烘絲入口水分對烘絲出口水分影響分析

何偉 陳曉杜 李甘添 陳仲燈

摘 ?要：通過T檢驗考察烘絲出口水分的控制水平，再通過單因素方差分析檢驗不同來料水分值組別相應烘絲出口水分的差異性，最后用回歸分析給出烘絲入口水分與出口水分的相關性模型。結果表明，烘絲出口水分與入口水分是呈極顯著線性相關的，回歸模型的決定系數為0.956。

關鍵字：烘絲入口;烘絲出口;水分;影響

中圖分類號 S571.1 文獻標識碼 A?文章編號 1007-7731（2015）01-91-02

在制絲工藝中，烘絲工藝對成品煙絲的填充值、碎絲率和香氣特性等感官質量具有重要影響[1-2]，而在烘絲工藝中烘絲出口水分作為關鍵參數，其準確性和穩定性是烘絲效果的重要評價指標[3]。國內外煙草工業技術人員對烘絲水分控制展開了大量的研究，如王小飛等[4]采用神經網絡模型研究了烘絲機出口含水率的優化控制方法;張建棟等[5]、Hong Lian Sng等[6]嘗試利用模糊控制算法實現烘絲水分控制;徐俊山等[7]利用預測PI控制器的預測控制功能和PI控制功能，降低出口煙絲水分含量的波動幅度。目前研究主要針對烘絲工藝的過程控制進行優化研究，所考慮的因素也多為熱風溫度、滾筒轉速等過程參數[8]，而忽略了來料水分對烘絲效果的影響。為此，在控制熱風溫度、輔風溫度、筒體轉速和筒壁壓力不變的情況下，筆者通過實驗分析了不同來料水分對烘絲出口水分的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 試驗在龍巖卷煙廠精品線A線的滾筒式烘絲機上進行，試驗用煙絲為某2類烤煙型卷煙的加料切絲后煙絲。

1.2 取樣方法 為減少試驗對煙絲品質的影響，采用歷史數據提取方法進行數據獲取。方法為從生產制造執行系統MES中獲取2013年1月1日至2014年11月30日，精品線A線烘絲段所生產的某品牌煙絲的生產質量數據，再查找其中同時滿足表1條件的生產批次數據。對同時滿足表1條件的數據，提取相應批次的烘絲入口水分和烘絲出口水分值，共提取得相應數據169批。

1.3 統計方法 首先運用單樣本T檢驗，驗證烘絲出口水分與設定值之間的差異是否顯著，再將樣本按烘絲入口分成不同水平的小組，并用單因素方差分析驗證各組烘絲出口水分是否存在差異，從而驗證烘絲入口水分對烘絲出口水分的影響，最后用相關性檢驗和回歸分析建立烘絲入口水分與出口水分間的關系模型。

表1 參數設定

[工藝參數＼&工作時熱

風溫度（℃）＼&工作時輔

風溫度（℃）＼&筒壁蒸汽

壓力（bar）＼&滾筒

轉速（r）＼&烘絲出口水分設定（%）＼&參考值＼&110＼&110＼&1.3＼&13＼&12.5＼&允許誤差＼&±0.1＼&±0.1＼&±0.01＼&±0.01＼&＼&]

2 結果與分析

2.1 烘絲出口水分控制效果 169個分析樣本的烘絲出口水分設定值均為12.5，而實際烘絲出口水分存在一定波動，通過單樣本T檢驗驗證烘絲出口水分均值是否為12.5，結果如表2和表3。從表2可知，實際生產結果中烘絲出口水分均值為12.69，表3中P值小于0.05，所以烘絲出口水分均值與設定值間存在顯著差異。

表2 烘絲出口水分統計量

[＼&N＼&均值＼&標準差＼&均值的標準誤＼&烘絲出口水分＼&169＼&12.6934＼&0.05967＼&0.00459＼&]

表3 烘絲出口水分均值檢驗

[＼&檢驗值=12.5＼&t＼&df＼&Sig.

（雙側）＼&均值

差值＼&差分的 95%置信區間＼&下限＼&上限＼&烘絲出口水分＼&42.129＼&168＼&0.000＼&0.19337＼&0.1843＼&0.2024＼&]

2.2 烘絲入口水分對烘絲出口水分的影響檢驗 將烘絲入口水分依據水分值大小進行分組，定義組別如表4。根據不同烘絲入口水分值分組所對應的烘絲出口水分值進行統計描述如下表5。

表4 烘絲入口水分分組

[組別＼&水分值＼&1＼&<19.0＼&2＼&19.0～19.1＼&3＼&19.1～19.2＼&4＼&19.2～19.3＼&5＼&19.3～19.4＼&6＼&19.4～19.5＼&7＼&19.5～19.6＼&8＼&>19.6＼&]

