正交試驗(yàn)在ZJ17型卷煙機(jī)梗簽剔除中的應(yīng)用

程雷平 張勁 嚴(yán)志景 邵名偉

摘要 為研究ZJ17型卷煙機(jī)梗簽剔除工藝參數(shù)對煙支中梗簽含量的影響，在卷煙機(jī)處于正常生產(chǎn)狀態(tài)下，采用正交試驗(yàn)研究擋板高度、正壓吹風(fēng)、針輥電機(jī)頻率對卷煙機(jī)剔除量、煙支中梗簽含量及剔除物中含絲率的影響。結(jié)果表明：對卷煙機(jī)剔除量的影響從大到小依次為正壓吹風(fēng)、擋板高度和針輥電機(jī)頻率。其中，正壓吹風(fēng)和擋板高度對卷煙機(jī)剔除量的影響達(dá)到極顯著水平。對煙支中梗簽含量的影響從大到小依次為擋板高度、正壓吹風(fēng)和針輥電機(jī)頻率。其中，擋板高度對煙支中梗簽含量的影響達(dá)到顯著水平。對剔除物中含絲率的影響從大到小依次為正壓吹風(fēng)、擋板高度和針輥電機(jī)頻率。其中，擋板高度和正壓吹風(fēng)對剔除物中含絲率的影響達(dá)到顯著水平。隨著擋板高度的上升，卷煙機(jī)剔除量呈上升趨勢，煙支中梗簽含量呈下降趨勢，剔除物中含絲率呈上升趨勢。隨著正壓吹風(fēng)的增強(qiáng)，卷煙機(jī)剔除量呈下降趨勢，煙支中梗簽含量呈上升趨勢，剔除物中含絲率呈下降趨勢。綜合考慮產(chǎn)品質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，確定ZJ17型卷煙機(jī)生產(chǎn)“黃山（A）”牌號(hào)卷煙最佳梗簽剔除工藝參數(shù)組合為擋板高度109 mm，正壓吹風(fēng)0.9 kPa，針輥電機(jī)頻率44 Hz。

關(guān)鍵詞 正交試驗(yàn);ZJ17型卷煙機(jī);梗簽

中圖分類號(hào) TS-43? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）12-0192-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.12.050

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Application of Orthogonal Test in the Removal of Slivers by Using ZJ17 Cigarette Machine

CHENG Lei ping1，ZHANG Jin2，YAN Zhi jing2 et al （1.Wuhu Cigarette Factory of China Tobacco Anhui Industrial Co.， Ltd.， Wuhu， Anhui ?241002;2.China Tobacco Anhui Industrial Co.， Ltd.， Hefei， Anhui? 230088）

Abstract In order to study the effects of process parameters of ZJ17 cigarette machine on the content of slivers in cigarettes， under the normal production state of the cigarette machine， the effects of the baffle height， the positive pressure blower， the frequency of needle roller motor on the rejection quantity of the cigarette machine， the content of slivers in the cigarette and the cut tobacco percentage in rejects were studied by orthogonal test.The results showed that the order of the influence degree on the rejection quantity of the cigarette machine was the positive pressure blower>the baffle height>the needle roller motor frequency.At 1% significance level， the influences of the positive pressure blower and the baffle height on the rejection quantity of cigarette machine were significant.The order of the influence degree on the content of slivers in the cigarette was the baffle height>the positive pressure blower>the needle roller motor frequency.At 5% significance level， the influences of the baffle height on the content of slivers in the cigarette were significant.The order of the influence degree on cut tobacco percentage in rejects was the positive pressure blower>the baffle height>the needle roller motor frequency.At 5% significance level， the influences of the positive pressure blower and the baffle height on the content of the slivers in the cigarette were significant.As the the baffle height rose， the rejection quantity of the cigarette machine also increased， the content of the slivers in the cigarette also decreased， and the cut tobacco percentage in rejects also increased.As the the positive pressure blower increased， the rejection quantity of the cigarette machine also decreased， the content of the slivers in the cigarette also increased， and the cut tobacco percentage in rejects also decreased.Through comprehensive consideration of product quality and economic indicators， the optimum technological parameters for removing slivers of the “Huangshan （A）” brand cigarettes produced by the ZJ17 cigarette machine were as follows： the baffle height 109 mm， the positive pressure blower 0.9 kPa， the needle roller motor frequency 44 Hz.

