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梗线连续生产的目的和研究思路

发表时间：2021/5/7 来源：《基层建设》2021年第1期作者：杜天文徐邦和

[导读] 摘要：本文旨在通过开展对梗线生产的研究，对项目实施技术改造，提升梗线的生产效率，稳定产品质量，降低能源消耗。

        红塔烟草（集团）有限责任公司楚雄卷烟厂云南楚雄 675000
        摘要：本文旨在通过开展对梗线生产的研究，对项目实施技术改造，提升梗线的生产效率，稳定产品质量，降低能源消耗。梗线是卷烟配方中重要的组分，梗线质量直接影响卷烟的外观质量、感官质量和消耗。梗线也是衡量烟梗是否有效利用的一项重要指标，是影响烟叶消耗的一个重点方面。该文围绕精益物耗控制对梗线连续生产线的所有控制节点进行分析，对过程损耗控制进行测评分析，针对影响梗线连续生产的原因进行分析、制定措施、实施和验证，不断改进烟梗加工工艺参数和生产流程，最终达到提高梗线出丝率的目标。
        关键词：卷烟工艺；梗线；生产
        引言
        在烟梗制造工艺流程中，梗线处理段是洗梗后在预储梗柜内的烟梗经蒸梗、储存，再经压梗、切梗线、加料，再进入梗线膨胀和干燥定型，最后由风选设备筛选分离出合格的梗线加香后进入储梗线柜，最终加工成符合工艺要求的成品梗线，每个生产环节由于机械加工作用，最终造成梗条、梗线不同程度的损耗。烟叶单箱消耗作为“优秀卷烟工厂”的衡量指标之一，是各卷烟工业企业关注的重点，梗线出丝率作为影响单箱耗叶的一项重要指标，它是由投入产出法计算得出，其公式为：梗线出丝率（%）=风选后梗线重量/投烟后烟梗重量×100。因此，挖掘梗线物料损耗的突出环节、寻找工艺参数优化的空间，有针对性地开展项目攻关活动，能够在保证梗线质量稳定的前提下，确保降耗效果持续和稳定，具有重要的意义。
        1 梗线制造工艺流程影响生产的主要原因分析
        通过对我厂卷烟厂制丝车间进行物耗测评数据分析，发现批次间出丝率不够稳定，极差达到4.4%，梗线出丝率平均为88.6%，均值以上的批次占比只有52%，梗线中碎梗较多以及梗线的抗加工能力较弱，说明该指标距离行业的精益控制水平仍有一定的提升空间。为此，工厂成立专项课题攻关小组，通过合理的措施降低过程物耗，提高梗线出丝率。根据影响梗线出丝率的可能原因，项目组成员应用智暴法进行了原因汇总。为有针对性地解决问题，必须采用调查分析和现场验证的方法来确认各因素的影响程度。对此，针对分析出的12个末端原因来逐一确认。（1）切丝机刀门压力小：检查了梗线1号切丝机刀门处切面平整情况，现行刀门压力设定值为0.4Mpa，梗条有明显蜂窝状切面，说明现行刀门压力偏小。（2）切丝机刀辊转速不稳定：检查了梗线1号切丝机生产过程中的刀辊转速，生产稳定情况下，1min采集一次实际转速，通过跟踪调查，切丝机刀辊转速保持稳定，极差为3R/MIN，符合要求。（3）切梗线厚度不达标：检测了梗线2号切丝机生产过程中的梗线厚度达标率，切丝厚度达标率≥80%，符合要求。（4）压梗机雾化水压不合适：压梗机雾化水主要作用是对压辊表面进行润滑，软化压辊表面附着物，方便梗条通过及压辊自动清洁。如果雾化水压过大，梗条表面湿滑，容易造成切丝机铜排链内积压过程中打滑。通过跟踪检测，发现目前压梗机雾化水压偏大，梗条压后的水分增加了1.09%，超过增加梗条水分≤1%的标准值。（5）压梗机压辊表面积垢：压梗机在生产过程中，表面有配套刮板进行积垢清洁，调查期间，刮板面平整，能够充分与压辊接触，同时，车间有完善的《设备卫生保养检查记录》，车间设备副主任每天组织相关人员进行设备保养检查，车间工艺质量组也在生产过程中进行主机设备清线检查工作，设备卫生保持良好。（6）压梗机压辊间隙不均匀：车间规定压梗机压辊间隙每周由片区修理工进行检查和维护，维修人员能够认真检查保养，记录完整。经查阅2016年4月压辊间隙检查记录，全部符合设备点检要求。（7）梗条储存时间不够：通过中控数采系统，抽查了6月份生产的12批次生产时间记录，统计出各批次梗条储存时间，各批次实际储存时间均高于4h，达标率为100%。（8）梗条二蒸后实际水分与控制水分偏差大：经在线检测和烘箱法检测水分比对，单样本T分析结果为梗条水分对梗线出丝率有线性相关关系，梗条实际水分与梗线出丝率呈正相关性，梗条在线控制水分与实际水分存        在较大差异。（9）梗条三蒸工作蒸汽压力设计值高：对梗条三蒸后的破损率进行了现场验证，通过临时调整工作蒸汽压力，在0.6 Mpa、0.4 Mpa、0.2 Mpa各压力下取压梗后梗条，进行破损率检测，发现在现行工作蒸汽压力0.6 Mpa标准下，压梗后的破损率达到4.8%，随着蒸汽压力的降低，梗条破损率会逐步下降。因此，梗条三蒸的工作蒸汽压力设计值偏高。（10）梗线干燥温度达标：从中控室数据采集系统中调阅了6月15—6月20日的12批次某牌号的梗线干燥温度历史数据，实际梗线干燥温度均控制在标准范围内，达标率100%，梗线干燥温度符合工艺标准。（11）梗线风选频率设定值不合理：我们对不同梗线风选频率下的含末率进行了现场验证，梗线含末率随着风选频率的提高而增加，现行风选频率37HZ时，梗线含末率平均达到3.1%，超出了标准要求。（12）切丝前梗条温度不稳定：为降低切梗线前梗条温度，切丝机前都有一台固定风机对振槽上的梗条进行冷却，如图1所示，冷却风从下部向上吹，通过振槽底部的风孔后与梗条进行热交换，但该设计本身有一定的缺陷，由于梗条压梗后温度高，表皮胶质物容易堵塞通风孔，造成对流不畅，随着生产时间的推移，冷却效果逐步下降，切前梗条温度偏高，会造成梗条木质韧性增强，切丝过程中容易牵引出梗签。我们在现场跟踪了1批次梗条在切丝前温度变化情况，最高温度37.6℃，最低温度35.2℃，温度极差达到2.4℃，超出了标准要求，说明切丝前梗条温度不稳定。

