CN110286199A - 一种基于叶丝水分蒸发焓评价滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法 - Google Patents

一种基于叶丝水分蒸发焓评价滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于叶丝水分蒸发焓评价滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法，其包括以下步骤：A、动态检测所述滚筒内叶丝的表面温度，得到叶丝表面温度分布曲线，B、根据所述温度分布曲线得到叶丝入口温度，叶丝出口温度；测量对应的所述滚筒出口叶丝含水率；C、根据上述参数和公式计算该批次的干燥过程叶丝加工强度；D、以目标滚筒或目标批次的干燥过程叶丝加工强度与待测滚筒或待测批次的干燥过程叶丝加工强度差值绝对值判定叶丝加工强度一致性。本发明使用量化了叶丝加工强度数据来分析评价不同批次或不同类型滚筒叶丝加工强度一致性，判断公式简洁明了，保障了不同批次和不同滚筒干燥设备加工质量一致性。

Description

一种基于叶丝水分蒸发焓评价滚筒干燥过程叶丝加工强度一 致性的方法
技术领域
本发明属于干燥技术领域，特别涉及一种基于叶丝水分蒸发焓评价滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法。
背景技术
叶丝干燥工序是影响制品的物理、化学、感官质量的关键热处理工序。在卷烟生产过程中，叶丝干燥工序的工艺任务之一是去除叶丝中的部分水分，提高叶丝填充能力和耐加工性，满足后续工序的加工需求。对于叶丝含水率控制，通常常用固定筒壁温度，通过排潮风量、热风温度等参数的自动调整来实现含水率的精准控制，用此方式，批次间的加工质量稳定性较高，是目前卷烟制造过程叶丝干燥工序的主流加工方式。同时，叶丝水分去除快慢，即脱水速率大小，对叶丝物理质量如填充能力、机械耐加工性有显著影响。
但是，在多点生产、合作生产品牌或规格不断扩大的背景下，加工同一品牌规格产品，便出现了不同控制方式的干燥设备，对厂间同一品牌规格叶丝干燥质量一致性提出了较大挑战。目前，以感官评吸接近程度作为叶丝干燥加工强度一致性判定依据，没有对加工强度进行量化的方法，导致过分依赖、关注于高频次的主观感官质量评价结果，感官质量评价结果操作复杂，并且由于评吸人员的主观偏好不同，此评吸结果不稳定。
为了解决上述问题，提出本发明。
发明内容
本发明提供一种基于叶丝水分蒸发焓评价滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法，其包括以下步骤：
A、将能够检测并记录运动的叶丝实时温度的温度检测装置随叶丝一起加入干燥滚筒内，动态检测所述滚筒内叶丝的表面温度，所述温度检测装置能够实时记录测试时间或测试位置与叶丝表面温度；
B、根据所述温度检测装置中的数据绘制所述叶丝表面温度随所述测试时间或测试位置的曲线变化图，得到在所述滚筒内叶丝表面温度分布曲线；在所述叶丝表面温度分布曲线上，将所述测试起始时间或测试起始位置的叶丝温度作为叶丝入口温度tinlet℃，并将曲线上的叶丝最高温度作为出口温度toutlet℃；测量对应的所述滚筒入口叶丝含水率Xinlet、出口叶丝含水率Xoutlet；
C、根据以下公式计算该批次的干燥过程叶丝加工强度Qv：
Qv＝(Xinlet-Xoutlet)[(2490+1.88toutlet)-4.187tinlet]
D、以QvT表示目标滚筒或目标批次的干燥过程叶丝加工强度，以QvA表示待测滚筒或待测批次的干燥过程叶丝加工强度，QvT和QvA的计算方式如步骤C所述；则待测批次或滚筒与目标批次或滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的判定方法如下：
(I)|QvT-QvA|≤10时，待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为1级；即两者无差异或基本无差异；
