不同機械調控方法和貯存樓層對片煙養護的影響

鄭 好，趙寶良，鄧 丹，郭學衛

（1.武漢樂道物流有限公司，武漢 430000；2.武漢東昌倉貯技術有限公司，武漢 430074）

貯存片煙的自然醇化是在適宜的環境條件下經過連續的生物化學反應，煙葉質量得到改善的過程。此過程主要取決于環境溫度、相對濕度和空氣含氧量［1］。武漢市夏季高溫高濕天氣對于煙葉的自然醇化帶來不利的影響［2，3］，因此開啟空調或除濕機進行降溫除濕，但溫度設定過低（25 ℃左右），煙葉原料會因為進出庫所處的環境溫度差異過大造成煙葉結露現象，給煙葉帶來很大的霉變風險，且對于倉庫能耗的消耗巨大。煙葉倉儲過程中如何既能保證和改善煙葉的醇化質量還能節能降耗成為煙葉倉儲養護所關注的焦點［4，5］。

對于片煙的自然醇化，相對于自然養護法，低排放機械調控法的煙葉外觀質量、感官質量評價更優，更有利于煙葉化學品質的轉化和煙葉內含物的醇化，且可實現煙葉倉貯養護期間的“防蟲防霉＋養護調質＋節能減排”三大功能，目前該技術已在湖北、廣東、河北、上海、浙江等地得到了很好的應用和推廣，形成了養護規范和體系［6，7］。因此，基于行業標準YC/T 300—2018《片煙貯存養護自然醇化法》中以密封垛位為養護單元的低排放機械調控貯存養護技術［8］，采用3 種機械調控方法（整倉除濕、1 次/周密封煙垛除濕、1 次/2 周密封煙垛除濕）在武漢樂道物流有限公司倉庫養護不同樓層的片煙原料，以期探索更好的煙葉醇化路徑、提升煙葉醇化質量。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2018 年云南曲靖144 等級片煙和2018 年貴州畢節446 等級片煙。

1.2 試驗設計

試驗于 2019 年 12 月至 2021 年 10 月在武漢樂道物流有限公司B 棟倉庫實施。采取分區設計，以3種機械調控方法為主區：整倉除濕、1 次/周密封煙垛除濕、1 次/2 周密封煙垛除濕，分別標記為 T0、T1、T2；以 4 個樓層為副區：B 棟的 1、2、3、4 樓。每個處理設置2 次重復，每次重復設置2 個垛位（長×寬×高=9.6 m×1.5 m×3.0 m），每個垛位堆放72 箱片煙。

1.3 測定指標與方法

1.3.1 醇化環境記錄 倉間溫濕度：在每個倉間中部安裝溫濕度計；垛內溫濕度：在機械調控煙垛垛中距地20 cm 左右的位置設置溫濕度自動檢測裝置；箱溫：在垛位兩角和垛位中部（過道左手第1 排、第4排、第6 排）各層煙箱設置自動箱溫檢測探桿，每垛共12 個。

1.3.2 水分檢測 對每個處理煙垛，每次選取垛頭靠近過道右側并放置箱溫檢測探桿的第1、4 層高的2 個煙箱，采用“五點取樣法”在每個煙箱的表層和中心各取1 份樣品，將4 份樣品混勻后檢測水分。在垛位碼放前完成初始水分檢測，之后每4 個月檢測1次，共完成6 次檢測。

1.3.3 化學成分檢測 檢測指標包含：pH、煙堿、總氮、總糖、還原糖、氯、鉀。對每個處理煙垛每次選擇垛頭近走道右側4 層高煙箱，采用“五點取樣法”在煙箱的表層取1 份樣品。在垛位碼放前進行初始化學成分檢測，之后每4 個月進行一次檢測，共完成5次化學成分檢測。

1.3.4 感官評吸評價 評價指標包含：香氣質、香氣量、濃度、勁頭、雜氣、刺激味、余味。由湖北中煙技術中心的5 名評吸專家于2021 年8 月進行感官評吸。

1.4 數據處理

采用Excel 2019 和SPSS 21.0 軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 溫度變化對比

2.1.1 倉間、垛內、箱芯溫度變化對比 從圖1 可以看出，整體上，3 種溫度的變化趨勢基本一致。月平均溫度低于27 ℃，符合煙葉的養護要求。3 種溫度的變化差異表現為在1—2 月和8—12 月，箱芯＞垛內＞倉間，箱芯溫度比垛內、倉間溫度分別平均高1.05、2.29 ℃；在 2 月和 7—8 月，倉間≈ 垛內≈ 箱芯；在3—6 月，箱芯＜垛內＜倉間，箱芯溫度比垛內、倉間溫度分別平均低0.63、1.86 ℃。說明相比倉間和垛內，箱芯能在1 年中更長的時間內維持較高的溫度。

