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打叶复烤全面均质化加工方法研究应用
2016年07月07日作者:杨丽波、杨泽会、吴芳、孟媛

  烟草在线专稿  2013年行业内及工业客户提出要求,把均质化加工作为未来烟叶加工突破的要求。为实现打叶复烤生产过程中批次内均匀性控制,宣威复烤厂根据客户要求,通过微波在线检测对挑选烟叶及烤后烟叶进行实时、无损的化学检测,从而确保投料前进行二次的配方管理及对烤后不符合设定化学成分(CV)的烟叶通过“定量控制、少量混掺”的方法使烟叶的CV值得到有效的控制最终达到整批次的烟叶配方均匀性。但是,通过生产运行情况来看,工业客户提出的依据微波在线检测来实现大配方的方式存在效率低下、造碎大、设备投入大、占用场地大、成本加大。无法实现过程质量自动化控制。造成了烤后成品片烟烟碱CV值高,无法实现打叶复烤均质化加工。

  针对这些问题,宣威复烤厂在2014烤季就有针对性进行研究。重点以上海、浙江集中加工配方打叶原料为实施对象,利用实验室近红外化学成份分析仪,对分选后未过磅烟叶取样进行常规化学成份的检测,通过检测、统计、分析,为分选后烟叶存放、分选后烟叶备料打叶复烤提供指导,实现从分选环节控制原料间的波动,达到降低复烤后成品片烟烟碱变异系数的目标。从2014烤季,上海、浙江复烤后成品片烟烟碱变异系数分析结果看。通过该方式控制复烤后成品片烟烟碱变异系数实现均质化加工,将配方打叶后成品片烟烟碱变异系数控制在5%以内。

  2015年,《中国烟草总公司关于推进打叶复烤企业均质化生产加工的意见》(中烟办〔2015〕270号)文提出复烤企业均质加工目标要求:严格把控成品片烟烟碱变异系数(CV值)控制在5%以内,因此,复烤企业推行均质化加工是适应行业发展新常态,提高打叶复烤企业技术和管理水平、增强企业竞争实力的关键所在,是发挥好打叶复烤环节重要作用、进一步增强原料保障能力的客观要求。

  一、目前,复烤企业均质化加工基本方法

  近年来,打叶复烤企业均质化加工文献报道方法有:“一种基于化学成分的打叶复烤产品均匀性系统调控方法及其应用”,该方法涉及原料入库离线检测工序,原料配方挑选投料一次配比工序,挑选后半成品烟叶在线检测工序,打叶复烤投料二次配比工序,该方法基于化学成份调控复烤产品均匀性具有很好的优点,但也存在以下难题:

  一是:其原料离线检测工序、原料配方挑选投料一次配比工序与目前宣威复烤厂实施的原烟直投挑选的管理模式不匹配(宣威厂2015烤季初烟收储152万担,打叶复烤加工烟叶129万担,初烟收储直投分选场地103万担,直投分选场地烟叶占宣威厂总加工量的80%);

  二是:挑选后半成品烟叶在线检测工序需要在分选环节投入在线近红外光谱仪,通过在线近红外光谱分析仪,对分选后烟叶在线扫描其光谱、或者利用烟碱模型在线实时预测所扫描光谱烟碱含量,依据扫描光谱差异,或者烟碱含量差异将分选后烟叶分为A、B、C共计3个通道,对分类得到的A、B、C通道烟叶分类入分选后烟叶暂存库,打叶复烤投料时,A、B、C通道进行分类加工,首先全部投A,依次B和C,最终实现均质化加工。宣威复烤厂于2014年在分选环节投入了1台在线近红外光谱仪,2014烤季,通过该方式,利用分选后烟叶过线扫描光谱、预测其烟碱含量为浙江中烟实施了1.6万担烟叶的均质化加工,加工后成品片烟CV值为4.23%,均质化加工量占浙江中烟2014烤季在宣威复烤厂总加工量的3.07%,占宣威复烤厂2014烤季总加工量的1.37%。2015烤季,宣威厂在分选环节又投入一台在线近红外光谱仪,为浙江中烟实施了2.09万担烟叶过线均质化加工,加工后成品片烟CV值控制在了5%以内,但是在过线过程中,需额外安排97人进行过线工作,过线效率3000担/天,担烟人工成本约2.6元,目前,根据烤厂现有的基础设施条件,该过线均质化加工虽然实现了成品片烟CV值控制在5%的目标,但仅满足了部分工业客户均质化加工个性化需求,无法全面铺开均质化加工。

