網式裝煙框裝煙持續緩慢升溫烘烤工藝研制與烘烤效果研究

徐增漢　周為華　朱英華　王茂賢　蘇祥云　茍軍　陳飛飛　李紅衛　曾理　張翔　李章海

摘 要 為進一步提高網式裝煙框散葉裝煙的煙葉烘烤質量，研究了與之相匹配的持續升溫烤香烤柔烘烤工藝（T），并與生產上推廣應用的烘烤工藝（CK）進行了對比試驗。結果表明，與CK相比，工藝T能顯著改善煙葉等級結構；顯著提高上等煙比例，下部葉、中部葉和上部葉分別提高294.32%、66.02%和17.89%；顯著降低下低等煙、級外煙、光滑煙和僵硬煙的比例，下部葉的下低等煙、級外煙和光滑煙分別降低39.09%、58.98%和54.56%，中部葉的下低等煙降低31.19%，上部葉的下低等煙和僵硬煙分別降低47.02%和87.59%；煙葉總糖、還原糖含量和糖堿比更適宜；香氣成分含量更高，下部葉、中部葉和上部葉分別提高5.88%、10.82%和2.92%；評吸質量更好。因此，烤香烤柔工藝（T）能顯著改善煙葉外觀質量、提高煙葉內在質量和可用性。

關鍵詞 網式裝煙框；持續緩慢升溫；烘烤工藝；烘烤效果

中圖分類號 TS44 文獻標識碼 A

Abstract A comparative experiment was conducted between aroma enhancement and softening curing technology （T） and the curing technology widely used （CK） to further improve the curing quality in a network loading tobacco frame. The results showed that， compared with CK， T technology could significantly improve tobacco grades. The ratio of fine tobacco of lower leaves， cutters and upper leaves increased 294.32%， 66.02% and 17.89% respectively. The ratio of lower grades， out of grade， slick and inflexible tobacco remarkably decreased， which was 39.09%， 58.98% and 54.56% correspondingly. The ratio of lower grades of cutters decreased 31.19%， and the ratio of lower grade and inflexible tobacco of upper leaves decreased 47.02% and 87.59% respectively. The total sugar， reducing sugar content and sugar nicotine ratio were more suitable. The aroma components increased for lower leaves， cutters and upper leaves by 5.88%， 10.82% and 2.92% correspondingly. The smoke panel test quality was better. So the softening curing technology （T） can significantly improve the appearance quality， inherent quality and usability of tobacco leaves.

Key words network loading tobacco frame； continuing slow rising temperature； curing technology； curing result

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.05.028

目前，我國密集烤房的裝煙方式已朝著多樣化方向發展，除了最普遍采用的綁（編）煙掛竿裝煙之外，有些煙區還推廣應用了散葉裝煙方式，如散葉堆積、散葉插簽裝煙、散葉煙框裝煙、散葉打捆裝煙等，有些煙區推廣應用了煙夾裝煙等[1-14]。總的來看，這些裝煙方式在設備成本、人工成本、烘烤效率、煙葉烘烤質量等方面各有利弊。本研究采用筆者研制的專利產品—密集烤房網式裝煙框[15]散葉裝煙，雖然增加了一定的設備成本，但裝煙量較大，每間烤房裝煙4 500～5 000 kg，裝煙、下煙速度較快，烘烤效率高；使煙葉豎立在煙框中，在烘烤過程中煙葉只葉尖部分輕微倒伏，不影響通風排濕；由于裝煙密度較大，葉間風速適宜，有利于煙葉烤香烤柔。但網式煙框裝煙尚無配套烘烤工藝。煙葉在烘烤過程中發生了極其復雜的生理變化、生物化學反應、化學反應和物理變化，從而改變了煙葉的理化性狀。只有煙葉所處的工藝條件（溫度、相對濕度、烘烤時間）及其動態變化適宜，這些變化才會循序漸進地進行，才能使不利于煙葉品質大分子物質充分或適度降解轉化，才有利于煙葉品質的形成與固定而烤黃、烤熟、烤香，才有利于煙葉緩慢收張而烤柔。

基于對煙葉烘烤機理的認識，為確保和提高網式裝煙框散葉裝煙的煙葉烘烤質量，研究了與網式裝煙框裝煙相匹配的持續緩慢升溫烤香烤柔烘烤工藝，并與生產上的三段式烘烤工藝進行了對比試驗，以期為煙區選擇合適的裝煙方式和制定配套烘烤工藝提供借鑒，進一步提高煙葉的烘烤質量和可用性，增加煙農經濟收益，確保烤煙生產的可持續發展。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2016年在貴州省桐梓縣花秋鎮進行。6間供試密集烤房的結構相同。烤煙品種為云煙87，下部煙葉尚熟至成熟采收，中上部煙葉成熟采收。各處理各部位裝煙量相同，供取樣的煙葉相同，均裝在烤房中層烘烤。

