“8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”的創(chuàng)新集成與應(yīng)用

徐秀紅，王傳義，劉昌寶，許家來，楊旭亮，王術(shù)科，郝賢偉,5

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所，農(nóng)業(yè)部煙草生物學(xué)與加工重點(diǎn)實驗室，青島 266101；2.中國煙草總公司山東省公司，濟(jì)南 250101；3.山東煙草研究院，濟(jì)南 250101；4.山東濰坊煙草有限公司，山東 濰坊 261061；5.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院研究生院，北京 100081）

由于密集烤房烤煙具有省工、省時等優(yōu)勢，而且適應(yīng)烤煙規(guī)?；N植和專業(yè)化生產(chǎn)的形勢，目前已成為我國的主要烘烤設(shè)備。但是由于烘烤工藝等原因，密集烘烤煙葉還存在顏色偏淡、油分偏少、香氣不足等問題。如何優(yōu)化密集烘烤工藝，提高煙葉香吃味和工業(yè)可用性是當(dāng)前關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。為了進(jìn)一步提高密集烘烤煙葉的質(zhì)量，充分發(fā)揮密集烤房的優(yōu)勢，近幾年來，對密集烤房的配套設(shè)備、關(guān)鍵烘烤參數(shù)、工藝優(yōu)化等方面一直在進(jìn)行研究改進(jìn)[2-8]。筆者在對密集烘烤變黃溫度、濕球溫度、穩(wěn)溫時間等關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)的發(fā)展要求，實現(xiàn)密集烘烤精準(zhǔn)化，進(jìn)一步提高密集烘烤煙葉質(zhì)量，優(yōu)化創(chuàng)新集成了“8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”，并對其烘烤機(jī)理和烘烤效果進(jìn)行了試驗研究和驗證，通過大面積的推廣應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗研究于 2010年在山東諸城進(jìn)行，以成熟采收的中煙100品種下部葉（3～5葉位）、中部葉（9～11葉位）和上部葉（15～17葉位）為研究材料，在標(biāo)準(zhǔn)化密集烤房中開展試驗。2011年在山東省主產(chǎn)煙區(qū)進(jìn)行了大面積的推廣應(yīng)用。

1.2 試驗處理

設(shè)置了 2個烘烤工藝處理：G1：“8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”，簡稱“8點(diǎn)式精準(zhǔn)工藝”；G2（對照）：傳統(tǒng)工藝，低溫變黃，以36～38 ℃為主要變黃溫度。G1包括 8個關(guān)鍵溫度點(diǎn)：38、40、42、45、47、50、54和68 ℃。技術(shù)核心是相對高溫變黃、提高變黃程度，降低定色溫度和定色前期濕球溫度、延長定色時間，提高定色后期和干筋期濕球溫度。主要技術(shù)參數(shù)列于表1。

表1 “8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”關(guān)鍵參數(shù)Table 1 Key parameters of eight-point curing technology

1.3 試驗方法

烤前鮮煙葉取樣1次，烘烤過程中主要關(guān)鍵溫度點(diǎn)各取樣1次，切去葉尖和基部各1/3區(qū)域，留葉中間1/3區(qū)域，一部分用于測定煙葉水分和葉綠素含量，煙葉水分和葉綠素含量的測定及指標(biāo)的計算參見煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) YC/T 311—2009。一部分于105 ℃下殺青，再于 60 ℃烘干，研磨成粉，由農(nóng)業(yè)部煙草產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心進(jìn)行常規(guī)化學(xué)成分和多酚等的化驗分析。

烤后煙葉按照國標(biāo)GB 2635—92進(jìn)行分級和外觀質(zhì)量鑒定，由農(nóng)業(yè)部煙草產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心進(jìn)行評吸鑒定。

2 結(jié) 果

2.1 “8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”的烘烤機(jī)理

2.1.1 烘烤過程中煙葉葉綠素含量變化 煙葉烘烤過程中變黃速度有差異的一個重要原因是葉綠素降解速率不同。從圖1～3可以看出，“8點(diǎn)式精準(zhǔn)工藝”和對照兩種工藝烘烤過程中煙葉葉綠素降解特性不同。烘烤各主要關(guān)鍵點(diǎn)煙葉葉綠素含量是G2高于G1，葉綠素降解量是G1高于G2。烘烤各階段葉綠素降解速率都是G1明顯快于G2，G1和G2在變黃期葉綠素平均降解速率分別為 1.43 %/h和 1.35 %/h，定色期葉綠素平均降解速率分別為0.23 %/h和0.07 %/h，總平均降解速率分別為0.83%/h和0.71 %/h。

