密集烤房配置變頻調(diào)速風機對煙葉中性致香物質(zhì)含量的影響

周效峰　韋建玉　顧明華

摘要：為確定密集烘烤各階段適宜的風速控制，提高密集烘烤質(zhì)量，利用湘密Ⅰ號密集烤房，研究變頻調(diào)速風機對烤后煙葉中性香氣物質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明：在裝煙容量4800kg條件下，經(jīng)變頻調(diào)速的烤房在變黃、定色、干筋階段分別采用864-1152 r/min、1440-1152 r/min 和1152-864 r/min 的風機轉(zhuǎn)速對烤后煙葉中性香氣物質(zhì)含量有不同程度提高，部位間香氣物質(zhì)含量增加次序為中部煙葉>上部煙葉>下部煙葉，香氣物質(zhì)種類間含量提高次序為美拉德反應產(chǎn)物>苯丙氨酸產(chǎn)物>類西柏烷類產(chǎn)物和新植二烯含量>類胡蘿卜素降解產(chǎn)物。

關鍵詞：密集烤房；變頻風機；煙葉；中性香氣物質(zhì)

中圖分類號：TS48 文獻標識碼：A 文章編號：1003-4374（2015）06-0029-05

Abstract： Effects of Frequency Motor of Bulk Curing on Aroma Constituents of cured tobacco were studied by using the XiangⅠ flue-curing barn. The result showed that The fan speed conditions were preliminarily defined in different curing stage on the capacity of 4800 kg，during yellow stage controlling 864-1152 r/min of rotation speed， during color-fixing stag controlling 1152-864 r/min of rotation speed， during stem-drying stage controlling 1152-864 r/min of rotation speed could satisfy the requirements of baking； Aroma Constituents of cured tobacco were increased， which appeared as middle leaf >upper leaves >lower leaves， and maillard reaction products >phenylalanine products >cemdrenoid and neopytadien >carotenoid.

Key words： bulk curing barn； frequency Motor ； tobacco leaf； aroma constituents

循環(huán)風機是密集烤房的核心，具有通風加熱和排濕的雙重功能，烘烤各階段風量大小對烤后煙葉的外觀質(zhì)量、內(nèi)在品質(zhì)和感官評吸質(zhì)量有顯著的影響[1-6]。煙葉香味是評定煙葉品質(zhì)的重要指標，密集烤房葉間隙風速對煙葉香氣物質(zhì)含量有顯著的影響，已被外國較早的研究結(jié)果所證實[7]，國內(nèi)在密集烤房推廣中也有所涉及，研究結(jié)果顯示，密集烘烤后期適當降低風機轉(zhuǎn)速對烤后煙葉中性香氣物質(zhì)含量均有不同程度的提高[8]。目前，生產(chǎn)上普遍采用4/6極變極調(diào)速三相電機來控制循環(huán)風機轉(zhuǎn)速，需要根據(jù)煙葉變化狀態(tài)人工調(diào)速，操作比較繁瑣；而采用變頻調(diào)速技術依據(jù)密集烤房通風阻力通過改變電機功率自動調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速，起到調(diào)節(jié)空氣流量的作用，但在密集烘烤中剛剛涉及[9-11]，且都是以風機全程1440r/min-1轉(zhuǎn)速為對照，與生產(chǎn)上密集烤房標準配置不盡相符。本試驗以湘密1號密集烤房配置常規(guī)的2.2KW的4/6變極變速風機為對照，以配置相同功率變頻風機為處理來研究不同烘烤階段風機轉(zhuǎn)速對煙葉中性香氣成分的影響，確定密集烘烤各階段適宜的風速控制，為提高密集烘烤質(zhì)量提供技術支持。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

供試煙葉來自湖南省邵陽市隆回縣荷香橋鎮(zhèn)張寨村，烤煙品種K326，分為下部、中部和上部三個部位，分別按8成熟和9成熟標準采收。供試烤房為2座湘密Ⅰ號密集烤房，裝煙室規(guī)格為8.0m×2.7m×3.5m，裝煙3層2路。

