醇基燃料密集烤房煙葉烘烤研究

孔永平 陳榮霞 張環(huán)平

摘要 [目的]研究醇基燃料密集烤房的煙葉烘烤效能。[方法]對比醇基燃料密集烤房與燃煤密集烤房在烘烤溫度的把控、烘烤時間、烘烤成本、烤后煙葉化學成分及經(jīng)濟性狀等方面的差異。[結(jié)果]與燃煤密集烤房相比，醇基燃料密集烤房控溫更平穩(wěn)精確，總烘烤時間減少16 h。 烤后煙葉鮮干比降低16.0%，均價提高2.40 元/kg，上等煙比例提高14.38百分點，青煙比例和雜色煙比例分別降低4.21百分點和1.55百分點，烤后煙葉除了淀粉含量稍高外，其他化學成分含量均在優(yōu)質(zhì)煙范圍內(nèi)。[結(jié)論]采用醇基燃料烤煙達到了節(jié)能減排、增加收益的目的，具有較大的市場潛力。

關(guān)鍵詞 醇基燃料;煙葉烘烤;燃煤密集烤房;煙葉品質(zhì)

中圖分類號 TS 44? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2022）08-0163-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.08.045

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on Curing of Tobacco in Alcohol-based Fuel Intensive Curing Barn

KONG Yong-ping 1，CHEN Rong-xia 2，ZHANG Huan-ping 1 （1.Henan Yulong Science and Technology Research Institute Co.，Ltd.，Zhengzhou，Henan? 450001;2 .Henan Longzheng Bioenergy Co.，Ltd.，Jiyuan，Henan? 459000）

Abstract [Objective]To study the curing efficiency of alcohol-based fuel intensive curing barn.[Method]The differences of curing temperature control，curing time，curing cost，chemical components and economic traits of flue-cured tobacco leaves between alcohol-based fuel intensive curing barn and coal-fired intensive curing barn were compared.[Result]Compared with coal-fired intensive curing barn，the temperature control of alcohol-based fuel intensive curing barn was more smooth and accurate，and total curing time reduced 16 h.The fresh-dry mass ratio of flue-cured tobacco reduced 16.0%，the average price increased? 2.40 yuan/kg，the proportion of superior tobacco leaves increased 14.38 percent points，the proportions of green smoke and miscellaneous smoke reduced 4.21 and 1.55 percent points，respectively.Besides the starch content in flue-cured tobacco was slightly higher，the content of other chemical components were in the reasonable range of superior tobacco.[Conclusion]The? flue-cured tobacco by alcohol-based fuel could achieve the purpose of energy saving，emission reduction and revenue increase，so it had a great market potential.

Key words Alcohol-based fuel;Tobacco curing;Coal-fired intensive curing barn;Tobacco quality

煙葉是我國重要的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟作物之一，具有悠久的種植歷史。隨著現(xiàn)代煙草工業(yè)的發(fā)展以及市場消費需求的變化，對煙草品質(zhì)及工藝提出了更高的要求 [1]。煙葉從采收到烘烤加工需要經(jīng)過一定的過程，必須要進行科學化烘烤，才能達到市場要求的標準。因此，煙葉烘烤工藝的發(fā)展十分必要。煙葉烘烤是烤煙生產(chǎn)中的一個重要環(huán)節(jié)，烘烤過程首先會影響煙葉的品質(zhì)。煙葉品質(zhì)與烘烤過程中的溫度、濕度、烘烤時間等都有密切聯(lián)系。使用相同的烘烤設(shè)備時，燃料的種類在很大程度上影響烘烤的溫度和濕度，進而影響煙葉的烘烤成本和質(zhì)量 [2]。

目前我國煙葉烘烤主要使用傳統(tǒng)的燃煤密集烤房 [3]，燃料以煤炭為主，煤炭燃燒供熱不穩(wěn)定，容易出現(xiàn)快速升溫、降溫的情況，使得烤房溫度波動較大，從而影響烤后煙葉質(zhì)量 [4]。煤炭燃燒產(chǎn)生大量的二氧化硫、氮氧化物和煙霧顆粒等環(huán)境有害物質(zhì)，導致環(huán)境污染，且燃煤效率不高，造成能源浪費。利用煤炭作為燃料烘烤煙葉需要大量工人進行添煤、出灰等操作，增加了勞動強度。

近年來，國家提倡節(jié)能減排、低碳環(huán)保，新型替代能源和清潔可再生能源成為研究熱點，生物質(zhì)燃料、生物燃油應運而生，清潔能源烤煙也成為許多研究者的關(guān)注熱點 [5-9]。唐徐紅等 [10]研究了生物質(zhì)燃料烤房烘烤煙葉的質(zhì)量和成本，結(jié)果表明，與常規(guī)燃煤烘烤煙葉相比，生物質(zhì)燃料烤房煙葉烘烤成本降低16.36元/坑。段美珍等 [11]對比了生物質(zhì)烤房和熱泵烤房煙葉烘烤成本，結(jié)果表明生物質(zhì)烤房烘烤上部煙葉的成本較低，為1.94元/kg。劉亮 [12]將太陽能+熱泵技術(shù)應用于皖南地區(qū)密集式烤房，結(jié)果表明其成本僅為燃煤烤房的39.2%。任杰等 [13]使用天然氣水暖集中供熱密集烤房烘烤煙葉，煙葉質(zhì)量有所提升。C9AF3C69-3142-47CB-ADF9-A848FEDFA36F

