可移動掛式裝煙架的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

任　杰，黃　曄，程　森，彭智良，穆耀輝，孫衛(wèi)東，孫福山，許建設(shè)，龔鵬飛，柯美福，朱　峰，耿　偉，王傳義*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，青島 266101；2.陜西省煙草公司商洛市公司，陜西 商洛 726000；3.上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司，上海 200082；4.陜西省煙草公司延安市公司，陜西 延安 716000；5.陜西省煙草公司安康市公司，陜西 安康 725000）

可移動掛式裝煙架的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

任杰1，黃曄2，程森3，彭智良2，穆耀輝2，孫衛(wèi)東4，孫福山1，許建設(shè)4，龔鵬飛4，柯美福5，朱峰5，耿偉5，王傳義1*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，青島 266101；2.陜西省煙草公司商洛市公司，陜西 商洛 726000；3.上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司，上海 200082；4.陜西省煙草公司延安市公司，陜西 延安 716000；5.陜西省煙草公司安康市公司，陜西 安康 725000）

為實(shí)現(xiàn)煙葉烘烤環(huán)節(jié)的減工降本，集成液壓技術(shù)、箱式堆積裝煙設(shè)備和目前推廣的梳式煙夾設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了掛式裝煙架，并進(jìn)行了烘烤試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明，掛式裝煙架的裝煙量較梳式煙夾和常規(guī)煙桿分別提高27.9%和49.8%。編裝煙用時(shí)分別縮短1.23和1.93 h·人/100 kg，卸解煙用時(shí)分別縮短3.95和6.43 h·人/100 kg。干煙總用工成本較梳式煙夾和常規(guī)煙桿分別下降1.30和2.17元/kg，干煙能耗成本較梳式煙夾和常規(guī)煙桿分別下降0.22和0.30元/kg；該設(shè)備烤后煙葉等級結(jié)構(gòu)和感官質(zhì)量略差于常規(guī)掛煙烘烤，與梳式煙夾相當(dāng)。

烤煙；裝煙設(shè)備；烘烤；掛桿；梳式煙夾

我國現(xiàn)在大面積推廣應(yīng)用的裝煙設(shè)備是以常規(guī)煙桿和梳式煙夾為主，但隨著煙草規(guī)模化生產(chǎn)的發(fā)展，烘烤環(huán)節(jié)用工多、效率低、耗能大等問題逐漸顯現(xiàn)[1]，已經(jīng)成為制約現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。針對這些問題，國內(nèi)相繼開展了不同裝煙設(shè)備研究[1-6]，以實(shí)現(xiàn)烘烤環(huán)節(jié)的減工降本。筆者所在的研究小組前期系統(tǒng)研究了梳式煙夾、散葉煙筐、散葉插扦、箱式堆積以及常規(guī)煙桿5種裝煙方式及設(shè)備的密集烘烤效率及烤后煙葉質(zhì)量[7]。箱式堆積裝煙設(shè)備裝煙量大，編裝煙效率最高，能夠采用機(jī)械化操作，省工明顯[7]。但由于現(xiàn)行密集烤房規(guī)格和通風(fēng)系統(tǒng)尚不配套，導(dǎo)致其烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀和內(nèi)在質(zhì)量在5種裝煙方式中最差。此外，箱式堆積裝煙設(shè)備的高成本及高能耗也限制了箱式堆積烘烤的推廣應(yīng)用[7]。

梳式煙夾裝煙在烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀、化學(xué)成分協(xié)調(diào)性與感官質(zhì)量方面，與常規(guī)煙桿基本相當(dāng)。編裝煙效率和卸解煙效率較常規(guī)煙桿有所提高，烘烤用工有所下降，但烤煙烘烤環(huán)節(jié)用工較多和耗能較高的特點(diǎn)依然沒有根本改變[7]。

鑒于箱式堆積裝煙設(shè)備在裝煙效率及用工方面的優(yōu)勢，筆者集成液壓技術(shù)、箱式堆積裝煙設(shè)備和目前推廣的梳式煙夾設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)制造了可移動掛式裝煙架，以期在不降低烤后煙葉質(zhì)量的前提下，提高裝煙效率，降低用工成本，適應(yīng)現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)烘烤環(huán)節(jié)減工降本的發(fā)展要求。

