烤煙散葉堆積烘烤過程中烘烤因素與葉溫變化的通徑分析

路曉崇， 宋朝鵬， 典瑞麗， 董艷輝， 裴曉東， 賀 帆， 宮長榮

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草行業(yè)煙草栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河南 鄭州 450002；2.中國煙草總公司職工進(jìn)修學(xué)院， 河南 鄭州 450008；3.湖南省煙草公司長沙市公司瀏陽市分公司, 湖南 瀏陽 410300)

烤煙散葉堆積烘烤過程中烘烤因素與葉溫變化的通徑分析

路曉崇1， 宋朝鵬1， 典瑞麗2， 董艷輝1， 裴曉東3， 賀 帆1， 宮長榮1

(1.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草行業(yè)煙草栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 河南 鄭州 450002；2.中國煙草總公司職工進(jìn)修學(xué)院， 河南 鄭州 450008；3.湖南省煙草公司長沙市公司瀏陽市分公司, 湖南 瀏陽 410300)

為研究散葉堆積烘烤過程中其他烘烤因素對葉溫變化的影響，利用烤煙多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測儀與溫濕度自控儀測量烘烤過程中葉溫、風(fēng)速、風(fēng)壓、干球溫度、濕球溫度和相對濕度.結(jié)果表明，散葉堆積烘烤過程中葉溫的變化有4個(gè)階段：預(yù)熱階段、葉溫平穩(wěn)階段、緩慢升溫階段、快速升溫階段.在不同階段對葉溫變化影響的主要因素不同，預(yù)熱階段的主要影響因素是干球溫度與風(fēng)壓；葉溫平穩(wěn)階段的主要影響因素為干球溫度、相對濕度和風(fēng)壓；緩慢升溫階段的主要影響因素是干球溫度與相對濕度，快速升溫階段的對葉溫變化的影響以干球溫度與相對濕度為主，風(fēng)速與風(fēng)壓為輔.葉溫的變化是煙葉外在環(huán)境與內(nèi)在生理的共同作用，散葉堆積烘烤過程中可以通過控制葉溫的變化來提高煙葉烘烤質(zhì)量.

烤煙；散葉堆積烘烤；葉溫；烘烤因素；通徑分析

散葉密集烤房的大力推廣給煙葉的烘烤帶來諸多便利，尤其是散葉堆積烤房具有裝煙量大、省工、省時(shí)的特點(diǎn)，但烘烤技術(shù)要求較高，廣大煙農(nóng)接受程度較低[1,2].植物作為一種變溫有機(jī)體,其葉溫是同環(huán)境進(jìn)行能量交換的結(jié)果,葉溫的變化受到水分、溫度、空氣相對濕度以及風(fēng)速等眾多因素影響[3～5].在正常情況下，植物的葉片溫度通過蒸騰失水來維持相對的穩(wěn)定性，一旦遇到外界脅迫如干旱的影響，葉溫的變化將被用來監(jiān)測診斷植株的受脅迫情況[6],可見葉溫對煙葉的烘烤有很大影響，因此，為了簡化烘烤工藝，提高煙葉生產(chǎn)效率，需要對烘烤過程中葉溫的變化進(jìn)行研究.在干旱脅迫條件下，植株會(huì)發(fā)生相應(yīng)的自身調(diào)節(jié)來緩解脅迫帶來的壓力，從而度過危機(jī)繼續(xù)維持自身的生長發(fā)育[7],在散葉堆積烘烤過程中，由于濕球溫度除受溫度影響外還受到相對濕度與風(fēng)速的影響[8]，隨著烘烤的進(jìn)行，干濕球溫度計(jì)很快裸露在煙葉外邊，使得煙農(nóng)對烤房內(nèi)的濕球溫度判斷錯(cuò)誤，造成烤壞煙現(xiàn)象大面積出現(xiàn).然而，煙葉烘烤過程是一個(gè)不斷脫水的過程[9]，煙葉的葉溫變化反映了烤房內(nèi)煙葉的生理生化狀態(tài)[10,11]，對烤后煙的質(zhì)量與產(chǎn)量有較大影響[12].為此，運(yùn)用烤煙多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測儀與溫濕度自控儀對散葉堆積烘烤過程中的各烘烤參量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，研究散葉堆積烘烤過程中葉溫的變化以及干球溫度、濕球溫度、相對濕度、風(fēng)速與風(fēng)壓對葉溫的影響，以便了解煙葉的烘烤過程并改善烘烤工藝.

