平顶山烟区烤烟烘烤工艺现状及问题分析

张富生　过伟民　陈祖销　李俊营　杨楠　阴广宇

摘    要：為合理优化豫中烟区烟叶烘烤工艺，运用物联网技术采集2019—2021年烘烤过程的烤房温湿度数据4 016套，分析烘烤各阶段的时间和温湿度管理指标，总结烘烤工艺执行的主要问题并提出下一步建议。结果表明：（1）烟叶烘烤总时长的中位数在184～200 h，烘烤过程的时间管理表现出总时间和变黄期时间长、定色期和干筋期时间短的“两长两短”特点；（2）烘烤变黄期、定色期和干筋期湿球温度的中位数分别在33～37 ℃、32～36 ℃、36～39 ℃，烘烤过程湿球温度表现为上升—下降—上升的“N”型变化规律；（3）烘烤工艺主要存在“各阶段时间分配不合理、变黄后期—定色期湿球温度偏低问题，这与基层专业技术人员短缺、技术资源供需矛盾和种、烤不能紧密结合等原因有关。下一步，应加快推进烘烤工艺曲线规范化和“种采烤”一体化，探索烘烤模式数字化转型，提升烟叶烘烤技术落实到位率。

关键词：烤烟；烘烤工艺；大数据；变黄期；定色期；专业化烘烤

中图分类号：TS44+1         文献标识码：A        DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2023.S.019

Current Situation and Problem Analysis of Flue-cured Tobacco Baking Technology in Pingdingshan Tobacco Area

ZHANG Fusheng1， GUO Weimin2， CHEN Zuxiao2， LI Junying1， YANG Nan1，YIN Guangyu1

（1.Pingdingshan Tobacco Company of Henan Province， Pingdingshan， Henan 467000， China; 2.Zhengzhou Tobacco Research Institute of China National Tobacco Corporation， Zhengzhou， Henan 450001， China）

Abstract： In order to reasonably optimize the tobacco leaf baking process in the central Henan tobacco region， 4 016 sets of temperature and humidity data of the curing room during the curing process from 2019 to 2021 were collected using the Internet of Things technology， the time and temperature and humidity management indicators of each baking stage were analyzed， the main problems in the implementation of the baking process were summarized， and suggestions for the next step were put forward. The results showed that： （1） The median of the total curing time was 184-200 h. The time management of the curing process showed the characteristics of "two long and two short"： long total time and yellowing period， short color fixing period and dry gluten period; （2） The median of wet bulb temperature in yellowing stage， color fixing stage and dry gluten stage were 33-37 ℃， 32-36 ℃ and 36-39 ℃， respectively. The wet bulb temperature showed a 'N' pattern of increase decrease increase during baking; （3） The baking process mainly had the problem of unreasonable time allocation at each stage and low wet bulb temperature from the late yellowing to the color fixing period， which was related to the shortage of professional technicians at the grass-roots level， the contradiction between supply and demand of technical resources， the inability to closely combine seed and baking. In the next step， we should accelerate the standardization of baking process curve and the integration of 'seed collection and baking'， explore the digital transformation of baking mode and improve the implementation rate of tobacco leaf baking technology.

Key words： flue-cured tobacco; baking process; big data; yellowing period; color fixing period; specialized baking

烤烟烟叶在大田成熟采摘后需装入烤房，在一定的温湿度条件下进行烘烤调制，以达到烤干、烤黄、烤香等目的。以烘烤阶段划分时间和温湿度管理为核心的烘烤工艺是决定烟叶烘烤质量和烟农经济收益的关键生产技术。20世纪90年代以来，我国烟叶烘烤设备由土烤房向密集烤房升级改造[1-3]，形成了以变黄期、定色期和干筋期为主要阶段的三段式烘烤工艺[4-7]，带动烟叶烘烤规模化、集约化水平持续提升。由于成熟期气象条件、鲜烟叶素质、烘烤设施等的差异，不同区域、年份烟叶的烘烤工艺有所差异[8-9]，烘烤过程各阶段的持续时间、温湿度调控很大程度还依赖于烘烤师的主观经验。这种烘烤方式缺少烘烤过程数据的大规模收集和分析，限制了烘烤工艺问题的准确发掘和定向优化。

