變頻電機(jī)對密集烘烤煙葉質(zhì)量的影響

李旭華，邱妙文，文 俊，何振峰

（1.廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，廣州 510145；2.廣東省煙草南雄科學(xué)研究所，廣東 南雄 412400）

密集式烤房是近幾年煙葉產(chǎn)區(qū)大規(guī)模推廣應(yīng)用的新型烤煙烘烤設(shè)備，是煙葉烘烤環(huán)節(jié)的一次重大技術(shù)改革。密集式烤房具有容量大、裝煙多、獨(dú)立供熱、風(fēng)機(jī)強(qiáng)制供熱和通風(fēng)排濕等優(yōu)點(diǎn)[1]，能有效提高煙葉烘烤的安全性、烘烤效率和煙葉質(zhì)量。但在推廣應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)部分密集式烤房烤后煙葉顏色偏淡、油分減少、香氣降低的現(xiàn)象。密集烤房改進(jìn)研究主要集中在結(jié)構(gòu)改造[2]、裝煙方式[3-4]和控制設(shè)備開發(fā)[5]等方面，對風(fēng)機(jī)配置的研究主要是針對普改密的烤房[6]，關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)密集烤房風(fēng)速風(fēng)量的研究鮮有報(bào)道。因此，本研究在正常裝煙密度的前提下，對原烤房風(fēng)機(jī)電機(jī)改裝變頻器，采用變頻技術(shù)來調(diào)控烘烤過程中烤房中的風(fēng)量和風(fēng)速，為推廣變頻電機(jī)在密集式烤房中應(yīng)用提高煙葉烘烤質(zhì)量提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于 2011年在廣東省韶關(guān)市始興縣馬市鎮(zhèn)黃田現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)示范點(diǎn)密集烤房群中進(jìn)行，密集烤房為8 m×2.7 m×3層標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)烤房，循環(huán)風(fēng)機(jī)是7號4葉軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)量15 000 m3/h以上，風(fēng)壓170～250 Pa，內(nèi)置電機(jī)一體聯(lián)結(jié)，電機(jī)功率2.2 kW，額度頻率50 Hz，轉(zhuǎn)速500～1440 r/min。試驗(yàn)選擇兩座密集烤房。烤房A：電機(jī)未加裝變頻器，采用南方煙葉烘烤工藝曲線進(jìn)行烘烤，全程電機(jī)頻率、轉(zhuǎn)速不變。烤房B：電機(jī)改裝變頻器，可在0～50 Hz范圍內(nèi)調(diào)頻，控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。采用南方煙葉烘烤工藝曲線進(jìn)行烘烤，根據(jù)烘烤進(jìn)程調(diào)節(jié)電機(jī)頻率，頻率調(diào)節(jié)如表1所示。試驗(yàn)選擇同一農(nóng)戶中部煙葉，用竹竿綁煙掛于兩烤房二層，一、三層為另一農(nóng)戶中部煙葉，總裝煙量420竿。每隔5 h測定烤房內(nèi)二層葉隙間風(fēng)速。

表1 烘烤進(jìn)程中電機(jī)頻率調(diào)節(jié)參數(shù)Table 1 Motor frequency adjustable parameters in baking

1.3 測定項(xiàng)目

用清華同方RHAT-301型風(fēng)速/溫度儀測定烤房內(nèi)溫度和葉隙間風(fēng)速。按照GB2635—92烤煙分級標(biāo)準(zhǔn)，對二層煙葉外觀質(zhì)量進(jìn)行對比分析。按照YC/T159—2002、YC/T160—2002、YC/T161—2002、YC/T173—2003煙葉及制品化學(xué)成分分析標(biāo)準(zhǔn)，對煙樣進(jìn)行常規(guī)化學(xué)成分檢測。按照YC/T138—1998煙草及制品感官評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對樣品進(jìn)行煙葉感官質(zhì)量評價(jià)。

2 結(jié) 果

2.1 不同烘烤階段葉隙間風(fēng)速變化

烤房內(nèi)葉隙間風(fēng)速大小與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速、烘烤階段煙葉變化狀態(tài)有關(guān)。在同一烘烤階段，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高，烤房內(nèi)風(fēng)量和風(fēng)壓增加，葉隙間風(fēng)速會隨之增大。在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變的條件下，隨著烘烤進(jìn)程，煙葉失水凋萎、干燥卷筒，葉間隙擴(kuò)大，風(fēng)速也會隨著增大。

從圖1可知，烤房A電機(jī)未采用調(diào)速措施，烤房葉隙間風(fēng)速隨烘烤進(jìn)程而增大。風(fēng)速從變黃期0.40 m/s左右，到干筋期增大到0.83 m/s，增加了一倍多?？痉緽電機(jī)采取在不同階段用不同頻率調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，整個(gè)烘烤階段風(fēng)速變化幅度較小，穩(wěn)定在0.20～0.50 m/s之間。

圖1 不同烘烤階段葉隙間風(fēng)速變化曲線圖Fig.1 Wind speed change curve between leaf gap in different baking stage

