不同能源烤房對(duì)煙葉的烘烤效果

葛 川，魏光華，張瑞亞，吳晶晶，郭 進(jìn)，馬留軍，崔慶偉，曹廷茂

（1.浙江中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，浙江杭州310004；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草學(xué)院，河南鄭州450002；3.貴州省煙草公司畢節(jié)市公司，貴州畢節(jié)551700）

煙葉烘烤是決定煙葉的工業(yè)可用性的一個(gè)關(guān)鍵過(guò)程，烤房是煙葉烘烤的專用設(shè)備，我國(guó)煙葉烘烤普遍采用燃煤密集烤房[1]，但是其烘烤煙葉需要消耗大量煤，煤燃燒所產(chǎn)生的SO2等有毒氣體會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染，同時(shí)對(duì)人類健康不利，且烘烤成本高、煤的燃燒效率低[2]。目前，煙葉烘烤使用較多的新能源有甲醇燃料、生物質(zhì)燃料、熱泵等[3-4]，對(duì)新能源烤房的研究主要集中在烘烤成本、烤房能耗等方面[5-7]。熱泵是近年來(lái)出現(xiàn)并運(yùn)用較多的制熱設(shè)備，以其環(huán)保的制熱方式及高效的制熱能力，開(kāi)烤時(shí)設(shè)置烘烤工藝曲線的幾個(gè)關(guān)鍵溫度點(diǎn)就能穩(wěn)定和高效地烘烤煙葉，與燃煤烤房相比，省去了烘烤過(guò)程中很多頻繁的人工操作，因此，已經(jīng)得到了業(yè)界的普遍認(rèn)可，在實(shí)際煙葉烘烤過(guò)程中得到推廣應(yīng)用[8-9]。王娓娓等[10-11]研究得出，熱泵烤房對(duì)烤煙品種中煙100 烘烤效果好，節(jié)能環(huán)保。

本試驗(yàn)以云煙87 中部葉為材料，以2 種熱泵烤房（電能密閉式烤房、電能排濕烤房）為對(duì)象，以燃煤密集烤房為對(duì)照，分析比較了3 種烤房的烘烤成本、烤后煙葉外觀質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性狀等方面的差異，以期為推廣應(yīng)用熱泵烤房提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為同一地塊的云煙87 適熟中部葉。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2018 年8 月在云南省大理州祥云縣文銀種植農(nóng)民專業(yè)合作社進(jìn)行。前茬作物為水稻，土壤肥力中等，行株距1.2 m×0.5 m，按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行栽培管理。

1.3 試驗(yàn)方法

煙葉烘干設(shè)置3 個(gè)處理：T1.電能密閉式烤房；T2.電能排濕烤房；CK.燃煤烤房。通過(guò)煙夾裝煙，每個(gè)處理3 次重復(fù)，即每個(gè)處理3 間烤房。試驗(yàn)所用烤房均為氣流上升式三層密集烤房，3 種烤房的裝煙室規(guī)格相同，長(zhǎng)、寬、高均分別為8.0，2.5，3.5 m。每個(gè)烤房裝10 夾標(biāo)記的鮮煙，在上層、中層中間位置各放3 夾煙，下層中間位置放4 夾煙。風(fēng)機(jī)低速功率1.5 kW，高速功率2.2 kW，烘烤過(guò)程中前期低風(fēng)速運(yùn)轉(zhuǎn)，中后期高風(fēng)速運(yùn)轉(zhuǎn)，末期低風(fēng)速運(yùn)轉(zhuǎn)。按密集烤房裝煙技術(shù)要求進(jìn)行裝炕，按三段式烘烤工藝進(jìn)行烘烤。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 烘烤成本統(tǒng)計(jì) 烘烤歷時(shí)、總裝煙夾數(shù)、總干煙質(zhì)量、耗電/煤量、電/煤費(fèi)是在文銀種植合作社實(shí)時(shí)記錄的，并計(jì)算出干煙成本，用電子秤稱量鮮煙葉和烤后葉的質(zhì)量，并計(jì)算出鮮干比。