1.2 試驗設計

設兩個處理，一座密集烤房作為對照，配置電機額定功率為2.2 KW，配置循環(huán)風機為7號軸流風機，葉片4個，采用內(nèi)置電動機直聯(lián)結(jié)構(gòu)，葉輪的葉頂間隙控制在5mm左右，4/6極定頻調(diào)速，4極為最大轉(zhuǎn)速1440 r/min-1，6極為低速960 r/min-1；另一座密集烤房作處理，加配變頻器（西安圣華研制）調(diào)節(jié)風機轉(zhuǎn)速，在20-50 Hz連續(xù)調(diào)速。兩座烤房設置風機轉(zhuǎn)速和頻率見表1。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 中性至香物質(zhì)含量的提取和測定 每房煙葉充分回潮后，每個處理取X2F、C3F、B2F各2.0kg送廣西中煙工業(yè)有限責任公司技術中心進行中性香氣物質(zhì)含量測定。

樣品處理煙葉樣品除去主脈后，粉碎過60目篩，在溫度22℃ 、相對濕度60% 的環(huán)境下平衡24 h，稱取10.000 g 煙樣加入500ml圓底燒瓶中，隨后加1.00 g 檸檬酸、0.5ml 內(nèi)標硝基苯，再加入350ml蒸餾水，用恒溫電爐加熱蒸餾約2.5 h。同時加40 ml 二氯甲烷于另一圓底燒瓶中，60℃水浴加熱，收集有機相。將收集的有機相，用適量的Na2SO4干燥，至溶液澄清，將溶液轉(zhuǎn)移至100ml雞心瓶中，60℃水浴濃縮至約1ml，即得分析樣品。

經(jīng)前處理制備得到的分析樣品，由GC/MS鑒定結(jié)果和NIST庫檢索定性。GC/MS分析條件如下：色譜柱：HP-5 （60 m×0.25 mm ×0.25μm）；載氣及流速：He 0.8ml/min；進樣口溫度：250℃；傳輸線溫度：280℃：離子源溫度：177℃。升溫程序：50℃ （2min）2℃/min120℃（5min）2℃/min 240℃（30min）；分流比：1：15，進樣量：2μl。電離能：70eV；質(zhì)量數(shù)范圍：50-500amu；MS譜庫：NIST02，采用內(nèi)標法定量[12]。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理 采用EXCEL2010對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計。

2 結(jié)果與分析

2.1 電機極數(shù)和頻率對風機轉(zhuǎn)速的影響

密集烘烤變黃階段主要使煙葉變黃一致，點火后4h內(nèi)風機高速轉(zhuǎn)動快速打通煙層間隙，隨后至變黃中期風機保持較低轉(zhuǎn)速為煙葉變黃提供均勻溫濕度環(huán)境，僅需較少通風，變黃后期開始排濕，需要較多通風，因此風機轉(zhuǎn)速需由低到高調(diào)整，即960/560-1450r/min；定色階段是形成動態(tài)溫濕度環(huán)境和排濕固定煙葉外在顏色和內(nèi)在品質(zhì)，需要大通風，風機需要持續(xù)保持高轉(zhuǎn)速1450r/min；干筋階段煙葉水分已很少，不需要過量通風，風機轉(zhuǎn)速可由高到低調(diào)整，即1450-960/560r/min[13]。4/6極定頻變極調(diào)速風機（CK）只有高低兩個檔位，對應1440r/min和960r/min兩個轉(zhuǎn)速，且需要人工手動調(diào)整，不能根據(jù)密集烘烤工藝要求自動調(diào)整風機轉(zhuǎn)速，煙葉烘烤工藝要求的風機轉(zhuǎn)速與實際轉(zhuǎn)速間難免會出現(xiàn)偏差。而循環(huán)風機電機加裝變頻器后（T），可以根據(jù)裝煙室風阻大小自動調(diào)整風機轉(zhuǎn)速，使烘烤過程風機實際轉(zhuǎn)速與烘烤工藝對風速要求較為一致。

2.2 不同處理對烤后煙葉中性至香物質(zhì)含量的影響

煙葉中的中性香氣物質(zhì)種類繁多，對煙葉的香氣質(zhì)、香氣量、香型的影響不同，高玉珍等[14]把中性致香物質(zhì)分為苯丙氨酸類、棕色化反應產(chǎn)物、類胡蘿卜素類、類西柏烷類和新植二烯共5類進行分析。本試驗經(jīng)GC/MS定性分析，共檢測出21種化合物（見表3、4、5、6），其中苯丙氨酸類4種、美拉德反應產(chǎn)物類6種、類胡蘿卜素類7種、類西柏烷類3種和新植二烯類。

