可移动挂式装烟架的设计与应用

任　杰，黄　晔，程　森，彭智良，穆耀辉，孙卫东，孙福山，许建设，龚鹏飞，柯美福，朱　峰，耿　伟，王传义*

（1.中国农业科学院烟草研究所，青岛 266101；2.陕西省烟草公司商洛市公司，陕西 商洛 726000；3.上海烟草集团有限责任公司，上海 200082；4.陕西省烟草公司延安市公司，陕西 延安 716000；5.陕西省烟草公司安康市公司，陕西 安康 725000）

可移动挂式装烟架的设计与应用

任杰1，黄晔2，程森3，彭智良2，穆耀辉2，孙卫东4，孙福山1，许建设4，龚鹏飞4，柯美福5，朱峰5，耿伟5，王传义1*

（1.中国农业科学院烟草研究所，青岛 266101；2.陕西省烟草公司商洛市公司，陕西 商洛 726000；3.上海烟草集团有限责任公司，上海 200082；4.陕西省烟草公司延安市公司，陕西 延安 716000；5.陕西省烟草公司安康市公司，陕西 安康 725000）

为实现烟叶烘烤环节的减工降本，集成液压技术、箱式堆积装烟设备和目前推广的梳式烟夹设备的优点，设计了挂式装烟架，并进行了烘烤试验验证。结果表明，挂式装烟架的装烟量较梳式烟夹和常规烟杆分别提高27.9%和49.8%。编装烟用时分别缩短1.23和1.93 h·人/100 kg，卸解烟用时分别缩短3.95和6.43 h·人/100 kg。干烟总用工成本较梳式烟夹和常规烟杆分别下降1.30和2.17元/kg，干烟能耗成本较梳式烟夹和常规烟杆分别下降0.22和0.30元/kg；该设备烤后烟叶等级结构和感官质量略差于常规挂烟烘烤，与梳式烟夹相当。

烤烟；装烟设备；烘烤；挂杆；梳式烟夹

我国现在大面积推广应用的装烟设备是以常规烟杆和梳式烟夹为主，但随着烟草规模化生产的发展，烘烤环节用工多、效率低、耗能大等问题逐渐显现[1]，已经成为制约现代烟草农业可持续发展的瓶颈。针对这些问题，国内相继开展了不同装烟设备研究[1-6]，以实现烘烤环节的减工降本。笔者所在的研究小组前期系统研究了梳式烟夹、散叶烟筐、散叶插扦、箱式堆积以及常规烟杆5种装烟方式及设备的密集烘烤效率及烤后烟叶质量[7]。箱式堆积装烟设备装烟量大，编装烟效率最高，能够采用机械化操作，省工明显[7]。但由于现行密集烤房规格和通风系统尚不配套，导致其烤后烟叶经济性状和内在质量在5种装烟方式中最差。此外，箱式堆积装烟设备的高成本及高能耗也限制了箱式堆积烘烤的推广应用[7]。

梳式烟夹装烟在烤后烟叶经济性状、化学成分协调性与感官质量方面，与常规烟杆基本相当。编装烟效率和卸解烟效率较常规烟杆有所提高，烘烤用工有所下降，但烤烟烘烤环节用工较多和耗能较高的特点依然没有根本改变[7]。

鉴于箱式堆积装烟设备在装烟效率及用工方面的优势，笔者集成液压技术、箱式堆积装烟设备和目前推广的梳式烟夹设备的优点，设计制造了可移动挂式装烟架，以期在不降低烤后烟叶质量的前提下，提高装烟效率，降低用工成本，适应现代烟草农业烘烤环节减工降本的发展要求。

1　总体结构设计

可移动挂式装烟架烟叶烘烤设备主要结构由挂式装烟架、轨道、液压翻转台3部分组成（图1），是装载和挂持烟叶并将烟叶移动推送至烤房内烘烤和将烤后烟叶移送出烤房的机械化设备。主要原理是：挂式装烟架通过翻转台放倒，将烟叶从运输车辆上直接卸到装烟架内，装烟架分为三层，每层有两个梳式烟插将烟叶插住，烟叶装满后通过翻转台将装烟架竖起放在轨道上，推至装烟室内烘烤。

