打叶复烤均质化加工技术规程技术报告

技术报告项目组2019年12月

目录1项目背景 32技术路线 43烟叶收储技术研究 53.1烟叶检验接收关键技术 54烟叶选叶技术研究 64.1人工地摊式选叶关键技术 64.2人机结合式选叶关键技术 85投料组织技术研究 115.1铺叶直投模式关键技术 115.2平库混配投料模式关键技术 145.3立体库混配投料模式关键技术 206水分均质化控制技术研究 256.1润叶过程水分控制关键技术 256.2复烤过程水分控制关键技术 297片烟结构均质化控制技术研究 337.1试验设计与检测结果 337.2打叶参数对叶片结构的影响 357.3打叶参数对片烟整体尺的影响 387.4打叶参数对片形的影响 397.5优化验证 418密实度偏差率均质化控制技术研究 429数据采集与运用技术研究 469.1数据标准 469.2数据集成整合 5110技术集成与运用验证 5911结论与创新点 601项目背景打叶复烤均质化是指将不同产地、品种、等级的原烟按照一定的比例均匀掺配在一起进行打叶复烤的过程，形成一个内在质量稳定、理化指标均匀的成品片烟或配方模块。目前打叶复烤均质化加工模式主要分为三种，第一种是铺叶直投模式，利用铺叶线实现烟叶原料的精确配比；第二种是平库混配投料模式，利用铺叶线、在线化学成分采集和平库相结合实现烟叶原料的精确配比；第三种是立体库混配投料模式，利用铺叶线、在线化学成分采集和立体库相结合实现烟叶原料的精确配比。目前行业内没有统一的均质化加工技术标准，但是均质化加工技术已经在行业内持续推进，2015年以来卷烟品牌原料均质化生产加工不断推进，实施单位已由4个重点卷烟品牌、4家复烤企业、100余万担加工量，逐步扩大到2018年的23个卷烟品牌、48家复烤企业、2000万担加工量以上，均质化加工已基本覆盖整个复烤行业。但是行业内复烤企业均质化加工水平不一，以2017年国家局均质化检查结果为例，总共38个成品片烟模块，烟碱CV最大值为3.94%,最小值为1.81%，水分CV最大值为3.04%，最小值为1.03%，各复烤企业生产水平分布情况存在明显差异。因此，制定《打叶复烤均质化加工技术规程》，对指导行业均质化加工作业，有效解决目前均质化加工存在问题具有重大意义。国家局于2018年9月国家局下发了国烟科[2018]177号文件，根据文件精神，确定了《打叶复烤均质化加工技术规程》行业标准的制定任务。由中国烟叶公司、浙江中烟工业有限责任公司、福建武夷烟叶有限公司、郑州烟草研究院、上海烟草集团有限公司、河南中烟工业有限责任公司、云南烟叶复烤有限责任公司、华环国际烟草有限公司、四川烟叶复烤有限责任公司、贵州烟叶复烤有限责任公司、湖南烟叶复烤有限责任公司共同承担，主要负责参与项目实施方案设计和指南的编制，进行试验研究等工作。2技术路线通过收集资料，了解行业内打叶复烤环节均质化加工的工艺路径及应用成效，调查行业内打叶复烤企业均质化加工的研究成果，识别、分析影响打叶复烤均质化加工的因素。目前行业各复烤企业均质化加工工艺路径，研究分析不同条件下化学成分、装箱水分、片型结构、密实度控制等均质化加工路径关键节点的控制与管理要求，并通过工业验证对不同条件下的均质化加工效果进行评价、验证，最终按照卷烟“大工艺”系统化加工要求进行技术集成，形成《打叶复烤均质化加工技术规程》。具体技术路线如下：调研各打叶复烤企业质化加工技术控制现状收集国内外提高打叶复烤环节均质化加工技术控制的相关资料调研各打叶复烤企业质化加工技术控制现状收集国内外提高打叶复烤环节均质化加工技术控制的相关资料识别、分析影响打叶复烤均质化加工关键环节识别、分析影响打叶复烤均质化加工关键环节1.明确目前各复烤企业均质化加工工艺路径；2.研究不同条件下化学成分均质化加工路径的关键节点控制与管理要求；1.明确目前各复烤企业均质化加工工艺路径；2.研究不同条件下化学成分均质化加工路径的关键节点控制与管理要求；3.分析装箱片烟水分、密度等物理指标均匀性控制关键点的技术与管理要求。探索总结适宜不同条件下的均质化加工控制方法和技术要求探索总结适宜不同条件下的均质化加工控制方法和技术要求效果验证效果验证形成规程形成规程3烟叶收储技术研究3.1烟叶检验接收关键技术原烟接收批次以收货2000担左右为基准，浙江中烟物资供应部监打人员与技术中心质检人员根据原烟计划采购协议、原烟检验结果、接收时间等数据协商确认产生原烟接收批。具体实施步骤如下图：录入原烟信息原烟分类入库录入原烟信息原烟分类入库化学成分检测剁位管理图3-1原烟接收批次管理示意图3.1.1录入原烟接收记录或接收明细。3.1.2原烟入库时，核对单、证、货，一致后做好入库验收工作，按照10%的比例进行过磅检斤，并生成磅码单。同时，对每批入库烟叶进行随机取样并送至检测室进行水分检测。对于异常烟叶，一律单独存放。将原烟按产地、等级、品种、数量、车次、时间等信息进行分类入库存储，明确标识，做好记录。3.1.3进行原烟化学成分取样与检测时，按车次、数量或货位为单元进行抽样，采取连续流动法或近红外光谱仪进行检测，连续流动法按照YC/T159、YC/T160、YC/T161、YC/T162、YC/T217相关要求执行。3.1.4入库后进行垛位管理，利用木质夹板，将垛位信息挂在相应的货位烟垛中间。4烟叶选叶技术研究4.1人工地摊式选叶关键技术4.1.1标准化作业流程安排投料平衡等级制定投料计划安排投料平衡等级制定投料计划下达作业单报表分析选后入库质量检验除杂分级报表分析选后入库质量检验除杂分级图4-1选叶标准化作业流程图4.1.2选叶过程标准化选叶必须抓住烟叶基部，“先看杂物，后分等级”，保证选后烟叶的纯度和净度；开烟包必须用剪刀，禁止使用解把刀，解把刀的使用必须距离自己身体部位20cm；缝包时严禁将针尖对准有人的方向，针的活动范围在四周1m以内，取消以前的挑针缝包，改用横针缝包，将原来的单线标准为双线缝包，明确针脚之间的距离在10-15cm之间；霉烟的处理要求从发霉点向内8cm处剪掉、超16%水分的烟叶必须经过抽湿处理，利于仓库保管。4.1.3选叶质量及杂物控制体系一是班组长检查。小组长必须把每个组员选后的烟叶进行仔细翻查，检查选后烟叶的等级纯度及含杂情况，检查质量不合格，则指导其重新分级，保证选后烟叶的纯净度。二是带班质检员抽查。带班质检员一天6次对每个小组选后烟叶等级进行严格抽查，按9点取样法抽取烟叶2Kg，抽查项目有符合度、混上、混杂、超水、霉变、杂物等。如抽查结果不合格，开出返工单，说明不合格原因及返工的要求和做法。三是清选车间管理员巡查。清选车间管理员随机对选后烟叶进行抽查和监督，通过首检、巡检、抽检相结合的方式，充分保证选后烟叶的质量。四是委托方检查。委托方对当天清选后的烟叶质量进行检查，检查项目包含符合度、混上部叶、混杂色、含杂物等，检查合格确认签字包装入库，检查不合格即按客户要求重新反选，直至检查合格为止。4.1.4化学成分检测与运用4.1.4.1选叶投料化学成分数据运用选叶投料运用原烟仓库化学成分检测数据，运用方式分为两种，一种是大数定律投料，根据原烟烟碱检测情况，采用相邻选叶工位按烟碱值高低搭配纵向发料，选叶后按照横向收集，完成选叶过程一级掺配混匀过程。一种是烟碱值搭配投料，根据原烟烟碱检测情况，仓库按各等级高中低比例同时投料出库，每个选叶工位包含高中低三个区间烟叶，且工位间高中低区间烟叶占比不变，将备选烟叶投送到选叶车间。4.1.4.2选后烟叶化学成分检测与运用选后烟叶化学成分检测分为两种方式，一种是选后烟叶入暂存库，按数量或货位为单元进行抽样，采取连续流动法或近红外光谱仪进行检测，连续流动法按照YC/T159、YC/T160、YC/T161、YC/T162、YC/T217相关要求执行，检测后按照烟碱值高、低划分为不同区间，按照不同区间将烟叶分类入库。一种是选后烟叶直接进入选后原烟仓库，入库后按照选后类别进行堆垛，以烟垛为单位，按照四维空间法在每个烟垛垛角取300±30g的样品，并充分混匀，运用四分法缩分成一个300±30g的化学成分检测样品，将样品进行化学成分检测，以选后批次为单位按照烟碱值高、低划分为不同区间，形成选后烟叶烟碱含量分布报表，并做好标识。