熱風(fēng)循環(huán)方式對(duì)煙葉耐加工性的影響研究

　　摘 要：在煙葉生產(chǎn)過程中，利用熱風(fēng)潤(rùn)葉機(jī)增溫增濕可以快速提高煙葉的溫度和含水率，從而改善煙葉的耐加工性，降低造碎。潤(rùn)葉機(jī)的潤(rùn)葉過程是采用熱風(fēng)循環(huán)的方式，目前有順流和逆流兩種熱風(fēng)循環(huán)方式。本文主要針對(duì)不同熱風(fēng)循環(huán)方式對(duì)煙葉耐加工性的改善效果進(jìn)行研究。
　　關(guān)鍵詞：潤(rùn)葉機(jī);熱風(fēng)循環(huán)方向;煙葉;耐加工性
　　中圖分類號(hào)：TS441 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）04-0212-03
　　熱風(fēng)潤(rùn)葉的主要作用是改變煙葉的物料特性，為煙葉增溫增濕，從而改善煙葉的耐加工性，提高出葉率，降低打葉過程中的造碎。根據(jù)現(xiàn)有的研究結(jié)果，煙葉的含水率在17%～18%之間，其耐加工性最好。
　　那么，當(dāng)潤(rùn)葉機(jī)的熱風(fēng)循環(huán)方向不同時(shí)，煙葉在潤(rùn)葉筒內(nèi)的吸濕過程就會(huì)發(fā)生變化。逆流式潤(rùn)葉機(jī)，煙葉進(jìn)入筒體內(nèi)的環(huán)境溫度與回風(fēng)溫度接近，隨后環(huán)境溫度逐漸提高，在出口處達(dá)到最大值;而水流式則反之。因此，到底哪一種方式更利于潤(rùn)葉質(zhì)量的提升，便是我們要重點(diǎn)研究的內(nèi)容。
　　1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
　　1.1 試驗(yàn)設(shè)備
　　選用LWQ387型順流式熱風(fēng)潤(rùn)葉機(jī)和WF3521B型逆流式熱風(fēng)潤(rùn)葉機(jī)。
　　1.2 試驗(yàn)原料
　　由于上部和下部煙葉的吸濕性相對(duì)較差，為了排除由于煙葉自身品質(zhì)不足帶來的試驗(yàn)誤差，我們選擇了吸濕性好，葉片寬大的中部煙葉作為試驗(yàn)材料。
　　1.3 試驗(yàn)指標(biāo)
　　本次研究主要體現(xiàn)煙葉的內(nèi)在質(zhì)量，因此所關(guān)注的指標(biāo)包括：出口水分合格率、煙葉抗張強(qiáng)度。
　　1.4 試驗(yàn)方法
　　為了盡可能的消除其他因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，首先需求對(duì)設(shè)備性能進(jìn)行調(diào)校，確保兩套設(shè)備的性能最佳。試驗(yàn)過程中，保證供水水壓為6.3bar，蒸汽壓力為12bar，熱風(fēng)溫度為100℃，回風(fēng)溫度為55℃。接著對(duì)設(shè)備控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，讓設(shè)備處于自動(dòng)控制狀態(tài)，盡可能地消除設(shè)備操作帶來的變異影響。由于設(shè)備在自動(dòng)控制狀態(tài)下，對(duì)水分影響最大的參數(shù)為加水系數(shù)，因此需要求加水系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。最后在對(duì)各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行收集分析。
　　2 熱風(fēng)循環(huán)方式對(duì)潤(rùn)葉出口水分的影響
　　選用中部煙葉占比較高的VCO1煙葉模塊進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)參數(shù)固定，兩臺(tái)設(shè)備各進(jìn)行8組試驗(yàn)，試驗(yàn)過程數(shù)據(jù)通過潤(rùn)葉機(jī)出口處的近紅外水分儀檢測(cè)得出，根據(jù)集團(tuán)復(fù)烤生產(chǎn)在線質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行合格率計(jì)算，合格率由數(shù)采系統(tǒng)導(dǎo)出，得到數(shù)據(jù)表1如下。
