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打叶复烤平库均质化加工方法研究与应用

范文

宋智勇帅鸣刘华友朱传才周顺峰易萍艳陈渝熊锋

摘要?为研究传统平库打叶复烤均质化加工方法，结合复烤企业实际情况，在“分类堆放，组批出库”的原则下采用了“入库即组批，通道出库调控”的均质化控制方式，结果发现与非均质化方式相比变异系数降低了70.6%。该研究结果为打叶复烤企业控制烟碱均匀性方法提供了一定的理论指导。

关键词?原烟;平库;均质化加工;在线近红外

中图分类号?TS44+3?文献标识码?A

文章编号?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

《卷烟工艺规范》2016版中国家烟草局将打叶复烤增加进了新的章节[1]。打叶复烤首次被国家烟草专卖局纳入了卷烟工艺规范标准化文件中，说明打叶复烤环节重要性与日俱增[2]。打叶复烤均质化加工指的是同一批次不同时间段生产的成品片烟无论是外部品质（如颜色外观）还是内部化学成分（如尼古丁、总糖等）都趋于一致[3]。目前烟草行业《特色工艺工程方案》将均质化加工技术作为三大研究内容之一[4]。打叶复烤工艺中提出“三化一保”指的是模块化、均质化、纯净化与保香，均质化是重点控制成品烟碱和水分均匀性2项关键指标之一[5]。沈晗等[6]通过对比配方比例、混配组合、相似组合3种不同均质化加工调控模式，分析了分选及加工过程中烟叶烟碱CV值的变化。王宏铝等[7]通过构建在线烟碱预测模型对烟叶进行在线实时烟碱检测并分类堆放和加工，以控制烟叶烟碱波动，实现均质化加工。杨凯等[8]利用烟叶烟碱含量作为参数参与配方，分别以化学成分调节模式、混合挑选模式以及两者的组合模式实施投料过程的均匀性控制。

打叶复烤均质化加工主要是保证成品片烟烟碱含量均匀一致，使成品片烟烟碱变异系数降至最低。目前打叶复烤均质化加工主要方式：①在铺叶摆将混配皮带上安装在线近红外检测设备，对皮带上的烟叶在线实时检测其化学成分（例如烟碱含量），皮带上检测后的烟叶装入到烟箱中，可以计算出每个烟箱的烟碱含量;②装箱后的烟叶会按照入库算法进入半成品库（半成品库可以是传统平库，也可以是自动高架立体库）;③生产时将烟箱按照出庫算法搭配出库，使每次出库的烟箱组合烟碱含量很接近，这就使得打叶复烤过程中烟叶烟碱含量均匀一致[9]。笔者针对传统平库结合复烤企业实际情况，研究了打叶复烤均质化加工方法。

1?材料与方法

1.1?试验材料?原烟入库时间为2017年8月，产地为湖南永州地区。

1.2?主要仪器?在线近红外光谱仪，型号Armor?711（卡尔蔡司股份有限公司，德国），波长范围950～2?200?nm，测量光斑直径30?mm，探头距离物料最佳范围（166±10）mm，光源为卤素灯（12?V/50?W），分光系统PGS，二极管阵列芯片滨松G9203-02，波长点数（二极管）256，波长精度<1.0?nm，波长重复性<0.1?nm。

1.3?均质化算法

将半成品库（传统平库）分成至少3个区域，3个区域大小相同。在生产前需要将3个区域提前备料，在生产时其中一个区域用于烟箱实时入库，一个区域用于烟箱实时出库，一个区域准备烟箱出库，采用“一进、一出、一备”。

每个区域根据实际大小可以分成若干个通道，每个通道的烟箱数量相同，每个通道烟箱数量根据烟箱中烟叶重量和储叶柜容量来定。

入库时，根据大数定理来确定该烟箱应进入哪个通道。

大数定理是一类极限定理在概率论中，它只要是阐明大量随机现象平均结果具有稳定性的一系列定理的总称，可表述如下：

假设X1，X2，…，Xn，…为独立分布的随机变量，记其平均值为μ，又假设其方差存在，并记作σ2，则对于任意给定的ε>0，可得limn→∞?P{|n-μ|≥ε}=0。式中，n=X1+X2+…+Xnn。该定理表明n个随机变量X1，X2，…，Xn的平均值n虽然为随机变量，但随着n的增大，n将依概率收敛于定值μ（即他们的公共均值）。它阐明了大量随机现象中存在的规律性，对必然性和偶然性的关系进行了科学表达[10-11]。

在烟叶入库时，实现划分若干的通道，在烟叶化学值入通道的过程中就已经完成各个通道的组批，使得每个通道与通道之间的化学值是等价均质的;主要包含化学值的快速获取、仓库的通道划分、控制指标的选取、通道的调控入库、组通道烟箱出库、均质化的理论与实际评价等步骤。

