熱泵密集烤房不同烘烤工藝效果比較

孟智勇 宗勝杰 高相彬

摘要：為發(fā)揮熱泵烤房性能優(yōu)勢，提高煙葉品質(zhì)，以中煙100、豫煙10號為材料，開展熱泵烤房不同烘烤工藝對比試驗(yàn)，結(jié)果表明，與對照工藝（中溫高濕變黃、中濕定色、中濕干筋）相比，熱泵烤房采用中溫中濕變黃、中濕定色、中濕干筋烘烤工藝，顯著提高烤后煙葉中上等煙比例5.35～7.22百分點(diǎn)、均價1.54～1.81元/kg，改善外觀油分、身份，提高主要化學(xué)成分協(xié)調(diào)性，感官評吸香氣質(zhì)變好、香氣量增加、濃度增濃、雜氣和刺激性減輕、余味干凈舒適，類胡蘿卜類降解產(chǎn)物含量提高11.70～22.14%，棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量提高4.26～54.00%，苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量提高40.58%～72.26%，中煙100品種綠原酸、蕓香苷含量分別增加20.41%、45.15%。

關(guān)鍵詞：熱泵烤房;烘烤工藝;外觀;品質(zhì);致香物質(zhì);多酚

中圖分類號： TS44 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）22-0247-04

目前，國內(nèi)密集烤房供熱主要是燃煤，但由于其燃燒不穩(wěn)定、升穩(wěn)溫不均勻而影響烤后煙葉的質(zhì)量，無效能耗過高導(dǎo)致燃料浪費(fèi)，排放大量的SO2、CO2、NOx和顆粒物等污染物造成環(huán)境污染多種問題[1-2]。為響應(yīng)國家節(jié)能減排號召，滿足現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)綠色烘烤要求，選擇利用空氣源熱泵等清潔能源成為密集烘烤發(fā)展的必然趨勢。

空氣能熱泵利用逆卡諾原理，從周圍環(huán)境中吸取熱量，并將其傳遞給被加熱的對象，是一種可再生清潔能源，最顯著的特點(diǎn)就是高效節(jié)能[3]，符合現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展需要，受到煙區(qū)高度關(guān)注。

近年來，有關(guān)空氣源熱泵技術(shù)在煙葉密集烘烤方面已有眾多研究[4-16]，但大都集中在空氣源熱泵烤房設(shè)計研制、節(jié)能環(huán)保以及烘烤效果等方面，而有關(guān)空氣源熱泵烤房配套烘烤工藝的研究尚未見相關(guān)報道。目前空氣源熱泵密集烤房烘烤作業(yè)主要套用當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)烘烤工藝，執(zhí)行烘烤工藝與烤房性能沒有完全匹配，無法將熱泵烤房性能優(yōu)勢完全發(fā)揮，不利進(jìn)一步提高烤后煙葉質(zhì)量。基于此，開展熱泵烤房配套烘烤工藝研究，為進(jìn)一步提高煙葉烘烤質(zhì)量，推動空氣源熱泵烤房推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)基本情況

試驗(yàn)于2016年9月在河南省襄城縣王洛鎮(zhèn)開展。供試品種為中煙100、豫煙10號，以成熟的中上部煙葉（14～16葉位）為原材料。試驗(yàn)烤房為河南佰衡節(jié)能科技股份有限公司生產(chǎn)單體拆移式熱泵烤房，裝煙室規(guī)格為2.7 m×8.0 m×3.5 m。采用梳式煙夾裝煙（12 kg/夾），烤房裝煙量360夾。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

以當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)密集烘烤工藝為對照，在三段式烘烤工藝的的基礎(chǔ)上進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)優(yōu)化，共設(shè)3個烘烤工藝處理，分別為T1：中溫高濕變黃、中濕定色、中濕干筋（CK）;T2：中溫中濕變黃、中濕定色、中濕干筋;T3：變溫排濕變黃、低濕快速定色、低濕干筋。每個處理單獨(dú)裝入1個烤房，距離裝煙室大門2 m處上、中、下3棚各裝入10竿共計30竿鮮煙，同時加熱開烤。試驗(yàn)處理見表1。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 煙葉外觀質(zhì)量評價 各初烤煙葉樣品出炕后進(jìn)行回潮、平衡水分，由分級技師組成外觀質(zhì)量評價小組依GB 2635—1992《烤煙》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價，評價指標(biāo)包括油分、顏色、身份、結(jié)構(gòu)、色度、含青度、掛灰和雜色等外觀質(zhì)量[17]。

