烟叶烘烤技术研究进展与智能烘烤技术展望

黄勤超

（黑龙江省烟草公司牡丹江烟叶公司，黑龙江 牡丹江 157000）

在市场大量需求背景下烤烟生产形式也发生巨大变化，朝着规模化方向改进，传统密集烤房逐渐成为限制烤烟生产的要素。烤烟的规模化种植为烟草行业的现代化建设打好重要基础，现代烟草行业的建设也为规模化种植和专业分工建设提供合理有效的保证。和烟草生产工序的其他工序相比，烟草调制工序的劳动强度、技术难度都比较大，专业进程也相对缓慢，在这种情况下充分了解烟草企业发展现状，查找发展中存在的问题以明确烟草企业的未来发展方向，对现代烟草企业的发展有重要意义。

1 烟叶烘烤技术发展现状

1.1 消耗热力

从烤烟烘烤能耗来看，烘烤时的热力消耗极大，热力消耗主要在以下三个方面存在：一是烟叶烘烤中温度上升，水分汽化，升温和汽化产生的热耗；二是通风排湿过程中冷空气进入烤房之后的加热与湿润空气排出产生的消耗；三是烟囱在排烟过程中的热耗维护不足，也会导致热量消耗损失。从热量消耗所产生的作用来看分为有效热量消耗和无效热量消耗。有效热量消耗是烤烟烘烤中必然消耗热量，烟叶水分在排除、排湿过程中空气温度升高所产生的热耗占总能量损耗的20%～35%之间；无效热量消耗包含燃烧不完整和排烟造成的损失，占总能量损耗的65%～80%之间。因此可以看出传统烤烟烘烤能耗大、环境污染问题严重[1]。

1.2 密集烤房数量不断增加

国家烟草专卖局出台《密集烤房技术规范（试行）》解决密集烤房建造、应用关键技术问题，让我国烘烤步入良性发展轨道。结合现阶段烟草行业发展来看，密集烘烤技术在近几年得到发展，密集烤房建设推动烤烟向规模化、专业化发展。

进入新时期之后人们改善传统烘烤模式，出现密集烤房，两者在工作原理上相似，但是密集烤房装烟密度是传统烤房的2～4倍，密集烤房使用机械强制通风、热风循环方式来加热烟草，烟叶间隙风速是普通热风循环加热烟室的2～3倍，在密集烤房内，可以半自动化控制温湿度，从而确保整个装烟环境为封闭式循环或者是半开放式循环，因此温湿度控制合理，能够满足烘烤烟叶的需要。同时，也需要考虑密集烘烤过程中需要的配电设备，因为密集烤房的耗电量远远大于普通烤房。

1.3 设施改善

从烘烤现状来看，现阶段大多数烤房成套设施都得到改进和优化，比如热风循环系统的研发运用提高了烟叶间隙风速，提高了湿热交换速度，甚至可以将整个烤房上下温差收缩，保证烤房内温度湿度均匀分布，进而保证通风排湿工作有序开展。另外排湿技术能够实现自动化运行，提高了排风与排湿速度，结合烟叶烘烤利用调节阀来调节进风、排风情况，从而全部回收与利用热风，在排湿和节能方面具备显著效果。

1.4 烘烤工艺提升

烟草是经济发展的重要部分，在烟叶调制过程中烟叶变化是最初阶段，当烟草叶片变成黄色，此时温度较低，主要通过呼吸作用和外界温度来将烟草叶片变黄过程缩短，常见手段是将烟叶编织成一个长条，悬挂在专业晾晒棚上，利用呼吸作用释放热量，加快烟叶发黄、柔软。当烟叶变黄部分超过八成，失水率达到30%左右，将其放在烤房中可以缩短烘烤时间、降低煤炭消耗量、提高烤房周转率。烟叶采收过程中，采收方式不同会导致烟叶本身的物质基础、衰老程度与烘烤特征、理化特征之间存在差异性，这就会给烟叶烘烤质量带来影响，甚至会影响燃料的消耗成本。另外在生产中密集烤房烘烤烟叶常常出现颜色浅淡、光滑的现象，进而导致油分、香气量下降[2]。在密集烘烤生产中自动化水平、装烟容量、密度之间有紧密的联系，叶片间隙与风速、风压之间的关系并不明确，尤其是烟叶香味和工业的可用性成为密集烘烤亟需解决的问题。

1.5 烤房设备与技术精简化

现阶段密集烘烤设备在工艺方面取得了巨大突破、创新，具备节能、提升生产质量，减少能源消耗方面的优势，因此人们对密集烤房的研究不断深入。先进的烤房设备是

烘烤工艺的载体，可以降低技术复杂性和烟叶生产的风险，在很大程度上可以提高烟叶整体质量，改善烟叶等级。操作人员在这个过程中并不需要掌握大量而成套的烘烤技术，操作比较简单，可以提高烘烤质量与效益。烟农也成为密集烤房的最大受益者，他们可以通过烘烤来提高生产效率，以及稳定效益。

