我國(guó)烤房及烘烤技術(shù)研究進(jìn)展

劉光輝,聶榮邦

(1邵陽(yáng)市煙草公司隆回縣分公司,湖南隆回 422200;2湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,長(zhǎng)沙 410128)

煙葉烘烤就是將煙草在全部農(nóng)藝過(guò)程中形成和積累的優(yōu)良性狀充分顯露發(fā)揮出來(lái),是決定煙葉最終質(zhì)量、產(chǎn)量、可用性價(jià)值和生產(chǎn)效益的一個(gè)至關(guān)重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。烤煙最顯著的特點(diǎn)和風(fēng)格是顏色黃亮,光澤鮮明,燃吸時(shí)香氣濃郁,吃味醇和,勁頭適中。而要反映特定條件下形成的烤煙的品質(zhì)特征,必須有相應(yīng)的烘烤工藝和烘烤設(shè)備,而且烘烤設(shè)備要滿足和服務(wù)于烘烤工藝要求,兩者都要科學(xué)實(shí)用。同時(shí),隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步,烘烤設(shè)備更趨于完善,反過(guò)來(lái)也促進(jìn)烘烤工藝的改進(jìn)提高。

當(dāng)前,我國(guó)密集式烤房發(fā)展迅猛,但標(biāo)準(zhǔn)普通烤房仍然具有不可替代性,特別在一些偏遠(yuǎn)山區(qū)和老、少、邊區(qū)。密集式烤房具有烤房規(guī)模大、裝煙密度大,實(shí)行機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)和熱風(fēng)循環(huán),烘烤過(guò)程溫濕度自動(dòng)控制和精準(zhǔn)控制,使用特制的煙葉夾持設(shè)備等[1]特點(diǎn);具有能充分反映煙葉種植質(zhì)量和效益,省工節(jié)煤,降低烘烤難度和操作復(fù)雜性,減輕煙農(nóng)勞動(dòng)強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。但在近幾年的使用中,出現(xiàn)了烤后煙葉僵硬,顏色變淡,葉面部分光滑,身份減薄,油分減少等不良現(xiàn)象[2]。因此,加大對(duì)烘烤設(shè)備及與之配套的烘烤技術(shù)的研究,杜絕一些不良現(xiàn)象的發(fā)生,達(dá)到進(jìn)一步降本提質(zhì)的目標(biāo),具有重要的實(shí)際意義。為此,筆者對(duì)我國(guó)烤房及烘烤技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)單的綜述。

1 我國(guó)烤房和烘烤技術(shù)的發(fā)展

1.1 普通烤房及其烘烤工藝演變

1.1.1 土烤房與傳統(tǒng)烘烤

20世紀(jì) 60年代至 80年代前,我國(guó)烤煙生產(chǎn)水平很低,一直沿用適宜于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)條件的各種各樣傳統(tǒng)的土木結(jié)構(gòu)自然通風(fēng)上升式烤房(或稱為土烤房)。該烤房天窗有多種形式,但存在窗口小、樣式老、高度低、漏氣、開(kāi)關(guān)不靈活、操作不方便等;地洞大多僅有冷風(fēng)洞而無(wú)熱風(fēng)洞,且進(jìn)風(fēng)口總面積小,進(jìn)風(fēng)不均勻,影響空氣介質(zhì)和火管的熱交換,葉間風(fēng)速和溫濕度不勻等。因此,該烤房往往由于供熱設(shè)備砌筑和排濕設(shè)備安裝不合理造成烤房溫度不均勻,影響煙葉烘烤質(zhì)量[4,5]。煙農(nóng)的長(zhǎng)期烤煙生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng),形成了傳統(tǒng)的烘烤工藝,該工藝服務(wù)于多葉型、大水肥、多留葉、高產(chǎn)量的目標(biāo),煙葉質(zhì)量是黃、鮮、凈,烘烤過(guò)程采取高溫變黃、快速定色、急水殺筋等技術(shù),煙葉外觀質(zhì)量表現(xiàn)為檸檬黃、葉片薄、組織密、油分少,燃吸時(shí)少香無(wú)味,甚至黑灰截火。

