平頂山煙區(qū)烤煙烘烤工藝現(xiàn)狀及問題分析

張富生　過偉民　陳祖銷　李俊營　楊楠　陰廣宇

摘? ? 要：為合理優(yōu)化豫中煙區(qū)煙葉烘烤工藝，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集2019—2021年烘烤過程的烤房溫濕度數(shù)據(jù)4 016套，分析烘烤各階段的時間和溫濕度管理指標，總結(jié)烘烤工藝執(zhí)行的主要問題并提出下一步建議。結(jié)果表明：（1）煙葉烘烤總時長的中位數(shù)在184～200 h，烘烤過程的時間管理表現(xiàn)出總時間和變黃期時間長、定色期和干筋期時間短的“兩長兩短”特點；（2）烘烤變黃期、定色期和干筋期濕球溫度的中位數(shù)分別在33～37 ℃、32～36 ℃、36～39 ℃，烘烤過程濕球溫度表現(xiàn)為上升—下降—上升的“N”型變化規(guī)律；（3）烘烤工藝主要存在“各階段時間分配不合理、變黃后期—定色期濕球溫度偏低問題，這與基層專業(yè)技術(shù)人員短缺、技術(shù)資源供需矛盾和種、烤不能緊密結(jié)合等原因有關(guān)。下一步，應(yīng)加快推進烘烤工藝曲線規(guī)范化和“種采烤”一體化，探索烘烤模式數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提升煙葉烘烤技術(shù)落實到位率。

關(guān)鍵詞：烤煙；烘烤工藝；大數(shù)據(jù)；變黃期；定色期；專業(yè)化烘烤

中圖分類號：TS44+1? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2023.S.019

Current Situation and Problem Analysis of Flue-cured Tobacco Baking Technology in Pingdingshan Tobacco Area

ZHANG Fusheng1， GUO Weimin2， CHEN Zuxiao2， LI Junying1， YANG Nan1，YIN Guangyu1

（1.Pingdingshan Tobacco Company of Henan Province， Pingdingshan， Henan 467000， China; 2.Zhengzhou Tobacco Research Institute of China National Tobacco Corporation， Zhengzhou， Henan 450001， China）

Abstract： In order to reasonably optimize the tobacco leaf baking process in the central Henan tobacco region， 4 016 sets of temperature and humidity data of the curing room during the curing process from 2019 to 2021 were collected using the Internet of Things technology， the time and temperature and humidity management indicators of each baking stage were analyzed， the main problems in the implementation of the baking process were summarized， and suggestions for the next step were put forward. The results showed that： （1） The median of the total curing time was 184-200 h. The time management of the curing process showed the characteristics of "two long and two short"： long total time and yellowing period， short color fixing period and dry gluten period; （2） The median of wet bulb temperature in yellowing stage， color fixing stage and dry gluten stage were 33-37 ℃， 32-36 ℃ and 36-39 ℃， respectively. The wet bulb temperature showed a 'N' pattern of increase decrease increase during baking; （3） The baking process mainly had the problem of unreasonable time allocation at each stage and low wet bulb temperature from the late yellowing to the color fixing period， which was related to the shortage of professional technicians at the grass-roots level， the contradiction between supply and demand of technical resources， the inability to closely combine seed and baking. In the next step， we should accelerate the standardization of baking process curve and the integration of 'seed collection and baking'， explore the digital transformation of baking mode and improve the implementation rate of tobacco leaf baking technology.

Key words： flue-cured tobacco; baking process; big data; yellowing period; color fixing period; specialized baking

烤煙煙葉在大田成熟采摘后需裝入烤房，在一定的溫濕度條件下進行烘烤調(diào)制，以達到烤干、烤黃、烤香等目的。以烘烤階段劃分時間和溫濕度管理為核心的烘烤工藝是決定煙葉烘烤質(zhì)量和煙農(nóng)經(jīng)濟收益的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)。20世紀90年代以來，我國煙葉烘烤設(shè)備由土烤房向密集烤房升級改造[1-3]，形成了以變黃期、定色期和干筋期為主要階段的三段式烘烤工藝[4-7]，帶動煙葉烘烤規(guī)模化、集約化水平持續(xù)提升。由于成熟期氣象條件、鮮煙葉素質(zhì)、烘烤設(shè)施等的差異，不同區(qū)域、年份煙葉的烘烤工藝有所差異[8-9]，烘烤過程各階段的持續(xù)時間、溫濕度調(diào)控很大程度還依賴于烘烤師的主觀經(jīng)驗。這種烘烤方式缺少烘烤過程數(shù)據(jù)的大規(guī)模收集和分析，限制了烘烤工藝問題的準確發(fā)掘和定向優(yōu)化。

