密集烘烤定色温湿度场对烟叶品质的影响.doc

密集烘烤定色温湿度场对烟叶品质的影响密级 分类号 河南农业大学硕士学位论文 英文题:堕旦 星里曼 夏至迦至坠卫哑?盟 卫匮垦 呈 堕丛旦 旦丛 堕? 至旦? ? 曼竖 旦珏巡鱼 坠基 厘:避旦 爪 导 专 论文提交 学位授予 日 期: 日 期:河南农业大学学位论文独创性声明、使用授权及知识产权归属承诺书 密集烘烤定色阶段温湿度流场环境对烟叶品 学位论 学位 硕士 质的影响 级别 文题目 学生 学科 导师 陈江华宫长荣 王战义 烟草学 姓名 专业 姓名 学位论文 如需保密,解密时间 年月 日 是否保密 独创性声明 本人呈交论文是在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果,除了文 中特别加以标注和致谢的地方外,文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究 成果,也不包括为获得河南农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的 材料,指导教师对此进行了审定.与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均已在论文中做了明确的说明,并表示了谢意. 特此声明. . 研究生躲础文 翩躲渤 日期:吵年多月心日 日期:?年加胛日 学位论文使用授权及知识产权归属承诺 本人完全了解河南农业大学关于保存、使用学位论文的规定,即学生必须 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本;学校有权保存提交论文的印 刷本和电子版本,并提供目录检索和阅览服务,可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存、汇编学位论文。本人同意河南农业大学可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 本人完全了解河南农业大学知识产权保护办法的有关规定,在毕业离 开河南农业大学后,就在校期间从事的科研工作发表的所有论文,第一署名单 位为河南农业大学,试验材料、原始数据、申报的专利等知识产权均归河南农 业大学所有,否则,承担相应的法律责任。 注:保密学位论文在解密后适用于本授权书。 顺刘 研究生签名础文导师签名:萄劳学院领导签名 印国 日期杉年彭月胛日 日期衫犀加胛日 日期:彤年月胛日致 谢 本文是在陈江华研究员和宫长荣教授两位恩师的悉心指导下完成的。从论文 的选题、试验方案的设计与实施、结果与分析到论文的最终完成,恩师都给予了 精心的指导。恩师渊博的学识,求真务实的治学态度,一丝不苟的工作作风,平 易近人、开拓创新的学者风范以及对科学事业的执著追求给我留下了深刻的印 象;恩师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无限的启迪。在三年的研究生 学习和生活中,恩师对我的培养倾注了大量的心血,特向恩师致以我最崇高的敬 意和衷心的感谢 在论文完成过程中有幸得到河南农业大学韩锦峰教授、刘国顺教授、林学梧 教授、刘华山教授、杨铁钊教授、韩富根副教授、程传策副教授、景延秋副教授、 苏同福副教授、贺帆老师、宋朝鹏老师、刘学芝老师、焦桂珍老师等人的关心和 帮助。试验得到级研究生黄永成、沈剑波、毋丽丽、代丽、史霖、陈长青、 陈付军,级研究生余金恒、王梦抒、李富强、王勇军、王建安,级研 究生高远、程龙、张学伟、李统帅,级研究生张勇刚、樊军辉、武圣江、 刘闯、霍开玲、苏海燕,级研究生赵华武、李伟、段史江、马力、荃琳、 张红立、张欣华、何亚豪、詹军、张丰收,级烟草实习本科生杨少杰、罗 伟等同学在试验和论文撰写过程中都给予了热情的帮助,使论文得以顺利的完 成,在此一并表示衷心的感谢 本试验得到了云南省烟草农业科学院崔国民副研究员和云南省烟草公司孙 建锋的大力支持和指导,在此表示诚挚的感谢 谨以此文献给一直以来给予我无私关怀、支持、帮助和前进动力的家人,为 了我的学业,他们默默地承担起家庭的一切负担,使我在学习的道路上没有后顾 之忧。 最后,再次向所有关心我学习与成长的老师、同学、家人和朋友们表示真诚 的谢意 王战义 二?年六月于郑州目录 摘 要?. 文献综述?. .烘烤工艺的研究进展. .国内烘烤工艺的研究进展?. .国外烘烤工艺的研究进展?. .