摘要：以感官质量为评价指标，选用二类烟品牌烟丝配方为试验对象，通过试验设计，运用全因子试验设计比较两段式烘丝工艺参数对卷烟内在质量的影响。结果表明，在其他参数不变的前提下，烘丝机1区温度、热风温度、热风风速对感官质量影响显著；该烘丝机两段式烘丝的最佳工艺参数为烘丝机1区温度160 ℃、2区温度120 ℃、热风温度110 ℃、热风风速0.18 m/s。
关键词：卷烟；两段式烘丝；工艺参数；感官质量；全因子试验设计
中图分类号：TS452+.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）14-3670-04
DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.14.032
Abstract： Using sensory quality as reference indicators，with second-class cigarette brand as the test meterial， full factorial experiment design was applied to study the effect of parameters during two stage drying process on internal quality of cigarettes. The results showed that under the premise of other parameters fixed， the effect of cut-tobacco drier zone 1 temperature， hot wind temperature and hot wind speed on sensory quality was significant. The optimum technological parameters during two stage cut-tobacco drying process of the drying machine was zone 1 temperature at 160 ℃，zone 2 temperature at 120 ℃， hot air temperature at 110 ℃，and hot wind speed at 0.18 m/s.
Key words：tobacco；two stage drying process of cut-tobacco；process parameters；sensory quality；full factorial experiment design
两段式薄板烘丝机是一种新型滚筒烘丝设备，具有2个独立控制的干燥区域。该设备的设计理念是在滚筒前段高温快速烘干水分含量高的烟丝，在后段低温烘烤微调，避免了烟丝在传统烘丝机中从头到尾都是高温烘烤、造成香气损失的缺陷，并可降低生产加工强度[1]。国内对于两段式滚筒烘丝机控制模式的研究报道较少，目前使用该设备的厂家一般采用一段式烘丝模式（1区、2区温度一致）[2]。试验以感官质量为评价标准，结合两段式烘丝机前期运用以及设备性能基础，针对1区温度、2区温度、热风温度、热风风速4个关键参数，利用全因子试验设计方法，对上述参数进行了最佳组合试验，为两段式烘丝的最佳工艺参数设定提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
烤烟片烟使用真龙二类卷烟A配方，由广西中烟工业有限责任公司提供；烟丝烘丝生产线为KLD2-2Z型两段式薄板烘丝机，德国HAUNI公司制造，生产能力4 800 kg/h。
1.2 样品处理
1.2.1 取样方法 试验按批次进行，取样在同批次内完成，过程控制稳定后，每组参数对应在柔性风选出口处取样[3]。
1.2.2 样品制备 每次取样10 kg，每参数取样4次，四分法混合后为1个测试样。测试样按照真龙某二类卷烟卷包标准卷制成烟支样品[3]。
1.2.3 样品的评价方法及计算 以感官质量为评价指标[4]，将烟支样品在恒温恒湿环境下平衡48 h，由广西中烟工业有限责任公司评吸委员会进行感官质量评吸。评吸打分按照国家规范进行[4]，得分计算公式如下：
式中，M为评吸得分，M1为每人评吸得分，N为评吸人数。然后将所有试验数据用Minitab 16统计软件处理。
1.3 试验设计
结合KLD2-2Z型两段式薄板烘丝机前期的运用以及设备性能，并考虑各因子及其交互作用，采用全因子试验方法，并在中心点处进行3次试验[5]，一共有19次试验，其因子水平组合见表1。
2 结果与分析
2.1 试验结果
利用Minitab 16统计软件创建试验计划，并组织实施，得到的试验结果见表2。
2.2 分析
2.2.1 方差分析 将表2中的评吸得分分别与1区温度、2区温度、热风温度、热风风速进行拟合，得到评吸得分的估计效应和对应系数，具体见表3；进一步对评吸得分进行方差分析，结果见表4。从表3、表4的分析中可以看出，模型主效应的P=0.004，
0.05，回归无失拟现象。从显著性来看，1区温度、热风温度、热风风速以及1区、2区温度之间的交互作用项4项对应的P都小于0.05，因此可以判定，这4项的效应是显著的，其余项不显著。
2.2.2 模型改进 将不显著的因子移除，再次进行因子分析，结果见表5、表6。从表5、表6中可以看出，主效应项以及2因子交互作用中的P
0.05，模型没有失拟。 2.2.3 全模型与删减模型效果比较 试验从Minitab 16统计软件输出的全模型与删减模型效果比较情况见表7。从表7可见，模型项数减少了5项，R-Sq（调整）有所提高，S和PRESS均有所降低，可见删除不显著主因子及交互作用项后的回归效果更好。
2.2.4 残差分析 试验优化后得到的四合一残差（误差）分布情况见图1。从图1可见，残差对于以观测值顺序为横轴的散点图而言，各点随机在水平轴上下无规则波动，没有不正常的升降趋势；观察残差对于响应变量拟合值得出的散点图，没有出现“漏斗形”或者“喇叭形”。观察残差正态性检验图，可以看出残差符合正态分布。
2.2.5 确认主效应及交互作用的显著性 试验优化后得到的评吸得分效应情况见图2。从图2的主效应图可见，1区温度、热风温度、热风风速三者回归线较陡，对主效应影响显著。为使评吸得分达到最大，三因子取值越大越好，故1区温度取上限160 ℃、热风温度取上限110 ℃、热风风速取上限0.18 m/s。从图2的交互效应图可以看出，1区温度、2区温度之间效应线明显不平行，说明交互作用显著。
2.2.6 实现最优化 试验从Minitab 16统计软件输出的优化结果见表8。从表8来看，当1区温度取160 ℃、2区温度取120 ℃、热风温度取110 ℃、热风风速取0.18 m/s时，评吸得分可以达到88.578 7，合意度d=0.787 2。
2.2.7 验证试验 当1区温度取160 ℃、2区温度取120 ℃、热风温度取110 ℃、热风风速取0.18 m/s时，预测评吸得分平均值可能将落入95%的置信区间（88.370 3，88.787 1）之内。试验按照预测参数（88.578 7±0.096 5）进行了3批次试验，结果3次评吸的得分分别为88.42、88.63和88.47，与上述95%的置信区间对比后，均落入95%置信区间内，说明试验结果分析和预测等结论都是可信的。
3 小结
1）在两段式烘丝过程中，1区温度、热风温度及热风风速对烟支样品感官质量均有显著的影响，且参数之间有显著的交互作用。
2）通过Minitab 16设计软件进行的全因子试验验证，真龙二类卷烟A配方两段式烘丝的最佳工艺参数为烘丝机1区温度160 ℃、2区温度120 ℃、热风温度110 ℃、热风风速0.18 m/s。在该条件下的烟支样品感官质量评吸分值可达到88.58。
参考文献：
[1] 张 炜，刘江生，王道宽，等.KLD2-3两段式滚筒烘丝机控制模式研究[J].烟草科技，2013（3）：8-11.
[2] 韦小玲，康金岭.管板式烘丝机工艺参数对卷烟香气的影响[J].食品与机械，2012，28（6）：193-196.
[3] 国家烟草专卖局.卷烟工艺规范[M].北京：中央文献出版社，2003.
[4] YCT 138-1998，烟草及烟草制品感官评价方法[S].
[5] 马逢时，周 ィ刘传冰.六西格玛管理统计指南[M].北京：中国人民大学出版社，2007.