(II)10＜|QvT-QvA|≤25时，待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为2级；即两者有差异；
(III)|QvT-QvA|＞25时，待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为3级；即两者有显著差异；
本发明中叶丝加工强度单位为kJ/kg，Qv为叶丝加工强度的数值。
优选地，所述叶丝含水率可以在所述滚筒入口和出口在线监测或离线检测。
优选地，所述温度检测装置为接触式测定运动烟草温度的装置。
具体的，所述温度检测装置为授权公告号为CN105806512B的专利中的接触式测定运动烟草温度的装置。
优选的，上述所用的滚筒干燥设备为KLD-2Z型滚筒式烘丝机。
优选地，出口温度toutlet℃为所述叶丝表面温度分布曲线上的叶丝最高温度；在具备检测排气管道内气体温度条件的滚筒干燥设备，也可采用此处气体温度作为出口温度toutlet℃。在无特殊说明下，本专利仅使用叶丝表面温度分布曲线上的叶丝最高温度作为出口温度toutlet℃参与计算。
验证本发明滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性判定结果可靠性与稳健性的方式如下：
按照《卷烟品牌合作生产质量保障规范第4部分：评价与改进》(标准编号：YC/T198.4—2012)，三点法检验不同批次或不同类型滚筒干燥样品与目标样品感官质量一致性，将其结果与本发明判定的叶丝加工强度一致性相比较，验证本发明加工强度一致性判定结果的可靠性与稳健性。
本发明的原理如下：
本发明按照干燥过程叶丝水分蒸发所需热量的计算模型，计算该批次的滚筒干燥叶丝加工强度，具有热力学意义。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明建立了一种基于叶丝水分蒸发焓评价滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法，量化了不同批次或不同类型滚筒叶丝加工强度一致性，判定方法简洁明了，保障了不同批次和不同滚筒干燥设备加工质量一致性。
2、本发明方法滚筒干燥过程叶丝干燥强度的计算公式中，各参数仅与滚筒干燥叶丝入口温度和含水率、叶丝最高温度和出口含水率有关，现有卷烟生产企业针对上述参数数据均有在线数据采集，获取准确、快捷，更容易计算、分析滚筒干燥过程叶丝干燥强度。
3、本发明方法滚筒干燥过程叶丝干燥强度与感官质量具有较显著的对应关系，所建立的待测批次或滚筒与目标批次或滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的判定方法，在一定程度代表不同加工强度下的感官质量的变化。因此，可以显著降低感官质量评吸结果不稳定性与低再现性问题，更科学地、更加量化地开展批次产品质量稳定性评价和多点加工质量一致性评价。
附图说明
图1为实施例1所述的接触式测定运动烟草温度的装置。
附图标记列表：
1、小球壳体，2、小球端盖，3、电路板固定环，4硅胶后盖，5、硅胶前盖，6、硅胶主壳体，7、HLC-1520电池，8、美国OMEGAPRCU-10温度探头，9、电路板。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步说明本发明的内容。本发明实施例中使用的滚筒设备型号：KLD-2Z7700薄板叶丝干燥设备(流量：5000kg/h，德国HAUNI公司)。
实施例1
本实施例1采用某牌号模块配方烟丝进行生产，在滚筒设备、加工条件不变的情况下，连续测定27批次滚筒干燥内叶丝表面温度数据。评价不同批次滚筒干燥叶丝加工强度指标的一致性情况。滚筒加工条件如下：工艺流量G：5140.00kg绝干料/h、一区筒壁温度：155.00℃、二区筒壁温度：145.00℃、热风温度120.00℃。