圖1 倉間、垛內、箱芯溫度的變化

2.1.2 不同樓層的倉間溫度變化對比 從圖2 可以看出，4 個樓層的倉間溫度均在32 ℃以下，符合煙葉養護要求。4 個樓層倉間溫度的變化差異表現為在1—2 月和 12 月，4 樓＜3 樓＜2 樓＜1 樓，4 樓比其余3 個樓層分別平均低0.96、1.27、1.69 ℃；在 3—4 月和8 月，4 樓≈ 3 樓≈ 2 樓≈ 1 樓；在 5—7 月中旬，4 樓＞3樓＞2 樓＞1 樓，4 樓比其余 3 個樓層分別平均高0.83、1.55、2.42 ℃；在 9—11 月，4 樓≈3 樓≈2 樓＞1樓，2～4 樓平均比 1 樓高 1.37 ℃。說明相比 1 樓，其余樓層在1 年內的6 個月內能夠維持較高的倉間溫度，且4 樓在高溫月份能夠提供最高的倉間溫度。為了防止倉間溫度過高，倉間開啟了降溫設備，因此4 樓在6—9 月的倉間溫度維持在 26.24～26.42 ℃。

圖2 不同樓層的倉間溫度變化

2.1.3 不同樓層的箱芯溫度變化對比 從圖3 可以看出，4 個樓層箱芯溫度均在28 ℃以下，符合煙葉養護要求。4 個樓層箱芯溫度的大小差異表現為在1—2 月和 12 月，4 樓＜3 樓＜2 樓＜1 樓，4 樓比其余3 個樓層分別平均低 0.91、1.37、2.18 ℃；在 3 月、4 月和 11 月，4 樓≈ 3 樓≈ 2 樓≈ 1 樓；在 5—7 月，4 樓＞3 樓＞2 樓＞1 樓，4 樓比其余 3 個樓層分別平均高 1.12、1.85、3.23 ℃；在8—10 月，4 樓≈ 3 樓≈ 2 樓＞1 樓，2～4樓平均比1 樓高1.24 ℃。說明相比1 樓，其余樓層在1 年內的7 個月內能夠維持較高的箱芯溫度，且4 樓在高溫月份能夠提供最高的箱芯溫度。

圖3 不同樓層的箱芯溫度變化

2.2 相對濕度變化對比

2.2.1 倉間、垛內相對濕度變化對比 從圖4 可以看出，整體上，波動幅度表現為倉間＞垛內。倉間相對濕度受季節影響而變化，在6—7 月的高溫高濕季節，倉間相對濕度達73%，T1 和T2 讓垛內濕度降至55%～60%，符合煙葉養護要求。2 種相對濕度的大小差異表現為在2—9 月，倉間＞垛內，在10—12 月，倉間＜垛內。

圖4 倉間、垛內相對濕度變化

2.2.2 不同樓層的倉間相對濕度變化對比 從圖5可以看出，整體上，4 個樓層倉間相對濕度的變化趨勢基本一致。4 個樓層倉間相對濕度的變化差異表現為在 1—2 月和 11—12 月，4 樓＞3 樓＞2 樓＞1 樓，4 樓比其余3 個樓層分別平均高3.72 個百分點、5.37 個百分點、6.78 個百分點；在 3 月和 10 月，4 樓≈3 樓≈ 2 樓≈ 1 樓；在 4—9 月，4 樓＜3 樓≈ 2 樓≈ 1 樓，4樓比其余3 個樓層平均低6.09 個百分點。因為在高溫高濕季節，倉間降溫除濕設備的開啟，使得4 樓的倉間相對濕度在4—9 月比其他樓層低。由于1—3樓的倉間溫度沒有達到開啟降溫除濕設備的要求，使得其在6—7 月的倉間相對濕度偏高。除了降溫設備的影響，各樓層的倉間相對濕度差異主要是由各樓層的溫差引起的。

圖5 不同樓層的倉間相對濕度變化

2.2.3 不同樓層的垛內相對濕度變化對比 從圖6可以看出，4 個樓層之間的垛內相對濕度無明顯差異。說明對煙垛進行密封通風除濕（T1、T2）可以保證各樓層煙垛的垛內相對濕度一致。

圖6 不同樓層的垛內相對濕度變化

2.3 調控方法與樓層對片煙水分變化的影響

從圖 7 和圖 8 可以看出，3 種調控方法和 4 個樓層的片煙相對含水率變化趨勢基本一致，除2 樓外，均在2020 年8 月達到最小值，在2020 年12 月達到最大值，全程煙葉水分變化均在11%～13%，符合煙葉養護要求。片煙相對含水率在高溫時段降低，在低溫時段上升。這可能是因為在8 月，箱芯溫度較高，片煙水分蒸發速度較快，水分通過蒸發而流失一部分；在12 月，箱芯溫度比倉間溫度低（圖1），箱內空氣遇冷產生結露，使得片煙吸收了結露產生的水分。各樓層中，2 樓的變化幅度最小，這可能是因為2 樓在12 月的箱芯溫度與倉間溫度之差較小。

