密集烘烤過(guò)程遠(yuǎn)程控制對(duì)煙葉質(zhì)量的影響

白濤　張釗　李紫燃　毛嵐　趙雪　馬迪　彭小祠　朱思昱　吳彪　黃英　劉舜　夏龍江　吳劍

摘要 為探討密集烘烤精準(zhǔn)工藝遠(yuǎn)程調(diào)控對(duì)煙葉烘烤質(zhì)量的影響，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比的方法就常規(guī)控制烤房與遠(yuǎn)程控制烤房對(duì)煙葉質(zhì)量的影響進(jìn)行了探討。結(jié)果表明：與常規(guī)控制烤房相比，遠(yuǎn)程控制烤房3個(gè)部位煙葉上中等煙比例明顯增加，烘烤損失率降低1.59百分點(diǎn)；烤后煙葉顏色橘黃，成熟度好，結(jié)構(gòu)疏松，油分足，色度強(qiáng)，煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)，香氣質(zhì)、香氣量好，烘烤后熟充分，清香型風(fēng)格特色突出。

關(guān)鍵詞 煙葉；烘烤；遠(yuǎn)程控制；密集烤房；煙葉質(zhì)量

中圖分類(lèi)號(hào) TS44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2023）06-0172-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.06.042

Effects of Remote Control of Dense Curing Process on the Tobacco Quality

BAI Tao，ZHANG Zhao，LI Zi－ran et al

（Qujing Branch of Yunnan Tobacco Company，Qujing，Yunnan 655000）

Abstract In order to explore the effects of remote control of intensive curing precise process on the curing quality of tobacco leaves，we studied the effects of conventional control and remote control of curing bran on the quality of tobacco leaves by means of experimental comparison. The results showed that： compared with the conventional control barn，the proportion of superior and medium tobacco leaves in three parts in remote control curing bran significantly increased，the roasting loss rate reduced 1.59 percentage points. Compared with the conventional control barn，the cured tobacco leaves in remote control curing bran had orange color，good maturity，loose structure，sufficient oil，strong chroma，the chemical composition of tobacco leaves was coordinated，the aroma quality and aroma quantity were good，the cured tobacco leaves were fully cooked，and the fragrance style was outstanding.

Key words Tobacco leaves;Curing;Remote control;Intensive curing barn;Quality of tobacco leaves

隨著我國(guó)烤煙烘烤設(shè)備的升級(jí)，密集烤房因其節(jié)能、省工、提升煙葉質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)成為我國(guó)煙葉烘烤的重要設(shè)備［1-3］。但是，傳統(tǒng)密集烤房烤后煙葉容易出現(xiàn)組織結(jié)構(gòu)緊密、顏色淡等問(wèn)題，影響煙葉的工業(yè)可用性［4-6］。如何改善和解決以上問(wèn)題就成為烘烤工藝的關(guān)鍵，近些年密集烘烤精準(zhǔn)工藝遠(yuǎn)程調(diào)控逐漸成為傳統(tǒng)密集烤房一個(gè)重要的改造方向。筆者通過(guò)對(duì)密集烘烤精準(zhǔn)工藝遠(yuǎn)程控制烤房與常規(guī)烘烤烤房烤煙經(jīng)濟(jì)性狀、外觀質(zhì)量、主要化學(xué)成分、多酚類(lèi)物質(zhì)、物理特性、致香物質(zhì)以及感官質(zhì)量評(píng)價(jià)的差異進(jìn)行分析，探究密集烘烤精準(zhǔn)工藝遠(yuǎn)程控制對(duì)煙葉烘烤質(zhì)量的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020年在曲靖市煙草公司煙葉烘烤培訓(xùn)基地（麒麟三寶興龍烘烤工場(chǎng)）進(jìn)行。供試煙草品種為云煙97，選取大田管理規(guī)范、個(gè)體與群體生長(zhǎng)發(fā)育協(xié)調(diào)一致、落黃均勻的優(yōu)質(zhì)煙葉下部（3～5葉位）、中部（11～13葉位）和上部葉（15～17葉位）進(jìn)行試驗(yàn)。供熱類(lèi)型均為生物質(zhì)，生物質(zhì)燃燒機(jī)為遼寧海帝升機(jī)械有限公司生產(chǎn)的外置式燃燒機(jī)，生物質(zhì)顆粒為興龍煙農(nóng)專(zhuān)業(yè)合作社生產(chǎn)的同一批生物質(zhì)顆粒燃料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取2座標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的云煙-12型氣流上升式臥式密集烤房進(jìn)行試驗(yàn)，共設(shè)置2個(gè)處理：①烤房控制器為自主研發(fā)的遠(yuǎn)程智能控制器（T），烘烤過(guò)程全程采用物聯(lián)網(wǎng)管理系統(tǒng)遠(yuǎn)程烘烤；②烤房控制器為常規(guī)控制器（CK），烘烤過(guò)程由當(dāng)?shù)睾婵炯紟煬F(xiàn)場(chǎng)烘烤。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法 待煙葉烤干后，按照烤壞煙葉等級(jí)鑒定方案，統(tǒng)計(jì)各處理烤后煙葉的掛灰煙程度和比例。選取2竿具有代表性的烤后煙葉，用于經(jīng)濟(jì)性狀、外觀質(zhì)量、物理特性、主要化學(xué)成分、多酚類(lèi)物質(zhì)、致香物質(zhì)和感官質(zhì)量的檢測(cè)以及評(píng)價(jià)。

