碳晶加熱設備在煙葉烘烤上的應用

徐 蕊，李 峰，呂 平，熊 瑩，譚效磊，孫德莉，李新宇，杜名生

（1.山東臨沂煙草有限公司沂水分公司，山東沂水 276400；2.山東中煙工業有限責任公司，山東濟南 250000；3.山東臨沂煙草有限公司，山東臨沂 276000）

0 引言

目前，煙葉生產所用烤房主要加熱方式有燃煤、生物質燃料、太陽能、液體燃料、熱泵等[1-2]。碳晶烤房作為一種煙葉烘烤的新型加熱方式，其工作原理是通過熱輻射傳熱，其遠紅外輻射到煙葉表面時，一部分透過煙葉繼續向前輻射傳遞熱量，另一部分遠紅外輻射被煙葉吸收而引起煙葉內部水分激烈的分子共振，這種分子共振產生熱量，促使煙葉內部溫度上升，并以熱輻射形式傳熱使煙葉內外部水分同時散失[3]。李賢等[4]研究認為，碳晶烤房烤后煙葉感官評吸質量明顯提升。文章從使用碳晶加熱設備和燃煤加熱設備進行烤煙烘烤試驗，分析其烘烤工藝、烘烤成本及對烤后煙葉質量的影響，為提高煙農產值效益提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

臨沂市沂水縣四十里呂家官莊烘烤工場。試驗品種：NC55。

1.2 試驗設計

所選煙葉種植各項農事操作均嚴格按照《山東省公司煙草農業綜合標準體系》進行，選取大田管理規范、個體發育正常、群體生長整齊一致的煙葉進行烘烤試驗。設置2個試驗處理，分別為T1：集裝箱燃煤加熱烘烤設備；T2：集裝箱碳晶加熱烘烤設備。過程中，使用溫濕度自控儀進行烘烤，烘烤工藝參照“8點式”精準密集烘烤工藝。

1.2.1烤房穩定性研究。對兩種類型烤房升溫、保溫性能，溫濕度控制均衡性，空載、烘烤過程風速進行測定與比較。

1.2.2烘烤成本研究。對比兩種類型烤房加熱設備的優缺點，參照當地烘烤工場煤炭、用電價格測算烘烤成本。

1.2.3烤后煙葉產品質量研究。對比兩種類型烤房經濟性狀、外觀質量、化學成分及感官評吸質量進行比較分析。測定烘烤過程中煙葉主要致香成分變化規律，對不同類型烤房烤后煙葉致香成分情況比較分析。原煙經濟性狀參照國家煙葉分級標準統計。煙葉外觀質量、化學成分、感官評吸及致香成分分析在中國農業科學院煙草研究所進行。

2 結果與分析

2.1 烤房升溫、保溫性能測定

采取空炕試驗測試方式，將T1、T2所有門窗關閉，同時點火和開啟循環風機的高速擋，將目標溫度都設定為70℃，比較2種烤房未裝煙時的升溫效果，當2個烤房的溫度分別達到70℃時，立即閉火，停止循環風機運轉，開始記錄烤房溫度降到45℃時所用的時間，比較2種烤房的保溫效果（表1）。

表1 不同類型烤房空炕試驗測試結果

由表1中數據可看出，溫度從26℃升到70℃時，T1、T2的升溫速度明顯加快，T2用時1.35 h，平均升溫速度為32.59℃/h，T1用時1.30 h，平均升溫速度為33.85℃/h，從70℃降至45℃時，T2用時3.65 h，平均降溫速度為6.85℃/h，T1用時3.90 h，平均降溫速度為6.41℃/h，說明T1和T2的升溫和穩溫性能基本相當。

