可再生能源烤房的烘烤效果及廢氣排放

楊 楠，李俊營，蔡憲杰，常 棟，閻海濤，許躍奇，閆 鼎，曹亞凡，王曉強，王明鑫，何曉冰，許成悅

（1.河南省煙草公司平頂山市公司，河南平頂山 467000；2.上海煙草集團有限責(zé)任公司，上海 200082）

《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)2030 年前碳達峰行動方案的通知》對加快煤炭減量步伐、推進煤炭消費替代和轉(zhuǎn)型升級提出了具體要求，作為煙草生產(chǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的烤房也不例外。目前國內(nèi)大多數(shù)烤房主要利用煤進行燃燒供熱，每年大約耗費燃煤400 萬t［1］。近年來，涌現(xiàn)出多種形式供熱能源烤房，如生物質(zhì)能［1，2］、空氣能［3］、太陽能［4］、醇基能［5］、天然氣能［6］等，不同能源烤房烘烤效果也不一樣。煙葉質(zhì)量是一個綜合的概念，烤后煙葉中常規(guī)化學(xué)成分的含量及其協(xié)調(diào)性、香氣物質(zhì)的類型及其含量等，決定烤后煙葉的等級質(zhì)量、感官質(zhì)量和煙葉可用性［7］。廢氣排放是大氣污染源之一，而煤烤房在燃燒同時排放大量煙塵、SO2、CO、NOx 等，會造成嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境污染［8］。王政等［2］為解決密集烤房生物質(zhì)能配套設(shè)備換熱器存在的問題，設(shè)計了新型煙葉調(diào)制的生物質(zhì)能換熱器，該換熱器通過增加輸熱筒、散熱箱、散熱管上的散熱片和散熱管孔徑以提高換熱效率，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠耐用的特點。陳洪浪等［3］為探索新能源利用，采用空氣源熱泵和生物質(zhì)能供熱，發(fā)現(xiàn)2 種新能源煙葉烘烤過程干球溫度控制較精準(zhǔn)，有利于烘烤工藝的落實，其上等煙比例和均價較燃煤烘烤有不同程度的提高，用工量和排放量也有所減少。沈燕金等［4］采用掛式重力傳感器對太陽能輔助熱源密集烤房和普通密集烤房烘烤過程中樣本煙葉的重量進行實時測定，結(jié)果表明，2 種烤房烘烤過程中煙葉含水率變化特性基本一致，烘烤前期的部分時間段太陽能輔助熱源密集烤房的失水率低于普通密集烤房，且每烘烤1 kg 干煙可以節(jié)約0.42 kg 標(biāo)煤。陳妍潔等［5］通過比較分析醇基與生物質(zhì)能烤房，發(fā)現(xiàn)醇基烤房溫濕度控制更準(zhǔn)確，且烤后中、上部葉烘烤質(zhì)量損失和烘烤成本均有所降低，均價和中上等煙比例有所提高，烤后煙葉多呈桔黃色，色度較強，油分更多，化學(xué)成分除兩糖比、淀粉含量較高外，其他含量均在優(yōu)質(zhì)煙適宜范圍內(nèi)。但目前單個文獻研究集中在對2～3 種烤房烤后煙葉的外觀質(zhì)量、物理性狀、經(jīng)濟效益等方面的影響，鮮見多種可再生能源烤房進行橫向的、系統(tǒng)的、全程的報道。本試驗立足5 種可再生能源烤房，就不同烤房對烤后煙葉中常規(guī)化學(xué)成分、中性致香成分、多酚類化合物、有機酸物質(zhì)的影響，尤其是烘烤進程中不同溫度點的廢氣排放趨勢進行全面探究，為煙葉提質(zhì)增效、綠色低碳烘烤提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用地位于河南省郟縣李口鎮(zhèn)（33°50′37″N，113°17′29″E，海拔為160.4 m），該地區(qū)土壤類型為壤土，有機質(zhì)含量為23.32 g/kg，堿解氮含量為85.9 g/kg，速效磷含量為16.9 mg/kg，速效鉀含量為96 mg/kg，氯離子含量為18.5 mg/kg，pH 為7.02。

試驗品種為中煙100，煙苗于2018 年4 月25 日左右移栽，行距120 cm，株距55 cm，田間管理按照標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)管理模式進行。試驗煙葉選取大田長勢正常、發(fā)育協(xié)調(diào)、落黃均勻的中部煙，按成熟標(biāo)準(zhǔn)挑選成熟度、大小基本一致的葉片編竿、裝框。

