密集烤房配置變頻調速風機對煙葉中性致香物質含量的影響

周效峰　韋建玉　顧明華

摘要：為確定密集烘烤各階段適宜的風速控制，提高密集烘烤質量，利用湘密Ⅰ號密集烤房，研究變頻調速風機對烤后煙葉中性香氣物質含量的影響。結果表明：在裝煙容量4800kg條件下，經變頻調速的烤房在變黃、定色、干筋階段分別采用864-1152 r/min、1440-1152 r/min 和1152-864 r/min 的風機轉速對烤后煙葉中性香氣物質含量有不同程度提高，部位間香氣物質含量增加次序為中部煙葉>上部煙葉>下部煙葉，香氣物質種類間含量提高次序為美拉德反應產物>苯丙氨酸產物>類西柏烷類產物和新植二烯含量>類胡蘿卜素降解產物。

關鍵詞：密集烤房；變頻風機；煙葉；中性香氣物質

中圖分類號：TS48 文獻標識碼：A 文章編號：1003-4374（2015）06-0029-05

Abstract： Effects of Frequency Motor of Bulk Curing on Aroma Constituents of cured tobacco were studied by using the XiangⅠ flue-curing barn. The result showed that The fan speed conditions were preliminarily defined in different curing stage on the capacity of 4800 kg，during yellow stage controlling 864-1152 r/min of rotation speed， during color-fixing stag controlling 1152-864 r/min of rotation speed， during stem-drying stage controlling 1152-864 r/min of rotation speed could satisfy the requirements of baking； Aroma Constituents of cured tobacco were increased， which appeared as middle leaf >upper leaves >lower leaves， and maillard reaction products >phenylalanine products >cemdrenoid and neopytadien >carotenoid.

Key words： bulk curing barn； frequency Motor ； tobacco leaf； aroma constituents

循環風機是密集烤房的核心，具有通風加熱和排濕的雙重功能，烘烤各階段風量大小對烤后煙葉的外觀質量、內在品質和感官評吸質量有顯著的影響[1-6]。煙葉香味是評定煙葉品質的重要指標，密集烤房葉間隙風速對煙葉香氣物質含量有顯著的影響，已被外國較早的研究結果所證實[7]，國內在密集烤房推廣中也有所涉及，研究結果顯示，密集烘烤后期適當降低風機轉速對烤后煙葉中性香氣物質含量均有不同程度的提高[8]。目前，生產上普遍采用4/6極變極調速三相電機來控制循環風機轉速，需要根據煙葉變化狀態人工調速，操作比較繁瑣；而采用變頻調速技術依據密集烤房通風阻力通過改變電機功率自動調節風機轉速，起到調節空氣流量的作用，但在密集烘烤中剛剛涉及[9-11]，且都是以風機全程1440r/min-1轉速為對照，與生產上密集烤房標準配置不盡相符。本試驗以湘密1號密集烤房配置常規的2.2KW的4/6變極變速風機為對照，以配置相同功率變頻風機為處理來研究不同烘烤階段風機轉速對煙葉中性香氣成分的影響，確定密集烘烤各階段適宜的風速控制，為提高密集烘烤質量提供技術支持。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

供試煙葉來自湖南省邵陽市隆回縣荷香橋鎮張寨村，烤煙品種K326，分為下部、中部和上部三個部位，分別按8成熟和9成熟標準采收。供試烤房為2座湘密Ⅰ號密集烤房，裝煙室規格為8.0m×2.7m×3.5m，裝煙3層2路。

1.2 試驗設計

設兩個處理，一座密集烤房作為對照，配置電機額定功率為2.2 KW，配置循環風機為7號軸流風機，葉片4個，采用內置電動機直聯結構，葉輪的葉頂間隙控制在5mm左右，4/6極定頻調速，4極為最大轉速1440 r/min-1，6極為低速960 r/min-1；另一座密集烤房作處理，加配變頻器（西安圣華研制）調節風機轉速，在20-50 Hz連續調速。兩座烤房設置風機轉速和頻率見表1。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 中性至香物質含量的提取和測定 每房煙葉充分回潮后，每個處理取X2F、C3F、B2F各2.0kg送廣西中煙工業有限責任公司技術中心進行中性香氣物質含量測定。