1.1.2 小型烤房與烘烤工藝的多元化

20世紀(jì)80年代,推出了容量150竿左右的小型烤房,適合種煙 0.2～ 0.3 hm2面積的農(nóng)戶需要。為確?？痉客L(fēng)排濕順暢,改冷風(fēng)洞為各種形式的熱風(fēng)洞,改“老虎大張嘴式”的天窗為高天窗,后來(lái)又發(fā)展為通脊長(zhǎng)天窗,使烤房排濕順暢,增大了天窗、地洞面積,使天窗、地洞面積分別達(dá)到了0.16 m2/100竿煙和0.11m2/100竿煙,有效解決了蒸片、糟片和掛灰等問(wèn)題。在烘烤方面為了扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)上高溫快烤的烘烤不當(dāng)問(wèn)題,各地根據(jù)具體的生態(tài)條件和實(shí)際技術(shù)水平,提出了低溫慢烤的烘烤工藝。烘烤工藝呈現(xiàn)了多元化的趨勢(shì),如河南省的五段式烘烤法[6],云南的雙低烘烤法[7]等。

1.1.3 標(biāo)準(zhǔn)烤房與三段式烘烤工藝

三段式烘烤是由中國(guó)煙葉生產(chǎn)購(gòu)銷公司組織研究而提出的一種適應(yīng)我國(guó)煙葉的烘烤方法[8],它是我國(guó)現(xiàn)在應(yīng)用最廣的一種烤煙烘烤方法。20世紀(jì)90年代初以后,全國(guó)范圍內(nèi)鮮煙葉素質(zhì)明顯提高,試驗(yàn)示范證明,按三段式烘烤工藝烤煙,增進(jìn)煙葉香吃味的潛力很大。通過(guò)對(duì)烤煙烘烤過(guò)程煙葉生理生化變化,質(zhì)量形成及其與環(huán)境條件的研究,比較完善地創(chuàng)立了烤煙三段式烘烤理論,并以此為基礎(chǔ),結(jié)合我國(guó)煙葉素質(zhì)特點(diǎn)和生產(chǎn)實(shí)際,創(chuàng)立了包括烤房設(shè)備建設(shè),煙葉成熟采收和三段式烘烤操作在內(nèi)的相對(duì)完整的三段式烘烤技術(shù)。在全國(guó)全面推廣烤煙三段式烘烤工藝及其配套技術(shù)的同時(shí),加快了普通烤房標(biāo)準(zhǔn)化改造步伐,以滿足先進(jìn)烘烤工藝的需要[9]。一是將普通烤房傳統(tǒng)的臥式火爐改為立式火爐、蜂窩煤火爐等節(jié)能型火爐,使燒火供熱變得容易調(diào)控,并改土坯火管為陶瓷管、水泥管、磚瓦管,對(duì)火管涂上紅外線涂料,提高熱能利用率;二是推行高天窗、長(zhǎng)天窗、低地洞,熱風(fēng)洞與冷風(fēng)洞相結(jié)合,每 100竿煙天窗面積 0.16～ 0.18 m2,地洞面積0.12 m2,同時(shí)以普通烤房為基礎(chǔ),借鑒密集式烤房熱風(fēng)循環(huán)強(qiáng)制通風(fēng)的技術(shù)特點(diǎn),增添風(fēng)機(jī)和空氣循環(huán)管道,實(shí)現(xiàn)部分熱風(fēng)循環(huán)[10～12];三是增加裝煙棚數(shù),加大底棚高度和棚距。到 20世紀(jì)末,全國(guó)在用的普通烤房80%完成了標(biāo)準(zhǔn)化改造。

