SPC煙葉復烤加工過程在煙堿含量測定中的應用

張志成

摘要：為提高對復烤煙葉過程的控制力度，云南麒麟復烤廠選取影響煙葉內在質量主要化學成分的煙堿指標進行多次抽樣檢測，嘗試使用統計過程能力分析方法（簡稱SPC）及控制圖，選取原產地為曲靖沾益的CC03打葉煙葉成品煙堿含量作為分析指標。借助Minitab分析軟件，得到主要影響煙葉質量的煙堿含量的分布直方圖、煙堿含量箱線圖以及過程能力控制圖。結果表明，麒麟復烤廠2016烤季加工的成品煙葉中煙堿含量的過程能力指數偏低，在CC03煙葉復烤的過程中煙堿含量的控制為一般水平，經查閱資料得出復烤過程中原料的配比、復烤的溫度濕度控制、潤葉方式等工序對復烤過程中煙堿的含量變化的影響尤為重要，麒麟復烤廠在對復烤溫濕度的控制和潤葉方式的選擇等環節應該做出調整以提高煙堿含量的控制。

Abstract： In order to improve the control of the process of re-roasting tobacco， the main chemical composition of tobacco leaves was selected to carry out multiple sampling tests. The statistical process capability analysis method （SPC） and control chart were used， the CC03 tobacco leaves of origin for QuJing was analyzed. With the help of Minitab analysis software， the distribution histogram of nicotine content， the nicotine content box chart and the process capacity control map， which mainly affected the quality of tobacco leaves， were obtained. The results showed that the process capacity index of nicotine content in finished tobacco leaves was low， and the control of nicotine content in CC03 tobacco was the general level. It is very important to obtain the effect of the ratio of raw materials， the temperature and humidity control of re-baking， the way of running leaves and so on. The influence of the change of nicotine content in the process of re-baking is very important. Humidity control and the choice of leaves and other aspects of the link should be adjusted to improve the control of nicotine content in the Kirin re-drying factory.

關鍵詞：SPC；煙堿含量；Minitab；過程控制；質量控制

Key words： SPC；nicotine content；Minitab；process control；quality control

中圖分類號：S572 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）03-0156-04

0 引言

在煙草行業中，煙葉的復烤是成品煙生產的前提條件，這一過程對煙葉本身的質量至關重要，煙葉內在的化學成分是影響煙葉外觀和感官質量的基礎，構成了評價煙葉的主要指標。煙葉復烤更多的是追求成品煙葉中化學成分的可控性和穩定性。實際上，同一個地區的同一個品種煙葉，其內在化學成分都是存在著差異的。煙葉的內在化學指標中，煙堿的含量是影響煙葉質量的主要指標，而煙葉中煙堿的含量與其成熟度、色澤、色均勻度和光滑度等呈正相關關系[1]。新版的打葉復烤規范新增了煙堿波動的評價，要求煙堿的變異系數在5%左右[2]。從化學成分角度評價煙葉的穩定性，煙堿表示出內在化學成分之間的差異，可作為復烤過程中配方打葉內在化學成分均質性的評價指標。麒麟復烤廠新建了實驗室，通過近紅外光譜等檢測技術加強各成分之間的均勻性控制能力，通過分析成品煙葉中煙堿的含量，對提高復烤過程中化學成分的穩定性，向復烤均質化目標靠近提供了數據支撐，對均質化生產模式的構建奠定基礎。

統計過程控制（Statistical Process Control，簡稱SPC），SPC在質量管理中的角度，又可以稱為統計質量控制（SQC），其主要的宗旨就是對產品進行檢測，判斷產品是否符合國家或企業的質量指標。20世紀20年代，第一張SPC控制圖的形成標志著各種改善控制過程的開展[3]。SPC在國內煙草行業中的運用還處于起步階段，張敏等[3]人用SPC技術研究了在卷煙制絲過程中的質量管理；時艷霞[4]通過實例驗證了SPC在煙草行業中的運用對提高煙草加工企業的競爭力是可行的；祝陵[5]將SPC運用于卷煙六西格瑪質量檢測系統的研究中。隨著全面質量管理的快速開展，在降低成本下提高產品質量要求嚴格控制產品生產的全過程，并找出瓶頸工序，達到全面質量管理的目標。麒麟復烤廠近年來在煙葉復烤過程中開展SPC，反饋生產過程信息，整合企業的資源，實現質量數據的科學分析，推進技術的提升和產品質量的提高。endprint

閱讀文獻[6-8]發現，在關于成品煙葉質量穩定的研究中，主要局限于煙葉的物理特性，而基于煙葉化學成分的研究較少，所采用的方法也大多是一般的回歸分析和相關分析。本文將統計過程控制的方法，運用于麒麟復烤廠的成品煙葉煙堿含量控制中。

1 SPC概述

1.1 統計過程控制的概念

統計過程控制，簡稱SPC，是一種將統計學的方法用到過程控制中的工具。目的在于對生產出的產品進行分析評價，反饋結果，并及時發現影響的因素，采取措施消除其影響，使生產過程維持在受隨機因素影響的受控狀態，以達到質量控制的目的[9，10]。

SPC一般上說從兩個方面來進行，一是利用控制圖分析過程的穩定性；二是計算過程能力指數分析穩定的過程能力滿足標準的程度，從而評價過程質量[9，10]。

1.2 控制圖[11]