近年來，隨著燃煤烤房改造和清潔能源烤房升級[10-11]，一批可用性強的烘烤數(shù)據(jù)采集裝備在煙草行業(yè)逐漸普及[12-14]，海量烘烤數(shù)據(jù)的分析及應(yīng)用在改善煙葉烘烤質(zhì)量中發(fā)揮了巨大潛力。2019年開始，平頂山煙區(qū)率先推進煙葉烘烤物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備安裝普及，初步實現(xiàn)了烘烤過程溫濕度的實時監(jiān)測和異常預(yù)警。與此同時，也發(fā)現(xiàn)了部分區(qū)域煙葉烘烤工藝與三段式烘烤工藝[4，15]有所偏離，這可能是影響煙葉質(zhì)量的重要因素，但仍有待于進一步分析驗證?；诖耍B續(xù)3年利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集平頂山煙區(qū)烘烤過程的溫濕度數(shù)據(jù)，分析烘烤工藝指標，結(jié)合國內(nèi)外烘烤工藝報道和當?shù)責熑~生產(chǎn)實際，總結(jié)工藝問題和形成原因，為合理優(yōu)化煙葉烘烤工藝提供支撐。

1 材料與方法

1.1 烘烤過程溫濕度時序數(shù)據(jù)采集

2019—2021年，采用在烤房控制儀加裝物聯(lián)網(wǎng)通訊模塊的方法，在平頂山煙區(qū)的6個產(chǎn)煙縣跟蹤采集烘烤過程溫濕度數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集情況見表1。

1.2 烘烤工藝指標分析方法

以《烤煙烘烤技術(shù)規(guī)程》（GB/T 23219—2008）[15]為基礎(chǔ)，提取每烤次烘烤工藝溫濕度曲線的烘烤時長（總時長和變黃期、定色期、干筋期時長）、烘烤時間分配（各階段占烘烤總時長比例）、濕球溫度3類工藝執(zhí)行指標，進行烤煙烘烤工藝指標數(shù)據(jù)分析。1.3 數(shù)據(jù)處理

采用IBM Statistics SPSS 19.0和Microsoft Excel 2016軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 烘烤工藝過程數(shù)據(jù)分析

2.1.1 烘烤時長 由表2可知，平頂山煙區(qū)烘烤各階段時長及分配規(guī)律年度間基本一致，3年中部煙葉烘烤總時長的中位數(shù)在181.3～188.6 h，中間50%數(shù)據(jù)分布在147.7～209.4 h，變黃期時長的中位數(shù)在87.4～92.3 h，定色期時長的中位數(shù)在50.4～55.9 h，干筋期時長的中位數(shù)在33.2～40.3 h。上部煙葉烘烤總時長的中位數(shù)在186.8～199.5 h，中間50%數(shù)據(jù)在169.1～221.2 h，變黃期時長的中位數(shù)在104.0～113.5 h，定色期時長的中位數(shù)在48.1～49.7 h，干筋期時長的中位數(shù)在30.0～32.7 h。由圖1看出，中部煙葉變黃期時長占烘烤總時長比例的中位數(shù)在46.4%～51.1%，定色期占比在29.7%～32.8%，干筋期占比在19.2%～22.4%，上部煙葉分別在55.1%～57.8%、25.5%～27.1%、16.1%～17.8%。與中部葉相比，上部葉變黃期時長的中位數(shù)及其占比較中部葉大，定色期和干筋期時長的中位數(shù)及其占比較中部葉小。

2.1.2 烘烤各階段的濕球溫度 由表3可以看出，烘烤過程濕球溫度的調(diào)控規(guī)律各年度間基本一致。中部煙葉烘烤變黃前期和中期的濕球溫度相當，中位數(shù)接近37 ℃，變黃后期濕球溫度下降至35.5 ℃左右，定色前期至定色中期進一步下降至34～35 ℃，定色后期至烘烤結(jié)束濕球溫度逐步回升，至干筋后期濕球溫度穩(wěn)定在38～39 ℃。與中部煙葉相比，上部煙葉烘烤過程濕球溫度的調(diào)控規(guī)律相似但總體較低，變黃中期較中部煙葉低1 ℃左右，變黃后期至烘烤結(jié)束低1～2 ℃。干球溫度與濕球溫度差值越大，煙葉在烘烤過程中失水較快，對煙葉烘烤質(zhì)量影響較大。上部葉在烘烤過程中濕球溫度較中部葉低，在一定程度上說明上部葉鮮煙葉細胞結(jié)構(gòu)緊密，煙葉失水較為困難。