三段式烘烤工藝將煙葉烘烤過(guò)程劃分為變黃期、定色期和干筋期,每個(gè)階段的干球溫度分升溫控制和穩(wěn)溫控制兩步[13,14]。通過(guò)對(duì)烘烤環(huán)境溫度、濕度、時(shí)間調(diào)控,實(shí)現(xiàn)對(duì)煙葉水分動(dòng)態(tài)和物質(zhì)轉(zhuǎn)化的協(xié)調(diào),達(dá)到最終煙葉烤黃、烤干、烤香,這是三段式烘烤技術(shù)的核心[15]。三段式烘烤工藝的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)為:低溫變黃、黃干協(xié)調(diào),適宜升溫定色,重視濕球溫度,允許烘烤技術(shù)指標(biāo)必要時(shí)作調(diào)整。

1.2 密集式烤房的研究與應(yīng)用

1.2.1 密集式烤房的演變

20世紀(jì)50年代末,美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)約翰遜(W.H.Johnson)等研制了密集式烤房,70年代密集烤房在美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家迅速推廣開(kāi)來(lái)。我國(guó)最早在 20世紀(jì)60年代開(kāi)始研究密集烤房。 1963年河南省煙草甜菜工業(yè)科學(xué)研究所進(jìn)行了密集烤房試驗(yàn)研究,于 1973～1974年設(shè)計(jì)出了第一代以煤為燃料,土木結(jié)構(gòu)的密集烤房。但由于烤房本身的因素和歷史條件的限制,密集烤房沒(méi)有大面積推廣。隨后一些科研單位也進(jìn)行了嘗試。20世紀(jì)90年代初期以來(lái),河南、云南等省分別從國(guó)外和臺(tái)灣引進(jìn)了多種形式、型號(hào)、規(guī)格的密集式烤房。但這些密集烤房?jī)r(jià)格昂貴,同時(shí)技術(shù)上存在一定問(wèn)題,在我國(guó)也未得到推廣應(yīng)用。20世紀(jì)90年代中后期,隨著農(nóng)村種植結(jié)構(gòu)調(diào)整,烤煙生產(chǎn)開(kāi)始逐步走向規(guī)模化,各地不斷涌現(xiàn)出烤煙生產(chǎn)專業(yè)化農(nóng)場(chǎng)。幾個(gè)主要產(chǎn)煙省,在進(jìn)行技術(shù)引進(jìn)、消化和吸收的基礎(chǔ)上,紛紛根據(jù)各地的生產(chǎn)實(shí)際,研究推出了一些成型的密集烤房。 1995～1997年,聶榮邦先后研制成功了微電熱密集烤房和燃煤式密集烤房[16,17]。 2000～ 2003年,安徽省以吉林使用的密集烤房為基礎(chǔ),成功研制出懸浮式蜂窩煤爐密集烤房(AM)系列,并不斷完善,在全省及其他省份推廣應(yīng)用,獲得了國(guó)家煙草專賣(mài)局 2005年科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)[2]。云南省在AM烤房的基礎(chǔ)上,推出了QJ系列及YA系列。湖南省完成了長(zhǎng)瀏2號(hào)烤煙密集式烤房和《經(jīng)濟(jì)適用高效密集烤房及配套烘烤工藝研究與應(yīng)用》項(xiàng)目,長(zhǎng)瀏 2號(hào)及湘密(XM)系列烤房分別于2006和 2007年通過(guò)了湖南省科技廳組織的科技成果鑒定。貴州省依次推出了GZ-1型散葉堆積烤房及GZSM-06-02型氣流下降式和 GZSM-06-03型氣流上升式兩種散葉型密集烤房。

密集式烤房的裝煙密度為普通烤房的 2～ 3倍;以機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)的熱風(fēng)循環(huán)方式對(duì)裝煙室的煙葉加熱,葉間隙風(fēng)速為普通烤房的 2～ 3倍;通過(guò)溫濕度自控或半自控設(shè)備,使裝煙室呈現(xiàn)封閉式內(nèi)循環(huán)或部分開(kāi)放式外循環(huán)結(jié)合內(nèi)循環(huán),控制烤房加熱和通風(fēng)排濕,達(dá)到溫度和濕度的精準(zhǔn)控制,滿足煙葉烤黃、烤干、烤香需要。

