云烟-12型4层与常规3层密集烤房的性能对比

宗家泉, 王 涛, 徐鸿飞, 马 力, 赵华武, 赵应虎



云烟-12型4层与常规3层密集烤房的性能对比

宗家泉1, 王 涛2, 徐鸿飞1*, 马 力2, 赵华武2, 赵应虎2

(1. 中国烟草总公司 云南省公司, 云南 昆明, 650000; 2. 云南省烟草公司 曲靖市公司,云南 曲靖, 655000)

对云南省昆明、玉溪、曲靖、红河、楚雄、大理、昭通、保山、文山、丽江、普洱和临沧12个主产烟区的云烟-12型4层密集烤房与常规3层密集烤房的烤烟效果进行了对比研究. 结果表明: 云烟-12型4层密集烤房烤能为1.20～1.67 hm2/房, 较常规3层密集烤房平均提高了24.47%; 烘烤过程中2种烤房的平面和垂直干球和湿球温度差无明显差异; 2种烤房的烤烟质量相当, 但云烟-12型4层密集烤房的烤烟均价略高于常规3层密集烤房的烤烟; 云烟-12型4层密集烤房的烘烤能耗较常规3层烤房明显降低.

云烟-12型4层密集烤房; 常规3层密集烤房; 性能对比

密集烤房是现代烟草农业建设的重要基础设施, 代表了我国烤烟烘烤设备的发展方向[1—2]. 但目前在生产应用过程中仍存在装烟量不足, 烘烤能耗较高等问题[3—4]. 而相关研究[5—6]均认为, 装烟密度的增加能有效提高烟叶烘烤质量, 降低烘烤能耗. 目前一些研究指出, 密集烤房4层装烟[7]、烟夹[8]和散叶[9]装烟均能在一定程度上增加烤房烤能, 提高烟叶烘烤质量. 但烟夹和散叶烘烤存在投入成本高, 技术掌握难度大等不足, 目前全国各主产烟区仍在积极探索试验. 密集烤房4层装烟是在常规3层密集烤房的基础上缩短层间距改造而来, 能够明显增加烤房烤能, 改善烤房内气流和空气温湿度分布, 提高烟叶烘烤质量, 降低烘烤能耗[10—11].

本研究在不改变当前全国推广的密集烤房烘烤设备的前提下, 对云南省内已有的4层装烟烘烤作业方式进行优化, 并对优化的4层密集烤房和常规3层密集烤房烤烟烘烤效果进行对比研究, 旨在确定切合云南实际的密集烤房建设形式, 从而实现烤烟烘烤“减工降本、节能增效”的目标.

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2011—2012年在云南省昆明、玉溪、曲靖、红河、楚雄、大理、昭通、保山、文山、丽江、普洱和临沧12个主产烟区进行. 供试烤烟品种为各地主栽品种, 要求连片3.33 hm2以上, 土壤肥力均匀一致; 4月中下旬移栽, 种植行距× 株距为120 cm × 50 cm. 按照优质烟叶生产技术规范进行栽培管理, 以中部烟叶(第10至第12位叶)为试验材料, 依据成熟标准, 烟叶成熟时按照叶位单叶采收.

1.2 试验设计

按照烤房内的挂烟层次, 试验共设置2个处理: CK, 常规3层密集烤房(8 m × 2.7 m × 3.5 m); T, 云烟-12型4层密集烤房. 烤房供热、通风排湿和自控设备相同, 各试验区不同处理烘烤用煤煤质相同. 均按照三段式烘烤工艺正常烘烤.

1.3 测定项目与方法

① 烤房温差测定. 采用多点温、湿度测量仪, 在烤房底棚向下65 cm的同一水平线上(距左侧墙50 cm)距隔热墙50、400、750 cm三处均设置2个测温点; 在距隔热墙400 cm的垂直方向上(距左侧墙50 cm)的各层烟叶中分别设置2个测温点. 分别在34、38、42、48、54、68 ℃稳温时, 每2 h记录1次干球温度和湿球温度, 并计算烤房平面温湿度差和垂直温湿度差.

② 采用Microsoft Excel 2003进行数据处理和绘图, 用SPSS17.0进行统计分析. 统计不同烤房烤能、烤后烟叶等级结构、烘烤能耗和建设成本.

2 结果与分析

2.1 不同烤房的烤能

烤能是指正常条件下烤房装载标准烟竿数量或总质量[12]. 各地烤房烤能按照总质量数折算成烟叶种植面积的结果见表1. 从表1可见, 云烟-12型4层密集烤房(T)烤能显著提高, 常规3层密集烤房(CK)烤能为0.96～1.33 hm2/房, 而云烟-12型密集烤房为1.20～1.67 hm2/房, 平均提高了24.47%. 11个主产烟区统计结果表明, 保山烟区烤能提高最小(11.11%), 曲靖烟区烤能提高最大(40.13%).