2.1.3 溫濕度擬合曲線 擬合2019—2021年烘烤工藝曲線，由圖2-A可以看出，烘烤總時間小于7 d時，變黃前期至中期（4～40 h）的濕球溫度基本穩(wěn)定，變黃后期至定色中期（41～94 h）濕球溫度小幅下降1.0～1.5 ℃，定色后期至干筋后期（95～143 h）濕球溫度上升至38.9 ℃；烘烤總時間在7～8 d，變黃期時間相對延長，變黃前期至中期（7～76 h）的濕球溫度基本穩(wěn)定，變黃后期至定色中期（77～134 h）濕球溫度下降1.5～2.0 ℃，定色后期至干筋后期（135～183 h）濕球溫度上升至38.1℃。由圖2-B可以看出，烘烤總時間在8～9 d，變黃期時間延長，變黃前期至中期（10～92 h）的濕球溫度基本穩(wěn)定，變黃后期至定色中期（93～155 h）的濕球溫度下降2.0～3.0 ℃，定色后期至干筋后期（156～208 h）的濕球溫度持續(xù)上升至接近38 ℃。烘烤總時間在9 d以上，變黃期時間進一步延長，變黃前期至中期（10～108 h）的濕球溫度基本穩(wěn)定，變黃后期至定色中期（109～184 h）的濕球溫度下降3.0～3.5 ℃，定色后期至干筋后期（185～239 h）的濕球溫度持續(xù)上升至接近38 ℃。整體來看，平頂山煙區(qū)隨烘烤總時間增加，變黃期逐步延長，定色期和干筋期時間差異不大，濕球溫度在變黃后期至定色中期的下降幅度呈增加趨勢。

2.2 煙葉烘烤工藝特征分析

2.2.1 烘烤過程時間管理特征分析 2019—2021年平頂山煙區(qū)中部和上部煙葉變黃期時長占烘烤總時長的比例在46.4%～57.8%，定色期時長占比在25.5%～32.8%，干筋期占比在16.1%～22.4%。與國內(nèi)外烘烤工藝[12-14，16]相比，烘烤總時間和變黃期時間明顯較長，定色期和干筋期時間相對較短，烘烤過程時間管理呈現(xiàn)“兩長兩短”特點。這一方面與平頂山煙區(qū)煙葉大田生長勢強、單葉質(zhì)量高[17]導(dǎo)致的煙葉不易變黃有關(guān)，另一方面也與煙農(nóng)過度追求防止烤青，大幅度增加變黃期時間有關(guān)。烘烤中過度延長變黃期會導(dǎo)致葉片干物質(zhì)消耗較多，烤后煙葉片薄、色淡、葉片僵硬等問題。烘烤定色期時間與香味物質(zhì)形成密切相關(guān)[18]，適當延長定色期時間能改善烤后煙葉的香氣質(zhì)量[19]，提高煙葉感官品質(zhì)。因此，應(yīng)重視烘烤過程不同階段時間的合理分配，適當縮短變黃期時間，延長定色期時間。

2.2.2 烘烤過程濕度管理特征分析 烘烤過程濕球溫度與煙葉內(nèi)在化學(xué)成分轉(zhuǎn)化密切相關(guān)?？緹熑问胶婵竟に嘯4]強調(diào)濕球溫度對烘烤過程煙葉品質(zhì)形成的重要作用，國內(nèi)外烘烤工藝[12-14，16]提出變黃前期、變黃后期、定色前期、定色后期的濕球溫度范圍分別為34～38 ℃、36～38 ℃、36～38 ℃、37～40 ℃，而2019—2021年平頂山煙區(qū)中部煙葉上述4個階段的濕球溫度分別為36.7～36.8 ℃、35.1～35.6 ℃、34.2～34.6 ℃、35.1～35.9 ℃，上部煙葉分別在36.4～36.8 ℃、32.8～33.9 ℃、32.2～33.3 ℃、33.8～35.1 ℃。對比來看，平頂山煙區(qū)變黃前期濕球溫度較高，變黃后期至定色后期濕球溫度明顯較低。這主要與當?shù)責熮r(nóng)的烘烤習慣有關(guān)，變黃前期擔心煙葉烤青，濕球溫度保持在較高水平，導(dǎo)致煙葉水分不易排出，而變黃后期至定色期擔心煙葉水分含量過高發(fā)生酶促棕色化反應(yīng)而烤黑，加大排濕把冷風門甚者烤房檢修門全部打開，濕球溫度持續(xù)大幅度下降，煙葉在定色前期過早完成葉片干燥，背離了烘烤工藝中“黃干協(xié)調(diào)”的要求，導(dǎo)致烘烤重要致香反應(yīng)——美拉德反應(yīng)進行不充分[20]，烤后煙葉顏色淺淡，香氣質(zhì)量下降。因此，應(yīng)重視烘烤過程濕球溫度的合理調(diào)控，適當降低變黃前期的濕球溫度，穩(wěn)定變黃后期至定色期的濕球溫度。