1.2.2 密集烤房烘烤工藝的研究與應(yīng)用

在密集烤房推廣的過(guò)程中,各地根據(jù)自己的實(shí)際情況,在三段式烘烤工藝的基礎(chǔ)上,摸索出了一些密集式烘烤的經(jīng)驗(yàn)。如:安徽省密集烤房的烘烤工藝特點(diǎn)是:“一長(zhǎng)兩短”,即延長(zhǎng)變黃期,縮短定色期和干筋期[18];山東臨沂總結(jié)出的“高溫充分變黃慢烤,控溫二拖慢定色,快速急火殺筋”即“一高二慢一快”的烘烤技術(shù)。湖南蔣篤忠在研究了 YZER密集烤房的配套烘烤工藝后提出,散葉方式烘烤變黃、定色濕度不宜高,掌握干球溫度 35～ 38℃ ,濕球溫度 33～ 34℃ ,促使煙葉基本變黃,葉尖發(fā)軟倒伏;干球溫度 41～ 42℃,濕球溫度34～ 35℃ ,葉片全黃 ,葉尖微翹;干球溫度 46～ 48℃ ,濕球溫度 36～ 37℃,使煙筋全黃,勾尖上翹呈蓬松狀態(tài);干球溫度 53～ 54℃ ,濕球溫度 37～ 39℃ ,葉片全干 ,平鋪的煙層呈蓬松狀態(tài);干球溫度65～ 68℃,濕球溫度42～ 43℃,使煙筋干燥。

從 2004年開(kāi)始,通過(guò)開(kāi)展“烘烤環(huán)境溫濕度與煙葉的品質(zhì)”、“裝煙密度與主要生理特征及對(duì)煙葉品質(zhì)的影響”等專項(xiàng)系列研究,在密集烤房的烘烤機(jī)理方面取得了突破。根據(jù)三段烘烤基本原理,結(jié)合密集烘烤機(jī)理研究[19～23],制定了“低溫中濕變黃、中溫定色、相對(duì)高溫干筋、適當(dāng)控制各階段的風(fēng)量風(fēng)速”的密集烤房烘烤技術(shù)原則,裝煙密度:55～ 65 kg/m3,煙葉素質(zhì)均勻一致、高質(zhì)量編煙裝煙等配套技術(shù),并將密集式烤房烘烤技術(shù)融入到《烤煙烘烤技術(shù)規(guī)程》。經(jīng)過(guò)2002～ 2006年廣泛試驗(yàn)示范和技術(shù)研討,理清了密集式烤房的技術(shù)關(guān)鍵,經(jīng)多次修改,于 2006年制定了《密集式烤房技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(試用),現(xiàn)已在各地試用。該標(biāo)準(zhǔn)確立了密集烤房建(改)造的基本規(guī)格、技術(shù)參數(shù)和供熱設(shè)備性能參數(shù),使風(fēng)機(jī)和電機(jī)的配置得到了優(yōu)化,自控設(shè)備達(dá)到了精確控制。

2 密集式烤房烘烤技術(shù)

密集式烤房的烘烤基本理論與普通標(biāo)準(zhǔn)化烤房相同,但是由于裝煙密度大,有強(qiáng)制通風(fēng)和熱風(fēng)循環(huán),這和普通標(biāo)準(zhǔn)化烤房又有不同。

2.1 密集烘烤的特殊性

2.1.1 煙葉在密集烘烤過(guò)程中的生理效應(yīng)

密集式烤房在煙葉烘烤的變黃階段一般都要保持密閉狀態(tài),且烤房?jī)?nèi)裝煙密度一般在60～ 70 kg/m3,在此期間煙葉的呼吸作用導(dǎo)致環(huán)境CO2的濃度比普通烤房更高,使煙葉宏觀的變黃速度更快[1]。王松峰等人[19]研究表明,和普通裝煙密度相比,密集烤房在整個(gè)烘烤過(guò)程中,裝煙密度為 55～ 65 kg/m3處理煙葉淀粉酶、過(guò)氧化物酶、抗壞血酸過(guò)氧化物酶的活性較高,葉綠素含量最低。

