多雨煙區(qū)倚靠式散葉裝煙烘烤工藝對煙葉質(zhì)量的影響

劉勇, 李立新, 吳金富, 趙樹德, 何寬信*

(1.江西省煙草科學(xué)研究所, 南昌 330025; 2.撫州市煙草公司宜黃分公司, 江西 宜黃 344000)

自20世紀(jì)60年代以來，堆積式烤房在美國、巴西、加拿大、日本等國烤煙生產(chǎn)中得以大量推廣應(yīng)用[1]，我國自1963年以來也開展了相關(guān)研究[2-3]。目前，國內(nèi)散葉烘烤技術(shù)按裝煙方式主要分為箱式散葉裝煙、散葉煙筐裝煙、散葉插簽裝煙和散葉堆積裝煙[4-6]4類，綜合比較以散葉插簽裝煙方式應(yīng)用面更廣，該項技術(shù)在西南煙區(qū)和北方煙區(qū)整體應(yīng)用效果較好[7-11]。李立新等[12]也開展了相關(guān)探索，結(jié)果表明，該技術(shù)在插簽或裝煙密度不當(dāng)時容易造成煙葉嚴(yán)重倒伏而烤糟，且散葉插簽烘烤煙葉破損比較嚴(yán)重，人工成本相對偏高。針對此情況，結(jié)合江西省推廣氣流下降式密集烤房的現(xiàn)狀和烘烤季節(jié)多雨的生態(tài)特點(diǎn)，研究組前期在原插簽散葉裝烤采用竹片分風(fēng)板和單根固定方桿的基礎(chǔ)上，對該裝煙方式和設(shè)備進(jìn)行了改造，優(yōu)化改進(jìn)制作了金屬網(wǎng)狀分風(fēng)板和H形可折疊方桿，進(jìn)行倚靠式前傾散葉堆積裝煙烘烤?；诖耍狙芯坷脷饬飨陆凳矫芗痉窟M(jìn)行散葉改造，開展倚靠式前傾散葉裝煙改造，并進(jìn)行不同烘烤工藝對比研究，旨在研究適合東南多雨煙區(qū)氣流下降式密集烤房的散葉烘烤技術(shù)，提高煙葉集約化生產(chǎn)水平和散葉烘烤質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在江西省撫州市宜黃縣煙草實(shí)驗站進(jìn)行，參試品種‘云煙87’，供試面積3.3 hm2。供試煙田管理規(guī)范，烘烤前長勢均衡一致、無病、正常成熟落黃。供試密集烤房4座，裝煙室內(nèi)長4.0 m、寬2.8 m、高3.5 m。試驗烤房裝煙室按散葉烘烤需要進(jìn)行裝煙設(shè)施改造，配套使用金屬網(wǎng)狀分風(fēng)板、H形可折疊方桿及方桿固定條。加熱室內(nèi)部配套設(shè)備一致，配套8/4型變極調(diào)速電動機(jī)、6號軸流風(fēng)機(jī)、煙葉烘烤溫濕度自控儀(撫州金葉農(nóng)資有限責(zé)任公司)，主傳感器安裝在中溫層中間位置。

