密集烘烤關鍵溫度點失水率控制對烤后煙葉質量的影響

蔣篤忠 陳洪浪 何陽 伍守貴 敬禮恒 張大偉 袁方

摘? ? 要：為探索密集烘烤過程中煙葉失水率的控制，進一步優(yōu)化現有的烘烤工藝，開展了關鍵溫度點失水率控制對烤后煙葉質量影響的研究，設干球溫度42 ℃時穩(wěn)溫使煙葉失水率達到35%的烘烤工藝為處理組，以常規(guī)烘烤工藝為對照，分析其能耗成本及烤后煙葉的經濟性狀、外觀質量和化學成分。結果表明，與對照相比，處理組的能耗略有降低，無論是上部葉還是中部葉，其烤后煙葉的上等煙葉、橘黃煙葉、結構疏松煙葉及烤熟煙葉的比例均有提高，煙葉內大分子物質轉化更加充分，烤后煙葉的化學成分更趨協調，其中，中、上部烤后煙葉淀粉含量分別降低了1.3，1.7百分點，均價分別提高了2.05%，2.35%。綜合而言，干球溫度42 ℃時穩(wěn)溫使煙葉失水率達到35%有利于提高烤后煙葉的質量。

關鍵詞：密集烘烤;失水率;烘烤質量

中圖分類號：S572? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.05.004

Abstract： In order to explore the control of tobacco leaf water loss rate during intensive curing and further optimize the existing baking process， the experiment was conducted to study the effect of water loss rate control at key temperature points on the quality of flue-cured tobacco leaves. The baking process with a dry bulb temperature of 42 °C and a tobacco leaf water loss rate of 35% was designed as the treatment group， and the conventional baking process was as the control， the energy consumption cost， economic properties， appearance quality， and chemical composition of tobacco leaves after curing were analyzed. The results showed that compared with the control， the energy consumption of the treatment group was slightly reduced， the proportions of high-grade tobacco leaves， orange tobacco leaves， loose structure tobacco leaves and mature tobacco leaves after curing were increased both in the upper leaves and middle leaves， the conversion of macromolecular substances in tobacco leaves was more complete， and the chemical composition of the tobacco leaves became more coordinated. Among them， the starch content of the middle and upper flue-cured tobacco leaves decreased by 1.3 and 1.7 percentage points respectively， and the average price increased by 2.05% and 2.35% respectively. In summary， the baking process with a dry bulb temperature of 42 °C and a tobacco leaf water loss rate of 35% is beneficial to improve the quality of the flue-cured tobacco leaf.

Key words： intensive baking; water loss rate; baking quality

煙葉烘烤是烤煙生產中對質量起決定性作用的環(huán)節(jié)之一，是技術操作性強、用工較多的環(huán)節(jié)[1-2]。傳統的煙葉烘烤模式，烘烤實操人員主要靠經驗開展工作[3-4]。由于對煙葉狀態(tài)的判斷、工藝的理解執(zhí)行往往存在較大差異，導致烘烤質量穩(wěn)定性下降[5-7]。同時，水分動態(tài)的控制是煙葉烘烤的關鍵，常因循環(huán)風機操作不當、工藝不到位等原因造成煙葉失水過快或過慢而形成烤壞煙葉，不適應現代煙葉生產發(fā)展的需要[8-9]。

目前，有關煙葉烘烤不同階段的失水速度及風速的研究已有諸多報道。楊樹勛等[10]開展了烘烤凋萎期失水速度對煙葉質量影響的研究，認為凋萎期失水速度控制在5～7 g·（kg·h）-1之間，不但可以讓未變黃的煙葉繼續(xù)變黃，消除青煙，讓已變黃的煙葉適度失水，同時降低了變黃后煙葉的水分含量，為煙葉定色創(chuàng)造了條件，有利于防止棕色化反應的發(fā)生。許威等[11]構建了煙葉烘烤相對速率失水數學模型，可解決煙葉烘烤降速階段煙葉失水速度難以計算的問題，為煙葉烘烤精準控制、失水速度的計算提供了新的數學模型計算方法。許齊等[12]對不同變頻風速對烤煙烘烤成本及經濟效益的影響進行了研究，認為變黃期風機采用1 450 r·min-1、定色期風機采用960 r·min-1、干筋期風機采用720 r·min-1進行烘烤，煙葉的中上等煙率、桔黃煙率和均價均較高，綜合經濟效益最好。隨著國內烤煙種植規(guī)?；?，煙葉烘烤技術專業(yè)化的不斷推廣[13]，煙葉烘烤失水率控制技術顯得尤為重要。因此，筆者對密集烘烤關鍵溫度點失水率控制進行研究，以期探索操作更簡單、烘烤效果更理想的烘烤工藝。

