本發明涉及一種調控煙草滾筒干燥在制品多點加工強度一致性的方法，屬于煙草加工技術領域。
背景技術：
滾筒設備能夠實現連續化生產和均勻混料的功能優勢，在煙草材料回潮、加料、干燥等卷煙制絲工段中得到了廣泛的應用。它是通過在滾筒內創造不同的溫濕度環境，驅使水分從煙草材料中遷移出來或者被煙草材料吸收，從而滿足不同物料干燥增濕的工藝需求。
煙絲滾筒干燥是煙草制絲工藝中的關鍵熱加工工序。煙草工藝領域以往基于工序評價方法開展的大量研究表明，制絲流程中滾筒干燥是影響煙草在制品物理化學和感官質量的關鍵加工環節，且這一在制品質量特性的變化程度與該工序加工強度密切相關。隨著一些卷煙品牌規模的快速增長，卷煙生產過程中越來越多地存在著多個不同的加工點生產統一牌號卷煙產品的情況。目前，一些卷煙加工點所使用的滾筒干燥設備，在生產能力、設備結構與控制方式等方面均存在較大的差異，如何保證該工序的均質化加工成為一個問題。另一方面，即使使用相同或近似的滾筒干燥設備，由于異地生產的環境氣候條件、蒸汽介質條件等差異，也可能導致多點加工烘后煙絲質量的差異。因此，實現煙絲滾筒干燥過程的均質化加工，就成為煙草制絲工藝中均質化生產的關鍵環節。
目前，在實際應用中，多點加工品牌滾筒設備轉移通常采用的方法多是采用相同的工藝參數，或者考察不同生產線間對在制品質量影響關系后，開展關鍵設備的操作參數優化研究，結合經驗對生產線加工特定配方葉絲選擇合適的設備操作參數。由于該方法在使用時未考慮加工過程轉移效應，其普適性與應用時效性具有很大的風險，滾筒干燥過程多點加工均質化技術問題成為制絲線共性技術研究中的瓶頸問題。同時由于氣候、車間環境的差異，多點加工獲得的產品物理化學指標也會容易出現較大偏差，多點加工產品的品質一致性難以保障。
技術實現要素：
本發明的目的是解決以上多家加工滾筒干燥工序中所存在的問題，提供一種調控煙草滾筒干燥在制品多點加工強度一致性的方法。本發明提出了一種新的滾筒加工過程中物料加工強度的表示方法，通過該加工強度值來調控工藝參數，最終達到提高煙草物料加工強度一致性、穩定卷煙產品質量的目標。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：
一種調控煙草滾筒干燥在制品多點加工強度一致性的方法，采用煙草物料滾筒熱濕處理在線監測系統，檢測滾筒中在制品的軸向溫度分布，并以此數據為基礎，通過可編程控制器和計算機計算確定原加工點滾筒干燥設備中在制品加工強度，以該在制品加工強度指標的一致性控制為準則，檢測并計算出異地加工點滾筒設備在制品加工強度，依次改變異地加工點熱風溫度和筒壁溫度，調節其加工強度指標與原加工點設備無顯著差異，從而獲取的一致性加工條件；
所述煙草物料滾筒熱濕處理在線監測系統從滾筒進料口開始每50cm設置一個溫度傳感器，共設置約12個檢測點，將可編程控制器和計算機作為整個控制系統的中心，并與蒸汽控制裝置、熱風控制裝置、筒壁溫控裝置以及排潮口氣動裝置相連接，能夠將傳感器收集到的數據通過計算機的軟件處理系統進行分析，然后傳輸到可編程控制器控制相應裝置工作，最終達到調控生產一致性的目的；
所述加工強度有兩種表述方式，分別為溫度對干燥路徑比的定積分以及溫度對干燥時間的定積分，由于物料在滾筒內近似以均速運動，所以對應的加工強度表達式分別為：
其中L表示滾筒的總長度；T表示煙絲表面溫度；x表示煙絲距離進口的距離，等于檢測器安裝位置與進料口的距離；τ表示總干燥停留時間，采用質量流量法進行測量；t表示干燥停留時間。
具體步驟如下：
1.在原加工點按照既定的滾筒干燥加工參數進行正常生產，并采用煙草物料滾筒熱濕處理在線監測系統檢測原加工點滾筒干燥設備煙草物料的軸向溫度分布。
2.計算機收集到的在制品表面的溫度進行處理，計算加工強度Tx，Tt。由于溫度測量點的數量有限，采用積分方程的微分形式近似計算誤差較大，因此計算過程中需對煙絲表面溫度進行三次樣條插值，獲取更多的插值點，提高積分結果的準確性。此處，距離插值的步長Δx設置為10 cm。此時，加工強度Tx，Tt的微分形式可以表示為：