1.2 裝煙方法

倚靠式散葉堆積裝煙如圖1A所示，該裝煙方式是在原插簽散葉裝烤采用竹片分風(fēng)板和單根固定方桿的基礎(chǔ)上，優(yōu)化改進(jìn)制作金屬網(wǎng)狀分風(fēng)板(圖1B)和H形可折疊方桿(圖1C)進(jìn)行倚靠式前傾堆積裝煙的散葉裝煙方式。該方式裝煙3層，裝煙前先安裝方桿固定條，每隔0.2 m、距分風(fēng)板由下往上0.4 m平行安裝H形可折疊方桿于方桿固定條上。裝煙時先將金屬網(wǎng)狀分風(fēng)板平放在掛煙梁上，再進(jìn)行裝煙，把煙葉輕輕抖散，對齊葉基部后，再雙手握住距葉尖1/3處，葉柄朝下、葉尖朝上向裝煙室隔墻方向傾斜約15°均勻堆放于分風(fēng)板上并倚靠在隔墻上，自然堆緊不過度擠壓，再將H形可折疊方桿安裝在方桿固定條上，每兩根方桿內(nèi)裝滿煙葉后，將方桿按煙葉傾斜方向固定在方桿固定條的固定槽內(nèi)，再進(jìn)一步整理兩個方桿間的煙葉，確保疏密均勻，數(shù)量偏少時適量補(bǔ)充煙葉。每層及每兩個方桿間裝滿煙葉、不留空隙。繼續(xù)裝煙，安裝H形可折疊方桿。當(dāng)一塊分風(fēng)板堆滿煙葉后，再擺放另一塊分風(fēng)板。如此循環(huán)，直到整個烤房裝滿。

A：倚靠式散葉堆積裝煙；B：金屬網(wǎng)狀分風(fēng)板；C：H形可折疊方桿A: Lean-type of loose-leaf tobacco loading; B: Metal mesh wind deflector; C: H-shaped folded bar圖1 倚靠式散葉堆積裝煙設(shè)備Fig.1 Relevant equipment of lean-type loose-leaf tobacco loading

1.3 試驗設(shè)計

按煙葉著生部位不同設(shè)置3個對比試驗，分別為下部(X)、中部(C)和上部(B)。每次試驗散葉烘烤處理按下部、中部和上部煙葉主要變黃期的濕球溫度和中溫層煙葉變黃程度各設(shè)3個處理，3個處理的干球溫度設(shè)置一致，最高干筋干球溫度相比掛竿烘烤降低2～3 ℃，各處理干球溫度、濕球溫度及主要變黃階段裝煙室中溫層煙葉變黃程度設(shè)置見表1。以常規(guī)掛竿烘烤為對照(CK)，下部葉、中部葉、和上部葉的對照分別標(biāo)為X4、C4和B4。

表1 試驗設(shè)計Table 1 Designation of experiment

試驗處理下部葉(X)干筋期最高干球溫度64 ℃、中部葉(C)和上部葉(B)65 ℃。對照處理(CK)按照當(dāng)?shù)孛芗痉吭茻?7下部、中部和上部煙葉掛竿烘烤工藝操作要點(diǎn)執(zhí)行，干筋期最高干球溫度下部葉67 ℃，中部和上部葉68 ℃。試驗處理下部葉總裝煙約2 250 kg，平均裝煙密度約67 kg·m-2；中部和上部葉總裝煙約3 000 kg，平均裝煙密度約89 kg·m-2。掛竿烘烤處理下部葉每竿編煙130～140片，總裝煙160竿左右；中部葉和上部葉每竿編鮮煙140～150片，總裝煙180竿左右。

1.4 測定項目及方法

以中部葉為代表，統(tǒng)計煙葉裝烤和下烤過程用工數(shù)量和時間等，并在下烤時統(tǒng)計煙葉倒伏情況和烤透比例。烘烤結(jié)束后，分別在上、中、下3層各隨機(jī)選取烤后煙葉2 kg作為各處理試驗樣品，供化學(xué)成分分析，水溶性糖、總氮、鉀、淀粉、總植物堿含量的分析方法采用荷蘭SKALAR San++連續(xù)流動分析儀分別按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 159-2002[13]、YC/T 161-2002[14]、YC/T 173-2003[15]、YC/T 216-2013[16]、YC/T 468-2013[17]進(jìn)行。對樣品按烤煙國標(biāo)GB 2635-92[18]進(jìn)行分級，按2018年二價區(qū)烤煙收購價統(tǒng)計經(jīng)濟(jì)效益，對樣品外觀質(zhì)量評價按照王彥亭等[19]進(jìn)行，其中顏色、成熟度、結(jié)構(gòu)、身份、油分和色度的權(quán)重分別為30%、25%、15%、12%、10%和8%。煙葉樣品感官評吸參照YC/T 415-2011[20]由江西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)研發(fā)中心進(jìn)行，其中香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣、刺激性、余味、勁頭、燃燒性和灰色的權(quán)重分別為20%、20%、10%、10%、10%、15%、5%、5%和5%。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用SPSS 16.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，并通過Duncan檢驗分析各組間差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同散葉烘烤工藝對煙葉倒伏的影響

