李旭華,邱妙文,文 俊,何振峰
(1.廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司,廣州 510145;2.廣東省煙草南雄科學(xué)研究所,廣東 南雄 412400)
密集式烤房是近幾年煙葉產(chǎn)區(qū)大規(guī)模推廣應(yīng)用的新型烤煙烘烤設(shè)備,是煙葉烘烤環(huán)節(jié)的一次重大技術(shù)改革。密集式烤房具有容量大、裝煙多、獨(dú)立供熱、風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供熱和通風(fēng)排濕等優(yōu)點(diǎn)[1],能有效提高煙葉烘烤的安全性、烘烤效率和煙葉質(zhì)量。但在推廣應(yīng)用中,發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)部分密集式烤房烤后煙葉顏色偏淡、油分減少、香氣降低的現(xiàn)象。密集烤房改進(jìn)研究主要集中在結(jié)構(gòu)改造[2]、裝煙方式[3-4]和控制設(shè)備開發(fā)[5]等方面,對(duì)風(fēng)機(jī)配置的研究主要是針對(duì)普改密的烤房[6],關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)密集烤房風(fēng)速風(fēng)量的研究鮮有報(bào)道。因此,本研究在正常裝煙密度的前提下,對(duì)原烤房風(fēng)機(jī)電機(jī)改裝變頻器,采用變頻技術(shù)來調(diào)控烘烤過程中烤房中的風(fēng)量和風(fēng)速,為推廣變頻電機(jī)在密集式烤房中應(yīng)用提高煙葉烘烤質(zhì)量提供理論支撐。
試驗(yàn)于 2011年在廣東省韶關(guān)市始興縣馬市鎮(zhèn)黃田現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)示范點(diǎn)密集烤房群中進(jìn)行,密集烤房為8 m×2.7 m×3層標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)烤房,循環(huán)風(fēng)機(jī)是7號(hào)4葉軸流風(fēng)機(jī),風(fēng)量15 000 m3/h以上,風(fēng)壓170~250 Pa,內(nèi)置電機(jī)一體聯(lián)結(jié),電機(jī)功率2.2 kW,額度頻率50 Hz,轉(zhuǎn)速500~1440 r/min。試驗(yàn)選擇兩座密集烤房??痉緼:電機(jī)未加裝變頻器,采用南方煙葉烘烤工藝曲線進(jìn)行烘烤,全程電機(jī)頻率、轉(zhuǎn)速不變。烤房B:電機(jī)改裝變頻器,可在0~50 Hz范圍內(nèi)調(diào)頻,控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。采用南方煙葉烘烤工藝曲線進(jìn)行烘烤,根據(jù)烘烤進(jìn)程調(diào)節(jié)電機(jī)頻率,頻率調(diào)節(jié)如表1所示。試驗(yàn)選擇同一農(nóng)戶中部煙葉,用竹竿綁煙掛于兩烤房二層,一、三層為另一農(nóng)戶中部煙葉,總裝煙量420竿。每隔5 h測(cè)定烤房?jī)?nèi)二層葉隙間風(fēng)速。
表1 烘烤進(jìn)程中電機(jī)頻率調(diào)節(jié)參數(shù)Table 1 Motor frequency adjustable parameters in baking
用清華同方RHAT-301型風(fēng)速/溫度儀測(cè)定烤房?jī)?nèi)溫度和葉隙間風(fēng)速。按照GB2635—92烤煙分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)二層煙葉外觀質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比分析。按照YC/T159—2002、YC/T160—2002、YC/T161—2002、YC/T173—2003煙葉及制品化學(xué)成分分析標(biāo)準(zhǔn),對(duì)煙樣進(jìn)行常規(guī)化學(xué)成分檢測(cè)。按照YC/T138—1998煙草及制品感官評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)樣品進(jìn)行煙葉感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。
烤房?jī)?nèi)葉隙間風(fēng)速大小與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、烘烤階段煙葉變化狀態(tài)有關(guān)。在同一烘烤階段,風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高,烤房?jī)?nèi)風(fēng)量和風(fēng)壓增加,葉隙間風(fēng)速會(huì)隨之增大。在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下,隨著烘烤進(jìn)程,煙葉失水凋萎、干燥卷筒,葉間隙擴(kuò)大,風(fēng)速也會(huì)隨著增大。
從圖1可知,烤房A電機(jī)未采用調(diào)速措施,烤房葉隙間風(fēng)速隨烘烤進(jìn)程而增大。風(fēng)速從變黃期0.40 m/s左右,到干筋期增大到0.83 m/s,增加了一倍多??痉緽電機(jī)采取在不同階段用不同頻率調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,整個(gè)烘烤階段風(fēng)速變化幅度較小,穩(wěn)定在0.20~0.50 m/s之間。