其中，Ti表示插值點的物料表面溫度，n為插值點的數量。
通過方程的微分形式近似獲得煙草物料的加工強度Tx，Tt。按照相同的數據采集方法對在制品連續進行5次測試，最終獲得每次的加工強度。
3.將原加工點的加工參數直接移植到異地加工點。采用同樣的檢測方法，檢測異地加工點滾筒干燥設備在制品的加工強度5次。
4.設置置信區間95%，對兩組數據進行獨立樣本t檢驗，判斷兩組數據的差異顯著性。若t檢驗顯示差異不顯著，則表明異地加工點加工強度與原加工點加工強度相近，可以進行正常的生產。若差異顯著，則需要調整加工參數對物料的加工強度進行及時調控。
5.當需要調整工藝參數時，優先考慮在設備正常穩定的調節范圍內調節熱風溫度，小幅度調整物料的加工強度Tx，Tt。
(1) 當異地加工點加工強度低于原加工點時，采用提高熱風溫度的方式使兩地加工強度趨于一致。
(2)當異地加工點加工強度高于原加工點時，采用降低熱風溫度的方式使兩地加工強度趨于一致。
6.在熱風溫度調節范圍內仍然不能達到兩地加工強度的一致，需再次通過調節筒壁溫度來滿足加工強度一致的要求。
(1)當異地加工點加工強度低于原加工點時，在保證設備正常穩定工作的范圍內提高筒壁溫度。
(2)當異地加工點加工強度高于原加工點時，在保證設備正常穩定工作的范圍內降低筒壁溫度。
7.通過以上調節方法，將異地加工點調整后的加工參數作為該地滾筒干燥設備的均質化加工的條件。
本發明具有以下優點：
1.本發明方法能夠實現滾筒內部多點物料表面溫度及干燥距離的綜合考量，避免了單純根據物料表面溫度分布調控工藝參數引起的控制不準確性。
2.本發明能夠有效克服生產過程中因生產地遷移、氣候環境差異等因素引起的參考工藝參數失真、產品品質不穩定的缺點，有利于降低企業間生產技術相互引進的成本。
3.本發明材料兩級調控的機制，加工強度差異性明顯時，優先考慮調節熱風溫度，其次考慮調節滾筒溫度，能夠提高參數調控的效率，降低產品品質發生劇烈變化的可能性。
附圖說明
圖1為煙草滾筒干燥在制品多點加工強度一致性的調控方法流程圖。
具體實施方法
以下結合附圖及實施案例對本發明調控方法進一步說明：
本案例采用某牌號模塊配方煙絲進行生產，并且以加工路徑比積分得到的加工強度Tx為例進行說明（Tt的調節方式與Tx相似），具體調控步驟如下：
1.在A地正常滾筒烘絲生產，設定筒壁溫度150℃，熱風溫度100℃，并采用煙草物料滾筒熱濕處理在線監測系統檢測原加工點滾筒干燥設備煙草物料的軸向溫度分布。
2.計算機連續5次收集A地在制品表面的溫度，按本發明中介紹的加工強度Tx的計算方法，分別計算獲得A地的加工強度Txa1,Txa2, Txa3, Txa4, Txa5。
3.在B地采用同樣加工參數，設定筒壁溫度150℃，熱風溫度100℃，同時開始進行檢測方法，計算獲得B地加工強度Txa1Txb2,Txb3,Txb4,Txb5。
4.設置置信區間95%，對兩組數據進行獨立樣本t檢驗，判斷兩地加工強度差異顯著性。若t檢驗顯示差異不顯著，則表明A地與B地的加工強度相近，可以參照B地的加工參數進行正常的生產。若差異顯著，則需要重新調整B地的加工參數對物料的加工強度進行及時控制。
5.當需要調整B地工藝參數時，優先考慮在90~110℃熱風溫度調節范圍內，小幅度調節B地的加工強度。
(1)當平均加工強度Txb<Txa時，采用提高熱風溫度的方式使兩地加工強度差異顯著性趨于一致。
(2)當平均加工強度Txb>Txa時，采用降低熱風溫度的方式使兩地加工強度差異顯著性趨于一致。
6.在熱風溫度90~110℃的調節范圍內仍然不能達到兩地加工強度一致的要求，需再次通過調節筒壁溫度使加工強度一致。
(1)當平均加工強度Txb<Txa時，在筒壁溫度140~160℃的范圍內，采用提高筒壁溫度的方式使兩地加工強度差異顯著性趨于一致。
(2)當平均加工強度Txb>Txa時，在筒壁溫度140~160℃的范圍內，采用降低筒壁溫度的方式使兩地加工強度差異顯著性趨于一致。
通過以上調節方法，將B地調整后的加工參數作為該地滾筒干燥設備的均質化加工的條件。