1　總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

可移動掛式裝煙架煙葉烘烤設(shè)備主要結(jié)構(gòu)由掛式裝煙架、軌道、液壓翻轉(zhuǎn)臺3部分組成（圖1），是裝載和掛持煙葉并將煙葉移動推送至烤房內(nèi)烘烤和將烤后煙葉移送出烤房的機(jī)械化設(shè)備。主要原理是：掛式裝煙架通過翻轉(zhuǎn)臺放倒，將煙葉從運(yùn)輸車輛上直接卸到裝煙架內(nèi)，裝煙架分為三層，每層有兩個(gè)梳式煙插將煙葉插住，煙葉裝滿后通過翻轉(zhuǎn)臺將裝煙架豎起放在軌道上，推至裝煙室內(nèi)烘烤。

2　技術(shù)實(shí)現(xiàn)

可移動掛式裝煙架為箱架架構(gòu)，長寬高分別為2564、780、2578 mm，每個(gè)裝煙架分三層，由上至下層高分別為800、800、900 mm。梳式煙插采用Φ5×350 mm鋼釘，每層兩排。底部帶有4個(gè)鐵制定向滑輪（圖2）。全國現(xiàn)行推廣的密集烤房（8000 mm×2700 mm×3500 mm）每座需配備10個(gè)裝煙架。烤房門凈尺寸應(yīng)大于2600 mm(寬)×2700 mm（高）。

軌道：采用2根50 mm角鐵作為導(dǎo)軌，置于裝煙室內(nèi)地面兩側(cè)，用于掛式烤煙架的移動及導(dǎo)向。

液壓翻轉(zhuǎn)臺：由L型工作臺、固定臺、支點(diǎn)、液壓缸、液壓泵站構(gòu)成。L型工作臺的功能是翻轉(zhuǎn)掛式裝煙架。通過液壓缸的伸縮可以翻轉(zhuǎn)90°，翻轉(zhuǎn)力≥8000 N。固定臺固定在烤房門內(nèi)的地板上，通過支點(diǎn)與L型工作臺連接，液壓缸兩端與固定臺和L型工作臺連接，液壓泵站安裝在固定臺上為液壓缸提供動力（圖3）。

圖1　可移動掛式裝煙架示意圖Fig.1　Schematic diagram of the hanging tobacco leaf loading rack of curing equipment

圖2　可移動掛式裝煙架及煙插示意圖Fig.2　Schematic diagram of the mobile hanging tobacco leaf loading rack and the comb type fork

圖3　液壓反轉(zhuǎn)臺示意圖Fig.3　Schematic diagram of the hydraulic roll-over table

3　實(shí)際應(yīng)用效果

3.1應(yīng)用效果驗(yàn)證

驗(yàn)證試驗(yàn)在陜西省洛南縣景村鎮(zhèn)八一村惠農(nóng)煙葉合作社進(jìn)行，設(shè)置掛式裝煙架、梳式煙夾和常規(guī)煙桿3種裝煙設(shè)備處理，每處理一座烤房。供試烤房為燃煤密集烤房，烤房土建規(guī)格為裝煙室長8000 mm、寬2700 mm、高3500mm，氣流方向?yàn)橄陆凳健?/p>

供試煙草品種為遼煙17，選擇9夾鮮煙素質(zhì)一致的上部煙葉，其中用常規(guī)煙桿編煙3桿，梳式煙夾編煙3夾，做好標(biāo)記，分別掛在常規(guī)煙桿和梳式煙夾處理烤房中棚中間位置。剩余相當(dāng)于3夾數(shù)量的鮮煙葉做好標(biāo)記，放于裝煙架第二層。烘烤結(jié)束后采集標(biāo)記好的煙葉，用于3種裝煙方式烤后煙葉感官質(zhì)量對比。

按當(dāng)?shù)責(zé)熑~密集烘烤技術(shù)進(jìn)行烘烤。不同裝煙設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)見表1。