煙葉色素、淀粉、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,主要發(fā)生在變黃和定色階段,特別是54℃以前,而且環(huán)境溫濕度和煙葉水分是所必需的條件[24]。密集式烤房的保溫保濕性能比普通烤房更好,對(duì)環(huán)境溫濕度和通風(fēng)的精準(zhǔn)控制,能夠有效控制煙葉水分動(dòng)態(tài),變黃階段煙葉失水量較小,有利于使淀粉酶和蛋白酶保持較高的活性,實(shí)現(xiàn)淀粉、蛋白質(zhì)和葉綠素、胡蘿卜素等大分子物質(zhì)的完全轉(zhuǎn)化。

宮長(zhǎng)榮等人[23,25]研究表明,低溫中濕變黃條件(變黃階段干球溫度 38℃,相對(duì)溫度 80%～85%)下淀粉酶、蛋白酶、超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶(CAT)活性提高,作用時(shí)間延長(zhǎng),丙二醛積累較少,有利于煙葉內(nèi)含物質(zhì)的分解轉(zhuǎn)化,中濕定色條件下,烤后煙葉顏色深、油分足、身份適中、化學(xué)成分含量適宜、比例協(xié)調(diào)。高玉珍等人[26]研究表明,密集烘烤低溫中濕處理能提高煙葉中性致香物質(zhì)的含量,有利于改善煙葉的內(nèi)在品質(zhì)。

2.1.2 風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)和熱風(fēng)循環(huán)

密集式烤房在烘烤過(guò)程中,裝煙室與加熱室之間既有熱空氣的內(nèi)循環(huán),又有冷空氣不斷進(jìn)入加熱室內(nèi),熱空氣不斷從裝煙室排出的外循環(huán),這種冷熱空氣在外源機(jī)械動(dòng)力作用下的雙循環(huán)是密集式烤房最重要的屬性。它與普通烤房相比,換熱效果更好,熱量得到重復(fù)利用,平面溫差和垂直溫差更小,葉間隙風(fēng)速增加。據(jù)測(cè)定:普通烤房在煙葉定色階段的葉間隙風(fēng)速是0.04～ 0.06 m/s,而密集式烤房同期葉間隙風(fēng)速是0.2～0.3 m/s,葉間隙風(fēng)速增加,能使熱空氣充分和葉面接觸進(jìn)行濕熱交換,能夠有效地避免烤黑、烤青、掛灰等烤壞現(xiàn)象,使烤后煙葉顏色鮮亮、色度更均勻。

2.1.3 溫濕度精準(zhǔn)控制

密集烤房的溫濕度自控設(shè)備自控儀,對(duì)干球溫度和濕球溫度的測(cè)量范圍均為 0～ 99.9℃,分辨率均為0.1℃,整體配置能夠達(dá)到裝煙室干球溫度控制精度±1.5℃,裝煙室濕球溫度控制精度±0.5℃,裝煙室平面溫差≤2℃,濕球溫度差≤0.5℃。烘烤過(guò)程溫濕度的精準(zhǔn)控制,能確保煙葉在最佳濕度環(huán)境和通風(fēng)排濕條件下實(shí)現(xiàn)煙葉的調(diào)制。

2.2 密集烘烤的基本原則和關(guān)鍵溫濕度指標(biāo)

2.2.1 基本原則

“適度低溫中濕變黃,中濕定色干葉,相對(duì)高溫干筋,適當(dāng)控制各階段的風(fēng)量風(fēng)速”是密集烤房煙葉烘烤的基本原則。其含義是:①低溫中濕變黃使煙葉以較慢的速度和較長(zhǎng)的時(shí)間均衡變黃,保持失水速度和變黃速度的協(xié)調(diào),提高煙葉變黃程度的均衡性,實(shí)現(xiàn)有效促進(jìn)煙葉大分子物質(zhì)的轉(zhuǎn)化分解和煙葉香氣前體物質(zhì)的形成;②中濕定色使煙葉在適宜的溫度下進(jìn)一步促進(jìn)大分子物質(zhì)徹底轉(zhuǎn)化,另一方面小分子香氣基礎(chǔ)物質(zhì)聚縮形成更多的致香物質(zhì);③干筋階段相對(duì)高濕和低速通風(fēng),減少煙葉內(nèi)含物質(zhì)揮發(fā),確保煙葉外觀質(zhì)量和物理特性改善,化學(xué)成分適宜,內(nèi)在品質(zhì)提高。