温湿度流场环境条件对烟叶质量的影响? .温湿度流场环境条件对烟叶外观质量的影响.温湿度流场环境条件对烟叶内在质量的影响.温湿度流场环境条件对烟叶香气的影响. .变黄期温湿度流场环境条件对烟叶香气的影响. .定色期温湿度流场环境条件对烟叶香气的影响. .干筋期温湿度流场环境条件对烟叶烟叶香气的影响?. .风速流场环境条件对烟叶质量的影响?. .气体流场环境条件对烟叶质量的影响?. .涂料使用对烟叶质量的影响?. 材料与方法. .试验材料. .试验设计. .定色期中部和上部叶不同升温速度试验设计?. .定色期中部和上部叶不同稳温时间试验设计?. .测定项目与方法?.对烤后烟叶含氮化合物含量的影响. .对烤后烟叶碳水化合物含量的影响. .对烤后烟叶各化学成分之间协调性的影响?. .对中性香味物质的影响?. .对类胡萝素类降解产物的影响?. .美拉德反应产物香气物质的影响?. .对苯丙氨酸类香气物质的影响.对西柏烷类香气物质的影响?. .对新植二烯及香气物质总量不含新植二烯. .对评吸的影响?. .定色期不同稳温时间对中部和上部叶烤后烟叶品质的影响?. .对外观质量的影响 .对化学成分的影响 .对烤后烟叶含氮化合物含量的影响. .对烤后烟叶碳水化合物含量的影响. ?.对烤后烟叶各化学成分之间协调性及钾、氯的影响.对中性香味物质的影响?. .对类胡萝卜类香气物质的影响.对美拉德反应产物类香气物质的影响 .对苯丙氨酸类香气物质的影响.对西柏烷类香气物质的影响?. .对新植二烯及香气物质总量的影响. .对评吸质量的影响 结论与讨论. .定色期不同升温速度和稳温时间对烤后烟叶外观质量的影响. .定色期不同升温速度和稳温时间对烤后烟叶常规化学成分的影响?. .定色期不同升温速度和稳温时间对烤后烟叶中性香气物质的影响?. .定色期不同升温速度和稳温时间对烤后烟叶评吸质量的影响. 参考文献?. 英文摘要?. 摘 要 为了优化烘烤工艺和探索定色期最佳的升温速度和稳温时间,试验使用标准化密集烤房 研究了定色阶段不同升温速度和稳温时间对烟叶外观质量、常规化学成分、中性致香物质和 评吸质量的影响,结论如下: .对烟叶外观质量的影响 烘烤中对烤房以不同的升温速度进行操作,烤后烟叶的外观质量有明显的差异。中部叶 烤后外观质量表现为,?/升温速度?升温速度?/.升温速度?/升温速 度;上部叶外观质量得分的总分中,以?/独升温速度/.升温速度?/升温速 度/升温速度;以?/的升温速度效果最好,?和?/.处理的升温速度次 之,两者差别并不明显,?的升温速度效果最差。不同稳温时间,以干球温度?, 和?分别稳温烤后烟叶外观质量最好,其次是干球温度稳温,。和? 稳温。 .对烟叶常规化学成分的影响 不同升温速度处理的烟碱和总氮含量都在适宜的范围内,且烟碱随着部位的升高而升 高,总氮随着部位的升高而降低;淀粉、总糖和还原糖含量明显偏高。中部叶蛋白质含量在 适宜的范围内,钾元素、钾氯比偏低,糖碱比和施木克值偏高。上部叶的钾元素、钾氯比和 氮碱比偏低,施木克值和糖碱比偏高。不同升温速度的各个处理中,以?,升温速度烤 后烟叶化学成分含量适中,协调性较好。在不同稳温时间的各个处理中,以干球温度, 和?分别稳温的处理烘烤效果较好,其蛋白质、淀粉、总糖和还原糖含量相对 较低,两糖比较高。 .对中性致香物质的影响 质体色素降解产物对烟叶香气质量有举足轻重的作用,是烟叶中含量最多的一种香气物 质,其降解产物的含量和协调性,直接影响烤烟的香气风格、香气质和香气量。 在不同升温速度的各个处理中,中部叶升温速度中性致香物质含量除新植二烯外以 /. /.升温速度./升温速度./升温 速度./。对于上部叶来说,/升温速度./.升温速度 ./升温速度./升温速度./。即/的 升温速度效果最好,其次是/.和/的升温速度,/的升温速度效果最差。通 过对不同稳温时间中性致香物质的分析,以千球温度?,?和?分别稳温效果 最好,干球温度?稳温,?和?稳温效果次之。 .对评吸质量的影响 不同升温速度的各个处理中,不论是中部叶还是上部叶均以升温速度为/的处理 得分最高,烤后烟叶香韵好、香气量足、香气质好、烟气浓度和刺激性小、口感好,质量较 高。从不同稳温时间对中部叶和上部叶评吸得分来看,以干球温度?,和?分别稳温得分最高,烤后烟叶香韵好、香气量足、香气质好、口感好,评吸质量最好;其次 是干球温度?稳温,?和?稳温。 在定色阶段至?,升温速度以/处理效果最好;稳温时间以干球温度?, ?和?