樣品處理煙葉樣品除去主脈后，粉碎過60目篩，在溫度22℃ 、相對濕度60% 的環境下平衡24 h，稱取10.000 g 煙樣加入500ml圓底燒瓶中，隨后加1.00 g 檸檬酸、0.5ml 內標硝基苯，再加入350ml蒸餾水，用恒溫電爐加熱蒸餾約2.5 h。同時加40 ml 二氯甲烷于另一圓底燒瓶中，60℃水浴加熱，收集有機相。將收集的有機相，用適量的Na2SO4干燥，至溶液澄清，將溶液轉移至100ml雞心瓶中，60℃水浴濃縮至約1ml，即得分析樣品。

經前處理制備得到的分析樣品，由GC/MS鑒定結果和NIST庫檢索定性。GC/MS分析條件如下：色譜柱：HP-5 （60 m×0.25 mm ×0.25μm）；載氣及流速：He 0.8ml/min；進樣口溫度：250℃；傳輸線溫度：280℃：離子源溫度：177℃。升溫程序：50℃ （2min）2℃/min120℃（5min）2℃/min 240℃（30min）；分流比：1：15，進樣量：2μl。電離能：70eV；質量數范圍：50-500amu；MS譜庫：NIST02，采用內標法定量[12]。

1.3.2 數據處理 采用EXCEL2010對數據進行統計。

2 結果與分析

2.1 電機極數和頻率對風機轉速的影響

密集烘烤變黃階段主要使煙葉變黃一致，點火后4h內風機高速轉動快速打通煙層間隙，隨后至變黃中期風機保持較低轉速為煙葉變黃提供均勻溫濕度環境，僅需較少通風，變黃后期開始排濕，需要較多通風，因此風機轉速需由低到高調整，即960/560-1450r/min；定色階段是形成動態溫濕度環境和排濕固定煙葉外在顏色和內在品質，需要大通風，風機需要持續保持高轉速1450r/min；干筋階段煙葉水分已很少，不需要過量通風，風機轉速可由高到低調整，即1450-960/560r/min[13]。4/6極定頻變極調速風機（CK）只有高低兩個檔位，對應1440r/min和960r/min兩個轉速，且需要人工手動調整，不能根據密集烘烤工藝要求自動調整風機轉速，煙葉烘烤工藝要求的風機轉速與實際轉速間難免會出現偏差。而循環風機電機加裝變頻器后（T），可以根據裝煙室風阻大小自動調整風機轉速，使烘烤過程風機實際轉速與烘烤工藝對風速要求較為一致。

2.2 不同處理對烤后煙葉中性至香物質含量的影響

煙葉中的中性香氣物質種類繁多，對煙葉的香氣質、香氣量、香型的影響不同，高玉珍等[14]把中性致香物質分為苯丙氨酸類、棕色化反應產物、類胡蘿卜素類、類西柏烷類和新植二烯共5類進行分析。本試驗經GC/MS定性分析，共檢測出21種化合物（見表3、4、5、6），其中苯丙氨酸類4種、美拉德反應產物類6種、類胡蘿卜素類7種、類西柏烷類3種和新植二烯類。

2.2.1 不同處理對烤后煙葉苯丙氨酸類含量影響 煙葉內苯丙氨酸類致香物質主要包括苯甲醛、苯甲醇、苯乙醛、苯乙醇等分子量較小、揮發性強的化合物，對烤煙的果香、清香等香吃味貢獻較大[15]。表3顯示，下、中、上三個部位采用變頻調速風機烤后煙葉中苯丙氨酸類香氣物質含量都有所增加，以中部煙葉苯丙氨酸含量增加較多，為4.09μg/g，而下部和上部煙葉苯丙氨酸類香氣物質增量較少，分別為0.09μg/g和0.02μg/g。

