“以前我们配方设计讲究烟叶等级、产地的横向组合;现在更像‘建房子’,先打好‘燃烧环境’地基,再通过质量风格模块的优势互补,形成基于烟叶功能属性的叶组配方数字化辅助设计配方。”在福建中烟工业有限责任公司(以下简称福建中烟)技术中心实验室,基础研究部的李巧灵指着三维仿真模型打了个比方。

这个形象的比喻,道出了一场持续十余年的配方理念之变。

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项目人员在进行卷烟燃烧仿真模拟,为叶组配方配伍提供技术支撑。福建中烟技术中心供图

早在2011年,福建中烟项目团队启动卷烟燃烧仿真模型研究,他们发现,卷烟的烟气组成主要由烟草组分和燃烧环境决定,而燃烧环境又与卷烟辅材搭配和烟草的热解燃烧特性紧密相关。

“以往我们更注重通过改变辅材来调节燃烧环境,对不同产区和部位烟叶形成的燃烧环境研究不够深入。”李巧灵说,上部烟在构建充分的燃烧环境方面具有独特优势。由此,项目组提出“竖配方”理念——不再将烟叶简单分为“主料”和“辅料”,而是挖掘其在质量风格和燃烧功能上的双重价值,推动配方设计从注重“原料等级”向注重“原料功能”转变。

理念落地,需要工具革命。为了让数据“学会”配伍,项目团队构建了烟叶原料与配方的数字化协同表征技术,通过技术耦合卷烟燃烧数值模拟和机器学习算法,将质量风格、燃烧特性与叶组配方映射到同一数字空间,为配方配伍性提供了可视化参考。

在此基础上,团队从对烟叶原料的研究扩展至复杂的叶组配方体系,通过数据生成百万级叶组配方数据库,再利用卷积神经网络算法对叶组的产区风格进行客观分类学习,自主开发出多模态数据融合驱动的辅助设计平台。同时,为“打叶模块”“配叶模块”“烟丝模块”“叶组配方”四个层级分别配套差异化策略和工艺参数,形成覆盖全链条的四级精准适配体系,精细化设计让配方从“物理混合”升级为“功能协同”。

项目技术成果应用后,效果很快显现。“最直观的感受是,在保障产品风格稳定的前提下,配方‘弹性’变大了。”原料配方员余志强算了一笔账:通过数字化辅助设计,一些库存偏高、结构偏紧的烟叶被成功“激活”,使用比例得到优化,有效缓解了优质原料的供需矛盾,库存结构性差异显著缩小。

“从‘横配方’到‘竖配方’,这不仅是节约成本,更是发展模式的转变。方向对了,就不怕路远。”项目团队有感而发。

如今,这套覆盖全链条的数字化配方设计体系,正为行业高质量发展提供一份可复制、可推广的“解题样本”。(周芬 詹素珍)