以中部葉為代表，調(diào)查不同處理烤后煙葉倒伏情況發(fā)現(xiàn)，采用H形可折疊方桿前傾約15°倚靠式散葉堆積裝煙方式，散葉裝煙處理中部烤后煙葉均向裝煙室隔墻方向有序傾斜倒伏，但存在少量因過度倒伏而未烤干的煙葉。由表2可知，C1、C2、C3處理的煙葉過度倒伏比例均顯著高于C4處理，但4個處理的干煙率沒有顯著差異。在裝煙量和密度一致的情況下，散葉烘烤處理倒伏比例雖有差異，但差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義。在此方式和裝煙條件下，倒伏煙葉基本能烤干，烤后干煙率與掛烤方式?jīng)]有顯著差異。少量未烤干煙葉主要分布在下層和中層靠近裝煙室門附近，可能與此位置在最后裝烤時較難架設(shè)倚靠方桿有關(guān)。

表2 不同散葉烘烤工藝中部煙葉的烘烤倒伏情況Table 2 Lodging of middle leaves under different flue-curing processes

2.2 不同散葉烘烤工藝對煙葉外觀質(zhì)量的影響

不同部位不同散葉烘烤工藝處理的煙葉外觀質(zhì)量結(jié)果(表3)可知，X1、X2處理煙葉的顏色、身份、總分均顯著低于X3、X4處理，X1和X2處理間僅油分、總分有顯著差異，X3和X4處理無顯著差異；C1、C2處理顏色與C3、C4差異顯著，C2處理總分顯著低于C1、C3、C4處理，其余指標(biāo)處理間無顯著差異；B1處理顏色與B2、B3、B4處理差異顯著，B1、B3、B4處理間總分差異顯著，以B3處理最大，其余外觀質(zhì)量指標(biāo)各處理間無顯著差異。表明下部、中部和上部散葉烘烤處理隨著裝煙室中層煙葉變黃期變黃程度的降低，外觀質(zhì)量有改善的趨勢，且總分與對照處理無顯著差異，并隨著煙葉部位的提高，外觀質(zhì)量逐漸接近并高于掛竿烘烤。試驗過程中發(fā)現(xiàn)倚靠式散葉烘烤煙葉失水干燥過程中同步收縮卷筒，皺縮感明顯、組織結(jié)構(gòu)疏松，色度和油性反應(yīng)明顯增強(qiáng)。綜上可知，各部位煙葉在現(xiàn)有密集烤房煙葉采收成熟度的基礎(chǔ)上，采用倚靠式散葉裝煙烘烤，在變黃期適當(dāng)降低煙葉變黃程度10%～20%進(jìn)行烘烤以及適當(dāng)降低干筋期干球溫度2～3 ℃，即各部位第3個處理的烘烤工藝有利于提高散葉烤后煙葉外觀質(zhì)量。

