空氣源熱泵加熱設(shè)備在煙葉烘烤上的應(yīng)用

徐 蕊，譚效磊，張玉山，張平德，劉仁高，王明輝，王 濱*，徐海榮

（1.山東臨沂煙草有限公司沂水分公司，山東沂水 276400；2.山東臨沂煙草有限公司，山東臨沂 276000）

0 引言

近年來，熱泵技術(shù)在煙葉烘烤中得到了有效應(yīng)用。溫度和濕度是影響烤煙質(zhì)量的關(guān)鍵因素，有些學(xué)者[1-4]研究認(rèn)為，烤房?jī)?nèi)部平面溫差和垂直溫差較小，烤后煙葉質(zhì)量好、顏色均勻度好、雜色煙比例小。從使用熱泵加熱設(shè)備和燃煤加熱設(shè)備進(jìn)行烤煙烘烤試驗(yàn)，分析其烘烤工藝、烘烤成本及對(duì)烤后煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響，為提高煙農(nóng)產(chǎn)值效益提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)：沂水縣烘烤工場(chǎng)，試驗(yàn)品種：NC102

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

所選煙葉種植各項(xiàng)農(nóng)事操作均嚴(yán)格按照《山東省公司煙草農(nóng)業(yè)綜合標(biāo)準(zhǔn)體系》進(jìn)行，均為正常成熟煙葉，且成熟度一致。

1.2.1 烘烤成本研究

通過對(duì)比熱泵加熱和現(xiàn)有燃煤加熱設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，開展烘烤試驗(yàn)研究。設(shè)置2個(gè)處理，分別為T1：普通磚混密集烤房（配備熱泵加熱設(shè)備）；T2：普通磚混密集烤房（配備燃煤加熱設(shè)備）。開展煙葉烘烤試驗(yàn)，測(cè)算各處理烘烤用工成本。

1.3.2 配套烘烤工藝研究

在烘烤過程中，均使用中部煙葉分別于定色期、干筋期開展烘烤工藝研究，對(duì)照采用“8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”。

1）定色前期溫度對(duì)煙葉質(zhì)量的影響。3個(gè)處理。定色前期溫度分別為DW1：45℃、47℃；DW2：45℃、48℃；DW3：44℃、46℃。除處理不同外，按照“8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”進(jìn)行。

2）干筋期濕度對(duì)煙葉質(zhì)量的影響。設(shè)3個(gè)處理。GS1低濕（38℃）：干球68℃時(shí)，濕球38℃；GS2中濕（40℃）：干球68℃時(shí)，濕球40℃；GS3高濕（42℃）：干球68℃時(shí)，濕球42℃。除處理不同外，按照“8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”進(jìn)行。

3）干筋時(shí)間對(duì)煙葉質(zhì)量的影響。設(shè)3個(gè)處理。在烘烤干筋期干球溫度68℃時(shí)，濕球40～42℃，烘烤時(shí)間分別為GS11：全房煙筋全干停火；GS22：全房煙筋全干后延長(zhǎng)6 h停火；GS33：全房煙筋全干后延長(zhǎng)12 h停火。除處理不同外，按照“8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 烘烤成本研究

2.1.1 烘烤過程污染物排放

通過兩類烤房的對(duì)比，T1烤房以電能代替燃煤，對(duì)于當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境來說減少了燃煤所減少的排放。T1與T2相比，每炕煙葉CO2減排1745.1 kg、SO2減排52.5 kg、NOX減排26.25 kg、粉塵減排476 kg（表1）。

表1 兩種烤房排放污染物對(duì)比表（炕/kg）

2.1.2 烘烤用工對(duì)比

由表2可以看出，T1與T2相比，T1每炕人工費(fèi)為42元，T2每炕人工費(fèi)為175.5元，T1比T2每炕減少133.5元。

表2 不同烤房用工情況對(duì)比統(tǒng)計(jì)表

2.1.3 烘烤成本比較

各處理烘烤成本比較見表3，可看出，T1、T2相比，每kg干煙烘烤成本基本相當(dāng)。

表3 不同烤房烘烤成本比較表

2.1.4 烤后經(jīng)濟(jì)性狀比較

從表4可以看出，T1煙葉收購(gòu)均價(jià)為24.55元/kg，T2煙葉收購(gòu)均價(jià)為24.04元/kg，T1比T2高0.51元/kg。

2.1.5 烤后煙葉化學(xué)成分比較

從表5可看出，T1與T2在化學(xué)成分方面無明顯差異。

表5 烤后煙葉化學(xué)成分比較表

2.1.6 烤后煙葉評(píng)吸結(jié)果分析

將烤后煙葉評(píng)吸結(jié)果統(tǒng)計(jì)如表6所示。從表6可看出，熱泵烤房中、上部煙葉評(píng)吸質(zhì)量得分均高于普通烤房，主要原因是熱泵烤房的升溫、穩(wěn)溫性能比較穩(wěn)定，且熱泵烤房上下棚溫差比普通密集烤房小，烤后煙葉內(nèi)在質(zhì)量較好。

