CN105935148A - 一种自动化烟草复烤均质系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化烟草复烤均质系统，包括识别部分、输送部分、检测部分、称重装料部分、均质备料及精准投料部分和数据库。涉及将均质化生产加工向收购和片烟纯化环节延伸，贯通烟叶供应链，实现产品质量和过程工艺可控制、可查询、可追溯、可管控。

Description

一种自动化烟草复烤均质系统

技术领域

本发明属于自动化生产领域，特别是涉及一种自动化烟草复烤均质系统。

背景技术

打叶复烤是烟草生产中的重要环节，在卷烟生产中发挥着基础性的作用。近年来，各中烟企业主要发展重点品牌，对复烤加工的均质化需求日益提高，对增强原料保障的个性化需求更加强烈，而传统烟草加工生产远远不能满足这种需求，因此，推行均质化生产已成为适应行业发展、提高打叶复烤技术和管理水平、增强企业竞争力的关键所在。

生产烟草需在模块加工等级配比和各项加工技术指标的基础上，严格把控成品片烟烟碱(CV值控制在5％以内)和成品水分变异系数(CV值控制在2.5％以内)，实现同一模块年度间、加工批次间和批次内片烟产品烟碱成分均匀一致、评吸质量相对稳定、物理指标协调均衡、水分波动有效控制。将均质化生产加工向收购和片烟纯化环节延伸，贯通烟叶供应链，实现产品质量和过程工艺可控制、可查询、可追溯、可管控是当前急需解决的主要问题。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种自动化烟草复烤均质系统，实现智能化、自动化生产，达到成品片烟的烟碱变异系数在3％以内，对产品质量和过程工艺可查询、可追溯、可管控。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种自动化烟草复烤均质系统，包括识别部分、输送部分、检测部分、称重装料部分、均质备料及精准投料部分和数据库。

所述识别部分是指采集和记录容器的盛料状态和颜色信息，包括光电感应器、视觉识别装置和RFID射频装置；所述输送部分是指根据采集到的信息，将物料和容器自动分配并输送到指定部位，输送部分包括环形选叶台、皮带、转向装置、升降装置、平推装置；所述检测部分是指傅里叶近红外、紫外分光光度、气相色谱、液相色谱在线分析，检测化学成分和水分，并将检测数据记录在数据库中，尤其是采用傅里叶近红外在线检测片烟的烟碱、总糖、总氮、还原糖、钾、氯等；所述称重装料部分包括地上衡、分类装框皮带、读卡器，此部分将流水线上的烟叶在对应位置收集装框，实时获取烟框重量，自动计算框内烟叶化学成分和水分值；所述数据库是智能化电子信息系统，有记录、识别、运算、实时监控、数据查询等功能。

一种自动化烟草复烤均质系统，其工艺流程为：

a.人工选原烟叶装入容器，放置环形选叶台上；

b.自动判断容器状态；

c.在线检测化学成分、水分；

d.自动判断容器的颜色、分类；

e.在线称重装大框，容器自动回归对应选原烟叶位置；

f.自动跟踪，分级堆垛，依据横配纵出原则，指导复烤生产备料。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果在于：生产的成品片烟烟碱变异系数CV小于3％，水分变异系数CV值小于2.5％，实现同一模块年度间、加工批次间和批次内片烟成品烟碱成分均匀一致、评吸质量相对稳定、物理指标协调均衡、水分波动有效控制，同时也可以应用于中医药、制茶等均质化生产行业。

附图说明

图1：均质化系统流程图

图2：大框节点逻辑图

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本实施例的复烤烟叶均质化方案为：

依据在线监测到的烟叶化学值信息，计划将会理复烤厂“C2F”、“C3F”两个等级的复烤烟叶，按照烟叶烟碱值数据，将人工分级后的烟叶再次细分，并按A,B,C三列均匀堆放。利用均质化系统，实现每个区域内A,B,C列的烟碱均值一致。进而有效保障每个投料单元烟叶烟碱值的均匀性。

本实施例的烟叶烟碱均质化方案的流程如图1，包括以下步骤：

(1)原烟入库质量管控，将原烟“C2F”2000担(一担＝50kg，200担＝100，000kg)、“C3F”4000担(200，000kg)集中卸车，集中堆码至仓库，然后集中抽检。

