醇基燃料密集烤房烟叶烘烤研究

孔永平 陈荣霞 张环平

摘要 [目的]研究醇基燃料密集烤房的烟叶烘烤效能。[方法]对比醇基燃料密集烤房与燃煤密集烤房在烘烤温度的把控、烘烤时间、烘烤成本、烤后烟叶化学成分及经济性状等方面的差异。[结果]与燃煤密集烤房相比，醇基燃料密集烤房控温更平稳精确，总烘烤时间减少16 h。 烤后烟叶鲜干比降低16.0%，均价提高2.40 元/kg，上等烟比例提高14.38百分点，青烟比例和杂色烟比例分别降低4.21百分点和1.55百分点，烤后烟叶除了淀粉含量稍高外，其他化学成分含量均在优质烟范围内。[结论]采用醇基燃料烤烟达到了节能减排、增加收益的目的，具有较大的市场潜力。

关键词 醇基燃料;烟叶烘烤;燃煤密集烤房;烟叶品质

中图分类号 TS 44  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2022）08-0163-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.08.045

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Study on Curing of Tobacco in Alcohol-based Fuel Intensive Curing Barn

KONG Yong-ping 1，CHEN Rong-xia 2，ZHANG Huan-ping 1 （1.Henan Yulong Science and Technology Research Institute Co.，Ltd.，Zhengzhou，Henan  450001;2 .Henan Longzheng Bioenergy Co.，Ltd.，Jiyuan，Henan  459000）

Abstract [Objective]To study the curing efficiency of alcohol-based fuel intensive curing barn.[Method]The differences of curing temperature control，curing time，curing cost，chemical components and economic traits of flue-cured tobacco leaves between alcohol-based fuel intensive curing barn and coal-fired intensive curing barn were compared.[Result]Compared with coal-fired intensive curing barn，the temperature control of alcohol-based fuel intensive curing barn was more smooth and accurate，and total curing time reduced 16 h.The fresh-dry mass ratio of flue-cured tobacco reduced 16.0%，the average price increased  2.40 yuan/kg，the proportion of superior tobacco leaves increased 14.38 percent points，the proportions of green smoke and miscellaneous smoke reduced 4.21 and 1.55 percent points，respectively.Besides the starch content in flue-cured tobacco was slightly higher，the content of other chemical components were in the reasonable range of superior tobacco.[Conclusion]The  flue-cured tobacco by alcohol-based fuel could achieve the purpose of energy saving，emission reduction and revenue increase，so it had a great market potential.

Key words Alcohol-based fuel;Tobacco curing;Coal-fired intensive curing barn;Tobacco quality

煙叶是我国重要的农业经济作物之一，具有悠久的种植历史。随着现代烟草工业的发展以及市场消费需求的变化，对烟草品质及工艺提出了更高的要求 [1]。烟叶从采收到烘烤加工需要经过一定的过程，必须要进行科学化烘烤，才能达到市场要求的标准。因此，烟叶烘烤工艺的发展十分必要。烟叶烘烤是烤烟生产中的一个重要环节，烘烤过程首先会影响烟叶的品质。烟叶品质与烘烤过程中的温度、湿度、烘烤时间等都有密切联系。使用相同的烘烤设备时，燃料的种类在很大程度上影响烘烤的温度和湿度，进而影响烟叶的烘烤成本和质量 [2]。

目前我国烟叶烘烤主要使用传统的燃煤密集烤房 [3]，燃料以煤炭为主，煤炭燃烧供热不稳定，容易出现快速升温、降温的情况，使得烤房温度波动较大，从而影响烤后烟叶质量 [4]。煤炭燃烧产生大量的二氧化硫、氮氧化物和烟雾颗粒等环境有害物质，导致环境污染，且燃煤效率不高，造成能源浪费。利用煤炭作为燃料烘烤烟叶需要大量工人进行添煤、出灰等操作，增加了劳动强度。

近年来，国家提倡节能减排、低碳环保，新型替代能源和清洁可再生能源成为研究热点，生物质燃料、生物燃油应运而生，清洁能源烤烟也成为许多研究者的关注热点 [5-9]。唐徐红等 [10]研究了生物质燃料烤房烘烤烟叶的质量和成本，结果表明，与常规燃煤烘烤烟叶相比，生物质燃料烤房烟叶烘烤成本降低16.36元/坑。段美珍等 [11]对比了生物质烤房和热泵烤房烟叶烘烤成本，结果表明生物质烤房烘烤上部烟叶的成本较低，为1.94元/kg。刘亮 [12]将太阳能+热泵技术应用于皖南地区密集式烤房，结果表明其成本仅为燃煤烤房的39.2%。任杰等 [13]使用天然气水暖集中供热密集烤房烘烤烟叶，烟叶质量有所提升。C9AF3C69-3142-47CB-ADF9-A848FEDFA36F