2.3 不同散葉烘烤工藝對煙葉化學(xué)成分的影響

不同部位不同烘烤工藝的煙葉主要化學(xué)成分結(jié)果(表4)可知，不同部位不同處理煙葉總氮含量和煙堿含量差異不顯著，烘烤調(diào)制對煙葉中糖及淀粉含量的影響比較明顯。X3處理的總糖含量顯著高于對照(X4)，C1和C3處理總糖含量顯著高于對照(C4)處理，B2處理總糖含量顯著高于對照(B4)處理，X1、X2、C2、B1、B3處理的總糖含量也高于其相應(yīng)對照，但是差異不顯著。上部葉不同處理間的還原糖含量沒有顯著差異；中部葉的C1、C2、C3處理還原糖含量均顯著高于對照(C4)處理；B3處理的還原糖含量顯著高于對照(B4)處理。表明不同部位散葉烘烤大部分處理煙葉總糖和還原糖含量不同程度高于掛竿烘烤煙葉。X1、X2處理的煙葉淀粉含量顯著低于對照(X4)；C1、C2和C3的淀粉含量低于對照(C4)，但C2和C3處理與C4差異不顯著；B2、B3處理的淀粉含量顯著高于對照(B4)。表明中部和下部煙葉的淀粉含量整體表現(xiàn)出略低于掛竿處理，但散葉烘烤上部煙葉的淀粉含量則表現(xiàn)為高于或略高于掛竿烘烤的特點(diǎn)。

煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性指標(biāo)結(jié)果顯示，下部煙葉氮堿比、糖堿比處理間差異不顯著，X3處理的兩糖差顯著高于X1、X2、X4處理。C2處理氮堿比顯著高于對照(C4)，C3、C4處理兩糖差顯著高于C1、C2處理，C3和C4處理間兩糖差無差異，對照處理(C4)糖堿比顯著低于散葉烘烤處理。上部煙葉處理間氮堿比無顯著差異，B1處理兩糖差顯著高于其余處理，B1處理糖堿比顯著低于其余處理，但B2、B3和B4處理間兩糖差和糖堿比均無顯著差異。表明散葉烘烤煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性略遜于掛竿煙葉，但隨著關(guān)鍵溫度點(diǎn)烘烤操作的調(diào)整，其協(xié)調(diào)性有改善并有超過掛竿烘烤的趨勢。

2.4 不同散葉烘烤工藝對煙葉感官質(zhì)量的影響

對不同部位不同處理初烤煙葉感官質(zhì)量進(jìn)行評價，結(jié)果(表5)可知，下部煙葉香氣質(zhì)、刺激性、勁頭、燃燒性和灰色處理間均無顯著差異，總分以對照(X4)處理最佳，顯著高于其他3個處理(X1、X2和X3)，3個處理間沒有顯著差異，X1處理香氣量、雜氣顯著低于其他處理，X4處理余味顯著高于其他處理。中部煙葉香氣量、濃度、雜氣、刺激性、勁頭、燃燒性和灰色處理間無顯著差異，C1和C2處理總分差異不顯著，C1、C2處理香氣質(zhì)和余味略好，C3和C4處理總分差異不顯著，C3處理香氣質(zhì)和余味稍好，但濃度不如C4(CK)處理，評吸總分散葉烘烤處理(C1、C2和C3)相比對照(C4)處理高0.7～3.9分。上部煙葉香氣質(zhì)、香氣量、濃度、刺激性、余味、勁頭、燃燒性和灰色處理間無顯著差異，散葉處理(B1、B2和B3)雜氣得分呈線性下降特點(diǎn)，B1和B2處理總分相比對照(B4)高1.6和0.2分。表明下部煙葉對照處理香氣質(zhì)和香氣量更高，濃度相對較大、雜氣更少、余味更干凈舒適，中部和上部煙葉各處理感官評吸總分排名在4個處理中，呈逐步下降趨勢，但降幅較小，此特點(diǎn)與外觀質(zhì)量表現(xiàn)稍有差異。

表5 不同散葉烘烤工藝的煙葉感官質(zhì)量Table 5 Smoking quality of tobacco leaves under different flue-curing processes