試驗烤房能源為煤燃料、生物質(zhì)能、空氣能+電能、醇基燃料、太陽能+電能，均為氣流下降式標(biāo)準(zhǔn)密集烤房（表1），裝煙室內(nèi)長8 m、內(nèi)寬2.7 m、內(nèi)高3.5 m?？痉咳何挥诤幽鲜∴P縣李口鎮(zhèn)平頂山市現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)科技園。

表1 烤房設(shè)備參數(shù)

1.2 試驗設(shè)計

F1、F2、F3、F4、F5 處理每個烤房6 竿煙葉，分別置于烤房中棚距離隔熱墻2、4、6 m 位置，每個位置左、右倉各1 竿；F6 處理選取6 筐中層煙葉，分別置于第3、5、7、9、11、13 筐的位置。配烤煙葉為同一小區(qū)、同一部位、同一時間采收的煙葉。

烘烤工藝采用當(dāng)?shù)赝扑]使用的密集烘烤工藝。對烤后煙葉進行化學(xué)成分測定，并調(diào)查上等煙率、等級均價、干煙均價等經(jīng)濟效益指標(biāo)。

煙氣檢測位置：F1、F2 處理為烤房煙囪出口距頂端20 cm 處，F(xiàn)3、F4、F5、F6 處理為烤房周圍附近。煙氣檢測時間：烘烤過程中，分別在38、42、44、46、50、54、60 ℃時，對F1、F2 處理進行有組織廢氣測定，對F3、F4、F5、F6 處理進行無組織廢氣測定。

1.3 測定方法

化學(xué)成分測定參照YC/T 468—2013《煙草及煙草制品 總植物堿的測定 連續(xù)流動（硫氰酸鉀）法》、YC/T 159—2002《煙草及煙草制品 水溶性糖的測定 連續(xù)流動法》、YC/T 217—2007《煙草及煙草制品 鉀的測定 連續(xù)流動法》、YC/T 162—2011《煙草及煙草制品 氯的測定 連續(xù)流動法》、YC/T 161—2002《煙草及煙草制品總氮的測定連續(xù)流動法》、YC/T 202—2006《煙草及煙草制品 多酚類化合物 綠原酸、莨菪亭和蕓香苷的測定》、YC/T 288-2009《煙草及煙草制品 多元酸（草酸、蘋果酸和檸檬酸）的測定 氣相色譜法》；中性致香成分的提取前處理采用二氯甲烷溶劑萃取法；分析檢索采用HP 5890-5972 型氣質(zhì)聯(lián)用儀和NIST 譜庫檢索定性，內(nèi)標(biāo)法定量。

有組織廢氣的測定采用GB/T 16157—1996《固定污染源排氣中顆粒物測定與氣態(tài)污染物采樣方法重量法》、HJ/T 57—2000《固定污染源排氣中二氧化硫的測定定電位電解法》、HJ/T 693—2014《固定污染源廢氣氮氧化物的測定定電位電解法》、HJ/T 44—1999《固定污染源排氣中一氧化碳的測定非色散紅外吸收法》。無組織廢氣的測定采用HJ 482—2009《二氧化硫的測定甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法》、HJ 479—2009《環(huán)境空氣氮氧化物（一氧化氮和二氧化氮）的測定鹽酸萘乙二胺分光光度法》、GB/T 9801—1988《空氣質(zhì)量一氧化碳的測定非分散紅外法》、GB/T 15432—1995《環(huán)境空氣總懸浮顆粒物的測定重量法》、HJ 618—2011《環(huán)境空氣PM 10 和PM 2.5 的測定重量法》。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft excel 2016 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與計算，OriginPro 2021 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對烤后煙葉中常規(guī)化學(xué)成分含量的影響