表1 各产区烤房的烤能 hm2/房

注：小写字母a、b表示不同处理存在显著差异(< 0.05).

2.2 不同烤房密集烘烤过程中的温、湿度差

2.2.1 烤房平面温、湿度差

不同烤房烘烤过程中平面温、湿度差对比见图1.常规3层密集烤房(CK)干球温度差为0.5～1.5 ℃, 其中, 普洱最低, 大理最高; 云烟-12型4层密集烤房(T)干球温度差为0.4～2.3 ℃, 其中, 文山最低, 大理最高. 相同产区不同烤房平面干球温差的对比: 大理、保山、普洱和临沧产区云烟-12型烤房平面干球温差有所增高; 昆明、玉溪、曲靖和丽江产区均有所降低; 楚雄、昭通和文山3个产区2种烤房平面干球温差相同. 总体看, 云烟-12型4层密集烤房平面干球温差略有增高, 但与常规3层密集烤房之间差异不显著; 不同烤房平面湿球温度差差异较小, 其中常规3层密集烤房湿球温差为0.3～1.1 ℃, 云烟-12型4层密集烤房为0.4～1.4 ℃; 各产区2种烤房的平面湿球温差之间除大理之外, 其他差异较小; 各主产烟区总体平均增加0.04 ℃, 差异不显著.

图1 烘烤过程中烤房平面温、湿度差. ①—CK干球温差; ②—T干球温差; ③—CK湿球温差; ④—T湿球温差.

2.2.2 烤房垂直温、湿度差

烘烤过程中烤房的垂直温、湿度差决定了不同棚次烟叶变黄失水的协调统一. 由图2可知, 随着烤房层数的增加, 垂直温、湿度差均明显增高. 其中, 常规3层密集烤房(CK)垂直干球温度差在1.5～3.3 ℃之间, 平均2.31 ℃; 云烟-12型4层密集烤房(T)垂直干球温度差为1.7～4.1 ℃, 平均3.19 ℃, 增加了0.88 ℃. 各主产烟区烤房垂直干球温度差均有所增高, 以大理增高1.6 ℃为最大, 临沧增高0.2 ℃最小. 不同烤房烘烤过程中对垂直湿球温度差影响较小, 常规3层密集烤房垂直湿球温度差为0.8～1.4 ℃, 云烟-12型4层密集烤房为0.9～2.0 ℃, 平均增加0.22 ℃. 各主产烟区烤房垂直湿球温度差除昆明和楚雄略有降低外, 其余均有增加, 但差异不明显.

图2 烘烤过程中烤房垂直温、湿度差. ①—CK干球温差; ②—T干球温差; ③—CK湿球温差; ④—T湿球温差.

2.3 不同烤房对烤后烟叶质量的影响

由图3可知, 云烟-12型4层密集烤房在不同产区烘烤效果各有差异, 除曲靖、大理、昭通和保山4个产区外, 其余产区云烟-12型4层密集烤房烤后烟叶上中等烟比例均较常规3层密集烤房略低. 其中昆明产区上中等烟比例降低5.79%, 玉溪降低2.13%, 楚雄降低10.00%, 文山、丽江和临沧分别降低了0.20%、0.14%和4.50%; 但曲靖和保山的上中等烟比例分别增加了1.03%和0.90%; 大理和昭通2个产区不同烤房间上中等烟比例相同. 根据2012年收购价格和烟叶等级情况, 计算烤后烟叶均价(图4), 虽然云烟-12型4层密集烤房烤后烟叶上中等烟比例较常规3层密集烤房有所降低, 但大多数产区烤后烟叶均价均有所提高. 虽然玉溪、楚雄、文山和丽江烤后烟叶上中等烟比例有所降低, 但均价分别提高了4.15、0.65、0.20和0.57元/kg; 昆明、曲靖、大理、昭通和临沧分别降低了0.39、0.08、1.51、1.51和0.35元/kg. 总体上看, 云烟-12型4层密集烤房烤后烟叶质量与常规3层密集烤房烤后烟叶基本相当.

图3 不同烤房烤后烟叶等级比例. ①—CK上等烟比例; ②—T上等烟比例; ③—CK中等烟比例; ④—T中等烟比例.

图4 不同烤房烤后烟叶均价

2.4 不同烤房建设成本和烘烤能耗

由表2可知, 同一产区的云烟-12型4层密集烤房(T)建设成本明显高于常规3层密集烤房(CK), 由于不同产区烤房建材和人工费用的不同, 常规3层密集烤房建设成本为0.90～2.66万元/座, 云烟-12型4层密集烤房为1.04～3.32万元/座, 增加建设成本0.13～0.66万元/座.