圖1 不同烘烤階段葉隙間風(fēng)速變化曲線圖Fig.1 Wind speed change curve between leaf gap in different baking stage
在烘烤過程中,每8 h觀測(cè)一次干、濕球溫度和煙葉變化狀況(表2)。煙葉變黃速度與溫度有緊密關(guān)系,溫度較高,則變黃較快[1,7]。在變黃階段,由于烤房A電機(jī)為全速運(yùn)作,而烤房B電機(jī)為變頻30~40 Hz之間變化運(yùn)行,因此烤房A二層煙葉干球溫度提升較快,煙葉變黃速度和程度均比烤房B快。
循環(huán)風(fēng)機(jī)兼有循環(huán)送風(fēng)加熱和通風(fēng)排濕功能,在裝煙密度和進(jìn)風(fēng)門開啟大小相同的條件下,風(fēng)速越大,排濕速度越快。在定色期,烤房A電機(jī)為全頻全速運(yùn)作,烤房B電機(jī)為變頻40~48 Hz之間變化運(yùn)行,烤房A煙葉失水一直比烤房B稍快,煙葉干燥速度快5~8 h。直到全房煙干,烤房A比烤房B提前約10 h,煙葉干燥速度與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正相關(guān)。
表2 不同烘烤階段干、濕球溫度與煙葉變化程度Table 2 The statistics of rry-bulb temperature, eet-bulb temperature and tobacco change in different baking stage
隨機(jī)抽樣10%進(jìn)行外觀質(zhì)量評(píng)價(jià),結(jié)果如表3。兩烤房煙葉烘烤質(zhì)量較好,以橘黃色為主,其中烤房B煙葉色度“濃”的比例要比烤房A多27%,成熟度、組織結(jié)構(gòu)稍好,油分、身份等差異不大。通過變頻技術(shù)調(diào)節(jié)變黃期風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,降低了變黃期烤房?jī)?nèi)葉隙間風(fēng)速,延長(zhǎng)了變黃時(shí)間,對(duì)提高煙葉橘黃色比例和色度有明顯作用。
表3 不同風(fēng)機(jī)處理煙葉外觀質(zhì)量Table 3 The statistics of tobacco external appearance quality of different fan processing
煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性直接反映出煙葉成熟狀況,也直接影響煙葉感官評(píng)吸質(zhì)量[8]。如表4顯示,兩處理烤房煙樣化學(xué)成分較為協(xié)調(diào),其中烤房B與烤房A相比,總糖和還原糖分別高1.1%和3%,淀粉含量低0.7%,其余成分差異不大。這與烤房B在變黃期和定色前期升溫較慢、時(shí)間延長(zhǎng)有關(guān)。在42 ℃前后適當(dāng)延長(zhǎng)烘烤時(shí)間,有利于淀粉酶活性保持和淀粉降解[9],增加總糖和還原糖含量。
表4 不同風(fēng)機(jī)處理煙葉化學(xué)成分Table 4 The statistics of tobacco leaves chemical component of different fan processing
由表5看出,烤房B比烤房A煙樣香氣質(zhì)稍好,香氣量略感充足,刺激性和雜氣較小,余味較舒適。說明通過采用變頻技術(shù),降低了烤房?jī)?nèi)葉隙間風(fēng)速,延長(zhǎng)了變黃時(shí)間,提高了煙葉變黃程度,有利于改善煙葉感官評(píng)吸質(zhì)量。
表5 不同風(fēng)機(jī)處理煙葉感官質(zhì)量評(píng)吸結(jié)果Table 5 The result of tobacco organoleptic quality of different fan processing
已有研究[7]證明,密集烤房裝煙密度是普通烤房3倍的情況下,葉隙間風(fēng)速在0.2~0.3 m/s,對(duì)煙葉烘烤品質(zhì)形成有利。風(fēng)速過高,會(huì)引起香氣物質(zhì)的損失,導(dǎo)致煙葉香氣質(zhì)和香氣量下降。宮長(zhǎng)榮等[7]研究表明,密集烤房掛三層煙葉時(shí),葉隙間風(fēng)速以0.2~0.4 m/s較為適宜,風(fēng)速低時(shí),調(diào)制后煙葉顏色趨于深橘黃,香氣和吃味濃郁,風(fēng)速過高,調(diào)制后煙葉顏色趨于檸檬黃,香氣淡,刺激性大。
密集式烤房電機(jī)改裝變頻器,能方便調(diào)節(jié)電流頻率輸入,調(diào)控烤房風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速,何亞浩等[10]研究表明,風(fēng)機(jī)變頻組合干球溫度在38 ℃以前960 r/min,38 ℃以后 1450 r/min,54 ℃以后降為 960 r/min,對(duì)煙葉品質(zhì)最好[10]。在廣東煙區(qū),密集烤房裝煙密度420竿的條件下,變黃期頻率設(shè)置為30 Hz-35 Hz-40 Hz,定色期頻率設(shè)置為45 Hz-48 Hz-48 Hz-40 Hz,干筋期頻率設(shè)置為35 Hz-30 Hz-25 Hz,能保持烤房煙葉葉隙間風(fēng)速相對(duì)穩(wěn)定在0.2~0.5 m/s范圍內(nèi)。由于風(fēng)速降低,可減緩排濕速度,延長(zhǎng)變黃和定色時(shí)間,有利于提高煙葉烘烤外觀質(zhì)量,協(xié)調(diào)煙葉內(nèi)在化學(xué)成分,改善煙葉感官評(píng)吸質(zhì)量。
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