1.3.1 經(jīng)濟(jì)性狀測(cè)定。

由云南省煙草公司曲靖市公司組織分級(jí)專(zhuān)家按照GB 2635—1992標(biāo)準(zhǔn)對(duì)烤后原竿煙葉進(jìn)行分級(jí)，統(tǒng)計(jì)各處理烤后煙葉的上中等煙比例、烘烤損失率和均價(jià)等。

1.3.2 外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)。

由云南三標(biāo)農(nóng)林科技有限公司組織分級(jí)專(zhuān)家按照GB 2635—1992標(biāo)準(zhǔn)對(duì)烤后煙葉進(jìn)行煙葉外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)。

1.3.3 主要化學(xué)成分測(cè)定。

由云南三標(biāo)農(nóng)林科技有限公司采用流動(dòng)分析法測(cè)定煙葉中的總糖、還原糖、總氮、煙堿、氧化鉀（K2O）、氯離子（Cl-）、淀粉、蛋白質(zhì)的含量，參照《煙草及煙草制品 石油醚提取物的測(cè)定》（YC/T 176—2003）測(cè)定石油醚提取物含量，參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測(cè)定》（GB 5009.8—2016）測(cè)定果糖、葡萄糖、蔗糖的含量，參照《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膳食纖維的測(cè)定》（GB 5009.88—2014）測(cè)定纖維素含量。

1.3.4 多酚類(lèi)物質(zhì)測(cè)定。

由云南三標(biāo)農(nóng)林科技有限公司參照《煙草及煙草制品 多酚類(lèi)化合物綠原酸、莨菪亭和蕓香苷的測(cè)定》（YC/T 202—2006）測(cè)定多酚類(lèi)物質(zhì)含量。

1.3.5 物理特性測(cè)定。

由云南三標(biāo)農(nóng)林科技有限公司參照中國(guó)煙草總公司鄭州煙草研究院的方法進(jìn)行煙葉物理特性的測(cè)定。

1.3.6 致香物質(zhì)測(cè)定。

由云南三標(biāo)農(nóng)林科技有限公司使用二氯甲烷萃取煙葉中的致香物質(zhì)，并使用旋蒸漏斗將溶液濃縮至1 mL，采用氣相色譜-質(zhì)譜法（GC-MS）進(jìn)行致香物質(zhì)含量的測(cè)定。

1.3.7 感官質(zhì)量評(píng)價(jià)。

由云南三標(biāo)農(nóng)林科技有限公司組織評(píng)吸專(zhuān)家對(duì)烤后煙葉感官質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

為探討不同處理對(duì)烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響，對(duì)烤后煙葉原竿樣進(jìn)行分級(jí)統(tǒng)計(jì)，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，與CK相比，T處理的3個(gè)部位煙葉烘烤損失率降低了1.59百分點(diǎn)；T處理下部煙葉上等煙比例和均價(jià)有所下降，中等煙比例增加了10.80百分點(diǎn)，但均價(jià)降低了1.48元/kg；T處理中部煙葉上等煙比例增加15.87 百分點(diǎn)，中等煙比例降低了4.60百分點(diǎn)，均價(jià)增加了4.00元/kg；T處理上部煙葉上中等煙比例增加了13.17百分點(diǎn)，均價(jià)增加了0.49元/kg。以上試驗(yàn)結(jié)果表明，與CK相比，T處理烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀有所提升。