堆码要求为：严格执行“一车一垛”，按“四分管理”原则，对入库原烟进行分类堆码，对特色烟叶进行单独堆放。抽检步骤为：在每个垛位随机选取20包不相邻烟包进行抽样，通过近红外光谱仪对样品进行化学成分检测，并将检测结果记录在垛位卡上。抽检要求为：按照不低于15％比例对入库原烟进行水分、温度、含霉率、杂物等质量抽检；同时严格控制“三混一超”现象：混青、混杂、混部位、水分超限。

(2)原烟均匀配比出库：原烟出库步骤也分为两步：1)高低搭配出库：按照垛位烟碱值大配小的原则，均匀出库。2)奇偶工位分料：在整选车间内平行设置四条环形输送道，共96个选叶台位。将烟碱值大的烟叶摆放在奇数台，烟碱值小的放在偶数选叶台位。

(3)动静结合配比选叶：烟叶被放上选叶台后，要经过人工分级，选叶人员按要求对烟叶进行分选，将对应等级烟叶放入对应颜色塑料筐中。一共有六种颜色的塑料筐。

(4)自动判断塑料筐空/满状态：位于环形选叶台上的塑料筐进入“自动判断塑料筐空/满状态”模块，由光电感应器来感应塑料筐的出现，并把信号发给视觉识别装置，启动视觉识别装置开始工作。该模块的功能用来判断塑料筐的状态，并通过判断结果，做出对应的选择。如果处于满框状态，由平推装置将塑料筐推入小框皮带上；如果处于空框状态，则继续停留在环形轨道上，直到塑料筐装满烟叶。

(5)转向装置：小框皮带上的塑料筐被传送到转向装置处，由转向装置把塑料筐选择90°方向，使得烟叶的摆放方向与塑料筐的前进方向垂直，便于之后的在线近红外检测。

(6)在线检测化学成分、水分：经过转向装置以后，塑料筐被送入检测皮带上。塑料筐进入检测皮带后，需要获取该框的烟叶烟碱值和水分值。检测皮带将塑料筐送到近红外仪器所在位置，经过仪器扫描之后，完成该框的烟叶烟碱值和水分的在线检测。烟框烟叶的化学值信息记录在数据查询系统。

(7)自动判断塑料筐颜色：塑料筐经过近红外检测之后，继续在皮带上前进，到达“自动判断塑料筐颜色”模块。由该模块来读取每个塑料筐的IC卡上的相关信息，判断塑料筐的颜色。根据颜色的分类结果，通过分类装框皮带来决定塑料筐的移动方向。

(8)称重装框系统：塑料筐经过分类装框皮带被送到对应的位置处，由人工将塑料筐的烟叶倒入对应颜色的大烟框中，并将空塑料筐放到回框皮带上。由“称重装框系统”实时获取大烟框重量，自动计算大烟框化学成分、水分。大烟框的上限重量是500kg，也即当大烟框中的烟叶累计重量到达500kg之后(地上衡称重)，装满的大烟框被移动到备料区，换上新的空烟框。这两个等级的烟叶从塑料筐倒入大烟框之后，每一个大烟框的编号与对应的烟碱值请见表格1和表格2所示。具体的判断流程可以通过图2大框节点逻辑图表示。

表1C3F的烟碱值数据

表2C2F的烟碱值数据

(9)回框系统：塑料筐内的烟叶倒入大烟框之后，空的塑料筐回到回框皮带。具体流程是：当空塑料筐被回框皮带送至升降装置处时，由光电感应器感应塑料筐的出现，并把信号发给升降装置，启动升降装置开始工作。通过射频识别技术判断，该塑料筐的来源信息，射频识别技术判断的结果是：塑料筐来源于左边环形轨道，或者来源于右边环形轨道。由升降装置控制塑料筐的移动方向，回框皮带将塑料筐送回原来的环形轨道上。

(10)选后烟叶均匀备料：当大烟框移至备料区以后，需要对备料区的烟叶分级堆放，均匀备料。备料要求是：每一个单等级烟叶按照客户要求再次细分等级。每个细分等级按A,B,C三列均匀堆放。利用均质化系统，实现每个区域内A,B,C列的烟碱均值一致。各列的相同间隔小区域内高低搭配，小区域间烟碱值接近。

(11)采用“烟碱均质化配平方法”，对备料区的选后烟叶均匀备料。分别对等级C3F和等级C2F的烟框按照烟碱值进行均质化配平，得到各个等级的每列烟碱均值、标准偏差和CV值。表3和表4分别表示等级C3F和等级C2F的配平结果。

