密集烤房配置变频调速风机对烟叶中性致香物质含量的影响

2016-04-01周效峰韦建玉顾明华

广西农学报 2015年6期

关键词：烟叶

周效峰　韦建玉　顾明华

摘要：为确定密集烘烤各阶段适宜的风速控制，提高密集烘烤质量，利用湘密Ⅰ号密集烤房，研究变频调速风机对烤后烟叶中性香气物质含量的影响。结果表明：在装烟容量4800kg条件下，经变频调速的烤房在变黄、定色、干筋阶段分别采用864-1152 r/min、1440-1152 r/min 和1152-864 r/min 的风机转速对烤后烟叶中性香气物质含量有不同程度提高，部位间香气物质含量增加次序为中部烟叶>上部烟叶>下部烟叶，香气物质种类间含量提高次序为美拉德反应产物>苯丙氨酸产物>类西柏烷类产物和新植二烯含量>类胡萝卜素降解产物。

关键词：密集烤房；变频风机；烟叶；中性香气物质

中图分类号：TS48 文献标识码：A 文章编号：1003-4374（2015）06-0029-05

Abstract： Effects of Frequency Motor of Bulk Curing on Aroma Constituents of cured tobacco were studied by using the XiangⅠ flue-curing barn. The result showed that The fan speed conditions were preliminarily defined in different curing stage on the capacity of 4800 kg，during yellow stage controlling 864-1152 r/min of rotation speed， during color-fixing stag controlling 1152-864 r/min of rotation speed， during stem-drying stage controlling 1152-864 r/min of rotation speed could satisfy the requirements of baking； Aroma Constituents of cured tobacco were increased， which appeared as middle leaf >upper leaves >lower leaves， and maillard reaction products >phenylalanine products >cemdrenoid and neopytadien >carotenoid.

Key words： bulk curing barn； frequency Motor ； tobacco leaf； aroma constituents

循环风机是密集烤房的核心，具有通风加热和排湿的双重功能，烘烤各阶段风量大小对烤后烟叶的外观质量、内在品质和感官评吸质量有显著的影响[1-6]。烟叶香味是评定烟叶品质的重要指标，密集烤房叶间隙风速对烟叶香气物质含量有显著的影响，已被外国较早的研究结果所证实[7]，国内在密集烤房推广中也有所涉及，研究结果显示，密集烘烤后期适当降低风机转速对烤后烟叶中性香气物质含量均有不同程度的提高[8]。目前，生产上普遍采用4/6极变极调速三相电机来控制循环风机转速，需要根据烟叶变化状态人工调速，操作比较繁琐；而采用变频调速技术依据密集烤房通风阻力通过改变电机功率自动调节风机转速，起到调节空气流量的作用，但在密集烘烤中刚刚涉及[9-11]，且都是以风机全程1440r/min-1转速为对照，与生产上密集烤房标准配置不尽相符。本试验以湘密1号密集烤房配置常规的2.2KW的4/6变极变速风机为对照，以配置相同功率变频风机为处理来研究不同烘烤阶段风机转速对烟叶中性香气成分的影响，确定密集烘烤各阶段适宜的风速控制，为提高密集烘烤质量提供技术支持。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

供试烟叶来自湖南省邵阳市隆回县荷香桥镇张寨村，烤烟品种K326，分为下部、中部和上部三个部位，分别按8成熟和9成熟标准采收。供试烤房为2座湘密Ⅰ号密集烤房，装烟室规格为8.0m×2.7m×3.5m，装烟3层2路。

1.2 试验设计

设两个处理，一座密集烤房作为对照，配置电机额定功率为2.2 KW，配置循环风机为7号轴流风机，叶片4个，采用内置电动机直联结构，叶轮的叶顶间隙控制在5mm左右，4/6极定频调速，4极为最大转速1440 r/min-1，6极为低速960 r/min-1；另一座密集烤房作处理，加配变频器（西安圣华研制）调节风机转速，在20-50 Hz连续调速。两座烤房设置风机转速和频率见表1。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 中性至香物质含量的提取和测定每房烟叶充分回潮后，每个处理取X2F、C3F、B2F各2.0kg送广西中烟工业有限责任公司技术中心进行中性香气物质含量测定。