1 材料和方法

1.1 試驗時間和地點

試驗于2020年在湖南省永州市煙葉生產技術中心基地進行。

1.2 供試材料

試驗煙葉的品種為‘云煙87，煙葉部位為中、上部葉。供試烤房為2.7 m×8.0 m的氣流上升式密集烤房2座，供熱設備均為生物質燃燒機，其中1座安裝能監(jiān)測煙葉實時失水率的控制儀，裝煙室內安裝煙葉稱重裝置，安裝變頻器調節(jié)循環(huán)風機。

1.3 試驗設計

煙葉烘烤在干球溫度42 ℃時，若煙葉失水量較少，干燥程度不夠，即轉火進入定色期，煙葉易發(fā)生褐變;若失水量過大，則煙葉易烤青，且不利于煙葉大分子物質降解和香氣前體物質的產生[14]。因此，控制干球溫度42 ℃時的失水率尤為重要，且轉火時煙葉干燥狀態(tài)一般應達到主脈變軟（失水率30%左右）至勾尖卷邊（失水率40%左右）。故試驗設計2個處理，即T為干球溫度42 ℃時按煙葉失水率35%控制進行烘烤;CK為常規(guī)烘烤。中、上部煙葉分別進行試驗。

1.4 試驗方法

1.4.1 試驗樣煙選擇 煙葉裝房前選取具有代表性的煙葉為試驗樣煙，T和CK用試驗樣煙分別夾成6夾和4夾，T中的2夾掛置在煙葉稱質量裝置，用于煙葉失水率的測定，另4夾與CK的4夾分別掛置相應的供試烤房裝煙室中，具體位置為距隔熱墻4 m，第2層掛煙架的左右路各2夾;烘烤結束煙葉回潮后將其分級進行經濟性狀分析。

1.4.2 夾裝煙方法 采用寬度為60 mm的煙夾進行夾煙，中、上部葉夾持量分別為12 kg·夾-1和13 kg·夾-1左右;每個烤房的裝煙量為330～360夾，各處理烤房裝煙數量一致。

1.4.3 烘烤方法 T的烘烤操作方法如下：變黃期，點火后按1 ℃·h -1將干球溫度升到36 ℃穩(wěn)溫，濕球溫度35 ℃，使煙葉葉尖變軟;再按1 ℃·h -1將干球溫度升至38 ℃穩(wěn)溫，濕球溫度36 ℃，使煙葉8成黃，葉片變軟。凋萎期，按0.5 ℃·h-1將干球溫度升至40 ℃穩(wěn)溫，濕球溫度36 ℃，使煙葉9成黃，葉片開始塌架;再按0.3 ℃·h-1將干球溫度升至42 ℃穩(wěn)溫，通過控制儀實時采集煙葉失水率，并通過變頻器控制調節(jié)循環(huán)風機的風速風壓來控制煙葉的失水率，使煙葉失水率達到35%。定色期，以0.5 ℃·h-1將干球溫度升至47 ℃穩(wěn)溫，濕球溫度38 ℃，使煙葉黃片黃筋小卷筒;以0.3 ℃·h-1將干球溫度升至50 ℃穩(wěn)溫，濕球溫度38 ℃，葉片干燥1/2以上，主脈部分收縮;以0.5 ℃·h-1將干球溫度升至54 ℃穩(wěn)溫，濕球溫度39 ℃，使煙葉大卷筒，葉片全干，主脈干燥達1/2以上，主脈收縮。干筋期，以1 ℃·h-1將干球溫度升至60 ℃穩(wěn)溫，濕球溫度40 ℃，使煙葉除柄端外其余均已干燥;以1 ℃·h-1將干球溫度升至68 ℃穩(wěn)溫，濕球溫度42 ℃，使主脈完全干燥。

