本发明涉及一种调控烟草滚筒干燥在制品多点加工强度一致性的方法，属于烟草加工技术领域。
背景技术：
滚筒设备能够实现连续化生产和均匀混料的功能优势，在烟草材料回潮、加料、干燥等卷烟制丝工段中得到了广泛的应用。它是通过在滚筒内创造不同的温湿度环境，驱使水分从烟草材料中迁移出来或者被烟草材料吸收，从而满足不同物料干燥增湿的工艺需求。
烟丝滚筒干燥是烟草制丝工艺中的关键热加工工序。烟草工艺领域以往基于工序评价方法开展的大量研究表明，制丝流程中滚筒干燥是影响烟草在制品物理化学和感官质量的关键加工环节，且这一在制品质量特性的变化程度与该工序加工强度密切相关。随着一些卷烟品牌规模的快速增长，卷烟生产过程中越来越多地存在着多个不同的加工点生产统一牌号卷烟产品的情况。目前，一些卷烟加工点所使用的滚筒干燥设备，在生产能力、设备结构与控制方式等方面均存在较大的差异，如何保证该工序的均质化加工成为一个问题。另一方面，即使使用相同或近似的滚筒干燥设备，由于异地生产的环境气候条件、蒸汽介质条件等差异，也可能导致多点加工烘后烟丝质量的差异。因此，实现烟丝滚筒干燥过程的均质化加工，就成为烟草制丝工艺中均质化生产的关键环节。
目前，在实际应用中，多点加工品牌滚筒设备转移通常采用的方法多是采用相同的工艺参数，或者考察不同生产线间对在制品质量影响关系后，开展关键设备的操作参数优化研究，结合经验对生产线加工特定配方叶丝选择合适的设备操作参数。由于该方法在使用时未考虑加工过程转移效应，其普适性与应用时效性具有很大的风险，滚筒干燥过程多点加工均质化技术问题成为制丝线共性技术研究中的瓶颈问题。同时由于气候、车间环境的差异，多点加工获得的产品物理化学指标也会容易出现较大偏差，多点加工产品的品质一致性难以保障。
技术实现要素：
本发明的目的是解决以上多家加工滚筒干燥工序中所存在的问题，提供一种调控烟草滚筒干燥在制品多点加工强度一致性的方法。本发明提出了一种新的滚筒加工过程中物料加工强度的表示方法，通过该加工强度值来调控工艺参数，最终达到提高烟草物料加工强度一致性、稳定卷烟产品质量的目标。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种调控烟草滚筒干燥在制品多点加工强度一致性的方法，采用烟草物料滚筒热湿处理在线监测系统，检测滚筒中在制品的轴向温度分布，并以此数据为基础，通过可编程控制器和计算机计算确定原加工点滚筒干燥设备中在制品加工强度，以该在制品加工强度指标的一致性控制为准则，检测并计算出异地加工点滚筒设备在制品加工强度，依次改变异地加工点热风温度和筒壁温度，调节其加工强度指标与原加工点设备无显著差异，从而获取的一致性加工条件；
所述烟草物料滚筒热湿处理在线监测系统从滚筒进料口开始每50cm设置一个温度传感器，共设置约12个检测点，将可编程控制器和计算机作为整个控制系统的中心，并与蒸汽控制装置、热风控制装置、筒壁温控装置以及排潮口气动装置相连接，能够将传感器收集到的数据通过计算机的软件处理系统进行分析，然后传输到可编程控制器控制相应装置工作，最终达到调控生产一致性的目的；
所述加工强度有两种表述方式，分别为温度对干燥路径比的定积分以及温度对干燥时间的定积分，由于物料在滚筒内近似以均速运动，所以对应的加工强度表达式分别为：
其中L表示滚筒的总长度；T表示烟丝表面温度；x表示烟丝距离进口的距离，等于检测器安装位置与进料口的距离；τ表示总干燥停留时间，采用质量流量法进行测量；t表示干燥停留时间。
具体步骤如下：
1.在原加工点按照既定的滚筒干燥加工参数进行正常生产，并采用烟草物料滚筒热湿处理在线监测系统检测原加工点滚筒干燥设备烟草物料的轴向温度分布。
2.计算机收集到的在制品表面的温度进行处理，计算加工强度Tx，Tt。由于温度测量点的数量有限，采用积分方程的微分形式近似计算误差较大，因此计算过程中需对烟丝表面温度进行三次样条插值，获取更多的插值点，提高积分结果的准确性。此处，距离插值的步长Δx设置为10 cm。此时，加工强度Tx，Tt的微分形式可以表示为：