表3等级C3F的烟碱均质化配平结果

表4等级C2F的烟碱均质化配平结果

从上表中可以看出，等级C3F的烟框经过均质化算法配平以后，A、B、C三列的平均值分别为：2.607、2.603、2.606；等级C2F的烟框经过均质化算法配平以后，A、B、C三列的平均值分别为：2.194、2.195、2.196。各列之间的均值非常接近。

(12)配方均匀精准投料：烟叶出料采用纵向出料模式，即一个竖排、一个竖排的进行出料，如此可有效保障每个投料单元烟叶烟碱值的均匀性。由于等级C3F有200框，等级C2F有400框，因此，按照1:2的比例将等级C3F和等级C2F进行出料，一共取样100次。然后对每一次出料的烟碱值求取平均值并记录。最后计算这100次出料的均值的平均值和标准偏差，得到了最后的成品片烟的CV值，数据见表5所示。

表5均质化后的投料结果

由表5中所示，最后的产品片烟的烟碱值变异系数CV值为2.7％，控制在3％以内。

但是，如果不通过配平算法，直接经过步骤(8)称重装框系统后，按顺序堆放烟框，等到步骤(12)配方均匀精准投料时，按照1:2的比例对两个等级的烟框进行投料，同理取样100次，最后的成品片烟的烟碱值的变异系数(CV值)为3.4％，超过3％。

表6未均质化的投料结果

次数	备料均值
		第1次	2.428
第2次	2.284
		第3次	2.324
第4次	2.235
		第5次	2.577
第6次	2.437
		第7次	2.303
……	……
		第100次	2.424
平均值	2.332
		标准偏差	0.078
CV值(％)	3.4

因此，通过对比经过均质化配平系统和没有均质化配平系统的最后结果，可知，本系统能使得最后的成品片烟的烟碱变异系数CV值控制在3％以内。

Claims (13)

1.一种自动化烟草复烤均质系统，其特征是包括识别部分、输送部分、检测部分、称重装料部分、均质备料及精准投料部分和数据库。

2.根据权利要求1的一种自动化烟草复烤均质系统，其特征是，所述识别部分是指采集和记录容器的盛料状态和颜色信息，包括光电感应器、视觉识别装置和RFID射频装置。

3.根据权利要求1的一种自动化烟草复烤均质系统，其特征是，所述输送部分是指根据采集到的信息，将物料和容器自动分配并输送到指定部位。

4.根据权利要求3所述的一种自动化烟草复烤均质系统，其特征是，所述输送部分包括环形选叶台、皮带、转向装置、升降装置、平推装置。

5.根据权利要求1的一种自动化烟草复烤均质系统，其特征是，所述检测部分是指傅里叶近红外、紫外、气相色谱、液相色谱在线分析，检测化学成分和水分，并将检测数据记录在数据库中。

6.根据权利要求5所述的一种自动化烟草复烤均质系统，其特征是傅里叶近红外在线分析，所述的化学成分是烟碱、总糖、总氮、还原糖、钾、氯。

7.根据权利要求1的一种自动化烟草复烤均质系统，其特征是，所述称重装料部分是指将流水线上的烟叶在对应位置收集装框，实时获取烟框重量，自动计算框内烟叶化学成分和水分值。

8.根据权利要求7的一种自动化烟草复烤均质系统，其特征是，所述称重装料部分包括地上衡、分类装框皮带、读卡器。

9.根据权利要求1的一种自动化烟草复烤均质系统，其特征是，所述数据库是智能化电子信息系统，有记录、识别、运算、实时监控、数据查询的功能。

10.根据权利要求1的一种自动化烟草复烤均质系统，其特征是工艺流程为：

ａ．人工选原烟叶装入容器，放置环形选叶台上；

b. 自动判断容器状态；

c. 在线检测化学成分、水分;

d. 自动判断容器的颜色;

e. 在线称重装框，容器自动回归对应选原烟叶位置;

f. 自动跟踪，分级堆垛，依据横配纵出原则，指导复烤生产备料。

11.根据权利要求1~10所述的一种自动化烟草复烤均质系统，其特征是成品片烟烟碱变异系数CV小于3%，水分变异系数CV值小于2.5%。

12.根据权利要求1~10所述的一种自动化烟草复烤均质系统，其特征是，实现了同一模块年度间、加工批次间和批次内片烟成品烟碱成分均匀一致、评吸质量相对稳定、物理指标协调均衡、水分波动有效控制。

13.根据权利要求1所述的一种自动化烟草复烤均质系统，应用于烟草、中医药、制茶等均质化生产行业。