以“势”定“式”,精“式”生“利”数字化决策驱动的烟草智造未来之路(下)

专家:王德吉 领域:未设置 行业:烟草 日期:18-02-09 16:05 点击数:886

4 以卷烟制造企业生产订单结构数字决策烟叶原料量及比例,进而计划烟叶种植面积

4.1 智能化预测下一年度烟叶种植面积,维护烟农利益

引入智能化决策系统预测下一年度烟叶种植面积,用市场经济杠杆维持烟叶收购价格,维护烟农利益,促进烟叶生产可持续发展。

收集历史年度形成的烟叶使用量,包括各地区、各等级烟叶使用量大数据,与当年卷烟生产量之间建立相关性数量关系模型,结合模糊数学原理,形成年度生产量与烟叶需求量之间的智能系统。进一步优化系统,以当前烟叶库存量、烟叶醇化年限、卷烟制造企业年度订单量、烟叶使用等级比例、烟叶生产区域规模等数据建立数学模型,通过智能化运算预测出各烟叶生产区下一年度烟叶种植面积,实现智能化需求预测,近似化烟叶需求量,使烟叶产出量符合各中烟烟叶收购量,避免烟叶降价收购现象出现,保证烟农利益促,进烟叶生产的可持续发展。

4.2 智能化烟叶育苗模式

培育充足、整齐健壮的烟苗是优质、高产的前提,构建智能化烟叶育苗模式,有效保证育苗效果。

育苗条件包括:

温度管理

结合当地气温灵活调节棚内温湿度,达到烟苗生长最佳温湿度为准,烟苗适宜生长温度是 25℃~28℃。

水分管理

封盘前控制水层在1cm以内,封盘后保持干湿交替,结合炼苗采用洒水方式,保持基质湿润为主。

肥力管理

营养液分4次施用,第一次在播种前,第二次在大十字期各加入1、2号50ml,第三次在封盘期,第四次在移栽前7天各70ml撒施,保持叶色为浅绿色后视烟苗长势,合理增施营养液防止烟苗脱肥老化,施用营养液时1、2号不得同时混用,避免降低肥效。

移栽前管理。统一在移栽前7~10天断水断肥炼苗,提高烟苗的抗逆性。

防虫防病管理。在烟苗4叶一芯时、成苗期各用甲基托布津800倍液和盐酸吗啉呱2000倍液防治细菌性病害及病毒病。

以上管理均可通过自动化控制系统控制育苗大棚内的育苗环境,甚至可以自动化控制药物喷洒,所以建立烟叶自动化育苗模式完全可以实现智能化。

4.3 适宜性控制烟叶烘烤流程

烟叶入炉后主要经过低温调湿变黄、稳温排湿后熟、通风脱水干叶、控温控湿干筋四个过程,每个过程对温湿度的要求不同,因此,严格控制各个阶段的温湿调控是确保烟叶烘烤质量的关键。

4.3.1 烟叶在低温调湿变黄阶段的中心任务是:(1)蛋白质分解转化25%左右;(2)叶绿素的降解85%以上;(3)淀粉分解转化60%左右;(4)失水30%~40%。围绕这四项中心任务,积极促成烟叶内部一系列高分子化合物的分解转化,形成部分香气原始物质;在积极促进烟叶变黄的同时,合理协调烟叶含水量,打好烟叶外观质量基础。这一阶段,从烟叶外观形态到内部生理生化,影响较大的因素是叶绿素的降解,因此称之为变黄期。具体措施是:采用较低的温度,稍高的湿度,使烟叶受热、失水、发软、变黄。掌握的原则是“烧火要小而忍”、“失水与变黄相适应,边排湿边变黄”,不可过急。

点火前,排气窗、进风洞微开,通常开1/3~1/4。烧火后,以平均1℃/h的升温速度,在14~17h内,将底台干球温度升到32℃~33℃,湿球温度达到30℃~31℃,保持干湿球温度稳定,持续5~8小时,使烟叶预热,适应烤房内部的不良环境条件。然后从32℃~33℃,以1℃/h的升温速度,升到35℃~37℃,湿球温度调整在33℃~34℃。在这种干湿球温度条件下,烤到底台烟叶变黄3成以上,底台叶尖、叶缘必须变黄。再以1℃/h的升温速度,从35℃~37℃,升到38℃~39℃,湿球温度调整在34℃~35℃。在这种干湿球温度条件下,烤到底台烟叶青筋黄片。