2.2 不同烘烤階段干、濕球溫度與煙葉變化情況

在烘烤過程中，每8 h觀測一次干、濕球溫度和煙葉變化狀況（表2）。煙葉變黃速度與溫度有緊密關(guān)系，溫度較高，則變黃較快[1,7]。在變黃階段，由于烤房A電機(jī)為全速運(yùn)作，而烤房B電機(jī)為變頻30～40 Hz之間變化運(yùn)行，因此烤房A二層煙葉干球溫度提升較快，煙葉變黃速度和程度均比烤房B快。

循環(huán)風(fēng)機(jī)兼有循環(huán)送風(fēng)加熱和通風(fēng)排濕功能，在裝煙密度和進(jìn)風(fēng)門開啟大小相同的條件下，風(fēng)速越大，排濕速度越快。在定色期，烤房A電機(jī)為全頻全速運(yùn)作，烤房B電機(jī)為變頻40～48 Hz之間變化運(yùn)行，烤房A煙葉失水一直比烤房B稍快，煙葉干燥速度快5～8 h。直到全房煙干，烤房A比烤房B提前約10 h，煙葉干燥速度與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正相關(guān)。

表2 不同烘烤階段干、濕球溫度與煙葉變化程度Table 2 The statistics of rry-bulb temperature, eet-bulb temperature and tobacco change in different baking stage

2.3 不同風(fēng)機(jī)處理對烤后煙葉外觀質(zhì)量的影響

隨機(jī)抽樣10%進(jìn)行外觀質(zhì)量評價(jià)，結(jié)果如表3。兩烤房煙葉烘烤質(zhì)量較好，以橘黃色為主，其中烤房B煙葉色度“濃”的比例要比烤房A多27%，成熟度、組織結(jié)構(gòu)稍好，油分、身份等差異不大。通過變頻技術(shù)調(diào)節(jié)變黃期風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，降低了變黃期烤房內(nèi)葉隙間風(fēng)速，延長了變黃時(shí)間，對提高煙葉橘黃色比例和色度有明顯作用。

表3 不同風(fēng)機(jī)處理煙葉外觀質(zhì)量Table 3 The statistics of tobacco external appearance quality of different fan processing

2.4 不同風(fēng)機(jī)處理對煙葉化學(xué)成分的影響

煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性直接反映出煙葉成熟狀況，也直接影響煙葉感官評吸質(zhì)量[8]。如表4顯示，兩處理烤房煙樣化學(xué)成分較為協(xié)調(diào)，其中烤房B與烤房A相比，總糖和還原糖分別高1.1%和3%，淀粉含量低0.7%，其余成分差異不大。這與烤房B在變黃期和定色前期升溫較慢、時(shí)間延長有關(guān)。在42 ℃前后適當(dāng)延長烘烤時(shí)間，有利于淀粉酶活性保持和淀粉降解[9]，增加總糖和還原糖含量。

表4 不同風(fēng)機(jī)處理煙葉化學(xué)成分Table 4 The statistics of tobacco leaves chemical component of different fan processing

2.5 不同風(fēng)機(jī)處理對煙葉感官評吸質(zhì)量的影響

由表5看出，烤房B比烤房A煙樣香氣質(zhì)稍好，香氣量略感充足，刺激性和雜氣較小，余味較舒適。說明通過采用變頻技術(shù)，降低了烤房內(nèi)葉隙間風(fēng)速，延長了變黃時(shí)間，提高了煙葉變黃程度，有利于改善煙葉感官評吸質(zhì)量。

表5 不同風(fēng)機(jī)處理煙葉感官質(zhì)量評吸結(jié)果Table 5 The result of tobacco organoleptic quality of different fan processing

3 討 論

已有研究[7]證明，密集烤房裝煙密度是普通烤房3倍的情況下，葉隙間風(fēng)速在0.2～0.3 m/s，對煙葉烘烤品質(zhì)形成有利。風(fēng)速過高，會引起香氣物質(zhì)的損失，導(dǎo)致煙葉香氣質(zhì)和香氣量下降。宮長榮等[7]研究表明，密集烤房掛三層煙葉時(shí)，葉隙間風(fēng)速以0.2～0.4 m/s較為適宜，風(fēng)速低時(shí)，調(diào)制后煙葉顏色趨于深橘黃，香氣和吃味濃郁，風(fēng)速過高，調(diào)制后煙葉顏色趨于檸檬黃，香氣淡，刺激性大。

密集式烤房電機(jī)改裝變頻器，能方便調(diào)節(jié)電流頻率輸入，調(diào)控烤房風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，何亞浩等[10]研究表明，風(fēng)機(jī)變頻組合干球溫度在38 ℃以前960 r/min，38 ℃以后 1450 r/min，54 ℃以后降為 960 r/min，對煙葉品質(zhì)最好[10]。在廣東煙區(qū)，密集烤房裝煙密度420竿的條件下，變黃期頻率設(shè)置為30 Hz-35 Hz-40 Hz，定色期頻率設(shè)置為45 Hz-48 Hz-48 Hz-40 Hz，干筋期頻率設(shè)置為35 Hz-30 Hz-25 Hz，能保持烤房煙葉葉隙間風(fēng)速相對穩(wěn)定在0.2～0.5 m/s范圍內(nèi)。由于風(fēng)速降低，可減緩排濕速度，延長變黃和定色時(shí)間，有利于提高煙葉烘烤外觀質(zhì)量，協(xié)調(diào)煙葉內(nèi)在化學(xué)成分，改善煙葉感官評吸質(zhì)量。

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