2.2.1 不同處理對烤后煙葉苯丙氨酸類含量影響 煙葉內(nèi)苯丙氨酸類致香物質(zhì)主要包括苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等分子量較小、揮發(fā)性強的化合物，對烤煙的果香、清香等香吃味貢獻較大[15]。表3顯示，下、中、上三個部位采用變頻調(diào)速風機烤后煙葉中苯丙氨酸類香氣物質(zhì)含量都有所增加，以中部煙葉苯丙氨酸含量增加較多，為4.09μg/g，而下部和上部煙葉苯丙氨酸類香氣物質(zhì)增量較少，分別為0.09μg/g和0.02μg/g。

2.2.2 不同處理對烤后煙葉美拉德反應產(chǎn)物影響 煙葉在調(diào)制過程發(fā)生糖和氨基酸的非酶縮合反應形成阿美杜里化合物，其進一步發(fā)生復雜的美拉德反應生成多種對煙葉香氣有重要貢獻的化合物，如糠醛、糠醇和5-甲基糠醛等成分，在烤煙中的含量多達煙葉重量的2%，是煙葉香氣成分形成的重要過程之一[1]。由表4可知，變頻調(diào)速風機處理三個部位烤后煙葉美拉德反應產(chǎn)物含量都有所提高，中部煙葉含量增加了2.79μg/g，而下部和上部處理煙葉美拉德反應產(chǎn)物增量較少，分別為0.05μg/g和0.42μg/g。

2.2.3 不同處理對烤后煙葉類胡蘿卜素產(chǎn)物影響 類胡蘿卜素主要包括胡蘿卜素、新黃質(zhì)、紫黃質(zhì)和葉黃素，調(diào)制后95%的類胡蘿卜素分解，形成的香氣成分有4，6，8-巨豆三烯-3-酮異構(gòu)體、3-氧代-紫羅蘭醇、大馬士酮及相應的3-羥衍生物、蚱蜢酮、β-紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯等，是形成烤煙細膩、高雅和清新香氣的主要成分[12，16]。各處理烤后煙葉類胡蘿素產(chǎn)物見表5，可以看出采用變頻電機調(diào)速后煙葉類胡蘿素產(chǎn)物都有增加的趨勢，但處理間差異較小。

2.2.4 不同處理對烤后煙葉類西柏烷類含量影響 類西柏烷類是煙葉腺毛分泌物，最初只是以無味的表面蠟質(zhì)的形式存在于鮮煙葉中，調(diào)制后占60 %-75 %鮮煙含量降解產(chǎn)生香味成分[12]，降解產(chǎn)物是煙草中含量最豐富的中性香味物質(zhì)茄酮的來源，其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物如茄醇、茄尼呋喃、降茄二酮也是很重要的煙草香味物質(zhì)，其氧雜雙環(huán)化合物具有特別的香味，可以明顯改善煙草的香吃味[17]。表6顯示，下、中、上三個部位采用變頻調(diào)速風機處理煙葉類西柏烷類產(chǎn)物分別增加了0.19μg/g、1.69μg/g、1.39μg/g，可見變頻調(diào)速能夠降低烘烤過程各階段風速，香氣物質(zhì)揮發(fā)損失減少。

2.2.5 不同處理對烤后煙葉新植二烯含量的影響 葉綠素裂解產(chǎn)生的葉綠醇脫水形成新植二烯，是煙葉重要的萜烯類化合物，本身具有清香氣，而且可分解轉(zhuǎn)化形成低分子香味成分，能夠增進煙葉的吃味和香氣，且減輕刺激性[12]。新植二烯是煙葉中含量最多的中性香氣物質(zhì)（見表7），下、中、上三個部位采用變頻處理煙葉新植二烯含量分別增加了2.63μg/g、46.18μg/g、27.21μg/g，中性香氣物質(zhì)總量分別增加了0.46μg/g、10.39μg/g、0.83μg/g，說明密集烤房配置變頻電機能夠提高烤后煙葉香氣物質(zhì)含量，三個部位對中部煙葉質(zhì)量提高的作用最大。

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明：在裝鮮煙4800 kg情況下，密集烘烤過程中變頻調(diào)速風機按50Hz（點火后0.5h）→30Hz（變黃前期）→40Hz（變黃后期）→50Hz（定色前期）→40Hz（定色后期）→30Hz（干筋期），烘烤各階段風機轉(zhuǎn)速控制在變黃期864-1152r/min，定色期1152-1440r/min、干筋期1152-864r/min，烤后煙葉中性香氣物質(zhì)含量都有一定程度增加，這與劉闖等[9]研究結(jié)果一致，與樊軍輝等[8]研究結(jié)果存在一定差異。