分别稳温处理效果最好,烤后烟叶外观质量、内在化学成分、香气物质含 量及烟叶评吸质量均最好。 关键词:烤烟;烘烤;升温速度;稳温时间;外观质量;化学成分;中性香气物质;评吸质 量 文献综述 .烘烤工艺的研究进展 烟叶烘烤的目的是烤香、烤黄、烤干和烤净,烘烤是一个包含着物理和化学变化的动态 变化过程,在烟叶不断失水干燥的同时,活体烟叶内的各种物质也在进行着各种复杂的转换, 烘烤就是根据烟叶失水和内部物质变化规律,使烟叶向着有利于工业可用性的方向发展。 .国内烘烤工艺的研究进展 年代以前,根据我国当时的鲜烟素质烘烤形成“先拿水,后拿色”和“高温快烤” 的传统烘烤工艺模式,烘烤阶段既多又细,整个过程为一个平滑上升的曲线。变黄期分为前 期、中期和后期,使烟叶失水变软,变黄成,变黄中期使烟叶达到变黄.成,整个 叶片勾尖卷边,变黄后期使烟叶变黄成,并软打筒:定色期分为定色前期、中期和后 期。定色前期使烟叶达到黄片青筋,小卷筒,定色中期使烟叶全黄大卷筒,定色后期全部烟 叶达到大卷筒。干筋期干球温度为?,湿球温度为,烟叶全部干燥?。 七段式和五段式烘烤工艺,整个烘烤过程划分较为细腻,呈多段阶梯状。是当时的河南 烟草研究所根据我国烟叶生产的现状,在总结国内传统工艺的基础上,提出的多阶梯烘烤模 式。其烘烤原则为烟叶边变黄、边升温、边排湿、边干燥。具体可分为七个阶段,变黄期分 三个时期即前期、中期和后期,使烟叶达到变黄成,烟叶失水%:变黄中期使 烟叶变黄成,烟叶失水%;变黄后期使烟叶黄片青筋,烟叶失水%。 定色期分为定色前期、后期。定色前期使烟叶达到黄片黄筋,烟叶失水%;定色 后期使全部烟叶失水%。干筋期前期、后期达到烟筋半干和全干。年代后期, 河南省农业科学院烟草研究所借鉴国外低温变黄的烘烤工艺技术核心,继承传统工艺的精 华,研制出一种五阶梯烘烤模式,强调使烟叶充分变黄。第一阶梯为底棚烟叶变黄期,使底 棚烟叶变黄成左右,主脉变软;第二阶梯使二棚烟叶变黄,底棚烟叶全黄,勾尖卷边;第 三阶梯为过渡期,使全部烟叶达到黄片黄筋。第四阶梯为于片期,干球温度为?, 湿球温度为?,使全部烟叶大卷筒,形成更多的香气物质。第五阶梯为干筋期, 干球温度为?,湿球温度为?,全部烟叶干燥,降低干筋期温度,减少 香气物质的损失。 双低烘烤模式,最显著特点是低温低湿变黄和低温低湿定色,是云南省农业科学院张崇 范等在吸取前苏联烘烤工艺的基础上,根据西南烟区烟叶素质研制并提出的。共分为六 个阶段,第一阶段使底棚烟叶叶尖变黄 以上;第二阶段使底棚烟叶基本变黄;第三阶段 使顶棚烟叶基本变黄;第四阶段使底棚烟叶/叶片干燥;第五阶段使顶棚烟叶达到 干片,第六阶段使烟叶主脉全干。 高温顿火烘烤法,变黄期点火后升温到然后停火不烧,经数小时后烤房温度降到 ?时再烧火加温,这是第一次停火。第二次烧火温度升到停火,方法同上,停顿约 十个小时,即第二次顿火;变黄期最高临界温度为。顿火次数因鲜烟叶素质变黄速度 不同而异,每次升温均较前一次稍高,直至烟叶变黄成。待烟叶达到变黄要求后,升 温排湿进入定色期。定色与干筋两个时期仍可按此法进行,与变黄期不同的是当温度升到预 定温度以后,使温度稳定,不再降温。烟叶在高温情况下,容易汽化失水,凋萎发软快,交 黄快而且均匀一致,缩短了变黄和整个烘烤时间,因而相应的节约了燃料。需要强调的是这 种烘烤方法要求烟叶含水量较大。 半晾半烤法和堆黄烘烤法。半晾半烤法是变黄阶段采用晾制措施,待烟叶失水和变黄到 一定程度再装入烤房内定色烘烤。烟叶采收后按照一般的方法进行编烟,然后在晾房里保温 保湿晾制变黄成,失水%即可装入烤房进行烘烤。堆黄烘烤是将采收回来的 烟叶进行堆积,利用烟叶呼吸作用释放的热量促进烟叶交黄,达到变黄目标后,将烟叶编竿 装入烤房进行烘烤。这两种方法需要时间长,叶内消耗干物质多,对品质有一定的影响:但 是黄锡才等研究认为,在一定装烟密度条件下,半晾半烤法能明显提高烟叶的评吸质量【。 使用半晾半烤法和堆黄烘烤法,烟叶已经凋萎,装烟时可以适度加大装烟密度,烟叶装好后 可以很快升温进入定色期。由于烟叶变黄程度较高,要及时进行排湿定色。烟叶变黄程度较 为一致,避免了变黄不均匀现象,减少了青黄烟,相对的提高了烘烤质量;由于缩短了烤房 的烘烤时间/,所以减少用煤%一%同时提高了烤房的周转率。 我国目前应用的三段式烘烤工艺是在引用美国、巴西等国烘烤工艺的基础上,进行消化、 试验和改进形成的简化烘烤工艺模式【.】,烘烤过程分为变黄期、定色期和干筋期。变黄期 干球温度为?,湿球温度为?,使底棚烟叶变黄成左右,主脉变软, 定色期干球温度为,湿球温度为?,使全炕烟叶大卷筒。