CK按當地常規(guī)烘烤操作方法實施，即：點火后以1 ℃·h-1的速度升溫到36～38 ℃，干濕差2 ℃左右，使煙葉基本變黃，且葉片凋萎發(fā)軟;再以0.5 ℃·h-1的速度升溫到40～42 ℃，濕球38 ℃，使煙葉達到黃筋黃片，充分塌架;然后以0.33～0.5 ℃·h-1的速度升溫到54 ℃，濕球38 ℃，使葉片干燥大卷筒;再以1 ℃·h -1的速度升溫到68 ℃，濕球42 ℃，干筋。

1.4.4 測定項目 （1）煙葉烘烤過程失水率，通過煙葉稱質量裝置實時測定烘烤過程中煙葉的質量變化，計算其失水率;（2）煙葉烘烤能耗，試驗烤房的生物質顆粒燃料用量和耗電量;（3）煙葉經濟性狀，烤后的試驗樣煙經專業(yè)分級人員按GB 2635-92[15]進行分級計算;（4）煙葉常規(guī)化學成分，還原糖、淀粉、總氮及氯含量采用連續(xù)流動法測定，鉀含量采用火焰光度法測定。

2 結果與分析

2.1 烘烤成本

從表1可以看出，中部葉烘烤試驗中，T處理每千克煙葉耗電量較CK降低了3.92%，每千克干煙耗燃料量較CK降低了0.89%，每千克干煙能耗成本較CK降低了1.26%;上部葉烘烤試驗中，T處理每千克耗電量與CK均為0.54 kW·h，每千克干煙耗燃料量較CK降低了0.49%，每千克干煙能耗成本較CK降低了0.45%。由此說明，在干球溫度42 ℃時穩(wěn)溫，控制煙葉失水率達到35%，煙葉烘烤能耗略有小幅度下降。

2.2 煙葉經濟性狀

從表2可以看出，中部葉烘烤試驗中，T處理的上等煙比例較CK提高了3.2個百分點，均價提高了2.05%;上部葉烘烤，T處理的上等煙比例較CK提高了4.0百分點，均價提高了2.35%。由此說明，在干球溫度42 ℃時穩(wěn)溫，控制煙葉失水率達到35%，有利于改善煙葉烘烤質量，提高煙葉的等級結構，增加煙農的經濟效益。

2.3 煙葉外觀質量

從表3可以看出，中部葉的烤后煙葉中，與CK相比較，T處理的組織結構無差異，但其成熟煙葉占比提高了1.8百分點，中等身份煙葉占比提高了1.4百分點，橘黃煙葉比例提高了2.6百分點;上部葉的烤后煙葉中，與CK相比較，T處理的成熟煙葉、疏松煙葉、尚疏松煙葉、稍厚煙葉的比例分別提高了2.6，3.9，7.8，3.8百分點。由此說明，在干球溫度42 ℃時穩(wěn)溫，控制煙葉失水率達到35%，有利于改善煙葉的外觀質量，烤后煙葉的橘黃煙比例增加，更趨于疏松。

2.4 烤后煙葉的化學成分

從表4可以看出，中、上部葉不同處理烤后煙葉的化學成分均較為協調，但CK烤后煙葉的淀粉含量略有偏高，中部葉和上部葉T處理的烤后煙葉淀粉含量分別較CK降低了1.3，1.7百分點。由此說明，在干球溫度42 ℃時穩(wěn)溫，控制煙葉失水率達到35%，有利于大分子物質的降解，降低烤后煙葉的淀粉含量，有利于提高煙葉的內在質量。

