正交試驗在梗絲整絲率參數優化中的應用

摘 要：洗梗后含水率、潤梗工作蒸汽壓力及閃蒸蒸汽流量進行優化研究。并利用正交試驗分析了各參數對梗絲整絲率的影響，確定了梗絲優化工藝參數。極差分析和方差分析表明，最佳工藝組合為：洗梗后含水率29%，潤梗工作蒸汽壓力0.10bar，閃蒸蒸汽流量為1100kg/h。參數優化驗證結果顯示：梗絲整絲率提高1.09%，梗絲整絲率得到明顯提高。

關鍵詞：正交試驗；整絲率；參數優化

為提高四類通用梗絲的整絲率，采用正交試驗的方法，對洗梗后含水率、潤梗工作蒸汽壓力和梗絲膨脹蒸汽流量等工藝參數和指標進行正交試驗。通過對梗絲整絲率指標分析，結合生產驗證結果，探索提高梗絲整絲率的最優工藝參數。

1 材料與方法

1.1 材料與設備

四類通用梗（陜西中煙有限責任公司寶雞卷煙廠）

洗梗機（WQ822秦皇島煙機廠）、刮板式潤梗機（WQ57/58秦皇島煙機廠）、閃蒸設備（SH85江蘇智思）、煙絲振動分選篩（YQ-2鄭州煙草研究院）。

1.2 方法

在不考慮交互作用的情況下，依據正交試驗設計原則[1]，以洗梗后含水率、潤梗工作蒸汽壓力、閃蒸蒸汽流量為試驗因素，各設3個水平，選用正交設計表L9（34）進行設計。生產穩定后，等時間間隔取樣5次測試整絲率，取平均值對正交試驗數據進行分析。

2 結果與分析

正交試驗方案及試驗測試的梗絲整絲率數據見表1。

表1 L9（34）正交試驗方案及試驗測試結果

2.1 對正交試驗結果進行極差分析

對表1的正交試驗結果進行極差分析，結果見表2。從表2可以看出，以整絲率為指標，洗梗后含水率的極差最大，表明洗梗后含水率對整絲率的影響最大。各因素對整絲率的影響程度依次為A（洗梗后含水率） 、B（潤梗工作蒸汽壓力）、C（閃蒸蒸汽流量），優化的參數為A3B2C3。

表2 正交試驗極差分析

2.2 因素與指標趨勢圖

為了更直觀地反映因素對試驗指標的影響規律和趨勢[2]，以因素水平為橫坐標，指標為縱坐標，繪制因素與指標趨勢圖，見圖1 。

因素與指標趨勢圖可以更直觀的說明指標隨因素水平的變化而變化的趨勢，可為進一步試驗時選擇因素水平指明方向。

由圖1 可見 ，隨因素A、C 漸次提高 ，整絲率逐漸上升，而因素B中間值較為理想，因素趨勢變化為進一步研究提供線索[3]。

2.3 方差分析

為驗證梗絲整絲率在L9（34）正交試驗條件下的極差分析結果，對其進行方差分析，結果見表3。從表3可知，洗梗含水率、潤梗工作蒸汽壓力對梗絲整絲率的影響達到了顯著性水平（p<0.05），與極差分析的結果一致。

表3 正交試驗結果的方差分析

2.4 驗證實驗

對參數優化后17個批次和優化前37個批次的檢測數據進行對比，結果顯示，參數優化后，梗絲的整絲率提高1.29%；與正交試驗各組合結果相比，優化后的整絲率超過試驗的測試結果，在其它指標滿足要求下，梗絲整絲率得到有效提高。

3 結束語

（1）在試驗范圍內，洗梗后含水率、潤梗工作蒸汽壓力對梗絲的整絲率有顯著影響，是主要因素。（2）在穩定其他參數的前提下，優化的參數為洗梗后含水率29.0%，潤梗工作蒸汽壓力0.10bar，閃蒸蒸汽流量1100kg/h。（3）對優化后參數的跟蹤驗證結果表明，梗絲整絲率提高明顯，各指標的穩定性較優化前有所提升。

參考文獻

[1]廖強，鄭利鋒，吳金鳳.過程性能指數在煙梗預處理工藝參數優化中的應用[J].農產品加工，2006.

[2]林維宣.實驗設計方法[M]大連：大連海事出版社，1995.

[3]黃頌，李枝端.Excel 在L9（34）正交試驗數據處理改進中的應用[J].中國藥房，2007.

作者簡介：周獻禮（1978-），男，河南，助理工程師，研究方向：卷煙工藝。