　　對(duì)兩組數(shù)據(jù)分析進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，兩組數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布，順流式的均值為99.06%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.35;逆流式平均值為99.22%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.27;從抽樣數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果看，逆流式的水分控制合格率更好，波動(dòng)更小。但是，由于僅進(jìn)行了8次試驗(yàn)，樣本容量較小，樣本的結(jié)果不能直接代表總體效果，為了保證試驗(yàn)結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)性，探究順逆流對(duì)潤(rùn)葉水分是否有顯著差異，我們繼續(xù)對(duì)其方差和均值進(jìn)行檢驗(yàn)。
　　首先，用F檢驗(yàn)分析其方差是否相等，設(shè)H0：δ2順=δ2逆，H1：δ2順≠δ2逆，置信概率為95%，計(jì)算得：
　　F檢驗(yàn)的P值大于0.05，說明沒有充足證據(jù)證明兩者的總體方差不相等，因此，認(rèn)為其總體是等方差的。
　　在總體等方差的前提下，可以對(duì)均值進(jìn)行雙樣本T檢，設(shè)原假設(shè)為兩者總體均值相等，備選假設(shè)為順流式的均值小于逆流式，計(jì)算得P值為0.165，大于0.5，說明沒有充足證據(jù)證明順流式的水分合格率低于逆流式，因此認(rèn)為兩者總體均值是相等的。
　　小結(jié)：在現(xiàn)有的在線水分檢測(cè)方式下，采用順流式和逆流式循環(huán)風(fēng)，對(duì)出口水分合格率沒有顯著影響。
　　3 熱風(fēng)循環(huán)方式對(duì)煙葉抗張強(qiáng)度的影響
　　目前，潤(rùn)葉機(jī)對(duì)煙葉加水，主要依靠前室（入口），后室（出口）加水主要起輔助調(diào)節(jié)的作用。那么，根據(jù)煙葉加濕理論，當(dāng)煙葉處于高溫高濕的環(huán)境下，煙葉的吸濕速率越快。
　　因此，我們認(rèn)為，對(duì)于逆流式潤(rùn)葉機(jī)，煙葉進(jìn)入筒體時(shí)，其環(huán)境溫度接近于回風(fēng)溫度，溫度相對(duì)較低，此時(shí)煙葉的吸濕速度不足，當(dāng)煙葉進(jìn)入到中后段時(shí)，溫度提升，吸濕速度加快，但由于筒體內(nèi)部加濕主要集中在前室，中后段環(huán)境濕度降低，煙葉對(duì)水分的吸收依然不足，整個(gè)過程中，煙葉處于最佳加濕環(huán)境的時(shí)間較短，水分吸收補(bǔ)充分，盡管大部分最終能達(dá)到設(shè)定值，但更多水分子集中于煙葉外表面，內(nèi)部結(jié)合水不多。
　　對(duì)于順流式潤(rùn)葉機(jī)，煙葉進(jìn)入筒體就處于一個(gè)高溫高濕的環(huán)境中，煙葉可以快速吸收水分，當(dāng)煙葉進(jìn)入到后半段，盡管溫濕度下降，但依然有充分的時(shí)間使煙葉內(nèi)部與此前吸收的水分子結(jié)合，從而潤(rùn)透整片煙葉。
　　3.1 試驗(yàn)指標(biāo)：抗張強(qiáng)度、碎片率（碎片和碎末）
　　對(duì)于煙葉的潤(rùn)透度，由于條件限制，沒有設(shè)備可以直接檢測(cè)。但是潤(rùn)葉越充分，其耐加工性就越好，其抗張強(qiáng)度會(huì)有效提升;同時(shí)，打葉風(fēng)分過程中，煙葉造碎也會(huì)相應(yīng)降低，體現(xiàn)在碎片率和碎末率上。
　　3.2 煙葉抗張強(qiáng)度試驗(yàn)
　　試驗(yàn)儀器：DY30拉力測(cè)試儀、BINDER水分平衡箱。
　　試驗(yàn)方法：固定試驗(yàn)樣本的濕度和溫度（60%，22℃），分別從此前順逆流潤(rùn)葉加工完成的煙葉中，隨機(jī)抽取40片煙葉進(jìn)行拉斷前調(diào)測(cè)試。固定拉力測(cè)試儀的拉斷速度為18mm/mn，煙條寬度為15mm，測(cè)量煙葉的拉升長(zhǎng)度。
　　試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。
　　從直方圖擬合線來看，兩者數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布，樣本數(shù)據(jù)中，逆流式生產(chǎn)的煙葉拉伸長(zhǎng)度的均值低于順流式，但分布更佳集中。于是我們對(duì)兩者的方差進(jìn)行了雙方差檢驗(yàn)：
　　從F檢驗(yàn)的結(jié)果顯示，P值大于0.05，認(rèn)為兩者的總體方差相等，因此可以進(jìn)行雙樣本T檢驗(yàn)來判斷均值是否有區(qū)別。
　　原假設(shè)：逆流式生產(chǎn)的煙葉拉伸長(zhǎng)度大于等于順流式：μ逆≥μ順
　　備擇假設(shè)：逆流式生產(chǎn)的煙葉拉伸長(zhǎng)度小于順流式：μ逆<μ順

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