复烤烟叶含水率影响因素探讨

2012-11-06，

作物研究 2012年7期

关键词：烟叶含水率蒸汽

，

(1 湖南农业大学农学院，长沙 410128； 2 贵州烟叶复烤有限责任公司毕节复烤厂，毕节 551700)

2012-06-20

李琳琴(1983—)，女，贵州毕节人，硕士研究生，Email:lilinqing_0401@126.com。

复烤烟叶含水率影响因素探讨

李琳琴1，2，陈思林2

(1 湖南农业大学农学院，长沙 410128； 2 贵州烟叶复烤有限责任公司毕节复烤厂，毕节 551700)

叶片复烤是一个多干扰、强耦合、大滞后、非线性、不确定的大热熔过程。影响复烤烟叶含水率的因素主要有：烟叶的品种、产地、等级、部位，片烟的在线流量大小，干燥区蒸汽压力值的大小以及风机风速的大小，回潮区混合蒸汽、水量值的大小等方面。

烟叶；复烤；水分

烟叶复烤的主要目的是调整烟叶水分，防止烟叶霉变，净化烟叶香气，杀灭虫菌，使烟叶保持色泽鲜艳。烟叶复烤是一个多干扰、强耦合、大滞后、非线性、不确定的大热熔过程，在生产过程中始终存在着具有一定温度、湿度、压力、流速的传热介质与烟叶相对运动过程中发生热交换的作用。探讨复烤烟叶含水率的影响因素，研究如何使烟叶充分干燥、冷却、回潮，最后达到烟叶水分的工艺标准要求，是烟草行业面临的重要课题。

1 烟叶的产地、品种、部位、等级

由于自然条件、土壤质地、品种差异、栽培措施、环境等因素的不同，烟叶的内在品质也会不同。以贵州省毕节地区为例，毕节地区位于东经103°36′～106°43′，北纬26°21′～27°46′，属贵州层状高原中山地貌，北亚热带湿润季风气候。雨量适中，光照和煦，光、热、水同期，是发展烤烟生产的理想区域。毕节地区烟叶种植大多分布在山区、半山区及丘陵地带，大区域连片种植相对困难。受气候、土壤、环境等条件的限制，该地区烟叶品质存在较大差异，即使同一产区、同一部位、同等级烟叶也会因种植方式差异导致烟叶内在品质不同。

烟叶的品种不同，其外观品质、物理特性和内在品质也存在不同。多叶型品种一般叶片薄，干物质少，品质较差，经复烤机复烤时，失水速度较快；少叶型品种一般叶片较厚，保水力强，干物质多，质量较好。经复烤机复烤时，应该通过感观对烟叶品质进行鉴定，区别对待不同的品种，调整复烤机参数，使复烤后的叶片水分符合要求[1～8]。张发明[9]等的试验得出：红花大金元调制后的单叶质量、叶片含水率、含梗率、单位面积质量和极性有机化合物含量较高；云烟85烟叶的单叶质量、叶片及叶脉中的含水率和极性有机物的积累量均较低；K326调制后烟叶中的含梗率和烟叶单位面积质量最小，烟叶疏松度和填充力较好。因此，不同品种的烟叶，由于调制后的单叶重、含水率等不同，经复烤机复烤所需设定的参数也不同。

烟叶的部位和等级不同，其理化特征也不一样(表1)，所用的复烤技术就不一样。下部叶身份较薄，结构较疏松，油分少，保水力差，干物质积累少，但其吸湿性较强。经复烤机复烤后的下部烟叶，在贮存过程中容易吸收空气中多余的水分，使烟叶水分偏高或者霉变。因此复烤下部烟叶必须把好水分关。中部烟叶身份中等，组织结构较疏松，油分有，内含物丰富，含水量适中，易于把握好复烤后的水分。上部烟叶身份稍厚，叶片结构紧密，干物质含量多，水分含量少，保水力强，油分重，有一定的复烤难度。