2　技术实现

可移动挂式装烟架为箱架架构，长宽高分别为2564、780、2578 mm，每个装烟架分三层，由上至下层高分别为800、800、900 mm。梳式烟插采用Φ5×350 mm钢钉，每层两排。底部带有4个铁制定向滑轮（图2）。全国现行推广的密集烤房（8000 mm×2700 mm×3500 mm）每座需配备10个装烟架。烤房门净尺寸应大于2600 mm(宽)×2700 mm（高）。

轨道：采用2根50 mm角铁作为导轨，置于装烟室内地面两侧，用于挂式烤烟架的移动及导向。

液压翻转台：由L型工作台、固定台、支点、液压缸、液压泵站构成。L型工作台的功能是翻转挂式装烟架。通过液压缸的伸缩可以翻转90°，翻转力≥8000 N。固定台固定在烤房门内的地板上，通过支点与L型工作台连接，液压缸两端与固定台和L型工作台连接，液压泵站安装在固定台上为液压缸提供动力（图3）。

图1　可移动挂式装烟架示意图Fig.1　Schematic diagram of the hanging tobacco leaf loading rack of curing equipment

图2　可移动挂式装烟架及烟插示意图Fig.2　Schematic diagram of the mobile hanging tobacco leaf loading rack and the comb type fork

图3　液压反转台示意图Fig.3　Schematic diagram of the hydraulic roll-over table

3　实际应用效果

3.1应用效果验证

验证试验在陕西省洛南县景村镇八一村惠农烟叶合作社进行，设置挂式装烟架、梳式烟夹和常规烟杆3种装烟设备处理，每处理一座烤房。供试烤房为燃煤密集烤房，烤房土建规格为装烟室长8000 mm、宽2700 mm、高3500mm，气流方向为下降式。

供试烟草品种为辽烟17，选择9夹鲜烟素质一致的上部烟叶，其中用常规烟杆编烟3杆，梳式烟夹编烟3夹，做好标记，分别挂在常规烟杆和梳式烟夹处理烤房中棚中间位置。剩余相当于3夹数量的鲜烟叶做好标记，放于装烟架第二层。烘烤结束后采集标记好的烟叶，用于3种装烟方式烤后烟叶感官质量对比。

按当地烟叶密集烘烤技术进行烘烤。不同装烟设备主要技术参数见表1。

3.2验证项目

（1）烟杆（夹）处理鲜烟装烟量：取10杆（夹）烟叶称重，求得单杆（夹）平均烟叶重量，记录烤房装烟杆（夹）数。鲜烟装烟量=单杆（夹）平均烟叶重×杆（夹）数。挂式装烟架处理鲜烟装烟量：鲜烟叶称重后再进行装烟，每个装烟架装满后计算单架鲜烟重量。鲜烟装烟量=单架装烟量×10。

（2）编装烟用时：记录各处理烤房从编装烟开始到结束所用时间和操作人数，100 kg鲜烟编装烟用时=单座烤房编装烟用时×100/(人数×鲜烟装烟量)。

（3）卸解烟用时：记录各处理烤房从卸解烟开始到结束所用时间和操作人数，100 kg干烟卸解烟用时=单座烤房卸解烟用时×100/(人数×单座烤房干烟量)。

（4）各处理卸解烟完成后，由合作社分级专业队技术人员对3个处理烤后烟叶依据烤烟国标GB2635—92[8]进行分级，对各等级进行称重。计算各等级比例。各等级重量之和为单座烤房干烟量。

（5）各环节用工：记录各环节操作人数和所用时间，用工标准10元/h。各环节用工成本=各环节操作人数×时间×10/单座烤房干烟量。

（6）能耗：记录各处理烤房从烘烤开始至结束耗煤量及耗电量，按照当地煤价和电价计算单座烤房煤耗成本和电耗成本。千克干烟煤（电）耗成本=单座烤房煤（电）耗成本/单座烤房干烟量。

（7）对各处理标记的代表性3杆（夹）烤后烟叶去除青杂烟，剩余的全部等级烟叶混合均匀后送农业部烟草产业产品质量监督检验测试中心，由10人组成的专业评吸委员会对3个处理烟叶样品进行感官质量评价。

