烤烟烟夹烘烤过程中叶间隙风速的研究

2017-07-25张保全陈小翔马留军崔庆伟郑登峰

天津农业科学 2017年7期

张保全+陈小翔+马留军+崔庆伟+郑登峰+曹廷茂+代昌明+蒋明贵+刘琼

摘要：为了解散叶烘烤过程中烟叶不同位点的叶间隙风速的变化以及影响风速变化的主要因素，利用风速仪对中棚烟叶距离加热室1，3，5，7 m处的8个位点的叶间隙风速进行实时监测，同时记录烤房的干湿球温度，并于烘烤开始后每隔4 h取1次样，测定叶片与叶脉的含水率。结果表明：烘烤过程中8个位点叶间隙风速差异较大，其中6号位点的风速始终处于较低水平；不同烘烤阶段各位点风速的变化大体表现为先降后升的趋势；湿球温度在整个烘烤过程中对叶间隙风速的影响最大，直接通径系数为-0.974 9，叶片含水率对叶间隙风速也有较大影响，直接通径系数为0.404 4。在烘烤中可以通过控制烟叶含水率与湿球温度等来调控叶间隙风速的变化，并进一步改善烟叶质量。

关键词：散叶烘烤；叶间隙风速；烘烤阶段；通径分析

中图分类号：S573 文献标识码A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.07.023

Research on Wind Speed of Leaves Gap in Tobacco-clamp Curing Process

ZHANG Baoquan1， CHEN Xiaoxiang1， MA Liujun1， CUI Qingwei2， ZHENG Dengfeng2， CAO Tingmao2， DAI Changming2， JIANG Minggui2， LIU Qiong2

（1. China Tobacco Zhejiang Industrial Limited Company，Hangzhou， Zhejiang 310004， China； 2. Bijie Tobacco Company of Guizhou Province， Bijie， Guizhou 551700， China）

Abstract： In order to study the changes of wind speed of tobacco leaves gap in curing process and the main factors that affect the wind speed change， in middle layer the leaves gap wind of 8 loci， which were from the heating chamber 1， 3， 5， 7 m， were real time monitored using anemometer in lose-leaf curing process， and the wet bulb temperature and dry bulb temperature were recorded in curing process. Then the samples were taken each 4 h since beginning， and the water content of leaf blade and main veins were determined. The results showed that there was a quite difference of leaves gap wind among the 8 loci in curing process， of which the wind speed of 6 th loci was always at a low level， the change of wind speed ever loci was more complex in different curing stage， however， the tendency of most loci was ascend first and then descend. And the wet bulb temperature had the greatest influence on leaf gap wind speed in the curing process， the direct path coefficient was -0.974 9， the leaf water content also had a greater influence on leaf gap wind speed， the direct path coefficients was 0.404 4. In the curing process， the leaf gap wind speed could be controlled by controlling the moisture content of the leaves and the wet bulb temperature， and this can be used to improve the quality of tobacco leaves.

Key words： lose-leaf curing； wind speed of leaf gap； curing stage； path analysis

烟叶密集烘烤利用循环风机使热空气在烤房内不断流动，进而控制烟叶的变黄与失水[1-3]。烘烤过程中热风将烟叶内部排出的水分带走，风速越大烟叶水分被带走的效率就越高[4]。烘烤过程中葉间隙风速的大小对烟叶外观质量与感官质量以及化学成分的形成有着重要影响[5-8]。宫长荣等[9]研究表明，烘烤过程中叶层间风速在变黄阶段、定色阶段与干筋阶段为0.22±0.05，0.35±0.12，0.40±0.17 m·s-1时烤后烟外观质量较好。詹军等[7-8]研究表明，适当降低干筋期风机转速能明显改善烟叶的香气质量，且干筋前期降低风机转速对香气物质含量的影响相对于后期更大。马力等[10]研究表明，装烟密度和变黄期风机转速对烟叶总氮和烟碱含量的影响分别达到极显著水平，前人的研究对于烟叶质量的形成与经济价值的彰显取得了一定的成效[11-17]。现行密集烤房的循环风机只设置2个频率，对烟叶质量的形成有一定的影响[18-21]。烘烤过程中叶间隙风速的变化除受循环风的影响外，还受到烟叶与空气性质的影响，然而这些因素对烟叶风速的影响的研究鲜见报道。因此，对密集烘烤过程中各阶段、各位点的风速变化以及影响因素进行研究，可为实现烤烟精准烘烤提供一定的理论依据。