Key words Orthogonal experiment;ZJ17 cigarette machine; Slivers

隨著社會(huì)生活水平的提升，消費(fèi)者對卷煙品質(zhì)及抽吸感受提出了更高的要求，但由于煙草原料在打葉復(fù)烤階段不能完全除去梗簽，在成品卷煙的煙絲中不可避免會(huì)出現(xiàn)梗簽。如果煙絲中的梗簽含量過高則會(huì)導(dǎo)致煙絲的燃燒均勻性不良，引發(fā)卷煙燃燒端面不齊、爆花、燃燒掉錐等現(xiàn)象，且增加煙氣中的雜氣及刺激性，對卷煙的感官抽吸質(zhì)量造成負(fù)面影響[1-3]。因此，如何降低卷煙中梗簽含量，提升卷煙機(jī)梗簽剔除效率成為卷煙生產(chǎn)環(huán)節(jié)中重要的控制目標(biāo)。依據(jù)ZJ17型卷煙機(jī)吸絲成型原理，卷煙煙絲通過后身喂料系統(tǒng)均勻進(jìn)入剔梗系統(tǒng)，從上部空氣噴射器噴出的氣流作用于煙絲流的整個(gè)寬度上，并將皮帶送出的煙絲垂直下吹到拋絲輥，較重的煙絲顆粒（梗簽）和非金屬雜物顆粒依靠其慣性穿過氣流并越過梗導(dǎo)向板進(jìn)入煙梗螺旋輸送槽，螺旋輸送機(jī)將煙梗送到二次分離器。梗簽剔除主要研究參數(shù)為擋板高度、正壓吹風(fēng)和回絲量（針輥電機(jī)頻率）。其中，擋板高度是指梗導(dǎo)向板上邊緣與調(diào)節(jié)螺母之間的距離，可由2個(gè)螺母調(diào)節(jié)（擋板高度均為描述擋板高度值，描述擋板高度越高，實(shí)際擋板高度越低，二者呈負(fù)相關(guān)）;正壓吹風(fēng)是指上部空氣噴射器噴出的氣流強(qiáng)度;回絲量為測量值，是指輸絲帶經(jīng)過平整器時(shí)刮下的多余煙絲量，煙絲量由針輥轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，針輥轉(zhuǎn)速通過針輥電機(jī)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)[4-8]。研究表明，通過調(diào)節(jié)擋板高度及梗簽剔除開度，可以有效降低細(xì)支卷煙中含梗煙支數(shù)[9-10]。筆者在綜述以上文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，研究擋板高度、正壓吹風(fēng)及針輥電機(jī)頻率對ZJ17型卷煙機(jī)梗簽剔除效果的影響，以期提高卷煙中梗簽含量的控制水平。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器和設(shè)備

1.1.1 材料。“黃山（A）”牌號(hào)卷煙煙絲，由安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司蕪湖卷煙廠生產(chǎn)。

1.1.2 儀器和設(shè)備。ZJ17型卷煙機(jī)（常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司）、YM-CCD梗絲混合率分析儀（韓國YM株式會(huì)所）、AS200振動(dòng)篩分儀（德國Retsch）、篩網(wǎng)（直徑1.25 mm）、電子天平（精確至0.01 g，德國Sartorius公司）。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)。卷煙機(jī)的梗簽剔除效果主要通過調(diào)節(jié)擋板高度、正壓吹風(fēng)及針輥電機(jī)頻率來控制。因此，選擇這3項(xiàng)參數(shù)作為試驗(yàn)因素，試驗(yàn)時(shí)將二次分選設(shè)備負(fù)壓關(guān)閉，使卷煙機(jī)剔除物全部從二次分選設(shè)備下方落出。

