新白肋烟烘焙机关键干燥工艺参数的优化研究
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摘要 为提升白肋烟烘焙效果，通过对新型HBT白肋烟烘焙机的热风温度、底带速度、风机频率、加湿开度等关键工艺参数进行正交试验，分析研究了4个参数对干燥终端烟叶水分的影响规律及其影响的显著性。结果表明：在热风温度110、140、130、90 ℃和底带速度2.0 m/s、风机频率40 Hz、加湿开度100%的条件下，HBT烘焙机干燥终端的烟叶水分极差控制最好。
中图分类号 S226.6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）07-0172-02
Study on Key Drying Parameters of New Burley Tobacco Baking Machine
XIE Peng
（Wuhu Cigrarette Factory of China Tobacco Anhui Industrial Co.，Ltd.，Wuhu Anhui 241002）
Abstract In order to improve the baking effect of burley tobacco，the key process parameters of the HBT burley tobacco baking machine，such as hot blast temperature，bottom belt speed，fan frequency and humidification open degree，were optimized by orthogonal test.Meanwhile，we analyzed the influence of four parameters on drying terminal water of tobacco.The test results showed that at the hot air temperature of 110，140，130，90 ℃，the bottom band speed 2.0 m/s，fan frequency 40 Hz，humidity under 100% conditions，the tobacco leaf moisture range control of HBT baking machine drying terminal was the best.
Key words burley drier；orthogonal experiment；technical parameters；optimization
白肋是混合型卷烟生产中的重要原料，具有烟味浓、劲头大、香气浓郁的特点，但也存在吃味差、杂气重、刺激性大等缺点。因此，通过对白肋烟叶进行高温烘焙处理，可达到改善香气质量、有效去除白肋烟中部分氨类和挥发碱等不利于烟气质量的物质、减轻杂气和刺激性、改善余味的目的[1-2]。
白肋烟烘焙设备有很多种形式。根据设备控制系统的差异，白肋烟烘焙设备可以分为热风对流式、微波辐射式2种类型[3]。芜湖卷烟厂新引进的白肋烟烘焙机为德国HAUNI 生产的HBT设备，是目前应用最广的网带式白肋烟烘焙机，通过网带的运送将烟叶匀速穿过干燥区，完成白肋烟的烘焙，但是网带式烘焙机由于设计特点易造成干燥终端的烟叶出现水分不均匀的现象。因此，本研究通过对新型HBT白肋烟烘焙机的生产工艺参数进行多因素正交试验，分析各个工艺参数对烘焙机干燥终端烟叶水分均匀性的影响关系，优化关键干燥工艺参数，使白肋烟烘焙处理满足工艺质量要求。
1 新型HBT白肋烟烘焙机设备结构及控制原理
从图1可以看出，新HBT白肋烟烘焙机主要由进料端、出料端、框架系统、管路系统、风道系统和输送带6个部分组成。进料端由机架、被动轴、刷辊、张紧装置和匀料装置等组成，通过匀料装置可以调节链板输送带上的铺料厚度，出料端由机架、主动轴、链轮、刷辊和主传动减速机等组成，进、出料端分布在框架系统两端。输送带由输送链及带孔网板组成，通过设置输送带的运行速度可以调节烟叶的烘焙时间。框架系统中只保留了干燥区，取消了传统式白肋烟烘焙机的冷却区和回潮区，共分为4个干燥区，其中每个干燥区分为2个干燥单元，干燥Ⅰ、Ⅱ区采用自下而上的形式进行干燥，干燥Ⅲ、Ⅳ区采用自上而下的形式进行干燥，通过两面穿流式干燥对烟叶进行水分处理。管路系统由进汽管路、加热管路、回汽管路、灭火管路等组成。风道系统由干燥区风道、排潮风道、补风风道、排潮风机和循环风风机等组成。烟叶依次经过进料端、干燥段、出料端，完成白肋烟的烘焙处理。
新HBT白肋烟烘焙机的一个独特功能为干燥热风温湿度调节功能。主要控制方法为：通过在每个小干燥单元的风机出口设置一路蒸汽喷嘴用于增加湿度，设备自动依据每个干燥区湿度设定值，通过检测排潮风管内空气的湿度，并由排潮风门和加湿蒸汽综合调节干燥过程中热空气的湿度，从而有效调节、控制烟叶处理过程的相关条件，达到控制烟叶处理过程Maillard反应的目的，以改善白肋烟的品质。
2 新型HBT白肋烟烘焙机关键工艺参数的选择
在白肋烟的烘焙加工处理过程中，烘焙机内的干燥气流温度、湿度、烘焙时间、铺叶厚度等工艺参数均会对干燥终端烟叶的水分产生重要影响[4-7]。从表1可以看出，采用PFMEA分析，通过过程故障模式与影响分析表，初步筛选出潜在影响因子，结合芜湖卷烟厂某混合型牌号的加工需求，最终选择底带速度、热风温度、加湿开度和风机频率4个关键工艺参数进行正交试验[8-9]。
3 基于正交试验的白肋烟烘焙机关键工艺参数优化
3.1 试验目的
研究新型白肋烟烘焙机干燥终端烟叶水分均匀性的影响因素，寻求最佳的参数组合。
3.2 试验指标
用干燥终端烟叶水分极差作为考察指标，极差越小表明试验条件越好。
3.3 试验设计
（1）为消除原料和设备影响，每次试验均采用芜湖卷烟厂混合型A牌号的叶组配方，入口水分、工艺流量、铺料厚度等工艺参数保持相对固定。
（2）选用L9（34）正交表进行试验，试验次序随机。
（3）每次试验参数运行稳定后，在白肋烟烘焙机出料端面的左、中、右及对应的上、下层位点进行取样，每个试验样品取样3次，采用烘箱法测定烟叶水分，取极差平均值作为试验指标的最终结果。
（4）运用Minitab软件对试验结果进行数据分析，以确定白肋烟烘焙机干燥最佳工艺参数[10]。
3.4 结果与分析
从表2可以看出，根据选取的因素水平进行了4因素3水平的正交试验，而试验结果分析有如下3个方面内容。
（1）直观分析。通过Minitab计算结果（表3），可以看出，对于烘焙干燥终端烟叶水分极差影响的重要程度依次为热风温度>底带速度>风机频率>加湿开度，最优组合为A1B3C3D3。
（2）方差分析。由于4个因子中加湿开度属于最不显著因子，因而作为误差项对以上结果进行方差分析，验证L9（34）正交试验条件下的直观分析结果。从表4可以看出，热风温度的影响在0.05水平下显著，其他因素不显著。各因素显著性大小与直观分析法一致。
（3）效果检查。根据参数优化结果以及综合考虑，选取A1B3C3D3工艺参数进行了生产验证，经过5批次生产运行测试，白肋烟烘焙机干燥终端烟叶出口水分极差均控制在 1.5%以内，达到企业生产要求。
4 结语
通过将正交试验设计理论应用到新型HBT白肋烟烘焙机干燥工艺参数的优选工作中，仅仅需少量试验即可以完成多个相关影响因素的考察研究，最终得到相对较优的⑹组合方案，对于设备使用中的工艺参数优化具有科学指导意义[11]。
5 参考文献
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