1 材料和方法

1.1 材料

试验于2015—2016年在贵州毕节威宁云贵基地进行，供试品种为云烟87。前茬作物为水稻，土壤肥力中上等，栽培管理措施按当地规范化生产技术规程进行，烟叶田间长势均匀一致，选取成熟采收的中部叶（10～12位叶）为试验对象。烤房为气流上升式烟夹密集烤房，装烟室长、宽、高分别为8 m×2.7 m×3.5 m，装烟3层，装鲜烟量400 kg左右。风机低速功率1.5 kW，高速功率2.2 kW。

1.2 方法

试验烤房装烟松紧适宜，均匀一致，按照密集烘烤工艺进行烘烤，烘烤过程中利用烤房温湿度自控仪（江苏科地现代农业有限公司生产）与JTRO7B多通道风速测试仪（北京世纪建通技术开发有限公司生产）对烤房内的干球温度与湿球温度以及中棚烟叶间隙的风速进行实时监控，在烤房内对中棚左右两路烟距离隔热墙0.625 m处，以及距离加热室1，3，5，7 m处等8位点（图1）设置风速仪传感器，自控仪与风速仪在烤房点火之后启动，之后每隔1 h自动记录存储一次数据。烘烤过程中每隔4 h取1次样，每次对烤房靠近装烟门的中棚烟叶随机取20片，并用麻片将取过样的漏洞补上，然后用剪刀将样品烟叶首尾各去1/3，并将烟叶的叶片与主脉剥离。利用杀青烘干法[21]，测量烟叶叶片和主脉的含水量。

1.3 数据处理

采用Excel 2010与SPSS 21.0做数据分析。

2 结果与分析

2.1 烘烤过程中不同位置的叶间隙风速分布

由图2可知，8个位点的烘烤过程中叶间隙风速差异较大。其中1位点风速基本呈上升趋势，但在90～115 h风速有所下降；与1位点相比，2位点叶间隙风速表现为先降后升的趋势，在烘烤的60～140 h相对较低；3位点叶间隙风速随着时间的推移逐渐降低；4位点风速呈“M”型变化，在烘烤的100～120 h达到谷值；5位点风速呈“W”型变化，在烘烤的50～60 h以及130～140 h两个时间段为风速谷值；6位点整个烘烤过程风速均较低，仅在定色后期有部分时段风速较高；7位点与8位点风速变化表现较为一致均表现为先升高后降低的趋势，但相同时间点8位点风速要高于7位点；从整个烤房的平均风速来看，整个烘烤阶段风速表现为先降低后升高的趋势。

2. 2 不同烘烤阶段各位点风速的差异分析

由表1可知：烘烤过程中变黄阶段8位点叶间隙风速显著大于其他位点，1位点、2位点、4位点、5位点与6位点叶间隙风速间差异不显著，3位点以及7位点叶间隙风速无显著性差异；定色阶段3位点叶间隙风速显著大于其它各位点，1位点与6位点风速无显著性差异且略低于3位点，2位点、5位点、7位点与8位点的风速相对较小，在烘烤过程中定色阶段主要任务是尽快将变黄的烟叶的内部水分排出烤房，实现烟叶叶片的干燥；干筋阶段各位点风速差异较大，其中1位点的风速显著大于其它各位点，3位点、5位点与6位点的风速最小。整个烘烤过程中除1位点与6位点外，其它位点风速有先降后升的趋势。

2.3 烤房内温湿度、烟叶含水量对叶间隙风速的影响

为探明烘烤环境、烟叶状态对叶间隙风速的影响，对烘烤过程中烤房内的干湿球温度，煙叶叶片与主脉的含水量与平均风速进行通径分析。由表2可知：干球温度对叶间隙风速变化影响的直接通径系数为-0.091 4，且其他因素通过干球温度对风速的间接影响均相对较小，表明干球温度对风速变化的影响较小；湿球温度对风速的直接影响最大，为-0.974 9，且干球温度、叶片含水率以及主脉含水率通过湿球温度对叶间隙风速的间接影响作用均相对较大，由此可知湿球温度是烘烤过程中影响叶间隙风速的主要因素；叶片含水率对叶间隙风速也有较大影响，直接影响系数为0.404 4，表明烟叶叶片含水率对叶间隙风速变化的影响作用次之；主脉含水率对叶间隙风速的影响相对较小。