4.2人机结合式选叶关键技术4.2.1标准化作业流程产前预检平衡等级回软制定投料计划下达产前预检平衡等级回软制定投料计划下达作业单除霉剔杂、铺叶润叶定位挑选除霉剔杂、分料除霉剔杂、铺叶润叶定位挑选除霉剔杂、分料选后入库分析报表打包装框选后入库分析报表打包装框质量检验 质量检验 图4-2选叶标准化作业流程图4.2.2设施设备及工艺参数要求回软时间：12-14小时。回软温度：室温45-50℃，包芯温度13-20℃。回软湿度：室内湿度70-80，表皮水分15-18%。摆把皮带速度：根据来料等级纯度等调速电子磅校验:1周2次。电子秤台面要求：干净整洁，不能有杂物。4.2.3选叶过程标准化选叶必须抓住烟叶颜色，“先看杂物，后分等级”，保证选后烟叶的纯度和净度。1、铺叶前对原烟产地、等级、纯度进行抽查，对来料差、纯度低的批次在摆把台后端增加人员专门剔除上部、青杂烟叶。对落地烟及碎烟及时清扫，设专人经挑选后随机投入生产线。2、润叶时检查润叶机出口烟叶的水分和温度是否符合要求并予以调整，定期对设备进行巡检、维护、保养，下班或更换等级时清理好润叶筒。3、选叶时每人负责一个选后等级，保持眼观统一。4、选后打包（装框）重量统一标准，并不定时抽查，打包（装框）后烟叶按要求标示，并配备信息卡片。4.2.4选叶质量控制体系4.2.4.1原烟备料（1）原烟仓库根据生产通知单投原烟叶进挑选车间做好挑选的准备工作。（2）烟叶原料进入挑选车间全部计量，并作好详细记录。（3）每批次投入的原料核对产地，等级、数量与生产通知单要求相符，并确认签字。（4）烟叶原料按批次有序堆放，并放置标识牌，产地、等级、批次之间的间隔不小于1m，不得错堆、混堆、超高堆放。（5）烟包无严重破损，包内无异味、污染、水浸、雨淋烟叶。4.2.4.2确定标样（1）根据原料情况和合同要求，确定对原烟进行片选、精片选并制定样品。（2）正式标样至少制作两套，一是用于培训、校对眼光、现场对标选叶，二是用于选后烟叶对标检验。4.2.4.3对标选叶（1）核对待选烟叶产地、等级、品种、数量（重量）等信息；（2）严把来料质量关，对来料霉烂超过30%、水分超标、部位和质量严重不符的烟包进行调换或整选；（3）严格挑出青烟、霉烂烟叶和无使用价值烟叶，霉烂烟叶和无使用价值烟叶应单独计量；严格清除砂土、烟虫（卵）、杂物等，分类放入专用箱（盒）内，及时集中清理；（4）选后烟叶按标识要求分类装框存放，标识清晰，严防实物与标识不符；挑选中产生的碎叶在剔除杂物后单独计量标识存放。（5）按标样挑选烟叶，选后的烟叶要循序渐压地放入专用器具烟把向外。（6）普通片选的选叶速度应控制在（25-30）分钟/件，精片选的选叶速度应控制在（50-60）分钟/件。4.2.4.4巡检制度（1）台检员对分选的烟叶对标进行质量检查、把关。（2）质检员不定时对台检员进行督查及质量管理和考核，如有不符合质量标准的分选烟叶，应立即制止，要求选叶组进行返工，并将不合格情况向选叶工说明，防止后期出现。（3）总检对选后烟叶进行不定时的抽样检查，当出现抽检不合格时，加大抽检比例，如发现大面积不合格时，应及时要求停止挑选作业，对整框烟叶进行彻底检查，并追溯到质检员责任并考核，勒令责任负责人对不合格品组织进行返工。（4）每日挑选入库前，由总检协助工业客户驻厂人员对选后烟质量（含碎片）进行两次抽查，判定选后烟叶是否合格；合格方可入库，不合格对质检员和外包方进行考核。4.2.5霉变烟叶、杂物质量控制体系杂物和霉坏烟控制贯穿于整个挑选过程，摆把时在烟包发现霉坏烟叶、杂物时先剔除再摆把；进入分级台后需有专人松散并剔除霉坏烟叶、杂物；分级人员在分级前要求先剔除霉坏烟叶、杂物再分级；分选台末端应落实霉坏烟叶、杂物检查制度；挑出的霉坏烟叶、各类杂物要单独存放、集中回收。4.2.6化学成分检测与运用4.2.6.1选叶投料化学成分数据运用选叶投料运用原烟仓库化学成分检测数据，选叶备料过程中，以一定维度划分备料批次，备料批次按原烟仓库化学成分检测数据进行搭配，再按备料批次进行回软处理。4.2.6.2选后烟叶化学成分检测与运用选后烟叶化学成分采用在线近红外方式对在线烟叶实时检测，检测后按照烟碱值高、低划分为不同区间，按照不同区间将烟叶分类入库。5投料组织技术研究5.1铺叶直投模式关键技术加工模块的单等级纯度是基础，模块配比环节的准确稳定是关键，汇总物料的等级完整性是重点。5.1.1配比模块的单等级均质化质量控制实现打叶复烤烟叶模块首先需要解决的是单等级烟叶的均质化。在原料准备环节采用选叶、分切等手段解决单等级烟叶的质量稳定性和代表性，然后采用近红外分析技术对配方单等级进行更小区间的质量稳定性划分，提升单等级烟叶片与片、筐与筐、段与段之间的质量均质状态，减少单等级烟叶的不稳定状态对配方模块均质化的影响。5.1.2多维度铺叶策划与精准上料控制改变传统铺叶策划方式，铺叶工位布局的静态策划时，参考因素除了流量、投料单元、单次上料量之外，增加原始配方比例、等级间烟碱区间匹配等因素，在保证实际生产连续运行的前提下，保证总铺料位数与完整配方上料位数的倍数关系，然后把一个完整的模块配方等级上料位按照横向工位依次排列。5.1.2.1传统铺叶等级配比:汇总带ABCDABCDAABCDABCDAABCDABCDAABCDABCDA汇总带上等级状态：AAAABBBBCCCDAADDABBABACBCCDBDDABABCD5.1.2.2多维铺叶等级配比汇总带ABCDABCDABBCDABCDABCCDABCDABCDDABCDABCDA汇总带上等级状态：ABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCD等级配比分析：模块配比周期始终保持在一个工位，瞬间等级完整、配比准确，为充分混合均匀提供了条件，过程均质可控。5.1.2.3铺叶精准上料实现多维度铺叶规划的基础是上料的精准性，因此上料位必须使用计量称进行铺叶控制。5.1.3铺叶皮带协同保证配方周期最小化打叶复烤的烟叶铺叶上料工序一般配置三到四条上料皮带，每条上料皮带距离汇总皮带的距离有差异，为了保证各个配比等级按照策划完整集中在汇总皮带的一个周期物料段内，需要对每根上料皮带的开机顺序进行规划并对及时调整皮带速度，保证每条上料皮带转速的匹配性，实现铺叶配方周期的最小化。5.1.4试验与数据分析5.1.4.1云南上部烤烟配打传统铺叶策划表5-1传统铺叶策划表序号等级调拨数量(担）比例工位数单次上料量1A3118.48010.30%42.862B12160.00040.18%132.793C1982.3726.55%31.824D2753.9809.10%42.535E2359.8807.80%32.176F2070.3206.84%31.907G1044.0003.45%10.968H3778.32012.48%43.479K1000.0003.30%10.92合计30267.352100.00%36根据各产地、等级烟叶所占比例，计算出每个样品等级烟叶所占工位数，使四条生产线36个工位形成一个完整的配方模块。配比周期是9个工位25秒的时间。表5-2配方周期控制表工位1工位2工位3工位4工位5工位6工位7工位8工位91A1B1C1D2B2D1E3D2E4DA线1.11.31.52.52.52.51.42.52.52.51F2F1G1H1K5D3E6D2A7DB线1.31.42.52.52.751.02.52.52.52.52C2H2G3H3B8D4E9D3A10DC线1.40.52.52.52.52.51.52.52.52.53F3G11D4B12D5E13D4A14DD线2.51.52.51.32.52.52.52.52.5经计算，生产线一个工位周期是2.8秒，9.3kg流量。