加料工艺是卷烟生产过程中最重要的工艺环节之一,它可对烟片起到加香调味、润叶保湿、防霉助燃等作用,是决定香烟成品感官风格、品质质量的关键加工工序。目前卷烟企业对烟片的加工正从粗放式加工转向精细化、个性化加工发展,在关注加工工艺成本的同时,更加注重成品烟片的品质及特性凸显。由于加料工艺过程涉及气、固、液等多物理场及化学场耦合作用,是极其复杂的交叉耦合过程。而传统加料工艺的基于经验性、统计性规律而总结应用的加工工艺参数、评价指标已无法满足精细化、特性化的生产需求。因此将在密闭滚筒内进行的加料工艺的“黑箱”过程“白箱化”,通过对加料过程本质原理的深入研究与分析、对物料运动混合特征状态的提取与归纳,是加料工艺质量提升、加料设备技术改进、企业开展精细化卷烟加工生产的关键。本文以一级加料工艺过程为研究对象,对加料质量效果的综合评价体系进行了研究及构建,并基于该评价体系建立了加料效果预测模型,分析了主要工艺参数对加料效果的影响关系。研究工作首先对加料工艺主要影响参数进行了筛选分析,对加料过程混合原理、耦合过程进行了剖析;其次,建立了加料过程烟片与料液的流固耦合仿真模型,对物料在滚筒内的混合运动进行了仿真计算,将密闭滚筒内加料过程“可视化”、数字化;再次,通过对仿真计算结果的特征数据后处理分析,提出了基于固相、液相、固液混合作用特征的5项关键评价指标,经过主客观组合赋权法对指标进行了赋权,并最终建立了加料效果综合评价体系;最后,基于本文提出的综合评价体系及人工神经网络建立了加料综合效果预测模型,并对各工艺参数对加料效果影响关系进行了分析与总结。通过GA算法对工艺参数进行了优化,并通过加料工艺生产试验线对加料效果预测模型及优化参数进行了验证并判定模型有效,优化后工艺参数组的加料效果优于现行工艺方案。本文研究成果揭示了加料过程物料运动状态、混合作用的特征及规律,数字化表征了加料综合效果,量化分析了主要工艺技术参数对加料效果的影响。为推动卷烟企业精细化、个性化的特色生产工艺的发展具有十分重要的理论及实际应用意义。