貴州地區(qū)烤煙質量分析與改進

徐曉敏， 吳學軍， 文安元

(上海電機學院 商學院, 上海 201306)

中國是煙草稅大國，烤煙是我國重要的經濟產物之一。云貴高原地區(qū)氣溫適中，降水適量，分布著廣闊的黃壤和紅壤，適合烤煙的生長特性，因此，烤煙的種植也成為云貴高原特色經濟產物。烤煙質量不僅與青葉質量相關，還與烘烤的工藝流程息息相關。在貴州許多農村地區(qū)，煙農仍在使用傳統的黃土烤房烘烤煙葉，對于烘烤溫度仍是憑師傅的經驗來判定，這樣很容易造成煙葉質量不穩(wěn)定，高等級煙葉少甚至出現壞房，給煙農造成了重大的經濟損失。

1 烤煙質量改進相關研究

為了提升烤煙的質量，曾昭松等[1]從煙草種植的標準化出發(fā)探究煙葉采收集成化，對煙草行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了思路，從烤煙工藝流程所涉及到的各個環(huán)節(jié)和材料，探索改良的方法和工藝；石雨晨等[2]發(fā)現煙葉在烘烤過程中，在煙葉變黃階段不同的穩(wěn)溫時間對烤后煙葉質量有重要影響。研究發(fā)現，下部葉T1(38 ℃穩(wěn)溫24 h、42 ℃穩(wěn)溫12 h)，中、上部葉T2(38 ℃穩(wěn)溫24 h、42 ℃穩(wěn)溫16 h)烤后煙葉質量表現最好；李沁怡[3]從烤煙外觀質量、化學成分、物理特性、感官質量4個方面出發(fā)，發(fā)現密集烤房烘烤煙葉時，中部煙葉，上部煙葉和下部腳葉在干筋期階段最適宜的組織溫度和相對濕度，并經過分析得到在此條件下煙葉物理特性較好，橘黃率高，香度濃郁，含筋率低；王懷珠等[4]通過對比不同材料在建筑成本，人工成本和能源消耗上的優(yōu)劣性試驗，得出了不同的墻體材料對烘烤鮮干比、初烤葉中苯含量影響不顯著，初烤葉中甲醛和氟含量與板材之間有一定的相關性，但未達顯著水平，秸稈材料和彩鋼板材料在這三方面的性能能夠滿足煙葉烘烤需要；彭玖華[5]將煙葉烘烤過程中葉片組織分為3階段，以巫山煙葉為研究對象，探究烘烤工藝對煙葉水分散失的影響，以優(yōu)化烘烤工藝，得出優(yōu)化烘烤工藝能夠在一定程度上促進煙葉葉片與主脈失水的協調性，能夠提高煙葉質量。趙金輝等[6]提出了新型的熱泵節(jié)能型烤煙技術，以熱泵提供熱空氣使煙葉葉片失水，從而達到青葉烘烤目的，該技術使用熱泵提供的熱空氣中不含傳統烘烤方式煤炭燃燒產生的硫，使烤后煙的質量顯著提高，在煙葉葉片質量上和香度及化學成分上區(qū)別于傳統的煤炭烤煙。張玉琴等[7-12]探索了不同的烤煙方式和工藝,選取去梗葉片和整葉片為對象，從煙葉物理特質、外觀質量、化學成分和經濟效益出發(fā)，采用電熱式溫濕度自控密集烤煙箱進行烘烤。結果表明：去梗處理后的葉片在品質上有顯著提升，裝煙方式的差異和裝煙量的改進有效提高了烘烤效率和經濟效益。

還有學者將研究所得數據選取合適的方法[13-18]用于烤煙的質量特性參數分析，如運用假設檢驗、六西格瑪公差設計、方差分析、過程能力分析、回歸分析等方法在分析實驗數據方面進行了有益的嘗試。

2 煙葉烘烤工序

通常認為烤煙的烘烤不過是將青葉里的水分烘烤出來，使青葉由青色變?yōu)辄S色。其實不然，2008年楊樹勛博士提出了以煙葉組織含水量，水分動態(tài)性為基礎的煙葉烘烤技術，正式確定煙葉烘烤進入科學烘烤時代。他認為，煙葉烘烤過程其實是在烤房內將田間采收的煙葉通過人為調控環(huán)境因素，從而控制煙葉中的蛋白質、糖類以及香酯類物質的含量下加速煙葉衰老死亡的過程。隨著葉片的衰老，葉內大分子有機物(葉綠素、淀粉、蛋白質等)降解、消耗、轉化，產生對品質有用的糖、氨基酸、芳香類物質，當接近最佳品質要求時迅速使煙葉脫水干燥，抑制其衰老以致終止生理生化反應，停止葉片衰老死亡的進程，將生產和烘烤過程中形成的優(yōu)良品質固定下來。一張青葉成為橘黃色的烤后煙，經過了許多復雜的工序。

煙農從煙草站購買煙苗，經過大盤營養(yǎng)土的培育后下地，敷保險膜并扎洞。在煙苗成長期間施肥，針對天氣選擇入水或加深排水溝渠，長出葉片后對病毒預防，打農藥直到煙苗開花。當青葉開花后會將煙芯折掉，便于葉片的成長，使組織營養(yǎng)不至于流失。一棵煙分上、中、下三部分葉片，中部葉片最大，成色組織和化學成分最為豐富，上部和下部腳葉略次。青葉采摘后迅速編煙，將兩片煙葉背靠背扎綁在竹竿上；然后上烘房，經過不同時期溫度的控制，葉片開始失水變干變黃有香氣；最后下桿對斑點和“筋”進行處理，壓制后由煙草站評級,然后由煙草站對其進行過秤收購。整個過程中各環(huán)節(jié)的把控決定了烤煙的質量。