1.2 方法

1.2.1 網式裝煙框散葉裝煙方法 要求分類、適量、均勻裝框。打開網式裝煙框，在裝煙臺或地面上支撐呈“┗┛”形，將成熟采收的煙葉主脈基部對齊，整齊均勻地鋪放在煙框里面，主脈基部高于煙框底邊3～4 cm；每框的裝煙量以自然裝滿、煙框不鼓脹為宜；然后將煙框的第四面翻起蓋上，并與第一面插上插銷固定；在葉尖下方15～20 cm處橫向、水平、呈十字交叉狀插入2根U形簽固定煙葉，插簽要居中且要插穿到對面框上，然后將煙框立起來，分類、整齊地裝入烤房。1座密集烤房適宜的裝煙量為4 500～5 000 kg。

1.2.2 烘烤方法 采用持續升溫烤香烤柔烘烤工藝（T）和生產上應用的三段式烘烤工藝[16]（CK）同時進行對比烘烤，3次重復。根據裝煙框裝煙的特點以及煙葉在烘烤過程中的姿態而制定的烤香烤柔烘烤工藝為一種持續緩慢升溫烘烤工藝，設有9個干球溫度和濕球溫度節點，具體烘烤變量控制見表1～3。

1.2.3 取樣方法 先對各處理烤后煙樣進行分級。各處理的下部葉、中部葉和上部葉分別隨機抽取0.5 kg的X2F、C3F和B2F用于評吸。各處理再隨機按比例抽取各等級的混合樣品1 kg用于檢測化學成分。

1.2.4 煙葉主要化學成分測定方法 各煙樣50 ℃烘干后，粉碎，過80目篩，充分混勻，密封備測。總糖、還原糖、淀粉采用熱水浸提，3，5—二硝基水楊酸（DNS）法測定；煙堿采用弱酸浸提，比色法測定；總氮含量采用元素分析儀測定；鉀采用硝酸、高氯酸消煮處理，再用電感耦合等離子體發射光譜儀（ICP）測定[16-17]。

1.2.5 煙葉香氣成分測定方法 煙樣先采用同時蒸餾萃取（SDE）分離后，再采用氣相色譜—質譜聯用儀（GC—MS）測定中性物質，采用GC測定酸性物質。

1.2.6 評吸方法 由湖南中煙技術中心將各處理煙葉切絲并卷制成單料煙支，組織評吸專家進行感官質量評吸打分。

1.3 數據處理與分析

采用EXCEL和SPSS 19.0軟件進行數據處理和方差分析。

2 結果與分析

2.1 煙葉等級

煙葉等級由煙葉外觀質量因素綜合評判而得，其高低反映了煙葉外觀質量好差。根據GB 2635-1992《烤煙》對各處理烤后煙葉進行分級，各大等級和級外煙以及其中的光滑煙、僵硬煙的比例見圖1～3。

由圖1可見，與生產上使用的階梯升溫烘烤工藝（CK）相比，持續緩慢升溫的烤香烤柔烘烤工藝（T）顯著提高了下部葉的上等煙和中等煙比例，分別提高294.32%和8.87%；顯著降低了下低等煙、級外煙和光滑煙的比例，分別降低39.09%、58.98%和54.56%。

由圖2可見，工藝T比CK極顯著提高了中部葉的上等煙比例，提高66.02%；極顯著降低了下低等煙比例，降低了31.19%。

由圖3可見，工藝T比CK顯著提高了上部葉的上等煙和中等煙比例，分別提高17.89%和5.45%；極顯著降低了下低等煙和僵硬煙的比例，分別降低47.02%和87.59%。表明工藝T有利于上部葉煙葉烤柔。

圖中不同小寫字母表示在p<0.05水平差異顯著，不同大寫字母表示在p<0.01水平差異極顯著。下同。

The different small letters indicate significantly different at p<0.05， and different capital letters indicate significantly different at p<0.01. The same as below.