散葉烘烤中部和上部煙葉感官質(zhì)量均高于掛竿烘烤，但下部煙葉與掛竿烘烤相當(dāng)或略低。其中散葉烘烤中部和上部煙葉相比掛竿烘烤在香氣質(zhì)和余味稍好，但濃度略差。掛竿烘烤下部煙葉香氣質(zhì)和量優(yōu)勢較大，濃度相對較大，雜氣更少，余味更為干凈舒適。適當(dāng)降低變黃期煙葉變黃程度，有利于提高下部煙葉的烤后煙葉感官質(zhì)量，但對上部煙葉則不利，說明散葉烘烤時要求部位越低越好，裝烤煙葉成熟度以及變黃程度要求相應(yīng)要降低，此舉可避免變黃階段煙葉干物質(zhì)的消耗，同時對于干物質(zhì)含量較高的上部煙葉則要求更高的變黃程度，有利于高部位煙葉的烤熟。

2.5 不同散葉烘烤工藝對煙葉烘烤成本的影響

以中部葉為代表，統(tǒng)計裝煙和下烤成本，結(jié)果(表6)可知，倚靠式散葉裝煙烘烤處理(C1、C2、C3)裝煙容量更高，相對于掛竿烘烤(C4)容量增幅達(dá)50.99%～62.88%。折合裝煙下烤成本，掛竿烘烤達(dá)1.138元·kg-1干煙，散葉倚靠裝煙烘烤較低，為0.605～0.647元·kg-1干煙，每千克干煙裝煙下烤成本可節(jié)省0.491～0.533元。倚靠式散葉裝煙烘烤采用H形可折疊方桿進(jìn)行散葉倚靠式裝煙在能夠保證煙葉烘烤質(zhì)量的前提下，裝煙下烤成本的降幅可達(dá)43.15%～46.84%。

表6 不同散葉烘烤工藝中部煙葉裝煙的下烤成本Table 6 Costs of flue-curing of middle leaves under different flue-curing processes

2.6 不同散葉烘烤工藝對煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

不同部位不同散葉烘烤工藝初烤煙葉經(jīng)濟(jì)性狀結(jié)果見表7，可知，X4處理單葉重顯著高于散葉烘烤處理(X1、X2、X3)，X2和X3處理單葉重存在顯著差異，但鮮干比處理間差異均不顯著，X4處理上等煙葉比例顯著高于X1、X2、X3處理，但散葉處理間無顯著差異，中等煙比例則相反，下等煙比例不同處理間差異不顯著；X2處理均價顯著高于X1處理，其他散葉裝煙處理間無顯著差異，對照(X4)處理均價顯著高于X1和X3處理，與X2差異不顯著。C4處理單葉重顯著高于散葉烘烤處理(C1、C2、C3)，C1、C2處理間差異不顯著、但顯著高于C3處理，C4處理鮮干比顯著小于散葉處理，且散葉各處理間差異顯著，C4處理上等煙比例顯著高于C1處理，中等煙比例處理間特點(diǎn)與上等煙比例相反，下等煙比例、均價處理間均差異不顯著，C2和C3處理均價比C4處理分別高1.93和2.46元·kg-1，表明均價隨散葉烘烤處理變黃程度的降低而逐漸升高。B2、B4處理單葉重、鮮干比顯著高于B1、B3處理，B2、B3處理上等煙比例顯著高于B4處理，中等煙比例相反，下等煙比例處理間差異不顯著，B3、B4處理均價顯著低于B1、B2處理，且B1、B2處理間差異顯著，B3、B4處理間差異不顯著，散葉烘烤處理(B1、B2、B3)上等煙比例相比對照(B4)處理提高6.68%～17.01%、均價提高0.18～4.92元·kg-1。表明，散葉烘烤適當(dāng)降低中層煙葉變黃期煙葉的變黃程度，有利于降低煙葉鮮干比，一定程度上提高上等煙葉和中上等煙葉比例，對提高煙葉均價也有較明顯的效果。不同部位散葉烘烤對經(jīng)濟(jì)效益的影響不同，整體表現(xiàn)為部位越低，其變黃程度可以適當(dāng)降低。