控制圖是SPC技術的主要工具。控制圖由直角坐標系中上控制限（UCL）、下控制限（LCL）和中心限（CL），以及選取的樣本統計量數值的描點所組成。

為了衡量過程能力，定義過程能力指數，過程能力一般由CP、CPE、CPU和CPK來描述過程特性。

2 案例分析

參與分析的數據樣本選擇了麒麟復烤廠2016年近紅外光譜儀對煙葉成品的煙堿含量的分析，產品源產地為曲靖沾益，品種標號為CC03-2016。

采用Minitab為統計分析工具，包含豐富的統計數據信息，可以進行數據的分析處理和圖形的分析對比。Minitab的優勢在于具有很強大的圖形處理優勢，結果簡單明了，因此被廣泛用于統計過程控制。

2.1 分析過程

①用Minitab畫帶擬合的直方圖，判斷分析的數據是否符合正態分布。圖1為煙堿含量分布狀況圖。

從圖1中的分布直方圖中表明，樣本煙堿含量數據基本符合正態分布。最大值和最小值、標準差、方差、峰度和偏度體現了樣本數據離散趨勢，從煙堿含量的分布圖來看，最大值與最小值的差距為0.32，表明同一地區，同一品種的煙堿含量之間有差異；方差和標準差與數據的離散程度呈正比，圖1看出煙堿含量的方差和標準差值都比較小，表明所選取的樣本數據離散程度小，數據趨于穩定；偏度指分布不對稱的方向和程度，偏度系數>0，分布為右偏，偏度系數<0，分布為左偏，越接近于0，數據分布越接近于正態分布，峰度指分布圖形的尖峭程度，峰度系數>0為高峰度，<0為低峰度。圖1中偏度系數和峰度系數都比較接近于0，所選取的樣本數據接近于正態分布（2.0856，0.07532），也說明生產過程受隨機波動的干擾，生產過程沒有系統性的波動。

2.2 進行異常值的檢驗

用Minitab繪制煙堿含量的箱線圖，找出異常的數據，并剔除，繪出剔出異常值后的箱線圖，如圖2所示。

2.3 過程能力分析

圖3為煙堿含量的Process Capability Sixpack。從圖3中，可以發現過程分布平均值位于目標的右側，整個分布都在上下限內，均在受控范圍之內，分析中，過程能力指數越大，過程的控制能力越強，Xbar-R圖上，點在控制界限之間隨機分布，表明過程是穩定的。將R圖上的點與Xbar上的點進行比較可發現并沒有相關關系，表明過程穩定。趨勢圖上的點隨機分布，無趨勢或偏移，也表明過程的穩定性，CPK的值為0.94<1.33，說明有需要改善的過程。（圖3）

2.4 煙堿含量受控水平低的原因分析

查閱資料發現，麒麟復烤廠2016烤季加工的煙葉原產地來自云南省6個市11個地區22個品種，不同的原產地煙葉所含的煙堿量不同，同一地區的同一品種煙葉的煙堿量不同，究其原因，[12]煙堿的含量首先與煙葉的品種優劣有直接的關系。其次，在煙草種植過程中，施肥情況、栽培密度、光照氣象條件等因素都將不同程度地影響煙葉的內在質量，對煙堿含量構成重要影響。因此產地不同的原煙所含的煙堿差異是顯著的。大量的研究發現，復烤過程中內在化學成分的控制，能大幅度提高產品的質量的均勻性和穩定性[13]。

在復烤過程中，依據原煙煙堿的分布調整加工，生產中加強各環節的組合運用，穩定煙堿含量，提升煙葉的均值性，原料質量合理的配比是影響復烤產品煙堿含量的主要因素[2]；歐清華等人[14]提出復烤過程中通過真空回潮后煙堿的含量有所降低，各化學成分的協調性提高，評吸舒適度提高了。張曉兵等人[15]經過反復的實驗，證明了復烤過程中施加添加劑如一些天然香料、增香劑和一些生物制劑等能使煙堿的含量降低，使糖堿比、氮堿比升高，進而提高煙葉的內在品質；煙葉的含水率和溫度是影響化學成分含量變化的主要因素，煙葉的復烤是在高溫高濕的環境中進行的，在這個過程中煙葉的內在化學成分會發生一定的變化，從而引起了煙葉品質的變化[16]；不同的潤葉方式對紅大B1F和云煙87XZF的研究中表明，汽水混合潤葉方式的溫度和水分都比蒸汽潤葉的高，所以用汽水混合潤葉方式煙堿含量的下降程度都比蒸汽潤葉的大[16]。

3 結論與展望

借助于Minitab軟件對麒麟復烤廠成品煙葉煙堿含量的分析，結果表明現階段其生產過程工藝能力基本滿足生產需求，但還需要進一步提高。分析大量的研究可知主要從各成分的協調性和煙葉的水分兩個角度控制煙堿的含量，原料的配比和回潮工藝從協調性方面控制煙堿含量，復烤溫度濕度的控制和不同的潤葉方式從控制煙葉的水分的角度來控制煙堿的含量。

目前，麒麟復烤廠采用的是通過原料的配比來實現煙堿含量的控制，在今后的生產中，回潮工藝、溫濕度的控制和不同的潤葉方式的選擇是需要進行研究的課題。煙葉復烤加工企業可通過借鑒麒麟復烤廠對曲靖沾益成品煙中煙堿含量過程能力分析方法，對其他主要原煙產地成品煙的煙堿含量進行了定期的數據檢測與存檔，并利用SPC方法對成品煙葉的過程能力指數進行定期監測，復烤工序對成煙質量的影響研究中不同類型、產地、產地、品種的煙葉的工藝參數及信息庫的建立，為對原料特性的復烤加工參數模型提供數據支撐，從而提高煙葉均質化加工水平。endprint

參考文獻：

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