2.2.2 關(guān)鍵溫濕度指標(biāo)

變黃階段:①干球溫度 35～ 38℃,濕球溫度 34～36℃,煙葉達(dá)到七八成黃,葉片發(fā)軟;②干球溫度 41～42℃,濕球溫度 36～ 37℃,煙葉達(dá)到九成黃,主脈充分發(fā)軟。 分別在 37～ 38℃和 42℃左右延長(zhǎng)時(shí)間。

定色階段:①干球溫度 42～ 48℃,濕球溫度 37～39℃,煙葉達(dá)到半干;②干球溫度 48～ 54℃,濕球溫度38～ 40℃ ,煙葉達(dá)到全干。分別在 47℃左右和 54～ 55℃延長(zhǎng)時(shí)間。

干筋階段:干球溫度 54～68℃,濕球溫度 41～43℃,達(dá)到煙筋干筋,在 65～ 67℃延長(zhǎng)時(shí)間。

2.3 通風(fēng)與煙葉烘烤質(zhì)量

煙葉在烘烤過(guò)程中不同階段通風(fēng)的意義不同。變黃階段適當(dāng)通風(fēng)的作用主要是:減少烤房?jī)?nèi)各棚次之間的溫濕度差,定色和干筋階段的通風(fēng)主要是排除煙葉水分,所以煙葉烘烤不同階段的通風(fēng)和葉間隙風(fēng)速,對(duì)煙葉烘烤品質(zhì)形成的效應(yīng)不同。

2.3.1 通風(fēng)量對(duì)煙葉化學(xué)成分的影響

煙葉化學(xué)成分是煙葉內(nèi)在質(zhì)量的體現(xiàn),在烘烤的過(guò)程中,變黃階段通風(fēng)量大時(shí),煙葉內(nèi)含物質(zhì)消耗較少,通風(fēng)量小時(shí)消耗較多。烘烤后期通風(fēng)量和葉間隙風(fēng)速減少,淀粉含量降低,而其它化學(xué)成分的變化不很明顯,以60℃以后減少通風(fēng),煙葉的化學(xué)成分更為協(xié)調(diào)。

2.3.2 通風(fēng)量對(duì)煙葉外觀質(zhì)量的影響

在烘烤過(guò)程中通風(fēng)量大時(shí),烤后煙葉顏色更鮮亮,通風(fēng)量小時(shí)色度較弱。在60℃以后減少通風(fēng)的條件下,烤后煙葉的外觀質(zhì)量整體好,葉面顏色均勻,桔色煙比例增加,色度和油分更好,雜色煙、掛灰煙比例降低。

2.3.3 通風(fēng)速度對(duì)煙葉香氣品質(zhì)的影響

煙葉烘烤過(guò)程中溫度和濕度都是在動(dòng)態(tài)下實(shí)現(xiàn)的,不同的溫濕度配合導(dǎo)致煙葉水分動(dòng)態(tài)不同,烤后煙葉香氣也有很大差異。生產(chǎn)實(shí)踐表明,如果在變黃階段煙葉脫水過(guò)多,即使煙葉變黃程度良好,烤后仍表現(xiàn)香吃味平淡,并有強(qiáng)烈的苦澀味和青雜氣;如果變黃階段脫水適當(dāng),而定色階段脫水速度過(guò)快,則干煙辛辣味,刺激性強(qiáng),煙氣粗糙。反之,如果變黃或定色前期煙葉脫水速度緩慢,則烤干后煙葉辛辣味和刺激性增強(qiáng);如果到定色前期一直脫水遲緩,烤后煙葉的辛辣味和刺激性雖小,但香氣質(zhì)顯著發(fā)悶,香味不突出。

