不同烟叶夹持方式对密集烤房空间温度分布的影响

单 倩 ， 凌 平 ， 王能如， 彭桃军 ， 沈雪婷 ， 苏鹏飞 ， 殷伍彬

(1.江西省吉安市烟草公司安福分公司，江西 安福 343200； 2.中国科学技术大学烟草与健康研究中心，安徽 合肥 230052)

不同烟叶夹持方式对密集烤房空间温度分布的影响

单 倩1， 凌 平1， 王能如2， 彭桃军1， 沈雪婷1， 苏鹏飞1， 殷伍彬1

(1.江西省吉安市烟草公司安福分公司，江西 安福 343200； 2.中国科学技术大学烟草与健康研究中心，安徽 合肥 230052)

为了比较烘烤过程中2种烟叶夹持方式烤房内温度分布的特点，用气流下降式烤房开展了烟叶烘烤对比试验。结果表明，挂竿式烘烤烤房内最高温度和最低温度一直高于笼式烟夹烘烤烤房内对应的极值温度；2种夹持方式烤房内温度极差都是随烘烤进程不断增大，且除变黄前期外，挂竿式烘烤空间温度分布更为均匀；2种烘烤方式高低温位点在变黄期分布基本相同，在定色期及干筋期呈现出差异性。

烟叶；烘烤技术；密集烤房；装烟方式；温度分布

烟叶烘烤是决定烟叶最终质量、产量和可用性价值的关键性生产环节[1]。目前广泛应用的烟叶烤房主要是普改密烤房和密集烤房。密集烤房装烟密度为普通烤房的2倍以上[2]，能够实现强制通风，热风循环，温湿度自动控制，具有烘烤操作简便、省时省工、提高烤后烟叶质量等优点。研究密集烤房不同烟叶夹持方式烘烤过程中温度分布的特点，探明其空间特征，对合理确定烟叶在密集烤房内的空间分布，准确掌握烟叶烘烤进程，充分发挥密集烤房的性能优势，进一步解决当前烟叶密集烘烤工艺缺陷及烟叶烘烤质量问题，具有重要理论和现实意义。密集烤房传统装烟方式采用挂竿式，这种装烟方式烘烤工艺较成熟，但存在着编烟、装烟、解竿等环节用工量大、装烟密度小、烘烤效率低等问题。经济的不断发展使农村劳动力大规模向城市转移，烟叶规模化种植程度又不断提高，造成烟区劳动力紧缺，用工成本也逐年增加[3]。为实现烟叶生产上“减工降本、提质增效”，烟夹烘烤等新型装烟方式的研究不断深入。针对挂竿烘烤与烟夹烘烤烤后烟叶质量的对比，不同的研究得出的结果有所差异。王文超等[4]研究表明，使用烟夹编烟操作后，夹持、装烟、出烟以及卸烟的效率较高，烟叶分布均匀，残伤破损率较低，优质烟比例较高，烤后烟叶外观质量高，化学成分与普通挂烟烘烤无明显差别。陈永林等[5]研究认为，2种夹持方式烟叶质量差别不大。这些研究多是针对烤后烟叶质量进行研究，而烟叶的最终质量与烘烤过程中的烘烤环境密切相关，对于烘烤进程中的烤房温度变化研究较少。本研究通过对不同烟叶夹持方式密集烤房空间温度分布特性进行研究，为改善烟叶装烟方式、提高烤后烟叶质量提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验烤烟品种为云烟85。供试烤房为气流下降式密集烤房，如图1所示。烤房规格为：装烟室净空规格(L×W×H)为800 cm×280 cm×350 cm，总装烟量为4 000～5 000 kg。烤房分上、中、下三棚，底棚高130 cm，棚间距80 cm，挂竿长度150 cm。进风口规格为(L×W)76 cm×38.5 cm。2个百叶窗式排湿口，每个规格(L×W) 400 cm×34.8 cm。单个轴流风机，最大风速1 440 r·min-1，分高、低两档风速。自控仪配有2副感温探头，分别位于装烟室顶棚和底棚的平面中心位置。

使用前，对试验所用测温探头进行编号，以密集烤房自控仪的感温探头为对照，在室内自然空气条件下对每个待用测温探头进行干、湿球温度测试和记录，筛选与干、湿球温度值高度一致的测温探头，并对测温设备存在的测量误差进行了校正。

1.2 试验设计

利用生长一致的连片种植区同一部位烟叶，结合笼式烟夹试验示范，进行挂竿式烘烤与笼式烟夹烘烤的平行比较研究。笼式烟夹烘烤和挂竿式烘烤数据分别来源于不同5炉烤房，其中挂竿式烘烤每炉装烟量在4 000 kg左右，而笼式烟夹烘烤空间利用率较高[6]，每炉装烟量在5 000 kg左右。