备注：卷烟制造行业叶丝干燥设备以管板式滚筒干燥设备为主，随着干燥设备的不断升级与功能更为完善，卷烟制造行业内出现了滚筒干燥设备筒壁温度分区控制的加工模式，即将原有的管板式滚筒干燥设备轴向等分成两个有显著温度差的筒壁温度控制区，即筒壁从滚筒入口到滚筒二分一处为一区筒壁，筒壁从滚筒二分一处到滚筒出口为二区筒壁，对滚筒干燥过程一区筒壁温度T1、二区筒壁温度T2，若待分析设备为传统的管板式滚筒干燥设备，筒壁温度一致，本方法即认为采用一区筒壁温度T1等于二区筒壁温度T2，均为筒壁温度，进行叶丝加工强度分析。工艺流量G为单位时间叶丝干燥工序的干基叶丝量，kg绝干料/h；热风温度为车间环境空气经热交换加热后、进入滚筒干燥设备的关键加工参数，主要起到对流传热、增加传质动力的作用。下同。
本实施例使用接触式测定运动烟草温度的装置(授权公告号：CN105806512B)用于动态检测干燥滚筒内叶丝表面温度，见图1。测试前需要预热至55℃，采集频率设定为0.5s/次，温度检测精度为0.1℃，响应时间＜50ms。
评价滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法，包括以下步骤：
A、批次试验生产稳定15min后，使用所述接触式测定运动烟草温度的装置检测干燥滚筒内叶丝表面温度。
B、导出该装置数据采集器中叶丝表面温度数据至excel中，绘制干燥滚筒内叶丝表面温度分布曲线；在滚筒内叶丝表面温度分布曲线上，根据测试起始时间确定叶丝温度起始点，以此作为滚筒叶丝加工强度计算模型中叶丝入口温度tinlet℃，在测试结束时间至测试结束时间前移100s的时间范围内获取叶丝温度最高点，以此作为滚筒叶丝加工强度计算模型中叶丝出口温度toutlet℃；使用在线监测装置，测试起止时间对应的滚筒工序叶丝入口含水率Xinlet、出口含水率Xoutlet；
C、将叶丝入口温度tinlet、出口温度toutlet、叶丝入口含水率Xinlet、出口含水率Xoutlet代入滚筒干燥叶丝加工强度计算模型，根据以下公式计算该批次的干燥过程叶丝加工强度Qv：
Qv＝(Xinlet-Xoutlet)[(2490+1.88toutlet)-4.187tinlet]
D、以QvT表示目标批次1的干燥过程叶丝加工强度，以QvA表示其余26个待测批次的干燥过程叶丝加工强度，QvT和QvAηT的计算方式如步骤C所述；则待测批次或滚筒与目标批次或滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的判定方法如下：
(I)|QvT-QvA|≤10时，待测批次干燥过程叶丝加工强度一致性为1级；即两者无差异或基本无差异；
(II)10＜|QvT-QvA|≤25时，待测批次干燥过程叶丝加工强度一致性为2级；即两者有差异；
(III)|QvT-QvA|＞25时，待测批次干燥过程叶丝加工强度一致性为3级；即两者有显著差异。
根据上述叶丝加工强度一致性的判定方法，相同品牌、相同加工条件下加工强度一致性分析结果见表1，结果表明：第4批、第13批、第22批一致性判定为2级，即与目标批次第1批有差异。其余23个批次一致性判定为1级，即与目标批次第1批无差异，滚筒干燥叶丝加工强度一致性控制较好。
表1相同品牌、相同加工条件下加工强度一致性分析
按照《卷烟品牌合作生产质量保障规范第4部分：评价与改进》(标准编号：YC/T198.4—2012)，使用三点法检验不同批次或不同类型滚筒干燥样品与目标样品感官质量一致性，选取与目标批次第1批有差异的批次第4批、第13批、第22批，以及与目标批次第1批无差异的第27批，13人具有评吸资格的专业人员参与评吸，评吸结果见下表2。
表2三点检验法感官质量评价结果
备注：三点检验符号说明：I无差异；II基本无差异；III有差异，IV有明显差异。
上述表明三点检验感官质量评价结果与相应的滚筒干燥叶丝加工强度分级结果吻合，证明了滚筒干燥叶丝加工强度分级结果的可靠性与稳健性。
实施例2
本实施例2选择代表性的多点加工某牌号模块配方，在不同滚筒干燥设备、不同加工条件下分别测定A厂、B厂、C厂的干燥滚筒内叶丝表面温度数据，评价某牌号多点加工滚筒干燥叶丝加工强度指标的一致性情况，其中每个滚筒进样测试三次。实验设计见表3。