2.2 不同類型烤房溫濕度均衡性測定

T1、T2煙葉烘烤過程中，烤房上棚、下棚、前窗、后窗均掛溫度計，38℃、46℃、68℃測定溫濕度，與自控儀設定溫濕度對比，測定烤房的控溫穩溫效果（表2）。

表2 不同類型烤房溫濕度分布及控制效果記載表（溫濕度 ℃）

從表2中可以看出，T1在各個溫濕度點波動范圍在0.1～1.1/0～0.7，差值平均為0.48/0.29，T2在各個溫濕度點波動范圍在0～0.6/0～0.5，差值平均為0.26/0.21；由此可見，T2溫濕度控制精準度比T1準確。

2.3 不同類型烤房空載及烤中風速測定

風速決定著烤房內熱量傳遞速度、分布狀況、排濕性能、平面與垂直溫度差異等，是評定烤房性能的重要指標（表3）。

表3 不同類型烤房空載及烘烤過程風速測試結果（風速 m/s）

從表3可以看出，烤房空載、變黃期（37～38℃）、定色期（44～45℃），烤房T1、T2風速一致，說明T1、T2烤房密集性能好，無通風透氣現象，烘烤過程中有利于烘烤排濕和保持烤房溫濕度均勻一致。

2.4 烘烤成本比較

對不同類型烤房烘烤能耗及成本情況進行統計，由表4可知，T1處理煙葉烘烤成本為2.64元/kg，T2為2.37元/kg，較T2高出0.33元/kg。

表4 不同類型烤房設備及能耗成本對比

2.5 煙葉經濟性狀比較

對兩類烤房中部烤后煙葉經濟性狀情況進行調查，由表5可以看出，T2煙葉收購均價明顯高于T1，比T1高0.73元/kg，收購均價平均高0.825元/kg。T2烤后煙葉上等煙比例較T1高6.61%，T2比T1上等煙比例平均高6.12%。雜色煙比例較T1有所降低。兩類烤房烤后煙葉橘黃煙、微帶青煙葉比例基本相當。綜上，T2處理烤后煙葉質量得到改善，其原煙的經濟性狀表現明顯較好。

表5 不同類型烤房烤后原煙經濟性狀對比

2.6 煙葉外觀質量比較

選取不同部位煙葉進行外觀質量評價，由表6可知，無論是定性分析還是評價得分，T2煙葉外觀質量明顯優于T1烤房，其中，在顏色、結構、油分方面改善效果較為明顯，在身份、柔韌性、光澤方面兩類烤房烤后煙葉表現相近。

表6 不同類型烤房烤后煙葉外觀質量情況對比

2.7 煙葉化學成分比較

由表7可知，兩類型烤房烤后煙葉內在化學成分各項指標較為接近，碳晶加熱設備烤房烘烤沒有對煙葉內在成分產生不利影響。

表7 不同類型烤房烤后煙葉化學成分情況對比

2.8 煙葉感官評吸比較

對兩類型烤房的不同部位烤后煙葉進行感官質量評價，由表8可知，T2烤后煙葉感官評吸質量明顯高于T1，下部、中部、上部煙葉評吸得分分別較T1高出1.17分、1.33分、2.01分。T2在煙葉香氣量、余味、雜氣方面明顯優于T1處理，在香氣量、刺激性方面略有優勢，燃燒性、灰色方面表現相當。綜合以上，T2條件下的烤后煙葉感官質量更優，較普通烤房對煙葉感官質量改善效果比較明顯。

表8 不同類型烤房煙葉感官評吸質量情況對比

3 結論

從兩種烤房對比情況可以看出，碳晶板在烤房內的均勻分布，保證了烤房內熱量的均勻分布，變黃期烤房內上、下層煙葉變黃均勻一致。從穩定性上來看，兩種烤房升溫和穩溫性能基本相當，碳晶烤房溫濕度控制精準度比燃煤烤房準確。從烘烤工藝上看，碳晶烤房變黃期時間可縮短6～8 h，建議將變黃時間增加在定色期，44℃增加3～4 h，46℃增加3～4 h，定色期濕度適當提高1℃，采用內動力排濕，進一步增加煙葉柔軟度。從烤后煙葉來看，與燃煤烤房相比，碳晶烤房產值效益高、煙葉質量好，感官質量改善效果明顯。