将烤房顶棚和底棚，分别用T，B表示；烤房加热室一端为前端，将烤房的前端、前后端1/2位置及其后端，分别定位为1，2，3位点；面对烤房前端(加热室)时，人的左手为左侧定位为L，右手为右侧定位为R，则如图1所示。笼式烟夹烘烤和挂竿式烘烤均在烤房内布控12个测温点并进行编号，测试记录烘烤过程中烤房顶棚和底棚温度(探头的感温元件的高度均处于烟叶中部偏下位置)。气流下降式烤房，顶棚相对高温低湿，底棚相对低温高湿，因此装炕时，变黄快，成熟度略高的鲜烟叶及轻度病叶装在顶层，以利于及早定色干燥；质量好、成熟度适中的烟叶装在中层和上层；欠熟烟叶装在底层，以利于充分变黄。烘烤均以三段式烘烤工艺为基础适当调整，分为5个阶段：变黄前期、变黄后期、定色初期、定色后期、干筋期。对应烤房设定温度约为38，41～42，45，52～54，64～68 ℃。同种烟叶夹持方式烘烤工艺调整情况一致，并以各自5炉实烤温度的平均值进行比较分析。

图1 密集烤房内部空间12个温度测试位点编号分布示意图Fig.1 12 temperature testing site numbers’ distribution sketch in the internal space of the bulk curing barn

2 结果与分析

2.1 不同烟叶夹持方式对密集烤房空间极值温度的影响

根据测定数据，绘制结果如图2和图3所示，其中横坐标A，B，C，D，E分别表示变黄前期、变黄后期、定色初期、定色后期、干筋期。图2为挂竿式烘烤和笼式烟夹烘烤过程中，烤房内最高温度及其差值随烘烤过程的变化趋势；图3为烤房内最低温度以及它们的差值随烘烤过程的变化趋势。由图2和图3可以看出，挂竿式烘烤和笼式烟夹烘烤烤房对应极值温度的差值都在干筋期达到最大值，分别为2.5和4.8 ℃，且挂竿式最低温度与笼式烟夹最低温度的差值呈现出随烘烤过程而增大的特点，2种夹持方式的最高温度差值基本也符合这一特点。

由图2和图3数据可知，挂竿式烘烤烤房内最高温度和最低温度一直高于笼式烟夹烘烤烤房内对应的极值温度。造成这一结果的原因在于烟叶烘烤过程亦为烟叶叶片内水分流失的过程，随温度升高水分不断流失，水分流失的同时，带走热量，降低温度。而笼式烟夹烘烤相较挂竿式烘烤装烟量更大，更大的装烟量意味着叶片蒸发量增大，降低了烤房内的极值温度。随着2种烟叶夹持方式烤房内温差不断累积，致使干筋期烤房内温度极值差别最大。

A，B，C，D，E分别表示变黄前期、变黄后期、定色初期、定色后期、干筋期。下同。

A，B，C，D，E respectively indicate the early yellowing period, the last yellowing period, the early fixation period, the last fixation period and the dry tendon period. The same as below.

图2不同烟叶夹持方式对密集烤房空间最高温度的影响
Fig.2Thehighesttemperatureinbulkcuringbarnofthetwomethodsoftobaccoclamping

图3 不同烟叶夹持方式对密集烤房空间最低温度的影响Fig.3 The lowest temperature in bulk curing barn of the two methods of tobacco clamping

2.2 不同烟叶夹持方式对密集烤房内部温差的影响

温度的空间分布对于烟叶烘烤具有十分重要的作用。研究表明，烤房内的温度分布处于均衡状态时，有利于整房烟叶酶促物质转化和失水干燥的速度协调一致[7]，从而提高烟叶质量。由图2和图3可得到挂竿式烘烤和笼式烟夹烘烤不同阶段烤房内部最高温度与最低温度的极差以及极差差值，如图4所示。由图4可以看出，2种夹持方式烤房内温度极差都是随烘烤进程不断增大，至干筋期达到极差最大值，分别为8.0，10.3 ℃。变黄前期，挂竿式烘烤烤房温度极差大于笼式烟夹烘烤烤房温度极差。此后烘烤时期，挂竿式烘烤烤房温度极差一直小于笼式烟夹烘烤烤房温度极差，且随烘烤进程，两者差别不断增大至2.3 ℃。分析这一现象，可能的原因在于变黄前期温度较低且烟叶都较为饱满，2种夹持方式烟叶失水速度都比较慢[8]，温度差异受烟叶密度影响，笼式烟夹烘烤方式装烟密度大，热量不易散失，内部温度极差较小，进入变黄后期以后，随着失水速率加快，装烟密度大的笼式烟夹烘烤烤房内温度均衡性较差。由以上分析可知，在挂竿式烘烤的整个过程中，烤房内温度分布较笼式烟夹烘烤更为均匀。

图4 不同烟叶夹持方式对密集烤房内温度极差的影响Fig.4 The comparison of temperature range in bulk curing barn of the two methods of tobacco clamping

2.3 不同烟叶夹持方式对密集烤房空间高低温位点的影响

试验测试是对不同测点的动态温度进行记录，可以得到最高温度和最低温度的位点信息。表1、表2分别为挂竿式烘烤和笼式烟夹烘烤过程中烤房最高温度和最低温度的位点。由于试验采用气流下降式烤房进行研究，因此高温位点位于接近热源的烤房顶棚，低温位点位于距离热源较远的烤房底棚。