近年来，随着燃煤烤房改造和清洁能源烤房升级[10-11]，一批可用性强的烘烤数据采集装备在烟草行业逐渐普及[12-14]，海量烘烤数据的分析及应用在改善烟叶烘烤质量中发挥了巨大潜力。2019年开始，平顶山烟区率先推进烟叶烘烤物联网设备安装普及，初步实现了烘烤过程温湿度的实时监测和异常预警。与此同时，也发现了部分区域烟叶烘烤工艺与三段式烘烤工艺[4，15]有所偏离，这可能是影响烟叶质量的重要因素，但仍有待于进一步分析验证。基于此，连续3年利用物联网技术采集平顶山烟区烘烤过程的温湿度数据，分析烘烤工艺指标，结合国内外烘烤工艺报道和当地烟叶生产实际，总结工艺问题和形成原因，为合理优化烟叶烘烤工艺提供支撑。

1 材料与方法

1.1 烘烤过程温湿度时序数据采集

2019—2021年，采用在烤房控制仪加装物联网通讯模块的方法，在平顶山烟区的6个产烟县跟踪采集烘烤过程温湿度数据，数据采集情况见表1。

1.2 烘烤工艺指标分析方法

以《烤烟烘烤技术规程》（GB/T 23219—2008）[15]为基础，提取每烤次烘烤工艺温湿度曲线的烘烤时长（总时长和变黄期、定色期、干筋期时长）、烘烤时间分配（各阶段占烘烤总时长比例）、湿球温度3类工艺执行指标，进行烤烟烘烤工艺指标数据分析。1.3 数据处理

采用IBM Statistics SPSS 19.0和Microsoft Excel 2016软件进行数据统计分析和作图。

2 结果与分析

2.1 烘烤工艺过程数据分析

2.1.1 烘烤时长 由表2可知，平顶山烟区烘烤各阶段时长及分配规律年度间基本一致，3年中部烟叶烘烤总时长的中位数在181.3～188.6 h，中间50%数据分布在147.7～209.4 h，变黄期时长的中位数在87.4～92.3 h，定色期时长的中位数在50.4～55.9 h，干筋期时长的中位数在33.2～40.3 h。上部烟叶烘烤总时长的中位数在186.8～199.5 h，中间50%数据在169.1～221.2 h，变黄期时长的中位数在104.0～113.5 h，定色期时长的中位数在48.1～49.7 h，干筋期时长的中位数在30.0～32.7 h。由图1看出，中部烟叶变黄期时长占烘烤总时长比例的中位数在46.4%～51.1%，定色期占比在29.7%～32.8%，干筋期占比在19.2%～22.4%，上部煙叶分别在55.1%～57.8%、25.5%～27.1%、16.1%～17.8%。与中部叶相比，上部叶变黄期时长的中位数及其占比较中部叶大，定色期和干筋期时长的中位数及其占比较中部叶小。

2.1.2 烘烤各阶段的湿球温度 由表3可以看出，烘烤过程湿球温度的调控规律各年度间基本一致。中部烟叶烘烤变黄前期和中期的湿球温度相当，中位数接近37 ℃，变黄后期湿球温度下降至35.5 ℃左右，定色前期至定色中期进一步下降至34～35 ℃，定色后期至烘烤结束湿球温度逐步回升，至干筋后期湿球温度稳定在38～39 ℃。与中部烟叶相比，上部烟叶烘烤过程湿球温度的调控规律相似但总体较低，变黄中期较中部烟叶低1 ℃左右，变黄后期至烘烤结束低1～2 ℃。干球温度与湿球温度差值越大，烟叶在烘烤过程中失水较快，对烟叶烘烤质量影响较大。上部叶在烘烤过程中湿球温度较中部叶低，在一定程度上说明上部叶鲜烟叶细胞结构紧密，烟叶失水较为困难。

