PROTOS70卷煙機工藝參數與煙支重量控制穩定性的關系研究

摘 要：運用均勻設計與回歸分析的方法對PROTOS70卷煙機大風機負壓、小風機正壓、梗簽含絲量、回絲量4個因子與煙支重量控制穩定性的影響規律進行了研究，結果表明大風機負壓、小風機正壓、回絲量3個參數對卷煙機煙支重量控制均有不同程度的影響，這3個影響因子中回絲量對煙支重量控制穩定性的影響最為顯著，大風機負壓、小風機正壓對煙支重量控制穩定性的影響程度接近但影響程度較小，在試驗范圍內回絲量、大風機負壓、小風機正壓較佳取值分別為35%，-9.0kPa，0.9kPa，此時高、中、低檔牌號卷煙機單支重量SD分別為20.5mg、18.3mg、16.9mg；梗簽含絲量對煙支重量SD影響不顯著，可根據其它質量要求對其進行控制。

關鍵詞：PROTOS70卷煙機；工藝參數；煙支重量控制；穩定性

中圖分類號 TS43 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2013）20-95-03

PROTOS70卷煙機組是我國從德國HUNI公司引進的高速卷接包設備，國產型號為ZJ17[1]，是目前國內卷煙制造的主力機型之一。根據PROTOS70卷煙機組工作原理，其重量控制系統（SRM系統）、平準器規格、大風機負壓、小風機正壓、回絲量、梗簽含絲量均對卷煙重量指標穩定性有一定影響[2]。因重量控制系統（SRM系統）、平準器規格在生產中一般相對固定，而回絲量、大風機壓力、小風機壓力、梗簽含絲量都可實時調整或調節，為此通過試驗對該設備大風機負壓、小風機正壓、回絲量、梗簽含絲量對煙支重量控制穩定性的影響進行了研究。

1 材料、設備與方法

1.1 材料、設備與儀器 浙江中煙寧波卷煙廠高、中、低檔3個牌號的配方煙絲。高檔牌號為葉絲+膨絲牌號，中檔牌號為葉絲+膨絲+梗絲牌號，低檔牌號為葉絲+膨絲+梗絲+薄絲牌號。

1臺PROTOS70卷煙機組（德國HUNI公司），1臺W100重量儀（美國KC公司）。

1.2 試驗方法與步驟 第一步：驗證在目前我廠工藝要求條件下，高、中、低檔3個牌號煙支在生產過程中煙支重量SD是否有差異，選擇煙支重量SD最大的牌號做試驗。第二步：利用均勻設計與逐步回歸分析確認哪些因子對重量SD有影響。第三步：利用多元回歸分析和響應優化器確認各顯著因子最佳優化設置，并驗證效果。第四步：根據上述試驗結果，對另兩個檔次的牌號煙支也做試驗驗證，分析有無類似效果。

在每次試驗時先對測試機臺生產牌號的目標重量及斜率進行校準，對檢測用重量儀進行校準。大風機負壓和小風機正壓通過調整壓縮空氣閥門調節氣壓表讀數；梗簽含絲量通過調節VE擋板高度調節，接出2min剔除煙簽，人工挑撿梗中含有的煙絲，稱重計算梗中含絲比例；回絲量通過調節針輥變頻進行調整，人工接出2min的回絲并結合卷煙機目標重量和車速進行計算回絲量比例大小。

每個試驗以無嘴煙支隨機取樣方式分別抽取10組，每組100支進行檢測。以煙支重量標準偏差（SD）作為衡量卷煙機重量控制穩定性的指標，對某一牌號進行試驗時保證煙支在同一柜煙絲進行卷制，減少煙絲批間波動對煙支重量穩定性的影響。

2 結果與分析

2.1 比較不同牌號煙支重量SD 對高、中、低檔3個牌號進行煙支重量SD對比，每牌號各取10組，每組100支，取樣位置在無嘴煙支取樣鼓輪處，取樣方式為無嘴煙支隨機取樣，然后用W100重量儀逐支檢測樣品無嘴煙支的重量，再計算每組無嘴煙支的標準偏差（SD）。數據分析比較見表1。

P值小于0.05，表明不同牌號產品的煙支重量SD有顯著差異，高、中、低檔牌號重量SD均值分別為21.462mg、19.230mg和17.551mg，高檔牌號的重量波動比中、低檔牌號重量波動要大，所以先選定高檔牌號進行試驗，根據試驗結果，再對其他兩個牌號進行驗證。