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2013年在湖南省瀏陽市河背煙葉烘烤工場進(jìn)行，供試品種為云煙97，煙田地勢平坦，土壤肥力中等，煙田栽培管理規(guī)范，煙株長勢、長相均勻一致，以成熟采收的中部葉(8～12位葉)為試驗(yàn)對象.

烤煙多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測儀由中國計(jì)量學(xué)院計(jì)量制造, 溫濕度自控儀由湖南九天科技股份有限公司生產(chǎn).試驗(yàn)所用烤房為氣流上升式散葉堆積密集烤房，烤房保溫、保濕性能良好，升溫、排濕靈敏，裝煙室長8 m、寬2.7 m、高3.5 m；裝煙層數(shù)為3層，裝煙容量5 000 kg.

1.2測定項(xiàng)目及方法

烤房內(nèi)裝煙松緊適宜，均勻一致.烤煙多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測儀的4個(gè)傳感器與烤房溫濕度傳感器比鄰安放在底棚距加熱室方向2 m位置的煙葉內(nèi).自烤房點(diǎn)火時(shí)開始計(jì)時(shí),烘烤過程中烤煙多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測儀與烤房溫濕度傳感器每隔1 h分別記錄1次葉溫、相對濕度、風(fēng)速、風(fēng)壓、干球溫度與濕球溫度.

2 結(jié)果與分析

2.1散葉堆積烘烤過程中葉溫變化的4個(gè)階段

烘烤過程中煙葉葉溫的變化與其葉片含水量以及所處環(huán)境溫度、風(fēng)速和空氣相對濕度關(guān)系密切[1].由圖1、圖2、圖3與圖4可以看出，散葉堆積烘烤過程中，葉溫的變化可以分為4個(gè)階段：葉片預(yù)熱階段，煙葉由鮮煙葉轉(zhuǎn)變?yōu)榘司懦牲S的煙葉，煙葉內(nèi)含水量高，細(xì)胞活性較高，對于逆境有較強(qiáng)的適應(yīng)性，由于葉片處于膨脹狀態(tài)，煙葉之間的空隙較小，透過的風(fēng)速小，風(fēng)壓低，且烤房內(nèi)的相對濕度較大，葉溫與濕球溫度的變化幾乎同步，濕球溫度、干球溫度與葉溫的差值保持在一定水平，葉溫伴隨著干球溫度的升高而升高；溫度穩(wěn)定階段，煙葉烘烤進(jìn)入變黃后期與定色前期，高溫層煙葉葉片干燥度有六七成，隨著干球溫度的不斷升高，濕球溫度的不斷降低，煙葉內(nèi)的水分逐漸排至葉表，整房煙葉葉片開始變軟塌架，煙葉間風(fēng)速減小，風(fēng)壓升高，烤房內(nèi)的相對濕度迅速降低，濕球溫度、干球溫度與葉溫的差值不斷增加，而葉溫則相對穩(wěn)定；慢速升溫階段，烘烤進(jìn)入大排濕階段，整房煙葉葉片逐漸干燥，風(fēng)速保持在較低水平，風(fēng)壓較高，干球溫度不斷升高，濕球溫度保持較低水平，煙葉間的相對濕度不斷降低，葉溫隨著細(xì)胞活性的不斷降低，細(xì)胞功能不斷遭到破壞，出現(xiàn)緩慢升高的趨勢；快速升溫階段，烘烤進(jìn)入定色后期與干筋期，風(fēng)速增加，風(fēng)壓下降，烤房內(nèi)相對濕度維持在較低水平，濕球溫度有所提高，葉溫隨著干球溫度的升高而快速升高.

圖1 烘烤過程中煙葉間干球溫度、濕球溫度與相對濕度的變化Fig.1 The changes of wet bulb temperature, drybulb temperature and RH in curing process

圖2 烘烤過程中煙葉間風(fēng)速與風(fēng)壓的變化Fig.2 The changes of wind speed andwind pressure in curing process

圖3 散葉堆積烘烤過程中葉溫的變化Fig.3 The changes of leaf temperature in curing process

2.2煙葉烘烤過程中不同階段烘烤因素與葉溫變化的通徑分析

為研究烘烤過程中不同階段干球溫度、濕球溫度、相對濕度、風(fēng)速與風(fēng)壓對葉溫變化的具體影響，對其進(jìn)行通徑分析(表1)，由表1可知，在預(yù)熱階段，烘烤的各物理因素與葉溫變化的相關(guān)系數(shù)表現(xiàn)為干球溫度>濕球溫度>相對濕度>風(fēng)壓>風(fēng)速，其中相對濕度與風(fēng)速與葉溫變化呈負(fù)相關(guān)，其余因素與葉溫變化的呈負(fù)相關(guān)，干球溫度對葉溫變化的直接影響最大，其余因素的直接影響相對較小，然而，其余因素通過干球溫度對葉溫的間接影響相對較大，說明在此階段干球溫度對葉溫的影響處于主導(dǎo)地位.