3.2驗(yàn)證項(xiàng)目

（1）煙桿（夾）處理鮮煙裝煙量：取10桿（夾）煙葉稱重，求得單桿（夾）平均煙葉重量，記錄烤房裝煙桿（夾）數(shù)。鮮煙裝煙量=單桿（夾）平均煙葉重×桿（夾）數(shù)。掛式裝煙架處理鮮煙裝煙量：鮮煙葉稱重后再進(jìn)行裝煙，每個(gè)裝煙架裝滿后計(jì)算單架鮮煙重量。鮮煙裝煙量=單架裝煙量×10。

（2）編裝煙用時(shí)：記錄各處理烤房從編裝煙開始到結(jié)束所用時(shí)間和操作人數(shù)，100 kg鮮煙編裝煙用時(shí)=單座烤房編裝煙用時(shí)×100/(人數(shù)×鮮煙裝煙量)。

（3）卸解煙用時(shí)：記錄各處理烤房從卸解煙開始到結(jié)束所用時(shí)間和操作人數(shù)，100 kg干煙卸解煙用時(shí)=單座烤房卸解煙用時(shí)×100/(人數(shù)×單座烤房干煙量)。

（4）各處理卸解煙完成后，由合作社分級專業(yè)隊(duì)技術(shù)人員對3個(gè)處理烤后煙葉依據(jù)烤煙國標(biāo)GB2635—92[8]進(jìn)行分級，對各等級進(jìn)行稱重。計(jì)算各等級比例。各等級重量之和為單座烤房干煙量。

（5）各環(huán)節(jié)用工：記錄各環(huán)節(jié)操作人數(shù)和所用時(shí)間，用工標(biāo)準(zhǔn)10元/h。各環(huán)節(jié)用工成本=各環(huán)節(jié)操作人數(shù)×?xí)r間×10/單座烤房干煙量。

（6）能耗：記錄各處理烤房從烘烤開始至結(jié)束耗煤量及耗電量，按照當(dāng)?shù)孛簝r(jià)和電價(jià)計(jì)算單座烤房煤耗成本和電耗成本。千克干煙煤（電）耗成本=單座烤房煤（電）耗成本/單座烤房干煙量。

（7）對各處理標(biāo)記的代表性3桿（夾）烤后煙葉去除青雜煙，剩余的全部等級煙葉混合均勻后送農(nóng)業(yè)部煙草產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心，由10人組成的專業(yè)評吸委員會對3個(gè)處理煙葉樣品進(jìn)行感官質(zhì)量評價(jià)。

表1　不同裝煙方式主要技術(shù)參數(shù)Table 1　Main technical parameters of loading leaf equipments

3.3應(yīng)用效果分析

3.3.1不同裝煙方式編、裝、卸、解煙用時(shí)由表2可見，掛式裝煙架無編煙和解煙環(huán)節(jié)，編裝煙用時(shí)較常規(guī)煙桿縮短1.93 h·人/100 kg，較梳式煙夾縮短1.23 h·人/100 kg。卸解煙用時(shí)較常規(guī)煙桿縮短6.43 h·人/100 kg，較梳式煙夾縮短3.95 h·人/100 kg。

3.3.2不同裝煙方式編裝、卸解煙及烘烤用工成本

由表3可看出，掛式裝煙架烤房裝煙量最大，較常規(guī)煙桿和梳式煙夾烤房分別提高49.8%和27.9%。掛式裝煙架在編裝卸解煙及烘烤操作環(huán)節(jié)用工成本均低于梳式煙夾和常規(guī)掛桿；干煙總用工成本較常規(guī)煙桿和梳式煙夾分別下降2.17和1.30元/kg，減工效果明顯。

表2　不同裝煙方式編裝卸解煙用時(shí)　h·人/100 kgTable 2　Plaiting,loading,unloading and unlashing leaf efficiencies of different loading equipments

表3　不同設(shè)備裝煙量及編裝、卸解、烘烤用工成本Table 3　The loading capacity and labor costs on plating, loading,unlading,unlashing and curing of different loading equipments

3.3.3不同裝煙方式能耗成本從表4可看出，掛式裝煙架裝煙設(shè)備裝煙量大，其干煙耗煤量和耗電量均低于常規(guī)煙桿和梳式煙夾。掛式裝煙架設(shè)備干煙能耗成本較常規(guī)煙桿和梳式煙夾分別下降0.30 和0.22元/kg。降本效果明顯。