5.1.4.2云南上部烤烟配打多维度铺叶策划表5-3多维度铺叶策划表序号县别等级调拨数量(担）比例占工位数单次上料量1临沧临沧A3118.48010.30%32.862临沧永德B12160.00040.18%122.793丽江宁蒗C1982.3726.55%31.824丽江D2753.9809.10%32.535丽江永胜E2359.887.80%32.176丽江古城F2070.326.84%31.907文山丘北G1044.0003.45%30.968文山H3778.32012.48%33.479大理祥云K1000.0003.30%30.92合计30267.352100.00%36kg表5-4汇总皮带层铺式投料方案工位布置表工位1工位2工位3工位1工位2工位3工位1工位2工位3BEKBEKBEKA线2.792.170.922.792.170.922.792.170.92HBFHBFHBFB线3.472.791.903.472.791.903.472.791.90ADBADBADBC线2.862.532.792.862.532.792.862.532.79BCGBCGBCGD线2.791.820.962.791.820.962.791.820.96按照此方法每三列在汇总皮带处形成一个完整的配方，配比周期从25秒压缩到8秒；从第三列开始，每过一列都能够与前边的两列构成一个配比周期且周期间的时间间隔从8秒压缩到了3秒,完整配比的规模从82公斤压缩到27公斤。5.1.4.3不同铺叶上料方式均质化水平对比分析表5-5常规化学成分含量及变异系数指标方法总糖（%）还原糖（%）烟碱（%）总氮（%）氯（%）糖碱比平均值常规投料方法31.1425.852.892.530.3010.78多维铺叶投料30.3624.922.992.500.3210.16标准偏差常规投料方法1.160.640.110.070.050.75多维铺叶投料1.010.630.080.070.040.59变异系数常规投料方法3.722.463.782.7917.816.99多维铺叶投料3.312.512.832.8811.825.86与正常生产对比，烟碱变异系数由3.78%降低至2.83%，降低了约0.95%，均质化控制水平提升了25%，由此可以得出初步结论，采用多维度铺叶投料方式能够明显提高打叶复烤均质化加工水平。5.2平库混配投料模式关键技术5.2.1基于平库模式的配比投料技术随着单品牌规模的不断扩大，通过初配方扩大同一等级烟叶的数量规模是一个必然的趋势。即使配方没变，由于原料的变化，同等级片烟成品的质量也会产生波动，片烟质量风格的均匀性控制是一个复杂的技术问题，原料质量均匀性是卷烟产品质量均匀性的基础，原料质量波动是导致产品质量波动的关键原因，因此近年来卷烟工业加大了在打叶复烤环节的质量调控执行能力，在平库的模式中根据烟框的化学值分布实现了烟箱调控。在烟叶入库的时候，实现划分若干的通道，在烟叶化学值入通道的过程中，就已经完成各个通道的组批，使得每个通道与通道之间的化学值是等价均质的；主要包含，化学值得快速获取，仓库的通道划分，控制指标的选取，通道的调控入库，组通道烟箱出库，均质化的理论与实际评价等步骤。5.2.2平库混配投料方法研究5.2.2.1配比投料原理设计单个通道摆放烟箱数量为一个储叶柜的容量，通过设计平库入库算法使一个区域内所有通道的化学值均值接近，当单个通道内所有烟箱进入储叶柜二次混配时，得到储叶柜与储叶柜之间的化学值均值接近，从而保证整个打叶复烤过程中烟叶化学值都很接近，因此复烤片烟化学值变异系数最小化。平库均质化调控方法比较巧妙的依据实际的库存在原有的均质化调控，”分类堆放，组批出库”的原则下完成了”入库既组批,，通道出库调控”的策略，可快捷、准确地均质化调控，很大的提高了仓库的利用率，以及出库的便捷性。从调控指标的控制精度上，平库均质化调控方法，实施的基础是按照具体的化学值进行调控，因此其调控的尺度要比分区间内的一个范围要精细的多，使得调控的目标与结果更加稳定。5.2.2.2半成品库区划分根据半成品仓库的尺寸大小和烟箱的尺寸大小，将半成品库分成三个区域，分别是“一进”、“一出”、“一备”，所谓“一进”主要该该区域用于半成品入库；“一出”是该区域用于半成品出库，“一备”是该半成品准备出库，防止生产中断。然后，每个区域都划分相同的通道数量。图5-1库区划分5.2.2.3配方投料工艺流程将铺叶混配线迁移，并在单独的铺叶混配皮带上混配铺叶，在解把切断后装框之前的斜皮带上安装在近红外光谱仪用于实时检测混配后的烟叶化学值；检测完化学值后的烟叶进行装框，当烟框达到设定重量得出该烟框的化学值均值；平库均质化配方管理系统给该烟框分配半成品库货位，转运工将该烟框拉倒半成品库中对应的货位；投料生产时，转运工将单个通道的所有烟框转运到翻箱喂料出进行翻箱喂料；然后进行润叶、打叶、复烤和打包过程。其方法流程见下图所示。图5-2配方投料工艺流程图5.2.3加工过程化学值变化及结果5.2.3.1烟框化学值统计选择一批次铺叶完之后半成品烟框数量为8369框，其中A通道中763框、B通道中765框、C通道中761框、D通道中760框、E通道中760框、F通道中758框、G通道中765框、H通道中758框、I通道中760框、J通道中760框、K通道中759框。每通道12框为一组，因此有63组，每个通道内最后还有尾框。表5-6半成品数据统计分析通道号烟框数量均值标偏变异系数（%）A7632.31370.239510.35B7652.31460.23089.97C7612.30880.22029.54D7602.31150.240410.40E7602.31930.244310.53F7582.31060.237410.27G7652.31350.238310.30H7582.30820.234710.17I7602.31010.22369.68J7602.31010.22369.68K7502.31800.236110.18总体83692.31280.234210.13表5-6为各通道内的烟碱统计数据,从表中可以看出通道内烟碱均值、标准偏差和变异系数都非常接近，且都接近于整体烟碱均值、标准偏差和变异系数。图5-3所有半成品烟框烟碱数据图5-3是半成品总体8369个烟框的烟碱数据，从图中可以看出烟碱变化基本上是在2～2.8之间变化波动。5.2.3.2各通道分析根据储叶柜容量，一组每个通道内有12个烟框，然后，每个通道内12个烟框翻箱喂料后经过往返布料车均匀混合的添加到储叶柜，这样，一个储叶柜内的烟碱值为该12框烟碱的均值，因此整体加工过程中成品片烟的烟碱数据是有储叶柜烟碱所决定的。表5-7各时间段储叶柜数据统计表个数均值标准偏差变异系数（%）储叶柜数据6982.31280.08533.69表5-7是储叶柜的烟碱数据数据分析，从表中可以看出，储叶柜之间的变异系数相对于半成品烟框之间的变异系数下降了很多。图5-4各储叶柜烟碱数据图5-4为每时间段储叶柜烟碱数据，从图中可以看出，烟碱变化很小，在2.3上下波动，且波动幅度很小，这说明柜与柜之间的变化很小，选后原烟得到很好的控制。为了进一步研究在线近红外检测及NP算法的重要性，将8369个烟框按装箱顺序依次堆放到11个通道中去，并且每组每个通道内还是12框。不经过近红外检测，且不按照NP算法得到各储叶柜数据如表5-8所示。表5-8按照先后顺序放入储叶柜的数据分析（不调控）项目个数均值标准偏差变异系数（%）储叶柜数据6982.31280.19218.31从表5-8可以看出，不经过NP算法按顺序以12投入到储叶柜变异系数为8.31%，而按照NP算法指导半成品入库得到的储叶柜烟碱变异系数为3.69%。图5-5不调控得到的储叶柜烟碱数据图5-5是不经过NP算法按顺序以12投入到储叶柜中的各阶段烟碱数据，从图中可以看出有个别储叶柜烟碱波动很大，有的8大于3。5.2.3.3成品片烟数据分析成品按照每25箱取样检测，检测方式为实验室近红外，检测指标有：烟碱、总糖、还原糖、总氮、氯、钾、PH。