醇基燃料是以醇类（甲醇、乙醇等）为主的一种液体燃料，是一种低碳富氧的新型环保燃料。它作为新型清洁能源和碳循环的载体，有望成为代替化石燃料资源的新型能源 [14]。虽然醇基燃料在全国许多地区饭店、宾馆的使用率很高 [15-16]，但是醇基燃料应用于烟叶烘烤的研究在我国尚处于初步探索阶段。王建安等 [17]设计开发了一套以醇基燃料为能源的烘烤设备，并与传统燃煤密集烤房进行了对比，结果表明醇基燃料密集烤房热效率高，烤后烟叶的外观质量有所提升，但存在烘烤成本较高的问题。笔者对比了醇基燃料密集烤房与燃煤密集烤房在烘烤效果及成本方面的差异，研究了醇基燃料密集烤房的烟叶烘烤效能。

1 材料与方法

1.1 试验原料与设备

烟叶品种为云烟87。烤房气流方向为下降式密集烤房;装烟室每层面积为800 cm×280 cm，共3层;采取醇基燃料专门燃烧机燃烧供热，燃料机为气化燃烧。试验所用密集烤房结构、规格、用材均符合Q/GDYY 019—2011《密集式烤房建设技术规范》，电机功率为1.5 kW，全压为200 Pa，转速为1 440 r/min。

1.2 试验方案

试验设置2个处理：A为醇基燃料气流下降式密集烤房，B为普通燃煤气流下降式密集烤房。在同一地块采收同一部位、成熟度一致的烟叶，各处理除了所用燃料不同外，其他条件保持一致，采用三段式烘烤工艺进行烘烤;供试烟株栽培管理措施按照当地优质烟技术标准规范进行，封顶后摘除2～3片底脚叶，留叶数20片。烤前对鲜烟叶进行分类，分别称重;烤后原烟也分别计产、计质。同時，对不同类型密集烤房的耗煤、耗电情况进行统计。烤房内其他烟叶来源、编烟和装烟方式等相同。

1.3 测定项目与方法

烟叶烘烤过程中，统计关键温度段干球温度，用于分析烤房稳温性能，同时监测变黄期、定色期和干筋期烘烤时间。烘烤后，测定烟叶中淀粉、钾、氮、总糖、还原糖、烟碱等化学成分的含量，测定方法参照行业标准 [18-20]。 烘烤成本：根据燃料用量和单价、耗电量和用电单价、用工单价，计算烘烤过程综合成本，具体计算公式如下：烘烤成本=燃料用量×燃料单价+耗电量×用电单价+用工量×用工单价。

烤后烟叶经济性状：统计鲜烟量、干烟量、上等烟比例、橘黄烟比例、青烟比例及杂色烟比例，计算烤后烟叶鲜干比及均价。

2 结果与分析

2.1 烤房稳温性能的比较

在烤房内设有温度传感器，记录烤烟过程中4个关键稳温点（38、42、48、52 ℃）干球温度的变化，结果如表1所示。醇基燃料密集烤房平均温差控制在±0.5 ℃以内，而燃煤密集烤房温度波动较大，平均温差在±2.0 ℃以内。燃煤从燃烧到热量释放这一过程需要一段时间，导致升温阶段的控制性较差。醇基燃料的热惯性较小，在烘烤过程中对温度的控制性更好，可以避免因温度大幅度波动、偏离烘烤目标温度而造成烟叶损失。该试验中2种燃料烘烤烟叶均由同一个人操作，排除人为因素后，采用醇基燃料进行烟叶烘烤更容易掌握。以上分析结果表明，醇基燃料密集烤房可以较好地执行烘烤曲线。只要烘烤工艺设置合理，醇基燃料密集烤房能够保证烟叶在相对稳定且适宜的温湿度环境下发生一系列有利于改善烟叶品质的生理生化变化。

