基于正交设计的打叶风分器参数优化研究

摘要 以叶梗分离段第五风分器为试验对象，采用正交试验法研究风分频率、一次抛料频率和二次抛料频率对风分出口取样量、叶含梗率、大中片率的影响。结果表明，在试验参数范围内，风分频率对叶含梗率、大中片率和风分出口取样量有显著影响；各因素对风分出口取样量的影响程度大小排序为风分频率＞二次抛料频率＞一次抛料频率；各因素对叶含梗率的影响程度大小排序为风分频率＞二次抛料频率＞一次抛料频率；各因素对大中片率的影响程度大小排序为风分频率＞一次抛料频率＞二次抛料频率。第五风分器最优参数如下：风分频率39 Hz、一次抛料频率42 Hz、二次抛料频率33 Hz。在此条件下，叶含梗率可控制在1.2%左右，且风分效率最高。

关键词 打叶复烤；叶梗分离；正交试验；叶含梗率

中图分类号 S 22  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）21-0182-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.21.045

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Parameter Optimization of Leaf Threshing Air Separator Based on Orthogonal Design

LI Rui-dong， LI Ke-qiang， ZHU Jian-bo et al

（Yunnan Tobacco Redrying Co.， Ltd.， Kunming， Yunnan 650031）

Abstract The fifth air separator in the leaf-stem separation section was taken as the test object to study the effects of air separation frequency， primary throwing frequency and secondary throwing frequency on air outlet’s sampling volume，stem content in leaves， rate of large and medium leaves by using the orthogonal experiment method. The results showed that the air separation frequency had significant effects on stem content in leaves， rate of large and medium leaves， air outlet’s sampling volume in the range of experimental parameters. The influencing degree order of different factors on the air outlet’s sampling volume was as follows： air separation frequency > secondary throwing frequency > primary throwing frequency. The influencing degree order of different factors on the stem content in leaves was as follows： air separation frequency > secondary throwing frequency > primary throwing frequency. The influencing degree order of different factors on the rate of large and medium leaves was as follows： air separation frequency > primary throwing frequency > secondary throwing frequency. The optimal parameters of the fifth air separation equipment were as follows： air separation frequency 39 Hz， primary throwing frequency 42 Hz and secondary throwing frequency 33 Hz. Under these conditions， the stem content in leaves was controlled about 1.2%， and the air separation efficiency was the highest.

Key words Threshing and redrying；Leaf-stem separation；Orthogonal experiment；Stem content in leaves

叶片结构指标是打叶复烤片烟质量指标的重要组成部分，对卷烟制丝环节烟叶原料消耗、工艺质量、卷烟机的运行效率和卷烟产品的质量（如单支重量、烟支密度、端部落丝量、空头率和卷制质量稳定性等）有重要影响［1-3］。近年来，细、中支卷烟迅猛发展，正成为中式卷烟发展的新空间、新阵地、新市场，逐渐从差异化向主流化发展［4］。为适应新品规品牌制丝环节的原料需求，卷烟企业不再单纯追求大中片率，降低大片率、提高中片率、控制碎片率、降低叶含梗率、叶片结构合理逐步成为新要求。打叶复烤片烟的叶中含梗在下游制丝加工过程中易形成梗签或梗块，是造成中、细烟支易出现刺破、漏气的主要原因［5］。工业客户对成品片烟叶含梗率提出了更高的要求。打叶复烤叶梗分离段作为对叶含梗率影响最大的工序，一直是打叶复烤行业降低叶含梗率的主要环节。刘利锋等［6］认为通过调整打叶框栏尺寸和打辊转速可以降低大片率，提高中片率，降低叶含梗率，并降低碎片率。朱文魁等［7］研制出一种精确的叶梗分离装置，结合风分器将含梗叶片和游离叶片彻底分离，降低了叶含梗率。高宏［8］、孔祥等［9］研究发现使用正六边形打叶框栏可以降低叶含梗率。许强等［10］研究了一打框栏形状与尺寸、打叶物料流量、打前叶片含水率对叶含梗率的影响，并通过正交试验优化参数，降低叶含梗率。然而，关于叶梗分离段风分工艺参数优化方面的研究较少。

笔者以叶梗分离段MACTAVISH型的第五风分器为试验对象，通过正交试验研究风分频率、一次抛料频率和二次抛料频率对叶含梗率和风分效率的影响，探索最佳工艺参数，旨在为风分器工艺的优化提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验材料、设备和仪器