表5-9成品片烟检测数据统计烟碱总糖还原糖总氮钾氯PH均值2.4527.6524.402.341.790.595.23标准偏差0.061.290.990.050.190.060.05变异系数（%）2.464.674.072.3410.469.380.87通常是以烟碱来计算成品片烟的变异系数，该批次烟碱的变异系数为2.46%，已经达到了研究目标。5.3立体库混配投料模式关键技术5.3.1基于近红外在线检测的配比投料技术近红外分析技术(NIR)是近些年发展起来的一种绿色分析技术，具备简单、高效、快速等优点，适于在线检测与过程分析，是质量控制的理想手段，在农业、食品、石油等领域特别是烟草行业的应用日益广泛。近年来该技术已快速地进入烟草领域，烟碱、总糖等化学成分是烟草的重要指标，对于烟草品质的控制和卷烟配方设计等环节因素极为重要，传统的分析手段需要花费大量的时间和精力，难以对整个加工环节进行控制，因此利用在线近红外对这些指标进行检测和控制对提升烟草品质极为有效。目前，国外烟草行业对近红外技术的应用已成熟，不但用于烟草化学成分的快速检测，也可在烟叶焦油等质量指标进行检测。实践证明利用在线近红外技术具有“快速、简易、准确”的优点。5.3.2配方烟叶烟碱分布规律研究在正常加工过程中随机抽取一个批次烟叶，检测切段装箱后每箱烟叶烟碱化学成分，图5-1所示为该批烟叶经过切断装箱后每一箱烟的烟碱概率分布图。由图可直观看出，箱装片烟的烟碱含量的概率分布呈正态分布。图5-6箱装片烟烟碱分布5.3.3配比投料方法研究（1）配比投料的原理在保证配方物理比例精度的前提下，通过设计出库配方算法，按照化学值高中低搭配的原则对投料顺序进行配比控制，实现配方后成品片烟烟碱变异性最小化。其一般步骤为烟叶经在线近红外检测检测值发送给高架库高架库生成出库工单（工单）指定等级和数量确定投料批次数量生成出库队列队列传输给高架库高架库依据出库队列按组出库配比投料出库。其方法流程见下图所示：图5-7配比投料工艺流程（2）配比算法原理加工批次选取是根据每个加工批次的烟叶烟框数量，由于原烟烟碱分布符合正态分布，利用中心极限定理的原理，从总体样本中每次取出一定数量加工批次的原料，每个加工批次的中心值接近，且每个批次的化学成分分布与总体样本化学分布趋于一致，如图5-3所示。图5-8批次烟碱分布在确保了每加工批次的出库队列之后，以每4箱作为一组，按照均匀散布的原则对每组的分布进行排序，并采用枚举的方法进行分组。其原则是排序分组后的结果为组和组之间的变异系数最小（单等级），或者每个最小配方单元（多等级）间的变异系数最小。经过上述两步，确定了每个工单的批次和组的队列排布，对每组的等级进行归类统计，调整组的排序，组合出每个最小配方单元，使单元内的等级分布趋于一致。最后，对匹配的库存进行通道调整（化学值接近、等级相同），尽量保证每组的堆垛机利用率最高。（如果堆垛机本身数量等分布不均匀，会造成一定的效率下降，因此需要在前端进行调控，保证堆垛机入库的均匀性）。5.3.4加工过程化学成分变化规律选择同一配方模块烟叶，检测不同批次（20批次）加工过程中各工序加工前后化学成分及其均匀性的检测结果，考察了化学成分含量及其加工过程均匀性的变化规律。表5-1所示为同一配方模块各工序出口在制品化学成分及其均匀性检测结果的平均值。图5-4所示为各工序出口在制品化学成分均匀性变化趋势。由图5-4可以看出，烟碱、总糖、总氮、糖碱比在加工过程中随着加工的进行，由于混合不断进行，沿加工流程变异系数逐渐减少，其中打叶过程混合最充分，因此变异系数降低率最高。因此烟碱、总糖、总氮、糖碱比均可以考虑作为衡量片烟化学成分稳定性的指标，但由于通常烟碱对感官影响较大，对烟碱的关注度较高，故将烟碱作为衡量和评价片烟化学成分稳定性的指标参数。表5-10各工序出口在制品化学成分及其均匀性烟碱总糖钾氯总氮还原糖糖碱比原烟平均值2.51标准偏差0.35变异系数13.90一润平均值2.5224.912.800.372.3121.578.28标准偏差0.292.100.280.090.172.221.23变异系数11.608.4310.1325.117.2110.3014.87二润平均值2.5125.092.830.382.2921.208.43标准偏差0.211.800.320.100.142.001.14变异系数8.597.1711.3026.466.099.4513.52打叶汇总平均值2.4924.762.950.392.3320.478.22标准偏差0.170.990.360.100.081.790.62变异系数6.634.0112.0625.693.618.747.56烤后平均值2.4525.103.020.412.3519.339.27标准偏差0.120.940.440.090.071.870.63变异系数4.903.7414.7222.563.069.676.75成品平均值2.4424.542.820.392.3120.418.57标准偏差0.100.640.130.040.060.650.33变异系数3.902.604.449.612.663.213.85图5-9各工序出口在制品化学成分均匀性变化趋势6水分均质化控制技术研究6.1润叶过程水分控制关键技术6.1.1真空回潮对后续烟叶含水率稳定性控制的影响研究6.1.1.1材料与方法6.1.1.1.1材料南平产区，K326品种，B2F、B3F、C3F三个等级配打烟叶3.6万担。6.1.1.1.2仪器WZ116F型真空回潮机（昆明船舶设备集团有限公司）；烘箱（弗利斯仪器有限公司）；FOSS9103型旋风磨（丹麦FOSS公司）；6.1.1.1.3试验方法本次试验主要研究在真空回潮与没有采取真空回潮工序情况下，保持后续加工关键控制参数不变，研究一次热风润叶、二次热风润叶的含水率稳定性及烤机入口含水率变化情况。6.1.1.1.4结果与分析实验在线真空回潮，位于高架立体库后、预混柜前，其中在线真空回潮机配有四级五段的蒸汽喷射真空系统，抽真空能力强，工作真空度可达到-0.1MPA，可快速将回潮箱内水分达到结冰程度，满足浙江中烟杀虫卵、除去青杂气和快速回潮要求（通过调整加潮过程的转换水停止点、转换汽停止点及保压时间保障回潮后烟叶回透率和温度控制）。表6-1真空回潮对润叶及烤前含水率均匀性的影响情况一览表项目烟叶项目一润入口一润出口二润入口二润出口烤机入口无真空回潮配打烟叶平均值%11.2818.5518.0419.7317.28标准偏差0.180.350.310.280.3变异系数1.62%1.87%1.69%1.44%1.72%在线真空回潮平均值%15.5918.6617.8619.2616.98标准偏差0.150.160.160.140.21变异系数0.93%0.84%0.88%0.70%1.23%有无真空回潮变异系数差值0.69%1.03%0.81%0.74%0.49%备注：以上数据为在线水分采集数据计算得到，采集频率1个/1min，所有试验数据＞150个以上。在线真空回潮后烟叶储存于预混柜内暂存50分钟左右，原烟含水率再平衡，有利于提高后续加工过程烟叶含水率稳定性控制。以下数据进一步证明了该观点。其中真空回潮与无真空回潮的后续润叶含水率稳定性提高明显，一润入口烟叶含水率变异系数降低0.69%、一润出口变异系数降低1.03%，二润入口变异系数降低0.81%，二润出口变异系数降低0.74%，烤机入口含水率变异系数降低了0.49%，效果明显。针对该情况，浙江中烟客户所有加工烟叶皆采用在线真空回潮，保障后续加工过程烟叶含水率稳定性，特别是烤机入口烟叶含水率的均匀性，以保障复烤过程中来料含水率。6.1.2润叶工序参数优化研究6.1.2.1材料与方法6.1.2.2.1材料南平、三明产区，K326、CB-1品种，C2F、C3F、B3F三个等级配打烟叶2.3万担。6.1.2.2.2仪器WF3XXX-N型滚筒式热风润叶机（长城高科技有限公司）；烘箱（弗利斯仪器有限公司）；FOSS9103型旋风磨（丹麦FOSS公司）；6.1.2.2.3试验方法采用单因素控制试验，即改变研究因素，其他参数基本不变，研究不同一二润加水比例，润叶前后蒸汽量及润叶过程是热风温度对润叶过程含水率稳定性的影响。