表1 烟叶等级的品种规定

2 在线流量的稳定性

流量的稳定性即流量控制的稳定性，在打叶复烤工艺过程中，温度、水分、流量是三个重要的工艺参数。控制好在线烟叶流量就能保证烟叶质量，同时提高设备有效运行率和有效作业率[10,11]。如果流量不稳定，就容易造成加工过程中烟叶水分不稳定，造碎率增加，致使设备堵塞、停机，导致烟叶的含水率和温度很难均匀一致。复烤厂烟叶流量主要由人工操作控制，人为因素影响比较严重，稳定性较差，烟叶流量的波动性较难把握。当流量波动较大时，容易造成烟叶水分和温度不均匀，甚至使复烤后成品片烟的返箱率增加。

3 复烤机干燥区参数

3.1 干燥区蒸汽压力值

复烤机干燥区温度主要是通过调节蒸汽压力来实现的，蒸汽压力的大小直接影响烟叶的干燥速度及干燥的均匀性。在流量不变的情况下，蒸汽压力低，烟叶的干燥速度也会降低，整车烟叶烘烤就不均匀，经回潮区回潮时部分烟叶容易吸收水分从而使水分超出标准要求；蒸汽压力高，烟叶能充分干燥，但烟叶中的致香成分不容易保留，且自身温度也相应升高，经冷却区不能充分冷却到所需数值，从而影响烟叶在回潮区的吸湿效果，以至于烤机出口处烟叶水分偏干，组织结构受到破坏，且卷曲率增大，造碎率增加。因此，蒸汽压力低时，需关闭部分或全部烤机百叶窗，以保证整机温度适合充分干燥烟叶；蒸汽压力高时，需开大百叶窗，保证有多余的冷空气进入烤机，参与干燥循环，以降低烟叶表面的温度，使烟叶经冷却区时能充分冷却下来，利于进入回潮区回潮。目前打叶复烤模式在复烤环节都是采用低温慢烤，干燥区温度设置都采用弧线定温法，干燥一区、四区的温度要比干燥二区、三区的低，由此减少烟叶的卷曲率和造碎率，有利于烟叶中致香成分的保留。简辉[7]等认为，复烤温度对烟叶的致香成分有明显的影响，较低的复烤温度有利于烟叶中致香成分的保留，设定80～90℃的复烤温度较有利于保留烟叶中的致香成分。随着复烤温度的升高，中下部叶的刺激性有所增加，上部叶的刺激性变化不明显，即将复烤温度控制在80～90℃较有利于改善叶片的物理性状和烟叶中苯甲醇、茄酮、β-大马酮、β-二氢大马酮、二氢猕猴桃内酯、巨豆三烯酮、新植二烯等主要致香成分的保留以及卷烟香气量的保持[12]。

3.2 干燥区风机风量

干燥风机风量的大小对烟叶干燥速度及均匀性产生影响。风机风量过大容易使物料在干燥区内形成漩涡堆积，对烟叶的烤透率和均匀性产生影响，不利于烟叶的回潮；风机风量过小，穿过导流板到达输送网带的风量就小，不利于烟叶的充分干燥，影响烟叶的干燥速度，并且固定不变的车速容易导致整车烟叶烤透率不好，不利于回潮处理且回潮后的水分不均匀，达不到工艺要求。为保证烟叶干燥质量，需提高干燥区设定温度，导致烟叶卷曲大，平均烤透率差，严重影响产品质量。

4 冷却区温度

4.1 室外气温≥30℃时

冷却阶段是采用平衡冷却机来控制烤机内循环气流的温度。当室外气温≥30℃时，要求新鲜空气全部从外部通过进汽管道进入，在输送网带烟片层上停留一段时间，然后再通过排汽管道排出。整个过程不需要热气流来与之混合以提高机内的气流温度。有资料表明，冷却区温度控制在35～40℃之间时物料才处于最佳吸湿状态。以毕节复烤厂打叶一车间冷却区为例，当冷却区温度控制在30～35℃时，烟叶的回潮效果最好，烤机出口处的烟叶水分较稳定。

4.2 10℃≤室外气温<30℃

当室外气温介于10℃和30℃之间时，冷却区内的温度控制器就会感应到外界冷气流，然后自动调节循环气流活门，控制进入冷却区的新鲜空气量，让机内的部分热气流离开片烟层与之混合，以提高整机内的气流温度，使机内的温度控制在30～35℃之间，确保烟叶在回潮区能充分回潮。