有研究[28,29]表明,在煙葉干燥期間若風(fēng)速高時(shí),烤后煙葉香氣淡、辣味重、刺激性大;相反情況下煙葉顏色趨于深,香氣和吃味濃郁。在密集式烤房掛兩層煙葉時(shí),風(fēng)速以 0.2 m/s的最好,若風(fēng)速大于 0.3 m/s,香氣、吃味明顯下降;烤房?jī)?nèi)掛三層煙葉時(shí),風(fēng)速以 0.3 m/s左右較為適宜。風(fēng)速對(duì)煙葉香氣質(zhì)量的影響,以定色階段和干筋前期最大。日本的研究提出了密集式烤房烘烤過(guò)程適宜的通風(fēng)速度為0.2～ 0.3 m/s,成為密集烤房風(fēng)機(jī)配備的基礎(chǔ)參數(shù)[1]。

2.4 目前密集式烤房風(fēng)電機(jī)配置與操作

2.4.1 密集式烤房風(fēng)電機(jī)配置

密集式烤房的技術(shù)核心是增加煙葉在烘烤中的間隙風(fēng)速。根據(jù)煙葉烘烤過(guò)程對(duì)空氣流通的需求實(shí)際,選擇風(fēng)機(jī)時(shí)要考慮以下參數(shù)。①風(fēng)量:經(jīng)計(jì)算每 1 m3裝煙室每小時(shí)的最大需風(fēng)量為936 m3;②風(fēng)速:0.2～ 0.3 m/s;③風(fēng)壓:150～ 230 Pa;④電機(jī)功率。 與國(guó)外密集式烤房相比,我國(guó)裝煙密度要小得多,但在風(fēng)機(jī)配置方面,一度諸多配置功率 3.5～ 4.5 kW的 8號(hào)風(fēng)機(jī)電機(jī),風(fēng)量、風(fēng)速過(guò)大,導(dǎo)致烤后煙葉顏色淺淡,油分減少現(xiàn)象突出,而且烘烤耗電量高。此后,對(duì)風(fēng)、電機(jī)匹配的研究表明,裝煙室長(zhǎng)8 m,烤房配備風(fēng)量為21 600 m3/h的風(fēng)機(jī)和功率為 3.0/2.2 kW變極變速電機(jī),能夠滿足煙葉烘烤需要。

2.4.2 密集式烤房烘烤的風(fēng)電機(jī)操作

變黃階段風(fēng)機(jī)的基本作用是流通空氣縮小煙層之間的垂直溫濕度差,使煙葉均衡變黃和一致脫水,在此期間,葉間隙很小,通風(fēng)困難,因此需要較大的風(fēng)壓風(fēng)量。風(fēng)機(jī)一般采用低速到中速運(yùn)轉(zhuǎn)。

定色階段的主要任務(wù)是逐漸加快煙葉水分散失,促進(jìn)干燥。為了滿足大量的濕熱交換需要,促進(jìn)煙葉均衡干燥,要求空氣流通速度不斷增大。隨著煙葉脫水量的增加,葉間隙越來(lái)越大,若供風(fēng)量不變,葉間隙風(fēng)速將增加。風(fēng)機(jī)必須連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),不能停機(jī),一般用中速到高速運(yùn)轉(zhuǎn),確保流過(guò)煙葉間的風(fēng)速穩(wěn)定控制在 0.2～0.3 m/s。

干筋階段,主要的任務(wù)是排除煙筋中殘存的水分,因此,一方面通風(fēng)是必須的,另一方面不需要更大的通風(fēng)速度和通風(fēng)量。要求調(diào)低電機(jī)轉(zhuǎn)速,以濕球溫度不超過(guò) 43℃為準(zhǔn)。

