打葉復烤平庫均質化加工方法研究與應用

宋智勇 帥鳴 劉華友 朱傳才 周順峰 易萍艷 陳渝 熊鋒

摘要?為研究傳統平庫打葉復烤均質化加工方法，結合復烤企業實際情況，在“分類堆放，組批出庫”的原則下采用了“入庫即組批，通道出庫調控”的均質化控制方式，結果發現與非均質化方式相比變異系數降低了70.6%。該研究結果為打葉復烤企業控制煙堿均勻性方法提供了一定的理論指導。

關鍵詞?原煙;平庫;均質化加工;在線近紅外

中圖分類號?TS44+3?文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2021）03-0196-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.03.052

Abstract?In?order?to?study?the?traditional?homogenization?processing?method?based?on?threshing，redrying?and?flat?warehouse，?combined?the?actual?situations?of?rebaking?enterprises，?we?adopted?the?principle?of?“classification?and?stacking，?group?approval?and?delivery”?to?complete?the?“inbound?and?outbound?management，?channel?outbound?regulation”.Compared?with?the?nonhomogeneous?model，?the?homogenization?control?method?reduced?the?coefficient?of?variation?by?70.6%，?which?provided?theoretical?guidance?for?the?method?of?controlling?the?nicotine?uniformity?in?threshing?and?baking?enterprises.

Key?words?Raw?tobacco;Flat?warehouse;Homogenization?processing;Online?NIR

《卷煙工藝規范》2016版中國家煙草局將打葉復烤增加進了新的章節[1]。打葉復烤首次被國家煙草專賣局納入了卷煙工藝規范標準化文件中，說明打葉復烤環節重要性與日俱增[2]。打葉復烤均質化加工指的是同一批次不同時間段生產的成品片煙無論是外部品質（如顏色外觀）還是內部化學成分（如尼古丁、總糖等）都趨于一致[3]。目前煙草行業《特色工藝工程方案》將均質化加工技術作為三大研究內容之一[4]。打葉復烤工藝中提出“三化一保”指的是模塊化、均質化、純凈化與保香，均質化是重點控制成品煙堿和水分均勻性2項關鍵指標之一[5]。沈晗等[6]通過對比配方比例、混配組合、相似組合3種不同均質化加工調控模式，分析了分選及加工過程中煙葉煙堿CV值的變化。王宏鋁等[7]通過構建在線煙堿預測模型對煙葉進行在線實時煙堿檢測并分類堆放和加工，以控制煙葉煙堿波動，實現均質化加工。楊凱等[8]利用煙葉煙堿含量作為參數參與配方，分別以化學成分調節模式、混合挑選模式以及兩者的組合模式實施投料過程的均勻性控制。

打葉復烤均質化加工主要是保證成品片煙煙堿含量均勻一致，使成品片煙煙堿變異系數降至最低。目前打葉復烤均質化加工主要方式：①在鋪葉擺將混配皮帶上安裝在線近紅外檢測設備，對皮帶上的煙葉在線實時檢測其化學成分（例如煙堿含量），皮帶上檢測后的煙葉裝入到煙箱中，可以計算出每個煙箱的煙堿含量;②裝箱后的煙葉會按照入庫算法進入半成品庫（半成品庫可以是傳統平庫，也可以是自動高架立體庫）;③生產時將煙箱按照出庫算法搭配出庫，使每次出庫的煙箱組合煙堿含量很接近，這就使得打葉復烤過程中煙葉煙堿含量均勻一致[9]。筆者針對傳統平庫結合復烤企業實際情況，研究了打葉復烤均質化加工方法。

1?材料與方法

1.1?試驗材料?原煙入庫時間為2017年8月，產地為湖南永州地區。

1.2?主要儀器?在線近紅外光譜儀，型號Armor?711（卡爾蔡司股份有限公司，德國），波長范圍950～2?200?nm，測量光斑直徑30?mm，探頭距離物料最佳范圍（166±10）mm，光源為鹵素燈（12?V/50?W），分光系統PGS，二極管陣列芯片濱松G9203-02，波長點數（二極管）256，波長精度<1.0?nm，波長重復性<0.1?nm。

1.3?均質化算法

將半成品庫（傳統平庫）分成至少3個區域，3個區域大小相同。在生產前需要將3個區域提前備料，在生產時其中一個區域用于煙箱實時入庫，一個區域用于煙箱實時出庫，一個區域準備煙箱出庫，采用“一進、一出、一備”。

每個區域根據實際大小可以分成若干個通道，每個通道的煙箱數量相同，每個通道煙箱數量根據煙箱中煙葉重量和儲葉柜容量來定。

入庫時，根據大數定理來確定該煙箱應進入哪個通道。

大數定理是一類極限定理在概率論中，它只要是闡明大量隨機現象平均結果具有穩定性的一系列定理的總稱，可表述如下：

假設X1，X2，…，Xn，…為獨立分布的隨機變量，記其平均值為μ，又假設其方差存在，并記作σ2，則對于任意給定的ε>0，可得limn→∞?P{|n-μ|≥ε}=0。式中，n=X1+X2+…+Xnn。該定理表明n個隨機變量X1，X2，…，Xn的平均值n雖然為隨機變量，但隨著n的增大，n將依概率收斂于定值μ（即他們的公共均值）。它闡明了大量隨機現象中存在的規律性，對必然性和偶然性的關系進行了科學表達[10-11]。

