可移動掛式裝煙架的設計與應用

任　杰，黃　曄，程　森，彭智良，穆耀輝，孫衛東，孫福山，許建設，龔鵬飛，柯美福，朱　峰，耿　偉，王傳義*

（1.中國農業科學院煙草研究所，青島 266101；2.陜西省煙草公司商洛市公司，陜西 商洛 726000；3.上海煙草集團有限責任公司，上海 200082；4.陜西省煙草公司延安市公司，陜西 延安 716000；5.陜西省煙草公司安康市公司，陜西 安康 725000）

可移動掛式裝煙架的設計與應用

任杰1，黃曄2，程森3，彭智良2，穆耀輝2，孫衛東4，孫福山1，許建設4，龔鵬飛4，柯美福5，朱峰5，耿偉5，王傳義1*

（1.中國農業科學院煙草研究所，青島 266101；2.陜西省煙草公司商洛市公司，陜西 商洛 726000；3.上海煙草集團有限責任公司，上海 200082；4.陜西省煙草公司延安市公司，陜西 延安 716000；5.陜西省煙草公司安康市公司，陜西 安康 725000）

為實現煙葉烘烤環節的減工降本，集成液壓技術、箱式堆積裝煙設備和目前推廣的梳式煙夾設備的優點，設計了掛式裝煙架，并進行了烘烤試驗驗證。結果表明，掛式裝煙架的裝煙量較梳式煙夾和常規煙桿分別提高27.9%和49.8%。編裝煙用時分別縮短1.23和1.93 h·人/100 kg，卸解煙用時分別縮短3.95和6.43 h·人/100 kg。干煙總用工成本較梳式煙夾和常規煙桿分別下降1.30和2.17元/kg，干煙能耗成本較梳式煙夾和常規煙桿分別下降0.22和0.30元/kg；該設備烤后煙葉等級結構和感官質量略差于常規掛煙烘烤，與梳式煙夾相當。

烤煙；裝煙設備；烘烤；掛桿；梳式煙夾

我國現在大面積推廣應用的裝煙設備是以常規煙桿和梳式煙夾為主，但隨著煙草規模化生產的發展，烘烤環節用工多、效率低、耗能大等問題逐漸顯現[1]，已經成為制約現代煙草農業可持續發展的瓶頸。針對這些問題，國內相繼開展了不同裝煙設備研究[1-6]，以實現烘烤環節的減工降本。筆者所在的研究小組前期系統研究了梳式煙夾、散葉煙筐、散葉插扦、箱式堆積以及常規煙桿5種裝煙方式及設備的密集烘烤效率及烤后煙葉質量[7]。箱式堆積裝煙設備裝煙量大，編裝煙效率最高，能夠采用機械化操作，省工明顯[7]。但由于現行密集烤房規格和通風系統尚不配套，導致其烤后煙葉經濟性狀和內在質量在5種裝煙方式中最差。此外，箱式堆積裝煙設備的高成本及高能耗也限制了箱式堆積烘烤的推廣應用[7]。

梳式煙夾裝煙在烤后煙葉經濟性狀、化學成分協調性與感官質量方面，與常規煙桿基本相當。編裝煙效率和卸解煙效率較常規煙桿有所提高，烘烤用工有所下降，但烤煙烘烤環節用工較多和耗能較高的特點依然沒有根本改變[7]。

鑒于箱式堆積裝煙設備在裝煙效率及用工方面的優勢，筆者集成液壓技術、箱式堆積裝煙設備和目前推廣的梳式煙夾設備的優點，設計制造了可移動掛式裝煙架，以期在不降低烤后煙葉質量的前提下，提高裝煙效率，降低用工成本，適應現代煙草農業烘烤環節減工降本的發展要求。

1　總體結構設計

可移動掛式裝煙架煙葉烘烤設備主要結構由掛式裝煙架、軌道、液壓翻轉臺3部分組成（圖1），是裝載和掛持煙葉并將煙葉移動推送至烤房內烘烤和將烤后煙葉移送出烤房的機械化設備。主要原理是：掛式裝煙架通過翻轉臺放倒，將煙葉從運輸車輛上直接卸到裝煙架內，裝煙架分為三層，每層有兩個梳式煙插將煙葉插住，煙葉裝滿后通過翻轉臺將裝煙架豎起放在軌道上，推至裝煙室內烘烤。