1.4.2 烤后煙葉外觀質(zhì)量和化學(xué)成分 外觀質(zhì)量按照王衛(wèi)康[12]的方法進(jìn)行測(cè)定；化學(xué)成分采用連續(xù)流動(dòng)分析法測(cè)定。

1.4.3 烤后煙葉分級(jí) 按42 級(jí)烤煙國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)[12]，并計(jì)算分級(jí)煙葉的上等煙比例、中上等煙比例、橘色煙比例、青筋煙率、雜色煙率、均價(jià)和產(chǎn)值。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Microsoft Excel 2010 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型烤房的烘烤成本

由表1 可知，總烘烤時(shí)間：CK＞T1＞T2，說(shuō)明與燃煤烤房相比，電能烤房能減少烘烤時(shí)間，且總體上電能密閉式烤房的效果最明顯；電能密閉式烤房比電能排濕烤房的耗電量少；烘烤總費(fèi)用：CK＞T2＞T1，說(shuō)明與燃煤烤房相比，電能烤房能明顯節(jié)省烘烤費(fèi)用，尤其是電能密閉式烤房；干煙成本：CK＞T2＞T1，說(shuō)明與燃煤烤房相比，電能烤房能降低烘烤成本，尤其是電能密閉式烤房。由此可得出，電能烤房能明顯減少烘烤用時(shí)，節(jié)省烘烤費(fèi)用，降低烘烤成本。

表1 中部葉烘烤成本統(tǒng)計(jì)

2.2 不同類型烤房烤后煙葉的外觀質(zhì)量

由表2 可知，電能密閉式烤房（T1）的葉片油分和色度的得分均顯著高于燃煤烤房（CK），電能排濕烤房（T2）的葉片結(jié)構(gòu)得分顯著高于燃煤烤房（CK），3 種烤房的烤后葉片顏色、身份和成熟度均無(wú)顯著性差異；電能密閉式烤房和電能排濕烤房烤后煙葉的青筋率和雜色率都低于燃煤烤房，即電能烤房的烤壞煙所占比例小于燃煤烤房，且電能密閉式烤房的烤壞煙率最低。由此可得出，不同類型烤房烤后煙葉綜合外觀質(zhì)量表現(xiàn)為：電能密閉式烤房（T1）優(yōu)于電能排濕烤房（T2），且電能排濕烤房（T2）優(yōu)于燃煤烤房（CK）。

表2 不同類型烤房烤后煙葉的外觀質(zhì)量

2.3 不同類型烤房烤后煙葉的化學(xué)成分

由表3 可知，不同能源烤房烤后煙葉化學(xué)成分含量為：總糖含量T2＞T1＞CK，且T2 與CK 間存在顯著性差異，T1 與T2、CK 間差異均不顯著，說(shuō)明電能烤房烤后煙葉總糖含量均明顯高于燃煤烤房，電能排濕烤房顯著高于燃煤烤房；還原糖含量T1＞T2＞CK，且3 個(gè)處理間均存在顯著性差異，說(shuō)明電能烤房烤后煙葉還原糖含量均明顯高于燃煤烤房，尤其是電能密閉式烤房；總氮含量CK＞T1＞T2，且3 個(gè)處理間均存在顯著性差異，說(shuō)明電能烤房烤后煙葉總氮含量均明顯低于燃煤烤房，尤其是電能排濕烤房；煙堿含量CK＞T2＞T1，且3 個(gè)處理間均不存在顯著性差異，說(shuō)明與燃煤烤房相比，電能密閉式烤房和電能排濕烤房烤后煙葉煙堿含量變化不明顯；蛋白質(zhì)含量CK＞T1＞T2，且電能密閉式烤房和電能排濕烤房烤后煙葉蛋白質(zhì)含量均顯著低于燃煤烤房，2 種電能烤房間差異不顯著；鉀含量T2＞T1＞CK，且電能密閉式烤房和電能排濕烤房烤后煙葉鉀含量均明顯高于燃煤烤房，2 種電能烤房之間差異不顯著；氯含量CK＞T1＞T2，電能密閉式烤房和電能排濕烤房烤后煙葉氯含量均明顯低于燃煤烤房，2 種電能烤房之間差異不顯著。由此可以得出，電能密閉式烤房和電能排濕烤房的烤后煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性均明顯優(yōu)于燃煤烤房。

