烤煙煙夾烘烤過程中葉間隙風速的研究

張保全+陳小翔+馬留軍+崔慶偉+鄭登峰+曹廷茂+代昌明+蔣明貴+劉瓊

摘 要：為了解散葉烘烤過程中煙葉不同位點的葉間隙風速的變化以及影響風速變化的主要因素，利用風速儀對中棚煙葉距離加熱室1，3，5，7 m處的8個位點的葉間隙風速進行實時監(jiān)測，同時記錄烤房的干濕球溫度，并于烘烤開始后每隔4 h取1次樣，測定葉片與葉脈的含水率。結(jié)果表明：烘烤過程中8個位點葉間隙風速差異較大，其中6號位點的風速始終處于較低水平；不同烘烤階段各位點風速的變化大體表現(xiàn)為先降后升的趨勢；濕球溫度在整個烘烤過程中對葉間隙風速的影響最大，直接通徑系數(shù)為-0.974 9，葉片含水率對葉間隙風速也有較大影響，直接通徑系數(shù)為0.404 4。在烘烤中可以通過控制煙葉含水率與濕球溫度等來調(diào)控葉間隙風速的變化，并進一步改善煙葉質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：散葉烘烤；葉間隙風速；烘烤階段；通徑分析

中圖分類號：S573 文獻標識碼A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.07.023

Research on Wind Speed of Leaves Gap in Tobacco-clamp Curing Process

ZHANG Baoquan1， CHEN Xiaoxiang1， MA Liujun1， CUI Qingwei2， ZHENG Dengfeng2， CAO Tingmao2， DAI Changming2， JIANG Minggui2， LIU Qiong2

（1. China Tobacco Zhejiang Industrial Limited Company，Hangzhou， Zhejiang 310004， China； 2. Bijie Tobacco Company of Guizhou Province， Bijie， Guizhou 551700， China）

Abstract： In order to study the changes of wind speed of tobacco leaves gap in curing process and the main factors that affect the wind speed change， in middle layer the leaves gap wind of 8 loci， which were from the heating chamber 1， 3， 5， 7 m， were real time monitored using anemometer in lose-leaf curing process， and the wet bulb temperature and dry bulb temperature were recorded in curing process. Then the samples were taken each 4 h since beginning， and the water content of leaf blade and main veins were determined. The results showed that there was a quite difference of leaves gap wind among the 8 loci in curing process， of which the wind speed of 6 th loci was always at a low level， the change of wind speed ever loci was more complex in different curing stage， however， the tendency of most loci was ascend first and then descend. And the wet bulb temperature had the greatest influence on leaf gap wind speed in the curing process， the direct path coefficient was -0.974 9， the leaf water content also had a greater influence on leaf gap wind speed， the direct path coefficients was 0.404 4. In the curing process， the leaf gap wind speed could be controlled by controlling the moisture content of the leaves and the wet bulb temperature， and this can be used to improve the quality of tobacco leaves.

Key words： lose-leaf curing； wind speed of leaf gap； curing stage； path analysis

煙葉密集烘烤利用循環(huán)風機使熱空氣在烤房內(nèi)不斷流動，進而控制煙葉的變黃與失水[1-3]。烘烤過程中熱風將煙葉內(nèi)部排出的水分帶走，風速越大煙葉水分被帶走的效率就越高[4]。烘烤過程中葉間隙風速的大小對煙葉外觀質(zhì)量與感官質(zhì)量以及化學成分的形成有著重要影響[5-8]。宮長榮等[9]研究表明，烘烤過程中葉層間風速在變黃階段、定色階段與干筋階段為0.22±0.05，0.35±0.12，0.40±0.17 m·s-1時烤后煙外觀質(zhì)量較好。詹軍等[7-8]研究表明，適當降低干筋期風機轉(zhuǎn)速能明顯改善煙葉的香氣質(zhì)量，且干筋前期降低風機轉(zhuǎn)速對香氣物質(zhì)含量的影響相對于后期更大。馬力等[10]研究表明，裝煙密度和變黃期風機轉(zhuǎn)速對煙葉總氮和煙堿含量的影響分別達到極顯著水平，前人的研究對于煙葉質(zhì)量的形成與經(jīng)濟價值的彰顯取得了一定的成效[11-17]。現(xiàn)行密集烤房的循環(huán)風機只設置2個頻率，對煙葉質(zhì)量的形成有一定的影響[18-21]。烘烤過程中葉間隙風速的變化除受循環(huán)風的影響外，還受到煙葉與空氣性質(zhì)的影響，然而這些因素對煙葉風速的影響的研究鮮見報道。因此，對密集烘烤過程中各階段、各位點的風速變化以及影響因素進行研究，可為實現(xiàn)烤煙精準烘烤提供一定的理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材 料