干筋期干球 温度为?,湿球温度为?,使全炕烟叶主脉干燥。三段式烘烤技术的核心是通 过对烘烤环境温度、湿度和时间的调控,实现对烟叶水分动态和物质转化的协调,将优良素 质烟叶的潜在质量进行充分而完善的转化,最终达到将烟叶烤香、烤黄、烤净和烤干的目的, 这也是烟叶烘烤的根本任务。因此三段式烘烤工艺代表了我国烟叶烘烤技术现代化水平和发 展方向。 .国外烘烤工艺的研究进展 津巴布韦的烘烤工艺,变黄阶段干球温度为?,湿球温度?,使烟叶基本 全黄,烟叶凋萎变软;定色阶段干球温度为?,湿球温度,使烟叶的叶片全 干;干筋阶段干球温度为?,湿球温度?,直到烟筋干燥。津巴布韦烘烤工艺 因采收成熟度很高,故整个烘烤过程湿度较低。津巴布韦烟叶因采收成熟度高,故整个烘烤 过程湿度较低。变黄后即保持“干球温度?,湿球温度”,直到烟叶烘烤结束 口;这种“稳湿球,升干球”方法的长时间使用、突出应用使烤后烟叶从外观质量到内在品 质,别具一格。烟叶正反面色差减小,橘黄色烟叶增加,香气质“深香”突出。 前苏联的烤烟烘烤工艺,运用低温慢变黄的烘烤原理,体现了“以温控水”的原则,实 现了烟叶烘烤的本质途径,避免了“蒸烟、煮烟”现象的产生;从烟叶烘烤理论上较早的揭 烘烤上部烟叶或秋后烟叶过程中,较大程度的减少了烟叶表皮细胞的破裂数量,烤坏烟叶显 著减少。 美国的烘烤工艺属于“低温中湿慢变黄”工艺【扪。共分为三个阶段,变黄阶段点火后以 ?/升温到干球温度?,湿球温度【?,直到烟叶交黄为止,使烟叶失水% 左右;干叶阶段以?升温到千球温度?,湿球温度?,直到叶片干燥,烟 叶失水%左右;干筋阶段以?/升温到干球温度?,湿球温度,直到烟 筋全干。这种烘烤工艺可使烟叶内物质充分转化分解,操作简化。烟叶在低温条件下稍高的 湿度,让烟叶内部高分子物质充分转化分解,形成较多的香气前提物质;之后快速升温,让 小分子物质脱水缩合成香气物质,符合烟叶烘烤的生理生化变化原理;操作简化适合于鲜烟 叶素质较高,成熟度整齐一致的烟叶烘烤。烟叶色泽稍暗,烟叶凋萎卷曲度不够,橘黄色烟 叶较多,香气质较纯,香气量尚足。 巴西的烘烤工艺,变黄前期干球温度为?,湿球温度为?,变黄后期干球 温度为?,湿球温度为?;定色阶段干球温度为?,湿球温度为 ?:干筋阶段干球温度为?,湿球温度为?。巴西烘烤工艺突出了低温变黄机 制,并严格控制干筋阶段干球温度,防止香气物质挥发。烟叶变黄凋萎后,即快速保持“湿 球温度?”,在“于球温度?”阶段烘烤以上,通常以上【】,利 于美拉德反应的进行,并形成更多的香气物质,低温排湿既节省了燃料又减少了香气物质的 损失。在香气物质形成阶段,保持烟叶周围空气较高湿度,延长了烟叶细胞的生命时间及香 气物质的合成时间,较大程度的减少了香气原始物质的损失量,增加了香气物质的合成量, 烤后烟叶香气质更纯,香气量更足。烤出的烟叶油分足,香气质纯,香气量足,烟气浓度丰 富饱满。 日本的烘烤工艺由于鲜烟素质的不同,烘烤工艺有其自身的优点叭。变黄阶段干球温度 为?,湿球温度?;定色阶段干球温度为?,湿球温度?:千筋 阶段干球温度为。,湿球温度?。日本烘烤工艺提高了湿球温度,降低了干筋 阶段最高温度,缩短高温条件下的烘烤时间,减少香气物质的挥发。在“循序渐进”的烘烤 过程中,有效的避免了温湿度的大起大落,有利于高分子化合物的分解转化和小分子物质的 脱水缩合,对改善烟叶品质起到积极的作用。日本烘烤工艺提高了湿球温度,降低了干筋期 最高温度,缩短高温条件下的烘烤时间,减少香气物质的挥发。烤后烟叶色泽鲜亮,橘黄色 烟叶增加,香气质较纯、香气量较足,烟气浓度丰富饱满。 .温湿度流场环境条件对烟叶质量的影响 .温湿度流场环境条件对烟叶外观质量的影响 恰当的烘烤不仅能够改善烟叶内在品质,还能有效地提高烟叶的外观质型?】。刘齐元 等【垃人研究认为,低温低湿变黄能提高上等烟比例和均价,改善烟叶的外观质量。也有研究 认为,变黄期以低温低湿烘烤评吸质量相对最好;低温中湿烘烤的烟叶外观质量最好。 李春乔等【人研究认为,采用菲莫工艺即“变黄期:起温,每小时升温?,至 稳温,湿球温度调节至?,使烟叶变黄,适度脱水,稍凋萎:当底台烟叶达到基本变黄 时,使干球温度升至,湿球仍保持?进一步促进烟叶凋萎、变黄;干叶期:变 黄期结束后,干球温度以升温至?,湿球温度为?,稳定到烟叶干燥;干 筋期:干球温度以?/升至,湿球温度,保持到顶层烟叶主脉干燥”能提 高中上等烟和橘黄色烟叶比例,减少杂色烟。