探索煙絲含水率快速測定方法

1、探索煙絲含水率快速測定方法成品煙絲含水率控制是煙草加工企業(yè)十分重要的環(huán)節(jié)，在線水分儀精度校準(zhǔn) 需按卷煙國標(biāo)規(guī)定的“標(biāo)準(zhǔn)烘箱法”進行。當(dāng)新品牌試樣、配方調(diào)整、季節(jié)性投產(chǎn) 時，“標(biāo)準(zhǔn)烘箱法”測定時間(3h-4h)過長，不能滿足整批次煙絲水分控制的需 求，對參數(shù)調(diào)整的指導(dǎo)性滯后。文章通過方案對比、質(zhì)量屋、試驗設(shè)計等，對成 品煙絲含水率的快速測定方法進行研究，形成一套“快速烘箱法”操作流程。標(biāo)簽：煙絲含水率；試驗設(shè)計；快速烘箱法TM710e型在線紅外水分儀為目前國內(nèi)卷煙生產(chǎn)的主力在線水分測定儀器， 能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)過程中煙葉、煙絲含水率的快速測定。按卷煙國標(biāo)規(guī)定，在實際使 用過程中，需對TM710e水分儀

2、的測量精度進行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)周期從取樣、制樣、 烘制、冷卻、稱重、計算到修正環(huán)節(jié)耗時約3.5小時。校準(zhǔn)周期較長，不能滿足 整批次煙絲水分控制的需求，對遏程參數(shù)調(diào)整的指導(dǎo)性滯后。參考食品行業(yè)對淀 粉、大米中含水率的測定方法，特進行本次研究，以找出快速測量成品煙絲含水 率的參數(shù)、方法及流程。1測定原理對比標(biāo)準(zhǔn)烘箱法測定含水率的原理：利用水分受熱氣化的性質(zhì)，將樣品處 于100C條件下干燥2小時，使煙絲中水分蒸發(fā)出來?？焖贉y定含水率的原理：通過提高烘箱溫度的方法，來縮短干燥處理 時間，同時使煙絲中水分氣化散失與標(biāo)準(zhǔn)烘箱法盡量一致，從而用最短的時間測 定出煙絲的含水率。2試驗材料和方法試驗材料：利群(新版)

3、成品煙絲。試驗方法：通過“質(zhì)量功能展開”工具，展開對烘箱參數(shù)的分析，找出 影響快速烘箱法準(zhǔn)確性的工藝參數(shù)。隨后通過“響應(yīng)曲面優(yōu)化”及“噪音因子控制” 進行參數(shù)優(yōu)化及控制。最后形成“快速烘箱法”操作流程。3試驗實施3.1選擇參數(shù)采用“零部件展開”階段的質(zhì)量功能展開，將“方法要求”作為質(zhì)量屋的左墻， 將“可調(diào)特性”作為天花板，展開對烘箱參數(shù)的分析，如圖1所示。根據(jù)質(zhì)量屋，烘箱方法所涉及的溫度、風(fēng)速、樣品重量、烘制時間、箱內(nèi)烘 制位置、樣品平鋪六個影響因素的“工藝參數(shù)的重要度hj”表現(xiàn)分別為87、69、 24、87、21、28，其中溫度（C）、風(fēng)速（%）和烘制時間（min）重要度更強。 因此，將該三

4、參數(shù)納入?yún)?shù)優(yōu)化，將其余參數(shù)進行噪音控制。3.2參數(shù)設(shè)計為進行參數(shù)優(yōu)化，需將噪音變量固化，減少其對試驗結(jié)果的影響。噪音變量 固化方式為：樣品重量采用標(biāo)準(zhǔn)取樣手法，約10g左右；箱內(nèi)放置位置 烘箱中層，居中；樣品平鋪30 x20 （cm）樣品盤，全面積平鋪。因所選參數(shù)是三個連續(xù)型變量，響應(yīng)變量應(yīng)是與標(biāo)準(zhǔn)烘箱法得出的水分差異 值，快速法與標(biāo)準(zhǔn)法必須一一對應(yīng)，屬于破壞性試驗，且是望小指標(biāo)。因此，采 用響應(yīng)曲面設(shè)計，并分兩步進行試驗：第一階段，用最速上升法尋找試驗的最優(yōu) 區(qū)域；第二階段，在已確認(rèn)的最優(yōu)區(qū)域的范圍內(nèi)進行響應(yīng)曲面試驗。第一階段：最速上升法采用最速上升法，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)烘箱法與快速烘箱法的差值（y

5、%）來調(diào)整工藝 參數(shù)，尋找最優(yōu)區(qū)域。試驗結(jié)果如表1、圖2所示。如圖2,試驗4-7為試驗最優(yōu)區(qū)域，可以在該區(qū)域內(nèi)采用響應(yīng)曲面設(shè)計，尋 找最優(yōu)參數(shù)。第二階段：中心復(fù)合表面設(shè)計我們對試驗數(shù)據(jù)進行分析，調(diào)整不顯著項后試驗結(jié)果如圖3。對“中心復(fù)合表面設(shè)計”試驗結(jié)論進行分析：回歸項P值為0，判定模型總體 有效；擬合R-sq與修正后較為接近；殘差正常；溫度、風(fēng)速、烘制時間均與水 分差值y呈負(fù)相關(guān)；溫度有二次方影響。接下來通過響應(yīng)優(yōu)化器選擇最優(yōu)值，如 圖4所示。根據(jù)響應(yīng)優(yōu)化器及曲面圖，確定最優(yōu)工藝參數(shù)為：溫度=120C、風(fēng)速=100%、 烘制時間=6min，該組參數(shù)的復(fù)合合意性為1。4流程標(biāo)準(zhǔn)化（1）開啟烘箱，設(shè)定120C，預(yù)熱。（2）取樣標(biāo)準(zhǔn)取樣手法，約取10g；紀(jì)錄水分儀顯示值Y。制樣快速稱重（M0），平鋪至樣品盤。烘制烘箱中層，居中，6min。稱重快速稱重(Mi)計算計算“快速烘箱法”水分值YY= (Mi-M0) /Mi*100%調(diào)整校準(zhǔn)水分儀(r)r=r0+ (Y-Y)*0.618;其中，r0為水分儀原斜率。參考文獻朱尊權(quán)，郁源培，孫瑞申，等卷煙工藝M.鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社， 2002.馬林，何楨.六西格瑪管理M.北京：中國人民大學(xué)出版社，2004.國家煙草專賣局.卷煙工藝規(guī)范S.中央文獻出版社，2003.于建軍，等.卷煙工藝