前馈烟碱配方打叶均匀性控制模式研究

前馈烟碱配方打叶均匀性控制模式研究

徐小红 李新锋 李桂林

福建省龙岩金叶复烤有限责任公司 福建省龙岩市 364102

摘要：为了寻求打叶复烤过程中片烟烟碱含量波动的一致性，满足卷烟工业质量稳定性的要求，通过应用在线近红外模型在线预测烟叶化学成分，结合原烟配方库对烟箱组批投料出库的前端烟碱配方均匀性控制模式进行研究。结果表明：前馈烟碱配方均匀性控制模式能有效提高批内、柜间烟碱均匀性。

关键词：打叶复烤；在线近红外；原烟配方库

当前，卷烟原料品种等级较多，每个品种等级烟叶收购量较少，不同时期收购的烟叶质量存在差异，且环境、人员、时间等各方面差异，目前，打叶复烤企业主要是从原烟仓库随机调度原烟，按先进先出先生产的方法，对原烟进行铺叶台配比及不同贮柜的混配来实现内在品质的均质化^【1-5】。这种打叶配方工艺模式无法实现同牌号柜间成品均质化要求，该问题一直困扰着打叶复烤行业。为解决这一问题，本文通过对关键技术的研发,结合效果验证，显著提高了同牌号批内、柜间烟叶配方均匀性，保障了卷烟原料内在品质均质化要求。

1.材料与方法

1.1材料

福建龙岩永定B3F，福建B22(挑)，福建龙岩永定B34F，福建龙岩B3F，福建龙岩X2F，贵州铜仁德江C3F。

1.2方法

基于前馈配方化学成分设计值控制配方组批投料的箱式配方打叶技术包含二个步骤：① 烟箱化学成分在线检测：在生产线前端铺叶后配置在线近红外光谱仪检测进入箱烟化学成分（烟碱）。② 烟箱组批投料，保证柜间均匀性：配置原烟配方库及配方均匀性管理系统依据库内整批次烟箱的化学成分总体分布和单箱化学值，前馈化学成分设计值（整批次烟碱均值）组批投料，保证柜间均匀性。

1.2.1烟箱化学成分在线检测技术研究

1.2.1.1 模型预测精度研究

在铺叶台汇总皮带后配置在线近红外光谱仪，在在线近红外光斑后，严格按照间隔抽取具有代表性的样本，样本量500-1000个，抽取15-20片烟叶（尽量抽取不同的光程，颜色，部位的烟叶），去梗、研磨，用San++流动化学分析仪检测样本烟碱值，然后用偏最小二乘法把建模样品中的光谱数据与相应的化学成分含量（烟碱）数据进行拟合建模，逐步优化模型，使其达到最佳状态。最后，采用独立验证集进一步验证模型，以保证模型的预测准确性。

1.2.1.2烟箱化学成分检测准确性验证

在在线近红外光斑后面取样（在烟箱开始装箱后开始取样，每2S取样一次，烟箱停止装箱后停止取样，样品量为60-70片烟叶）。将样品去梗、研磨、混匀，用流动化学分析仪平均检测烟碱值2次，对比每个烟箱在线近红外的化学值与流动化学分析仪检测值的平均相对偏差。

1.2.2烟箱组批投料技术研究

将同牌号中的各等级原烟按项道均分原则依次入库（一个等级原烟入库完成后方能对下个等级原烟入库），同牌号中各等级烟箱入库后，原烟配方库对所有烟箱的重量、烟碱进行统计，计算该牌号每柜的平均重量及烟碱中心值，根据客户下达的客户配方单比例、每柜的平均重量及烟碱中心值对烟箱组批投料出库，最终保证柜内及柜间烟碱均匀性。

2.结果与分析

2.1烟箱化学成分在线检测精度

2.1.1 模型预测精度

用PLS方法及最优主因子数建立的校正模型数理指标见表1。

表1　原烟烟碱校正模型的有关参数

模型名称 校正集样 相关系数 最优主因 校正标准 预测范围

本数量 子数 差 （%）

烟碱 545 0.9120 9 0.32 1.64-5.73

通过独立校验集进一步验证模型预测准确性，本试验中随机抽取60个样本作为独立校验集，用上述模型进行预测， AMOR711在线近红外仪器预测值与San++流动化学分析仪的检测值的平均相对偏差在9%以内。

2.1.2 烟箱预测精度

表2在线近红外光谱仪与流动化学分析仪对箱烟烟碱值检测结果对比

样本量 烟碱范围 流动化学分析仪烟 在线近红外光谱仪 平均相对偏差 （%） 碱检测均值（%） 碱预测均值（%） （%）

53 1.43-4.85 3.64 3.52 7.84

对53个烟箱进行验证，验证结果为：在线近红外预测值与流动化学分析仪检测值平均相对偏差为7.84%，表明在线近红外预测箱烟化学值准确可靠，可用于配方前馈控制。

2.2 烟箱组批投料结果与分析

对福建龙岩永定B34F组批投料情况进行分析，该牌号配方由B3F、B4F两个等级组成，其出库需求分别为10007KG、1669KG（出库需求重量=库内每柜原烟的平均重量*配方单中各等级比例），库存中该配方共有8柜。从出库组批投料结果可知，各等级比例误差控制在0.54%-0.87%，每柜重量误差的绝对值控制在20.2-118.5KG，每柜烟碱均值变异系数为0.90%，表明原烟配方库配方均匀性管理系统软件对各等级比例、每柜重量、烟碱均值控制效果理想。

2.3 成品片烟烟碱均匀性

2.3.1 柜内烟碱均匀性

6个生产牌号常规随机投料烟碱变异系数平均值为5.19%，采用前馈烟碱配方控制模式烟碱变异系数平均值为2.84%，下降了2.38个百分点，说明通过前馈烟碱配方控制模式可以有效提高成品片烟柜内烟碱均匀性。

2.3.2 柜间烟碱均匀性

6个生产牌号常规随机投料柜间烟碱均值变异系数平均值为2.76%，采用前馈烟碱配方控制组批投料出库模式烟碱变异系数平均值为0.86%，下降了1.9个百分点，说明通过前馈烟碱配方控制组批投料模式可以有效提高成品片烟柜间烟碱均匀性。

3 结论

通过在铺叶台配置在线近红外光谱仪检测烟箱烟碱值，结合原烟配方库对烟箱组批投料出库的前馈烟碱配方均匀性控制模式能够有效提高成品片烟批内、柜间烟碱均匀性。

【参考文献】

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作者简介：徐小红（1988-12），女，汉族，籍贯：福建省龙岩市，当前职务：技术员，当前职称：工程师，学历：本科，研究方向：打叶配方