氣流方向對密集烤房烘烤性能及煙葉烘烤質量的影響

王傳義+高華鋒+牛玉德 +王朝佐+解燕 薛林+朱啟發+任杰+王濤+徐秀紅

摘要：研究不同氣流方向密集烤房烘烤性能和煙葉烘烤質量的差異，探討其原因，為完善密集烤房建設提供理論依據。對氣流上升式、氣流下降式2種密集烤房進行比較試驗，測定不同密集烤房的主要性能、烘烤成本和烤后煙葉質量。結果表明，在循環風機功率、裝煙密度相同的情況下，氣流下降式密集烤房的烘烤性能明顯優于氣流上升式密集烤房，在烘烤過程中其平面、垂直溫差更小，溫濕度場更均勻，風速更大，排濕能力更強，烘烤能耗更低，烤后煙葉烘烤質量也好于氣流上升式密集烤房。

關鍵詞：密集烤房；氣流方向；烘烤性能；烘烤成本；烘烤質量

中圖分類號：TS44+1文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2017）04-0187-04

烤房是煙葉烘烤的專用設備，烤房結構不同，其烘烤性能差異明顯，也決定了烤房的烘烤效果，密集烤房由于烘烤性能優越，是近年來我國各煙區大量推廣的烘烤設備[1-4]。我國的密集烤房根據氣流運動方向不同，分為氣流上升式、氣流下降式2種，對于這2種密集烤房，哪種形式的烘烤性能更好、更能發揮密集烘烤的優勢，一直是煙草科研工作者研究和討論的熱點，也是各煙草產區在推廣密集烤房時普遍遇到的問題。關于氣流上升式和氣流下降式密集烤房的性能差異，一些煙草科研機構也對此開展了一些研究，但仍未見深入系統研究，僅從某一方面進行了簡單的比較試驗，且各自的研究結論相互矛盾，有的傾向于氣流下降式烤房，有的傾向于氣流上升式，還有的認為兩者幾乎沒有差異[5-11]。為此，本研究通過對2種氣流方向密集烤房在烘烤性能、烘烤成本、烘烤中煙葉失水特性及烤后煙葉質量等方面進行深入系統研究，詳細研究這2種類型烤房的優缺點，旨在為烘烤設備性能完善、烘烤質量的提高以及滿足煙區生產需求提供參考依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗于2012—2013年在陜西省漢中市煙草試驗站和安徽皖南煙草科技園進行。供試品種為云煙97，試驗田地勢平坦，土壤質地為壤土，肥力中等，田間管理按照優質烤煙栽培生產技術規范進行，以中部葉為試驗材料，試驗材料生長發育正常，成熟度良好。

1.2試驗方法[HT]

選擇同一煙草田塊正常成熟的中部葉，采收后挑選鮮煙素質整齊一致的成熟煙葉600張，均勻編煙4竿，隨機分為2組掛牌標記，分別裝入2座不同的密集烤房，與大面積生產煙葉一起烘烤。試驗設2個處理：K1，氣流上升式密集烤房；K2，氣流下降式密集烤房。試驗密集烤房結構、規格、用材符合Q/GDYY 019—2011《密集式烤房建設技術規范》，電機功率 1.5 kW，風量為19 000 m/h，全壓200 Pa，轉速 1 440 r/min。掛竿烘烤，每竿編煙150張左右，掛煙3層，裝煙竿距13.0 cm左右。裝煙時，將供試煙葉掛于不同烤房2棚中間相同位置。裝煙后及時點火，按“8點式精準密集烘烤工藝”進行烘烤。

1.3測定項目與方法

（1）平面溫差、垂直溫差的測試用多功能電子溫度計（鄭州金葉科技發展有限公司生產）測量。在裝煙室每層的四角、中心位置分別掛上校正好的溫度計，四角離墻壁40～50 cm，5組傳感器掛在同一高度上，即擋煙梁下60 cm處。在煙葉烘烤試驗過程中，全程監控和采集干球、濕球溫度數據，計算平面溫差和垂直溫差。

（2）風壓、風速的測試用KA31數字式風速風壓儀（日本產），對風壓、風量進行測試，風速的檢測在溫度低的層次進行，測定烤房前部、中部、后部擋煙梁下60 cm處及排濕口的風速、風量。

（3）記錄烘烤各階段耗煤耗電量，計算每烤1 kg干煙的能耗成本。

（4）產質量比較。烤后煙葉全部留樣，外觀質量按GB2635—1992《烤煙》進行評定，并對煙葉進行監測分析和感官評吸。

1.4數據處理

試驗數據用Excel進行處理，并采用SPSS 16.0進行分析。

2結果與分析

2.1不同氣流方向對烤房性能影響[HT]

2.1.1氣流方向對烤房內風速的影響對2種氣流運動方向烤房空載時及烘烤關鍵時期的平面風速進行測定分析，并進行方差分析。從表1、表2的檢測和分析結果看，不同氣流方向對烤房內風速有明顯影響，氣流下降式烤房平面風速顯著高于氣流上升式烤房，不同烘烤時期風速差差異未達顯著水平；空載時，氣流上升式烤房內風速略大于氣流下降式烤房，但在烘烤過程中結果相反，氣流下降式烤房在烘烤各時期的平面風速都明顯大于氣流上升式烤房，在內循環、大排濕階段，2種烤房風速差異不大，但進入干片期直至干筋期這個階段，兩者差異明顯，氣流下降式烤房平面風速明顯大于氣流上升式烤房。從烤房平面風速分析可知，氣流下降式烤房風速相對較大，顯著高于氣流上升式烤房，其排濕能力可能優于氣流上升式烤房，裝煙密度較氣流上升式烤房可適當增加；同時，在干筋期應適當降低風速，提高煙葉烘烤質量。