样品处理烟叶样品除去主脉后，粉碎过60目筛，在温度22℃ 、相对湿度60% 的环境下平衡24 h，称取10.000 g 烟样加入500ml圆底烧瓶中，随后加1.00 g 柠檬酸、0.5ml 内标硝基苯，再加入350ml蒸馏水，用恒温电炉加热蒸馏约2.5 h。同时加40 ml 二氯甲烷于另一圆底烧瓶中，60℃水浴加热，收集有机相。将收集的有机相，用适量的Na2SO4干燥，至溶液澄清，将溶液转移至100ml鸡心瓶中，60℃水浴浓缩至约1ml，即得分析样品。

经前处理制备得到的分析样品，由GC/MS鉴定结果和NIST库检索定性。GC/MS分析条件如下：色谱柱：HP-5 （60 m×0.25 mm ×0.25μm）；载气及流速：He 0.8ml/min；进样口温度：250℃；传输线温度：280℃：离子源温度：177℃。升温程序：50℃ （2min）2℃/min120℃（5min）2℃/min 240℃（30min）；分流比：1：15，进样量：2μl。电离能：70eV；质量数范围：50-500amu；MS谱库：NIST02，采用内标法定量[12]。

1.3.2 数据处理采用EXCEL2010对数据进行统计。

2 结果与分析

2.1 电机极数和频率对风机转速的影响

密集烘烤变黄阶段主要使烟叶变黄一致，点火后4h内风机高速转动快速打通烟层间隙，随后至变黄中期风机保持较低转速为烟叶变黄提供均匀温湿度环境，仅需较少通风，变黄后期开始排湿，需要较多通风，因此风机转速需由低到高调整，即960/560-1450r/min；定色阶段是形成动态温湿度环境和排湿固定烟叶外在颜色和内在品质，需要大通风，风机需要持续保持高转速1450r/min；干筋阶段烟叶水分已很少，不需要过量通风，风机转速可由高到低调整，即1450-960/560r/min[13]。4/6极定频变极调速风机（CK）只有高低两个档位，对应1440r/min和960r/min两个转速，且需要人工手动调整，不能根据密集烘烤工艺要求自动调整风机转速，烟叶烘烤工艺要求的风机转速与实际转速间难免会出现偏差。而循环风机电机加装变频器后（T），可以根据装烟室风阻大小自动调整风机转速，使烘烤过程风机实际转速与烘烤工艺对风速要求较为一致。

2.2 不同处理对烤后烟叶中性至香物质含量的影响

烟叶中的中性香气物质种类繁多，对烟叶的香气质、香气量、香型的影响不同，高玉珍等[14]把中性致香物质分为苯丙氨酸类、棕色化反应产物、类胡萝卜素类、类西柏烷类和新植二烯共5类进行分析。本试验经GC/MS定性分析，共检测出21种化合物（见表3、4、5、6），其中苯丙氨酸类4种、美拉德反应产物类6种、类胡萝卜素类7种、类西柏烷类3种和新植二烯类。

2.2.1 不同处理对烤后烟叶苯丙氨酸类含量影响烟叶内苯丙氨酸类致香物质主要包括苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等分子量较小、挥发性强的化合物，对烤烟的果香、清香等香吃味贡献较大[15]。表3显示，下、中、上三个部位采用变频调速风机烤后烟叶中苯丙氨酸类香气物质含量都有所增加，以中部烟叶苯丙氨酸含量增加较多，为4.09μg/g，而下部和上部烟叶苯丙氨酸类香气物质增量较少，分别为0.09μg/g和0.02μg/g。

2.2.2 不同处理对烤后烟叶美拉德反应产物影响烟叶在调制过程发生糖和氨基酸的非酶缩合反应形成阿美杜里化合物，其进一步发生复杂的美拉德反应生成多种对烟叶香气有重要贡献的化合物，如糠醛、糠醇和5-甲基糠醛等成分，在烤烟中的含量多达烟叶重量的2%，是烟叶香气成分形成的重要过程之一[1]。由表4可知，变频调速风机处理三个部位烤后烟叶美拉德反应产物含量都有所提高，中部烟叶含量增加了2.79μg/g，而下部和上部处理烟叶美拉德反应产物增量较少，分别为0.05μg/g和0.42μg/g。

2.2.3 不同处理对烤后烟叶类胡萝卜素产物影响类胡萝卜素主要包括胡萝卜素、新黄质、紫黄质和叶黄素，调制后95%的类胡萝卜素分解，形成的香气成分有4，6，8-巨豆三烯-3-酮异构体、3-氧代-紫罗兰醇、大马士酮及相应的3-羟衍生物、蚱蜢酮、β-紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯等，是形成烤烟细腻、高雅和清新香气的主要成分[12，16]。各处理烤后烟叶类胡萝素产物见表5，可以看出采用变频电机调速后烟叶类胡萝素产物都有增加的趋势，但处理间差异较小。