2.1.2 烘烤過程中煙葉水分含量變化 圖4～6顯示，“8點(diǎn)式精準(zhǔn)工藝”和對照工藝烘烤過程中煙葉失水特性有著較大的差異，不同烘烤階段失水速率差異明顯。

隨著烘烤的進(jìn)行，煙葉含水量都呈下降趨勢，在42 ℃以前，2個處理煙葉含水量差異不大，G1處理煙葉含水量由鮮煙葉的81.1%降到71.0%，G2處理降到67.2%；但轉(zhuǎn)火進(jìn)入定色期后兩者煙葉含水量差異明顯，G2處理快速失水，到47 ℃結(jié)束時，G2處理煙葉含水量由42 ℃時的67.2%快速降到只有10.6%，而G1處理煙葉失水相對較平緩，由42 ℃時的70.1%降到35.4%；烘烤進(jìn)行到54℃以后，G1和G2處理煙葉含水量差異不大，葉片含水量均降到4%以下。

圖1 不同工藝烘烤煙葉葉綠素含量變化Fig.1 Chlorophyll content of tobacco leaves cured by different curing technology

圖2 不同工藝烘烤煙葉葉綠素降解量變化Fig.2 Degradation amount of chlorophyll of tobacco leaves cured by different curing technology

圖3 不同工藝烘烤煙葉葉綠素降解速率Fig.3 Degradation rate of chlorophyll of tobacco leaves cured by different curing technology

圖4 不同工藝烘烤煙葉含水量變化Fig.4 Moisture content of tobacco leaves cured by different curing technology

圖5 不同工藝烘烤煙葉失水量變化Fig.5 Moisture loss amount of tobacco leaves cured by different curing technology

圖6 不同工藝烘烤煙葉失水速率Fig.6 Moisture loss rate of tobacco leaves cured by different curing technology

在變黃前期（38 ℃）G1處理煙葉失水量大于G2處理，失水量分別為16.4%和10.3%；而變黃后期（42 ℃）至定色前期（47 ℃），G2處理煙葉失水較多，失水量明顯大于G1處理，42 ℃時G1處理煙葉失水量由變黃初期的16.4%增加到42.9%，而G2處理失水量則由10.3%增加到52.0%，47 ℃時G1處理煙葉失水量由42.9%增加到87.2%，G2處理則由52.0%增加到97.2%；進(jìn)入定色后期和干筋期后，葉片基本全部失水干燥。

各烘烤階段葉片失水速率差異明顯，在變黃前期（38 ℃）G1處理煙葉失水速率快于G2處理，而變黃后期（42 ℃）和定色前期（47 ℃）均以G2處理快于G1處理；定色后期（54 ℃）又以G1快于G2，干筋期時失水速率差異不大。

2.1.3 烘烤過程中煙葉主要化學(xué)成分變化 烘烤過程中煙葉淀粉含量變化如圖7所示。淀粉總降解量為92%左右，由鮮煙葉中的16.7%左右降到烤后的1.5%以下。在變黃階段，42℃以前降解快，含量急劇下降，42℃時淀粉降解量占總降解量的75%～85%，進(jìn)入定色期后降解變緩，淀粉只降解了10%左右。不同烘烤工藝處理煙葉淀粉含量變化不同，G1處理煙葉淀粉含量低于G2處理煙葉，42 ℃前淀粉降解量G1處理明顯高于G2處理?！?點(diǎn)式”工藝?yán)跓熑~烘烤過程中淀粉的充分降解和轉(zhuǎn)化，從而利于煙葉烘烤質(zhì)量的改善。

圖7 不同工藝烘烤煙葉淀粉含量變化Fig.7 Starch content of tobacco leaves cured by different curing technology

烘烤過程中煙葉蛋白質(zhì)含量變化如圖8所示。隨著烘烤的進(jìn)行，煙葉中蛋白質(zhì)逐漸降解，蛋白質(zhì)降解量 45%左右，主要是在變黃期和定色前期降解，47 ℃以后蛋白質(zhì)基本不再降解。不同烘烤工藝煙葉蛋白質(zhì)降解有所不同，G1處理煙葉在烘烤各階段的蛋白質(zhì)含量都明顯低于G2處理，尤其是在變黃期，其煙葉蛋白質(zhì)降解快，降解量大，含量明顯低于G2?！?點(diǎn)式精準(zhǔn)工藝”（G1）可以促進(jìn)蛋白質(zhì)的降解和轉(zhuǎn)化，利于提高煙葉質(zhì)量。