根据烤房烤能折算成每公顷建设成本, 除楚雄云烟-12型4层密集烤房建设成本稍有增加外, 其余产区均有所降低, 平均降低1 621.95元/hm2.

表2 不同烤房每座建设成本和千克干烟烘烤能耗

由表2可知, 大理和临沧产区的云烟-12型4层密集烤房千克干烟耗煤量均稍有增加, 其余产区稍有或有明显降低; 而千克干烟耗电量, 除大理和临沧外, 其余产区的云烟-12型4层密集烤房均有所降低.

根据各产区煤价和电价, 折算成千克干烟能耗成本, 常规3层密集烤房为1.00～3.11元, 云烟-12型4层密集烤房为0.98～2.12元, 烘烤能耗成本明显降低.

3 讨论与结论

密集烤房装烟密度大, 实行强制通风和热风循环, 烤房内温、湿度更均匀, 从而有利于烟叶均匀变黄和干燥[13]. 研究结果表明, 云烟-12型4层密集烤房烤能在1.20～1.67 hm2/房之间, 较常规3层密集烤房平均提高了24.47%. 密集烤房烤能不同, 装烟密度不同, 造成温、湿度场和风速流场存在较大差异; 只有烤房处于比较均衡的温、湿度场, 才能使整房烟叶的酶使物质转化和失水干燥的速度协调一致, 从而提高烟叶的整体烘烤质量[14]. 钟平等[15]认为4层密集烤房中烟层相互搭接可形成链接作用, 从而使运行的气流无短路产生, 气流更顺畅, 烤房内温、湿度更均衡. 但本研究结果表明, 云烟-12型4层密集烤房平面干球温度差为0.4～2.3 ℃, 湿球温度差为0.4～1.4 ℃; 垂直干球温度差为1.7～4.1 ℃, 湿球温度差为0.9～2.0 ℃; 整体均较常规3层密集烤房有所增高, 但差异不明显, 对烘烤影响较小. 这可能是本研究采用的4层密集烤房高度略高, 层间距有所增高所导致的.

4层密集烤房装烟密度增大, 叶间隙风速明显变小, 烟叶水分散失减慢, 淀粉酶、蛋白酶等酶活性作用时间延长, 大分子物质降解充分, 有利于烟叶质量的提高[10, 16—17]. 研究结果表明, 云烟-12型4层密集烤房在云南不同产区烘烤效果各有差异, 除曲靖、大理、昭通和保山4个产区外, 烤后烟叶上中等烟比例均较常规3层密集烤房稍有降低, 但均价均有所提高, 即采用云烟-12型4层密集烤房烤后烟叶质量与常规3层密集烤房基本相当. 虽然每座云烟-12型4层密集烤房增加建设成本0.13～0.66万元, 但折算为每公顷烤房建设成本, 则平均降低1 621.95元. 采用云烟-12型4层密集烤房烘烤能耗成本为0.98～2.12元, 较常规烤房明显降低, 这与钟平[15]、王战义[11]等研究结果相同.

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Study of performance comparison between Yunyan-12 type bulk curing barn with four layer and conventional with three layer

ZONG JiaQuan1, WANG Tao2, XU HongFei1, MA Li2, ZHAO HuaWu2, ZHAO YingHu2

(1. Yunnan Tobacco Company, Kunming 650000, China; 2. Qujing Branch of Yunnan Tobacco Company, Qujing 655000, China)

The curing effects of Yunyan-12 type bulk curing barn with four layer and conventional bulk curing barn with threelayer were studied in twelve main tobacco growing areas which were Kunming, Yuxi, Qujing, Honghe, Chuxiong, Dali, Zhaotong, Baoshan, Wenshan, Lijiang, Pu’er, Lincang of Yunnan province. The results show that the capacity of Yunyan-12 type four layer bulk curing barn is 1.20～1.67 hm2per barn, which increase 24.47% average. The differences of plane and vertical dry-bulb and wet-bulk temperature of two bulk curing barn are not significantly during curing. And the quality of flue-cured tobacco leaves is equal. Although the grade of flue-cured tobacco leaves reduce slightly, the price increase. The energy of Yunyan-12 type bulk curing barn with four layer consumption decrease significantly.

Yunyan-12 type bulk curing barn with four layer; conventional bulk curing barn with three layer; performance comparison

10.3969/j.issn.1672-6146.2014.04.023

TS 48

1672-6146(2014)04-0089-05

email: xhfhhe@126.com;

email: yctzwangtao@126.com.

2014-07-17

云南省烟草公司科研项目(2012YN07).

(责任编校: 江 河)