试验一：固定二润出口目标含水率，根据总加水量，调整一、二润增加水分比例分别为8:2、6:4、7:3进行试验，分别检测润叶进口和出口烟叶含水率和温度及其偏差（检测结果以在线水分仪为准）。试验二：分别设置一、二润前后蒸汽分配比例8:2、5:5、2:8，固定其余加工参数，分别检测润叶进口和出口烟叶含水率和温度及其偏差，检测结果以在线水分仪为准，以及打后出口叶片结构。试验三：采用单因素试验，设置一、二润热风温度分别为，固定其余加工参数，分别检测润叶进口和出口烟叶含水率和温度及其偏差，检测结果以在线水分仪为准，以及打后出口叶片结构。6.1.2.3结果与分析6.1.2.3.1不同加水比例对润叶过程含水率稳定性的影响分析表6-2不同加水比例对润叶均匀性影响情况一览表项目一润入口水分一润出口水分二润入口水分二润出口水分比例8:2平均值%15.7918.9217.7219.21标准偏差0.10.190.140.18变异系数0.66%0.99%0.79%0.92%比例6:4平均值%15.6718.8117.7419.13标准偏差0.150.140.120.11变异系数0.97%0.76%0.67%0.55%比例7:3平均值%15.791817.8118.94标准偏差0.090.150.120.17变异系数0.59%0.81%0.68%0.89%备注：以上试验烟叶等级为中部烟叶，且以上数据为在线水分采集数据计算得到，采集频率1个/1min，所有试验数据＞150个以上。由表6-2分析可知，一、二润加水比例为8:2与7:3时，出口含水率标准偏差和变异系数都有所升高，而加水比例控制在6:4情况下标准偏差和变异系数都有所下降；一润入口标准偏差和变异系数分别为0.15、0.97%，出口分别为0.14、0.76%，二润入口标准偏差和变异系数分别为0.12、0.67%，出口分别为0.11、0.55%。故当一二润加水比例控制为6:4状态下，润叶过程含水率稳定性明显优于其他控制比例。6.1.2.3.2润叶过程前后蒸汽不同分配比例对烟叶含水率稳定性影响表6-3不同蒸汽比例对润叶均匀性影响情况一览表项目一润入口水分一润出口水分二润入口水分二润出口水分比例5:5平均值%15.6518.4117.9419.59标准偏差0.420.20.150.15变异系数2.7%1.08%0.84%0.79%比例7:3平均值%14.5317.4817.3519.04标准偏差0.150.230.310.34变异系数1.02%1.3%1.76%1.81%比例3:7平均值%14.5318.6817.5819.77标准偏差0.120.170.150.15变异系数0.85%0.9%0.84%0.77%备注：以上试验烟叶等级为中部烟叶，且以上数据为在线水分采集数据计算得到，采集频率1个/1min，所有试验数据＞150个以上。由表6-3分析可知，当润叶过程前后蒸汽比例控制在3:7时，一、二润的标准偏差和变异系数总体较低，片烟含水率稳定性高，优于其他控制比例。当润叶过程蒸汽比例为3:7时一润入口的标准一润入口标准偏差和变异系数分别为0.12、0.85%，出口分别为0.17、0.9%，二润入口标准偏差和变异系数分别为0.15、0.84%，出口分别为0.15、0.77%。6.2.3.3润叶过程汽不同热风温度对烟叶含水率稳定性的影响由表6-4分析可知，润叶的热风温度不宜过高，热风温度控制在125℃和130℃时，烟叶含水率稳定性降低。在热风温度115℃情况下，整体变异系数都较低，而在110℃及120℃时，一润入口至二润出口烟叶含水率变异系数不断降低，烟叶含水率稳定性改善。表6-4不同热风温度对润叶均匀性影响情况一览表项目一润入口水分一润出口水分二润入口水分二润出口水分热风温度110℃平均值%15.7118.7817.7819.42标准偏差0.270.190.130.14变异系数%1.72%1.01%0.75%0.73%热风温度115℃平均值%15.6318.5317.6119.27标准偏差0.070.160.150.14变异系数0.44%0.84%0.83%0.75%热风温度120℃平均值%15.7118.2817.6218.79标准偏差0.210.180.160.12变异系数%1.37%1.01%0.93%0.64%热风温度125℃平均值%15.7818.4117.6518.92标准偏差0.290.260.160.23变异系数1.84%1.44%0.90%1.21%热风温度130℃平均值%15.818.4417.7318.99标准偏差0.10.20.20.33变异系数0.62%1.07%1.14%1.72%6.2复烤过程水分控制关键技术片烟烤机左右双侧交替进风模式将对复烤过程水分产生重要影响，为了进一步摸清干燥过程关键工艺，对片烟烤机左右双侧交替进风模式下不同干燥曲线对片烟装箱水分均匀性的影响进行研究。6.2.1材料与方法6.2.1.1材料南平产区，云87品种，C2F、C3F两个等级配打烟叶1.2万担。6.2.1.2仪器KG246C型左右双侧交替进风模式复烤机（昆明船舶设备集团有限公司）；烘箱（弗利斯仪器有限公司）；FOSS9103型旋风磨（丹麦FOSS公司）；6.2.1.3试验方法本次试验主要研究在固定烤前流量、冷房水分和温度以及物料厚度，同时固定冷却段、回潮段基本条件下，按照不同的温度曲线（即路径1：对称抛物线；路径2：等温干燥；路径3：前高后低；路径4：前低后高）调节干燥区温度，观察烤后片烟含水率和烟叶物理指标变化。表6-5片烟复烤干燥温度曲线试验试验要求序号内容铺叶厚度干燥总温℃上进风℃下进风℃干燥一区干燥二区干燥三区干燥四区干燥五区干燥六区试验一对称抛物线120mm-130mm370-420XX+8X+14X+8XX-3试验二等温干燥XX+10X+10X+10XX-3试验三前高后低XX+15X+10X+5XX-3试验四前低后高XX+5X+10X+15XX-36.2.2结果与分析6.2.2.1干燥温度控制情况分析实验片烟复烤干燥段为六个区，五、六区为上进风，且五区较其他区多两间，为了避免干燥过程上表面烟叶水分散失过多，故试验过程中五区设置温度不宜设置过高。试验开展过程中质量控制稳定，参数控制精度高，满足试验要求，具体如下图表所示。表6-6片烟复烤干燥温度设置表序号内容来料含水率铺叶厚度干燥总温℃上进风℃下进风℃干燥一区干燥二区干燥三区干燥四区干燥五区干燥六区试验一对称抛物线15.6%128mm404.8660.8874.9770.8065.5759.8160.19试验二等温干燥16.13%392.2162.0772.1672.6072.0265.1960.82试验三前高后低16.15%398.9261.4669.2475.4969.3362.0761.34试验四前低后高16.13405.4962.5367.3072.5477.8163.6961.63图6-1片烟复烤干燥温度曲线控制图6.2.2.2不同温度曲线片烟含水率对比分析由下表可以发现，“对称抛物”干燥温度曲线控制下，烤前含水率变异系数（本次试验稳定性控制情况主要参考在线红外水分仪采集数据，频率为1次/30s）为3.60%，冷房3.28%，烤后1.97%，片烟含水率变异系数逐渐降低，稳定性控制效果显著；“等温干燥”温度曲线控制下，烤前含水率变异系数为2.65%，冷房8.38%，烤后2.86%，“前高后低”烤前含水率变异系数为1.07%，冷房2.73%，烤后2.54%，“前低后高”烤前含水率变异系数为1.00%，冷房2.41%，烤后2.25%，以上三个温度曲线的冷房与烤后片烟含水率变异系数都大于烤前，烤后含水率稳定性并没进一步改善。同时结合以上数据可知，来料水分是影响烤机烘烤过程片烟含水率稳定性控制的另一个要因。