这一阶段,一般需要48~60h,要注意烟叶变黄程度达不到要求时,不要提前转火。

4.3.2 烟叶后熟期的中心任务是:最大限度地促成淀粉、总糖、蛋白质的分解转化,形成较多的香气原始物质。具体措施是:稳定温度,降低湿度,在保证烟叶黄色性质稳定的同时,积极促成烟叶内一系列高分子化合物的分解转化。掌握的原则是:稳温排湿,温度不宜高,湿度不宜大,“烧成中火”。

排气窗开1/2, 进风洞开1/3~1/4。干球温度,以1℃/h的升温速度,由38℃~39℃,升到42℃~44℃。此时,排气窗全开,进风洞开1/2~1/3,把湿球温度调整在35℃~36℃,稳定这种干湿球温度,持续12~16h,为变黄过渡期,烤到二台烟叶青筋黄片。然后从42℃~44℃,以1℃/h的升温速度,升到47℃~48℃,湿球温度调整在35℃~36℃。在这种干湿球温度条件下,烤到底台烟叶钩尖卷边,小打筒;全炉烟叶凋萎,主脉翻白为止。

这一阶段,一般需要36~48h,要注意湿度的严格控制,“无水不变黄,无水不坏烟”。烟叶水分过多或过少,都不能获得理想的品质。要注意黄色临界值67%的应用。

4.3.3 通风脱水干叶。这一阶段的中心任务是:将烟叶变黄期、成熟期,所积累的以葡萄糖和氨基酸为代表的小分子物质复合、固定,合成烟叶香气物质。具体措施是:用较高的温度、较低的湿度,全开排气窗、进风洞,加强通风排湿,脱去烟叶水分,把烟叶变黄期、成熟期获得的品质因素固定下来。掌握的原则是“保持一定的升温速度,并做好稳温恒定、持久,不掉温,不猛升温,延长时间,加快脱水,烤干支脉和叶肉”。烧火“要大而稳”。排气窗、进风洞全开。干球温度,以1℃/h的升温速度,由47℃~48℃,升到51℃~53℃,把湿球温度调整在36℃~37℃,稳定这种干湿球温度,烤到底台烟叶大打筒,中上部烟叶基本干燥,小打筒。

这一阶段,一般需要24~36h。需要注意温度的平稳和通风脱水迅速,克服热挂灰、冷挂灰和黑蚂皮烟的出现。

4.3.4 控温控湿干筋此阶段,主脉在干叶期已经干燥了1/3~1/4,残留的水分不多,只是表皮厚,组织紧密,水分蒸发较慢,但不需要大量通风排湿。同时,叶片已经干燥,烤房内烟竿之间空隙大,关小排气窗、进风洞,烧火不大,温度也容易上升,可以减少热量损失,缩短时间,节约燃料。掌握的原则是“烧火由大变中而均匀,慢升温、稳温,排尽湿气,烤干主脉”。

每小时升温1℃,直接上升到66℃~69℃,湿球温度也随之上升至38℃~40℃,稳定干湿球温度,烤到顶台90%以上的烟叶主脉干燥时,停火,利用余热把未干的主脉烤干。停火时,关闭进风洞,排气窗开1/3,避免完全关闭,剩余湿气会把烟色闷红。这一时期,一般需要24~48h。

以上要求技术参数、烘烤持续时间等已经形成经验数据,在以上参数基础上形成自动化控制的烟叶烘烤系统,辅佐待烘烤烟叶来料检测指标,通过来料的技术指标变化优化烟叶烘烤控制条件,开发智能化的烟叶烘烤控制技术,提升烟叶烘烤质量。系统的历史大数据分析应用,自学习能力提升是开发智能化的烟叶烘烤控制技术研究的方向。

作者简介:

王德吉(1975-),男,河南郸城人,博士后,中国烟草总公司职工进修学院首席培训师、首席研究员、博士生导师,美国纽约科学院院士,现就职于中国烟草总公司职工进修学院,主要研究大数据与人工智能。

参考文献:

[1] 孙丽. 聚焦市场化取向改革的核心——消费者[N]. 东方烟草报, 2015 - 7 - 22 ( 1 ) .

[2] 宋慧欣. 从Smart到Intelligent, 烟草行业智能制造任重而道远[J]. 自动化博览, 2016, 33 ( 6) : 78 - 81.

[3] 陈顺辉, 王胜雷, 许锡祥, 等. 烤烟烘烤智能化自动控制系统的设计与应用研究[J]. 中国烟草学报, 2003, 9 ( 4 ) : 35 - 39.

[4] 罗来根. 我国烟草智能物流现状分析改善研究[J]. 东方文化周刊, 2014 ( 18 ) .

[5] 印山. “智造”蝶变如何实现[J]. 湖南烟草, 2015 ( 3 ) .

摘自《自动化博览》2017年8月刊




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