與對照相比，采用變頻調(diào)速處理后下、中、上三個部位煙葉中性香氣物質(zhì)總量分別增加了0.46μg/g、10.39μg/g、0.83μg/g，說明采用變頻調(diào)速技術對煙葉質(zhì)量改進作用，為中部煙葉最明顯，上部煙葉次之，其次為下部煙葉。

變頻調(diào)速器可以根據(jù)烤房風壓阻力自動調(diào)控風機轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)進入烤房的風量，與對照相比，采用變頻調(diào)速處理煙葉美拉德反應產(chǎn)物提高最多、苯丙氨酸產(chǎn)物次之、其次為類西柏烷類產(chǎn)物和新植二烯含量、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物增幅最小。

與4/6極變極變速風機相比，密集烤房循環(huán)風機采用變頻調(diào)速技術實現(xiàn)了烘烤各階段風速自動化調(diào)整，對提高煙葉密集烘烤質(zhì)量具有積極意義。

參考文獻：

[1] 宮長榮，陳江華，吳洪田，等.密集烤房[M].北京：科學出版社，2010：221-230.

[2] 樊軍輝，陳江華，宋朝鵬，等.密集烘烤后期風機轉(zhuǎn)速對烤后煙葉質(zhì)量的影響[J].江西農(nóng)業(yè)大學學報， 2010，32（6）：1115-1120.

[3] 馬力，宋朝鵬，段史江，等.密集烤房裝煙密度和變黃期風機轉(zhuǎn)速對煙葉淀粉降解及經(jīng)濟性狀的影響[J].江西農(nóng)業(yè)大學學報，2011，33（5）：0873-0879.

[4] 李章海，潘文杰，朱曉蘭，等.不同烘烤方式烘烤過程中煙葉表面腺毛分泌物變化的研究[J].中國煙草學報，2011-12，17（6）：81-85.

[5] 詹軍，賀帆，宋朝鵬，等.密集烘烤定色和干筋期風機轉(zhuǎn)速對上部煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)的影響[J].河南農(nóng)業(yè)大學學報，2011-12，45（6）：619-623.

[6] 張樹堂，趙高坤.不同電機功率和風機風量對密集烤房性能和煙葉烘烤質(zhì)量的影響[J].云南農(nóng)業(yè)大學學報，2012，27（1）：92-98.

[7] 茆寅生譯.日本煙草調(diào)制研究Ⅰ烤煙烘烤條件與香吃味的關系[J].中國煙草，1986，（2）：40-42.

[8] 樊軍輝，陳江華，宋朝鵬，等.密集烘烤后期風機轉(zhuǎn)速對煙葉香氣與評吸質(zhì)量的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學學報，2011-6，46（3）：49-55.

[9] 劉闖，王學龍，豆顯武，等.變頻調(diào)速技術在煙葉密集烘烤中的應用研究初報[J].浙江農(nóng)業(yè)科學，2010，（3）：563-566.

[10] 李旭華，邱妙文，文俊，等.變頻電機對密集烘烤煙葉質(zhì)量的影響[J]. 中國煙草科學，2012-O2，33（1）：74-76.

[11] 劉闖，陳振國，趙華武，等.密集烘烤中風機轉(zhuǎn)速變化對煙葉中性致香物質(zhì)的影響[J].湖南農(nóng)業(yè)大學學報：自然科學版，2010，36（6）：640-643.

[12] 史宏志，劉國順.煙草香味學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1998：106-134.

[13] 宮長榮，陳江華，劉建利，等.烤煙烘烤技術規(guī)程[P].GB/T 23219-2008，2009-06-01.

[14] 高玉珍，王衛(wèi)峰，張駿，等.密集烘烤不同變黃溫濕度條件對煙葉中性致香物質(zhì)的影響[J].云南農(nóng)業(yè)大學學報，2008，22（2）：215-219.

[15] 韓曉哲，丁永樂，何澎，等.湖南與河南烤煙煙葉中揮發(fā)性致香物質(zhì)的對比分析[J].中國農(nóng)學通報，2008，24（10）：137-140.

[16] 代麗，黃永成，宮長榮，等.密集式烘烤條件下不同變黃溫濕度對烤后煙葉致香物質(zhì)的影響[J].華北農(nóng)學報，2008，23（6）：148-152.

[17] 何承剛，曾旭波. 烤煙香氣物質(zhì)的影響因素及其代謝研究進展[J].中國煙草科學，2005，26（2）：40-43.