表1 专业化烘烤和普通烘烤的成本对比（元/kg干烟）

2 烘烤烟叶技术的局限性

2.1 密集烤房成本局限

密集烤房烘烤设备朝着智能化方向发展，工作原理是以机械强制通风、热风循环方式来加热装烟，促进烟叶失水、干燥，通过温湿度控制设备调控烟叶外观质量。密集烤房虽然在装烟量、烟叶烘烤质量、集约化方面体现出巨大优势，但是在实际使用过程中仍旧存在问题。一方面虽然经济效益显著提升，但是消耗成本非常高，1.0 hm2纯板块结构密集烤房造价约3万元，混砖结构为1万元；容量为1.6～2.0 hm2的纯板块结构密集烤房造价为5万元，混砖结构约为1.5万～2万元。另一方面烘烤自控设备与技术并不成熟，这主要是因为硬件设备不齐全、设备不完善、陈设过于简单等等。因此密集烤房未来的发展需要在材质选择、设备改造、自控设施等方面改善，为烟叶烘烤打造更好的环境，为其输入新鲜血液[3]。

2.2 燃烧局限

烟草虽然需要烘烤，但是整个过程消耗时间短，需要保证烘烤过程拥有足够的热量。国外烟叶烘烤使用柴油、天然气作为燃烧燃料。我国受到资源、成本等的局限与影响，在烤烟燃烧方面，主要以煤炭、柴草为燃料，而且烤房从原本的自然通风气流上升式烤房演变成为当前的机械通风热循环烤房，普遍以煤炭作为原料。因此现阶段烘烤是使用不可再生能源作为代价生产烟叶。另外使用煤炭能耗高，1 kg干烟叶消耗煤炭量为1.5～2.0 kg，整体利用效率为30%，而且煤炭燃烧过程中会释放大量有害物质，会造成环境严重污染。大量研究、经验证明，使用煤炭进行烟叶烘烤，1 kg烟叶会产生NO2、SO2、CO2，含量依次为0.0091 kg、0.0132 kg、5.302 kg。在全球化背景下燃烧原料越来越少，燃料需求量不断增加，烟叶烘烤成本不断增加，不符合国家经济发展基调。

3 烟草智能烘烤未来发展趋势

3.1 精准控制烟草烘烤

在智能系统支持下，密集烘烤技术越来越完善，但是现阶段能够实现温湿度自控和智能化控制的技术还比较少，如何根据烟叶变化特征与烤房特性，使用清洁能源和智能控制技术实现烘烤自动化、现代化，这其实是漫长的发展过程。为将自控技术与烟叶品质结合，需要从烘烤特征入手，对烤烟含水量、烟叶的各种干物质含量、酶活性等进行深入研究分析，建立起科学的烟叶烘烤影响要素。烘烤之前对鲜烟做好全面评价，建立鲜活的数据库，得到合理烘烤模型，实现烘烤过程的合理分配，满足烘烤的精准控制。借助智能技术，结合互联网手段提高烘烤过程的可控程度和稳定性，实现智能化、精准控制。

3.2 采用机械化烘烤技术

烟草采收、编烟整个过程占工程用量三分之一，根据对全国现代烟草试点数据调查分析显示，使用在烟草采收方面的机械比较少。国外部分国家已经实现使用采收车由机械手采摘叶片向上输送到集装箱中，装满后把集装箱放在底下，直接送到烤房。从长远发展来看，要想减少采收和编烟环节的劳动力，减小劳动强度和复杂度，加强对这两个方面的机械的研究非常重要。另外解决这些问题也可以从社会化分工、专业化的服务方面努力。

3.3 积极使用清洁能源

烟叶烘烤是大量耗热的一个过程，而且在烤房群规模不断增大，烤房数量越来越多的情况下，烘烤释放的烟尘、有害气体污染问题会受到人们的重视[4]。近年来部分学者从烤房设备、新能源利用方面进行大量研究，提出提高烘烤热能利用效率手段，也有烟草科技工作者将生物质能、太阳能、集中供热等技术运用在烟叶烘烤中，取得了显著成效。但是对烟叶品质有特殊要求，决定了操作智能化需要选择合适的手段，每一种新能源的利用有不同的优点、使用范围，而如何高效使用烤房的设备与当前烟区生产实际有关，在不增加烤房改造成本的基础上实现基础创新、专业化分工、提高烘烤效率、保证烤烟质量，成为烟叶烘烤领域内研究的重点。

4 结语

综上，传统烘烤过程繁琐，在烘烤过程中会产生大量热量、资源消耗，不利于行业健康发展，因此需要结合现代化技术，充分运用智能化手段改进烘烤技术，促进烟草行业可持续发展。