2　技術實現

可移動掛式裝煙架為箱架架構，長寬高分別為2564、780、2578 mm，每個裝煙架分三層，由上至下層高分別為800、800、900 mm。梳式煙插采用Φ5×350 mm鋼釘，每層兩排。底部帶有4個鐵制定向滑輪（圖2）。全國現行推廣的密集烤房（8000 mm×2700 mm×3500 mm）每座需配備10個裝煙架?？痉块T凈尺寸應大于2600 mm(寬)×2700 mm（高）。

軌道：采用2根50 mm角鐵作為導軌，置于裝煙室內地面兩側，用于掛式烤煙架的移動及導向。

液壓翻轉臺：由L型工作臺、固定臺、支點、液壓缸、液壓泵站構成。L型工作臺的功能是翻轉掛式裝煙架。通過液壓缸的伸縮可以翻轉90°，翻轉力≥8000 N。固定臺固定在烤房門內的地板上，通過支點與L型工作臺連接，液壓缸兩端與固定臺和L型工作臺連接，液壓泵站安裝在固定臺上為液壓缸提供動力（圖3）。

圖1　可移動掛式裝煙架示意圖Fig.1　Schematic diagram of the hanging tobacco leaf loading rack of curing equipment

圖2　可移動掛式裝煙架及煙插示意圖Fig.2　Schematic diagram of the mobile hanging tobacco leaf loading rack and the comb type fork

圖3　液壓反轉臺示意圖Fig.3　Schematic diagram of the hydraulic roll-over table

3　實際應用效果

3.1應用效果驗證

驗證試驗在陜西省洛南縣景村鎮八一村惠農煙葉合作社進行，設置掛式裝煙架、梳式煙夾和常規煙桿3種裝煙設備處理，每處理一座烤房。供試烤房為燃煤密集烤房，烤房土建規格為裝煙室長8000 mm、寬2700 mm、高3500mm，氣流方向為下降式。

供試煙草品種為遼煙17，選擇9夾鮮煙素質一致的上部煙葉，其中用常規煙桿編煙3桿，梳式煙夾編煙3夾，做好標記，分別掛在常規煙桿和梳式煙夾處理烤房中棚中間位置。剩余相當于3夾數量的鮮煙葉做好標記，放于裝煙架第二層。烘烤結束后采集標記好的煙葉，用于3種裝煙方式烤后煙葉感官質量對比。

按當地煙葉密集烘烤技術進行烘烤。不同裝煙設備主要技術參數見表1。

3.2驗證項目

（1）煙桿（夾）處理鮮煙裝煙量：取10桿（夾）煙葉稱重，求得單桿（夾）平均煙葉重量，記錄烤房裝煙桿（夾）數。鮮煙裝煙量=單桿（夾）平均煙葉重×桿（夾）數。掛式裝煙架處理鮮煙裝煙量：鮮煙葉稱重后再進行裝煙，每個裝煙架裝滿后計算單架鮮煙重量。鮮煙裝煙量=單架裝煙量×10。

（2）編裝煙用時：記錄各處理烤房從編裝煙開始到結束所用時間和操作人數，100 kg鮮煙編裝煙用時=單座烤房編裝煙用時×100/(人數×鮮煙裝煙量)。

（3）卸解煙用時：記錄各處理烤房從卸解煙開始到結束所用時間和操作人數，100 kg干煙卸解煙用時=單座烤房卸解煙用時×100/(人數×單座烤房干煙量)。

（4）各處理卸解煙完成后，由合作社分級專業隊技術人員對3個處理烤后煙葉依據烤煙國標GB2635—92[8]進行分級，對各等級進行稱重。計算各等級比例。各等級重量之和為單座烤房干煙量。

（5）各環節用工：記錄各環節操作人數和所用時間，用工標準10元/h。各環節用工成本=各環節操作人數×時間×10/單座烤房干煙量。

（6）能耗：記錄各處理烤房從烘烤開始至結束耗煤量及耗電量，按照當地煤價和電價計算單座烤房煤耗成本和電耗成本。千克干煙煤（電）耗成本=單座烤房煤（電）耗成本/單座烤房干煙量。

（7）對各處理標記的代表性3桿（夾）烤后煙葉去除青雜煙，剩余的全部等級煙葉混合均勻后送農業部煙草產業產品質量監督檢驗測試中心，由10人組成的專業評吸委員會對3個處理煙葉樣品進行感官質量評價。