均质化算法具体步骤如下：

（1）将前面第1～T个烟箱，按照通道的顺序依次摆放，则T的计算公式如下：

式中，T为正整数向零方向取整，l1为半成品库单个区域的长度（去除烟箱与烟箱之间间隔距离），m1为烟箱的长度。

（2）计算每个通道调控指标的均值MC以及每个通道烟箱的数量CL。

（3）从第T+1个烟箱开始，设此时来的烟箱为第i箱，则i>T。

（4）计算每个通道的烟箱数量与最小烟箱数量的差值：

（5）找出ΔCL≤2的所有原始的通道序号YC，并计算YC通道内所有烟箱的均值，形成均值向量MYC;计算MYC的最大值与最小值以及其对应的原始通道序号MAXYC_imax，MINYC_imin;

（6）按照以下规则进行烟箱的通道;设第i烟箱的调控指标为C（i），i>T，则第i个烟箱摆放的通道T（i）的计算方式如下：

（7）直到每个通道方向的烟箱行数LY满足，如果通道烟箱数量放满之后放入另一区域半成品库的该通道。

（8）出库时，调控的方法按照每一列的通道为单元，k个通道为间隔，k个通道共同组批直接投入生产，值得强调的是k=1，对应着的物理意义为仓库的库容足够大，每个通道的

烟箱都构成了一个完整的调控批次。

2?结果与分析

2.1?在线近红外检测结果

铺叶混配后的烟叶经过在线近红外检测烟碱含量，然后进行装框。该配方共2?000框烟叶，图1为各烟框烟叶的烟碱含量，其烟碱含量为（3.343±0.276）%，变异系数为8.256%。

2.2?均质化入库

湖南烟叶复烤有限公司永州复烤厂半成品库分成3个区域，每个区域总长l1=28?m，总宽度l2=18?m;每个烟框的长度m1=1.7?m，宽度m2=1.5?m，烟箱烟叶重量约400?kg;储叶柜容量为12?000?kg。因此，计算出通道数量T=l1m1=281.7，向零方向取整为16;一个储叶柜的烟箱数量为n=12?000400=30，实际上储叶柜放置烟叶不能饱和，最多能放置23框烟叶，因此每个通道放置23框烟叶，每个通道每排放3层，同放置8排，最后一排放2层。因此，一个完整的出库批次为8排，由于l2m2=181.5=12>8，因此一个通道的烟箱都构成了一个完整的调控批次，一个通道的烟箱数量LY=8。

每个批次数量为23×16=368箱，因此该配方2?000箱可以分5个小批次，其中前5个批次都是368箱，第6个批次为160箱，该批次作为尾料。表1为前5个批次的具体情况。

2.3?均质化出库

在出库时每个通道23个烟箱一起出库进行配叶柜，不足23箱的通道当作尾料与其他通道烟箱同时出库，每个配叶柜烟叶烟碱含量的标准偏差为0.057%，变異系数为1.700%。

将均质化入库与非均质化入库的方式进行对比，非均质化入库方式是按照顺序依次将23框烟叶放进配叶柜中。图2为2种入库方式每个配叶柜烟叶烟碱含量的比较。

从表2可以看出，均质化入库配叶柜烟叶烟碱含量的变异系数远小于非均质化入库方式，与非均质化入库方式相比变异系数降低了70.6%。

3?结论

（1）从仓库的利用率来看，平库均质化调控方法依据实

际的库存在原有的均质化调控，在“分类堆放，组批出库”的原则下完成了“入库即组批，通道出库调控”的策略，可快捷、准确地均质化调控，大大提高了仓库的利用率以及出库的便捷性。

（2）从调控指标的控制精度来看，按照平库均质化调控方法，实施的基础是按照具体的化学值进行调控，因此其调控的尺度要比分区间内的一个范围要精细得多，使得调控的目标与结果更加稳定。由此可见，该方法有效克服了现有技术中的各种缺点而具有高度产业利用价值。

每个小批次内各通道的烟碱含量非常接近，但小批次与小批次通道之间会有差异，因此配叶柜的容量影响着均质化效果，配叶柜容量越大均质化控制效果越好，但实际上配叶柜容量是一定的。在配叶柜容量一定的情况下，如果想要均质化效果更好，就要对选后原烟进行调控，确保每次铺叶解把备料的原烟化学值均值接近。

参考文献

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[5]?刘大伟.推进均质化复烤加工?增强重点品牌原料加工保障能力[N].东方烟草报，2016-06-06（001）.

[6]?沈晗，杨凯，马思旺，等.基于平库条件的配方打叶复烤均质化技术[J].烟草科技，2019，52（12）：79-85.

[7]?王宏铝，王筑临，许小双，等.基于在线烟碱预测模型的烟叶复烤均质化加工[J].烟草科技，2015，48（6）：73-77.

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[9]?刘鹏，隋相军，杨松泉，等.基于打叶复烤原烟在线近红外光谱异常点判断方法的研究[J].青岛农业大学学报（自然科学版），2017，34（1）：18-21.

[10]?李蕊.浅谈几个著名的大数定律及应用[J].科学咨询（科技·管理），2010（12）：64-65.

[11]?包建华.大数定理——随机经济现象统计分析的方法论基础[J].合肥联合大学学报，1999（4）：82-83.

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