2.2.4 不同处理对烤后烟叶类西柏烷类含量影响类西柏烷类是烟叶腺毛分泌物，最初只是以无味的表面蜡质的形式存在于鲜烟叶中，调制后占60 %-75 %鲜烟含量降解产生香味成分[12]，降解产物是烟草中含量最丰富的中性香味物质茄酮的来源，其转化产物如茄醇、茄尼呋喃、降茄二酮也是很重要的烟草香味物质，其氧杂双环化合物具有特别的香味，可以明显改善烟草的香吃味[17]。表6显示，下、中、上三个部位采用变频调速风机处理烟叶类西柏烷类产物分别增加了0.19μg/g、1.69μg/g、1.39μg/g，可见变频调速能够降低烘烤过程各阶段风速，香气物质挥发损失减少。

2.2.5 不同处理对烤后烟叶新植二烯含量的影响叶绿素裂解产生的叶绿醇脱水形成新植二烯，是烟叶重要的萜烯类化合物，本身具有清香气，而且可分解转化形成低分子香味成分，能够增进烟叶的吃味和香气，且减轻刺激性[12]。新植二烯是烟叶中含量最多的中性香气物质（见表7），下、中、上三个部位采用变频处理烟叶新植二烯含量分别增加了2.63μg/g、46.18μg/g、27.21μg/g，中性香气物质总量分别增加了0.46μg/g、10.39μg/g、0.83μg/g，说明密集烤房配置变频电机能够提高烤后烟叶香气物质含量，三个部位对中部烟叶质量提高的作用最大。

3 结论与讨论

试验结果表明：在装鲜烟4800 kg情况下，密集烘烤过程中变频调速风机按50Hz（点火后0.5h）→30Hz（变黄前期）→40Hz（变黄后期）→50Hz（定色前期）→40Hz（定色后期）→30Hz（干筋期），烘烤各阶段风机转速控制在变黄期864-1152r/min，定色期1152-1440r/min、干筋期1152-864r/min，烤后烟叶中性香气物质含量都有一定程度增加，这与刘闯等[9]研究结果一致，与樊军辉等[8]研究结果存在一定差异。

与对照相比，采用变频调速处理后下、中、上三个部位烟叶中性香气物质总量分别增加了0.46μg/g、10.39μg/g、0.83μg/g，说明采用变频调速技术对烟叶质量改进作用，为中部烟叶最明显，上部烟叶次之，其次为下部烟叶。

变频调速器可以根据烤房风压阻力自动调控风机转速，调节进入烤房的风量，与对照相比，采用变频调速处理烟叶美拉德反应产物提高最多、苯丙氨酸产物次之、其次为类西柏烷类产物和新植二烯含量、类胡萝卜素降解产物增幅最小。

与4/6极变极变速风机相比，密集烤房循环风机采用变频调速技术实现了烘烤各阶段风速自动化调整，对提高烟叶密集烘烤质量具有积极意义。

参考文献：

[1] 宫长荣，陈江华，吴洪田，等.密集烤房[M].北京：科学出版社，2010：221-230.

[2] 樊军辉，陈江华，宋朝鹏，等.密集烘烤后期风机转速对烤后烟叶质量的影响[J].江西农业大学学报， 2010，32（6）：1115-1120.

[3] 马力，宋朝鹏，段史江，等.密集烤房装烟密度和变黄期风机转速对烟叶淀粉降解及经济性状的影响[J].江西农业大学学报，2011，33（5）：0873-0879.

[4] 李章海，潘文杰，朱晓兰，等.不同烘烤方式烘烤过程中烟叶表面腺毛分泌物变化的研究[J].中国烟草学报，2011-12，17（6）：81-85.

[5] 詹军，贺帆，宋朝鹏，等.密集烘烤定色和干筋期风机转速对上部烟叶外观质量和内在品质的影响[J].河南农业大学学报，2011-12，45（6）：619-623.

[6] 张树堂，赵高坤.不同电机功率和风机风量对密集烤房性能和烟叶烘烤质量的影响[J].云南农业大学学报，2012，27（1）：92-98.

[7] 茆寅生译.日本烟草调制研究Ⅰ烤烟烘烤条件与香吃味的关系[J].中国烟草，1986，（2）：40-42.

[8] 樊军辉，陈江华，宋朝鹏，等.密集烘烤后期风机转速对烟叶香气与评吸质量的影响[J].甘肃农业大学学报，2011-6，46（3）：49-55.