對不同氣流方向烤房空載時和烘烤過程中的風速進行測定分析，從表3、表4、表5可以看出，氣流方向對烤房內風速有明顯的影響，無論是空載時還是在烘烤過程中，氣流下降式烤房內平面風速差、垂直風速差都明顯小于氣流上升式烤房，但差異不顯著，空載時氣流上升式烤房風速差更大。這說明氣流上升式烤房內風速不均衡，差異比較大，氣流運動不均勻；相對于氣流上升式烤房，氣流下降式烤房平面風速差和垂直風速差較小，說明其烤房內氣流運動和分布比較均勻，烤房性能較氣流上升式理想。

2.1.2氣流方向對烤房內干球、濕球溫度分布的影響測定烘烤過程中2種氣流方向烤房不同層次、位置的干球、濕球溫度，并進行平面、垂直干球、濕球溫度差異方差分析。由表 6～表11可以看出，氣流方向對烤房內干球、濕球溫度場有明顯影響，平面和垂直干球、濕球溫度差異較大，不同烤房類型及不同烘烤時期平面、垂直干球溫度差異都達到顯著水平，而濕球溫度差異不顯著。氣流下降式烤房不同層次的平面溫度差及垂直溫度差都顯著小于氣流上升式烤房，說明氣流下降式烤房干球、濕球溫度場均勻，溫度差異小，烤房溫度性能指標好于氣流上升式烤房。從測試結果還可以看出，隨著烘烤的進行，烤房內干球、濕球溫度逐漸升高，平面干球、濕球溫度差和垂直溫度差都呈現逐步增大趨勢，氣流下降式烤房的增大趨勢小于氣流上升式烤房。

.2不同氣流方向烤房烤煙成本比較

對不同氣流方向烤房烘烤能耗及用工成本進行了統計，從表12看出，K1、K2處理干煙烘烤成本分別為2.26、2.19元/kg。2種氣流方向烤房用工成本和用電成本是一樣的，烘烤成本差異主要體現在耗煤上，氣流上升式烤房干煙能耗成本比氣流下降式烤房高0.07元/kg。從烘烤成本綜合分

2.3不同氣流方向對烤后煙葉外觀質量及主要經濟性狀的影響[HT]

對不同氣流方向烤房烤后煙葉的外觀質量和經濟性狀進行了統計分析，由表13可見，從烤后煙葉外觀質量和經濟效益來看，氣流上升式烤房烤后煙葉的橘黃煙比例略高于氣流下降式烤房，但是氣流上升式烤房烤后煙葉的非正常煙葉比例也明顯高于氣流下降式烤房，其雜色煙比例高6.35百分點，氣流上升式烤房比氣流下降式烤房的中上等煙比例約低8百分點，而下低等煙比例約高8百分點，均價低 0.60元/kg，這與對煙葉外觀質量的影響一致。從烤后煙葉外觀質量和經濟性狀綜合分析，氣流下降式烤房略好于氣流上升式烤房。

2.4不同氣流方向對烤后煙葉內在質量的影響

2.4.1對烤后煙葉主要化學成分的影響農業部煙草產業產品質量監督檢驗測試中心對不同氣流方向烤房烤后煙葉的主要化學成分進行了測試分析。從表14可以看出，氣流上升式烤房（K1處理）烤后煙葉還原糖和總糖含量偏低，糖堿比偏低，氣流下降式烤房（K2處理）淀粉含量略高，其他主要化學成分含量適宜，施木克值較高，糖堿比較適宜。從烤后煙葉主要化學成分及其協調性綜合比較分析，以氣流下降式烤房（K2處理）比較適宜協調。

3結論與討論

氣流下降式密集烤房相對于氣流上升式烤房，其烤房內風速相對較大，排濕能力可能優于氣流上升式烤房，據此推測，同一規格的密集烤房，氣流下降式烤房裝煙密度應比氣流上升式烤房稍大；氣流下降式烤房平面風速差和垂直風速差較小，氣流運動、分布比較均勻，不同層次的平面溫濕度差及垂直溫濕度差都明顯小于氣流上升式烤房，可見氣流下降式烤房有氣流方向較有規律、溫濕度條件受環境條件影響比較小等優點，這與陳少濱等研究結論一致[5]；氣流下降式密集烤房烘烤中熱氣流在加熱煙葉過程中，因比重增大而加速下降，符合濕空氣運動規律，而氣流上升式烤房的熱氣流則作減速運動，因此，氣流下降式烤房在同等風機功率和裝煙密度下，風速更大，排濕能力更強，也更節煤，烘烤成本低，這與陳其峰等研究結論[6，8]一致；氣流下降式烤房烤后煙葉外觀質量和經濟性狀優于氣流上升式烤房，主要化學成分含量及協調性更趨適宜協調，香氣較好，余味舒適，刺激性更小，評吸質量更理想，這與王方鋒等的研究結論[7，9]一致，與王能如等的研究結論[10-11]有所不同。

從烤房性能及烤后煙葉質量綜合分析，氣流下降式烤房性能指標、烘烤成本與煙葉質量都好于氣流上升式烤房。氣流下降式密集烤房排濕性能好，溫濕度場均勻且差異小，烘烤能耗低，烤后煙葉質量較理想，是比較適宜煙區的密集烤房類型。

參考文獻：

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