試驗于2015—2016年在貴州畢節(jié)威寧云貴基地進行，供試品種為云煙87。前茬作物為水稻，土壤肥力中上等，栽培管理措施按當?shù)匾?guī)范化生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程進行，煙葉田間長勢均勻一致，選取成熟采收的中部葉（10～12位葉）為試驗對象?？痉繛闅饬魃仙綗煀A密集烤房，裝煙室長、寬、高分別為8 m×2.7 m×3.5 m，裝煙3層，裝鮮煙量400 kg左右。風機低速功率1.5 kW，高速功率2.2 kW。

1.2 方 法

試驗烤房裝煙松緊適宜，均勻一致，按照密集烘烤工藝進行烘烤，烘烤過程中利用烤房溫濕度自控儀（江蘇科地現(xiàn)代農(nóng)業(yè)有限公司生產(chǎn)）與JTRO7B多通道風速測試儀（北京世紀建通技術(shù)開發(fā)有限公司生產(chǎn)）對烤房內(nèi)的干球溫度與濕球溫度以及中棚煙葉間隙的風速進行實時監(jiān)控，在烤房內(nèi)對中棚左右兩路煙距離隔熱墻0.625 m處，以及距離加熱室1，3，5，7 m處等8位點（圖1）設置風速儀傳感器，自控儀與風速儀在烤房點火之后啟動，之后每隔1 h自動記錄存儲一次數(shù)據(jù)。烘烤過程中每隔4 h取1次樣，每次對烤房靠近裝煙門的中棚煙葉隨機取20片，并用麻片將取過樣的漏洞補上，然后用剪刀將樣品煙葉首尾各去1/3，并將煙葉的葉片與主脈剝離。利用殺青烘干法[21]，測量煙葉葉片和主脈的含水量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010與SPSS 21.0做數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 烘烤過程中不同位置的葉間隙風速分布

由圖2可知，8個位點的烘烤過程中葉間隙風速差異較大。其中1位點風速基本呈上升趨勢，但在90～115 h風速有所下降；與1位點相比，2位點葉間隙風速表現(xiàn)為先降后升的趨勢，在烘烤的60～140 h相對較低；3位點葉間隙風速隨著時間的推移逐漸降低；4位點風速呈“M”型變化，在烘烤的100～120 h達到谷值；5位點風速呈“W”型變化，在烘烤的50～60 h以及130～140 h兩個時間段為風速谷值；6位點整個烘烤過程風速均較低，僅在定色后期有部分時段風速較高；7位點與8位點風速變化表現(xiàn)較為一致均表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢，但相同時間點8位點風速要高于7位點；從整個烤房的平均風速來看，整個烘烤階段風速表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢。

2. 2 不同烘烤階段各位點風速的差異分析

由表1可知：烘烤過程中變黃階段8位點葉間隙風速顯著大于其他位點，1位點、2位點、4位點、5位點與6位點葉間隙風速間差異不顯著，3位點以及7位點葉間隙風速無顯著性差異；定色階段3位點葉間隙風速顯著大于其它各位點，1位點與6位點風速無顯著性差異且略低于3位點，2位點、5位點、7位點與8位點的風速相對較小，在烘烤過程中定色階段主要任務是盡快將變黃的煙葉的內(nèi)部水分排出烤房，實現(xiàn)煙葉葉片的干燥；干筋階段各位點風速差異較大，其中1位點的風速顯著大于其它各位點，3位點、5位點與6位點的風速最小。整個烘烤過程中除1位點與6位點外，其它位點風速有先降后升的趨勢。