表5 不同組別烘絲出口水分值描述

[組別＼&N＼&均值＼&標準差＼&標準誤＼& 均值的 95%置信區間 ? ＼&極小值＼&極大值＼&下限＼&上限＼&1＼&4＼&12.6231＼&0.07786＼&0.01947＼&12.5816＼&12.6646＼&12.51＼&12.75＼&2＼&9＼&12.6267＼&0.04416＼&0.01472＼&12.5927＼&12.6606＼&12.55＼&12.67＼&3＼&16＼&12.6300＼&0.02944＼&0.01472＼&12.5832＼&12.6768＼&12.59＼&12.66＼&4＼&21＼&12.6833＼&0.05624＼&0.01227＼&12.6577＼&12.7089＼&12.57＼&12.78＼&5＼&49＼&12.7041＼&0.05682＼&0.00812＼&12.6878＼&12.7204＼&12.57＼&12.81＼&6＼&43＼&12.7093＼&0.03857＼&0.00588＼&12.6974＼&12.7212＼&12.67＼&12.82＼&7＼&14＼&12.7271＼&0.03604＼&0.00963＼&12.7063＼&12.7480＼&12.69＼&12.81＼&8＼&13＼&12.7277＼&0.04246＼&0.01178＼&12.7020＼&12.7533＼&12.70＼&12.83＼&總數＼&169＼&12.6930＼&0.06042＼&0.00465＼&12.6838＼&12.7022＼&12.51＼&12.83＼&]

為進行單因素方差分析，首先進行方差齊性檢驗，結果如表6，從表6可知，方差是齊性的。

表6 方差齊性檢驗

[Levene 統計量＼&df1＼&df2＼&顯著性＼&4.342＼&7＼&161＼&0.062＼&]

再進行單因素方差檢驗結果如表7。從表7可知，顯著性的Sig=0.000<0.05，所以不同組別之間烘絲出口水分的差異是極顯著的，即可證明在相同生產條件下，不同烘絲入口水分將導致顯著差異的烘絲出口水分。

表7 ANOVA烘絲出口水分

[＼&平方和＼&df＼&均方＼&F＼&顯著性＼&組間＼&0.185＼&7＼&0.026＼&9.931＼&0.000＼&組內＼&0.428＼&161＼&0.003＼&＼&＼&總數＼&0.613＼&168＼&＼&＼&＼&]

2.3 烘絲入口水分對烘絲出口水分的影響檢驗 根據烘絲入口水分值劃分，分別取各組中心值和對應組內烘絲出口水分均值進行烘絲出入口水分值變化分析，對應關系表如表8。

表8 烘絲出入口水分對應關系

[組別＼&入口水分值＼&出口水分值＼&1＼&18.95＼&12.623＼&2＼&19.05＼&12.627＼&3＼&19.15＼&12.630＼&4＼&19.25＼&12.683＼&5＼&19.35＼&12.704＼&6＼&19.45＼&12.709＼&7＼&19.55＼&12.727＼&8＼&19.65＼&12.728＼&]

表9 線性回歸系數

[模型＼&非標準化系數＼&標準系數

試用版＼&t＼&Sig.＼&B＼&標準誤差＼&常量＼&9.249＼&0.429＼&＼&21.545＼&0.000＼&烘絲入口水分＼&0.178＼&0.022＼&0.956＼&7.991＼&0.000＼&]

注：因變量：烘絲出口水分。

通過線性回歸分析，得烘絲出入口水分變化關系為表9，其擬合決定系數為0.956，見表10。從擬合結果可知，烘絲出入口水分變化呈現較好的線性關系。設烘絲入口水分為x，出口水分為y，則：y=0.178x+9.249。

表10 模型擬合決定系數

[模型＼&R＼&R 方＼&調整 R 方＼&標準估計的誤差＼&1＼&0.956＼&0.914＼&0.900＼&0.01441＼&]

注：預測變量：（常量）， 烘絲入口水分，因變量： 烘絲出口水分。

3 結論

通過烘絲出口水分的T均值檢驗，可知目前烘絲出口水分的與設定值間存在一定差異，控制水平上有待改進。由單因素方差檢驗結果發現，不同烘絲入口水分對出口水分影響是極顯著地，因此在改進烘絲出口水分控制時，需考慮烘絲入口水分變化的影響。此外，通過回歸分析給出了烘絲出入口水分間的關系模型，為烘絲出口水分控制提供參考。下一步可以通過烘絲入口水分控制結合其他烘絲參數進行正交實驗，尋找在當前控制算法下，令烘絲出口水分滿足工藝設定值得最優參數組合。

參考文獻

[1]葉春文，楊明權，王兵.烘絲工藝參數對卷煙感官質量的影響[J].煙草科技，2005（11）.

[2]廖章平.烘絲工序工藝參數優化與應用[J].安徽農業科學，2012，40（32）.

[3]陳良元.卷煙生產工藝技術[M].鄭州：河南科學技術出版社，2002.

[4]王小飛，彭曉燕，楊玉波，等.基于RBF-ARX模型的烘絲機出口含水率優化控制方法[J].煙草科技，2014（1）.

[5]張建棟.廖國太.張輝，等.模糊控制在煙草工業煙絲干燥控制中的應用[J].甘肅科技，2011（8）.

[6]Hong Lian Sng，Christopher H.Messom，Pik Kong Yue.Fuzzy hybrid PID controller of a steam heated dryer[C].1999 IEEE International Fuzzy Systems Conference FUZZ-IEEE'99，3.

[7]徐俊山，康惠駿.烘絲機煙絲含水率的預測PI控制[J].電氣傳動自動化，2007，29（6）.

[8]胡建軍，周冀衡，熊燕.烘絲工藝參數對烘后葉絲質量影響的研究[J].中國煙草學報，2007（06）：24-29.

（責編：張宏民）