1.3.2 主要化學(xué)成分分析及感官質(zhì)量評價 選取烤后C3F煙葉樣品2 kg，送河南農(nóng)業(yè)大學(xué)進(jìn)行煙葉主要化學(xué)成分化驗(yàn)分析、多酚類物質(zhì)和中性致香物質(zhì)測定。

1.3.3 烤后煙葉感官質(zhì)量 把各處理烘烤后的煙葉經(jīng)過恒溫恒濕回潮，切絲，卷制，制成（900±15） mg/支、長度為 85 mm/支 的單料煙支。參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 138—1998《煙草及煙草制品 感官評價方法》[18]，對香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、濃度、勁頭、刺激性、余味、燃燒性和灰色9個單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行打分，然后取其平均值，采用專家咨詢法并借鑒相關(guān)研究方法，對9個指標(biāo)分別賦以25%、15%、12%、10%、10%、13%、10%、2.5%、2.5%的權(quán)重，計算各處理的評吸分值[19-20]。

1.4 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)通過SSPS 22.0統(tǒng)計軟件對不同處理間差異效應(yīng)進(jìn)行方差統(tǒng)計分析，利用Microsoft Office Excel 2003制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理煙葉經(jīng)濟(jì)性狀比較

從圖1可以看出，均以T2處理經(jīng)濟(jì)性狀表現(xiàn)最好、T1處理表現(xiàn)最差。中煙100品種，中上等煙比例T2、T3處理分別較T1處理提高7.22、3.98百分點(diǎn)，其中T2處理與T1處理差異達(dá)到顯著水平，均價T2、T3處理分別較T1處理提高 1.81、1.00元/kg，T2、T3處理差異不顯著，但與T1處理差異達(dá)到顯著水平;豫煙10號品種，中上等煙比例T2、T3處理分別較T1處理提高5.35、3.04百分點(diǎn)，其中T2處理與T1處理差異達(dá)到顯著水平，均價T2、T3處理分別較T1處理提高 1.54、0.87元/kg，其中T2處理與T1處理差異達(dá)到顯著水平。表明T2處理顯著提高烤后煙葉經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 不同處理煙葉外觀質(zhì)量比較

從表2可以看出，不同工藝處理對煙葉外觀質(zhì)量造成較大影響，主要體現(xiàn)在油分、色度、含青等指標(biāo)上。中煙100以T1處理表現(xiàn)最差，在成熟度、油分、身份、結(jié)構(gòu)、含青等指標(biāo)上明顯差于T2、T3處理，T2、T3處理間差異不明顯。豫煙10也以T1處理表現(xiàn)最差，在油分、顏色、身份、色度指標(biāo)上差于其他2個處理，T3處理在油分、色度指標(biāo)上表現(xiàn)稍好于T2處理。說明T1處理不利于改善煙葉外觀質(zhì)量。

2.3 不同處理主要化學(xué)成分比較

一般認(rèn)為，優(yōu)質(zhì)煙的還原糖與總糖含量的比值應(yīng)≥0.9，還原糖含量/煙堿含量以8～12為宜，總氮含量/煙堿含量以1或略小于1為宜，鉀/氯以大于4為宜[21-22]。從表3可以看出，中煙100 3個處理K2O含量及鉀氯比均偏低，主要化學(xué)成分均在適宜范圍內(nèi)，兩糖比均在0.92及以上，糖堿比、氮堿比均適宜，化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較好。豫煙10號T2處理總糖、還原糖含量最低，總氮、煙堿、K2O含量及鉀氯比最高，主要化學(xué)成分相對協(xié)調(diào);T1處理糖堿比、氮堿比偏高，主要化學(xué)成分協(xié)調(diào)性不夠;T3處理總糖、還原糖含量及兩糖比最高，糖堿比、氮堿比適宜，主要化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較好。總體可看出，T2、T3處理烤后煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性好于T1處理。