2.2 確定因子范圍與水平 根據PROTOS卷煙機工作原理與性能，在工藝范圍內，確定各因子取值范圍和水平見表2。

2.3 試驗與結果 因潛在影響因子之間可能存在較強的交互作用，甚至有彎曲項的影響。所以試驗驗證應采用試驗矩陣。如果采用全因子試驗，試驗次數過多，無法完成。因此項目組選擇采用均勻設計方法進行11次試驗。根據U11（114）安排試驗，因為試驗各因子的水平均沒有超過11，故取消最后一組試驗，按10組試驗來排試驗組合。試驗矩陣和結果見表3。

對數據采用逐步回歸得出D、AA、A、BB等4項對煙支重量SD有影響；這4項包含了大風機負壓、小風機正壓、回絲量，經逐步回歸分析各因子P值（見表4）可以看出：回絲量P值為0.0<0.05，表明回絲量與煙支重量SD具有高度相關性，影響程度顯著；大風機負壓P值為0.109、0.092<0.15，表明大風機負壓與煙支重量SD有弱相關性；小風機正壓P值為0.137<0.15，表明小風機正壓與煙支重量SD也有弱相關性；而梗簽含絲量未列入回歸項，表明梗簽含絲量對煙支重量SD無影響。

再利用多元回歸，得到煙支重量SD與主要影響項：回絲量、大風機負壓的平方、大風機的負壓、小風機正壓的平方與煙支重量SD的關系式。R-sq（調整）=96.1%>90%說明方程回歸較好；P=0.000<0.05表明所建立的數學模型有意義，從回歸關系可以看出：其回絲量是越大越好，小風機正壓是越小越好。而大風機的負壓因為有二次項和一次項，有待進一步用優化設計器來確認。

因煙支重量SD越小，煙支重量穩定性越好，具有望小特性。在各參數取值范圍內，利用響應優化器進一步分析各主要影響因子在什么取值下，使煙支重量SD最小。響應優化器輸出如圖1，從結果看出大風機負壓取-9.0kPa時煙支重量SD最小。而回絲量在回絲通道不至堵塞前提下取大值35%（越大越好，為最主要因子）、小風機正壓取本廠工藝卡指標下限0.90kPa，此時煙支重量穩定性最好，而梗簽含絲量可以在取值范圍取任意值，可根據其它質量要求對其進行控制。以最優參數代入回歸方程，用MINITAB計算得到煙支重量SD的95%置信區間為（10.030，20.856），以此優化參數進行生產驗證，此時卷煙機單支重量SD為20.5mg，落在（10.030，20.856）的置信區間內，表明優化結果有效。

同樣利用均勻設計與逐步回歸的方法對中、低檔牌號煙支重量SD優化參數試驗，得出與高檔牌號具有相同的結論，中、低檔牌號大風機負壓、小風機正壓、回絲量對中、低檔牌號煙支重量SD也有影響，其中回絲量、大風機負壓、小風機正壓影響達到顯著程度，而梗簽含絲量對其SD也沒有顯著影響。其影響因子的優化設置值與高檔牌號煙支一致。在實驗范圍內大風機負壓、小風機正壓、回絲量取最優值時高、中、低檔牌號卷煙機無嘴煙支單支重量SD見表5。

3 結論

在PROTOS70卷煙機正常運行的情況下，大風機負壓、小風機正壓、回絲量均對卷煙重量控制的穩定性有不同程度影響，影響程度由大到小依次為回絲量、大風機負壓、小風機正壓，其中回絲量與卷煙機重量控制穩定性高度相關，大風機負壓、小風機正壓與卷煙機重量控制穩定性弱相關。而梗簽含絲量對煙支重量SD無影響，可根據其它質量要求對其進行控制。根據上述3個參數對煙支重量控制穩定性的研究，在試驗范圍內大風機負壓在實驗范圍內取-9.0kPa較佳；小風機正壓取0.9kPa較佳；回絲量35%為較佳，此時高、中、低檔牌號卷煙機單支重量SD分別為20.5mg、18.3mg和16.9mg。

參考文獻

[1]朱尊權，郁源培，孫瑞申，等.卷煙工藝[M].鄭州：河南科學技術出版社，2002.

[2]劉杰，張晉，高云，等.卷煙機VE供絲系統的有關工藝參數對卷煙質量穩定度的影響[J].中國煙草科學，2009，30（4）：56-58.

[3]方開泰.均勻設計與均勻設計表[M].北京：科學出版社，1994.

[4]馬林，何楨.六西格瑪管理[M].第二版.北京：中國人民大學出版社，2004.

[5]喬建軍，栗衛軍.卷煙機煙支重量控制系統分析[J].煙草科技，2001.

（責編：陶學軍）