由表2 可知，F(xiàn)2、F3、F4、F6 處理的煙堿含量符合優(yōu)質(zhì)煙要求，均在1.50%～3.50%，接近優(yōu)質(zhì)煙中值；F2、F3、F4、F5、F6 處理的總糖、還原糖含量均高于F1 處理，F(xiàn)2、F3、F4 處理的總糖、還原糖含量均超過優(yōu)質(zhì)煙范圍上限；所有處理鉀含量均超過1.00%，F(xiàn)2 處理達2.12%，總體來講，F(xiàn)2、F3、F6 處理的鉀含量比其他處理高；F3、F5 處理的氯含量滿足優(yōu)質(zhì)煙要求，均在0.30%～0.80%；F2、F3、F4、F5 處理的總氮含量在優(yōu)質(zhì)煙范圍之內(nèi)；F1、F3、F6 處理的兩糖比更接近優(yōu)質(zhì)煙范圍；F2、F3、F4 處理的糖堿比較高，其中F4 處理的糖堿比達9.44，；F3、F4、F6 處理的氮堿比較高；F2、F3、F5 處理的鉀氯比均超過2.00，其中F3 處理的最大，為3.76。

表2 不同處理烤后煙葉中常規(guī)化學(xué)成分含量

2.2 不同處理對烤后煙葉中中性致香成分含量的影響

2.2.1 新植二烯含量 由圖1 可知，烤后煙葉中各處理的新植二烯含量由大到小依次為F5 處理（1 278.26 μg/g）、F6 處理（949.89 μg/g）、F2 處理（900.75 μg/g）、F3 處理（852.80 μg/g）、F1 處理（829.78 μg/g）、F4 處理（640.03 μg/g）。總體來看，F(xiàn)5、F6、F2、F3 處理的新植二烯含量較高，分別比F1處理提高54.05%、14.48%、8.55%、2.77%；F4 處理的新植二烯含量比F1 處理降低22.87%。

圖1 不同處理烤后煙葉中新植二烯含量

2.2.2 類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量 由表3 可知，不同處理烤后煙葉中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物有14 種。同一處理中，β-大馬酮、法尼基丙酮、β-二氫大馬酮、巨豆三烯酮4 和巨豆三烯酮2 的含量較大。總體來看，F(xiàn)6、F5、F3、F4、F2 處理的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量均比F1 處理高，分別提升38.60%、37.35%、11.76%、5.34%、4.94%。

表3 不同處理烤后煙葉中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量（單位：μg/g）

2.2.3 類西柏烷降解產(chǎn)物含量 由圖2 可知，不同處理烤后煙葉中類西柏烷降解產(chǎn)物主要為茄酮，茄酮含量由大到小依次為F4 處理（49.98 μg/g）、F5 處理（49.39 μg/g）、F3 處理（33.10 μg/g）、F2 處理（22.11μg/g）、F6 處理（11.55 μg/g）。總體來看，F(xiàn)4、F5、F3處理的茄酮含量分別比F1 處理提高101.08%、98.68%、33.17%。

圖2 不同處理烤后煙葉類西柏烷降解產(chǎn)物含量

2.2.4 美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量 由表4 可知，不同處理烤后煙葉中美拉德反應(yīng)產(chǎn)物有8 種。同一處理中，糠醛含量最高，占美拉德反應(yīng)產(chǎn)物總量的63.86%～71.78%，5-甲基糠醛次之，占美拉德反應(yīng)產(chǎn)物總量的5.21%～11.13%。總體來看，除F6 處理外，F(xiàn)3、F5、F2、F4 處理的美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量比F1處理高，分別提升32.79%、22.45%、20.63%、1.29%。

表4 不同處理烤后煙葉中美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量（單位：μg/g）

2.2.5 苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量 由表5 可知，不同處理烤后煙葉中苯丙氨酸類降解產(chǎn)物有4 種。同一處理中，苯乙醇、苯甲醇含量較高，占苯丙氨酸類降解產(chǎn)物總量的54.63%～76.19%?？傮w來看，F(xiàn)3、F5 處理的苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量比F1 處理分別提高11.16%、7.03%，F(xiàn)2、F4、F6 處理的苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量比F1 處理低，分別降低47.75%、70.86%、17.35%。

表5 不同處理烤后煙葉中苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量（單位：μg/g）

2.2.6 其他類致香成分含量 由表6 可知，不同處理烤后煙葉中其他類致香成分有3 種。同一處理中，愈創(chuàng)木酚的含量較高，占其他類致香成分總量的61.81%～84.17%?？傮w來看，F(xiàn)4、F6、F3、F2 處理的其他類香氣物質(zhì)含量較高，分別比F1 處理提高96.14%、43.24%、32.05%、17.37%。