表1　不同裝煙方式主要技術參數Table 1　Main technical parameters of loading leaf equipments

3.3應用效果分析

3.3.1不同裝煙方式編、裝、卸、解煙用時由表2可見，掛式裝煙架無編煙和解煙環節，編裝煙用時較常規煙桿縮短1.93 h·人/100 kg，較梳式煙夾縮短1.23 h·人/100 kg。卸解煙用時較常規煙桿縮短6.43 h·人/100 kg，較梳式煙夾縮短3.95 h·人/100 kg。

3.3.2不同裝煙方式編裝、卸解煙及烘烤用工成本

由表3可看出，掛式裝煙架烤房裝煙量最大，較常規煙桿和梳式煙夾烤房分別提高49.8%和27.9%。掛式裝煙架在編裝卸解煙及烘烤操作環節用工成本均低于梳式煙夾和常規掛桿；干煙總用工成本較常規煙桿和梳式煙夾分別下降2.17和1.30元/kg，減工效果明顯。

表2　不同裝煙方式編裝卸解煙用時　h·人/100 kgTable 2　Plaiting,loading,unloading and unlashing leaf efficiencies of different loading equipments

表3　不同設備裝煙量及編裝、卸解、烘烤用工成本Table 3　The loading capacity and labor costs on plating, loading,unlading,unlashing and curing of different loading equipments

3.3.3不同裝煙方式能耗成本從表4可看出，掛式裝煙架裝煙設備裝煙量大，其干煙耗煤量和耗電量均低于常規煙桿和梳式煙夾。掛式裝煙架設備干煙能耗成本較常規煙桿和梳式煙夾分別下降0.30 和0.22元/kg。降本效果明顯。

表4　不同裝煙方式千克干煙能耗成本Table 4　The energy cost during curing per kilogram leaves of different loading equipments

3.3.4不同裝煙方式烤后煙葉等級結構從表5可以看出，掛式裝煙架和梳式煙夾烤后煙葉上等煙比例差異不明顯，均低于常規煙桿，較常規煙桿分別下降1.70和1.54個百分點。下等煙比例較常規煙桿分別增加1.08和0.71個百分點。綜合來看，3種裝煙設備烤后煙葉等級結構差別較小。

3.3.5不同裝煙方式烤后煙葉感官質量經感官評價（表6），常規掛桿烤后煙葉在香氣質、香氣量、余味、雜氣指標方面得分均高于梳式煙夾和掛式裝煙架，感官質量檔次為中等，在3種裝煙設備中感官質量最優。而梳式煙夾烤后煙葉雖然在香氣質、香氣量、余味、雜氣等指標方面得分略高于掛式裝煙架，但綜合質量檔次均為中等-，感官質量無顯著差異。

表5　不同裝煙方式烤后煙葉等級結構　%Table 5　Grades of tobacco leaves of different loading equipments

表6　不同裝煙方式烤后煙葉感官質量Table 6　Smoking quality of cured tobacco leaves of different loading equipments

4　應用前景分析

現行烘烤的編煙、裝煙、出煙、解煙等環節工序繁雜、用工量大、成本高，當前推廣應用的梳式煙夾雖然在一定程度上降低了勞動強度，但沒有從根本上解決問題[7,9]。散葉烘烤雖然在一定程度上降低了勞動強度，簡化了工序，節約了烘烤成本[5,10-11]，但煙葉凋萎后倒伏的問題尚沒有解決，與之配套的散葉烘烤技術也不成熟[1,7]，烘烤風險較大，影響了其推廣應用。從美國引進的箱式堆積裝煙設備裝煙量大，沒有編煙和解煙環節，能夠實現機械化操作，與我國現在推廣的裝煙方式相比具有很明顯的減工效果，但由于煙葉素質、烤房和裝煙設備以及烘烤技術等差異，烤后煙葉質量較差[7,12]。

掛式裝煙架吸收了箱式烘烤裝煙量大的優點。根據烤房容積和裝煙量計算，掛式裝煙架烤房裝煙密度為72.36 kg/m3，而梳式煙夾和煙桿分別為56.57 和48.30 kg/m3。但隨著不同裝煙方式裝煙量的提高，烤后煙葉感官質量呈下降趨勢，這可能與掛式裝煙架烘烤時風速較大有關。研究表明，烘烤過程中風速過高則烤后煙葉香氣淡，辛辣味重，刺激性大[13]，適當降低定色和干筋期風機轉速能夠明顯提高上部煙葉的烘烤質量，尤其是對香氣質、香氣量、刺激性和口感的改善效果最佳[14-15]。采用掛式裝煙架設備烘烤時因為裝煙量大，為避免出現煙葉烤糟等現象，從烘烤開始至結束一直采用最高風速。這可能是造成掛式裝煙架與普通掛桿相比烤后煙葉感官質量下降的主要原因，有待于今后不斷改進。

