包式固定堆积装烟方式烘烤效果研究

熊涛 任杰 李青山 高琴 董祥洲 柏永超 王传义 徐秀红

摘  要：为验证密集烤房包式固定堆积装烟烘烤效果，以云烟97中、上部叶为材料，对烟夹装烟和包式固定堆积两种装烟方式装烟量、用工、烘烤耗能成本及烤后烟叶物理性状、化学成分、外观质量、经济性状、感官质量进行比较分析。结果表明，包式固定堆积装烟量及密度比烟夹装烟提高45.70%～49.50%，编装烟和卸解烟用时缩短，每千克干烟烘烤用工及耗能综合成本下降0.46～0.50元。烤后烟叶平衡含水率提高0.15～0.30百分点（p<0.05），总糖含量提高1.40～2.13百分点（p<0.05），油分、色度均得到显著改善。包式固定堆积装烟量大、减工效果明显、烤后烟质量较好，是一种值得示范推广的烟叶烘烤装烟方式。

关键词：烟夹;包式固定堆积;烘烤

Abstract： In order to study the baking effect of the pack-style mode （tobacco fixed and stacked in packs） of bulk curing barn， the middle and upper leaves of Yunyan 97 were used to analyze tobacco loading， labor， energy consumption cost， physical properties， chemical composition， apparent quality， economic properties and sensory quality of flue-cured tobacco leaves， taking the clamp mode （tobacco held in the clamps） as the control. The results showed that the quantity and density of pack-style mode increased by 45.70%-49.50% compared with that of the clamp mode， the time of loading and unloading was shortened and the comprehensive cost of labor and energy consumption per kg dry tobacco was decreased by 0.46-0.50 yuan. The balanced moisture content of flue-cured tobacco leaves was increased by 0.15-0.30 percentage points（p<0.05）， the total sugar content was increased by 1.40-2.13 percentage points（p<0.05）， and the oil and color intensity were significantly improved. The results showed that the pack-style mode had the advantages of larger amount of tobacco loading， obvious work reduction effect and good quality of cured tobacco， which was worthy of demonstration and application.

Keywords： clamp mode; pack-style mode; flue-curing

密集烤房由于烘烤效率高[1]、便于集中管理等優势，在各烟叶产区得到快速发展。近年来，随着密集烤房的推广，烟叶烘烤规模化、专业化取得了较大进展[2]，但烘烤环节用工耗时多、烤后烟叶油分稍欠、颜色偏淡、叶片僵硬等问题[3]也逐渐显现。为了减工降本、提高烟叶质量，国内开展了关于密集烘烤装烟方式的研究[2，4]，在传统挂竿的基础上先后研发了烟夹、散叶等装烟方式。一般散叶装烟由于成本偏高、凋萎后易倒伏烤糟、烘烤风险大等因素的限制，仍处于试验阶段，现阶段密集烘烤装烟方式仍然以挂竿和烟夹为主。挂竿装烟虽然烤后烟叶质量好，但装烟量小[5-6]、费时费工，正逐渐被一些产区淘汰。烟夹装烟量较大，综合效益高于挂竿，有逐渐取代挂竿装烟的趋势，但没有根本改变烘烤环节用工多和耗能较高的缺点。在行业提出高质量发展目标的背景下，现有装烟方式尚不能完全满足烟叶生产需要[7]。因此，探索新的装烟方式，减少烘烤用工，提高密集烤房烘烤效率及烤后烟叶质量有重要意义。针对以上情况，本课题组前期（2015—2017年）研发了一种包式装烟方法，并对其装烟量、用工耗时、烘烤过程中物质转化规律、烤房排湿性能以及烤后烟叶经济性状、物理特性及化学成分等进行了全面研究，最终形成了可用于密集烤房的装烟方式——包式固定堆积装烟[8]。在前期的试验中，探索出了适用于该装烟方式的操作流程及配套烘烤工艺，初步研究结果表明，包式装烟方式具有节省用工、装烟量大、可操作性强等优势。但对该装烟方式烘烤效果的稳定性仍需进一步研究。为此，本研究于2018、2019年进行了验证试验，对包式固定堆积装烟量、装卸烟用工、耗能情况及烤后烟质量与目前普遍使用的烟夹装烟进行对比，旨在明确包式固定堆积装烟烘烤效果，以期为密集烤房提供一种用工少、效率高、烤后烟叶质量好的烘烤装烟方式。