2.2.2 不同處理對烤后煙葉美拉德反應產物影響 煙葉在調制過程發生糖和氨基酸的非酶縮合反應形成阿美杜里化合物，其進一步發生復雜的美拉德反應生成多種對煙葉香氣有重要貢獻的化合物，如糠醛、糠醇和5-甲基糠醛等成分，在烤煙中的含量多達煙葉重量的2%，是煙葉香氣成分形成的重要過程之一[1]。由表4可知，變頻調速風機處理三個部位烤后煙葉美拉德反應產物含量都有所提高，中部煙葉含量增加了2.79μg/g，而下部和上部處理煙葉美拉德反應產物增量較少，分別為0.05μg/g和0.42μg/g。

2.2.3 不同處理對烤后煙葉類胡蘿卜素產物影響 類胡蘿卜素主要包括胡蘿卜素、新黃質、紫黃質和葉黃素，調制后95%的類胡蘿卜素分解，形成的香氣成分有4，6，8-巨豆三烯-3-酮異構體、3-氧代-紫羅蘭醇、大馬士酮及相應的3-羥衍生物、蚱蜢酮、β-紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內酯等，是形成烤煙細膩、高雅和清新香氣的主要成分[12，16]。各處理烤后煙葉類胡蘿素產物見表5，可以看出采用變頻電機調速后煙葉類胡蘿素產物都有增加的趨勢，但處理間差異較小。

2.2.4 不同處理對烤后煙葉類西柏烷類含量影響 類西柏烷類是煙葉腺毛分泌物，最初只是以無味的表面蠟質的形式存在于鮮煙葉中，調制后占60 %-75 %鮮煙含量降解產生香味成分[12]，降解產物是煙草中含量最豐富的中性香味物質茄酮的來源，其轉化產物如茄醇、茄尼呋喃、降茄二酮也是很重要的煙草香味物質，其氧雜雙環化合物具有特別的香味，可以明顯改善煙草的香吃味[17]。表6顯示，下、中、上三個部位采用變頻調速風機處理煙葉類西柏烷類產物分別增加了0.19μg/g、1.69μg/g、1.39μg/g，可見變頻調速能夠降低烘烤過程各階段風速，香氣物質揮發損失減少。

2.2.5 不同處理對烤后煙葉新植二烯含量的影響 葉綠素裂解產生的葉綠醇脫水形成新植二烯，是煙葉重要的萜烯類化合物，本身具有清香氣，而且可分解轉化形成低分子香味成分，能夠增進煙葉的吃味和香氣，且減輕刺激性[12]。新植二烯是煙葉中含量最多的中性香氣物質（見表7），下、中、上三個部位采用變頻處理煙葉新植二烯含量分別增加了2.63μg/g、46.18μg/g、27.21μg/g，中性香氣物質總量分別增加了0.46μg/g、10.39μg/g、0.83μg/g，說明密集烤房配置變頻電機能夠提高烤后煙葉香氣物質含量，三個部位對中部煙葉質量提高的作用最大。

3 結論與討論

試驗結果表明：在裝鮮煙4800 kg情況下，密集烘烤過程中變頻調速風機按50Hz（點火后0.5h）→30Hz（變黃前期）→40Hz（變黃后期）→50Hz（定色前期）→40Hz（定色后期）→30Hz（干筋期），烘烤各階段風機轉速控制在變黃期864-1152r/min，定色期1152-1440r/min、干筋期1152-864r/min，烤后煙葉中性香氣物質含量都有一定程度增加，這與劉闖等[9]研究結果一致，與樊軍輝等[8]研究結果存在一定差異。

與對照相比，采用變頻調速處理后下、中、上三個部位煙葉中性香氣物質總量分別增加了0.46μg/g、10.39μg/g、0.83μg/g，說明采用變頻調速技術對煙葉質量改進作用，為中部煙葉最明顯，上部煙葉次之，其次為下部煙葉。

變頻調速器可以根據烤房風壓阻力自動調控風機轉速，調節進入烤房的風量，與對照相比，采用變頻調速處理煙葉美拉德反應產物提高最多、苯丙氨酸產物次之、其次為類西柏烷類產物和新植二烯含量、類胡蘿卜素降解產物增幅最小。

與4/6極變極變速風機相比，密集烤房循環風機采用變頻調速技術實現了烘烤各階段風速自動化調整，對提高煙葉密集烘烤質量具有積極意義。

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