi)的環(huán)境溫度與回風(fēng)溫度接近，隨后環(huán)境溫度逐漸提高，在出口處達到最大值;而水流式則反之。因此，到底哪一種方式更利于潤葉質(zhì)量的提升，便是我們要重點研究的內(nèi)容。

1 試驗設(shè)計

1.1 試驗設(shè)備

選用LWQ387型順流式熱風(fēng)潤葉機和WF3521B型逆流式熱風(fēng)潤葉機。

1.2 試驗原料

由于上部和下部煙葉的吸濕性相對較差，為了排除由于煙葉自身品質(zhì)不足帶來的試驗誤差，我們選擇了吸濕性好，葉片寬大的中部煙葉作為試驗材料。

1.3 試驗指標(biāo)

本次研究主要體現(xiàn)煙葉的內(nèi)在質(zhì)量，因此所關(guān)注的指標(biāo)包括：出口水分合格率、煙葉抗張強度。

1.4 試驗方法

為了盡可能的消除其他因素對試驗結(jié)果的影響，首先需求對設(shè)備性能進行調(diào)校，確保兩套設(shè)備的性能最佳。試驗過程中，保證供水水壓為6.3bar，蒸汽壓力為12bar，熱風(fēng)溫度為100℃，回風(fēng)溫度為55℃。接著對設(shè)備控制參數(shù)進行優(yōu)化，讓設(shè)備處于自動控制狀態(tài)，盡可能地消除設(shè)備操作帶來的變異影響。由于設(shè)備在自動控制狀態(tài)下，對水分影響最大的參數(shù)為加水系數(shù)，因此需要求加水系數(shù)進行優(yōu)化。最后在對各項試驗指標(biāo)進行收集分析。

2 熱風(fēng)循環(huán)方式對潤葉出口水分的影響

選用中部煙葉占比較高的VCO1煙葉模塊進行試驗，試驗參數(shù)固定，兩臺設(shè)備各進行8組試驗，試驗過程數(shù)據(jù)通過潤葉機出口處的近紅外水分儀檢測得出，根據(jù)集團復(fù)烤生產(chǎn)在線質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)進行合格率計算，合格率由數(shù)采系統(tǒng)導(dǎo)出，得到數(shù)據(jù)表1如下。

對兩組數(shù)據(jù)分析進行正態(tài)性檢驗，兩組數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布，順流式的均值為99.06%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.35;逆流式平均值為99.22%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.27;從抽樣數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果看，逆流式的水分控制合格率更好，波動更小。但是，由于僅進行了8次試驗，樣本容量較小，樣本的結(jié)果不能直接代表總體效果，為了保證試驗結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)性，探究順逆流對潤葉水分是否有顯著差異，我們繼續(xù)對其方差和均值進行檢驗。

首先，用F檢驗分析其方差是否相等，設(shè)H0：δ2順=δ2逆，H1：δ2順≠δ2逆，置信概率為95%，計算得：

F檢驗的P值大于0.05，說明沒有充足證據(jù)證明兩者的總體方差不相等，因此，認(rèn)為其總體是等方差的。

在總體等方差的前提下，可以對均值進行雙樣本T檢，設(shè)原假設(shè)為兩者總體均值相等，備選假設(shè)為順流式的均值小于逆流式，計算得P值為0.165，大于0.5，說明沒有充足證據(jù)證明順流式的水分合格率低于逆流式，因此認(rèn)為兩者總體均值是相等的。

小結(jié)：在現(xiàn)有的在線水分檢測方式下，采用順流式和逆流式循環(huán)風(fēng)，對出口水分合格率沒有顯著影響。

3 熱風(fēng)循環(huán)方式對煙葉抗張強度的影響

目前，潤葉機對煙葉加水，主要依靠前室（入口），后室（出口）加水主要起輔助調(diào)節(jié)的作用。那么，根據(jù)煙葉加濕理論，當(dāng)煙葉處于高溫高濕的環(huán)境下，煙葉的吸濕速率越快。

因此，我們認(rèn)為，對于逆流式潤葉機，煙葉進入筒體時，其環(huán)境溫度接近于回風(fēng)溫度，溫度相對較低，此時煙葉的吸濕速度不足，當(dāng)煙葉進入到中后段時，溫度提升，吸濕速度加快，但由于筒體內(nèi)部加濕主要集中在前室，中后段環(huán)境濕度降低，煙葉對水分的吸收依然不足，整個過程中，煙葉處于最佳加濕環(huán)境的時間較短，水分吸收補充分，盡管大部分最終能達到設(shè)定值，但更多水分子集中于煙葉外表面，內(nèi)部結(jié)合水不多。

對于順流式潤葉機，煙葉進入筒體就處于一個高溫高濕的環(huán)境中，煙葉可以快速吸收水分，當(dāng)煙葉進入到后半段，盡管溫濕度下降，但依然有充分的時間使煙葉內(nèi)部與此前吸收的水分子結(jié)合，從而潤透整片煙葉。