3 讨论

烟叶在烘烤过程中，在烤房内不同位置具有不同的风速与风压[19]，进而出现不同区域烟叶变黄失水状况不一致的现象。本研究结果表明：不同的烘烤阶段各位点的风速变化差异较大，与其他位点相比，距离加热室3 m处的风速在变黄阶段风速较高，但在定色或干筋阶段风速较低；然而6号位（右路距离烤房门3 m处）风速在整个烘烤过程均表现较低，由于6号位点是烤房低温区所在位置，烟叶的变黄与干燥与周围烟叶相比相对滞后[9]，这与宫长荣等[9，18]的研究结果基本一致。

烘烤过程中变黄末期循环风机由低速档（在380 V额定电压下转速960 r·min-1，下同）转换成高速档（1 440 r·min-1），加热室进风量增加[9]，烟叶失水塌架发软，使得叶间隙的气流路径与风速流量发生改变；再者烟叶失水程度不断增加，烤房内的相对湿度升高，热空气绝对含湿量增加[22-23]，通过叶间隙的热空气密度增加，致使进入定色阶段后多数位点风速减小，个别位点风速增加[9]。定色后期烟叶水分含量相对较低，烤房内的相对湿度较低，烤房热空气的干燥能力较强[24]，风速风道稳定使得风阻较小。与定色期相比，即使循环风机切换成低速档，风速依然比较大，这与詹军等[7]的研究结果是一致的。然而，各烘烤阶段叶间隙风速的大小与宫长荣等[9]的研究有所差异，可能是由于装烟方式与装烟密度的差异所致，还需要进一步的研究分析。

烘烤环境与烟叶含水量对风速变化有着不同程度的影响，本研究结果表明，湿球温度对叶间隙风速的变化影响较大。烘烤过程中湿球温度的高低决定了烤房排湿效率的快慢[24]，湿球温度越低烤房内与外界的空气交换量就越大。变黄后期烟叶的失水量较大，叶片的发软塌架程度越高，叶间隙风速受到烟叶的阻力就越强，会导致风速减小[18]。叶片含水率对叶间隙风速有较强的正影响，随着叶片含水率的降低，叶片由发软塌架到干燥定型，尤其是定色后期之后，叶片基本干燥收缩定型，热空气流动阻力减小，叶间隙风速增加[18]。在烟叶的烘烤过程中，可以通过控制烟叶叶片含水率与湿球温度来调控叶间隙风速的变化，进而改善烟叶质量[9]。

4 结论

通过对散叶烘烤过程中叶间隙风速的研究可知，不同烘烤阶段不同烤房位点叶间隙风速的差异较大，尤其是在定色期与干筋期，风速变化总体表现为先降后升的趋势，湿球温度对叶间隙风速的影响最大，叶片含水率对叶间隙风速也有较大影响，干球温度与主脉含水率对叶间隙风速的影响相对较小。但要在烘烤过程中通过开展控制一系列影响因素对叶间隙风速进行调控，进而改善烟叶质量，还需做进一步深入的研究。

参考文献：

[1]王胜雷，许锡祥，陈顺辉，等.风机配置对热风循环烤房性能和烟叶烘烤质量的影响[J].中国烟草科学，2006，27（4）：6-8，12.

[2]李晓燕，王生才，匡传富，等.热风循环式机烘烤房烟叶烘烤效果研究[J].中国烟草科学，2007，28（6）：36-38.

[3]邓云龙，崔国民，张树堂，等.烤房类型及配套烘烤技术对烟叶淀粉含量的影响[J].烟草科技，2005（3）：40-42.

[4]王能如，徐增汉，何明雄，等.不同气流运动方向密集烤房烟叶烘烤质量差异研究[J].中国烟草科学，2011，32（2）：81-85.

[5]樊军辉，陈江，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，2011，46（3）：49-55.

[6]杨丽丽，袁芳，邓井青，等.湘南稻作烤烟密集烤房风机转速组合研究[J].作物研究，2013，27（6）：657-660.

[7]詹军，宫长荣，王涛，等.密集烘烤干筋期风机转速对上部烟叶香气物质和评吸质量的影响[J].河南农业大学学报，2011，45（5）：502-507.

[8]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，2011，45（6）：617-623.

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

[10]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）：873-879.

[11] 余金龙，谭方利，邓世雄.烤房纳米功能涂料在烟叶烘烤中的应用效果[J].中国烟草科学，2009，30（5）：29-33，40.