結(jié)合設(shè)備調(diào)整范圍及生產(chǎn)實(shí)踐確定各因素與水平，具體見表1。選用4因素4水平的L16（44）正交試驗(yàn)表，試驗(yàn)因素與水平設(shè)計(jì)方案見表2。

1.2.2 取樣方法及檢測指標(biāo)。

1.2.2.1 取樣方法及前處理。①煙支取樣方法：待卷煙機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，剔除梗簽自由落下后開始取樣，每次取樣間隔10 min，每個(gè)處理取3次樣品，每次100支。②卷煙機(jī)剔除物取樣方法：待卷煙機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，與煙支取樣同步，每次取樣間隔10 min，每個(gè)處理取1次，每次取樣收集時(shí)間為5 min。③前處理：樣本進(jìn)行試驗(yàn)前處理，即在（60±5）%、（22±2）℃環(huán)境下平衡存放24 h，測定樣品水分在（12.0±0.5）%后進(jìn)行檢測。

1.2.2.2 檢測指標(biāo)。①梗簽含量。在所取樣品中隨機(jī)取20支卷煙，使用梗絲混合率分析儀風(fēng)選出煙支煙絲中的梗簽，計(jì)算出煙支中梗簽含量。

②剔除物中含絲率。對每個(gè)處理5 min 所收集的卷煙機(jī)剔除物，使用梗絲混合率分析儀風(fēng)選出剔除物中的煙絲，按照以下公式計(jì)算出剔除物中含絲率：剔除物中含絲率= （5 min所收集的卷煙機(jī)剔除物樣品中煙絲量/5 min所收集的卷煙機(jī)剔除物總量）×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果直觀分析 正交試驗(yàn)結(jié)果見表3～5。由表3可知，對卷煙機(jī)剔除量的影響程度從大到小依次為正壓吹風(fēng)（B）、擋板高度（A）、針輥電機(jī)頻率（C）。隨著擋板高度的增加，卷煙機(jī)剔除量呈上升趨勢;隨著正壓吹風(fēng)的增強(qiáng)，卷煙機(jī)剔除量呈下降趨勢;針輥電機(jī)頻率對卷煙機(jī)剔除量的影響不明顯。

由表4可知，對梗簽含量的影響程度從大到小依次為擋板高度（A）、正壓吹風(fēng)（B）、針輥電機(jī)頻率（C）。隨著擋板高度的增加，梗簽含量呈下降趨勢;隨著正壓吹風(fēng)的增強(qiáng)，梗簽含量呈上升趨勢;針輥電機(jī)頻率對梗簽含量的影響不明顯。

由表5可知，對剔除物中含絲率的影響程度從大到小依次為正壓吹風(fēng)（B）、擋板高度（A）、針輥電機(jī)頻率（C）。隨著擋板高度的增加，剔除物中含絲率呈上升趨勢;隨著正壓吹風(fēng)的增強(qiáng)，剔除物中含絲率呈下降趨勢;針輥電機(jī)頻率對剔除物中含絲率的影響不明顯。

2.2 顯著性分析 正交試驗(yàn)結(jié)果顯著性分析表明，擋板高度和正壓吹風(fēng)對卷煙機(jī)剔除量存在極顯著影響;擋板高度對梗簽含量存在顯著影響;擋板高度和正壓吹風(fēng)對剔除物中含絲率存在顯著影響，而針輥電機(jī)頻率對剔除物中含絲率沒有顯著影響。由此可見，顯著性分析與直觀分析結(jié)果相一致。

正交試驗(yàn)結(jié)果表明，調(diào)節(jié)設(shè)備擋板高度、正壓吹風(fēng)和針輥電機(jī)頻率可以有效降低煙支中梗簽含量，提升卷煙的質(zhì)量水平，但隨著煙支中梗簽含量的下降，卷煙機(jī)剔除量呈明顯上升趨勢，導(dǎo)致煙絲的有效使用率下降，增加卷煙的生產(chǎn)成本。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過程中，需要考慮卷煙機(jī)配制的二次分選回收煙絲設(shè)備處理能力，適度優(yōu)化卷煙機(jī)梗簽剔除參數(shù)，追求卷煙質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的有效平衡。

