基于葉片保水力的煙葉烘烤水分干燥模型構(gòu)建

高詩富

摘 要：煙葉烘烤屬于熱風(fēng)干燥過程，會(huì)對煙草制品的質(zhì)量與外觀造成直接的影響，需要受到工作人員的重視。基于此，本文選擇貴州義龍雨樟及貴州興仁四聯(lián)煙區(qū)的兩個(gè)烤煙品種作為研究對象，對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，測定其葉片保水力，通過煙葉烘烤水分干燥模型的構(gòu)建，分析煙葉烘烤過程中的水分變化，有助于煙葉烘烤過程中水分預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確性的提高。

關(guān)鍵詞：葉片保水力；煙葉；干燥模型

葉片保水力主要是指植物組織具備的抗脫水能力。葉片保水力越強(qiáng)，就表明植物細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)具備更高的親水能力及抗脫水能力，反之則表明抗脫水能力較差。葉片保水力會(huì)對煙葉烘烤效果造成影響，工作人員需要構(gòu)建相應(yīng)的水分干燥模型，明確不同葉片保水力下煙葉的水分變化，有助于煙葉烘烤效果的控制。

一、煙葉烘烤水分干燥實(shí)驗(yàn)

本文選用貴州義龍雨樟及貴州興仁四聯(lián)兩個(gè)煙區(qū)的K236及云煙87這兩種烤煙品種，分別選取下部葉的第4-6葉位；選取中部葉的第9-11葉位；選取上部葉的第14-16葉位。使用氣流上升式密集烤房、電子天平以及電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱等儀器設(shè)備。具體的實(shí)驗(yàn)方法參照2003年宮長榮學(xué)者提出的試驗(yàn)方法。葉片保水力的測量方法如下：隨機(jī)選取十片不同部位的葉片，將其葉表水分與塵土清理掉，稱其重量，測定相應(yīng)的葉片保水力，通過三次試驗(yàn)取平均值，保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性。干燥實(shí)驗(yàn)按照常規(guī)三段式烘烤工藝完成，確保掛桿中的裝煙量保持一致；并在烘烤過程中，每六個(gè)小時(shí)進(jìn)行一次取樣，測定樣品的濕基水含率，其數(shù)值達(dá)到6%或者6%以下，則表明烘烤實(shí)驗(yàn)結(jié)束。其中，濕基水含率主要通過烘箱法測定。具體的葉片保水力及煙葉水分比計(jì)算公式如下：

葉片保水力=（mt-mG）/（m0-mG），其中，mt主要是指樣品在24h失水之后稱取的葉片質(zhì)量；m0主要是指樣品的鮮重；mG主要是指樣品的干重。

水分比（MR）=（Mt-Me）/（M0-Me），其中，M0主要是指初始干基水含率，計(jì)算公式為：；Me主要是指干燥平衡時(shí)葉片的干基水含率；Mt主要是指t時(shí)刻的葉片干基水含率。

實(shí)驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)由Excel 2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與處理，并使用SPSS 22.0以及Matlab軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異分析、回歸分析以及模型構(gòu)建。

二、基于葉片保水力的煙葉烘烤水分干燥模型構(gòu)建

1.葉片保水力結(jié)果分析

第一，不同煙區(qū)的葉片保水力分析，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，在K236品種中，貴州興仁四聯(lián)煙區(qū)的下部及中部葉片保水力大于貴州義龍雨樟地區(qū)，上部葉片保水力顯著低于貴州義龍雨樟地區(qū)；在云煙87品種中，貴州興仁四聯(lián)煙區(qū)下中上三個(gè)部位的葉片保水力均大于貴州義龍雨樟煙區(qū)。

第二，不同品種的葉片保水力分析，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，貴州興仁四聯(lián)煙區(qū)及貴州義龍雨樟煙區(qū)不同品種的煙葉在葉片保水力方面存在較大差異，K236品種的葉片保水力顯著高于云煙87品種。

第三，不同部位的葉片保水力分析，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，貴州興仁四聯(lián)煙區(qū)及貴州義龍雨樟煙區(qū)同一品種不同部位的煙葉，在葉片保水力方面存在較大差異，不同部位的葉片保水力關(guān)系如下：上部葉>中部葉>下部葉。

2.煙葉烘烤水分干燥模型及干燥參數(shù)

本文選用Wang and Singh模型作為煙葉烘烤水分干燥模型，該模型的計(jì)算公式如下所示：MR=1+at+bt2。其中，MR主要是指水分比；t主要是指烘烤時(shí)間，單位為小時(shí)；a、b主要是指干燥常數(shù)。通過Matlab 2014a進(jìn)行不同素質(zhì)的煙葉在烘烤過程中水分比變化進(jìn)行擬合求解。觀察擬合求解的結(jié)果可知，不同煙區(qū)、品種與部位的煙葉在烘烤的過程中，水分比變化模型的擬合決定系數(shù)均超過0.95；與此同時(shí)，干燥模型參數(shù)a會(huì)隨著煙葉部位的上升而增加，干燥模型參數(shù)b會(huì)隨著煙葉部位的上升而降低。再根據(jù)煙葉保水力的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出如下結(jié)論：煙葉保水力和烘烤水分干燥模型的參數(shù)a呈正相關(guān)關(guān)系；煙葉保水力和烘烤水分干燥模型的參數(shù)b呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3.基于葉片保水力的煙葉烘烤水分干燥模型

通過上述分析，我們明確了煙葉保水力和烘烤水分干燥模型參數(shù)之間的關(guān)系，而具體的關(guān)系公式則需要回歸分析來獲得。本文將煙葉葉片的保水力設(shè)為x，將Wang and Singh模型中的干燥參數(shù)a設(shè)為ya，干燥系數(shù)b設(shè)為yb，結(jié)合擬合求解的計(jì)算結(jié)果，得出相應(yīng)的線性回歸方程。其中，貴州興仁四聯(lián)煙區(qū)K236品種的線性回歸方程如下：ya=0.2614+0.2267x；yb=0.9660-0.8951x。貴州興仁四聯(lián)煙區(qū)云煙87的線性回歸方程如下：ya=0.2680+0.2405x；yb=0.8519-0.7716x。貴州義龍雨樟煙區(qū)K236品種的線性回歸方程如下：ya=-0.3180+0.2786x；yb=1.2690-1.1944x。貴州義龍雨樟煙區(qū)云煙87的線性回歸方程如下：ya=-0.3495+0.3368x；yb=1.4130-1.4386x。

分析煙葉保水力和烘烤水分干燥模型參數(shù)之間的線性回歸方程可以發(fā)現(xiàn)，葉片保水力和烘烤水分干燥模型參數(shù)之間具備良好的線性關(guān)系，所有線性回歸方程的顯著水平均在0.05以內(nèi)，而且回歸方程的決定系數(shù)全部超過0.95。與此同時(shí)，葉片保水力和干燥模型參數(shù)a之間呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，計(jì)算所得的直接通徑系數(shù)全部超過0.95；葉片保水力和干燥模型參數(shù)b之間呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，計(jì)算所得的直接通經(jīng)系數(shù)全部小于-0.95。

三、結(jié)語

綜上所述，不同煙區(qū)、不同品種及不同部位的煙葉在葉片保水力方面存在差異，需要受到工作人員的重視。通過本文的分析可知，葉片保水力有助于烘烤水分干燥模型的構(gòu)建，可以準(zhǔn)確預(yù)估干燥模型參數(shù)，為煙葉烘烤工藝的制定提供可靠的參數(shù)數(shù)據(jù)，有助于我國煙草行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。希望本文的分析可以為相關(guān)研究提供參考。

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