圖7 3 種調控方法的片煙相對含水率變化

圖8 不同樓層的片煙相對含水率變化

2.4 調控方法與樓層對片煙化學成分變化的影響

從表1 可以看出，3 種調控方法對各化學成分無顯著影響。在醇化16 個月后，部分試驗組的氯、鉀含量增加，這可能是因為在煙葉醇化16 個月后，其他化學成分減少，導致氯或鉀的占比變大。因此通過升降幅度無法分析各處理對氯和鉀的影響。樓層對總氮、總糖、還原糖、鉀的升降幅度無顯著影響。樓層對pH 的升降幅度有顯著影響，1～4 樓的pH 平均降幅分別為4.92%、4.81%、5.43%、5.72%，4 樓和3樓對pH 的降幅顯著大于2 樓和1 樓。樓層對煙堿的降低幅度有顯著影響，但沒有表現為4 樓的影響最大，這可能是因為煙堿對樓層的溫差反應沒有pH 敏感或是其他因素的影響。

表1 3 種調控方法對不同樓層片煙化學成分升降幅度的影響 （單位：%）

2.5 調控方法與樓層對片煙感官質量評價影響

從表2 可以看出，3 種調控方法對各感官質量均無顯著影響，但T1 和T2 的雜氣要略輕于T0。樓層對部分感官質量有顯著影響。整體上，4 樓的各項指標要優于其他樓層，具體表現為香氣質顯著好于1～3 樓；香氣量略好于1～3 樓；刺激味略少于 1～3 樓、余味略優于1～3 樓。

表2 3 種調控方法對不同樓層片煙感官質量的影響

2.6 不同調控方法的能耗對比

從表3 可以看出，雖然T1 和T2 的單臺設備功率約為 T0 的 3.5 倍，但 T1 和 T2 所需設備數量、每月運行次數、單次運行時長都小于T0。在5—10 月T0 運行總能耗遠高于T1 和T2。由于T2 的調控頻率是T1的 1/2，T1 運行 1 年總能耗是 T2 的 2 倍。

表3 不同調控方法的能耗對比

3 小結與討論

不同樓層間的倉間溫度、箱芯溫度、倉間相對濕度有明顯差異且隨月份表現出規律性變化。箱芯溫度是煙葉醇化的主要環境因素，相比外部環境溫度，箱芯在1 年中較長時間（7 個月）維持較高溫度且倉間空調的開啟讓箱芯溫度維持在28 ℃以下。同時，4 樓的箱芯溫度比 3 樓、2 樓、1 樓分別平均高 0.91、1.37、2.18 ℃，且符合片煙養護要求，為加速煙葉醇化進程奠定了基礎。不同樓層間倉間相對濕度有明顯差異且隨月份表現出規律性變化，3 種調控方法均能保障片煙醇化環境的相對濕度維持在65%以下，但T1 和T2 更能維持各樓層垛內相對濕度的穩定和一致。

片煙的相對含水率并沒有表現出隨倉間濕度的增加而增加的現象［9，10］，這是因為本試驗的煙箱都帶有內襯薄膜，箱內片煙的相對含水率受倉間及垛內相對濕度的影響較小，且在降溫過程中，由于箱芯溫度高于外界溫度，箱內水汽濕熱擴散會較多聚集在煙箱薄層貼近內襯薄膜部位，片煙的相對含水率會有適當上升，且箱芯溫度越高于外界環境，箱內煙葉含水率上升現象越明顯。3 種調控方法下箱芯溫度和片煙含水率基本一致，因此對各化學成分和感官質量無顯著影響。由于氯和鉀含量變異系數大、不同部位間煙葉氯含量差異顯著［11，12］、氯和鉀在醇化過程中的含量微量降低，且本試驗的取樣樣品為混打煙葉，因此部分氯和鉀的含量不降反升。

樓層對各化學成分的影響主要表現在對pH 有顯著的降低作用。煙葉pH 表達煙葉有機和無機組分的酸堿平衡狀態，能夠反映煙氣強度（含氮堿類）和刺激性，也可間接反映煙氣的芳香性［13］。同時，評吸結果表明，4 樓的香氣質、香氣量、刺激味、余味優于其他樓層。在3 種方法均能保障片煙正常養護且醇化效果基本一致的前提下，1 次/2 周密封煙垛除濕的能耗最低且工作量最少，便于應用推廣。本試驗為向片煙提質保質、節能減排的高效養護方法轉型提供了有效的參考依據。