密集烤房配置變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)對(duì)煙葉中性致香物質(zhì)含量的影響

周效峰　韋建玉　顧明華

摘要：為確定密集烘烤各階段適宜的風(fēng)速控制，提高密集烘烤質(zhì)量，利用湘密Ⅰ號(hào)密集烤房，研究變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)對(duì)烤后煙葉中性香氣物質(zhì)含量的影響。結(jié)果表明：在裝煙容量4800kg條件下，經(jīng)變頻調(diào)速的烤房在變黃、定色、干筋階段分別采用864-1152 r/min、1440-1152 r/min 和1152-864 r/min 的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)烤后煙葉中性香氣物質(zhì)含量有不同程度提高，部位間香氣物質(zhì)含量增加次序?yàn)橹胁繜熑~>上部煙葉>下部煙葉，香氣物質(zhì)種類間含量提高次序?yàn)槊览路磻?yīng)產(chǎn)物>苯丙氨酸產(chǎn)物>類西柏烷類產(chǎn)物和新植二烯含量>類胡蘿卜素降解產(chǎn)物。

關(guān)鍵詞：密集烤房；變頻風(fēng)機(jī)；煙葉；中性香氣物質(zhì)

中圖分類號(hào)：TS48 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-4374（2015）06-0029-05

Abstract： Effects of Frequency Motor of Bulk Curing on Aroma Constituents of cured tobacco were studied by using the XiangⅠ flue-curing barn. The result showed that The fan speed conditions were preliminarily defined in different curing stage on the capacity of 4800 kg，during yellow stage controlling 864-1152 r/min of rotation speed， during color-fixing stag controlling 1152-864 r/min of rotation speed， during stem-drying stage controlling 1152-864 r/min of rotation speed could satisfy the requirements of baking； Aroma Constituents of cured tobacco were increased， which appeared as middle leaf >upper leaves >lower leaves， and maillard reaction products >phenylalanine products >cemdrenoid and neopytadien >carotenoid.

Key words： bulk curing barn； frequency Motor ； tobacco leaf； aroma constituents

循環(huán)風(fēng)機(jī)是密集烤房的核心，具有通風(fēng)加熱和排濕的雙重功能，烘烤各階段風(fēng)量大小對(duì)烤后煙葉的外觀質(zhì)量、內(nèi)在品質(zhì)和感官評(píng)吸質(zhì)量有顯著的影響[1-6]。煙葉香味是評(píng)定煙葉品質(zhì)的重要指標(biāo)，密集烤房葉間隙風(fēng)速對(duì)煙葉香氣物質(zhì)含量有顯著的影響，已被外國(guó)較早的研究結(jié)果所證實(shí)[7]，國(guó)內(nèi)在密集烤房推廣中也有所涉及，研究結(jié)果顯示，密集烘烤后期適當(dāng)降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)烤后煙葉中性香氣物質(zhì)含量均有不同程度的提高[8]。目前，生產(chǎn)上普遍采用4/6極變極調(diào)速三相電機(jī)來(lái)控制循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，需要根據(jù)煙葉變化狀態(tài)人工調(diào)速，操作比較繁瑣；而采用變頻調(diào)速技術(shù)依據(jù)密集烤房通風(fēng)阻力通過(guò)改變電機(jī)功率自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，起到調(diào)節(jié)空氣流量的作用，但在密集烘烤中剛剛涉及[9-11]，且都是以風(fēng)機(jī)全程1440r/min-1轉(zhuǎn)速為對(duì)照，與生產(chǎn)上密集烤房標(biāo)準(zhǔn)配置不盡相符。本試驗(yàn)以湘密1號(hào)密集烤房配置常規(guī)的2.2KW的4/6變極變速風(fēng)機(jī)為對(duì)照，以配置相同功率變頻風(fēng)機(jī)為處理來(lái)研究不同烘烤階段風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)煙葉中性香氣成分的影響，確定密集烘烤各階段適宜的風(fēng)速控制，為提高密集烘烤質(zhì)量提供技術(shù)支持。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試煙葉來(lái)自湖南省邵陽(yáng)市隆回縣荷香橋鎮(zhèn)張寨村，烤煙品種K326，分為下部、中部和上部三個(gè)部位，分別按8成熟和9成熟標(biāo)準(zhǔn)采收。供試烤房為2座湘密Ⅰ號(hào)密集烤房，裝煙室規(guī)格為8.0m×2.7m×3.5m，裝煙3層2路。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)兩個(gè)處理，一座密集烤房作為對(duì)照，配置電機(jī)額定功率為2.2 KW，配置循環(huán)風(fēng)機(jī)為7號(hào)軸流風(fēng)機(jī)，葉片4個(gè)，采用內(nèi)置電動(dòng)機(jī)直聯(lián)結(jié)構(gòu)，葉輪的葉頂間隙控制在5mm左右，4/6極定頻調(diào)速，4極為最大轉(zhuǎn)速1440 r/min-1，6極為低速960 r/min-1；另一座密集烤房作處理，加配變頻器（西安圣華研制）調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，在20-50 Hz連續(xù)調(diào)速。兩座烤房設(shè)置風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和頻率見(jiàn)表1。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

