曲线烘烤方式对烘烤能耗及烤后烟叶品质的影响

2022-09-21陈立军贺立伟朱伟姚雪梅李正平戴勇强曾钰曾文伟

作物研究 2022年4期

陈立军，贺立伟，朱伟，姚雪梅，李正平，戴勇强，曾钰，曾文伟

(1 湖南省烟草公司邵阳市公司，湖南邵阳 422000；2 湖南省烟草公司邵阳市公司隆回县分公司，湖南隆回 422100；3 邵阳市农业科学研究院，湖南邵阳 422000)

烘烤是决定烟叶产质量的重要环节[1-2]。邵阳烟区长期以来一直以密集式烤房烘烤，导致指导、管理、操作不规范和烘烤工艺执行到位率低等问题依然存在；由于烘烤损失较大，烘烤成本较高，难以适应现代烟叶生产发展的需要。近年来，随着带互联网功能自控仪的出现，可实现远程控制，曲线烘烤应用更便捷，是烟叶烘烤现代化、信息化的必由之路。

前人对比散叶烘烤和挂杆烘烤研究发现:散叶烘烤与挂杆烘烤在烟叶外观质量上的差距逐年缩小，散叶烘烤在烟叶化学品质上明显优于挂杆烘烤，化学成分更加协调，总体上，散叶烘烤烟叶综合品质在逐年提升，并优于挂杆烘烤[3]。刘洪华等[4]对散叶堆放烘烤、烟夹烘烤进行装烟量、用工成本、能耗成本和综合收益比较发现，散叶堆放烘烤的综合总收益低了3.71 元/kg。王涛等[5]的研究也表明，散叶装烟在一定程度上能改善烟叶烘烤效果，密集烤房以靠背叶尖朝上装烟方式最适宜。田维强等[6]比较散叶插扦、悬挂、烟框和靠背装烟4 种方式的烘烤效益后指出:散叶装烟均能提高烘烤效益，其中烟框和靠背装烟效果最好，但烤后烟叶质量明显降低，需要改进烘烤工艺，从而提高烤后烟叶质量。苟正贵等[2]研究表明，高温少雨条件下成熟上部叶采用保湿烘烤工艺能促进物质转化，改善烟叶外观质量，提高内在品质，提升黔南烤烟种植效益。前人针对烟叶烘烤过程中存在的主要问题，从装烟方式及其品质变化规律、烘烤效益等方面开展了系统的研究[7-11]，而对烘烤过程中温湿度的精准控制没有详细、全面的报道。此外，在操作过程中，由于技术和管理等存在问题，导致烘烤损失较大，烘烤成本较高，不适应现代烟叶生产的需要[12]。为此，笔者开展了以温湿度精准控制为主的曲线烘烤与常规烘烤方式对比研究，以评价两种烘烤方式的烘烤效益、烟叶经济性状，旨在为本烟区烟叶烘烤提供实际参考和指导。

1 材料与方法

1.1 供试材料与地点

供试烤烟品种为云烟87，供试烤房为气流上升式密集烤房2 座。于2020 年在邵阳市新宁县巡江烘烤工场进行。

1.2 试验设计

单因素完全随机试验设计，设2 种烘烤方式，即曲线烘烤和常规烘烤。其中:曲线烘烤指在3 段式烘烤技术(常规烘烤)的基础上，结合邵阳烟叶烘烤特性，调整烘烤参数和阶段烘烤时间，强调升温和稳温阶段并重，烘烤过程呈曲线稳步的实施过程。与3 段式烘烤技术相比，主要调整包括:(1)变黄期缩短低温变黄时间，将38 ℃恒温时间由18～20 h 调减至12～15 h，将主变黄温度调整到39～40 ℃，由4～6 h调至12～15 h；(2)强调升温过程控制，38 ℃前升温速度1 ℃/h，38～42 ℃升温速度为0.5 ℃/h，42～48 ℃升温速度为0.3～0.5 ℃/h，48～54 ℃升温速度为0.5 ℃/h，54 ℃后升温速度1 ℃/h；(3)调整风机速度，在40～42 ℃提前开风机高速，在54～55 ℃稳温时风机调为低速。

供试烤房所烤烟叶的品种、营养条件、部位、成熟度均衡一致。为确保试验的准确性，烟叶装房前确定具有代表性的烟叶，分成二份，各12 夹，分别称量其鲜质量并挂牌记录，然后将标识烟分别挂置在供试烤房装烟室4 m 的位置上，底、中、上层中部左右各2 夹。烘烤结束烟叶回潮后，将其分级进行经济性状分析。