醇基燃料是以醇類（甲醇、乙醇等）為主的一種液體燃料，是一種低碳富氧的新型環(huán)保燃料。它作為新型清潔能源和碳循環(huán)的載體，有望成為代替化石燃料資源的新型能源 [14]。雖然醇基燃料在全國許多地區(qū)飯店、賓館的使用率很高 [15-16]，但是醇基燃料應用于煙葉烘烤的研究在我國尚處于初步探索階段。王建安等 [17]設(shè)計開發(fā)了一套以醇基燃料為能源的烘烤設(shè)備，并與傳統(tǒng)燃煤密集烤房進行了對比，結(jié)果表明醇基燃料密集烤房熱效率高，烤后煙葉的外觀質(zhì)量有所提升，但存在烘烤成本較高的問題。筆者對比了醇基燃料密集烤房與燃煤密集烤房在烘烤效果及成本方面的差異，研究了醇基燃料密集烤房的煙葉烘烤效能。

1 材料與方法

1.1 試驗原料與設(shè)備

煙葉品種為云煙87?？痉繗饬鞣较驗橄陆凳矫芗痉?裝煙室每層面積為800 cm×280 cm，共3層;采取醇基燃料專門燃燒機燃燒供熱，燃料機為氣化燃燒。試驗所用密集烤房結(jié)構(gòu)、規(guī)格、用材均符合Q/GDYY 019—2011《密集式烤房建設(shè)技術(shù)規(guī)范》，電機功率為1.5 kW，全壓為200 Pa，轉(zhuǎn)速為1 440 r/min。

1.2 試驗方案

試驗設(shè)置2個處理：A為醇基燃料氣流下降式密集烤房，B為普通燃煤氣流下降式密集烤房。在同一地塊采收同一部位、成熟度一致的煙葉，各處理除了所用燃料不同外，其他條件保持一致，采用三段式烘烤工藝進行烘烤;供試煙株栽培管理措施按照當?shù)貎?yōu)質(zhì)煙技術(shù)標準規(guī)范進行，封頂后摘除2～3片底腳葉，留葉數(shù)20片?？厩皩︴r煙葉進行分類，分別稱重;烤后原煙也分別計產(chǎn)、計質(zhì)。同時，對不同類型密集烤房的耗煤、耗電情況進行統(tǒng)計?？痉績?nèi)其他煙葉來源、編煙和裝煙方式等相同。

1.3 測定項目與方法

煙葉烘烤過程中，統(tǒng)計關(guān)鍵溫度段干球溫度，用于分析烤房穩(wěn)溫性能，同時監(jiān)測變黃期、定色期和干筋期烘烤時間。烘烤后，測定煙葉中淀粉、鉀、氮、總糖、還原糖、煙堿等化學成分的含量，測定方法參照行業(yè)標準 [18-20]。 烘烤成本：根據(jù)燃料用量和單價、耗電量和用電單價、用工單價，計算烘烤過程綜合成本，具體計算公式如下：烘烤成本=燃料用量×燃料單價+耗電量×用電單價+用工量×用工單價。

烤后煙葉經(jīng)濟性狀：統(tǒng)計鮮煙量、干煙量、上等煙比例、橘黃煙比例、青煙比例及雜色煙比例，計算烤后煙葉鮮干比及均價。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤房穩(wěn)溫性能的比較

在烤房內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，記錄烤煙過程中4個關(guān)鍵穩(wěn)溫點（38、42、48、52 ℃）干球溫度的變化，結(jié)果如表1所示。醇基燃料密集烤房平均溫差控制在±0.5 ℃以內(nèi)，而燃煤密集烤房溫度波動較大，平均溫差在±2.0 ℃以內(nèi)。燃煤從燃燒到熱量釋放這一過程需要一段時間，導致升溫階段的控制性較差。醇基燃料的熱慣性較小，在烘烤過程中對溫度的控制性更好，可以避免因溫度大幅度波動、偏離烘烤目標溫度而造成煙葉損失。該試驗中2種燃料烘烤煙葉均由同一個人操作，排除人為因素后，采用醇基燃料進行煙葉烘烤更容易掌握。以上分析結(jié)果表明，醇基燃料密集烤房可以較好地執(zhí)行烘烤曲線。只要烘烤工藝設(shè)置合理，醇基燃料密集烤房能夠保證煙葉在相對穩(wěn)定且適宜的溫濕度環(huán)境下發(fā)生一系列有利于改善煙葉品質(zhì)的生理生化變化。