表6 不同處理烤后煙葉中其他類致香成分含量（單位：μg/g）

2.2.7 中性致香成分含量 由表7 可知，不同處理烤后煙葉中中性致香成分至少有6 種，新植二烯含量較高，占中性致香成分總量的80.06%～86.72%?？傮w來看，除F4 處理外，其他處理中性致香成分含量均高于F1 處理，F(xiàn)5、F6、F2、F3 處理分別比F1 處理提升52.11%、13.17%、6.99%、5.16%。

表7 不同處理烤后煙葉中中性致香成分含量（單位：μg/g）

2.3 不同處理對烤后煙葉中多酚類化合物的影響

由表8 可知，不同處理烤后煙葉中多酚類化合物有3 種，其中，F(xiàn)3 處理的蕓香苷含量高于F1 處理，F(xiàn)4 處理的綠原酸、蕓香苷含量均高于F1 處理。同一處理中，綠原酸含量較高，占多酚類化合物總量的53.62%～70.38%?？傮w來看，F(xiàn)4、F3 處理的多酚類化合物含量均高于F1 處理，分別提高25.66%、5.73%；F5、F6、F2 處理的多酚類化合物含量均低于F1 處理，分別降低18.27%、4.87%、2.79%，其中，F(xiàn)2、F6 處理的多酚類化合物含量均高于F5 處理。

表8 不同處理烤后煙葉中多酚類化合物含量（單位：mg/g）

2.4 不同處理對烤后煙葉中有機酸物質(zhì)的影響

由表9 可知，不同處理烤后煙葉中有機酸物質(zhì)有12 種。同一處理中，蘋果酸、草酸、檸檬酸含量較高，占有機酸物質(zhì)總量的66.94%～89.03%?？傮w來講，F(xiàn)5、F6 處理的有機酸物質(zhì)含量均比F1 處理高，分別提高13.71%、0.89%；F2、F3、F4 處理的有機酸物質(zhì)含量均比F1 處理低，分別降低9.20%、15.19%、53.42%。

表9 不同處理烤后煙葉中有機酸物質(zhì)含量（單位：mg/g）

2.5 不同處理對烤后煙葉經(jīng)濟效益的影響

由表10 可知，煙葉等級質(zhì)量中，各處理的上等煙率均高于F1 處理，上等煙率由高到低依次為F5處理、F3 處理、F2 處理、F6 處理、F4 處理、F1 處理；F3處理的中等煙率高于F1 處理；F2、F3、F5 處理的雜色煙率均低于F1 處理；F5 處理的等級均價最高，其次為F3、F2 處理。煙葉烘烤成本中，F(xiàn)5 處理的干煙均價最低，烘干1 kg 煙葉僅消耗1.22 元能源，比F3處理（1.34 元/kg）低0.12 元，可能是額外獲得了太陽能，降低了電能消耗；F4處理的干煙均價為3.08元/kg，可能與該烤房使用的醇基能源單價較貴有關(guān)；F6 處理的干煙均價最高，烘干1 kg 煙葉需要消耗3.17 元能源，可能是由于隧道式烤房需要10 個巷道均保持烘烤所需溫度，造成較大的能源消耗?？傮w來講，與F1 處理相比，F(xiàn)5、F3、F2、F6、F4 處理的上等煙率較高，分別比F1 處理提高16.86%、6.65%、4.61%、3.59%、1.66%；與F1 處理相比，F(xiàn)5、F3、F2、F6 處理的煙葉等級均價分別提高2.42、2.27、1.05、0.26 元/kg；F5、F3、F2 處理干煙均價較低，分別比F1 處理減少0.99、0.87、0.19 元/kg。

2.6 有組織廢氣測定

2.6.1 煙塵測定 由圖3 可知，F(xiàn)1 處理的煙塵濃度隨著烘烤溫度的升高呈先上升后下降的趨勢，在44 ℃時達到最高（146.0 mg/m3），隨后開始下降；F2處理的煙塵濃度隨著溫度的升高呈雙峰現(xiàn)象，分別在44、50 ℃時達到頂峰（32.5、31.3 mg/m3），隨后開始下降。F2 處理的多個溫度點低于F1 處理，特別在變黃末期至定色期階段（42～46 ℃），F(xiàn)2 處理的煙塵濃度大幅低于F1 處理。