表3试验设计
表4滚筒干燥叶丝加工强度一致性情况
上述滚筒干燥叶丝加工强度一致性分析见表4，使用三次进样的平均值用于加工强度一致性判定。判定结果为：B厂、C厂滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性判定均为2级，即与目标滚筒A厂有差异。
按照《卷烟品牌合作生产质量保障规范第4部分：评价与改进》(标准编号：YC/T198.4—2012)，三点法检验不同批次或不同类型滚筒干燥样品与目标样品感官质量一致性，选取与A厂生产的某品牌为对照样：三点法检验B厂、C厂的某品牌样品，13人具有评吸资格的专业人员参与评吸，三次进样样品评吸结果均如下表5。
表5三点检验法感官质量评价结果
备注：三点检验符号说明I：无差异；II基本无差异；III有差异，IV有明显差异。
根据对应的感官质量评价结果表5，滚筒干燥过程，B厂与A厂感官质量有差异，C厂与A厂感官质量有明显差异。上述表明相应的三点检验感官质量评价结果与滚筒干燥叶丝加工强度分级结果较吻合，证明了滚筒干燥叶丝加工强度分级结果的可靠性与稳健性。
因此，本发明评价干燥过程叶丝加工强度一致性的方法是可行的，且能够定量表达感官质量的主要差异。同时，在开展多点加工的质量一致性维护工作当中，滚筒干燥加工强度分析方法能够消除对感官质量评价结果的依赖，进而显著降低了感官质量评吸结果的不稳定与评吸人员的主观偏好。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于叶丝水分蒸发焓评价滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将能够检测并记录运动的叶丝实时温度的温度检测装置随叶丝一起加入干燥滚筒内，动态检测所述滚筒内叶丝的表面温度，所述温度检测装置能够实时记录测试时间或测试位置与叶丝表面温度；
B、根据所述温度检测装置中的数据绘制所述叶丝表面温度随所述测试时间或测试位置的曲线变化图，得到在所述滚筒内叶丝表面温度分布曲线；在所述叶丝表面温度分布曲线上，将所述测试起始时间或测试起始位置的叶丝温度作为叶丝入口温度tinlet℃，并将曲线上的叶丝最高温度作为出口温度toutlet℃；测量对应的所述滚筒入口叶丝含水率Xinlet、出口叶丝含水率Xoutlet；
C、根据以下公式计算该批次的干燥过程叶丝加工强度Qv：
Qv＝(Xinlet-Xoutlet)[(2490+1.88toutlet)-4.187tinlet]
D、以QvT表示目标滚筒或目标批次的干燥过程叶丝加工强度，以QvA表示待测滚筒或待测批次的干燥过程叶丝加工强度，QvT和QvA的计算方式如步骤C所述，则待测批次或滚筒与目标批次或滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的判定方法如下：
(I)|QvT-QvA|≤10时，待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为1级；即两者无差异或基本无差异；
(II)10＜|QvT-QvA|≤25时，待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为2级；即两者有差异；
(III)|QvT-QvA|＞25时，待测批次或待测滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性为3级；即两者有显著差异。
2.根据权利要求1所述的表征滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法，其特征在于，所述温度检测装置为接触式测定运动烟草温度的装置。
3.根据权利要求1所述的表征滚筒干燥过程叶丝加工强度一致性的方法，其特征在于，所述叶丝含水率可以在所述滚筒入口和出口在线监测或离线检测。
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