2.1.3 温湿度拟合曲线 拟合2019—2021年烘烤工艺曲线，由图2-A可以看出，烘烤总时间小于7 d时，变黄前期至中期（4～40 h）的湿球温度基本稳定，变黄后期至定色中期（41～94 h）湿球温度小幅下降1.0～1.5 ℃，定色后期至干筋后期（95～143 h）湿球温度上升至38.9 ℃；烘烤总时间在7～8 d，变黄期时间相对延长，变黄前期至中期（7～76 h）的湿球温度基本稳定，变黄后期至定色中期（77～134 h）湿球温度下降1.5～2.0 ℃，定色后期至干筋后期（135～183 h）湿球温度上升至38.1℃。由图2-B可以看出，烘烤总时间在8～9 d，变黄期时间延长，变黄前期至中期（10～92 h）的湿球温度基本稳定，变黄后期至定色中期（93～155 h）的湿球温度下降2.0～3.0 ℃，定色后期至干筋后期（156～208 h）的湿球温度持续上升至接近38 ℃。烘烤总时间在9 d以上，变黄期时间进一步延长，变黄前期至中期（10～108 h）的湿球温度基本稳定，变黄后期至定色中期（109～184 h）的湿球温度下降3.0～3.5 ℃，定色后期至干筋后期（185～239 h）的湿球温度持续上升至接近38 ℃。整体来看，平顶山烟区随烘烤总时间增加，变黄期逐步延长，定色期和干筋期时间差异不大，湿球温度在变黄后期至定色中期的下降幅度呈增加趋势。

2.2 烟叶烘烤工艺特征分析

2.2.1 烘烤过程时间管理特征分析 2019—2021年平顶山烟区中部和上部烟叶变黄期时长占烘烤总时长的比例在46.4%～57.8%，定色期时长占比在25.5%～32.8%，干筋期占比在16.1%～22.4%。与国内外烘烤工艺[12-14，16]相比，烘烤总时间和变黄期时间明显较长，定色期和干筋期时间相对较短，烘烤过程时间管理呈现“两长两短”特点。这一方面与平顶山烟区烟叶大田生长势强、单叶质量高[17]导致的烟叶不易变黄有关，另一方面也与烟农过度追求防止烤青，大幅度增加变黄期时间有关。烘烤中过度延长变黄期会导致叶片干物质消耗较多，烤后烟叶片薄、色淡、叶片僵硬等问题。烘烤定色期时间与香味物质形成密切相关[18]，适当延长定色期时间能改善烤后烟叶的香气质量[19]，提高烟叶感官品质。因此，应重视烘烤过程不同阶段时间的合理分配，适当缩短变黄期时间，延长定色期时间。

2.2.2 烘烤过程湿度管理特征分析 烘烤过程湿球温度与烟叶内在化学成分转化密切相关。烤烟三段式烘烤工艺[4]强调湿球温度对烘烤过程烟叶品质形成的重要作用，国内外烘烤工艺[12-14，16]提出变黄前期、变黄后期、定色前期、定色后期的湿球温度范围分别为34～38 ℃、36～38 ℃、36～38 ℃、37～40 ℃，而2019—2021年平顶山烟区中部烟叶上述4个阶段的湿球温度分别为36.7～36.8 ℃、35.1～35.6 ℃、34.2～34.6 ℃、35.1～35.9 ℃，上部烟叶分别在36.4～36.8 ℃、32.8～33.9 ℃、32.2～33.3 ℃、33.8～35.1 ℃。对比来看，平顶山烟区变黄前期湿球温度较高，变黄后期至定色后期湿球温度明显较低。这主要与当地烟农的烘烤习惯有关，变黄前期担心烟叶烤青，湿球温度保持在较高水平，导致烟叶水分不易排出，而变黄后期至定色期担心烟叶水分含量过高发生酶促棕色化反应而烤黑，加大排湿把冷风门甚者烤房检修门全部打开，湿球温度持续大幅度下降，烟叶在定色前期过早完成叶片干燥，背离了烘烤工艺中“黄干协调”的要求，导致烘烤重要致香反应——美拉德反应进行不充分[20]，烤后烟叶颜色浅淡，香气质量下降。因此，应重视烘烤过程湿球温度的合理调控，适当降低变黄前期的湿球温度，稳定变黄后期至定色期的湿球温度。