圖8 不同工藝烘烤煙葉蛋白質(zhì)含量變化Fig.8 Protein content of tobacco leaf cured by different curing technology

烘烤過程中煙葉多酚含量變化如圖9所示。隨著烘烤的進(jìn)行，多酚類化合物在葉片中積累量迅速增加，含量逐步提高。G1處理煙葉多酚積累量大，峰值高，G1和G2處理在定色后期（54 ℃）多酚積累量達(dá)到最高，其中以G1處理煙葉多酚積累量多，含量更高，達(dá)到19.59 mg/g，比G2處理高5.16 mg/g；烤后煙葉多酚含量較定色后期（54 ℃）高峰時都有所降低，G1處理煙葉多酚含量由峰值時的19.59 mg/g降到15.54 mg/g，氧化降解了4.05 mg/g，而G2處理煙葉多酚含量由峰值時的14.43 mg/g降到12.20 mg/g，氧化降解了2.23 mg/g。

圖9 不同工藝烘烤煙葉多酚含量變化Fig.9 Ployphenol content of tobacco leaves cured by different curing technology

2.2 “8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”的烘烤效果

2.2.1 對烤后煙葉外觀質(zhì)量的影響 對不同烘烤工藝處理的下部、中部和上部3個部位烤后煙葉按國標(biāo)進(jìn)行分級和外觀質(zhì)量評價（表2）。“8點(diǎn)式精準(zhǔn)工藝”（G1）可以明顯提高3個部位煙葉的橘黃煙比例，減少微帶青煙比例，顯著降低雜色煙比例。改善了煙葉外觀質(zhì)量和提高了煙葉可用性。

表2 不同烘烤工藝烤后煙葉外觀質(zhì)量比較 %Table 2 Apparent quality of tobacco leaves cured by different curing technology

2.2.2 對烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響 從不同處理烤后煙葉主要經(jīng)濟(jì)性狀（表3）看，“8點(diǎn)式精準(zhǔn)工藝”（G1）明顯提高了3個部位烤后煙葉主要經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)。下部葉上等煙比例和均價分別提高了10個百分點(diǎn)和0.86元/kg，而下等煙減少了13.32個百分點(diǎn)；中部葉上等煙比例和均價分別提高了 19.14個百分點(diǎn)和2.27元/kg，而下等煙減少了14.74個百分點(diǎn)；上部葉上等煙比例和均價分別提高了47.92個百分點(diǎn)和4.81元/kg，而下等煙減少了28.94個百分點(diǎn)。

2.2.3 對烤后煙葉評吸質(zhì)量的影響 不同工藝烤后煙葉評吸鑒定結(jié)果列于表4。“8點(diǎn)式精準(zhǔn)工藝”G1處理不同部位煙葉評吸質(zhì)量均明顯好于對照工藝G2處理，下部、中部和上部煙葉評吸得分分別高4.8分、4.9分和1.5分，主要體現(xiàn)在香氣質(zhì)變好，香氣量更加充足，余味更加舒適，雜氣、刺激性減少，整體評吸質(zhì)量得到改善。

2.3 “8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”的推廣應(yīng)用

2011年山東省煙草專賣局（公司）立項推廣“8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”，當(dāng)年在濰坊、臨沂、日照、萊蕪等煙區(qū)推廣應(yīng)用5200 hm2（表5）。與傳統(tǒng)工藝相比，烤后煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量明顯改善，上等煙比例平均提高6.2～9個百分點(diǎn)，均價平均提高 0.08～0.18元/kg，產(chǎn)值平均增加 180～351元/hm2。新增產(chǎn)值148.82萬元，新增利潤57.73萬元，新增稅收32.74萬元，因烘烤用煤減少等節(jié)支139.83萬元，年增收金額達(dá)379.11萬元。取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

表3 不同烘烤工藝烤后煙葉主要經(jīng)濟(jì)性狀Table 3 Economic characters of tobacco leaves cured by different curing technology

表4 不同烘烤工藝烤后煙葉評吸質(zhì)量Table 4 Smoking quality of tobacco leaves cured by different curing technology

表5 “8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”2011年推廣應(yīng)用情況Table 5 Application of eight-point curing technology in 2011