監(jiān)測煙葉變黃期、定色期和干筋期烘烤時間，比較不同類型烤房的烘烤工藝。從圖1可以看出，醇基燃料密集烤房在每一階段烘烤時間均比燃煤密集烤房少。燃煤密集烤房總烘烤時間為158 h，醇基燃料密集烤房總烘烤時間為142 h，醇基燃料密集烤房總烘烤時間比燃煤密集烤房減少了16 h。這表明使用醇基燃料烘烤煙葉極大地提高了烘烤效率，降低了燃料消耗和人工成本。

2.2 烤后煙葉化學成分比較

從表2可以看出，與燃煤密集烤房相比，醇基燃料密集烤房總糖、還原糖、煙堿含量均有所提高。這是因為醇基燃料密集烤房溫度較為穩(wěn)定，煙葉呼吸代謝過程較為平緩，所以呼吸作用消耗的糖較少 [21]。同時，穩(wěn)定的溫度使得鮮煙葉各物質(zhì)化學反應速率與失水率保持一致，烘烤后的干煙葉化學成分含量更為適宜 [11]。由表2可知，與燃煤密集烤房相比，醇基燃料密集烤房氮含量和鉀含量較低，但仍在優(yōu)質(zhì)煙范圍內(nèi)。醇基燃料密集烤房烘烤煙葉淀粉含量為7.83%，而燃煤密集烤房淀粉含量僅為1.42%，這是因為大量淀粉降解發(fā)生在煙葉變黃階段，此時受溫度的影響，淀粉酶活性降低，加上使用醇基燃料減少了烘烤時間，所以淀粉降解量減少，淀粉含量較高。與燃煤密集烤房相比，醇基燃料密集烤房烘烤煙葉的糖堿比和氮堿比較好 [22]。綜上所述，經(jīng)醇基燃料烘烤后煙葉的化學成分含量更符合優(yōu)質(zhì)煙的標準。

2.3 烘烤成本及能耗比較

煙葉烘烤由專業(yè)合作社統(tǒng)一管理，統(tǒng)計烘烤煙葉的用工成本和耗能成本，結(jié)果如表3所示。由表3可知，從燃料用量來看，醇基燃料密集烤房燃料用量為燃煤密集烤房的60%左右;從用電成本來看，醇基燃料密集烤房的用電成本比燃煤密集烤房降低約20%;從用工成本來看，醇基燃料密集烤房的用工成本僅為燃煤密集烤房的10%左右。這是因為醇基燃料密集烤房只需在最開始的時候加1次料，所以大大節(jié)約了人力成本，降低了勞動強度。由此可見，使用醇基燃料降低了用電成本和人工成本，但由于目前醇基燃料的價格比煤炭高，所以綜合成本比燃煤略高。

2.4 烤后煙葉經(jīng)濟性狀比較

從圖2可以看出，醇基燃料密集烤房煙葉的上等煙比例和橘黃煙比例分別比燃煤密集烤房提高了14.38百分點和15.78百分點，青煙比例和雜色煙比例較燃煤密集烤房分別降低了4.21百分點和1.55百分點，說明醇基燃料密集烤房比燃煤密集烤房烘烤效果好。

從表4可知，醇基燃料密集烤房烤后煙葉的鮮干比較燃煤密集烤房降低了16.0%。煙葉的鮮干比越小，同等質(zhì)量的鮮煙葉烘烤后得到的干煙葉質(zhì)量也越好，烘烤過程中損失的干物質(zhì)量就越少。因此，醇基燃料密集烤房煙葉質(zhì)量損失較少。由于煙葉烘烤過程中變黃期呼吸作用導致干物質(zhì)的減少，同時干筋期高溫環(huán)境下易揮發(fā)物質(zhì)的揮發(fā)會導致干物質(zhì)損耗 [24]。烘烤時間越長，溫度波動越大，干物質(zhì)損失就越嚴重。醇基燃料密集烤房控溫精準穩(wěn)定，烘烤時間縮短，烤后煙葉的干物質(zhì)損耗較少 [25]。 通過綜合比較發(fā)現(xiàn)，相較于燃煤密集烤房，醇基燃料密集烤房的煙葉均價提高2.40元/kg，烤后煙葉經(jīng)濟性狀表現(xiàn)較好。C9AF3C69-3142-47CB-ADF9-A848FEDFA36F

3 結(jié)論

該研究使用醇基燃料密集烤房烘烤煙葉，并與燃煤密集烤房進行比較，結(jié)果表明醇基燃料密集烤房烘烤溫度控制比燃煤密集烤房更精準穩(wěn)定，能夠滿足煙葉烘烤對溫濕度的要求，可以較好地執(zhí)行烘烤曲線，從而保證烘烤煙葉質(zhì)量;采用醇基燃料密集烤房能夠縮短烘烤時間，減少燃料消耗和用電消耗，能夠大幅度降低操作人員的勞動強度，節(jié)省勞動用工，在降低生產(chǎn)成本的同時，能大幅度提高生產(chǎn)效率;醇基燃料密集烤房操作更易于掌握，烘烤效果大大提升，烤后煙葉外觀較好，上等煙比例增加，干物質(zhì)損失減少，煙葉經(jīng)濟價值有所提升，均價提高了2.40元/kg;醇基燃料用于煙葉烘烤能夠達到節(jié)能減排、增加效益的目的，具有極大的市場潛力。

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