  且对于跨地区多等级配方模块而言,其分选后烟叶码垛后,根据工业客户配方,在加工前实施卸垛后过线再码垛,对烟叶带来了一定的造碎。

  根据卷烟工业企业对复烤加工产品质量均质稳定的新要求,以及目前工业客户均质化加工试验实施方法无法满足打叶复烤加工烟叶全面实施均质化加工需求的难题,2014烤季,宣威复烤厂就如何对所加工客户烟叶全面实施均质化加工进行了针对性的研究,并于2015烤季前提出了《打叶复烤全面均质化加工方法研究应用》课题,拟定了课题实施目标、实施内容、实施流程等,成立了课题实施小组,并将该课题作为宣威复烤厂2015烤季重点督办事项之一进行重点督办。

  二、课题目标

  一是实施数量:2015烤季,以浙江、上海、贵州在宣威复烤厂加工烟叶为实施对象,对以上工业客户在宣威复烤厂所加工的全部烟叶为实施对象,合计均质化加工烟叶105万担。

  二是实施目标:根据行业要求,同时结合宣威复烤厂2014烤季均质化加工后成品片烟CV值控制情况,2015烤季,宣威复烤厂提出了将以上实施对象、数量的烟叶,通过均质化加工后,确保复烤后成品片烟烟碱平均CV值控制在5%以内。

  三、课题实施组织机构及课题实施计划

  为了确保宣威复烤厂“打叶复烤全面均质化加工方法研究应用”项目得以有序、有效开展,保障复烤后成品片烟烟碱CV值小于5%的目标顺利实现,厂成立了“打叶复烤全面均质化加工方法研究应用”项目实施工作领导小组,并具体明确责任领导为张仕民,责任部门为生产技术科,协作部门为仓储分选车间、生产加工车间及其他厂领导。规定小组成员及职责及课题实施计划。

  四、课题实施主要内容及流程

  打叶复烤全面均质化加工方法研究与应用主要包括:标准化分选,分选后烟叶化学成份离线近红外检测,根据分选后烟叶特定烟碱含量目标值,进行分选后烟叶入库暂存、出库打叶复烤,铺叶二次分级,铺叶二次配比,铺叶过程控制,离线近红外成品片烟内在化学成份检测,具体包括如下步骤:

  (一)标准化分选:

  一是严格根据工业客户统一分选标样进行“对样分选”,避免高烟高挑、低烟低挑,工业客户多人于现场对“对样分选”执行情况、分选质量进行过程指导、监督,每天对分选质量进行抽检确认。二是稳定分选工人队伍,建立一对一的专业化分选队伍,在季节工的招聘过程中,优先聘用往年的分选季节工,且其多年固定为同一客户进行个性化分选,分选季节工掌握的分选技术标准单一,分选技术更加的专业化。三是季节工分选定量标准化,按照熟练季节工每人每天15包进行个性化分选,同时对新来的分选季节工实行实习岗管理制度,减少其工作量,保障其分选质量。安排专人对实习岗季节工实行一对一的分选基础知识和技能知识培训,直到其掌握了一定的分选基础知识和技能经验后才派到正式分选岗位。

  (二)分选后烟叶化学成份离线近红外检测及应用:

  1.分选后烟叶化学成份检测

  按照大于等于5%的抽检比例对分选后未过磅烟叶进行取样,即分选后同一类别烟叶每5-10框烟作为一个单元,取一个样进行化学成份检测,取样时按5点法取样(四角加中心5个点各取2-3片烟叶,5-10框烟共计50片烟叶做成一个综合样,取样时记录下所取烟分选日期、分选等级、产地、分选台位等基础信息),取样后按照近红外检测样品流程对样品进行预处理、检测、统计、分析。

  2.分选后未过磅烟叶检测烟碱含量检测值的应用:

  一是以天为单位,计算出同一客户、同一天、同一产地、同一等级类型烟叶烟碱含量“天平均值”;以分选后同一客户、产地、等级类型烟叶烟碱区间值为中心,对当天检测烟叶烟碱含量超出中心值±0.30%的烟叶单独存储堆放,方便打叶复烤备料时易于拿出。