表3 不同類型烤房烤后煙葉化學(xué)成分 %

2.4 不同類型烤房烤后煙葉的經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)

從表4 可以看出，電能密閉式烤房和電能排濕烤房的上等煙、中上等煙和橘色煙比例以及均價(jià)和產(chǎn)值都高于燃煤烤房；其中，電能排濕烤房（T2）的上等煙和中上等煙比例均顯著高于燃煤烤房；3 種烤房的烤后煙葉橘色煙比例和產(chǎn)值均存在顯著性差異，且都是電能密閉式烤房（T1）的最高，燃煤烤房（CK）的最低；2 種電能烤房（T1 和T2）與燃煤烤房（CK）烤后煙葉均價(jià)存在顯著性差異，2 種電能烤房之間差異不顯著。由此可以得出，電能烤房的烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀明顯優(yōu)于燃煤烤房。

表4 不同類型烤房烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)

3 結(jié)論與討論

與燃煤烤房相比，電能烤房烤后煙葉的優(yōu)等煙比例較高，烤壞煙比例少，尤其是電能密閉式烤房；電能烤房的化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較好，經(jīng)濟(jì)效益和烘烤成本等指標(biāo)均優(yōu)于燃煤烤房，這與徐成龍等[13]的研究結(jié)果一致。由于燃煤烤房在升溫階段，添加的煤在短時(shí)間內(nèi)燃燒慢，從而會(huì)造成升溫速度較慢；烤房在穩(wěn)溫階段，正在燃燒的煤所釋放的熱量難以及時(shí)得到控制，會(huì)對(duì)煙葉烘烤產(chǎn)生不利影響；而電能烤房在烘烤過(guò)程中無(wú)需人工加煤等環(huán)節(jié)，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作就可以控制供熱，升溫及時(shí)，穩(wěn)溫階段較穩(wěn)定，能在一定程度上提升烤后煙葉質(zhì)量。電能烤房恒溫恒濕、升溫排濕控制精準(zhǔn)，烤后煙葉品質(zhì)較好，且烘烤總時(shí)間較短，烤青煙和雜色煙率較低。從烤房能耗情況來(lái)看，燃煤烤房單炕能耗總費(fèi)用最高，其次是電能排濕烤房，電能密閉式烤房的最低，即電能烤房能降低能耗，尤其是電能密閉式烤房。由于煤是不可再生資源，且在燃燒后會(huì)產(chǎn)生SO2、CO等對(duì)環(huán)境造成污染的氣體，因此，在環(huán)保且高效的條件下，熱泵烤房對(duì)煙葉的烘烤效果較好[14]。外觀質(zhì)量是評(píng)價(jià)煙葉可用性的重要指標(biāo)之一，從以上結(jié)果可知，電能烤房烤后煙葉成熟度、身份、結(jié)構(gòu)等均優(yōu)于燃煤烤房。電能烤房通過(guò)利用電能，以冷凝除濕系統(tǒng)排濕，避免燃料燃燒后污染環(huán)境的同時(shí)又提高了電能利用效率。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電能烤房的建造成本必將降低，其能量利用效率以及節(jié)能減排效果將進(jìn)一步提高，從而有利于優(yōu)化烤后煙葉品質(zhì)[15]。