监测烟叶变黄期、定色期和干筋期烘烤时间，比较不同类型烤房的烘烤工艺。从图1可以看出，醇基燃料密集烤房在每一阶段烘烤时间均比燃煤密集烤房少。燃煤密集烤房总烘烤时间为158 h，醇基燃料密集烤房总烘烤时间为142 h，醇基燃料密集烤房总烘烤时间比燃煤密集烤房减少了16 h。这表明使用醇基燃料烘烤烟叶极大地提高了烘烤效率，降低了燃料消耗和人工成本。

2.2 烤后烟叶化学成分比较

从表2可以看出，与燃煤密集烤房相比，醇基燃料密集烤房总糖、还原糖、烟碱含量均有所提高。这是因为醇基燃料密集烤房温度较为稳定，烟叶呼吸代谢过程较为平缓，所以呼吸作用消耗的糖较少 [21]。同时，稳定的温度使得鲜烟叶各物质化学反应速率与失水率保持一致，烘烤后的干烟叶化学成分含量更为适宜 [11]。由表2可知，与燃煤密集烤房相比，醇基燃料密集烤房氮含量和钾含量较低，但仍在优质烟范围内。醇基燃料密集烤房烘烤烟叶淀粉含量为7.83%，而燃煤密集烤房淀粉含量仅为1.42%，这是因为大量淀粉降解发生在烟叶变黄阶段，此时受温度的影响，淀粉酶活性降低，加上使用醇基燃料减少了烘烤时间，所以淀粉降解量减少，淀粉含量较高。与燃煤密集烤房相比，醇基燃料密集烤房烘烤烟叶的糖碱比和氮碱比较好 [22]。综上所述，经醇基燃料烘烤后烟叶的化学成分含量更符合优质烟的标准。

2.3 烘烤成本及能耗比较

烟叶烘烤由专业合作社统一管理，统计烘烤烟叶的用工成本和耗能成本，结果如表3所示。由表3可知，从燃料用量来看，醇基燃料密集烤房燃料用量为燃煤密集烤房的60%左右;从用电成本来看，醇基燃料密集烤房的用电成本比燃煤密集烤房降低约20%;从用工成本来看，醇基燃料密集烤房的用工成本仅为燃煤密集烤房的10%左右。这是因为醇基燃料密集烤房只需在最开始的时候加1次料，所以大大节约了人力成本，降低了劳动强度。由此可见，使用醇基燃料降低了用电成本和人工成本，但由于目前醇基燃料的价格比煤炭高，所以综合成本比燃煤略高。

2.4 烤后烟叶经济性状比较

从图2可以看出，醇基燃料密集烤房烟叶的上等烟比例和橘黄烟比例分别比燃煤密集烤房提高了14.38百分点和15.78百分点，青烟比例和杂色烟比例较燃煤密集烤房分别降低了4.21百分点和1.55百分点，说明醇基燃料密集烤房比燃煤密集烤房烘烤效果好。

从表4可知，醇基燃料密集烤房烤后烟叶的鲜干比较燃煤密集烤房降低了16.0%。烟叶的鲜干比越小，同等质量的鲜烟叶烘烤后得到的干烟叶质量也越好，烘烤过程中损失的干物质量就越少。因此，醇基燃料密集烤房烟叶质量损失较少。由于烟叶烘烤过程中变黄期呼吸作用导致干物质的减少，同时干筋期高温环境下易挥发物质的挥发会导致干物质损耗 [24]。烘烤时间越长，温度波动越大，干物质损失就越严重。醇基燃料密集烤房控温精准稳定，烘烤时间缩短，烤后烟叶的干物质损耗较少 [25]。 通过综合比较发现，相较于燃煤密集烤房，醇基燃料密集烤房的烟叶均价提高2.40元/kg，烤后烟叶经济性状表现较好。C9AF3C69-3142-47CB-ADF9-A848FEDFA36F

3 结论

该研究使用醇基燃料密集烤房烘烤烟叶，并与燃煤密集烤房进行比较，结果表明醇基燃料密集烤房烘烤温度控制比燃煤密集烤房更精准稳定，能够满足烟叶烘烤对温湿度的要求，可以较好地执行烘烤曲线，从而保证烘烤烟叶质量;采用醇基燃料密集烤房能够缩短烘烤时间，减少燃料消耗和用电消耗，能够大幅度降低操作人员的劳动强度，节省劳动用工，在降低生产成本的同时，能大幅度提高生产效率;醇基燃料密集烤房操作更易于掌握，烘烤效果大大提升，烤后烟叶外观较好，上等烟比例增加，干物质损失减少，烟叶经济价值有所提升，均价提高了2.40元/kg;醇基燃料用于烟叶烘烤能够达到节能减排、增加效益的目的，具有极大的市场潜力。

参考文献

[1]

朱乾兰.烟叶烘烤加工原理及技术[J].现代农业科技，2020（3）：221.