其中，Ti表示插值点的物料表面温度，n为插值点的数量。
通过方程的微分形式近似获得烟草物料的加工强度Tx，Tt。按照相同的数据采集方法对在制品连续进行5次测试，最终获得每次的加工强度。
3.将原加工点的加工参数直接移植到异地加工点。采用同样的检测方法，检测异地加工点滚筒干燥设备在制品的加工强度5次。
4.设置置信区间95%，对两组数据进行独立样本t检验，判断两组数据的差异显著性。若t检验显示差异不显著，则表明异地加工点加工强度与原加工点加工强度相近，可以进行正常的生产。若差异显著，则需要调整加工参数对物料的加工强度进行及时调控。
5.当需要调整工艺参数时，优先考虑在设备正常稳定的调节范围内调节热风温度，小幅度调整物料的加工强度Tx，Tt。
(1) 当异地加工点加工强度低于原加工点时，采用提高热风温度的方式使两地加工强度趋于一致。
(2)当异地加工点加工强度高于原加工点时，采用降低热风温度的方式使两地加工强度趋于一致。
6.在热风温度调节范围内仍然不能达到两地加工强度的一致，需再次通过调节筒壁温度来满足加工强度一致的要求。
(1)当异地加工点加工强度低于原加工点时，在保证设备正常稳定工作的范围内提高筒壁温度。
(2)当异地加工点加工强度高于原加工点时，在保证设备正常稳定工作的范围内降低筒壁温度。
7.通过以上调节方法，将异地加工点调整后的加工参数作为该地滚筒干燥设备的均质化加工的条件。
本发明具有以下优点：
1.本发明方法能够实现滚筒内部多点物料表面温度及干燥距离的综合考量，避免了单纯根据物料表面温度分布调控工艺参数引起的控制不准确性。
2.本发明能够有效克服生产过程中因生产地迁移、气候环境差异等因素引起的参考工艺参数失真、产品品质不稳定的缺点，有利于降低企业间生产技术相互引进的成本。
3.本发明材料两级调控的机制，加工强度差异性明显时，优先考虑调节热风温度，其次考虑调节滚筒温度，能够提高参数调控的效率，降低产品品质发生剧烈变化的可能性。
附图说明
图1为烟草滚筒干燥在制品多点加工强度一致性的调控方法流程图。
具体实施方法
以下结合附图及实施案例对本发明调控方法进一步说明：
本案例采用某牌号模块配方烟丝进行生产，并且以加工路径比积分得到的加工强度Tx为例进行说明（Tt的调节方式与Tx相似），具体调控步骤如下：
1.在A地正常滚筒烘丝生产，设定筒壁温度150℃，热风温度100℃，并采用烟草物料滚筒热湿处理在线监测系统检测原加工点滚筒干燥设备烟草物料的轴向温度分布。
2.计算机连续5次收集A地在制品表面的温度，按本发明中介绍的加工强度Tx的计算方法，分别计算获得A地的加工强度Txa1,Txa2, Txa3, Txa4, Txa5。
3.在B地采用同样加工参数，设定筒壁温度150℃，热风温度100℃，同时开始进行检测方法，计算获得B地加工强度Txa1Txb2,Txb3,Txb4,Txb5。
4.设置置信区间95%，对两组数据进行独立样本t检验，判断两地加工强度差异显著性。若t检验显示差异不显著，则表明A地与B地的加工强度相近，可以参照B地的加工参数进行正常的生产。若差异显著，则需要重新调整B地的加工参数对物料的加工强度进行及时控制。
5.当需要调整B地工艺参数时，优先考虑在90~110℃热风温度调节范围内，小幅度调节B地的加工强度。
(1)当平均加工强度Txb<Txa时，采用提高热风温度的方式使两地加工强度差异显著性趋于一致。
(2)当平均加工强度Txb>Txa时，采用降低热风温度的方式使两地加工强度差异显著性趋于一致。
6.在热风温度90~110℃的调节范围内仍然不能达到两地加工强度一致的要求，需再次通过调节筒壁温度使加工强度一致。
(1)当平均加工强度Txb<Txa时，在筒壁温度140~160℃的范围内，采用提高筒壁温度的方式使两地加工强度差异显著性趋于一致。
(2)当平均加工强度Txb>Txa时，在筒壁温度140~160℃的范围内，采用降低筒壁温度的方式使两地加工强度差异显著性趋于一致。
通过以上调节方法，将B地调整后的加工参数作为该地滚筒干燥设备的均质化加工的条件。