表6-7试验过程烟叶含水率控制情况汇总表试验号项目烤前水分烤后水分冷房检测在线检测在线检测在线试验一（对称抛物）平均值16.7516.1511.4812.248.959.08标准偏差0.110.580.190.240.710.30变异系数0.65%3.60%1.66%1.97%7.90%3.28%试验二（等温干燥）平均值16.2315.5611.6612.309.109.25标准偏差0.130.410.350.350.380.82变异系数0.80%2.65%3.00%2.86%4.18%8.83%试验三（前高后低）平均值16.4216.1311.4012.519.039.39标准偏差0.180.120.290.130.560.26变异系数1.07%0.75%2.54%1.06%6.23%2.73%试验四（前低后高）平均值16.4916.1511.6812.568.979.63标准偏差0.160.150.260.140.420.23变异系数1.00%0.94%2.25%1.11%4.67%2.41%6.2.2.3收缩率及排潮情况分析通过以下可知试验一（对称抛物）和试验二（等温干燥）大中片收缩率分别为3.70%和3.52%，优于试验三和试验四。同时从现场物料感官“对称抛物”干燥曲线时烟叶更舒展，且试验二干燥总温略低于试验一。通过上下层物料温度对比可知，前后物料差值越大，物料实际温度上升速率越低，试验三物料温度上升速率最小，至五区前后温度趋于一致，其他试验至干燥四区温度趋于一致，结合烟叶收缩情况可以看出，料前料后温度差异越大，烟叶邹所越明显。同时结合以下数据可以说明，干燥过程中随着物料温度上升，烟叶水分散失越明显，当到达50℃时烟叶后烟叶水分散失显著，其中主要集中于3、4、5三个区排潮量大，且5区最高。表6-8烤前至烤后片烟收缩率控制情况汇总表项目试验一（对称抛物）试验二（等温干燥）试验三（前高后低）试验四（前低后高）大片收缩率%18.1414.0419.8617.71大中片收缩率%3.703.525.184.18表6-9试验过程中料前料后温度控制情况汇总表试验序号位置干燥一区干燥二区干燥三区干燥四区干燥五区干燥六区试验一料前61.569.275.669.361.861.3料后35.745.952.367.56055.5差值25.823.323.31.81.85.8试验二料前61.471.271.670.962.561.3料后35.346.852.669.160.756.2差值26.124.4191.81.85.1试验三料前61.576.171.766.560.861.2料后35.346.652.346.75954.9差值26.229.519.419.81.86.3试验四料前62.567.372.578.163.561.7料后36.546.552.376.361.756.2差值2620.820.21.81.85.5表6-10试验过程干燥区排潮情况汇总表位置试验一试验二试验三试验四排潮量累积排潮量排潮量累积排潮量排潮量累积排潮量排潮量累积排潮量干燥一区42.3697.635.5275.741.996745.0847干燥二区80.914.779.10912.692.00815.777.81612.7干燥三区192.36535.3176.61827.6193.77233.3180.95629.4干燥四区198.05136.7191.10130.5185.38231.06210.634.5干燥五区248.01846.7258.87739.5243.40540.5233.81437.5干燥六区39.9537.838.2735.347.1017.340.4546.5冷却一区6.1781.27.59819.4931.37.2761.1冷却二区7.3531.48.8171.111.2091.58.3991.3总排潮量816.014151.5797.147123.2824.27138.3805.099130.1备注：以上排潮累计量为质量稳定后，累计时间为10min。7片烟结构均质化控制技术研究7.1试验设计与检测结果重点研究打叶含水率、一打打辊转速和一打框栏组合等参数对打叶去梗加工质量的影响，确定有利于提高片烟结构均匀性的优化参数。为了减少试验次数，采用了L9(33)正交试验，试验的因素水平及试验设计见表7-1至表7-3。表7-1因素水平设计水平因素A：一打框栏B：打辊转速（rmp）C：打叶水分（%）1组合1X-50172组合2X18.53组合2（拟）X+5020注：X表示一打各打辊转速：[524516490506491]表7-2一打框栏组合水平一打框栏（英寸）12345组合12.752.52.752.52.75组合22.52.52.52.52.5表7-3正交试验设计表序号A一打框栏B打辊转速C打叶水分1组合1（A1）X-50（B1）17.0（C1）2组合1X（B2）18.5（C2）3组合1X+50（B3）20.0（C3）4组合2（A2）X-5018.55组合2X20.06组合2X+5017.07组合2（拟）（A3）X-5020.08组合2（拟）X17.09组合2（拟）X+5018.5按照表7-3的试验顺序和条件依次进行打叶试验，每组试验调整完参数并待加工稳定后，利用图像法检测打后片烟结构、叶中含梗率、撕叶率、风分率和出叶率等加工质量，每个试验条件重复测试3次，测试结果见表7-4至表7-6。表7-4打后不同面积片烟比例（片烟结构）测试结果序号0-150mm2150-500mm2500-1500mm212312312317.597.307.7917.7317.5717.9036.3237.4436.6527.397.667.5918.1819.0018.6638.8338.1438.8138.397.935.2820.2719.9020.6239.7840.3543.4345.615.405.8817.6116.5617.2340.2638.1839.2456.326.436.3417.9319.9018.8739.2842.8839.2265.915.655.8118.1317.3817.2338.0536.1136.9676.236.286.5218.6018.4819.5040.1238.4139.7185.625.885.7917.7717.9318.5138.5436.8739.3196.005.996.4519.2818.8819.1440.2138.8940.03序号1500-2500mm22500-4000mm2>4000mm2123123123119.2319.6818.9512.0012.2711.787.135.746.93219.2218.4318.8411.1511.8310.455.234.945.66318.4817.8017.438.609.889.714.474.133.52420.3521.6019.7710.8712.1311.835.306.126.06519.9219.0219.7011.528.3811.415.033.394.45620.2319.0818.9911.5911.7311.996.0910.049.02719.2019.0518.5910.6211.7011.065.236.084.63819.2419.6920.6513.4512.3510.735.387.305.02919.9320.6518.7710.1410.3610.544.445.235.08表7-5片烟整体尺寸及均匀性计算结果序号整体尺寸X50（mm2）均匀性系数b12312311113.831103.041095.251.06361.09331.064221056.221038.711047.481.11291.09171.09463954.20973.73995.451.10121.10811.185641116.911186.331132.441.18971.18281.140951095.33982.331068.621.15281.20851.152661126.001212.221197.221.12991.04731.066671