1  材料与方法

1.1  试验材料

试验于2018年和2019年在安徽省宣城市沪皖现代烟草农业高科技示范园进行。供试烤烟品种为云烟97，留叶20片左右，中部叶采用9～11叶位，上部叶采用14～16叶位。供试烟田前茬作物为水稻。试验田按照当地优质烟叶生产技术规程进行栽培管理。

1.2  试验设计

设烟夹与包式固定堆积装烟两种装烟方式，每种装烟方式使用一座烤房，各烤房全炉烟叶均采用对应的装烟方式。供试烤房及装烟设备参数见表1。2018年供试烟叶为中部叶和上部叶，2019年供试烟叶为上部叶。烘烤前烟夹装烟和包式固定堆积装烟均随机挑选3夹（包）烟叶，分别做好标记，置于各烤房中棚距烤房门约4 m的位置烘烤。烤后烟叶全部留样，每夹（包）烤后烟单独分级进行质量评价。操作流程参照前期研究[8]结果。

烟夹装烟：按当地常规烟夹装烟流程进行操作。

包式固定堆积装烟（表格中简称包式装烟）：烟叶成熟采收后双手握住距烟叶叶尖1/3位置将叶片轻轻抖散，使烟叶表面水分散失，避免叶片之间过多粘连（应尽量避免雨天采烟，烟叶表面有过多明水时应适当晾干），以长方形麻片为包烟工具，将抖散后的烟叶平放在麻片上，方向与麻片宽边平行，叶基对齐，每个麻片放置烟叶约10 kg，完成后用2根麻绳将麻片打包，松紧适度（图1）。然后，将打包好的烟叶按照叶基朝下、叶尖朝上的方式堆放在分风板上，当一排装完后，在烟叶叶尖下方位置约15 cm处用烟插将烟包固定。依次再装下一排烟叶，直至一层装满，共堆放3层，各层烟叶堆放方向和均匀度保持一致，密度以自然堆紧为宜，每层烟叶装满，不留缝隙。在装烟室门口与烤房门平行处使用分风板拦堵固定每层最外侧烟包，然后使用麻袋片封堵每层最外侧烟包叶基部的缝隙，以避免烟叶叶基部出現缝隙导致烤房内热风短路。包式固定堆积装烟方式侧视图见图2。

烘烤工艺：烟夹装烟采用“8点式精准烘烤工艺”进行烘烤。在“8点式精准烘烤工艺”基础上，本课题组于2015—2017年对包式固定堆积装烟配套烘烤工艺进行了优化研究，创制了包式固定堆积装烟配套烘烤工艺[8]（表2），并应用于本研究。

1.3  测量指标与方法

1.3.1  装烟量、装烟密度、用工及耗能成本  参照任杰等[9]的统计方法，并按以下公式计算装烟量、装烟密度、用工成本及烘烤能耗。

装烟量=单夹（包）烟叶净重量均值×总夹（包）数

装烟密度=装烟量/装烟面积

各环节用工成本=各环节用工耗时×用工单价/单炉干烟量（用工单价为12.5元/h）

烘烤能耗=用电量×电单价+耗煤量×煤单价

1.3.2  外观质量  参照蔡宪杰等[10]的赋分标准进行打分。

1.3.3  物理特性  参照邓小华等[11]的方法进行测定。

1.3.4  化学成分  选各处理代表性C3F和B2F烟叶各15片，去主脉后置于烘箱中烘干，磨碎过0.25 mm筛，用 AatarisII 近红外光谱仪（Thermo Fisher公司）测定烟碱、总糖、还原糖、总氮等4项主要化学成分指标，计算糖碱比和两糖比。

1.3.5  感官质量  各处理选择C3F、B2F烟叶20片，分别由上海烟草集团有限责任公司和农业农村部烟草产业产品质量监督检验测试中心进行感官质量评价。

1.3.6  经济性状  依据国标GB 2635—1992进行烟叶分级，并分别按照当年烟区烤烟收购价格统计经济效益。

1.4  数据处理

利用SPSS 22.0软件中单因素方差分析和LSD法对不同处理烤后烟各性状指标均值进行差异显著性检验。

2  结  果

2.1  装烟量及装烟密度

由表3可知，包式固定堆积装烟单炉鲜烟装烟量比烟夹装烟增加2 142.70～2 280 kg，干烟质量增加315.50～323.80 kg，鲜烟装烟量及装烟密度提高45.70%～49.50%、干烟量及干烟密度提高47.80%～48.50%。