2.3 烤房內(nèi)溫濕度、煙葉含水量對葉間隙風速的影響

為探明烘烤環(huán)境、煙葉狀態(tài)對葉間隙風速的影響，對烘烤過程中烤房內(nèi)的干濕球溫度，煙葉葉片與主脈的含水量與平均風速進行通徑分析。由表2可知：干球溫度對葉間隙風速變化影響的直接通徑系數(shù)為-0.091 4，且其他因素通過干球溫度對風速的間接影響均相對較小，表明干球溫度對風速變化的影響較?。粷袂驕囟葘︼L速的直接影響最大，為-0.974 9，且干球溫度、葉片含水率以及主脈含水率通過濕球溫度對葉間隙風速的間接影響作用均相對較大，由此可知濕球溫度是烘烤過程中影響葉間隙風速的主要因素；葉片含水率對葉間隙風速也有較大影響，直接影響系數(shù)為0.404 4，表明煙葉葉片含水率對葉間隙風速變化的影響作用次之；主脈含水率對葉間隙風速的影響相對較小。

3 討 論

煙葉在烘烤過程中，在烤房內(nèi)不同位置具有不同的風速與風壓[19]，進而出現(xiàn)不同區(qū)域煙葉變黃失水狀況不一致的現(xiàn)象。本研究結(jié)果表明：不同的烘烤階段各位點的風速變化差異較大，與其他位點相比，距離加熱室3 m處的風速在變黃階段風速較高，但在定色或干筋階段風速較低；然而6號位（右路距離烤房門3 m處）風速在整個烘烤過程均表現(xiàn)較低，由于6號位點是烤房低溫區(qū)所在位置，煙葉的變黃與干燥與周圍煙葉相比相對滯后[9]，這與宮長榮等[9，18]的研究結(jié)果基本一致。

烘烤過程中變黃末期循環(huán)風機由低速檔（在380 V額定電壓下轉(zhuǎn)速960 r·min-1，下同）轉(zhuǎn)換成高速檔（1 440 r·min-1），加熱室進風量增加[9]，煙葉失水塌架發(fā)軟，使得葉間隙的氣流路徑與風速流量發(fā)生改變；再者煙葉失水程度不斷增加，烤房內(nèi)的相對濕度升高，熱空氣絕對含濕量增加[22-23]，通過葉間隙的熱空氣密度增加，致使進入定色階段后多數(shù)位點風速減小，個別位點風速增加[9]。定色后期煙葉水分含量相對較低，烤房內(nèi)的相對濕度較低，烤房熱空氣的干燥能力較強[24]，風速風道穩(wěn)定使得風阻較小。與定色期相比，即使循環(huán)風機切換成低速檔，風速依然比較大，這與詹軍等[7]的研究結(jié)果是一致的。然而，各烘烤階段葉間隙風速的大小與宮長榮等[9]的研究有所差異，可能是由于裝煙方式與裝煙密度的差異所致，還需要進一步的研究分析。

烘烤環(huán)境與煙葉含水量對風速變化有著不同程度的影響，本研究結(jié)果表明，濕球溫度對葉間隙風速的變化影響較大。烘烤過程中濕球溫度的高低決定了烤房排濕效率的快慢[24]，濕球溫度越低烤房內(nèi)與外界的空氣交換量就越大。變黃后期煙葉的失水量較大，葉片的發(fā)軟塌架程度越高，葉間隙風速受到煙葉的阻力就越強，會導致風速減小[18]。葉片含水率對葉間隙風速有較強的正影響，隨著葉片含水率的降低，葉片由發(fā)軟塌架到干燥定型，尤其是定色后期之后，葉片基本干燥收縮定型，熱空氣流動阻力減小，葉間隙風速增加[18]。在煙葉的烘烤過程中，可以通過控制煙葉葉片含水率與濕球溫度來調(diào)控葉間隙風速的變化，進而改善煙葉質(zhì)量[9]。