3 結(jié)論 （1）對卷煙機(jī)剔除量的影響從大到小依次為正壓吹風(fēng)、擋板高度和針輥電機(jī)頻率。其中，正壓吹風(fēng)和擋板高度對卷煙機(jī)剔除量的影響達(dá)到極顯著水平。隨著正壓吹風(fēng)的增強(qiáng)，卷煙機(jī)剔除量呈下降趨勢;隨著擋板高度的上升，卷煙機(jī)剔除量呈上升趨勢;針輥電機(jī)頻率對卷煙機(jī)剔除量無明顯影響。

（2）對煙支中梗簽含量的影響從大到小依次為擋板高度、正壓吹風(fēng)和針輥電機(jī)頻率。其中，擋板高度對煙支中梗簽含量的影響達(dá)到顯著水平。隨著擋板高度的上升，煙支中梗簽含量呈下降趨勢;隨著正壓吹風(fēng)的增強(qiáng)，煙支中梗簽含量呈上升趨勢;針輥電機(jī)頻率對煙支中梗簽含量無明顯影響。

（3）對剔除物中含絲率的影響從大到小依次為正壓吹風(fēng)、擋板高度和針輥電機(jī)頻率。其中，擋板高度和正壓吹風(fēng)對剔除物中含絲率的影響達(dá)到顯著水平。隨著擋板高度的上升，剔除物中含絲率呈上升趨勢;隨著正壓吹風(fēng)的增強(qiáng)，剔除物中含絲率呈下降趨勢;針輥電機(jī)頻率對剔除物中含絲率無明顯影響。

（4）綜合考慮卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量要求以及后續(xù)卷煙機(jī)配制二次分選煙絲回收設(shè)備的處理能力，確定ZJ17型卷煙機(jī)生產(chǎn)“黃山（A）”牌號(hào)卷煙的最佳梗簽剔除工藝參數(shù)組合為擋板高度109 mm，正壓吹風(fēng)0.9 kPa，針輥電機(jī)頻率44 Hz。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2021年

參考文獻(xiàn)

[1]

彭永剛，劉德凱，楊華倫，等.降低卷煙機(jī)剔除梗簽中含絲量[J].齊魯工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，29（1）：50-55.

[2] 瞿先中，張勁，蔣士盛，等.定長切絲工藝對細(xì)支卷煙質(zhì)量特性的影響[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2020，26（18）：134-136.

[3] 喻賽波，譚超，王詩太，等.細(xì)支卷煙燃燒錐落頭傾向的影響因素[J].煙草科技，2020，53（12）：59-66.

[4] 曾靜，李斌，馮志斌，等.卷煙機(jī)剔除梗簽物中含絲量的檢測[J].煙草科技，2012，45（8）：5-7，11.

[5] 國家煙草專賣局.卷煙工藝測試與分析大綱[M].成都：四川大學(xué)出版社，2004：89-95.

[6] 王愛霞，楊耀偉，熊安言.PROTOS70 卷接機(jī)組梗簽風(fēng)選系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化[J].中國科技縱橫，2011（23）：351，357.

[7] 李洪濤，王國良.卷煙機(jī)關(guān)鍵工藝參數(shù)對梗簽分離效果影響研究[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2018（9）：64-66.

[8] 胡中軍，李江，陳智鳴，等.優(yōu)化ZJ17卷接機(jī)參數(shù)降低煙支中梗簽含量研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2017，14（8）：79-80.

[9] 張永崗，喬月梅，云瑞剛，等.降低A牌號(hào)細(xì)支卷煙含梗簽煙支數(shù)[J].科技與創(chuàng)新，2018（19）：137-138.

[10] 國家煙草專賣局.卷煙工藝規(guī)范[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2016.