067.981104.441036.311.14211.11721.133581144.981160.411091.671.14891.10031.167191045.591082.091047.531.17261.14961.1338表7-6一打出叶率及叶中含梗率测试结果序号一打出叶率叶中含梗撕叶率风分率出叶率123170.2869.5548.941.261.301.07271.1866.9447.641.251.041.18379.9174.6659.671.111.221.32484.9077.7666.001.421.461.26580.2371.6957.481.091.100.98684.4076.0464.182.241.281.49782.7274.3961.611.041.321.20884.2577.8365.551.121.451.47979.7570.4456.271.211.221.047.2打叶参数对叶片结构的影响通过方差分析与极差分析相结合的方法对试验结果进行了分析，利用方差分析明确影响因素对打后片烟结构的影响显著性程度，对具有显著影响的因素利用极差分析，考察因素对打后片烟结构的影响规律，根据减少大片比例、增加中片比例、控制小片比例、提高片烟结构均匀性的总体目标，确定最优打叶参数条件。不同面积区间片烟比例的方差分析结果见表7-7至表7-18所示：表7-70-150mm2片烟比例方差分析来源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFP一打框栏（A）212.370312.37036.185216.840打辊转速（B）20.1550.1550.07750.210.812打叶水分（C）20.33790.33790.1690.460.638误差207.34537.34530.3673合计2620.2085表7-8150-500mm2片烟比例方差分析来源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFP一打框栏（A）25.05225.05222.526110.380.001打辊转速（B）25.21465.21462.607310.710.001打叶水分（C）211.254111.25415.62723.120误差204.86734.86730.2434合计2626.3881表7-9500-1500mm2片烟比例方差分析来源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFP一打框栏（A）20.3450.3450.1720.10.903打辊转速（B）23.3513.3511.6760.990.388打叶水分（C）240.90340.90320.45112.110误差2033.76833.7681.688合计2678.367表7-101500-2500mm2片烟比例方差分析来源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFP一打框栏（A）26.67256.67253.33627.90.003打辊转速（B）21.47221.47220.73611.740.2打叶水分（C）24.30644.30642.15325.10.010误差208.44418.44410.4222合计2620.8951表7-112500-4000mm2片烟比例方差分析来源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFP一打框栏（A）20.93690.93690.46850.640.536打辊转速（B）25.50785.50782.75393.780.04打叶水分（C）212.603912.60396.30198.660.002误差2014.559414.55940.728合计2633.608表7-12>4000mm2片烟比例方差分析来源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFP一打框栏（A）24.1124.1122.0561.770.196打辊转速（B）22.9462.9461.4731.270.303打叶水分（C）227.23927.23913.6211.710误差2023.25523.2551.163合计2657.552不同面积区间片烟比例的极差分析结果见表7-13至表43所示：表7-130-150mm2片烟比例水平一打框栏（A）打辊转速（B）打叶水分（C）K17.4356.5116.371K25.9296.5586.441K36.0856.3816.638R1.5060.1770.267排序132表7-14150-500mm2片烟比例水平一打框栏（A）打辊转速（B）打叶水分（C）K118.8717.9117.79K217.8718.5318.28K318.6818.9819.34R11.071.55排序321表7-15500-1500mm2片烟比例水平一打框栏（A）打辊转速（B）打叶水分（C）K138.8638.4837.36K238.9139.139.18K339.1239.3140.35R0.260.832.99排序321表7-161500-2500mm2片烟比例水平一打框栏（A）打辊转速（B）打叶水分（C）K118.6719.619.53K219.8519.4119.73K319.5319.0418.8R1.170.560.93排序132表7-172500-4000mm2片烟比例水平一打框栏（A）打辊转速（B）打叶水分（C）K110.8511.5811.99K211.2711.2511.03K311.2210.510.32R0.421.081.67排序321表7-18>4000mm2片烟比例水平一打框栏（A）打辊转速（B）打叶水分（C）K15.3065.9136.961K26.1675.1545.339K35.3755.784.547R0.8610.7592.413排序231由以上方差分析和极差分析结果可知，在项目试验范围内：一打框栏（A）对0-150mm2、150-500mm2、1500-2500mm2区间片烟比例影响极显著，P值均<0.01。最优框栏组合为A2，该条件0-150mm2片烟比例小，但相比A1打后150-500mm2烟叶比例略低，1500-2500mm2烟叶比例略高。打辊转速（B）对150-500mm2区间片烟比例影响极显著，P值<0.01，对2500-4000mm2区间片烟比例影响显著，P值<0.05。随着打辊转速的增加，150-500mm2片烟比例增加，2500-4000mm2区间片烟比例减少，最优水平为B3；打叶水分（C）对150-500mm2、500-1500mm2、1500-2500mm2、2500-4000mm2、>4000mm2片烟均具有极显著影响，P值均<0.01。随着打叶水分的增加，150-1500mm2片烟比例增加，1500mm2以上片烟比例减少，最优水平为C3。综上所述，试验范围内采用框栏组合2，并提高打叶含水率和打辊转速有利于减少大片比例、提高中片比例，控制小片比例，最优条件组合为C3A2B3。表7-19打叶参数对叶片结构影响显著性汇总指标（区间比例）一打框栏（A）打辊转速（B）打叶水分（C）优化条件0-150mm2**A2150-500mm2******C3B3A2500-1500mm2**C31500-2500mm2****A2C32500-4000mm2***C3B3>4000mm2**C3注：*显著，**极显著7.3打叶参数对片烟整体尺寸的影响表7-20至表7-21所示为打后片烟整体尺寸方差分析和极差分析结果。由表45方差分析结果可以看出，在试验范围内，一打框栏（A）和打叶水分（C）的P值均<0.01，表明该两因素对片烟整体尺寸存在极显著影响。