3 結論與討論

本試驗中，與常規(guī)烘烤相比較，干球溫度42 ℃時控制煙葉失水率達到35%進行烘烤，其烘烤成本略有下降，且烤后煙葉上等煙比例和均價均有所提高，外觀質量有所改善，橘黃煙葉比例增加，組織結構更趨疏松，化學成分更趨協調，有利于促使煙葉內含物質轉化充分，其中，上部葉均價較CK分別提高2.05%，2.35%，淀粉含量分別降低1.3，1.7百分點。

煙葉烘烤過程中實時采集煙葉的失水率，采用變頻技術自動調節(jié)循環(huán)風機的風速來控制煙葉的適宜失水率，既可提高煙葉烘烤質量，又能較大程度地降低烘烤能耗，因此，有必要進一步探索變頻技術在煙葉烘烤中的利用。煙葉烘烤在溫濕度控制的基礎上，輔以關鍵溫度點（42 ℃，46～48 ℃，54 ℃）失水率控制，能有效防止煙葉烘烤過程中產生掛灰或變褐，但不同素質煙葉在關鍵溫度點（42 ℃，46～48 ℃，54 ℃）的失水率指標有待進一步研究。

參考文獻：

[1] 趙銘欽， 宮長榮， 汪耀富， 等. 不同烘烤條件下煙葉失水規(guī)律的研究[J]. 河南農業(yè)大學學報， 1995， 29（4）： 382-387.

[2] 楊樹勛， 榮翔麟. 煙葉烘烤前期失水對煙葉變黃的影響[J]. 作物研究， 2013， 27（6）： 668-671.

[3] 王正剛， 孫敬權， 唐經祥， 等. 充分發(fā)育煙葉失水特性及烘烤失水調控初報[J]. 中國煙草科學， 1999（2）： 1-4.

[4] 宮長榮， 王曉劍， 馬京民， 等. 烘烤過程中煙葉的水分動態(tài)與生理變化關系的研究[J]. 河南農業(yè)大學學報， 2000， 34（3）： 229.

[5] 李崢， 邱坤， 楊鵬， 等. 煙葉烘烤過程中水分遷移干燥特性研究進展[J]. 昆明學院學報， 2017， 39（6）： 37-41.

[6] 李生棟， 付宗仁， 胡蓉花， 等. 煙葉烘烤過程中水分變化及干燥數學模型構建[J]. 南方農業(yè)學報， 2018， 49（1）： 121-129.

[7] 遲飛， 羅紅香， 黃剛， 等. 網式散葉密集烘烤下部煙葉失水規(guī)律與烘烤效應關系研究[J]. 熱帶作物學報， 2015， 36（2）： 417-425.

[8] 魏碩， 顧勇， 羅定棋， 等. K326上部葉烘烤過程失水干燥特性研究[J]. 南方農業(yè)學報， 2017， 48（3）： 512-516.

[9] 陳少濱， 孟祥宇， 魏碩， 等. 上部葉烘烤過程中葉片與主脈含水率變化對烤煙質量的影響[J]. 湖北農業(yè)科學， 2016， 55（1）： 117-119， 123.

[10]? 楊樹勛， 權文彥， 李玉良， 等. 烘烤凋萎期失水速度對煙葉質量的影響[J]. 作物研究， 2020， 34（1）： 72-75.

[11]? 許威， 肖先儀， 彭耀東， 等. 煙葉烘烤相對失水速率數學模型[J]. 農業(yè)工程， 2018， 8（1）： 62-67.

[12]? 許齊， 劉楊舟， 羅會斌， 等. 不同變頻風速對烤煙烘烤成本及經濟效益的影響[J]. 貴州農業(yè)科學， 2012， 40（9）： 90-92.

[13] 羅定棋， 魏碩， 胡戰(zhàn)軍， 等. 不同控水方法對多雨條件下烤煙下部葉烘烤效果的影響[J]. 河南農業(yè)科學， 2015（10）： 156-159.

[14] 雷繼才， 楊東， 肖雅， 等. 不同溫濕度烘烤及煙葉水分與淀粉降解的關系[J]. 廣東農業(yè)科學， 2016， 43（3）： 131-135.

[15] 中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局. 烤煙： GB 2635-92[S]. 北京： 中標標準出版社， 1992.