3 展 望

烤房及其配套烘烤工藝的發(fā)展與我國(guó)煙葉生產(chǎn)水平的提高息息相關(guān),隨著我國(guó)煙葉組織形式的變化,迫切需要先進(jìn)的密集烘烤加工設(shè)備與之相適應(yīng),烤房的密集化將是我國(guó)烘烤設(shè)備發(fā)展史上的一次革命。密集烤房的推廣應(yīng)用必將加快我國(guó)煙葉生產(chǎn)由數(shù)量規(guī)模型向質(zhì)量效益型轉(zhuǎn)變,由粗放管理向集約管理轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)我國(guó)煙葉生產(chǎn)的跨越式發(fā)展,有利于提高我國(guó)煙葉國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,加快我國(guó)煙葉生產(chǎn)現(xiàn)代化進(jìn)程,提高我國(guó)煙葉的經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)我國(guó)煙葉生產(chǎn)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),今后要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行深入研究。

3.1 普通烤房密集化(普改密)改造

目前,我國(guó)對(duì)一部分普通烤房進(jìn)行了密集式改造,克服了普通烤房的一些缺點(diǎn),煙葉烘烤質(zhì)量獲得了提升。但各地改造不規(guī)范,供熱系統(tǒng)及控溫控濕只達(dá)到半自動(dòng)化,要加大外置式普改密的推廣應(yīng)用,同時(shí)要加大全自動(dòng)化、精準(zhǔn)控制及其配套烘烤工藝的研究。

3.2 密集式烤房及烘烤技術(shù)的推廣應(yīng)用

(1)降低使用成本。目前,密集烤房的使用成本較高,由于國(guó)家煙草局采取了高標(biāo)準(zhǔn)的建造補(bǔ)貼,才得以順利推廣。因此,要加強(qiáng)對(duì)散熱新型材料、濕熱空氣的熱能再利用、風(fēng)電機(jī)的節(jié)電技術(shù)、煙夾夾煙烘烤等方面的研究,進(jìn)一步降低建造成本,延長(zhǎng)設(shè)備壽命,提高熱能利用,減少用電量和耗煤量。要進(jìn)一步開(kāi)展自動(dòng)化、精準(zhǔn)控制、遠(yuǎn)程烘烤監(jiān)控等方面的研究,減少烘烤人工成本,提高烘烤質(zhì)量。同時(shí)要開(kāi)展密集烤房在其它農(nóng)產(chǎn)品烘干中的綜合利用研究,提高烤房的利用率。

(2)開(kāi)展太陽(yáng)能和“生物質(zhì)能源”的利用研究。煤炭是我國(guó)烤煙烘烤的最主要燃料,在能源緊張、燃料價(jià)格不斷上升的形勢(shì)下,利用太陽(yáng)能、生物質(zhì)能源的密集烤房將是一種發(fā)展趨勢(shì)。在太陽(yáng)能的利用上,可以加強(qiáng)太陽(yáng)能與電能、煤炭等協(xié)同利用的研究。在“生物質(zhì)能源”利用方面,“秸稈壓塊”技術(shù)已有進(jìn)展,但要推廣利用,還必須加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的研究。

(3)完善密集烘烤工藝。對(duì)密集烤房和普改密烤房烘烤機(jī)理研究雖有一些突破,但已報(bào)道的研究結(jié)果也有矛盾之處。裝煙方式的改變、裝煙密度的增加、風(fēng)速實(shí)行任意調(diào)節(jié)等,煙葉在烘烤過(guò)程中的物理、化學(xué)變化是否相同,密集烤房的烘烤機(jī)理有待進(jìn)一步研究完善。

由于目前密集烤房種類較多,雖然對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)一,但仍然具有特殊性。因此,應(yīng)結(jié)合各地的生產(chǎn)實(shí)踐,根據(jù)不同類型密集烤房的特點(diǎn)及采取的方式方法,結(jié)合密集烘烤機(jī)理的研究進(jìn)展,根據(jù)客戶的品質(zhì)需求特點(diǎn),逐步完善密集烘烤工藝。

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