圖4 烘烤過程中干、濕球溫度與葉溫差值的變化Fig.4 The difference between wet bulb temperature,dry bulb temperature and leaf temperaturein curing process

在葉溫穩(wěn)定階段烘烤的各物理因素與葉溫變化的簡單相關(guān)系數(shù)為相對濕度>干球溫度>風(fēng)壓>風(fēng)速>濕球溫度，其中相對濕度和風(fēng)速與葉溫的變化呈負(fù)相關(guān)，其余因素與葉溫變化呈正相關(guān).相對濕度對葉溫變化的直接影響大于干球溫度對葉溫的直接影響，說明隨著烘烤的進(jìn)行，相對濕度對葉溫變化影響處于主導(dǎo)地位，干球溫度處于次主導(dǎo)地位，風(fēng)速對葉溫的影響作用逐漸提高，風(fēng)壓對葉溫變化影響的間接作用逐漸增加.

慢速升溫階段烘烤的各物理因素與葉溫變化的簡單相關(guān)系數(shù)表現(xiàn)為干球溫度>相對濕度>濕球溫度>風(fēng)速>風(fēng)壓，然而，各因素與葉溫變化影響的直接通徑系數(shù)均較小，其中風(fēng)速與葉溫的相關(guān)系數(shù)與葉溫平穩(wěn)階段相比有所增加，風(fēng)壓對葉溫影響的間接通徑系數(shù)之和有所降低，表明在慢速升溫階段，干球溫度與相對濕度對葉溫變化的影響作用相當(dāng)，均處在主導(dǎo)地位.風(fēng)速對葉溫的影響作用有所上升，風(fēng)壓對葉溫的影響作用有所下降.

快速升溫階段各因素與葉溫的相關(guān)系數(shù)均比較大，且風(fēng)速與風(fēng)壓和葉溫變化的相關(guān)系數(shù)均達(dá)到4個(gè)階段的最大值.其中相對濕度與風(fēng)壓和葉溫的變化呈負(fù)相關(guān)，干球溫度、濕球溫度與風(fēng)速和葉溫的變化呈正相關(guān)，但5個(gè)影響因素對葉溫的直接通徑系數(shù)均較小，這表明隨著烘烤進(jìn)程的推進(jìn)，各因素對葉溫變化的影響程度不斷增加，相對濕度與干球溫度對葉溫的影響均處于主導(dǎo)地位.

表1 各烘烤階段對葉溫影響的通徑分析Table 1 The influence on leaf temperature of path coefficients in different stages

注：劃橫線的為直接通徑系數(shù).

Note:The overline data were directed path coeffions.

3 討論

煙葉烘烤是煙葉內(nèi)水分不同程度散失的過程[13].葉溫是煙葉對烘烤環(huán)境與內(nèi)部生理生化共同作用的反映[3～5]，烘烤過程中烘烤環(huán)境主要通過影響煙葉的氣孔變化及內(nèi)部水分的變化來影響葉溫的變化[14～17]，再者,烘烤過程中葉溫與干球溫度的差值和葉溫與濕球溫度的差值反映著烤房內(nèi)煙葉水分盈虧狀態(tài)[18].本研究結(jié)果表明，烘烤過程中葉溫變化的不同階段受到其他烘烤因素的影響程度有所不同，葉片預(yù)熱階段對葉溫影響的主導(dǎo)因素是干球溫度，這一時(shí)期干球溫度、濕球溫度二者與葉溫的差值均相對較小，可能是由于煙葉細(xì)胞功能完善，組織水分充足，對高溫環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)[19]；葉溫穩(wěn)定階段對葉溫變化影響的主導(dǎo)因素是相對濕度，可能由于自由水與束縛水的比例減少，煙葉抵抗逆境的能力達(dá)到最大[20]，致使通過升高干球溫度促進(jìn)水分蒸發(fā)的難度增大，而相對濕度通過加速烤房內(nèi)外空氣交換的方式來促進(jìn)煙葉的失水，進(jìn)而影響葉溫的變化，再者干球溫度、濕球溫度與葉溫的差值逐漸變大，表明煙葉內(nèi)的水分不斷散失，且散失速率不斷增加，這與王松峰等[20],孫帥帥等[21]的研究是一致的；慢速升溫階段與快速升階段對葉溫變化的主導(dǎo)因素是干球溫度與相對濕度，干球溫度與葉溫的差值逐漸較小，濕球溫度與葉溫的差值快速增加[22]，此階段處于定色階段后期與整個(gè)干筋階段煙葉的水分快速散失，通過升高干球溫度與加快烤房內(nèi)外空氣交換速率的方法實(shí)現(xiàn)煙葉水分的排出.煙葉的形態(tài)逐漸固定，煙葉間的風(fēng)速與風(fēng)壓逐漸穩(wěn)定.