2.2  装卸烟效率、用工成本及烘烤能耗

由表4-6可知，包式固定堆积装烟用工耗时少，每100千克鲜烟编烟耗时较烟夹装烟缩短0.16～0.18 h，每100千克干烟卸烟耗时缩短2.15～2.24 h，解烟耗时约缩短1.00 h;每千克干烟用工成本减少约0.71元。能耗方面，包式固定堆积装烟每千克干烟成本比烟夹装烟增加0.21～0.25元。包式固定堆积装烟卸烟较快，无传统解烟环节，虽烘烤耗能成本有所增加，但用工成本下降较多，每千克干烟用工及能耗综合成本下降0.46～0.50元。

2.3  外观质量

由表7可知，包式固定堆积装烟烤后中部烟叶外观综合得分比烟夹装烟提高2.5分，颜色、油分得分均提高0.67分（p<0.05）。上部叶方面，2018、2019年综合得分分别提高3.34、2.67分（p<0.05），油分得分均提高0.84分，色度得分分别提高0.84、0.67分（p<0.05），中上部烟叶身份、成熟度、叶片结构等方面与烟夹装烟差异较小。包式固定堆积装烟烟叶油分得到了改善，色度稍有加强，整体外观质量略好于烟夹装烟。

2.4  物理性状

由物理性状鉴定结果（表8）可知，包式固定堆积装烟中部叶烤后烟平衡含水率（吸湿性）较烟夹装烟提高0.23个百分点（p<0.05），上部叶平衡含水率2018、2019年较烟夹装烟分别提高0.29、0.15百分点（p<0.05）。而单叶重、含梗率与烟夹装烟相比均无显著差异。

2.5  化学成分

由表9可以看出，与烟夹装烟相比，包式固定堆积装烟中部叶总糖含量提高2.13百分点（p<0.05），烟碱、还原糖、总氮、糖碱比以及两糖比等无著差异。上部叶总糖同样呈上升趋势，2018、2019年分别提高1.40、2.06百分点（p<0.05）;还原糖含量、糖碱比等指标2019年有所提高，但2018年差异不显著，在年际间比较未见明显规律。综合来看，包式固定堆积装烟对烤后烟叶化学成分有一定的改善作用，能提高烟叶总糖含量，但对其他化学指标未见显著影响。

2.6  经济性状

从烤后烟经济性状（表10）可知，包式固定堆积装烟中部叶橘黄烟比例、上中等烟比例、均价等有一定程度提高，但差异不显著。上部叶橘黄烟比例两年间均显著提高，2018年、2019年分别提高3.89、17.14百分点（p<0.05）;微带青烟比例、杂色烟比例2019年显著下降，但2018年差异不显著。包式固定堆积装烟中部叶经济性状与烟夹装烟差异不显著，上部叶橘黄烟比例有所提高。

2.7  感官质量

评吸结果表明（表11），包式固定堆积装烟中部叶香气质、香气量均比烟夹装烟提高1.0分、杂气指标得分提高0.50分;劲头、刺激性、余味等得分与烟夹装烟持平;感官质量总分高于烟夹装烟。上部叶方面，2018年烟叶刺激性、余味得分略高于烟夹装烟，劲头得分低于烟夹装烟，香气质、香气量得分与烟夹装烟持平。2019年上部叶香气质、香气量、杂气、劲头、刺激性等单项得分略高于烟夹装烟;余味得分与烟夹装烟持平，感官质量总分高于烟夹装烟。综合来看，包式固定堆积装烟烟叶感官质量好于烟夹装烟。

3  讨  论

烘烤是烟叶生产的关键环节，直接决定烤烟质量。现广泛使用的烟夹装烟方式，存在烤后烟叶颜色偏淡、油分稍欠、叶片僵硬等问题，影响烟叶工业可用性。究其原因，主要来自该装烟方式自身不足。有研究[12]表明烟夹装烟烘烤過程中强制通风排湿，叶间风速过大容易打破水汽饱和层的状态，使烤后烟叶颜色偏淡、油分减少。烟叶夹持量不易把握，夹烟过多，烟叶不易收缩，容易产生平板烟和青头烟[5]，夹烟少又导致掉烟，影响烘烤效果。