3.1 試驗指標(biāo)：抗張強度、碎片率（碎片和碎末）

對于煙葉的潤透度，由于條件限制，沒有設(shè)備可以直接檢測。但是潤葉越充分，其耐加工性就越好，其抗張強度會有效提升;同時，打葉風(fēng)分過程中，煙葉造碎也會相應(yīng)降低，體現(xiàn)在碎片率和碎末率上。

3.2 煙葉抗張強度試驗

試驗儀器：DY30拉力測試儀、BINDER水分平衡箱。

試驗方法：固定試驗樣本的濕度和溫度（60%，22℃），分別從此前順逆流潤葉加工完成的煙葉中，隨機抽取40片煙葉進行拉斷前調(diào)測試。固定拉力測試儀的拉斷速度為18mm/mn，煙條寬度為15mm，測量煙葉的拉升長度。

試驗數(shù)據(jù)見表2。

從直方圖擬合線來看，兩者數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布，樣本數(shù)據(jù)中，逆流式生產(chǎn)的煙葉拉伸長度的均值低于順流式，但分布更佳集中。于是我們對兩者的方差進行了雙方差檢驗：

從F檢驗的結(jié)果顯示，P值大于0.05，認(rèn)為兩者的總體方差相等，因此可以進行雙樣本T檢驗來判斷均值是否有區(qū)別。

原假設(shè)：逆流式生產(chǎn)的煙葉拉伸長度大于等于順流式：μ逆≥μ順

備擇假設(shè)：逆流式生產(chǎn)的煙葉拉伸長度小于順流式：μ逆<μ順

從檢驗結(jié)果看，P值為0，說明原假設(shè)不成立，逆流式生產(chǎn)的煙葉拉伸長度小于順流式。

小結(jié)：在同等的水分條件下，采用順流式循環(huán)風(fēng)生產(chǎn)的煙葉，具有更高的抗張強度。

3.3 煙葉抗張強度對打葉碎片率的影響

研究背景：大中片率、碎片率是復(fù)烤生產(chǎn)過程中的重要經(jīng)濟指標(biāo)，提高大中片率，降低碎片率有利于降低成本，直接產(chǎn)生經(jīng)濟價值。在生產(chǎn)過程中，潤葉工序會直接影響到打葉質(zhì)量。目前已有研究表明，煙葉的抗張強度提高后，其抗破碎性也會響應(yīng)增加。所以，我們認(rèn)為煙葉的抗破碎性增加后，可以有效減少葉片在輸送和打葉風(fēng)分過程中的造碎，從而降低碎片率，產(chǎn)生直接經(jīng)濟價值。另一方面，其抗張強度提高后，會使打葉過程中梗葉分離的難度會增加，但是該問題可以通過優(yōu)化打葉機參數(shù)的解決，在此不予討論。那么我們需要研究的就是，煙葉的抗張強度是否會對打葉碎片率產(chǎn)生影響。

試驗設(shè)備：DY30拉力測試儀、小型打葉機，葉片分選機。

試驗方法：潤葉后，利用人工挑選出煙葉拉伸長度大于7mm，9mm，11mm的三組煙葉，每組有5個樣本，每個樣本重量為3kg。利用小型臥式打葉機，確定打葉參數(shù)后進行梗葉分離，之后用葉片分選機統(tǒng)計出各個樣本所產(chǎn)生的碎片率，碎片率包括小于3mm的煙片和碎末，試驗獨立順機。最后對數(shù)據(jù)進行單因子方差分析。

試驗數(shù)據(jù)及分析見表3。

對得到的三組數(shù)據(jù)進行正態(tài)性檢驗后，數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布，說明樣本對于總體具有代表意義，可以進行單因子分析。

通過計算，由于P值小于0.05，拒絕均值相等的假設(shè)，說明煙葉的抗張強度變化后，對于碎片率有顯著影響，為進一步研究煙葉抗張強度與碎片率的具體關(guān)系，我們對數(shù)據(jù)進行了回歸分析，從箱線圖上看，有彎曲，可能存在二次項，因此直接進行二次項回歸。

回歸項P值小于0.05，回歸模型顯著，二次項系數(shù)為負(fù)值，說明存在最小值，在選定區(qū)間內(nèi)，煙葉的拉伸長度越大，抗張性越好，碎片率越低。

4 試驗結(jié)論

在本次熱風(fēng)循環(huán)方式對煙葉內(nèi)在品質(zhì)影響研究的試驗中，我們得到了三條結(jié)論：

（1）在目前的在線水分檢測方式下，順逆流循環(huán)方式對于水分合格率控制無顯著差別，均能達到較好的控制水平;（2）使煙葉達到相同水分含量的條件下，使用順流式循環(huán)方式的煙葉，其抗張強度更大，抗破碎性更好，說明其潤透度更高;（3）煙葉的抗破碎性提高后，可以有效降低打葉過程中，煙葉的造碎，降低碎片率，從而提高經(jīng)濟效益。

綜上所述，我們認(rèn)為使用順流式潤葉機可以更好地提高煙葉內(nèi)在品質(zhì)，降低煙葉造碎，提高經(jīng)濟效益。

參考文獻

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