表4　不同裝煙方式千克干煙能耗成本Table 4　The energy cost during curing per kilogram leaves of different loading equipments

3.3.4不同裝煙方式烤后煙葉等級結(jié)構(gòu)從表5可以看出，掛式裝煙架和梳式煙夾烤后煙葉上等煙比例差異不明顯，均低于常規(guī)煙桿，較常規(guī)煙桿分別下降1.70和1.54個(gè)百分點(diǎn)。下等煙比例較常規(guī)煙桿分別增加1.08和0.71個(gè)百分點(diǎn)。綜合來看，3種裝煙設(shè)備烤后煙葉等級結(jié)構(gòu)差別較小。

3.3.5不同裝煙方式烤后煙葉感官質(zhì)量經(jīng)感官評價(jià)（表6），常規(guī)掛桿烤后煙葉在香氣質(zhì)、香氣量、余味、雜氣指標(biāo)方面得分均高于梳式煙夾和掛式裝煙架，感官質(zhì)量檔次為中等，在3種裝煙設(shè)備中感官質(zhì)量最優(yōu)。而梳式煙夾烤后煙葉雖然在香氣質(zhì)、香氣量、余味、雜氣等指標(biāo)方面得分略高于掛式裝煙架，但綜合質(zhì)量檔次均為中等-，感官質(zhì)量無顯著差異。

表5　不同裝煙方式烤后煙葉等級結(jié)構(gòu)　%Table 5　Grades of tobacco leaves of different loading equipments

表6　不同裝煙方式烤后煙葉感官質(zhì)量Table 6　Smoking quality of cured tobacco leaves of different loading equipments

4　應(yīng)用前景分析

現(xiàn)行烘烤的編煙、裝煙、出煙、解煙等環(huán)節(jié)工序繁雜、用工量大、成本高，當(dāng)前推廣應(yīng)用的梳式煙夾雖然在一定程度上降低了勞動強(qiáng)度，但沒有從根本上解決問題[7,9]。散葉烘烤雖然在一定程度上降低了勞動強(qiáng)度，簡化了工序，節(jié)約了烘烤成本[5,10-11]，但煙葉凋萎后倒伏的問題尚沒有解決，與之配套的散葉烘烤技術(shù)也不成熟[1,7]，烘烤風(fēng)險(xiǎn)較大，影響了其推廣應(yīng)用。從美國引進(jìn)的箱式堆積裝煙設(shè)備裝煙量大，沒有編煙和解煙環(huán)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械化操作，與我國現(xiàn)在推廣的裝煙方式相比具有很明顯的減工效果，但由于煙葉素質(zhì)、烤房和裝煙設(shè)備以及烘烤技術(shù)等差異，烤后煙葉質(zhì)量較差[7,12]。

掛式裝煙架吸收了箱式烘烤裝煙量大的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)烤房容積和裝煙量計(jì)算，掛式裝煙架烤房裝煙密度為72.36 kg/m3，而梳式煙夾和煙桿分別為56.57 和48.30 kg/m3。但隨著不同裝煙方式裝煙量的提高，烤后煙葉感官質(zhì)量呈下降趨勢，這可能與掛式裝煙架烘烤時(shí)風(fēng)速較大有關(guān)。研究表明，烘烤過程中風(fēng)速過高則烤后煙葉香氣淡，辛辣味重，刺激性大[13]，適當(dāng)降低定色和干筋期風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速能夠明顯提高上部煙葉的烘烤質(zhì)量，尤其是對香氣質(zhì)、香氣量、刺激性和口感的改善效果最佳[14-15]。采用掛式裝煙架設(shè)備烘烤時(shí)因?yàn)檠b煙量大，為避免出現(xiàn)煙葉烤糟等現(xiàn)象，從烘烤開始至結(jié)束一直采用最高風(fēng)速。這可能是造成掛式裝煙架與普通掛桿相比烤后煙葉感官質(zhì)量下降的主要原因，有待于今后不斷改進(jìn)。