1.3.1 中性至香物質(zhì)含量的提取和測(cè)定 每房煙葉充分回潮后，每個(gè)處理取X2F、C3F、B2F各2.0kg送廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心進(jìn)行中性香氣物質(zhì)含量測(cè)定。

樣品處理煙葉樣品除去主脈后，粉碎過(guò)60目篩，在溫度22℃ 、相對(duì)濕度60% 的環(huán)境下平衡24 h，稱取10.000 g 煙樣加入500ml圓底燒瓶中，隨后加1.00 g 檸檬酸、0.5ml 內(nèi)標(biāo)硝基苯，再加入350ml蒸餾水，用恒溫電爐加熱蒸餾約2.5 h。同時(shí)加40 ml 二氯甲烷于另一圓底燒瓶中，60℃水浴加熱，收集有機(jī)相。將收集的有機(jī)相，用適量的Na2SO4干燥，至溶液澄清，將溶液轉(zhuǎn)移至100ml雞心瓶中，60℃水浴濃縮至約1ml，即得分析樣品。

經(jīng)前處理制備得到的分析樣品，由GC/MS鑒定結(jié)果和NIST庫(kù)檢索定性。GC/MS分析條件如下：色譜柱：HP-5 （60 m×0.25 mm ×0.25μm）；載氣及流速：He 0.8ml/min；進(jìn)樣口溫度：250℃；傳輸線溫度：280℃：離子源溫度：177℃。升溫程序：50℃ （2min）2℃/min120℃（5min）2℃/min 240℃（30min）；分流比：1：15，進(jìn)樣量：2μl。電離能：70eV；質(zhì)量數(shù)范圍：50-500amu；MS譜庫(kù)：NIST02，采用內(nèi)標(biāo)法定量[12]。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理 采用EXCEL2010對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 電機(jī)極數(shù)和頻率對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響

密集烘烤變黃階段主要使煙葉變黃一致，點(diǎn)火后4h內(nèi)風(fēng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)快速打通煙層間隙，隨后至變黃中期風(fēng)機(jī)保持較低轉(zhuǎn)速為煙葉變黃提供均勻溫濕度環(huán)境，僅需較少通風(fēng)，變黃后期開(kāi)始排濕，需要較多通風(fēng)，因此風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速需由低到高調(diào)整，即960/560-1450r/min；定色階段是形成動(dòng)態(tài)溫濕度環(huán)境和排濕固定煙葉外在顏色和內(nèi)在品質(zhì)，需要大通風(fēng)，風(fēng)機(jī)需要持續(xù)保持高轉(zhuǎn)速1450r/min；干筋階段煙葉水分已很少，不需要過(guò)量通風(fēng)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速可由高到低調(diào)整，即1450-960/560r/min[13]。4/6極定頻變極調(diào)速風(fēng)機(jī)（CK）只有高低兩個(gè)檔位，對(duì)應(yīng)1440r/min和960r/min兩個(gè)轉(zhuǎn)速，且需要人工手動(dòng)調(diào)整，不能根據(jù)密集烘烤工藝要求自動(dòng)調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，煙葉烘烤工藝要求的風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速間難免會(huì)出現(xiàn)偏差。而循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)加裝變頻器后（T），可以根據(jù)裝煙室風(fēng)阻大小自動(dòng)調(diào)整風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使烘烤過(guò)程風(fēng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與烘烤工藝對(duì)風(fēng)速要求較為一致。

2.2 不同處理對(duì)烤后煙葉中性至香物質(zhì)含量的影響

煙葉中的中性香氣物質(zhì)種類繁多，對(duì)煙葉的香氣質(zhì)、香氣量、香型的影響不同，高玉珍等[14]把中性致香物質(zhì)分為苯丙氨酸類、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、類胡蘿卜素類、類西柏烷類和新植二烯共5類進(jìn)行分析。本試驗(yàn)經(jīng)GC/MS定性分析，共檢測(cè)出21種化合物（見(jiàn)表3、4、5、6），其中苯丙氨酸類4種、美拉德反應(yīng)產(chǎn)物類6種、類胡蘿卜素類7種、類西柏烷類3種和新植二烯類。

2.2.1 不同處理對(duì)烤后煙葉苯丙氨酸類含量影響 煙葉內(nèi)苯丙氨酸類致香物質(zhì)主要包括苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等分子量較小、揮發(fā)性強(qiáng)的化合物，對(duì)烤煙的果香、清香等香吃味貢獻(xiàn)較大[15]。表3顯示，下、中、上三個(gè)部位采用變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)烤后煙葉中苯丙氨酸類香氣物質(zhì)含量都有所增加，以中部煙葉苯丙氨酸含量增加較多，為4.09μg/g，而下部和上部煙葉苯丙氨酸類香氣物質(zhì)增量較少，分別為0.09μg/g和0.02μg/g。