3 討 論

“8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”的特點(diǎn)：一是適當(dāng)提高主變黃溫度，以 38～40 ℃為主變黃溫度，延長 42 ℃凋萎溫度穩(wěn)溫時間，增加煙葉變黃程度和失水量，有利大分子物質(zhì)的充分降解，促進(jìn)更多香氣前體物質(zhì)和香氣物質(zhì)的形成和積累；二是降低定色前期溫度，以 45～47 ℃為主定色溫度以延長定色時間，減少青筋、掛灰、組織僵硬等低次煙，促使香氣物質(zhì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化合成；三是降低變黃后期和定色前期濕球溫度1～2 ℃，減少掛灰、黑糟煙；四是延長定色后期（50～54 ℃）的穩(wěn)溫時間，促進(jìn)香氣物質(zhì)的合成；五是提高定色后期和干筋期濕球溫度，增加橘黃煙比例，改善煙葉顏色和色度，促進(jìn)香氣合成。

煙葉烘烤是一個與物理變化相伴隨的復(fù)雜的生理生化過程[9]，外觀表現(xiàn)為煙葉失水干燥，顏色由綠變黃，內(nèi)部同時進(jìn)行著色素和淀粉、蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)的降解轉(zhuǎn)化及香氣前體物質(zhì)的生成和轉(zhuǎn)化等。

通過優(yōu)化密集烘烤工藝創(chuàng)造適宜的溫濕度條件促進(jìn)煙葉物理變化、生理生化過程的合理進(jìn)行及煙葉變黃和失水的協(xié)調(diào)進(jìn)行，才能進(jìn)一步提高煙葉烘烤質(zhì)量?！?點(diǎn)式精準(zhǔn)工藝”有利于多酚糖苷和酯的分解代謝，促進(jìn)多酚的積累，為非酶棕色化反應(yīng)和煙葉香氣的形成提供了必要的前體物質(zhì)，而且棕色化反應(yīng)適度，對烤后煙葉的顏色有利。

煙葉烘烤過程中顏色的變化是最明顯、最直觀的。顏色變化的實質(zhì)是葉綠素的降解和類胡蘿卜素等黃色素比例的增加，烘烤中煙葉變黃速度的差異主要體現(xiàn)在煙葉葉綠素降解的不同，而葉綠素降解速率與烘烤溫濕度條件密切相關(guān)。采用“8點(diǎn)式精準(zhǔn)工藝”進(jìn)行烘烤，煙葉葉綠素降解速率快，降解量大，降解徹底，煙葉才可能變黃快，產(chǎn)生較多的橘黃煙；傳統(tǒng)工藝烘烤條件下，葉綠素降解相對較慢，降解不徹底，煙葉變黃相對較慢，造成烤后橘黃煙比例相對低，青煙和雜煙比例相對高。

烘烤過程中恰當(dāng)調(diào)控各時期的水分動態(tài)是至關(guān)重要的，對煙葉失水速率的控制得當(dāng)與否是烘烤成敗的關(guān)鍵和核心。烘烤過程中煙葉失水速率受烘烤條件影響，不同環(huán)境影響葉片失水進(jìn)而影響烤后煙葉質(zhì)量。傳統(tǒng)工藝采取低溫變黃、快速升溫定色的方法，使煙葉烘烤前期失水較少，而進(jìn)入定色階段后快速失水干燥，不利于煙葉物質(zhì)轉(zhuǎn)化和合成，影響煙葉內(nèi)、外觀質(zhì)量的形成。

4 結(jié) 論

“8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”使煙葉變黃和失水協(xié)調(diào)進(jìn)行，有利于色素、淀粉、蛋白質(zhì)等物質(zhì)的降解轉(zhuǎn)化和香氣物質(zhì)的積累形成，明顯提高了煙葉烘烤質(zhì)量，與傳統(tǒng)工藝相比，烤后煙葉的橘黃煙比例、上等煙比例和均價明顯提高，雜色煙、青煙等下低等煙明顯減少，組織結(jié)構(gòu)變疏松，色度增強(qiáng)，油分增加，評吸質(zhì)量明顯改善。

應(yīng)用“8點(diǎn)式精準(zhǔn)密集烘烤工藝”可進(jìn)一步提高有效煙葉產(chǎn)量，提升煙葉質(zhì)量，提高植煙效益，為卷煙企業(yè)提供更優(yōu)質(zhì)的原料，提高卷煙檔次及企業(yè)的效益，滿足卷煙生產(chǎn)者和消費(fèi)者的需求。該技術(shù)成果的應(yīng)用能帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，具有良好的推廣應(yīng)用前景。

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