可移動掛式裝煙架將液壓技術和梳式煙夾應用于移動掛式烤煙架中，借鑒箱式裝煙形式，使用梳式煙夾固定煙葉掛持，應用液壓技術翻轉煙架，簡化了煙葉烘烤作業環節，作業效率較掛桿烘烤提高10倍以上，實現了機械化作業，基本解決了傳統烘烤方式中人工裝煙和出煙勞動強度大、用工多的問題。每座烤房需配備10個可移動掛式裝煙架、1套液壓反轉臺、2個軌道，成本約為2.30萬元，而當前推廣的梳式煙夾每個約35元，每座烤房需330個，成本約為1.15萬元?？梢苿訏焓窖b煙架煙葉烘烤設備成本為梳式煙夾的2倍，但結合其省工省時的優勢，是一種可推廣的裝煙設備。

綜上所述，可移動掛式裝煙架較梳式煙夾和常規煙桿分別提高烤房裝煙量27.9%和49.8%，編裝煙用時分別縮短1.23和1.93 h·人/100 kg，卸解煙用時分別縮短3.95和6.43 h·人/100 kg；干煙總用工成本分別下降1.30和2.17元/kg，能耗成本分別下降0.22和0.30元/kg；烤后煙葉等級結構和感官質量略差于常規煙桿，但和梳式煙夾無明顯差別，為一種可推廣的裝煙設備。

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Design and Application of the Mobile Hanging Tobacco Leaf Loading Rack as a Curing Equipment

REN Jie1,HUANG Ye2,CHENG Sen3,PENG Zhiliang2,MU Yaohui2,SUN Weidong4,SUN Fushan1, XU Jianshe4,GONG Pengfei4,KE Meifu5,ZHU Feng5,GENG Wei5,WANG Chuanyi1*
(1.Tobacco Research Institute of ChineseAcademy ofAgricultural Sciences,Qingdao 266101,China;2.Shangluo Branch of Shaanxi Tobacco Company,Shangluo,Shaanxi 726000,China;3.Shanghai Tobacco Group Co.,Ltd.,Shanghai 200082,China;4. Yan′an Branch of Shaanxi Tobacco Company,Yan′an,Shaanxi 716000;5.Ankang Branch of Shaanxi Tobacco Company,Ankang, Shaanxi 725000,China)

In order to reduce labor and energy during tobacco leaf curing,the curing equipment mobile hanging tobacco leaf loading rack was designed and manufactured integrating the advantages of hydraulic technology,the comb type clamp equipment and the large box equipment.Effects of the new equipment on weight of fresh leaves per barn,efficiency of plaiting,loading,unloading and unlashing,cost of labor force,the energy cost,grades and smoking quality of cured tobacco leaves were investigated.The results indicated that compared with the comb type clamp equipment and the traditional pole equipment,by using the new equipment,the weight of fresh leaves per barn was increased 27.9%and 49.8%respectively.The time cost of plaiting and loading were reduced by 1.23 and 1.93 h·person/100 kg respectively.The time cost of unloading and unlashing were reduced by 3.95 and 6.43 h·person/100 kg respectively.The labor cost fell 1.30 and 2.17 Yuan per kg leaf respectively.The energy cost fell 0.22 Yuan and 0.3 Yuan per kg leaf respectively.Grades and smoking quality of cured tobacco leaves were slightly worse than that of the traditional pole equipment,but were almost the same as that of the comb type clamp equipment.

flue-cured tobacco;tobacco leaf loading equipment;curing;traditional pole equipment;comb type clamp equipment

TS44+1

1007-5119（2016）03-0052-05

10.13496/j.issn.1007-5119.2016.03.009

上海煙草集團有限責任公司科技項目“移動掛式烤煙架煙葉烘烤設備研究與應用”（2015-00841）

任杰，男，博士，助理研究員，主要從事煙草調制技術及設備研究。E-mail:renjie@caas.cn。*通信作者，E-mail:wangchuanyi@caas.cn

2015-08-19

2015-11-16