低温中、低湿变黄,慢升温定色,慢变黄能使 叶绿素和类胡萝素降解充分,降低青烟比例,提高橘黄烟比例,进而提高上等烟比例和均 价【。蒋笃忠掣刀研究认为,适当延长在。和左右的时间,烟叶烘烤质量有较大 幅度提高,烤后的烟叶化学成分比较协调,外观质量得到改善,叶片结构疏松,身份适中, 油分足,弹性好。 王玉兵等【】人认为,在散叶烘烤过程中:变黄期湿球温度.。;定色期温度 .湿球温度.;干筋期湿球温度.?时,烤后烟叶的橘黄色烟 比例大,杂色烟比例小。谢以书掣】人的研究结果表明,在散叶烘烤过程中,采用变黄后 期提前少量排湿、适当延长定色阶段烘烤时间的烘烤方法可以有效提高烟叶外观质量。变黄 期和定色期是烟叶外观质量形成的关键时期,在烘烤内,烟叶的含水量下降缓慢, 叶绿素、类胡萝素下降明显,可溶性糖含量明显增加;在烘烤内,水分含量下降明 显,而各种化学成分含量变化较小【】。采用低温、中低湿变黄并适时延长干筋期的烘烤时 间能明显提高烟叶的外观质量,减少初烤叶的杂色烟比例。 .温湿度流场环境条件对烟叶内在质量的影响 内烟叶的淀粉 变黄期与定色期的温度和湿度对烤后烟叶品质影响最大【。烘烤前 被大量降解,后降解缓慢,于筋以后淀粉含量基本上没什么变化【。国内许多学者的大 量研究结果表明,烟叶淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性在变黄期出现两次高峰的规律。常 寿涛等【人研究认为,烟叶糖含量的变化主要集中在烘烤开始的小时内完成,呈现急剧 增加趋势;而烟叶的淀粉含量几乎在烘烤开始内小时内迅速下降到最低点。邱妙文等【】 人研究表明,随着烘烤湿度的提高,淀粉降解量、可溶性糖的含量都有增加的趋势。宫长荣 等【】人研究表明,淀粉的降解速度与烟叶水分的降低速度相关但不同步,烟叶水分降低到 %左右时淀粉含量趋于稳定。环境湿度较高时,烟叶内淀粉降解量最大且降解度速最快, 相对湿度低于%时,淀粉含量趋于稳定,相对湿度%,烟叶水分%以上淀粉 降解速度最快,降解量最大。采用低温变黄,慢速升温定色的烘烤工艺,能提高烟叶内淀粉 酶和淀粉磷酸化酶活性。有利于烟叶淀粉的降解踟。 蛋白质含量随着烘烤时间的增加而减少,氨基酸含量相反,且在变黄中期和定色期均呈 现出一个快速变化阶段;鲜烟叶中可溶性蛋白质含量与烤后样中可溶性蛋白质和氨基酸含量 呈正相关【。李春艳等例人研究表明,烟叶蛋白质在水介质中的最佳水解温度为。当 温度上升到?时,其水解速度急剧增加,但只经过小时便减弱;如果加热到,水 解反应很快终止。宫长荣等【川人研究也认为蛋白质则是在低温下水解较多。王能如等【习研 究认为,在变黄期烟叶中游离氨基酸总含量大幅度增加,且与烟叶变黄程度呈现正相关性: 随着烟叶变黄程度的提高,除丝氨酸和蛋氨酸含量减少,甘氨酸、半胱氨酸和丙氨酸不受影 响外,多数游离氨基酸及游离氨基酸总量明显增加。在充分变黄,能为香气物质 合成提供更多的前体物质。 烘烤过程中的环境湿度对烤后总氮影响较大;对烟碱含量的影响不明显;变黄温度对烟 碱含量影响明显:变黄温湿度对降烟碱的形成和积累影响明显。李常军【】等研究表明,高 湿变黄和定色条件下烤后烟叶总氮含量较低;湿度对烟碱含量影响无明显的规律性。张保全 等研究表明阿,烤后烟碱含量与变黄温度呈负相关;变黄期高温、高湿均有利于去甲基烟 碱的形成和积累。董志坚掣】人研究表明,变黄温度比定色期升温速度对烟叶主要化学成 分含量的影响大。随着烘烤时间的延长,烟叶内淀粉、蛋白质、不溶性氮和烟碱含量下降, 还原糖、总氨基酸和氨基酸含量上升;低温变黄、快速定色条件下,烟叶失水速 度较慢,淀粉、蛋白质等降解充分,还原糖、总氨基酸和氨基酸含量较高。 .温湿度流场环境条件对烟叶香气的影响 在烟叶烘烤过程中,色素、蛋白质、淀粉等高分子化合物经过一系列复杂的分解、转化 形成很多香气物质或潜香物质。鲜烟叶在烘烤过程中经历了一系列酶促反应,通过控制烤房 内温度、相对湿度及风速等烘烤条件,把烟叶中的生理生化变化与烟叶失水速度密切配合, 才能使挥发性酸、巨豆三烯酮、新植二烯、茄尼醇、甲基糠醛、一甲酰吡咯、.甲酰.甲基 吡咯、丙基吡咯、.乙酰呋喃等对香气有利的化学成分明显增加【?。 .变黄期温湿度流场环境条件对烟叶香气的影响 低温变黄烤后烟叶的化学成分含量适宜且各种成分比例协调,烟叶内主要致香物质种类 多,含量高,香气质好;而在高温变黄条件下,无论定色升温速度快慢,烤后烟叶的香气质 量都有不同程度降低【。可见变黄期温、湿度控制对烟叶香气的形成很重要。