并且，由表46可知，试验范围内，打叶水分对整体尺寸的影响大于一打框栏的影响，打叶水分越高整体尺寸越小，含水率每增加1.5个百分点，整体尺寸减少约50mm2。框栏组合A2打后平均整体尺寸较A1大，其主要原因是组合A1产生了较多的0-150mm2的片烟，从而整体尺寸减小。打辊转速P值<0.1，表明对该因素对打后片烟整体尺寸具有一定影响，且由表46可知，打辊转速越高整体尺寸越小。表7-20整体尺寸X50方差分析表来源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFP一打框栏（A）230463304631523112.490打辊转速（B）26668666833342.730.089打叶水分（C）251871518712593521.280误差2024380243801219合计26113382表7-21整体尺寸X50极差分析表水平一打框栏（A）打辊转速（B）打叶水分（C）K1104211061138K2112410761084K3108710701031R8236107排序2317.4打叶参数对片形的影响片烟的形状是影响烟丝结构的重要影响因素之一，为了定量表征片烟复杂的形态，项目引入了表征形状的参数：紧致度。紧致度是片烟周长L的平方与面积A的比值，用于描述形状的紧凑程度，紧致度值越小形状越紧凑，欧氏空间中最紧致的区域是圆。由于150-2500mm2片烟占打后片烟的70%以上，是构成打后片烟的主体，项目重点研究了不同打叶参数对该区间范围内片烟形状的影响。表7-22所示为正交试验测得的150-2500mm2片烟紧致度结果。7-22150-2500mm2片烟紧致度测试结果序号150-500mm2500-1500mm21500-2500mm2123123123128.027.628.037.536.836.646.745.945.7228.228.328.137.537.538.144.148.545.4328.929.128.738.137.936.748.247.646.7428.328.629.236.737.737.244.846.345.1529.629.429.338.638.037.448.447.846.7628.528.428.538.138.538.449.052.050.2729.830.330.238.339.538.848.048.749.6828.027.927.736.436.836.544.044.843.8929.128.929.337.738.038.545.146.648.0表7-23至表7-25和表7-26至表7-28分别为各面积区间片烟紧致度的方差分析和极差分析结果。表7-23150-500mm2片烟紧致度方差分析来源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFP一打框栏（A）22.37462.37461.187311.980打辊转速（B）20.79060.79060.39533.990.035打叶水分（C）28.82258.82254.411244.490误差201.98291.98290.0991合计2613.9706表7-24500-1500mm2片烟紧致度方差分析来源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFP一打框栏（A）21.15671.15670.57841.10.353打辊转速（B）21.40791.40790.70391.340.286打叶水分（C）23.39573.39571.69793.220.061误差2010.544810.54480.5272合计2616.5052表7-251500-2500mm2片烟紧致度方差分析来源自由度SeqSSAdjSSAdjMSFP一打框栏（A）29.799.794.8951.690.209打辊转速（B）221.8221.8210.913.770.041打叶水分（C）217.4917.498.7453.030.071误差2057.81557.8152.891合计26106.916表7-26150-500mm2片烟紧致度极差分析水平一打框栏（A）打辊转速（B）打叶水分（C）K128.3228.8928.07K228.8828.528.67K329.0128.8229.47R0.690.391.4排序231表7-27500-1500mm2片烟紧致度极差分析水平一打框栏（A）打辊转速（B）打叶水分（C）K137.4137.6937.28K237.8537.4337.67K337.8537.9938.15R0.440.560.87排序321表7-281500-2500mm2片烟紧致度极差分析水平一打框栏（A）打辊转速（B）打叶水分（C）K146.5346.7646.89K247.845.9545.99K346.5248.1347.96R1.282.181.97排序312由方差分析结果可以看出，在试验范围内：一打框栏（A）对150-500mm2片烟紧致度影响极显著，P值<0.01，其中框栏组合A2打后片烟紧致度较小。打辊转速（B）对150-500mm2和1500-2500mm2片烟紧致度影响显著，P值<0.05，适中的打辊转速（B2）打后片烟形状紧致度较小；打叶水分（C）对150-500mm2片烟紧致度影响极显著，P值<0.01，且对500mm2以上片烟紧致度具有一定影响，P值<0.1，打叶水分越小打后片烟紧致度越小，最优条件为C1。7.5优化验证对同一批次烟叶采用优化后的打叶条件进行打叶，待加工稳定后取样检测打后片烟结构，并与优化前进行比较，检测结果见表7-29所示。表7-29优化前后比较指标优化前优化后变化率（%）>25.4（%）55.3850.61-8.6112.7-25.4（%）34.3837.779.876.35-12.7（%）8.649.9615.302.36-6.35（%）1.521.573.19<2.36（%）0.080.0911.93中片率比（%）38.3042.7411.58由上表可知，优化后大片率减少4.7个百分点，减少约8.6%；中片率增加3.4个百分点，增加约10%；中片率比提高4.4个百分点，结构均匀性提高约11.5%。8密实度偏差率均质化控制技术研究8.1装箱密度分布规律研究通常装箱密度检测采用的是九点打孔法，该方法检测效率低，实时性差，对装箱密度的控制指导性不强。为了实现装箱密度的在线检测在采用了箱内片烟密度偏差率检测仪，如图8-1所示：图8-1箱内片烟密度偏差率检测仪在无装箱密度控制的情况下，利用箱内片烟密度偏差率检测仪对装箱密度9点位置（如图8-2）进行密度检测，表8-1所示为不同等级不同批次片烟装箱密度检测结果。图8-29点位置示意表8-1不同批次/等级片烟装箱密度检测结果等级平均DVR（%）9点平均密度（kg/m3）B2F16.6321.2395.7353.7305.2409.2362.4292.3399.8353.5B3F14.8300.2393.7368.2309.5402.6353.5297.1398.7361.6C2F15.7333.1419.4358.8293.0391.3340.2326.4383.2350.0C3F16.3351.7410.8318.0310.9393.8358.1341.5387.5359.7C3L18.7298.0384.1390.7300.7382.7380.7314.2394.3380.6三明DC09417.3299.3395345.6311.2402.8341.2312.9398.7361.9南平DX03121.8297.4418.4365.4274.7419.5356.1297.6427.1346.1平均17.3由表8-1可知，在对装箱密度不进行控制的情况下，单箱装箱密度DVR值在14%~22%之间，平均为17.3%，总体而言，烟箱密度中部>右侧>左侧（长度方向），说明在装箱布料时中部物料较多，左侧物料相对较少。由此可见，装箱过程中长度和宽度方向物料布