圖3 F1、F2 處理的煙塵濃度

2.6.2 SO2測定 由圖4 可知，F(xiàn)1 處理的SO2濃度隨著烘烤溫度的升高呈“幾”字型變化趨勢，與煙塵指標(biāo)相同，也在44 ℃時達到最高（321.0 mg/m3），隨后下降，并在60 ℃時又有所提升（257.0 mg/m3）；F2 處理的SO2濃度隨著烘烤溫度的升高呈“A”字型變化趨勢，并在44 ℃達到最高（109.0 mg/m3），隨后下降，至54 ℃時趨向于0。特別在變黃末期至定色期階段（42 ℃～46 ℃），F(xiàn)2 處理的SO2濃度大幅低于F1 處理。

圖4 F1、F2 處理的SO2濃度

2.6.3 NO 測定 由圖5 可知，F(xiàn)1 處理的NO 濃度隨著烘烤溫度的升高呈“M”字型變化趨勢，分別在44、54 ℃時達到峰值（102.0、90.0 mg/m3）；F2 處理的NO濃度與F1 處理變化趨勢相同，也隨著烘烤溫度的升高呈“M”字型變化趨勢，同樣在44、54 ℃時達到峰值（157.0、179.0 mg/m3）。F1、F2 處理的NO 濃度互有高低，NO 總體排放相近。

圖5 F1、F2 處理的NO 濃度

2.6.4 NO2測定 由圖6 可知，F(xiàn)1、F2 處理的NO2濃度均較低，最高時不超過2.0 mg/m3，F(xiàn)1 處理的NO2濃度在50 ℃時達1.0 mg/m3，F(xiàn)2 處理在54～60 ℃時達1.0 mg/m3，但在其余溫度NO2濃度均為0 mg/m3。

圖6 F1、F2 處理的NO2濃度

2.6.5 NOx 測定 由圖7 可知，F(xiàn)1 處理的NOx 濃度隨著烘烤溫度的升高呈“Z”字型變化趨勢，在46 ℃時達到峰值（171.0 mg/m3），隨后下降，但在60 ℃時又有所提升（147.0 mg/m3）；F2 處理的NOx 濃度隨著烘烤溫度的升高呈“M”字型變化趨勢，分別在44、54 ℃時達到峰值（235.0、274.0 mg/m3），且高于F1 處理。F1、F2 處理的NOx 濃度互有高低，NOx 總體排放相近。

圖7 F1、F2 處理的NOx 濃度

2.6.6 CO 測定 由圖8 可知，F(xiàn)1 處理的CO 濃度隨著烘烤溫度的升高呈“Z”字型變化趨勢，在42 ℃時達到峰值（184.0 mg/m3），隨后下降，但在54 ℃時又達到峰值（174.0 mg/m3）；F2 處理的CO 濃度隨著烘烤溫度的升高呈先升高后降低趨勢，在44 ℃時達到峰值（256.0 mg/m3），且高于F1 處理。

圖8 F1、F2 處理的CO 濃度

2.6.7 含氧量測定 由圖9 可知，F(xiàn)1 處理的含氧量隨著烘烤溫度的升高呈出“凵”字型變化趨勢，在44～46 ℃時達到谷值（1.0 mg/m3），此時F1 處理正處于劇烈燃燒供熱狀態(tài)，供熱系統(tǒng)需氧量增加，造成煙囪排放氣體含氧量急劇降低，煙塵、SO2、NO 等排放濃度隨之增加；F2 處理的含氧量隨著烘烤溫度的升高呈“W”字型變化趨勢，分別在44、50 ℃時達到谷值（1.8、1.0 mg/m3），此時F2 處理也是由于供熱系統(tǒng)需氧量增加，造成煙囪排放氣體含氧量急劇降低，但在38、60 ℃時煙囪排放氣體含氧量較大（20.2、13.2 mg/m3），燃燒充分。

圖9 F1、F2 處理的含氧量

2.7 無組織廢氣測定

由于F3、F4、F5、F6 處理沒有煙囪排氣系統(tǒng)，故對這4 個處理的無組織廢氣排放數(shù)據(jù)進行收集統(tǒng)計。由表11 可知，4 個處理無組織廢氣濃度均較低，只有CO 的濃度在1.100～2.400 mg/m3時，SO2、NO2、PM10、TSP 的濃度均低于0.175 mg/m3?？梢?，對大氣環(huán)境來說，F(xiàn)3、F4、F5、F6 處理的清潔能效更友好。