[2] 吴中红，苏钰.烤烟烘烤中存在的问题及其解决思路探讨[J].南方农业，2019，13（20）：192-193.

[3] 宫长荣.烟草调制学[M].北京：中国农业出版社，2003.

[4] 张雨薇，易镇邪，周清明.不同密集烤房对烤烟烘烤能耗成本与上部叶品质的影响[J].甘肅农业大学学报，2019，54（5）：112-120.

[5] 胡小东，晏飞，邹聪明，等.清洁能源在烤烟密集烤房中的应用研究进展[J].贵州农业科学，2017，45（5）：132-138.

[6]

钟平展.生物质清洁能源在密集烤房上的应用[J].河南科技，2020（4）：129-131.

[7] 王军伟，郑志云，赵文军，等.清洁能源替代燃煤在密集烤房烘烤中的应用研究进展[J].价值工程，2019，38（3）：188-190.

[8] 张聪辉，赵宇，苏家恩，等.清洁能源部分替代煤炭在密集烤房中应用技术研究[J].安徽农业科学，2015，43（4）：304-305，314.

[9] 邱志丹，连宇昌，卢雨，等.烟秆与木屑配方生物质燃料在烟叶烘烤中的应用[J].福建农林大学学报（自然科学版），2021，50（1）：10-15.

[10] 唐徐红，张志高，李纪宁，等.生物质燃料智能烘烤系统在烟叶烘烤中的应用研究[J].现代农业科技，2019（6）：210，213.

[11] 段美珍，农倩，赵阿娟，等.热泵烤房和生物质烤房应用效果对比实验[J].资源信息与工程，2020，35（5）：137-140.

[12] 刘亮.太阳能+热泵技术应用于皖南地区密集式烟叶烤房的研究[D].合肥：安徽建筑大学，2019.

[13] 任杰，白茹，袁威，等.天然气水暖集中供热密集烘烤效果[J].中国烟草科学，2014，35（5）：89-92.

[14] 张勇，司训练，郑承献.基于燃料甲醇的煤基替代燃料行业发展分析[J].应用化工，2005，34（8）：455-459.

[15] 张全，刘洋，赵军.醇基燃料热能的研究探讨[J].工业加热，2010，39（1）：17-19.

[16] 张瑞，王亚妮，李峰，等.环保民用燃料的现状及研究进展[J].化工新型材料，2012，40（5）：21-22，26.

[17] 王建安，段卫东，申洪涛，等.醇基燃料密集烘烤加热设备及其烘烤效果研究[J].中国农业科技导报，2017，19（9）：70-76.

[18] 国家烟草专卖局.烟草及烟草制品 水溶性糖的测定 连续流动法：YC/T 159—2002[S].北京：中国标准出版社，2004.

[19] 中华人民共和国农业部.植物中氮、磷、钾的测定：NY/T 2017—2011[S].北京：中国农业出版社，2011.

[20] 国家烟草专卖局.烟草及烟草制品 总植物碱的测定 连续流动法：YC/T 160-2002[S].北京：中国标准出版社，2004.

[21] 赵会纳，蔡凯，秦嘉，等.烟叶烘烤前后主要代谢产物的差异分析[J].烟草科技，2017，50（9）：61-67.

[22] 陈颐，张笑，杨志怀，等.烟叶烘烤过程中蛋白质的降解及相关酶活性的变化[J].中国烟草学报，2019，25（5）：70-76.

[23] 杜咏梅，郭承芳，张怀宝，等.水溶性糖、烟碱、总氮含量与烤烟吃味品质的关系研究[J].中国烟草科学，2000，21（1）：7-10.

[24] 黄飞燕，盛庆宁，张峻，等.烘烤过程中变黄程度及定色升温速度对烤烟品质的影响[J].湖南农业科学，2016（11）：64-66，70.

[25] 武圣江.烤烟烘烤变黄期优质烟叶形成的蛋白质组学研究[D].贵阳：贵州大学，2020.C9AF3C69-3142-47CB-ADF9-A848FEDFA36F