针对烟夹装烟的不足，包式固定堆积装烟优化了烟叶放置方式，采用麻片包裹烟叶避免烤房热风直接与烟叶大面积接触，降低了叶间风速，改善了烟叶烘烤过程烤房内部小气候环境，减少了烤后烟叶少油、色淡等现象。麻片包裹还能避免烟叶过度挤压，使烟叶烘烤过程中自然收缩，平板烟、青头烟减少，并彻底解决了掉烟问题，提高了烤后烟质量。本试验结果表明采用包式固定堆积装烟处理的烤后烟叶油分及色度得分显著提高，上部叶橘黄烟比例两年分别提高3.89、17.14百分点（p<0.05），上等烟比例也有所上升。烤后烟平衡含水率显著提高0.15～0.23百分点（p<0.05），总糖含量显著提高1.40～2.13百分点（p<0.05），说明烟叶的物理、化学性状得到了改善。这可能是包式固定堆积装烟烟叶失水过程相对较慢，烘烤时间长，烟叶内物质降解、转化更为充分，有利于烟叶质量的提高，但烘烤时间过长也存在过度消耗烟叶内部物质、降低烟叶化学成分协调性的可能[13]，因此烘烤过程中要注意对烘烤时间的控制。

密集烤房的主要优势在于装烟量大，烘烤效率高[1]。如按装烟容量标准，密集烤房的装烟密度应达到60～70 kg/m2[6]。采用包式固定堆积装烟，装烟量达到了102～103 kg/m2，比标准装烟量提高了近50%。单炉装烟量的增加，能够提高烘烤效率，进一步发挥密集烤房的优势，同时也给烤房排湿设备带来压力[14]，可能会造成烟叶排湿不畅等问题;大装烟量的情况下还可能会引起排湿效率降低，使得烟叶烘烤需要耗费更多的时间[15]，本试验表明，提高风机功率并采用合适的烘烤工艺，能够很大程度避免这种现象。包式固定堆积装烟烤后烟杂色及微带青烟比例并不比烟夹装烟高，表明烘烤过程中烟叶水分及叶绿素代谢正常，这说明只要采用适当的烘烤方案，在保证烟叶质量的前提下，现阶段密集烤房的装烟量仍然有较大的提升空间。在生产上使用包式固定堆积装烟烘烤时，仍应尽量保证总装烟量适中、单包烟叶质量适宜且相近，推荐单包鲜烟质量10 kg左右，整炉烟叶需要保证密、满、匀的堆积原则，并根据装烟量配置合适的风机及烘烤工艺，否则可能影响烟叶烘烤效果。

用工耗时多是密集烤房提高效率及降低成本的重要限制因素。以往的研究表明，各种装烟方式在烘烤过程中的用工无太大差异，烟叶烘烤的主要用工在编烟、装烟、卸烟及解烟环节[9]。烟夹装烟需要对烟叶夹持、挂置，卸烟及解烟环节操作繁琐，耗时费工。包式固定堆积装烟无传统编烟环节，卸烟后也只需将烟叶从麻片中抖出即可，此过程操作较烟夹装烟方式方便快速、省时省工。本研究表明，包式固定堆积装烟减工效果明显。需要提及的是，为获得与装烟量相匹配的排湿性能，包式固定堆积装烟使用了更高功率的循环风机，变黄及定色期设定了更低的烤房湿度，烘烤能耗成本比烟夹装烟每千克干烟提高0.21～0.25元，如何进一步降低烘烤过程中的能耗，是今后研究需要重点关注的内容。

4  结  论

包式固定堆积装烟量大，烘烤效率高，与烟夹相比，装烟量提高45.70%～49.50%，每千克干烟综合成本减少约0.46～0.50元。烤后烟叶油分、色度得到显著改善，外观及感官质量评价综合得分更高。包式固定堆积装烟对烤房排湿性能有一定要求，各烟区应用推广时，要注意严格掌握配套烘烤工艺。

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