表6 不同烤房烤后煙葉評(píng)吸結(jié)果比較表

2.2 配套烘烤工藝研究

2.2.1 定色前期溫度對(duì)煙葉質(zhì)量的影響

1）對(duì)烤后煙葉外觀質(zhì)量的影響。不同定色前期溫度處理中部葉烤后煙葉外觀質(zhì)量如表7所示。由此可以看出，整體外觀質(zhì)量上，DW3處理好于DW2處理，DW2處理好于DW1處理，DW1處理顏色偏暗淡，色度發(fā)暗，DW2和DW3處理顏色較鮮亮。

表7 不同定色前期溫度處理中部葉烤后煙葉主要外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)

2）對(duì)烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響。由表8可知，三個(gè)處理間差異明顯，DW3處理上等煙比例、均價(jià)較顯著高于DW1、DW2處理，下等煙及雜色煙比例顯著降低，均價(jià)為29.36元/kg。DW2處理居中，為26.92元/kg。DW1處理最低，為24.87元/kg。

表8 中部葉不同定色前期溫度處理烤后煙經(jīng)濟(jì)性狀

2.2.2 干筋期濕度對(duì)烤后煙葉質(zhì)量的影響

1）對(duì)烤后煙葉外觀質(zhì)量的影響。不同烘烤工藝處理中部葉烤后煙葉外觀質(zhì)量如表8所示。由此可以看出，GS2和GS3處理顏色較淺，但顏色均勻度、色度好些；GS1處理顏色較深，但顏色均勻度、色度差，GS2處理身份比GS1和GS3處理顯薄。處理間整體外觀質(zhì)量差異不明顯。

2）對(duì)烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響。由表9、表10可知，GS1處理上等煙比例、均價(jià)最高，為28.78元/kg，GS2和GS3處理差異很小。

表9 不同干筋期濕度中部葉烤后煙葉主要外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)

表10 中部葉不同處理烤后煙經(jīng)濟(jì)性狀

2.2.3 干筋時(shí)間對(duì)烤后煙葉外觀質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性狀的影響

1）對(duì)烤后煙葉外觀質(zhì)量的影響。不同干筋時(shí)間處理中部葉烤后煙葉外觀質(zhì)量如表11所示。由此可以看出，三個(gè)處理煙葉整體外觀質(zhì)量較差，GT33處理和GT22處理好于GT11處理。GT33處理色度、油分、柔韌性相對(duì)較好，GT11處理整體明顯較差。

表11 不同干筋時(shí)間處理中部葉烤后煙葉主要外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)

2）干筋時(shí)間對(duì)烤后中部煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響。從不同干筋時(shí)間處理中部煙葉經(jīng)濟(jì)性狀來看，GT33處理經(jīng)濟(jì)性狀表現(xiàn)最好，上等煙比例和均價(jià)最高，其次是GT22處理（表12）。

3 結(jié)論

1）不同烘烤工藝對(duì)煙葉質(zhì)量影響。對(duì)于定色前期溫度，綜合烤后煙葉外觀質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性狀，中部煙葉采用DW3處理（定色前期干球溫度分別為44℃、46℃），有利于烤后煙葉質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性狀的提高；干筋期采用濕度較低于提高煙葉的經(jīng)濟(jì)性狀，較高濕度利于改善煙葉的外觀質(zhì)量。中部煙葉密集烘烤適宜的干筋時(shí)間為GT3處理，即全房煙筋干后延長(zhǎng)12 h。

2）對(duì)自然環(huán)境的影響。以電能代替燃煤烘烤，減少燃煤所產(chǎn)生的CO2、SO2、NOX、灰塵的排放，減少了加煤和清渣的工序，減小勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人工成本。

3）對(duì)煙葉產(chǎn)質(zhì)量的影響。控溫控濕精準(zhǔn)，干球溫度控制在±0.5℃，濕球溫度控制在±0.3℃范圍內(nèi)，由于烤房?jī)?nèi)升溫、穩(wěn)溫性能較好，溫度均衡性和上下棚溫差差異較小，可有效避免掛灰、洇筋、洇片等靠壞煙現(xiàn)象。烘烤時(shí)，烤房?jī)?nèi)溫濕度分布相對(duì)比較均勻，烤后產(chǎn)值效益高，煙葉評(píng)吸質(zhì)量好。從設(shè)備使用情況來看，熱泵烤房在應(yīng)用穩(wěn)定性及節(jié)約成本等方面都有比較優(yōu)越的表現(xiàn)，具有良好的推廣應(yīng)用可行性。