对于高温位点，变黄期的挂竿式烘烤和笼式烟夹烘烤皆在烤房顶棚后端高温；定色期的挂竿式烘烤烤房顶棚前端高温，而笼式烟夹烘烤仍在烤房顶棚后端高温；干筋期的挂竿式烘烤和笼式烟夹烘烤皆在烤房顶棚前端高温。笼式烟夹烘烤高温位点呈现出在烤房顶棚平面呈长方形逆时针方向依次移动的特点。

对于低温位点，挂竿式烘烤烤房底棚中段一直低温。笼式烟夹烘烤低温位点随烘烤进程向前向右移动：在变黄前期和变黄后期低温位点位于B2L位点；定色前期B2R位点低温；定色后期和干筋期，低温位点前移至B1R位点处。因此，在整个烘烤过程中，挂竿式烘烤低温位点位于烤房底棚中段，而笼式烟夹烘烤低温位点则明显呈现随烘烤进程向底棚前端移动。

表1 不同烟叶夹持方式对密集烤房高温位点的影响Table 1 The highest temperature loci in bulk curing barn of the two methods of tobacco clamping

表2 不同烟叶夹持方式对密集烤房低温位点的影响Table 2 The lowest temperature loci in bulk curing barn of the two methods of tobacco clamping

3 结论与讨论

密集烤房在中国广泛推广及应用的背景下，装烟方式在各地也不尽相同，不同工艺的生产方式对于烤后烟叶质量不易掌握，而良好的烟叶生产离不开密集烘烤技术与装烟方式的良好匹配。本研究通过对不同烟叶夹持方式密集烤房空间温度分布进行研究，希望探究温度分布及变化规律，为烟叶装烟方式、三段式烘烤工艺的改善提供理论指导。

针对不同装烟方式对烤后烟叶品质影响尚无一致定论的问题[4，9-10]，本研究从密集烤房烘烤过程中内部空间温度分布差异着手，为研究这一问题提供了一个可行方法。本研究认为，由于装烟量的增大，笼式烟夹烘烤过程中极值温度均小于挂竿式烘烤；相较笼式烟夹烘烤，挂竿式烘烤烤房内部温差更为均衡，这与唐春闺[11]的研究结论一致；建议采取适当手段提高笼式烟夹烘烤烤房内温度均匀性，以提高烟叶烤后质量：一是适当提前进行排湿，加快排湿。进入变黄后期，风机高档运行一段时间，再高、低档交替使用；适度放下回风挡板，加快排湿；进入定色期时视烤房内湿球温度高低决定是否将风机调至低档运行，提起回风档板。二是因为风机的高速运行，回风挡板适度放下，可能导致烤房内升温过快，为避免烟叶烤青，适当延长变黄时间。对于挂竿式烘烤变黄前期烤房内温差较大，可参考笼式烟夹烘烤减少烤房内部温差的方法进行处理。

烤房内高低温位点左右差异主要是与风机风向及烤房建设是否标准有关。建议严格按照标准建造烤房，摆正风机，提前试运行，看风向是否与烤房顶棚平行。由烤房内高低温具体位点的测试结果，建议成熟度略高的鲜烟叶及轻度病叶装在顶棚，最好装在顶棚后端(变黄快)，以便及早定色干筋；欠熟烟叶装在底棚中段位置以利于充分变黄。对于装烟位置已有类似指导，更为具体的装烟位置指导有待于烤房层间温度和前后断面温度差异的试验结果。

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Studyonthespatialtemperaturedistributionandcomparisonofdifferenttobaccoclampingmethodsinbulkcuringbarn

SHAN Qian1， LING Ping1， WANG Nengru2， PENG Taojun1， SHEN Xueting1， SU Pengfei1， YIN Wubin1

(1.Anfu Branch of Ji’an Tobacco Company in Jiangxi Province， Anfu 343200， China； 2.Research Center of Tobacco and Health of University of Science and Technology of China STC， Hefei 230052， China)

The hanging rod-type baking and tobacco clamp baking are currently two widely used methods of tobacco loading mode. In order to study and compare the characteristics of the temperature distribution in bulk curing barn during the curing process of the two methods of tobacco clamping, the contrast experiment of tobacco baking was carried out in the airflow decrease barns. The results shows, the highest temperature and the lowest temperature in the hanging rod-type barn have been higher than the corresponding extreme temperature in the clamping cage-type barn; the difference of the temperature in bulk curing barn of the two methods of tobacco clamping was increased with the baking process, and the temperature distribution in hanging rod-type baking was more uniform except the change of the Yellow prophase; The distribution of high and low temperature loci in the two baking methods was basically the same during the yellowing period, and a difference appeared in the fixation period and dry tendon period.

tobacco; baking technology; bulk curing barn; tobacco loading mode; temperature distribution

2017-03-27

吉安市烟草公司科技项目(KY15008)

单 倩(1990-)，女，安徽淮南人，硕士，主要从事烟草生产技术推广。

王能如(1958-), 男, 安徽巢湖人，副教授。

1000-2340(2017)06-0763-04

S 572

A

常思敏)