1.1.1 试验材料。试验材料为云南配打模块YN2117CHQ，中部烟叶原料等级。

1.1.2 试验设备。流量控制设备：一润电子皮带秤（CK67E型）、二润电子皮带秤（CK67E型）均购自昆明船舶设备集团有限公司。

润叶设备：一次润叶机（滚筒式热风润叶机，WF363型）、二次润叶机（滚筒式热风润叶机，WF3523B型）均购自昆明船舶设备集团有限公司。

叶梗分离设备：卧式打叶机组（高仿MACTAVISH型）、风分机组（高仿MACTAVISH型），总工艺为四打十一分（含回梗打），均购自昆明船舶设备集团有限公司。

1.1.3 检测仪器。叶片结构多指标在线无损检测设备（云南烟叶复烤有限责任公司与昆明船舶设备集团有限公司联合研制）、取样电子皮带秤（CK67E型，昆明船舶设备集团有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 试验条件。生产流量12 000 kg/h保持不变；一、二润工序参数保持不变；叶梗分离参数除第五风分器以外，其他参数不变。

1.2.2 试验设计。采用3因素4水平正交试验，设置第五风分器的风分频率、一次抛料频率和二次抛料频率为3个试验因素，每个因素设置4个水平，设计L16（43）正交表。每个试验参数调整稳定后，利用在线检测设备对风分出口的烟叶连续自动取样5次，取样时间固定，并根据取样重量和叶片结构检测结果，对风分出口取样量、叶含梗率和大中片率等指标进行评价。正交试验因素与水平设计见表1。

1.3 数据统计与分析

使用Minitab 19软件对试验数据进行统计处理，利用直观分析、方差分析、综合平衡法等分析方法对试验数据进行分析。

2 结果与分析

在叶梗分离工序生产过程中，为了减少游离叶片进入下一级打叶器后二次击打带来的造碎，叶梗分离段的常规工艺如下：在保证叶含梗率达标的前提下，尽可能将进入风分器的打后游离叶片分离出，故风分器的工艺参数调整需重点关注叶含梗率和风分出口取样量。当某工业客户叶含梗率控制在1.2%左右时，A4B3C2组合为最优工艺参数，即风分频率39 Hz、一次抛料频率42 Hz、二次抛料频率33 Hz。该工艺条件下，在叶含梗率合格的情况下风分出口取样量最大，即风分效率最高（表2）。

2.1 各因素对风分出口取样量的影响

由表3可知，在试验参数范围内，经直观分析发现风分出口取样量的影响因素主次顺序为A＞C＞B，即风分频率＞二次抛料频率＞一次抛料频率；二次抛料频率的影响程度略大于一次抛料频率。通过方差分析发现，因素A的P值小于0.05，说明风分频率对风分出口取样量有显著影响。

2.2 各因素对叶含梗率的影响

由表4可知，在试验参数范围内，经直观分析发现叶含梗率的影响因素主次顺序为A＞C＞B，即风分频率＞二次抛料频率＞一次抛料频率；二次抛料频率的影响程度大于一次抛料频率。经方差分析发现，因素A的P值小于0.05，即风分频率对叶含梗率有显著影响。

2.3 各因素对大中片率的影响

由表5可知，在试验参数范围内，经直观分析发现大中片率影响因素主次顺序表现为A＞B＞C，即风分频率＞一次抛料频率＞二次抛料频率；一次抛料频率的影响程度略大于一次抛料频率。通过方差分析发现，因素A的P值小于0.05，即风分频率对大中片率有显著影响。

3 结论与讨论

该研究结果表明叶梗分离段MACTAVISH型第五风分器的风分频率对风分后的叶片结构指标均有显著影响，而一次抛料频率和二次抛料频率对其有一定的影响。结果表明：①在试验范围内，当某工业中含梗率控制在1.2%左右时，第五风分器的最优工艺参数为风分频率39 Hz、一次抛料频率42 Hz、二次抛料频率33 Hz。②实际生产应用中，风分频率对叶含梗率和风分出口取样量有显著影响，可作为主调控参数；二次抛料频率对风分效率和叶含梗率有一定的影响，但影响不显著，可作为副调参数；当风分频率一定时，可适当提高二次抛料频率，进行精调，进一步提高风分效率。③目前新型高速皮带进料风分器的设计进料方式不一样。为适应场地空间，在结构设计上增加二次抛料设计有一定困难，加上二次抛料频率对风分后叶片结构指标的影响不显著，故取消了二次抛料设计。从试验结果来看，二次抛料频率对叶片结构指标调控有一定的正向作用。从工艺精细化控调的角度来看，增加二次抛料作为副调部分，可以提高叶片结构指标调控的精度。

参考文献

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