2.4 不同處理感官質(zhì)量比較

從表4可以看出，比較3個處理感官評吸質(zhì)量，T2處理明顯好于其他2處理。中煙100品種以T2處理感官評吸評分最高，為6.54分，在香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣、勁頭、刺激性、余味、燃燒性、灰色等指標(biāo)上得分均最高，T1處理在香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、勁頭、燃燒性等指標(biāo)上得分最低，感官評吸評分也最低，為6.44分。豫煙10品種也以T2處理感官評吸評分最高，為6.44分，在香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣、勁頭、余味、燃燒性、灰色等指標(biāo)上得分均最高，T3處理在香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣、刺激性、余味、燃燒性等指標(biāo)上得分最低，感官評吸評分也最低，為6.27分。整體來看，T2處理可使香氣質(zhì)變好、香氣量增加、雜氣和刺激性減輕、余味更加舒適。

2.5 不同處理中性致香物質(zhì)含量比較

中性致香物質(zhì)中的新植二烯促進(jìn)烤煙的吃味和香氣，又可通過降解轉(zhuǎn)化形成致香成分。類胡蘿卜素?zé)崃呀猱a(chǎn)物構(gòu)成煙氣中重要致香成分，所形成的香氣質(zhì)好、刺激性較小。芳香族氨基酸類降解產(chǎn)物也是煙草中含量較豐富的香味成分，美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中有許多具有令人愉快的氣味，西柏烷類茄酮及其衍生物也是煙草中很重要的致香物質(zhì)[23]。從表5可以看出，中煙100品種新植二烯、類胡蘿卜類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量和致香物質(zhì)總量均表現(xiàn)為T2>T3>T1。新植二烯含量T2、T3處理分別較T1處理提高8.49%、8.10%，類胡蘿卜類降解產(chǎn)物含量T2、T3處理分別較T1處理提高22.14%、13.65%，棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量T2、T3處理分別較T1處理提高4.26%、0.85%，苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量T2、T3處理分別較T1處理提高40.58%、10.32%，致香物質(zhì)總量T2、T3處理分別較T1處理提高8.74%、6.41%。豫煙10號品種T1處理新植二烯含量和致香物質(zhì)總量為最高。新植二烯含量和致香物質(zhì)總量排序?yàn)門1>T2>T3。棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量排名為T2>T3>T1，西柏烷類降解產(chǎn)物和其他香氣物質(zhì)含量排序?yàn)門3>T2>T1，類胡蘿卜類降解產(chǎn)物含量排序?yàn)門2>T1>T3。說明T2處理可提高類胡蘿卜類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量。

2.6 不同處理多酚類物質(zhì)含量比較

煙草多酚物的含量和氧化程度不僅直接影響煙葉外觀質(zhì)量，也明顯影響煙葉的內(nèi)在質(zhì)量。多酚物質(zhì)對煙草香吃味有良好的影響，其中蕓香苷、綠原酸、莨菪亭是煙草中最豐富的多酚物也是烤煙特征香氣的重要成分[24]。從表6可以看出，中煙100品種T2處理綠原酸、蕓香苷含量明顯高于其他2個處理，T3處理莨菪亭含量高于其他2處理，綠原酸、蕓香苷和莨菪亭三者含量總體表現(xiàn)為T2>T1>T3。豫煙10號品種，T3處理綠原酸、蕓香苷含量明顯高于其他2個處理，T1處理莨菪亭含量稍高于其他2個處理，綠原酸、蕓香苷和莨菪亭三者含量總計表現(xiàn)為T3>T1>T2。總體來看，T2處理可提高中煙100綠原酸、蕓香苷含量，T3處理可提高豫煙10號綠原酸、蕓香苷含量。