2.3 烘烤工藝特征成因剖析

2.3.1 基層專業(yè)技術(shù)人員短缺 目前烘烤技術(shù)隊伍的技能水平滯后于密集烤房的發(fā)展，烘烤專業(yè)技術(shù)人才數(shù)量偏少且分布不均。由于密集烤房干濕球溫度、通風排濕等原理的專業(yè)性較強，涉及多學(xué)科的知識，除要求熟悉煙葉生產(chǎn)和一般烘烤技術(shù)外，還要有烤房工作原理和控制理論等方面的基礎(chǔ)知識。烘烤技術(shù)人員大多對烘烤理論體系不能準確掌握，缺少實操經(jīng)驗，對烘烤中存在的問題找不到原因，影響了煙葉的烘烤質(zhì)量和烘烤工藝的技術(shù)到位率。

2.3.2 技術(shù)資源供需矛盾明顯，種與烤難以緊密結(jié)合? ?煙葉烘烤過程一般由煙農(nóng)聘用烘烤師進行，而目前技術(shù)資源的供需存在矛盾。煙農(nóng)與烘烤師在種與烤上的結(jié)合不夠緊密，煙農(nóng)只負責種植、采收，烘烤師只負責烘烤，因此采收后的鮮煙素質(zhì)很難保證，部分烘烤師為最大程度降低煙葉烤黑風險而采取不科學(xué)的烘烤方法，即為了防止煙葉掛灰，在充分延長變黃期持續(xù)時間使煙葉變黃的情況下，快速降低濕球溫度、增加排濕使煙葉在相對低的環(huán)境溫度下脫水干燥，降低酶促棕色化反應(yīng)風險。

3 討論與結(jié)論

從烘烤過程時間管理來看，本研究發(fā)現(xiàn)平頂山煙區(qū)中部煙葉的烘烤總時長在184～189 h，上部煙葉在187～200 h，與津巴布韋煙葉6.5～7.5 d[21-22]的烘烤總時間相比明顯較長。烘烤時間分配表現(xiàn)為總時間和變黃期時間長、定色期和干筋期時間短的“兩長兩短”特點。與汪伯軍等[6]、孫福山等[7]變黃期占比40%～45%、定色期占比35%左右、干筋期占比20%～25%的研究結(jié)果相比，平頂山煙區(qū)烘烤變黃期時間明顯較長，定色期時間明顯較短，這可能導(dǎo)致烤后煙葉片薄、色淡、僵硬等問題。

從烘烤過程濕球溫度調(diào)控來看，國內(nèi)外多數(shù)烘烤工藝提出烘烤過程濕球溫度隨干球溫度上升階梯升高[4，6-7]，而平頂山煙區(qū)部分烤房烘烤過程濕球溫度呈上升—下降—上升的“N”型變化規(guī)律，從變黃后期開始，濕球溫度較常規(guī)工藝報道低2 ℃以上，這可能導(dǎo)致煙葉過早過快干燥，致香物質(zhì)合成不充分，烤后煙葉顏色淺淡等一系列問題。

影響煙葉烘烤特征因素有很多，如品種、土壤環(huán)境、施肥情況[23]、氣候條件[24]、采收成熟度[25]等，平頂山煙區(qū)烘烤工藝特征較國內(nèi)外所報道的工藝較為明顯，為避免由烘烤時間和濕球溫度調(diào)控等引發(fā)的相關(guān)問題且能夠提高煙葉生產(chǎn)效率，應(yīng)結(jié)合當?shù)貙嶋H情況加強對煙葉烘烤工藝管理，提高煙葉烘烤工藝與特定鮮煙素質(zhì)的匹配程度，如在一定程度上縮短變黃期，提高烘烤過程濕球溫度等。

本研究總結(jié)了平頂山煙區(qū)2019—2021年烘烤工藝執(zhí)行過程存在的“各階段時間分配不合理、變黃后期至定色期濕球溫度偏低”特征，從專業(yè)技術(shù)人員短缺、技術(shù)資源供需矛盾、種烤結(jié)合不夠緊密等方面剖析了烘烤工藝特征的成因，下一步應(yīng)加強技術(shù)培訓(xùn)，重點在規(guī)范烘烤工藝曲線、簡化烘烤控制儀操作、加強“種采烤”一體化技術(shù)推廣、探索煙葉烘烤數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級等方面加強研究和應(yīng)用推廣，提高烘烤工藝落實到位率。

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收稿日期：2023-03-22

基金項目：河南省煙草公司平頂山市公司重點科技項目（2021410401240111）；河南省煙草公司平頂山市公司科技項目（平煙〔2020〕55號）；河南省煙草公司平頂山市公司創(chuàng)新項目（PYGL202208）

作者簡介：張富生（1972—），男，河南平頂山人，農(nóng)藝師，主要從事煙葉調(diào)制研究。

通訊作者簡介：陰廣宇（1973—），男，河南平頂山人，農(nóng)藝師，主要從事煙葉生產(chǎn)技術(shù)研究。