色素降解产 物是烟叶香气物质的重要来源,变黄期是烟叶色素降解的关键时期。刘加红等人的研究结果 表明?】,变黄期末,烟叶叶绿素相对降解量超过.%;烟叶类胡萝卜素的相对降解量占 .%.%。孟可爱等四人的结果表明,烟叶的叶绿素降解呈现出前期迅速下降而后期稳 定的趋势,而类胡萝素变化表现出不规律的状况。 低温变黄和变黄程度高都利于香气物质的形成。高玉珍等嗍人研究认为,低温中湿变 黄干球温度,相对湿度%利于改善烟叶的内在品质,能提高中性致香物质 的含量。代丽等刀人的研究结果表明,低温中湿变黄干球温度。,相对湿度%, 既能不同程度的提高中性致香物质又能提高酸性致香物质如草酸、苹果酸、硬脂酸等。王能 如等】人结果表明,采用“低温慢烤”的烘烤方法,可使靖西上部烟叶变黄充分,化学成 分变得协调,提高石油醚提取物和总挥发酸,降低总挥发碱,改善烟叶内在和外观质量。宫 长荣等【】人研究认为,低温慢烤能降低膜脂过氧化作用,烟叶的化学成分含量适宜且比例 协调,叶内主要致香物质种类多,香气质好量足;随着变黄末期烟叶变黄程度的提高,酸性 香气组分含量都是先升后降,碱性香气组分含量呈现先降后升的规律。王凌等【】研究认为, 变黄期香气前提物质生成积累和致香物质种类:低温、低湿高温、高湿;温度、湿度对中 性香气物质的影响酸性、碱性香气物质。艾复清掣人研究认为,变黄温度。 ?,干湿差.?内,烤后烟叶石油醚提取物含量高且香吃味评吸得分较高;焦油含量在 变黄温度?、相对湿度%或%一%能有效降低;烟叶的香吃味在交黄 期温度、相对湿度.%时能够得到提高。李常军等人研究认为,低温或 高湿变黄使各种酶活性维持时间较长,使高分子物质转化更充分,利于烟叶香味特征的形成, 烤后烟叶香气品质高。 .定色期温湿度流场环境条件对烟叶香气的影响 实践表明,在?适当顿火,延长烘烤时间,既能让质体色素等高分子物质充分 降解,形成更多的香气物质又能钝化多酚氧化酶活性,避免了糟片烟的出现,所以这个时段 要求缓慢升温。宫长荣掣”刀研究表明,在低温?变黄,缓慢升温.。/条 件下,烤后烟叶内主要致香物质数量多,含量高,且香气质量好;也有利于脂肪酸的转化和 积累。随着烘烤时间延长,能增加烟叶内月桂酸、十三烷酸、油酸和亚油酸含量,降低豆范 酸、棕酸、棕桐油酸、硬脂酸、亚麻酸和二十碳烯酸含量。聂东发等【】研究认为,烟叶在 烘烤过程中,适当提前进入定色期并充分延长时间,并配合适合的湿度条件,能够使烟叶变 黄充分,提高烟叶的外观质量和化学成分的协调性;能够使烟叶的内在品质得到改善,香吃 味得到提高,从而使烟叶的烘烤质量和工业可用性进一步提高。 目前,大多数学者认为。是美拉德反应的关键时期,主要是还原糖和氨基酸进 行缩合反应。变黄时期高分子物质如:蛋白质、淀粉、叶绿素、类胡萝卜素等降解为小分子 物质,该时期小分子物质再进行缩合产生大量致香物质,因而在烘烤过程中应充分延长这一 温度段的时间,温度达。时,烤烟特有香气开始出现。 .干筋期温湿度流场环境条件对烟叶香气的影响 在不同烘烤阶段,烟叶中香气物质的变化趋势并不一致,多数到干筋期含量减少?。 多数香气物质沸点较低,热不稳定性强,过高的干筋温度容易造成香气成分的挥发损失。艾 复清等【】人研究认为,干筋期温度在.持续时间为.小时范围内, 烟叶香吃味得分较高;在温度.?.?持续时间.小时范围内,出现最高石油 醚提取物含量。美国约翰处】认为,干筋期烘烤时间长且温度高于?,易引起 糖分焦化。日本学者研究认为【,干筋期烘烤时间以不超过为宜,且最高温度低于 ?可以减少烟叶香气损失。同时指出,烟叶在就产生生青味重的香气,当温度达到 间,节省烘烤用煤量的同时能显著提高烟叶的烘烤效益、内在和外观质量。棚间烟叶在变黄、 定色、干筋时期温度差异小,提高变黄程度,定色期可强制通风排湿。使烤后烟叶颜色更加 鲜亮,提高上中等烟比例,有利于提高烟叶的烘烤质量,所以被大面积推广【。 不同的装烟量的烤房要配置不同的风机,以满足烟叶对风速和风压的需要【】。约翰逊 等【曾系统的研究认为空气流速达到./,烟叶的物理性状和化学成分较好。我国对密 集烤房的的研究资料表明【,在强制通风,热风循环条件下叶尖风速控制在./,烟 叶表面汽化水分能及时排出,叶片干燥进度一致;烟叶总糖和蛋白质含量均略高于普通烤房 烟碱含量接近,各种化学成分比例协调。王勇军【】等研究表明,一定的装烟密度条件下适 宜的风速,能明显缩小烤房内温差,提高烟叶品质,降低能耗,取得较好的经济效益。 .气体流场环境条件对烟叶质量的影响 日本烟草中央研究所和鹿儿岛试验站村岗洋三,测定结果表明,新鲜烟叶释放 大量的热量,小时左右环境温度比外界气温高?