2.2 不同處理對(duì)煙葉烘烤能耗成本的影響

統(tǒng)計(jì)不同處理中部和上部煙葉烘烤能耗成本，結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，在裝煙密度基本一致的情況下中部和上部煙葉2個(gè)處理的能耗成本無(wú)明顯差異；中部和上部煙葉1 kg干煙生物質(zhì)顆粒燃料用量（燃料用量/裝煙量）T處理略高于CK，而T處理耗電量略低于常規(guī)烘烤（CK）。

2.3 不同處理對(duì)烤后煙葉外觀質(zhì)量的影響

對(duì)不同處理烤后煙葉進(jìn)行外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，與CK相比，下部和中部煙葉T處理烤后煙葉外觀質(zhì)量略有下降，上部煙葉T處理烤后煙葉外觀質(zhì)量明顯提升。下部葉T處理葉片結(jié)構(gòu)和色度評(píng)分較CK略有降低；中部煙葉T處理油分和身份評(píng)分較CK略有下降；上部煙葉T處理顏色、油分、成熟度、色度和身份均較常規(guī)烘烤（CK）明顯提升。

2.4 不同處理對(duì)烤后煙葉主要化學(xué)成分含量的影響

由表4可知，不同處理烤后煙葉化學(xué)成分含量差異明顯。T處理3個(gè)部位煙葉的總糖、還原糖以及淀粉含量均明顯低于常規(guī)烘烤（CK）。這可能是由于遠(yuǎn)程控制烤房（T處理）升溫速度慢、定色后期時(shí)間略長(zhǎng)于常規(guī)烘烤，糖類(lèi)物質(zhì)發(fā)生棕色化反應(yīng)更多所致。下部葉T處理蔗糖、葡萄糖和果糖含量明顯低于常規(guī)烘烤（CK），而中部葉和上部葉T處理葡萄糖和果糖含量明顯高于常規(guī)烘烤（CK）。3個(gè)部位煙葉T處理纖維素含量均明顯高于常規(guī)烘烤（CK）。下部葉和中部葉T處理蛋白質(zhì)含量明顯高于常規(guī)烘烤（CK），而上部葉T處理蛋白質(zhì)含量低于常規(guī)烘烤（CK）。與CK相比，T處理3個(gè)部位煙葉石油醚提取物含量較高。通過(guò)對(duì)2個(gè)處理煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性對(duì)比發(fā)現(xiàn)，2個(gè)處理煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性均較好，但T處理表現(xiàn)更佳。

2.5 不同處理對(duì)烤后煙葉多酚類(lèi)物質(zhì)含量的影響

由表5可知，不同處理烤后煙葉多酚類(lèi)物質(zhì)含量具有明顯差異，3個(gè)部位煙葉新綠原酸和山奈酚含量T處理均較高；綠原酸含量下部和中部煙葉CK處理較高，而上部煙葉T處理較高；3個(gè)部位煙葉咖啡酸含量CK處理較高；莨菪亭含量下部和中部煙葉T處理較高，上部煙葉CK處理較高。蕓香苷含量下部和上部煙葉T處理較高，中部煙葉CK處理略高。

2.6 不同處理對(duì)烤后煙葉物理特性的影響

對(duì)不同處理烤后煙葉物理特性進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，單葉重為9.29～12.47 g，下部葉T處理單葉重低于CK處理，中部葉2個(gè)處理無(wú)明顯差異，上部葉T處理單葉重高于CK處理。2個(gè)處理下部和中部煙葉含梗率均高于30%，上部煙葉含梗率在25%左右；下部和上部煙葉T處理含梗率略高于CK處理，中部煙葉T處理含梗率較低。2個(gè)處理3個(gè)部位煙葉葉面密度差異較大，下部和上部煙葉T處理葉面密度明顯低于CK處理，中部煙葉T處理葉面密度明顯高于CK處理。3個(gè)部位煙葉平衡含水率2個(gè)處理間差異較小，下部煙葉T處理平衡含水率略低于CK處理，中部和上部煙葉T處理平衡含水率較高?？竞?個(gè)部位煙葉厚度2個(gè)處理間均無(wú)明顯差異。