在煙葉入庫時，實現劃分若干的通道，在煙葉化學值入通道的過程中就已經完成各個通道的組批，使得每個通道與通道之間的化學值是等價均質的;主要包含化學值的快速獲取、倉庫的通道劃分、控制指標的選取、通道的調控入庫、組通道煙箱出庫、均質化的理論與實際評價等步驟。

均質化算法具體步驟如下：

（1）將前面第1～T個煙箱，按照通道的順序依次擺放，則T的計算公式如下：

式中，T為正整數向零方向取整，l1為半成品庫單個區域的長度（去除煙箱與煙箱之間間隔距離），m1為煙箱的長度。

（2）計算每個通道調控指標的均值MC以及每個通道煙箱的數量CL。

（3）從第T+1個煙箱開始，設此時來的煙箱為第i箱，則i>T。

（4）計算每個通道的煙箱數量與最小煙箱數量的差值：

（5）找出ΔCL≤2的所有原始的通道序號YC，并計算YC通道內所有煙箱的均值，形成均值向量MYC;計算MYC的最大值與最小值以及其對應的原始通道序號MAXYC_imax，MINYC_imin;

（6）按照以下規則進行煙箱的通道;設第i煙箱的調控指標為C（i），i>T，則第i個煙箱擺放的通道T（i）的計算方式如下：

（7）直到每個通道方向的煙箱行數LY滿足，如果通道煙箱數量放滿之后放入另一區域半成品庫的該通道。

（8）出庫時，調控的方法按照每一列的通道為單元，k個通道為間隔，k個通道共同組批直接投入生產，值得強調的是k=1，對應著的物理意義為倉庫的庫容足夠大，每個通道的

煙箱都構成了一個完整的調控批次。

2?結果與分析

2.1?在線近紅外檢測結果

鋪葉混配后的煙葉經過在線近紅外檢測煙堿含量，然后進行裝框。該配方共2?000框煙葉，圖1為各煙框煙葉的煙堿含量，其煙堿含量為（3.343±0.276）%，變異系數為8.256%。

2.2?均質化入庫

湖南煙葉復烤有限公司永州復烤廠半成品庫分成3個區域，每個區域總長l1=28?m，總寬度l2=18?m;每個煙框的長度m1=1.7?m，寬度m2=1.5?m，煙箱煙葉重量約400?kg;儲葉柜容量為12?000?kg。因此，計算出通道數量T=l1m1=281.7，向零方向取整為16;一個儲葉柜的煙箱數量為n=12?000400=30，實際上儲葉柜放置煙葉不能飽和，最多能放置23框煙葉，因此每個通道放置23框煙葉，每個通道每排放3層，同放置8排，最后一排放2層。因此，一個完整的出庫批次為8排，由于l2m2=181.5=12>8，因此一個通道的煙箱都構成了一個完整的調控批次，一個通道的煙箱數量LY=8。

每個批次數量為23×16=368箱，因此該配方2?000箱可以分5個小批次，其中前5個批次都是368箱，第6個批次為160箱，該批次作為尾料。表1為前5個批次的具體情況。

2.3?均質化出庫

在出庫時每個通道23個煙箱一起出庫進行配葉柜，不足23箱的通道當作尾料與其他通道煙箱同時出庫，每個配葉柜煙葉煙堿含量的標準偏差為0.057%，變異系數為1.700%。

將均質化入庫與非均質化入庫的方式進行對比，非均質化入庫方式是按照順序依次將23框煙葉放進配葉柜中。圖2為2種入庫方式每個配葉柜煙葉煙堿含量的比較。

從表2可以看出，均質化入庫配葉柜煙葉煙堿含量的變異系數遠小于非均質化入庫方式，與非均質化入庫方式相比變異系數降低了70.6%。

3?結論

（1）從倉庫的利用率來看，平庫均質化調控方法依據實

際的庫存在原有的均質化調控，在“分類堆放，組批出庫”的原則下完成了“入庫即組批，通道出庫調控”的策略，可快捷、準確地均質化調控，大大提高了倉庫的利用率以及出庫的便捷性。

（2）從調控指標的控制精度來看，按照平庫均質化調控方法，實施的基礎是按照具體的化學值進行調控，因此其調控的尺度要比分區間內的一個范圍要精細得多，使得調控的目標與結果更加穩定。由此可見，該方法有效克服了現有技術中的各種缺點而具有高度產業利用價值。

每個小批次內各通道的煙堿含量非常接近，但小批次與小批次通道之間會有差異，因此配葉柜的容量影響著均質化效果，配葉柜容量越大均質化控制效果越好，但實際上配葉柜容量是一定的。在配葉柜容量一定的情況下，如果想要均質化效果更好，就要對選后原煙進行調控，確保每次鋪葉解把備料的原煙化學值均值接近。

參考文獻

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