        图1 固定风机安装示意
        分析总结：通过理论分析论证、现场检查、调查分析、数据分析、现场测验等方式，最终从12项末端因素中确定了6个要因“梗线风选频率设定值高、切丝机刀门压力小、梗条三蒸汽工作蒸汽压力设计值高、压梗机雾化水压不合适、切丝前梗条温度不稳定、梗条二蒸后实际水分与控制水分偏差大”。
        2 实施六大对策有效提升梗线连续生产
        经原因分析确认后，接下来，分别制定了相应的对策来实施改进，汇总起来如表1所示。
        表1 各因素实施对策

2.1 针对梗线风选频率设定值高的问题
在同一批次，试验风选频率为33HZ—38HZ，7个水平下的梗线含末率，每个风选频率下检测2次，经梗线含末率残差分析（图2），残差图上数据显示正常，说明模型有效。

        图2 梗线含末率残差
        经回归分析，多项式回归方程的P值小于0.05，说明回归方程可以接受。回归方程：梗线含末率%=-0.978+ 0.0336频率HZ，即：y=-0.978+0.0336X，将试验的风选频率带入公式计算后，得出风选频率34HZ时，梗线含末率最低，达到0.16%，达到了目标≤2%的要求，说明梗线最佳风选频率为34HZ。
        2.2 针对切丝机刀门压力小的问题
        在同一批次，试验切丝机刀门压力为0.4～0.6MPa3个水平下的梗签剔除比例，每个水平下检测20次，检测数据后进行单因子方差分析，结论是当切丝机刀门压力为0.5Mpa时，梗签剔除比例最低，均值为1.44%，达到了目标≤2%的要求，说明切丝机最佳刀门压力为0.5Mpa。
        2.3 针对梗条三蒸汽工作蒸汽压力设计值高的问题
        在同一批次，试验梗条三蒸工作蒸汽压力为0.1MPa～0.4MPa 4个水平下的梗条破损率，经单因子方差分析说明当梗条三蒸工作蒸汽压力为0.2MPa时，梗条破损率最低，均值为2.46%，达到了目标≤3%的要求，说明梗条三蒸最佳工作蒸汽压力为0.2MPa。
        2.4 针对压梗机雾化水压不合适的问题
        在同一批次，试验雾化水压力为0.04MPa、0.045、0.05MPa3个水平下的梗条水分增加比例，经单因子方差分析，当压梗机雾化水压力为0.04MPa时，梗条增加水分比例最低，但该水压下，梗条水分波动较大，最终选择雾化水压力为0.045MPa，梗条水分增加比例为0.75%，达到了目标≤1%的要求。
        2.5 针对切丝前梗条温度高的问题
        现场安装的冷却风机选型如表2。
        表2 轴流风机选型