2.2.2 不同處理對(duì)烤后煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物影響 煙葉在調(diào)制過(guò)程發(fā)生糖和氨基酸的非酶縮合反應(yīng)形成阿美杜里化合物，其進(jìn)一步發(fā)生復(fù)雜的美拉德反應(yīng)生成多種對(duì)煙葉香氣有重要貢獻(xiàn)的化合物，如糠醛、糠醇和5-甲基糠醛等成分，在烤煙中的含量多達(dá)煙葉重量的2%，是煙葉香氣成分形成的重要過(guò)程之一[1]。由表4可知，變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)處理三個(gè)部位烤后煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物含量都有所提高，中部煙葉含量增加了2.79μg/g，而下部和上部處理煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物增量較少，分別為0.05μg/g和0.42μg/g。

2.2.3 不同處理對(duì)烤后煙葉類胡蘿卜素產(chǎn)物影響 類胡蘿卜素主要包括胡蘿卜素、新黃質(zhì)、紫黃質(zhì)和葉黃素，調(diào)制后95%的類胡蘿卜素分解，形成的香氣成分有4，6，8-巨豆三烯-3-酮異構(gòu)體、3-氧代-紫羅蘭醇、大馬士酮及相應(yīng)的3-羥衍生物、蚱蜢酮、β-紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯等，是形成烤煙細(xì)膩、高雅和清新香氣的主要成分[12，16]。各處理烤后煙葉類胡蘿素產(chǎn)物見(jiàn)表5，可以看出采用變頻電機(jī)調(diào)速后煙葉類胡蘿素產(chǎn)物都有增加的趨勢(shì)，但處理間差異較小。

2.2.4 不同處理對(duì)烤后煙葉類西柏烷類含量影響 類西柏烷類是煙葉腺毛分泌物，最初只是以無(wú)味的表面蠟質(zhì)的形式存在于鮮煙葉中，調(diào)制后占60 %-75 %鮮煙含量降解產(chǎn)生香味成分[12]，降解產(chǎn)物是煙草中含量最豐富的中性香味物質(zhì)茄酮的來(lái)源，其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物如茄醇、茄尼呋喃、降茄二酮也是很重要的煙草香味物質(zhì)，其氧雜雙環(huán)化合物具有特別的香味，可以明顯改善煙草的香吃味[17]。表6顯示，下、中、上三個(gè)部位采用變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)處理煙葉類西柏烷類產(chǎn)物分別增加了0.19μg/g、1.69μg/g、1.39μg/g，可見(jiàn)變頻調(diào)速能夠降低烘烤過(guò)程各階段風(fēng)速，香氣物質(zhì)揮發(fā)損失減少。

2.2.5 不同處理對(duì)烤后煙葉新植二烯含量的影響 葉綠素裂解產(chǎn)生的葉綠醇脫水形成新植二烯，是煙葉重要的萜烯類化合物，本身具有清香氣，而且可分解轉(zhuǎn)化形成低分子香味成分，能夠增進(jìn)煙葉的吃味和香氣，且減輕刺激性[12]。新植二烯是煙葉中含量最多的中性香氣物質(zhì)（見(jiàn)表7），下、中、上三個(gè)部位采用變頻處理煙葉新植二烯含量分別增加了2.63μg/g、46.18μg/g、27.21μg/g，中性香氣物質(zhì)總量分別增加了0.46μg/g、10.39μg/g、0.83μg/g，說(shuō)明密集烤房配置變頻電機(jī)能夠提高烤后煙葉香氣物質(zhì)含量，三個(gè)部位對(duì)中部煙葉質(zhì)量提高的作用最大。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明：在裝鮮煙4800 kg情況下，密集烘烤過(guò)程中變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)按50Hz（點(diǎn)火后0.5h）→30Hz（變黃前期）→40Hz（變黃后期）→50Hz（定色前期）→40Hz（定色后期）→30Hz（干筋期），烘烤各階段風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在變黃期864-1152r/min，定色期1152-1440r/min、干筋期1152-864r/min，烤后煙葉中性香氣物質(zhì)含量都有一定程度增加，這與劉闖等[9]研究結(jié)果一致，與樊軍輝等[8]研究結(jié)果存在一定差異。

與對(duì)照相比，采用變頻調(diào)速處理后下、中、上三個(gè)部位煙葉中性香氣物質(zhì)總量分別增加了0.46μg/g、10.39μg/g、0.83μg/g，說(shuō)明采用變頻調(diào)速技術(shù)對(duì)煙葉質(zhì)量改進(jìn)作用，為中部煙葉最明顯，上部煙葉次之，其次為下部煙葉。

變頻調(diào)速器可以根據(jù)烤房風(fēng)壓阻力自動(dòng)調(diào)控風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)進(jìn)入烤房的風(fēng)量，與對(duì)照相比，采用變頻調(diào)速處理煙葉美拉德反應(yīng)產(chǎn)物提高最多、苯丙氨酸產(chǎn)物次之、其次為類西柏烷類產(chǎn)物和新植二烯含量、類胡蘿卜素降解產(chǎn)物增幅最小。

與4/6極變極變速風(fēng)機(jī)相比，密集烤房循環(huán)風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)了烘烤各階段風(fēng)速自動(dòng)化調(diào)整，對(duì)提高煙葉密集烘烤質(zhì)量具有積極意義。

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