表1　不同装烟方式主要技术参数Table 1　Main technical parameters of loading leaf equipments

3.3应用效果分析

3.3.1不同装烟方式编、装、卸、解烟用时由表2可见，挂式装烟架无编烟和解烟环节，编装烟用时较常规烟杆缩短1.93 h·人/100 kg，较梳式烟夹缩短1.23 h·人/100 kg。卸解烟用时较常规烟杆缩短6.43 h·人/100 kg，较梳式烟夹缩短3.95 h·人/100 kg。

3.3.2不同装烟方式编装、卸解烟及烘烤用工成本

由表3可看出，挂式装烟架烤房装烟量最大，较常规烟杆和梳式烟夹烤房分别提高49.8%和27.9%。挂式装烟架在编装卸解烟及烘烤操作环节用工成本均低于梳式烟夹和常规挂杆；干烟总用工成本较常规烟杆和梳式烟夹分别下降2.17和1.30元/kg，减工效果明显。

表2　不同装烟方式编装卸解烟用时　h·人/100 kgTable 2　Plaiting,loading,unloading and unlashing leaf efficiencies of different loading equipments

表3　不同设备装烟量及编装、卸解、烘烤用工成本Table 3　The loading capacity and labor costs on plating, loading,unlading,unlashing and curing of different loading equipments

3.3.3不同装烟方式能耗成本从表4可看出，挂式装烟架装烟设备装烟量大，其干烟耗煤量和耗电量均低于常规烟杆和梳式烟夹。挂式装烟架设备干烟能耗成本较常规烟杆和梳式烟夹分别下降0.30 和0.22元/kg。降本效果明显。

表4　不同装烟方式千克干烟能耗成本Table 4　The energy cost during curing per kilogram leaves of different loading equipments

3.3.4不同装烟方式烤后烟叶等级结构从表5可以看出，挂式装烟架和梳式烟夹烤后烟叶上等烟比例差异不明显，均低于常规烟杆，较常规烟杆分别下降1.70和1.54个百分点。下等烟比例较常规烟杆分别增加1.08和0.71个百分点。综合来看，3种装烟设备烤后烟叶等级结构差别较小。

3.3.5不同装烟方式烤后烟叶感官质量经感官评价（表6），常规挂杆烤后烟叶在香气质、香气量、余味、杂气指标方面得分均高于梳式烟夹和挂式装烟架，感官质量档次为中等，在3种装烟设备中感官质量最优。而梳式烟夹烤后烟叶虽然在香气质、香气量、余味、杂气等指标方面得分略高于挂式装烟架，但综合质量档次均为中等-，感官质量无显著差异。

表5　不同装烟方式烤后烟叶等级结构　%Table 5　Grades of tobacco leaves of different loading equipments

表6　不同装烟方式烤后烟叶感官质量Table 6　Smoking quality of cured tobacco leaves of different loading equipments

4　应用前景分析

现行烘烤的编烟、装烟、出烟、解烟等环节工序繁杂、用工量大、成本高，当前推广应用的梳式烟夹虽然在一定程度上降低了劳动强度，但没有从根本上解决问题[7,9]。散叶烘烤虽然在一定程度上降低了劳动强度，简化了工序，节约了烘烤成本[5,10-11]，但烟叶凋萎后倒伏的问题尚没有解决，与之配套的散叶烘烤技术也不成熟[1,7]，烘烤风险较大，影响了其推广应用。从美国引进的箱式堆积装烟设备装烟量大，没有编烟和解烟环节，能够实现机械化操作，与我国现在推广的装烟方式相比具有很明显的减工效果，但由于烟叶素质、烤房和装烟设备以及烘烤技术等差异，烤后烟叶质量较差[7,12]。

挂式装烟架吸收了箱式烘烤装烟量大的优点。根据烤房容积和装烟量计算，挂式装烟架烤房装烟密度为72.36 kg/m3，而梳式烟夹和烟杆分别为56.57 和48.30 kg/m3。但随着不同装烟方式装烟量的提高，烤后烟叶感官质量呈下降趋势，这可能与挂式装烟架烘烤时风速较大有关。研究表明，烘烤过程中风速过高则烤后烟叶香气淡，辛辣味重，刺激性大[13]，适当降低定色和干筋期风机转速能够明显提高上部烟叶的烘烤质量，尤其是对香气质、香气量、刺激性和口感的改善效果最佳[14-15]。采用挂式装烟架设备烘烤时因为装烟量大，为避免出现烟叶烤糟等现象，从烘烤开始至结束一直采用最高风速。这可能是造成挂式装烟架与普通挂杆相比烤后烟叶感官质量下降的主要原因，有待于今后不断改进。