烟夹夹烟，其中中部叶每夹夹烟170～190 片、质量13 kg 左右，每房装烟330 夹。上部叶每夹160～180 片、质量15 kg 左右，每房装烟330 夹。

1.3 测定项目及方法

观测烟叶变化状况、耗煤量、耗电量，烤后烟叶外观质量、经济性状、化学成分及烤房使用情况等指标。其中:烟叶外观质量指标评价根据GB2635-92进行，取烤后不同部位的烟叶进行化学成分分析[13-14]。

1.4 数据处理与统计方法

采用Excel 2017 软件进行数据处理和图表制作，采用SPSS11.0 进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同烘烤模式对烘烤能耗的影响

由表1 可知，与常规烘烤相比，曲线烘烤减少了电和煤的消耗量。从烘烤效益看，与常规烘烤相比，曲线烘烤的成本降低了5.0%～14.1%，主要表现在耗煤效能的差异上。因此，通过设置曲线烘烤有利于降低烘烤能耗成本。

表1 不同烘烤模式下烟叶烘烤能耗情况Table 1 Variation of baking energy consumption under different baking modes

2.2 不同烘烤模式下烘烤烟叶经济性状

从表2 可知，曲线烘烤改善了烟叶品质，上等烟比例和均价均有提高。中部叶，曲线烘烤的上等烟比例较常规烘烤提高了21.4 百分点，均价提高2.76 元/kg，提高了10.1%；上部叶，曲线烘烤的上等烟比例较常规烘烤提高了8.4 百分点，均价提高0.53 元/kg，提高了2.0%。通过设置曲线进行烘烤，烘烤操作更规范，烘烤工艺更到位，有利于降低副组烟的产生，从而提高了烘烤质量。

表2 不同部位各处理烟叶的经济性状Table 2 Economic trait of different part of tobacco leaf under different treatments

2.3 不同烘烤模式下烘烤烟叶外观质量

通过对样烟外观质量中的成熟度、组织结构及颜色进行分类，按叶片数计算其百分比，不同部位烟叶，曲线烘烤的调制后熟充分的烟叶比例较常规烘烤略高，中部叶成熟烟叶比例提高了4.0 百分点，上部叶成熟烟叶比例提高了5.0 百分点(表3)。曲线烘烤的烤后烟叶组织结构较疏松的比例较常规烘烤略高，中部叶中组织结构疏松烟叶的比例提高了7.0 百分点，上部叶中组织结构疏松和稍密烟叶的比例均提高了7.0 百分点，组织结构紧密烟叶的比例降低了12.0 百分点。曲线烘烤的烤后烟叶橘黄烟叶比例较常规烘烤略高，中部叶中橘黄烟叶比例提高了7.0 百分点，上部叶中橘黄烟叶比例提高了12.0 百分点。通过设置曲线进行烘烤，有利于改善烟叶的外观质量，橘黄烟比例增加，调制后熟较为充分，组织结构更疏松。

表3 烤后烟叶外观质量评价结果Table 3 Assessment of appearance quality of baking tobacco %

2.4 不同烘烤模式下烘烤烟叶化学成分

由表4 可知，各处理不同部位烟叶的还原糖、烟碱、总氮、氯及钾的含量均较适宜。中部叶，曲线烘烤的淀粉含量为5.36%，较常规烘烤降低了0.59 百分点；上部叶，曲线烘烤的淀粉含量为4.86%，较常规烘烤降低了1.18 百分点。通过设置曲线进行烘烤，烤后烟叶的化学成分较协调，特别是淀粉含量较低，有利于提高烟叶的内在质量。

表4 不同处理烤后烟叶的主要化学成分Table 4 Chemical component of baking tobacco under different treatments %

3 讨论

3.1 曲线烘烤有利于提高能源利用效率

密集烤房是进行烟叶烘烤的主要设备，但该设备本身燃烧效率偏低，且烤房烟雾排放损失的烟气余热居高不下。大量的烘烤烟气余热直接排放到大气中，不仅浪费资源，而且造成严重的污染[13-14]。曲线烘烤方式与常规烘烤相比，基本克服了升温过快过猛的问题，减少了燃料的浪费。分析其原因，烟叶烘烤所需热量变化是通过控制炉膛煤的燃烧速度和面积来调整的，曲线烘烤通过线性控制小鼓风机启停时间，实现温湿度控制的线性变化，基本符合烟叶状态变化的温湿度需求。常规烘烤通过点状控制小鼓风机启停时间，因煤的燃烧速度和时间有一定的惯性，温度控制难以精准，稳温效果差，从而造成燃煤浪费。本试验结果表明，曲线烘烤有利于提高能源利用效率。