總之，整個(gè)烘烤過程葉溫的變化受到多種烘烤因素的影響，且葉溫與烤房內(nèi)干球溫度變化有著相同的趨勢，隨烘烤干球溫度的升高而升高，但干球溫度的變化對葉溫變化的影響存在滯后性，這與吳強(qiáng)等[23]的研究結(jié)果是一致的.

散葉堆積烘烤過程中葉溫的變化可以分為4個(gè)階段，在不同的烘烤階段對葉溫影響的主導(dǎo)因素不同.在預(yù)熱階段，干球溫度對葉溫的影響較大;在葉溫穩(wěn)定階段，相對濕度與干球溫度對葉溫的影響均較大，風(fēng)速與風(fēng)壓對葉溫變化影響作用逐漸增加；在慢速升溫階段與快速升溫階段，干球溫度與相對濕度對葉溫變化的影響作用相當(dāng)，均處在主導(dǎo)地位.風(fēng)速對葉溫的影響作用有所上升，風(fēng)壓對葉溫的影響作用有所下降.烘烤過程中，在不同階段可有針對性地控制不同烘烤因素來控制葉溫的變化，進(jìn)而簡化烘烤工藝，提高散葉烘烤質(zhì)量，改善煙葉品質(zhì).

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(責(zé)任編輯：常思敏)

Pathanalysisofleaftemperatureandcuringfactorsofaccumulationoflooseleafcuredtobaccoincuringprocess

LU Xiao-chong1, SONG Zhao-peng1, DIAN Rui-li2， DONG Yan-hui1, PEI Xiao-dong3, HE Fan1, GONG Chang-rong1
(1.Key Laboratory for Tobacco Cultivation of Tobacco Industry, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China; 2.China Tobacco Training Center for Professional Technicians, Zhengzhou 450008, China; 3.Liu Yang Branch of Hunan Province Tobacco Company, Liu yang 410300,China)

To study the influence of some cured factors on leaf temperature in the curing process, the leaf temperature, wind speed, wind pressure, dry bulb temperature, wet bulb temperature and relative humidity were monitored by multi-parameter real-time monitor of flue-curing tobacco and temperature and humidity auto-controlled apparatus in curing process. The results showed that there were four stages about the leaf temperature in the curing process: preheated warming stage, stably warming stage, slowly warming stage and quickly warming stage. There were different main factors in the four stages. The main factors included dry bulb and wind pressure in the preheated warming stage; and the main factors were relative humidity and air pressure in stably warming stage; but the main factors were the dry bulb temperature and relative humidity in slow warming stage, however, the main factors were dry bulb temperature and relative humidity, next were wind speed and wind pressure in quickly warming stage. The reason for tobacco leaf temperature changing was the external environment and internal physiological interaction, so the leaf temperature could be controlled to improve the quality of tobacco curing comparison in loose leaf accumulation curing process.

tobacco; loose leaf accumulation curing; leaf temperature；curing factors; path analysis

1000-2340(2014)06-0684-05

S 572

：A

2014-03-27

中國煙草總公司資助項(xiàng)目(Ts-01-2011006)

路曉崇，1988年生，男，河南漯河人，碩士研究生，主要從事煙葉調(diào)制生理與數(shù)據(jù)挖掘工作.

宋朝鵬，1978年生，男，河南鄧州人，副教授，碩士生導(dǎo)師.