  二是打叶复烤前,根据客户打叶方案,对客户打叶所涉及的投料等级,以同一产地、同一等级类型烟叶为单位,计算出该原料等级所有天分选烟叶烟碱含量的“批平均值”;  

  三是对比“天平均值”和“批平均值”,确定“天平均值”异常的烟叶;

  四是细致找出“天平均值”正常烟叶中“异常烟叶”。

  五是根据烟叶数量信息,最终确定各等级异常烟叶的数量信息。

  六是结合工业客户提供的打叶复烤方案,根据化学成份检测结果制定分选后暂存烟叶出库方案、打叶复烤投料二次配比方案。

  (三)备料、铺叶信息化管理

  一是:利用RFID,分选过磅环节写入分选后烟叶客户、产地、等级类别、数量、分选台位、摆放区域等信息;

  二是:利用移动手持扫描抢,在打叶复烤备料交接时,利用移动手持扫码枪扫描RFID条码,读取实际交接烟叶与方案的一致性; 

  三是:将铺叶皮带线LED显示屏与分选后框栏烟叶的RFID条码结合使用,通过移动扫码枪扫码,将RFID条码信息读取到铺叶皮带线LED显示屏,显示屏上显示前期RFID写入的全部信息,铺叶人员根据信息显示,准确按照标准铺叶投料,实现铺叶线人均铺叶量以小时计算。

  (四)其它

  一是:烟叶交接时,安排具有分级理论知识和实践经验的人员,对仓储分选车间交接的烟叶,通过眼观进行二次分级,再次识别确认外观异常烟叶,并对外观异常的烟叶单独堆放,标识清楚,打叶复烤投料时将异常烟叶单独作为一个或几个等级原料稀释进行铺叶投料。

  二是:铺叶投料时安排专人监督投料,且每20分钟跟踪投料烟叶进度,做到均衡投料。

  三是:生产过程中,生产技术科按照2%的取样比例对成品片烟取样检测化学成份,及时跟踪评价各生产班烟碱值波动、CV值情况,及时向生产加工车间反馈,发挥检测数据服务生产过程管控的作用。

  不需额外投入设备,不需额外人员投入,不对烟叶额外带来造碎,利用实验室近红外光谱分析仪,检测分选后烟叶化学成份,根据检测结果打叶复烤投料二次配比,对所加工烟叶可以全面实施均质化加工,保障其成品片烟平均CV值控制在5%以内。

  (五)实施流程图

  五、课题实施对策及举例

  1.以2015烤季某客户某配方为例,该配方原料等级为C2F-X、C1F-X,其中C2F-X为58195.14担,C1F-X为13434.96担,该配方共计71630.1担,其C2F-X于9月23日开始分选,于11月10日分选结束,共计分选了31天。分选刚开始,安排专人于分选场地按照5%-10%的比例5点法对分选后未过磅的烟叶取样离线检测烟叶化学成份,分选检测结果当天反馈,具体检测结果见表一。

  2.根据该客户该产地该等级分选类型烟叶烟碱含量多年数据的积累,该客户该产地该等级分选类型烟叶烟碱中心值为2.50%,该客户该产地该等级分选类型烟叶烟碱区间值为2.50%±0.3。

  3.该客户该产地该等级分选类型烟叶9月23日烟碱检测平均值为2.41%,烟碱含量正常,分选选后烟叶正常堆放;9月24日烟碱检测平均值2.47%,烟碱含量正常,分选后烟叶正常堆放; 9月25日烟碱检测平均值2.17%,烟碱含量偏低,分选后烟叶单独堆放加以标识,方便“异常烟叶”拿出;9月26日烟碱检测平均值2.03%,烟碱含量低,分选后烟叶单独堆放加以标识,依此类推,其10月16日、17日、19日、20日、21日、22日、23日以及11月1日、4日、6日烟碱检测平均值偏高,分选后烟叶当天单独堆放并加以标识。

  4.根据客户配方,该配方71630.10担按照日均6000担的加工量,计划加工12天,打叶复烤前,以担(垛)为单位,统计该配方涉及原料等级C2F-X烟叶情况,该等级原料共计58195.14担,其中烟碱含量偏低烟叶2627.72担(188垛),烟碱含量正常烟叶37999.68担(2337垛),烟碱含量偏高烟叶17567.74担(1059垛)。