2.7 不同處理對(duì)烤后煙葉致香物質(zhì)含量的影響

取各處理烤后煙葉并檢測(cè)致香物質(zhì)的含量，結(jié)果見(jiàn)表7。由表7可知，共檢測(cè)出75種致香物質(zhì)。3個(gè)部位煙葉T處理香氣物質(zhì)總量和新植二烯含量均明顯高于CK處理。按照類(lèi)胡蘿卜素降解產(chǎn)物、苯丙氨酸類(lèi)物質(zhì)、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、類(lèi)西柏烷類(lèi)物質(zhì)進(jìn)行劃分，T處理3個(gè)部位烤后煙葉類(lèi)胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量高于CK處理，下部和中部煙葉T處理高于CK處理，上部煙葉T處理高于CK處理；苯丙氨酸類(lèi)物質(zhì)含量下部煙葉T處理高于CK處理，而中部和上部煙葉T處理低于CK處理；苯甲醇、苯乙醇和苯乙醛含量與苯丙氨酸類(lèi)物質(zhì)含量表現(xiàn)出相似的規(guī)律。棕色化反應(yīng)產(chǎn)物都是美拉德反應(yīng)的產(chǎn)物。下部和上部煙葉T處理棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量高于CK處理，中部煙葉T處理略低于CK處理。類(lèi)西柏烷物質(zhì)含量下部和中部煙葉T處理明顯高于CK處理，而上部煙葉T處理明顯低于CK處理。根據(jù)《煙葉香型風(fēng)格的特征化學(xué)成分研究》可知，清香型煙葉二氫獼猴桃內(nèi)酯和巨豆三烯酮含量較高。該試驗(yàn)中3個(gè)部位煙葉T處理的二氫獼猴桃內(nèi)酯含量均高于CK處理。

2.8 不同處理對(duì)烤后煙葉感官質(zhì)量的影響

對(duì)不同處理烤后煙葉感官質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果見(jiàn)表8。由表8可知，T處理3個(gè)部位煙葉感官質(zhì)量總評(píng)分均明顯優(yōu)于CK處理，T處理下部、中部和上部煙葉感官質(zhì)量總評(píng)分比CK處理分別高0.50、1.00和1.00分。通過(guò)對(duì)比各項(xiàng)指標(biāo)發(fā)現(xiàn)， T處理下部煙葉雜氣評(píng)分高于CK處理；T處理中部煙葉香氣質(zhì)、香氣量評(píng)分均明顯優(yōu)于CK處理，T處理上部煙葉香氣質(zhì)和雜氣評(píng)分均高于CK處理。由此可見(jiàn)，采用遠(yuǎn)程智能烘烤精準(zhǔn)控制可以明顯改善烤后煙葉香氣質(zhì)，增加香氣量，降低煙葉雜氣。