        将风机安装在工位振动槽前端，对风机开机前后统计梗条温度检测数据并验证，经数据正态性检测及均值对比，测数据P值大于0.05，符合正态分布，从箱线图上可知均值存在明显差异。经单样本T分析，说明温度降低显著，达到了大于2℃的目标理想值。
        2.6 针对梗条二蒸后水分批间差异大的问题
        2.6.1 制定能够准确控制水分的恒定加水方法
        （1）恒定加水流量的计算方法。A（1-h0%）=Y（1-h1%）｛先求出二蒸后在目标水分下的梗条理论重量｝（Y-Z）/t｛加水量除以一批次生产时间，计算出加水流量｝。式中，A：代表梗条二蒸前皮带秤累计平均重量；h0%：代表梗条二蒸前梗条水分（烘箱法检测结果）；Y：代表梗条二蒸后在目标水分下的梗条理论重量，该数据是计算值；h1%：代表目标理想水分；Z：代表未定量加水前梗条二蒸后梗条累计平均重量（可读秤）；t：代表二蒸前梗条实际生产所用时间，可根据平均重量和工艺流量计算。（2）验证批间梗条水分差异。对定量加水后梗条目标水分与实际水分进行统计，由数据正态性检测与均值对比图得出，检测数据P值大于0.05，符合正态分布，从箱线图上可知均值存在明显差异。（3）经单样本T分析。说明目标水分与实测水分均值吻合，证明了定量加水对梗条水分控制的准确性。
        2.6.2 设计新程序，实现内控恒定加水的模式
        第一步：数据采集系统中加入了内控加水量设定功能，该设定值随牌号工单自动带到HT三级画面中；第二步：设备三级画面中加入了加水量PID控制画面，内控加水流量自动带入；第三步：设备二级画面中加入了加水量显示，方便操作人员直接监控；第四步：完成内控加水电控程序的编写；第五步：加水精度验证，第二HT定量恒定加水控制程序使用后，通过采集某牌号梗皮带秤累计量并计算出理论加水量，与实际加水量进行了配对T的验证，进行理论加水与实际加水量的正态性检验和等方差检验，加水量正态性检验和等方差检验P值均大于0.05，说明数据符合正态分别并且方差相等，配对T检验结果说明实际加水量准确，满足水分准确性控制要求。
        3 效果验证
        3.1 效果分析
        六大对策实施结束后，我们在梗线全面运行验证，采集各牌号梗线出丝率数据进行了对比分析，从图2可以看出实施改进后，梗线平均出丝率为93.2%，实际梗线出丝率有95%的概率落入92.9%～93.4%，证明效果较好。通过经济效益分析，实施改进后，在为期8个月的时间内各牌号梗线出丝率显著提升，产生的直接经济收益为35.73万元。

        图2 改进后梗线出丝率图型化汇总
        3.2 产品质量检测
        梗线出丝率提高后，进行了多次感官质量评价，以使用某牌号梗线的卷烟为例，产品理化指标中一氧化碳含量达到12.0±3.0mg；烟气烟碱量达到：1.0±0.200mg；焦油含量达到：11.0±2.0mg。该牌号感官质量综合得分不低于86.0分。
        4 结语
        本文从工艺水平、硬件条件和配套设施出发，通过大量的工艺试验分析论证，分析卷烟工业企业梗线制造过程存在的对梗线连续生产影响的各种因素，找到了提高梗线出丝率的解决措施，确立了制梗最优化的参数指标。梗线出丝率平均达到93.2%，大大提高了梗线出丝率，节约了35.73万元的经济效益，达到了在卷烟制造过程工艺技术上，以有效节约卷烟烟叶原料、降低生产成本、提高资源利用率和企业经济效益、减少卷烟有害物质的目的，积极应用参数优化改进烟梗生产工艺指标和生产流程，提高烟梗利用率和利用价值。
        参考文献：
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        [2]程雷.卷烟在线加工均质化研究[D].河南农业大学，2009.
        [3]刘浩亮，张华.烤烟烟叶的成熟与采收探讨[J].科技与企业，2012（2）.