2.2 煙葉主要化學成分

2.2.1 下部葉主要化學成分含量與比值 煙葉的化學成分含量是煙葉質量風格和理化性狀的物質基礎。總糖和還原糖是決定煙氣醇和度的主要因素。目前，我國一般認為優質烤煙的總糖含量適宜范圍為190～280 mg/g，最適含量為240 mg/g左右；還原糖含量的適宜范圍為160～240 mg/g，最適含量為200 mg/g左右[1]。由圖4可見，經工藝T和CK烘烤后，下部葉的總糖和還原糖含量均在適宜范圍內，但工藝T處理顯著高于CK，更接近最適含量。烤后煙葉的淀粉含量一般要求低于50 mg/g，以30 mg/g左右為宜，工藝T處理的下部葉淀粉含量極顯著低于CK，比CK更適宜。2個處理的煙堿、氮、鉀離子和氯離子含量差異均不顯著，且都在下部葉的適宜含量范圍內。糖堿比是煙葉的一個很重要的品質指標，它反映了煙葉酸堿平衡性。烤煙的糖堿比值一般以10～12（總糖/煙堿）或8～10（還原糖/煙堿）為宜。本研究中2個處理下部葉的糖堿比均適宜。

2.2.2 中部葉主要化學成分含量與比值 由圖5可見，工藝T和CK烘烤后中部葉總糖、還原糖和淀粉含量均較高，差異不顯著；2個處理的煙堿、氮、鉀離子含量及糖堿比值的差異均不顯著，都在中部葉的適宜含量范圍內。

2.2.3 上部葉主要化學成分 由圖6可見，工藝T處理上部葉的總糖和還原糖含量比CK處理的更適宜；工藝T處理的淀粉含量顯著低于CK，其煙堿含量低于CK，但2個處理的淀粉和煙堿含量均偏高；2個處理的氮、鉀離子和氯離子含量都在上部葉的適宜含量范圍內。工藝T的糖堿比值大于CK，但均偏低，主要是煙堿含量偏高所致。

2.3 香氣成分含量

各處理各部位煙樣中均檢測出26種香氣成分，即糠醛、糠醇、2-環戊烯-1，4-二酮、5-甲基糠醛、苯甲醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇、愈創木酚、茄酮、大馬酮、二氫大馬酮、香葉基丙酮、7-烴基-3-甲基茚酮、二氫獼猴桃內酯、巨豆三烯酮1、巨豆三烯酮2、巨豆三烯酮3、巨豆三烯酮4、2-甲基棕櫚醇、鐮葉芹醇、新植二烯、香葉基香葉醇、棕櫚酸甲酯和棕櫚酸。煙葉的具體香氣成分含量在不同烘烤工藝之間各有高低。香氣成分總含量見圖7。工藝T烘烤后3個部位煙葉的香氣成分總含量均顯著高于CK，下部葉、中部葉和上部葉分別比CK的高22.38、43.96、11.00 μg/g，即分別高出5.88%、10.82%和2.92%，表明工藝T有利于提高煙葉香氣成分的含量。

2.4 評吸結果

通過評吸，從15個方面評價煙葉感官質量，不同烘烤工藝各部位煙葉得分情況見表4。工藝T三個部位煙葉評吸得分均高于CK；下部葉比CK的高4.0分（高出5.23%），差異明顯；中部葉比CK的高3.0分（高出3.64%），差異較小；上部葉比CK的高5.0分（高出6.37%），差異較大。這表明工藝T有利于提高煙葉感官質量。