  5.铺叶投料二次配比,根据化学成份检测结果,将9月23、24、27、28、30日,10月1、2、3、7、8、9、14、18、28日, 11月2日、5、7、8、10日作为一个等级进行分选后烟叶备料打叶复烤以及打叶复烤投料,将9月25、26日作为一个等级进行分选后烟叶备料打叶复烤以及打叶复烤投料,将10月16、17、19、20、21、22、23日以及11月1、4、5日作为一个原料等级进行分选后烟叶备料打叶复烤以及打叶复烤投料,具体见表二。

  6.该配方涉及的原料等级C1F-X分选后烟叶化学成份检测情况,分选后烟叶备料、铺叶投料二次配比在此处不一一展开。

  7.该配方铺叶投料二次配比方案见表五:

  8.仓储分选车间分别按照表二、表四的方案对原料等级C2F-X、C1F-X组织出库备料打叶复烤、生产加工车间利用移动手持扫码枪验证仓储分选车间所备料烟叶信息与实际接收烟叶一致性,按照表五的方案进行铺叶投料,同时根据烟叶分级理论知识和实践经验,对仓储分选车间与生产加工车间交接的烟叶通过眼观进行二次分级,再次识别确认外观异常烟叶,再次调整异常烟叶数量信息,并设置异常烟叶单独堆放地点,安排专人监督投料,实行每20分钟跟踪一次异常烟叶投料进度。

  9.在加工过程中,生产技术科每天与生产加工车间保持良好沟通,每天早上10点前将前一天所生产成品片烟化学成份总体情况、以及具体各个班化学成份情况及时反馈生产加工车间,生产加工车间根据各班生产片烟化学成份结果,跟踪各班铺叶投料的均匀程度,不断加强对各班铺叶投料情况考核管理,动态提升铺叶投料过程的均衡控制。

  9.采用本实例,在检测过程中根据工业客户采购原料情况,实时更新分选后烟叶化学成份“中心值、区间值”,科学合理建立分选后“异常烟叶”的判定标准;二是针对加工后期库容压力,为实现复烤后成品片烟烟碱CV值小于5%的目标,不断更新思路,当部分“异常烟叶”无法拿出时,考虑如何将部分异常烟叶留下等待无法拿出的异常烟叶,从而实施对异常烟叶的控制。

  10.在配方打叶过程中,生产技术科利用实验室近红外分析仪,按照2%的取样比例,即对复烤后成品片烟头箱、尾箱、50、100、150、200的烟箱取样进行化学成份的检测分析,通过检测分析,该配方模块加工后成片取样243次,烟碱平均值2.62%,烟碱变异系数为4.69%。

  六、课题实施效果

  2015烤季,宣威复烤厂该均质化加工方法,为工业客户完成104.58万担烟叶的均质化加工,其最大配方量10.04万担,工业客户均质化加工后成品片烟烟碱变异系数平均值实现了行业提出的复烤后成品片烟CV值小于5%的目标。

  2014烤季常规加工与2015烤季均质化加工后成品片烟CV值对比分析见下图,从图一看出,2015烤季采用该方式实施均质化加工后,所加工客户的各批次烟碱变异系数平均值均在5%以内,且相比2014烤季常规加工,通过2015烤季均质化加工,其打叶复烤后成品片烟烟碱CV值较2014烤季下降明显。

  七、成果固化

  通过2015烤季均质化加工实施效果的总结,形成了宣威复烤厂均质化加工工艺流程、实施标准,并将其以正式文件下发相关部门执行。2016年5-6月,在对职工的培训过程中加入均质化加工培训内容,实施对仓储分选车间、生产加工车间、生产技术科相关人员进行均质化流程、实施标准的培训,并修改完善2015烤季均质化加工实施方案,形成2016烤季均质化加工实施方案。

  八、下步工作设想

  1.将2015烤季实施该项目中所遇到的困难和难题进行深入、细致的总结,针对困难和难题采取相应的对策措施进行控制。

  2.推行“打叶复烤数字化全面均质研究应用”工作,近一步强化分选后烟叶化学成份的检测工作,且检测频次在2015烤季基础上有所增加,同时重点对2015烤季分选后烟叶烟碱值进行总结,统计不同产地、不同等级类别烟叶烟碱值,为2016烤季分选后烟叶备料暂存管理、投料打叶复烤提供指导,实施以分选后烟叶烟碱区间值为中心的数字化均质化加工工作。

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