表11 F3、F4、F5、F6 處理的無組織廢氣排放濃度（單位：mg/m3）

3 討論

煙葉常規(guī)化學(xué)成分在一定程度上反映烤后煙葉內(nèi)在質(zhì)量，其中，總糖是決定煙氣甜度與醇和度的主要因素，還原糖能平衡煙氣的酸堿度。與煤燃料烤房相比，可再生能源烤房烤后煙葉中總糖、還原糖含量均有明顯提升，生物質(zhì)烤房兩糖含量分別提升45.92%、43.07%，熱泵烤房兩糖含量分別提升42.79%、42.21%，醇基烤房兩糖含量分別提升63.53%、56.08%，太陽能烤房兩糖含量分別提升2.97%、0.75%，隧道式烤房兩糖含量分別提升9.65%、17.98%，這是由于可再生能源烤房使用計算機自動控制技術(shù)，能更精準(zhǔn)地調(diào)控干濕球溫度，為煙葉生理生化反應(yīng)提供良好的環(huán)境條件，助力大分子物質(zhì)充分降解為小分子糖類［9］，從而增加烤后煙葉中糖含量。煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性指標(biāo)中，糖堿比是形成均衡醇和煙氣的重要因素，鉀氯比是衡量燃燒性的重要指標(biāo)。除太陽能輔助烤房的糖堿比外，可再生能源烤房的糖堿比、鉀氯比相較煤燃料烤房更接近優(yōu)質(zhì)煙范圍。而總糖、還原糖、糖堿比、鉀氯比與吸食質(zhì)量呈顯著正相關(guān)［10］，表明可再生能源烤房可以通過協(xié)調(diào)烤后煙葉中常規(guī)化學(xué)成分來達到優(yōu)質(zhì)煙的標(biāo)準(zhǔn)，一方面提升烤后煙葉內(nèi)在質(zhì)量，另一方面也提升烤后煙葉的吸食質(zhì)量。

煙葉的中性致香成分主要有新植二烯、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物、類西柏烷降解產(chǎn)物、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物等，其中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物是細膩、高雅、清新煙氣的主要成分，對烤煙香氣貢獻較大［11］。本研究顯示，可再生能源烤房烤后煙葉中類胡蘿卜素降解產(chǎn)物含量均比煤燃料烤房高，隧道式烤房、太陽能烤房、熱泵烤房、醇基烤房、生物質(zhì)烤房分別提升38.60%、37.35%、11.76%、5.34%、4.94%。六大類中性致香成分中，新植二烯比重最大，約占中性致香成分總量的80%，這也驗證了王春凱等［11］的研究結(jié)果。煙葉烘烤過程中失水與變黃協(xié)調(diào)的是否得當(dāng)，直接決定著烤后煙葉中香氣成分的形成、轉(zhuǎn)化、積累，太陽能輔助烤房、隧道式烤房、生物質(zhì)烤房、熱泵烤房烤后煙葉中中性致香成分含量分別比煤燃料烤房提升52.11%、13.17%、6.99%、5.16%，說明這些可再生能源烤房在烘烤過程中能精準(zhǔn)協(xié)調(diào)煙葉脫水干燥與變黃關(guān)系，使烘烤各階段目標(biāo)任務(wù)均能較好完成，為香氣物質(zhì)的形成提供良好的環(huán)境保障。

多酚類化合物是煙草重要的次生代謝產(chǎn)物和香氣物質(zhì)前體，以葡萄糖苷和酯的形式存在，其中綠原酸、蕓香苷和莨菪亭占多酚類化合物含量的80%以上［12］。烘烤溫度為42～54 ℃時，PPO、POD、SOD 活性的表達與MDA 的形成均不利于多酚類化合物的積累，容易導(dǎo)致棕色化反應(yīng)和膜脂過氧化［13］。本研究顯示，相較煤燃料烤房，醇基烤房、熱泵烤房烤后煙葉中多酚類化合物含量較高，分別提升25.66%、5.73%，這是因為在定色階段這類烤房能有效抑制PPO 的形成，使煙葉不易發(fā)生棕色化反應(yīng)，從而減少多酚類化合物的消耗，提升了多酚類化合物含量。醇基烤房、熱泵烤房、隧道式烤房烤后煙葉中蕓香苷含量較高，而蕓香苷對香氣質(zhì)、香氣量有正向影響［14］，表明這類烤房可以通過提升蕓香苷含量來進一步提升評吸質(zhì)量。