以上。.,在 ?密闭环境中的鲜烟叶,小时以内能将周围的氧气耗尽。和研究 结果证明,鲜烟叶在?到?之间,温度升高?烟叶呼吸释放量要增加了. 倍。这都证明了烟叶在离体条件下,进行着强烈的呼吸作用,消耗大量的有机物质并释放热 量和二氧化碳。韩锦锋等】研究发现,烘烤过程中烟叶的酶类活性受烤房内浓度的影 响,进而影响烤后烟叶质量。程传策等研究表明,鲜烟叶经过臭氧处理后用常规方法烘 烤,使烤后烟叶的香气成分产生较大变化,其中绿原酸、尼古丁、茄昵醇、新植二烯、 酸等降低%左右,并明显地减少了烟气中令人不愉快的化学组分前提物。据报道,臭氧 处理后的新鲜烟叶,其烤后烟叶的多核芳香族碳氢化合物含量明显降低,提高了烟叶的吸食 质量。有研究认为使用乙烯利进行烤房内熏蒸处理能获得较好的烘烤效果。刘洪祥等】 人研究结果证明,使用自己研制的中药无毒级烟熏型烟叶烘烤剂?因叶烘烤剂号,能明 显地提高上等烟比例,增加橘黄烟比例,改善烟叶等级结构,提高烟叶外观质量和内在品质。 的微波处理,能明显降 宫长荣等弹】人研究认为,在烟叶完成变黄后用频率为 低的含量,且对含氮化合物如总氮、蛋白质等影响不明显。 .涂料使用对烟叶质量的影响 美国在上世纪年代已经开始在调制过程中应用远红外线技术,其实践证明,该项技 术不仅能提高烟叶外观、内在质量和香、吃味,而且能节约能源。我国自上世纪年代以 来,有许多研究人员将远红外涂料应用于烟叶烘烤,将远红外涂料涂抹到烤房火管上,并取 得了较好的效果;远红外涂料能起到减少烤房内各棚温差,缩短烘烤时间,防止烟叶棕色化 反应,加深烟叶色泽,节省能源,提高烟叶质量和经济效益的效果【?。远红外涂料能够 起到明显的效果但其高热稳定性较差,曾在世纪年代有过广泛的应用,目前在各烟叶 产区已很少见到。出于现代烟草农业发展的需要,我国烟草科技工作者并没有中断这方面的 研究,年湖南省烟草公司与企业联合研发出烤房墙壁专用纳米涂料。据报道,该产品 使烤房的烘烤性能得到改善,降耗减排,降低烘烤成本,提高烟叶质量效果明显】。宋朝 鹏等人研究认为,在密集烤房装烟室内墙壁上喷涂纳米涂料可明显缩短烘烤时间,增加 上中等烟比例,提高烤房热效率,对密集烤房喷涂纳米涂料有明显的节能提质作用。 综上所述,密集烤房以其装烟密度大,强制通风,热风循环,精准控制,得到快速发展, 成为现代烟草农业的重要组成部分,代表了烘烤设备的发展方向,已经逐步成为我国烟叶烘 烤设备的主流。密集烘烤工艺不能简单沿用三段式烘烤工艺,在密集烤房烘烤工艺生产应用 上还存在着一些不足,密集烤房装烟不密,甚至出现局部烤青和花片、细胞结构紧密、内在 化学成分欠协调、评吸香气量不足等问题。需要进一步研究密集烤房的流场环境条件对烟叶 品质的影响,包括烘烤温度、烘烤湿度、烤房内气体环境、气流速度等因素对烟叶品质的影 响都要进行系统的研究,优化出与密集烤房相适应的应用技术和烘烤工艺规程。如能成功将 烘烤工艺进行优化研究,充分发挥密集烤房烤能优势,提高烟叶烘烤质量和显露烟叶特色优 势,提升烟叶生产的效率和效益优势。节能减耗、降低劳动强度,将会在现代烟草生产中具 有重要意义。 引言 随着烟叶规模化种植的发展,密集型烤房以其装烟密度大,热风循环,强制通风,精准 控制为特点,成为现代烟草农业的重要组成部分。密集型烤房代表了烘烤设备的发展方向, 已经逐步成为我国烟叶烘烤设备的主流。其建造技术,配套设备和烘烤工艺,正不断优化成 熟。密集烤房节能、省工以及提升烟叶整体烘烤质量等优势较为明显,然而由于我国密集烤 房发展相对较晚,以往的研究多集中在烤房设备的设计与改造上,对于密集烘烤机理及烘烤 工艺的研究较少,密集烘烤也往往沿用普通烤房的烘烤工艺,密集烤房烤后烟叶时有叶面光 滑、僵硬、颜色淡等现象,近几年卷烟工业企业对此反响较多。目前密集烘烤工艺已经远远 满足不了密集烤房快速发展的要求,如何针对密集烘烤特点,提出一个科学、成熟、相对稳 定的密集烘烤工艺供产区烟叶生产技术人员参考已经迫在眉睫。 本试验主要从烘烤工艺入手,研究了不同的升温速度和稳温时间对烟叶外观质量、内在 化学成分、中性香气物质和评吸质量的影响。通过优化烘烤工艺,适应烟叶规模化发展,进 一步提高密集烘烤的烟叶品质,满足工业生产发展的需求。旨在通过对烘烤工艺的优化研究, 充分发挥密集烤房烤能优势,提高烟叶烘烤质量和显露烟叶特色优势,提升烟叶生产的效率 和效益优势。材料与方法 .试验材料 试验于年在云南省曲靖市马龙县进行。