可移動掛式裝煙架將液壓技術(shù)和梳式煙夾應(yīng)用于移動掛式烤煙架中，借鑒箱式裝煙形式，使用梳式煙夾固定煙葉掛持，應(yīng)用液壓技術(shù)翻轉(zhuǎn)煙架，簡化了煙葉烘烤作業(yè)環(huán)節(jié)，作業(yè)效率較掛桿烘烤提高10倍以上，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化作業(yè)，基本解決了傳統(tǒng)烘烤方式中人工裝煙和出煙勞動強(qiáng)度大、用工多的問題。每座烤房需配備10個(gè)可移動掛式裝煙架、1套液壓反轉(zhuǎn)臺、2個(gè)軌道，成本約為2.30萬元，而當(dāng)前推廣的梳式煙夾每個(gè)約35元，每座烤房需330個(gè)，成本約為1.15萬元?？梢苿訏焓窖b煙架煙葉烘烤設(shè)備成本為梳式煙夾的2倍，但結(jié)合其省工省時(shí)的優(yōu)勢，是一種可推廣的裝煙設(shè)備。

綜上所述，可移動掛式裝煙架較梳式煙夾和常規(guī)煙桿分別提高烤房裝煙量27.9%和49.8%，編裝煙用時(shí)分別縮短1.23和1.93 h·人/100 kg，卸解煙用時(shí)分別縮短3.95和6.43 h·人/100 kg；干煙總用工成本分別下降1.30和2.17元/kg，能耗成本分別下降0.22和0.30元/kg；烤后煙葉等級結(jié)構(gòu)和感官質(zhì)量略差于常規(guī)煙桿，但和梳式煙夾無明顯差別，為一種可推廣的裝煙設(shè)備。

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Design and Application of the Mobile Hanging Tobacco Leaf Loading Rack as a Curing Equipment

REN Jie1,HUANG Ye2,CHENG Sen3,PENG Zhiliang2,MU Yaohui2,SUN Weidong4,SUN Fushan1, XU Jianshe4,GONG Pengfei4,KE Meifu5,ZHU Feng5,GENG Wei5,WANG Chuanyi1*
(1.Tobacco Research Institute of ChineseAcademy ofAgricultural Sciences,Qingdao 266101,China;2.Shangluo Branch of Shaanxi Tobacco Company,Shangluo,Shaanxi 726000,China;3.Shanghai Tobacco Group Co.,Ltd.,Shanghai 200082,China;4. Yan′an Branch of Shaanxi Tobacco Company,Yan′an,Shaanxi 716000;5.Ankang Branch of Shaanxi Tobacco Company,Ankang, Shaanxi 725000,China)

In order to reduce labor and energy during tobacco leaf curing,the curing equipment mobile hanging tobacco leaf loading rack was designed and manufactured integrating the advantages of hydraulic technology,the comb type clamp equipment and the large box equipment.Effects of the new equipment on weight of fresh leaves per barn,efficiency of plaiting,loading,unloading and unlashing,cost of labor force,the energy cost,grades and smoking quality of cured tobacco leaves were investigated.The results indicated that compared with the comb type clamp equipment and the traditional pole equipment,by using the new equipment,the weight of fresh leaves per barn was increased 27.9%and 49.8%respectively.The time cost of plaiting and loading were reduced by 1.23 and 1.93 h·person/100 kg respectively.The time cost of unloading and unlashing were reduced by 3.95 and 6.43 h·person/100 kg respectively.The labor cost fell 1.30 and 2.17 Yuan per kg leaf respectively.The energy cost fell 0.22 Yuan and 0.3 Yuan per kg leaf respectively.Grades and smoking quality of cured tobacco leaves were slightly worse than that of the traditional pole equipment,but were almost the same as that of the comb type clamp equipment.

flue-cured tobacco;tobacco leaf loading equipment;curing;traditional pole equipment;comb type clamp equipment

TS44+1

1007-5119（2016）03-0052-05

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.03.009

上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目“移動掛式烤煙架煙葉烘烤設(shè)備研究與應(yīng)用”（2015-00841）

任杰，男，博士，助理研究員，主要從事煙草調(diào)制技術(shù)及設(shè)備研究。E-mail:renjie@caas.cn。*通信作者，E-mail:wangchuanyi@caas.cn

2015-08-19

2015-11-16