3 討論與結(jié)論

該試驗(yàn)通過(guò)對(duì)比密集烘烤精準(zhǔn)工藝遠(yuǎn)程調(diào)控與常規(guī)操作烤后煙葉化學(xué)成分、外觀質(zhì)量、內(nèi)在質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性狀，探討遠(yuǎn)程調(diào)控技術(shù)的適用性。該研究結(jié)果表明，采用自主研發(fā)的遠(yuǎn)程智能控制器烤后煙葉的經(jīng)濟(jì)性狀明顯優(yōu)于常規(guī)烘烤模式。這主要是因?yàn)闊熑~烘烤過(guò)程中生物質(zhì)顆粒燃燒時(shí)有滯后性［7］。當(dāng)烤房需要升溫時(shí)，新添加的生物質(zhì)顆粒在短時(shí)間內(nèi)燃燒慢，升溫慢；穩(wěn)溫時(shí)，正在燃燒的生物質(zhì)顆粒所釋放的熱量難以迅速控制。智能烤房可以控制投料量及功率，溫度較容易控制且精度高，升溫平穩(wěn)，使得烤后煙葉油分足、色澤鮮亮、正反面均勻、烤壞煙數(shù)量少。在烤后煙葉外觀質(zhì)量方面，下部和中部煙葉采用自主研發(fā)的遠(yuǎn)程智能控制器和管理系統(tǒng)智能遠(yuǎn)程烘烤烤后煙葉外觀質(zhì)量略有下降；下部煙葉結(jié)構(gòu)和色度評(píng)分略有下降；中部煙葉油分和身份評(píng)分略有下降。這可能是因?yàn)檫h(yuǎn)程智能烘烤升溫速度慢于常規(guī)烘烤（CK），變黃前期和定色后期時(shí)間明顯長(zhǎng)于常規(guī)烘烤（CK）。在烤后煙葉主要化學(xué)成分方面，采用自主研發(fā)的密集烘烤精準(zhǔn)工藝遠(yuǎn)程調(diào)控處理（T）與常規(guī)烘烤（CK）處理有明顯差異。根據(jù)《煙葉香型風(fēng)格的特征化學(xué)成分研究》［8］可知，清香型煙葉糖類(lèi)物質(zhì)含量較高。多酚是煙草重要的次生代謝產(chǎn)物和香氣前體，對(duì)煙草的生長(zhǎng)、發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)起著重要作用，是衡量煙葉質(zhì)量的重要因素［9］。該研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用自主研發(fā)的密集烘烤精準(zhǔn)工藝遠(yuǎn)程調(diào)控處理的煙葉新綠原酸和山奈酚含量較高，下部和上部煙葉中蕓香苷含量較高，而蕓香苷是清香型煙葉特征化學(xué)成分。因此，采用自主研發(fā)的密集烘烤精準(zhǔn)工藝遠(yuǎn)程調(diào)控處理的煙葉清香型風(fēng)格特征可能更加彰顯。

密集烤房智能遠(yuǎn)程控制器精準(zhǔn)烘烤是根據(jù)曲靖煙葉素質(zhì)擬合精準(zhǔn)工藝曲線。烘烤技師可結(jié)合煙葉圖像和溫濕度數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和調(diào)整烘烤工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)烘烤過(guò)程的精準(zhǔn)遠(yuǎn)程控制；與常規(guī)烘烤相比，智能遠(yuǎn)程精準(zhǔn)烘烤上中等煙比例明顯增加，烘烤損失率降低1.59百分點(diǎn)，烤后煙葉顏色橘黃、成熟度好、結(jié)構(gòu)疏松、油分足、色度強(qiáng)，煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)，香氣質(zhì)、香氣量好，烘烤后熟充分，清香型風(fēng)格特色突出。

煙葉烘烤作業(yè)需要耗費(fèi)大量的人力和物力，同時(shí)煙草是一種經(jīng)濟(jì)作物，烘烤智能化研究是提升煙葉經(jīng)濟(jì)收入的解決方法之一［10］。因此，在密集烘烤實(shí)現(xiàn)初步自動(dòng)化操作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步建立煙葉密集烘烤精準(zhǔn)控制模型，并與現(xiàn)有烤房自控設(shè)備整合，構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的專(zhuān)業(yè)化烘烤精準(zhǔn)調(diào)控與管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)密集烘烤過(guò)程基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)信息采集、處理與控制的實(shí)時(shí)烘烤決策，可為實(shí)現(xiàn)煙葉密集烘烤集約化、專(zhuān)業(yè)化、智能化提供技術(shù)支持［11］。譚青濤等［12］研究表明，煙葉烤房群遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)在使用過(guò)程中大大減少了技術(shù)人員的工作量，提高了工作效率。由于目前已實(shí)現(xiàn)集中烘烤管理系統(tǒng)，對(duì)于比較集中的烤房群來(lái)說(shuō)，如果其中一個(gè)出現(xiàn)異?，F(xiàn)象時(shí)系統(tǒng)能夠及時(shí)報(bào)警，就可以在很大程度上降低煙農(nóng)因?yàn)楹婵静划?dāng)而造成的損失，間接增加煙農(nóng)的收入［12-15］。

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基金項(xiàng)目 中國(guó)煙草總公司云南省公司項(xiàng)目（2021530000241036）。

作者簡(jiǎn)介 白濤（1970—），男，云南曲靖人，助理農(nóng)藝師，從事煙葉生產(chǎn)技術(shù)推廣工作。*通信作者，農(nóng)藝師，碩士，從事煙葉生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

收稿日期 2022-04-15