表7 不同散葉烘烤工藝煙葉的經(jīng)濟(jì)性狀Table 7 Economic characteristics of tobacco leaves under different flue-curing processes

3 討論

本研究通過將云煙87在氣流下降式密集烤房中采用H形可折疊方桿裝煙，合理控制裝煙密度，倚靠式散葉裝煙不同烘烤工藝煙葉均能有序向隔墻方向傾斜倒伏，煙葉能順利出烤，烤后煙葉外觀質(zhì)量較掛竿烘烤煙葉有所改善，特別是中、上部煙葉在油分、色度等方面體現(xiàn)出優(yōu)勢，且烤后煙葉能夠明顯皺縮，基本沒有出現(xiàn)明顯的烤薄、青筋、微帶青和光滑僵硬煙葉，這與前期研究以及前人關(guān)于散葉烘烤的研究結(jié)果相一致[11-13]。倚靠式散葉烘烤煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性略遜于掛竿煙葉，但隨著關(guān)鍵溫度點(diǎn)烘烤操作的調(diào)整，其協(xié)調(diào)性有改善并有超過掛竿烘烤的趨勢，中部和上部煙葉感官質(zhì)量均高于掛竿烘烤，但下部煙葉與掛竿烘烤相當(dāng)或略低。采用H形可折疊方桿裝煙，干煙下烤量相比掛竿烘烤可提高50.99%～62.88%，相對掛竿烘烤降低裝煙下烤人工成本0.491～0.533元·kg-1干煙，裝煙下烤成本的降幅達(dá)43.15%～46.84%。

采用H形可折疊方桿倚靠式散葉裝煙烘烤，降低變黃期中溫層煙葉變黃程度10%～20%，縮短低溫變黃時間，有利于提高中層和下層煙葉身份，減輕煙葉由于低溫變黃時間過長導(dǎo)致烤薄的情況，同時調(diào)整變黃期關(guān)鍵溫濕度點(diǎn)操作，可有效解決以往在散葉插簽或散葉堆積烘烤中存在的主脈和主脈兩側(cè)顏色較深的情況。在掛竿烘烤工藝的基礎(chǔ)上，降低倚靠式散葉裝煙烘烤干筋期最高干筋溫度2～3 ℃，可減輕干筋期高溫?zé)犸L(fēng)由于上層煙葉倒伏難穿透上層煙葉造成的煙葉枯焦氣的情況，改善高溫層煙葉感官評吸質(zhì)量。

2014—2017年預(yù)備試驗及本研究表明，在江西省烤煙烘烤季節(jié)雨水偏多的生態(tài)條件下，倚靠式前傾散葉裝煙方式裝煙容量比掛竿高，金屬網(wǎng)狀分風(fēng)板承重更大，裝煙后葉柄不露出，不掉煙葉，葉片折斷破損大幅減少；配合H形可折疊方桿裝煙下烤操作簡單、速度更快，能實(shí)現(xiàn)均勻裝煙，煙葉向隔墻有序倒伏，烤干烤透率明顯提高，鮮干比與掛竿相當(dāng)甚至略低。隨著部位的提高，烤后煙葉感官評吸質(zhì)量也逐漸提高，甚至比掛竿烘烤更高。本研究在裝煙室長4 m的氣流下降式密集烤房中進(jìn)行，通過控制烘烤變黃期變黃程度和溫濕度，調(diào)整干筋溫濕度操作，中部和上部煙葉外觀、感官質(zhì)量與掛竿烘烤煙葉相比有所提高，下部煙葉雖在外觀質(zhì)量方面相比掛竿烘烤有所改善，但其評吸質(zhì)量與掛竿烘烤仍存在差距，且結(jié)合江西省普遍推廣裝煙室長8 m的大型氣流下降式密集烤房的實(shí)際，本研究效果還有待進(jìn)一步驗證。