4 結(jié) 論

通過對散葉烘烤過程中葉間隙風速的研究可知，不同烘烤階段不同烤房位點葉間隙風速的差異較大，尤其是在定色期與干筋期，風速變化總體表現(xiàn)為先降后升的趨勢，濕球溫度對葉間隙風速的影響最大，葉片含水率對葉間隙風速也有較大影響，干球溫度與主脈含水率對葉間隙風速的影響相對較小。但要在烘烤過程中通過開展控制一系列影響因素對葉間隙風速進行調(diào)控，進而改善煙葉質(zhì)量，還需做進一步深入的研究。

參考文獻：

[1]王勝雷，許錫祥，陳順輝，等.風機配置對熱風循環(huán)烤房性能和煙葉烘烤質(zhì)量的影響[J].中國煙草科學，2006，27（4）：6-8，12.

[2]李曉燕，王生才，匡傳富，等.熱風循環(huán)式機烘烤房煙葉烘烤效果研究[J].中國煙草科學，2007，28（6）：36-38.

[3]鄧云龍，崔國民，張樹堂，等.烤房類型及配套烘烤技術(shù)對煙葉淀粉含量的影響[J].煙草科技，2005（3）：40-42.

[4]王能如，徐增漢，何明雄，等.不同氣流運動方向密集烤房煙葉烘烤質(zhì)量差異研究[J].中國煙草科學，2011，32（2）：81-85.

[5]樊軍輝，陳江，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，2011，46（3）：49-55.

[6]楊麗麗，袁芳，鄧井青，等.湘南稻作烤煙密集烤房風機轉(zhuǎn)速組合研究[J].作物研究，2013，27（6）：657-660.

[7]詹軍，宮長榮，王濤，等.密集烘烤干筋期風機轉(zhuǎn)速對上部煙葉香氣物質(zhì)和評吸質(zhì)量的影響[J].河南農(nóng)業(yè)大學學報，2011，45（5）：502-507.

[8]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，2011，45（6）：617-623.

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

[10]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）：873-879.

[11] 余金龍，譚方利，鄧世雄.烤房納米功能涂料在煙葉烘烤中的應用效果[J].中國煙草科學，2009，30（5）：29-33，40.

[12]王傳義，孫福山，王廷曉，等.不同成熟度煙葉烘烤過程中生理生化變化研究[J].中國煙草科學，2009，30（3）：49-53.

[13]董志堅，陳江華，宮長榮，等.煙葉烘烤過程中不同變黃和定色溫度下主要化學組成變化的研究[J].中國煙草科學，2000，21（3）：21-24.

[14]宮長榮，王愛華，王松峰，等.煙葉烘烤過程中多酚類物質(zhì)的變化及與化學成分的相關(guān)分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2005，38（11）：2316-2320.

[15]朱佩，王傳義，田福海，等.特殊煙葉烘烤過程中生理生化變化及烤后質(zhì)量特點[J].中國煙草科學，2014，35（1）：32-36.

[16]王行，邱妙文，柯油松，等.磚混二次配熱密集烤房設計與應用[J].中國煙草學報，2010，16（5）：39-43.

[17]訾瑩瑩，韓志忠，孫福山，等.烤煙烘烤過程中品種間的生理生化反應差異研究[J].中國煙草科學，2011，32（1）：61-65.

[18]宮長榮，楊煥文，艾復清， 等. 煙草調(diào)制學[M]. 北京： 中國農(nóng)業(yè)出版社， 2003.

[19]姚忠達，吳克松，周初躍，等. 不同烘烤方法對煙葉質(zhì)量及香味成分的影響[J].中國煙草科學，2010，31（6）：68-71.

[20]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，2012，33（1）：74-77.

[21]王瑞新. 煙草化學[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社， 2003.

[22]王志英，吳曉君，劉啟東，等.環(huán)境相對濕度對高疏水性PVDF膜結(jié)構(gòu)與性能的影響[J].功能材料，2013，44（16）：2320-2323，2328.

[23]熊程程，向飛，呂清剛，等.溫度和相對濕度對褐煤干燥動力學特性的影響[J].化工學報，2011，62（10）：2898-2904.

[24]艾復清，劉墾. 變黃溫濕度與煙葉焦油量和香吃味關(guān)系的研究[J]. 中國煙草科學，2008，29（4）：46-50，53.