4.3 室外气温<10℃

当室外气温<10℃时，进入烤机内参加冷热风循环的新鲜空气较少，但也需要更多的热气流来循环，以保持冷却区的恒定温度和恒定气流量，有利于回潮工序的稳定。这时烤机进入的新鲜空气量相对较少，以保证有足够的热气流在冷却环节参与循环。冷却区的烟叶温度只有充分达到恒定温度时，烟叶在回潮区才会有很好的回潮效果，出口烟叶水分才会均匀一致。

5 回潮区蒸汽混合水量及流风机风速的调整

5.1 回潮区蒸汽混合水量的调整

在我国，对烟叶进行回潮处理是混合使用蒸汽和冷水喷雾进行，因此在回潮过程中汽、水喷入量要适宜，才能使出口烟叶水分符合工艺要求。回潮区所用的水是通过高压泵增压后供给，蒸汽作为回潮所需的热源，通过蒸汽管和高压喷嘴将水和蒸汽混合后快速喷出，使喷出的水能较好地汽化，增加回潮空气的相对湿度和温度。蒸汽喷入量过大，容易使叶片由于温差大造成卷曲，有时甚至产生油性烟；蒸汽喷入量过小，烟叶表面温度偏低，通过回潮后的烟叶温度低于工艺标准要求，不利于打包和贮存。在回潮区，在空气相对湿度相同的条件下，温度越高，烟叶的平衡水分越大，吸湿速度越快；温度越低，平衡水分越小，吸湿速度越低。现有的复烤技术的资料和教材上，要求复烤机回潮部分的温度为45～55℃，相对湿度100%。但张晓明[8]通过试验得出，在生产实际中，定潮房温度为50℃，空气相对湿度最佳为40%～50%，最高不超过55%。烟叶在回潮房里微有吸湿现象，处于一种看不见的水蒸气空气中，烟叶受潮和烟叶水分含量的大小关键在烤机出口处，也就是当温度低于50℃以后，湿度逐渐变大，烟叶才逐渐吸收并固定水分，从而使水分达到工艺标准要求。在回潮区，如果烟叶表面的温度大于空气中的水蒸气压力的温度，烟叶就不能很好地通过热传递来吸附空气中的水分，以至于出口处烟叶水分偏干，并且温度偏高，不利于打包储存；如果烟叶表面的温度低于空气中的水蒸气压力的温度，烟叶能很好地通过热传递来吸附水分，甚至有时由于温差大而造成油性烟叶的产生，使出口处的烟叶水分不均匀[13]。因此，回潮区的蒸汽和水的喷入量要根据烤机内的烟叶情况作适时调整，以保证出口处的水分、温度符合工艺要求，利于打包和储存。因此，在生产过程中，根据烟叶的烤透率效果，合理调整蒸汽混合水喷入量。

5.2 回潮轴流风机风速的调整

回潮区烟叶的吸湿环境主要是利用回潮风机的风量把雾化水带到烟叶表面，提高回潮区的空气相对湿度，使烟叶能充分吸湿，达到工艺要求的水分。空气相对湿度不但影响烟叶吸湿能力，而且影响烟叶吸湿速度；空气的相对湿度越高，烟叶回潮越快。烟叶在干燥后的回潮过程中，空气的相对湿度一般保持在95%以上。如果回潮风机的风量过大，在提高空气相对湿度的同时也容易使烟叶形成漩涡堆积或漂浮状态，从而导致吸湿不均匀，有时甚至能把未能汽化的多余的水分带到烟叶表面，形成冷凝水滴，影响烟叶的品质[14,15]。而且水蒸气从空气中向烟叶表面转移需要一定的时间，如果风机风量过大，加快了空气的流动速度，一部分水蒸气与烟叶的接触时间较短而来不及转移，烟叶就不能较好地吸湿并且会产生吸湿不均现象，容易造成出口处烟叶温度偏高，水分偏干。如果回潮风机的风量过小，所提供的空气相对湿度就小，部分水蒸气还不能到达烟叶表面参与水分转移，整个环境的相对湿度不能满足烟叶的吸湿，从而使出口处的烟叶水分偏干，温度偏低，容易造成打包过程中的造碎。

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