3 烤煙質量改進措施

3.1 影響烤煙質量的原因分析

尋找影響烤后煙質量等級下降的原因，運用因果圖，結合實際情況，集思廣益，從人、機、料、法、環(huán)5個方面進行分析，結果如圖1所示。

圖1 烤煙質量下降因果圖

最終確認有8個可能因素導致烤后煙的質量等級下降，將此初步分析結果與專家進行討論并逐步進行排查后，進行要因確認，如表1所示。

表1 要因確認表

最終確定有5個要因對烤煙的質量有影響，進一步采用多元線性回歸法尋找對烤煙質量有顯著性影響的因素。

3.2 多元線性回歸法對烤煙質量的影響因素分析

運用因果圖、專家問詢和現場考察等方法發(fā)現溫度、風壓、密集度、相對濕度、穩(wěn)溫時間這5個因素對于烤煙的質量等級有很大影響。收集實驗數據，運用Minitab軟件對這5個影響因素進行分析，試圖找出影響烤煙質量變化的關鍵變量。

建立回歸方程為

y=β0+β1x1+β2x2+…+β5x5+ε

建立原假設和備擇假設為

H0:β1=β2=β3=β4=β5=0

H1：β1，β2，β3，β4，β5至少有一個不為0；

收集統計銅仁地區(qū)25戶煙農烘烤煙的烘烤溫度、風壓、密集度、相對濕度、穩(wěn)溫時間的數據，如表2所示。

表2 25戶煙農烤煙數據

表2中，y為含筋率低于0.15上等煙，桿；x1為濕度，%rh；x2為組織溫度，℃(只考慮變黃干筋縮水階段溫度)；x3為密集度(相同烤房所烘烤的桿數)；x4為穩(wěn)溫時間，h；x5為風壓，Pa。

回歸模型中有5個自變量，這些自變量之間可能存在彼此相關。為規(guī)避多重共線性采用逐步回歸法。由Minitab軟件輸出的逐步回歸結果如表3～表5所示。顯著性水平為0.05。

表3 模型匯總

表4 模型的方差分析表

表5 模型參數的估計和檢驗

由表4可知，模型F檢驗的顯著性水平接近0，小于顯著性水平0.05，表明該模型是顯著的。

可得估計的回歸方程為

各回歸系數實際意義為：0.617表示，在其他不變的條件下，溫度每上升1 ℃，上等煙桿數平均增加0.617桿；3.889表示，在其他不變的條件下，穩(wěn)溫時間延長1 h，上等煙桿數平均增加3.889桿。

在顯著性水平0.05的情況下，溫度、穩(wěn)溫時間的P值都小于0.05，所以拒絕原假設，得出烤房內的溫度、穩(wěn)溫時間對烤煙上等煙桿數影響顯著。

回歸系數的假設檢驗為

H0：βi=0；H1：βi≠0(i=2,4)

在顯著性水平α=0.05的情況下，由于Sig.值均小于0.05，可以得出溫度、穩(wěn)溫時間對含筋率(低于0.15的上等煙)影響顯著。

4 改善前后烤煙質量對比分析

烤煙評級時含筋率是重要指標，煙葉含筋率低于0.15為上等煙。含筋率是整烘煙葉中葉片“筋梗”占整葉片的比值，含筋率越低烤煙的上等煙桿數越多[17]。通過對影響烤煙質量的溫度和穩(wěn)溫時間進行改進后，選取銅仁地區(qū)25戶煙農的烤煙含筋率為樣本，如表6所示。運用假設檢驗方法來推斷此地區(qū)煙農烤煙的含筋率是否有顯著降低，顯著性水平為0.05。

表6 25戶煙農的烤煙含筋率樣本數據

由表6計算可知，改進后樣本的烤煙平均含筋率為0.086，對其進行假設檢驗，以確認改進烤煙溫度和穩(wěn)溫時間后烤煙的含筋率是否有顯著降低。

原假設和備擇假設為

H0：π≥0.15H1：π<0.15

運用Minitab軟件對收集的數據進行分析，可得結果如表7所示。

表7 假設檢驗結果

由表7可知，P=0.027<0.05,拒絕原假設。結果表明：改進后煙葉含筋率與改進前相比有顯著降低，烤煙質量得到提升。

5 結 論

本文以貴州銅仁地區(qū)烤煙質量為研究對象，針對當地煙農使用傳統的黃土烤房烘烤煙葉中出現的煙葉質量不穩(wěn)定、高等級煙葉少甚至出現壞房的現象，尋找原因，首先運用因果圖分析影響烤煙質量的因素；其次運用多元線性回歸方法進一步找到影響烤煙質量的自變量，并對其實施改進；最后收集改進后的樣本數據，運用假設檢驗方法將改進后的烤煙含筋率與上等煙含筋率0.15進行比較，在顯著性水平為0.05的情況下，證明烤煙質量等級得到改善，達到了改進效果。實踐中，可以針對上述影響烤煙質量的自變量進行控制，以達到提高烤煙質量的效果，具有一定的實際意義。

本文只研究了干筋期的溫度和穩(wěn)溫時間對上等煙產出率的影響，在烤煙質量評級中除了烤煙含筋率這一指標，還要考慮烤煙的物理和化學成分特性。由于數據收集的難易程度以及所涉及的知識范圍的局限未對此進行討論分析。另外，隨著使用的烤煙新設備、新技術的不斷改良，現有的加工過程中所涉及的人、機、料、法、環(huán)等方面對烤煙質量有影響的因素也在不斷發(fā)生變化，加之貴州地域廣大，各地氣候條件不盡相同，以上方法是否能在整個貴州地區(qū)適用，還有待進一步研究。