有機酸也是煙草重要的次生代謝產(chǎn)物，在煙葉中的含量為12%～16%，對香氣質(zhì)、香氣量有較大影響，而且在卷煙燃吸過程中分解產(chǎn)生的酸性片段具有平衡煙氣酸堿度、醇和吸味、減輕刺激性等作用［15，16］。張希等［15］通過對河南省不同產(chǎn)區(qū)烤煙主要次生代謝物質(zhì)含量進行分析，發(fā)現(xiàn)蘋果酸、檸檬酸和草酸是烤煙有機酸物質(zhì)的主要成分，河南省煙區(qū)烤煙有機酸物質(zhì)含量為120.01～216.01 mg/g，平均含量為151.77 mg/g。劉春奎等［16］通過比較河南省不同產(chǎn)區(qū)、不同等級烤煙樣品的非揮發(fā)性有機酸物質(zhì)含量，發(fā)現(xiàn)河南省主產(chǎn)煙區(qū)烤煙樣品非揮發(fā)性有機酸物質(zhì)含量為99.32～181.90 mg/g，平均含量為134.10 mg/g。本研究所有烤房的蘋果酸、草酸和檸檬酸含量較高，占有機酸物質(zhì)總量的66.94%～89.03%，與張希等［15］的研究結(jié)果一致。除醇基烤房外，其余可再生能源烤房有機酸物質(zhì)含量為169.29～226.96 mg/g，略高于張希等［15］和劉春奎等［16］的研究結(jié)果，可能是由于目前煙區(qū)現(xiàn)行栽培措施不同所致。

隨著綠色發(fā)展理念的貫徹和落實，采取有效措施減少烤房產(chǎn)生的SO2、煙塵等污染物直接排放到大氣中，這是烘烤環(huán)節(jié)低碳環(huán)保亟待解決的問題［17］。本研究發(fā)現(xiàn)，煤燃料烤房的CO 濃度在42 ℃時達到最大值，煙塵、SO2、NO 的濃度均在44 ℃時達到最大值，NOx 濃度在46 ℃時達到最大值，NO2濃度在50 ℃時達到最大值。在變黃末期至定色期階段（42～46 ℃），生物質(zhì)烤房的煙塵、SO2濃度大幅度低于煤燃料烤房，這是因為進入定色期后，烤房開始排濕，需要足夠的熱量對已經(jīng)變黃的煙葉進行脫水、干燥，燃料的劇烈燃燒和風(fēng)機高速運轉(zhuǎn)共同促成了較高的排放濃度。此外，煤燃料烤房的含氧量在44～46 ℃時達到最小值，也從側(cè)面證實該時期燃料在劇烈燃燒，供熱系統(tǒng)需氧量增加，造成排放氣體含氧量急劇降低?？傮w上看，煤燃料烤房和生物質(zhì)烤房的廢氣排放濃度較大，熱泵烤房、醇基烤房、太陽能輔助烤房和隧道烤房無組織廢氣濃度均較小。近年來，隨著生物質(zhì)能燃燒機及其配套設(shè)備的成熟穩(wěn)定，生物質(zhì)烤房逐漸在減工降本、提質(zhì)增效、廢氣排放等方面展現(xiàn)優(yōu)勢［18］。倪剛等［19］的研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)輸入熱量摻燒比例為6%時，生物質(zhì)從不同位置摻入NO 排放都有一定程度下降，不同位置降幅不同；饒月等［20］以煙稈和木屑為研究對象，得出當(dāng)煙稈含量為50%時，煙稈和木屑的混合生物質(zhì)成型顆粒的成型特性最佳。相信未來生物質(zhì)與煤耦合燃燒、煙料生物質(zhì)能技術(shù)會是替代能源烤房的方向之一。

4 小結(jié)

可再生能源烤房在烘烤效果和綠色低碳方面更有優(yōu)勢，尤其是太陽能輔助烤房和熱泵烤房，其烤后煙葉等級均價更高，而干煙成本更低。但是新建一座可再生能源烤房需要的資金遠超新建一座煤燃料烤房，還有土地、電線、煙路等配套設(shè)施更是使新型能源烤房的大面積推廣面臨一定困難。目前，已有煙草公司聯(lián)合行業(yè)和政府相關(guān)部門共同出臺扶持政策，在共答“雙碳”命題大背景下，積極為綠色低碳農(nóng)業(yè)生產(chǎn)開展有益探索。