2.3 烘烤工艺特征成因剖析

2.3.1 基层专业技术人员短缺 目前烘烤技术队伍的技能水平滞后于密集烤房的发展，烘烤专业技术人才数量偏少且分布不均。由于密集烤房干湿球温度、通风排湿等原理的专业性较强，涉及多学科的知识，除要求熟悉烟叶生产和一般烘烤技术外，还要有烤房工作原理和控制理论等方面的基础知识。烘烤技术人员大多对烘烤理论体系不能准确掌握，缺少实操经验，对烘烤中存在的问题找不到原因，影响了烟叶的烘烤质量和烘烤工艺的技术到位率。

2.3.2 技术资源供需矛盾明显，种与烤难以紧密结合   烟叶烘烤过程一般由烟农聘用烘烤师进行，而目前技术资源的供需存在矛盾。烟农与烘烤师在种与烤上的结合不够紧密，烟农只负责种植、采收，烘烤师只负责烘烤，因此采收后的鲜烟素质很难保证，部分烘烤师为最大程度降低烟叶烤黑风险而采取不科学的烘烤方法，即为了防止烟叶挂灰，在充分延长变黄期持续时间使烟叶变黄的情况下，快速降低湿球温度、增加排湿使烟叶在相对低的环境温度下脱水干燥，降低酶促棕色化反应风险。

3 讨论与结论

从烘烤过程时间管理来看，本研究发现平顶山烟区中部烟叶的烘烤总時长在184～189 h，上部烟叶在187～200 h，与津巴布韦烟叶6.5～7.5 d[21-22]的烘烤总时间相比明显较长。烘烤时间分配表现为总时间和变黄期时间长、定色期和干筋期时间短的“两长两短”特点。与汪伯军等[6]、孙福山等[7]变黄期占比40%～45%、定色期占比35%左右、干筋期占比20%～25%的研究结果相比，平顶山烟区烘烤变黄期时间明显较长，定色期时间明显较短，这可能导致烤后烟叶片薄、色淡、僵硬等问题。

从烘烤过程湿球温度调控来看，国内外多数烘烤工艺提出烘烤过程湿球温度随干球温度上升阶梯升高[4，6-7]，而平顶山烟区部分烤房烘烤过程湿球温度呈上升—下降—上升的“N”型变化规律，从变黄后期开始，湿球温度较常规工艺报道低2 ℃以上，这可能导致烟叶过早过快干燥，致香物质合成不充分，烤后烟叶颜色浅淡等一系列问题。

影响烟叶烘烤特征因素有很多，如品种、土壤环境、施肥情况[23]、气候条件[24]、采收成熟度[25]等，平顶山烟区烘烤工艺特征较国内外所报道的工艺较为明显，为避免由烘烤时间和湿球温度调控等引发的相关问题且能够提高烟叶生产效率，应结合当地实际情况加强对烟叶烘烤工艺管理，提高烟叶烘烤工艺与特定鲜烟素质的匹配程度，如在一定程度上缩短变黄期，提高烘烤过程湿球温度等。

本研究总结了平顶山烟区2019—2021年烘烤工艺执行过程存在的“各阶段时间分配不合理、变黄后期至定色期湿球温度偏低”特征，从专业技术人员短缺、技术资源供需矛盾、种烤结合不够紧密等方面剖析了烘烤工艺特征的成因，下一步应加强技术培训，重点在规范烘烤工艺曲线、简化烘烤控制仪操作、加强“种采烤”一体化技术推广、探索烟叶烘烤数字化转型升级等方面加强研究和应用推广，提高烘烤工艺落实到位率。

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收稿日期：2023-03-22

基金项目：河南省烟草公司平顶山市公司重点科技项目（2021410401240111）；河南省烟草公司平顶山市公司科技项目（平烟〔2020〕55号）；河南省烟草公司平顶山市公司创新项目（PYGL202208）

作者简介：張富生（1972—），男，河南平顶山人，农艺师，主要从事烟叶调制研究。

通讯作者简介：阴广宇（1973—），男，河南平顶山人，农艺师，主要从事烟叶生产技术研究。