可移动挂式装烟架将液压技术和梳式烟夹应用于移动挂式烤烟架中，借鉴箱式装烟形式，使用梳式烟夹固定烟叶挂持，应用液压技术翻转烟架，简化了烟叶烘烤作业环节，作业效率较挂杆烘烤提高10倍以上，实现了机械化作业，基本解决了传统烘烤方式中人工装烟和出烟劳动强度大、用工多的问题。每座烤房需配备10个可移动挂式装烟架、1套液压反转台、2个轨道，成本约为2.30万元，而当前推广的梳式烟夹每个约35元，每座烤房需330个，成本约为1.15万元。可移动挂式装烟架烟叶烘烤设备成本为梳式烟夹的2倍，但结合其省工省时的优势，是一种可推广的装烟设备。

综上所述，可移动挂式装烟架较梳式烟夹和常规烟杆分别提高烤房装烟量27.9%和49.8%，编装烟用时分别缩短1.23和1.93 h·人/100 kg，卸解烟用时分别缩短3.95和6.43 h·人/100 kg；干烟总用工成本分别下降1.30和2.17元/kg，能耗成本分别下降0.22和0.30元/kg；烤后烟叶等级结构和感官质量略差于常规烟杆，但和梳式烟夹无明显差别，为一种可推广的装烟设备。

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Design and Application of the Mobile Hanging Tobacco Leaf Loading Rack as a Curing Equipment

REN Jie1,HUANG Ye2,CHENG Sen3,PENG Zhiliang2,MU Yaohui2,SUN Weidong4,SUN Fushan1, XU Jianshe4,GONG Pengfei4,KE Meifu5,ZHU Feng5,GENG Wei5,WANG Chuanyi1*
(1.Tobacco Research Institute of ChineseAcademy ofAgricultural Sciences,Qingdao 266101,China;2.Shangluo Branch of Shaanxi Tobacco Company,Shangluo,Shaanxi 726000,China;3.Shanghai Tobacco Group Co.,Ltd.,Shanghai 200082,China;4. Yan′an Branch of Shaanxi Tobacco Company,Yan′an,Shaanxi 716000;5.Ankang Branch of Shaanxi Tobacco Company,Ankang, Shaanxi 725000,China)

In order to reduce labor and energy during tobacco leaf curing,the curing equipment mobile hanging tobacco leaf loading rack was designed and manufactured integrating the advantages of hydraulic technology,the comb type clamp equipment and the large box equipment.Effects of the new equipment on weight of fresh leaves per barn,efficiency of plaiting,loading,unloading and unlashing,cost of labor force,the energy cost,grades and smoking quality of cured tobacco leaves were investigated.The results indicated that compared with the comb type clamp equipment and the traditional pole equipment,by using the new equipment,the weight of fresh leaves per barn was increased 27.9%and 49.8%respectively.The time cost of plaiting and loading were reduced by 1.23 and 1.93 h·person/100 kg respectively.The time cost of unloading and unlashing were reduced by 3.95 and 6.43 h·person/100 kg respectively.The labor cost fell 1.30 and 2.17 Yuan per kg leaf respectively.The energy cost fell 0.22 Yuan and 0.3 Yuan per kg leaf respectively.Grades and smoking quality of cured tobacco leaves were slightly worse than that of the traditional pole equipment,but were almost the same as that of the comb type clamp equipment.

flue-cured tobacco;tobacco leaf loading equipment;curing;traditional pole equipment;comb type clamp equipment

TS44+1

1007-5119（2016）03-0052-05

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.03.009

上海烟草集团有限责任公司科技项目“移动挂式烤烟架烟叶烘烤设备研究与应用”（2015-00841）

任杰，男，博士，助理研究员，主要从事烟草调制技术及设备研究。E-mail:renjie@caas.cn。*通信作者，E-mail:wangchuanyi@caas.cn

2015-08-19

2015-11-16