3 討論

目前煙葉烘烤上存在的問題較突出，烤后下低等煙、級外煙、光滑煙和僵硬煙較多，降低了煙葉的等級結構和可用性。影響煙葉烘烤結果的因素是多方面的，如有的煙區種植密度不夠、施氮量偏多、煙葉素質較差、病害、采收成熟度偏低、沒有分類裝煙、烘烤工藝欠適宜等，尤其是烘烤工藝的影響較大。生產上推廣應用的煙葉烘烤工藝，如三段式烘烤工藝及其變體形式（五步式、六步式烘烤法等）[18-21]，都是采取階梯升溫方式，即由多個升溫階段和穩溫階段構成，一般升溫階段時間較短，穩溫階段時間較長。這些烘烤工藝在煙葉烘烤實踐上存在以下不足：（1）升溫階段的升溫速度過快，變黃階段和定色階段的干球升溫速度一般為0.5～1 ℃/h，甚至更快，干筋階段的干球升溫速度為1 ℃/h及以上。變黃階段和定色階段升溫速度過快，一方面會導致煙葉脫水干燥較快而呈現為結構僵硬、不柔軟，烤后光滑煙比例較高；另一方面沒有足夠的時間使不利于煙葉品質的大分子物質（如葉綠素、蛋白質、淀粉等）充分或適度降解轉化，因而導致生成的致香物質及其前體物質不夠豐富，烤后煙葉香氣量不足。（2）穩溫階段的持續時間過長，一般在34℃穩溫10 h以上、在38 ℃穩溫18 h以上、在48 ℃穩溫12 h以上、在54 ℃穩溫12 h以上，等等，難以確保全炕煙葉烘烤質量。目前，我國密集烤房一般裝煙3棚（層），烘烤過程中不同棚（層）次煙葉的環境條件（空氣狀態）存在一定溫度梯度和相對濕度梯度，即在相同的烘烤時間不同棚次煙葉所處的烘烤工藝條件是不同的，一般在變黃后期至干筋前期的差異較大，相鄰棚次的溫度相差1～3 ℃、相對濕度相差10%～30%，底棚（層）和頂棚（層）的差異更大，溫差3～5 ℃、相對濕度差30%以上。生產上密集烤房的烘烤工藝一般以溫度最高、相對濕度最低棚次的傳感器感溫探頭測定的空氣溫濕度為目標進行設置與調控。因此，控制器所顯示的溫濕度實際上只能代表掛放主控傳感器棚次煙葉的烘烤工藝參數，即便是該棚次煙葉的烘烤工藝適宜，也不能代表其他棚次煙葉的烘烤工藝適宜，其他棚次往往是溫度偏低、相對濕度偏高。穩溫階段的持續時間如果過長，其實不利于其他棚次煙葉的品質調制。（3）變黃階段尤其是變黃前期和變黃中期的干濕溫差較大，在干球溫度38 ℃時，濕球溫度一般為35～36 ℃，在干球溫度40 ℃時，濕球溫度一般為36～37 ℃，會使煙葉失去較多的自由水，影響水解酶等酶的活性，不利于大分子物質降解轉化，不利于煙葉充分變黃，不利于煙葉烤黃、烤熟、烤香、烤柔。

本研究采取持續緩慢升溫烘烤工藝，確保了烤房內每棚（層）煙葉處于適于品質調制的溫濕度范圍的烘烤時間均足夠，且相差不大，即能夠促使每棚（層）煙葉都充分變黃、大分子物質充分或適度降解轉化、生成較多的致香物質，且能夠及時定色而鞏固品質，使全炕各棚次煙葉烤黃、烤香、烤柔、烤熟，提高全炕煙葉烘烤質量和工業可用性。與三段式烘烤工藝相比，持續緩慢升溫烘烤工藝顯著提高了上等煙比例，顯著降低了下低等煙、級外煙、光滑煙和僵硬煙的比例，烤后煙葉柔軟，改善了網式裝煙框裝煙烘烤煙葉外觀質量，提高了煙葉的等級結構。采用持續緩慢升溫烘烤工藝烘烤的煙葉，其總糖、還原糖含量和糖堿比更適宜，香氣成分含量更高，評吸質量更好，提高了網式裝煙框裝煙烘烤煙葉內在品質和可用性。

生產上需根據實際煙葉采收成熟度和烘烤特性微調烘烤工藝參數。我國煙區微生態環境千差萬別，很難做到所有的煙葉都成熟采收，尤其是一些山地煙區經常采收一定比例的尚熟煙，也有一些農戶為了裝滿烤房而采收一些尚熟煙，需根據具體煙葉的烘烤特性如變黃特性和定色特性等對試驗制訂的烘烤工藝參數主要是時間參數進行微調，在尚熟煙較多時要適當延長變黃中后期（36～42 ℃）和定色前期（42～48 ℃）的烘烤時間，才能確保全炕煙葉烘烤質量。

煙葉烘烤工藝必須根據煙草工業對煙葉質量更高的要求不斷進行改進。目前，煙草工業企業為進一步提高煙草制品的質量和競爭力，對煙葉原料提出了更高的要求，即不僅要求煙葉烤黃、還要求烤香烤柔，煙葉才有更高的質量和可用性。本研究是應對卷煙工業的要求而進行的試驗探索。煙葉能否烤香烤柔，影響因素很多，除了煙葉營養狀況、部位、成熟度等因素以外，烘烤工藝至關重要。因此，生產上需要不斷地對煙葉烘烤工藝進行改進，要根據不同裝煙方式、煙葉在烘烤過程中呈現的姿態及變化、對烤房內環境空氣性質的影響等情況，研發適宜配套的烘烤工藝，才能確保煙葉烤黃、烤熟、烤香、烤柔。

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