3 結(jié)論與討論

烤房是烘烤作業(yè)的必需設(shè)備，烤房性能決定烘烤的各種工藝條件，進(jìn)而影響煙葉質(zhì)量[25-27]，因此性能優(yōu)良的烤房是烤好煙葉的重要保障。相關(guān)研究表明，與燃煤密集烤房相比，熱泵烤房性能優(yōu)良，利于提高煙葉烘烤質(zhì)量[2-5]。但煙葉的烘烤質(zhì)量受多方面因素影響，其中烘烤工藝匹配與否直接關(guān)系著烤煙的外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)[27]。為了進(jìn)一步發(fā)揮熱泵密集烤房性能優(yōu)良的技術(shù)優(yōu)勢，提高煙葉品質(zhì)，開展烘烤工藝對比試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，不同烘烤工藝對2個品種烤后煙葉質(zhì)量影響規(guī)律基本一致，均以T2處理表現(xiàn)最好，T1處理表現(xiàn)最差。中煙100品種整體以T2處理表現(xiàn)最好，T3處理次之，T1處理表現(xiàn)最差。中上等煙比例和均價T2、T3處理分別較T1處理提高7.22、3.98百分點(diǎn)和1.81、1.00元/kg。外觀質(zhì)量T2、T3處理表現(xiàn)差異不明顯，在成熟度、油分、身份、結(jié)構(gòu)、含青等質(zhì)量指標(biāo)上明顯優(yōu)于T1處理。3個處理兩糖比均在0.92及以上，糖堿比、氮堿比均適宜，化學(xué)成分協(xié)調(diào)性均較好。感官評吸質(zhì)量以T2處理評分最高，為6.54分，T2處理在9項(xiàng)評吸指標(biāo)上得分均最高，T1處理在香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、勁頭、燃燒性等指標(biāo)上得分最低、評分也最低為6.44分。新植二烯、類胡蘿卜類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量和致香物質(zhì)總量均表現(xiàn)為 T2>T3>T1處理，其中T2處理較T1處理新植二烯、類胡蘿卜類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物和致香物質(zhì)含量分別提高8.49%、22.14%、4.26%、40.58%、8.74%。T2處理綠原酸、蕓香苷含量明顯高于其他2個處理，其中T2處理較T1處理綠原酸、蕓香苷含量分別提高 20.41%、45.15%。豫煙10品種T2、T3處理中上等煙比例和均價分別提高5.35、3.04百分點(diǎn)和1.54、0.87元/kg。T2、T3處理在油分、顏色、身份、色度等質(zhì)量指標(biāo)上優(yōu)于T1處理，T3處理在油分、色度指標(biāo)上表現(xiàn)稍好于T2處理。T2處理K2O含量及鉀氯比最高，T1處理糖堿比、氮堿比偏高，T3處理總糖、還原糖含量及兩糖比最高，糖堿比、氮堿比適宜，主要化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較好。感官評吸質(zhì)量以T2處理評分最高，為6.44分，在除刺激性指標(biāo)外其他8項(xiàng)指標(biāo)上得分均最高，T3處理在除勁頭、灰色指標(biāo)外其他指標(biāo)上得分最低，評分也最低，為6.27分。新植二烯含量和致香物質(zhì)總量排序?yàn)門1>T2>T3處理。棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量排序?yàn)門2>T3>T1處理，西柏烷類降解產(chǎn)物和其他香氣物質(zhì)含量排名為T3>T2>T1，類胡蘿卜類降解產(chǎn)物含量排序?yàn)門2>T1>T3。其中T2處理較T1處理類胡蘿卜類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量分別提高11.70%、53.99%、72.26%。T3處理綠原酸、蕓香苷含量明顯高于其他2個處理，其中T3處理較T1處理分別提高9.69%、29.04%。

綜合分析認(rèn)為，熱泵密集烤房采用中溫中濕變黃、中濕定色、中濕干筋烘烤工藝，可提高烤后煙葉經(jīng)濟(jì)效益，改善煙葉外觀油分、身份指標(biāo)，主要化學(xué)成分更加協(xié)調(diào)，感官評吸香氣質(zhì)變好、香氣量增加、雜氣和刺激性減輕、余味純凈舒適，明顯提高類胡蘿卜類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量。同時可看出，盡管熱泵密集烤房性能優(yōu)良，但不同烘烤工藝間烘烤質(zhì)量仍存在較大差異，適宜的烘烤工藝可有效提高煙葉品質(zhì)，充分說明烤房配套烘烤工藝的重要性，因此在空氣源熱泵烤房受到產(chǎn)區(qū)關(guān)注的同時加強(qiáng)“良炕良法”配套[28]研究顯得至關(guān)重要。本結(jié)果僅為1年試驗(yàn)數(shù)據(jù)，還需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究和驗(yàn)證。

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