供试品种为云烟,分别以第一 位叶,第位叶代表中部和上部叶。所选鲜烟叶同一品种、同一部位、同一成熟度,编 竿均匀。烤后烟叶分别取和各。本试验设置在了旧县镇烟站旁边新建的卧式密 集烤房群,试验共选用了座卧式密集烤房作为本试验使用的试验烤房,烤房长米,宽 .米,装烟三层,左右两路挂烟粱;所有烤房均为气流上升式密集烤房,烤房设备生产厂 家为辽宁海帝升烤房设备有限公司。 .试验设计 烟叶变黄成后,进行定色阶段的升温速度和稳温时间试验,定色结束后, 以/?的升温速度升到?,稳温至烟筋全干。 .定色期中部和上部叶不同升温速度试验设计 处理/:升温速度为?/ 处理/:升温速度为?/.?/ 处理/:升温速度为?/.?/ 处理/:升温速度为?/ 烘烤过程中干球温度在升至升温速度不同处理,处理、升温速度分 别为:?/,?/.?/,?/.?/,?/;和分别代表中 部叶和上部叶。本试验不设对照,各个处理互为对照。 .定色期中部和上部叶不同稳温时间试验设计 处理/:干球温度?稳温,和?稳温 处理/:干球温度?稳温,?和?稳温 处理/:干球温度?稳温,?和?稳温 处理/:干球温度?稳温,?和?稳温 处理/:干球温度?稳温,?和?稳温 烘烤过程中干球温度在?升至稳温时间的不同处理,处理,稳温 时间分别为:干球温度?稳温,?和?稳温;干球温度稳温, 和稳温;干球温度?稳温,?和稳温;干球温度稳 温,?和?稳温;干球温度?稳温,?和?稳温。和 分别代表中部叶和上部叶。本试验不设对照,各个处理互为对照。 .测定项目与方法 .烟叶外观质量的评定 外观质量的评定方法以烤烟国家;?分级标准为基础,采用指数和法评价烤 烟外观质量状况。确定颜色、成熟度、叶片结构、身份、油分和色度项指标作为烤烟外观 质量评价指标,各指标权重依次为.、.、.、.、.、.,满分为分。 烟叶外观质量的打分由中国烟叶总公司负责组织,聘请中国烟草总公司郑州烟草研究 院、中国农业科学院青州烟草研究所、中国烟草总公司职工培训中心、上海烟草集团技术中 心、河南中烟工业公司、河南省烟草公司、湖南中烟工业公司、河北省烟草公司的专家予以 评价、打分。 评分表 .烟叶主要化学成分的测定 烟碱采用紫外分光光度法测刊】;总氮采用浓硫酸一双氧水消化法测定【】;钾采用火焰 光度法测定【】;总糖采用葸酮比色法测定【;还原糖采用苦味酸法测定【】;蛋白质采用考 马斯亮蓝染色法测定;淀粉采用酸解法,以牛血清蛋白做标准曲线;氯采用莫 尔法【。 .致香物质提取 中性致香物质提取:称烟样,用同时蒸馏萃取仪蒸馏萃取,萃取剂是二氯甲烷,分 液浓缩,加入内标。 .挥发性香味物质的测定方法 采用内标法测定烟叶中性致香成分。分析仪器为 配检测器和自 动进样器美国公司,色质联用仪美国公司。 气相色谱条件:色谱柱为 .。初温?,恒温后以 ?/升温至?,保持;进样口温度为,温度为?;分流比为: ;为载气,压力为;进样量为.。 条件:色谱柱为 .。载气为柱头压,溶 剂延迟.;传输线温度,离子源温度;能量,质量扫描范围 ,谱库:。 中性致香物质分类:本文按香气前体物分类法,将中性致香物质分为大类啪:类胡 萝卜素降解产物、芳香族氨基酸代谢产物、西柏烷类降解产物、美拉德反应产物、新植二 烯。 .评吸质量 将烟叶样品送至云南烟草科学研究院:编号后,卷制成卷烟,在标准条件下平衡 后,由云南烟草科学研究院评委进行评吸、打分,满分为分。本项目考察的感官指标有 香韵、香气量、香气质、浓度、刺激性、杂气、劲头、余味和口感。 烟叶评吸赋值方法 口感 项目 香韵 香气量 香气质 浓度 刺激性 劲头 杂气分值 结果与分析 .定色期不同升温速度对中部和上部叶烤后烟叶品质的影响 .对烤后烟叶外观质量的影响 烟叶外观质量即烟叶外在的特征特性,是指人们感官可以做出判断的质量方面。主要以 眼观、手摸等方法对烟叶的外观质量进行感官判定。判定烟叶外观质量的主要因素有:部位、 颜色、成熟度、叶片结构、身份和色度。部位是指烟叶在烟株上着生的空间位置;烤烟一般 分为五个部位,以腰叶、上二棚质量最好。烟叶的颜色不同其外观质量特征不同,以橘黄、 金黄为颜色最佳。成熟度是衡量烟叶质量的主要因素,一般认为成熟度好的烟叶,颜色橘黄、 色度浓、组织结构疏松、有明显的成熟斑,燃烧性强,这种烟叶吸食香气量足,吃味醇和, 香味芬芳,浓度高,无青杂怪味;成熟度是判定烟叶品质的重要指标。身份是烟叶的组织构 造密度,即叶肉细胞的大小及其排列的疏密程度。油分是叶片内含有的一种柔润的半流体物 质;油分多的烟叶香气质好、量足,刺激性较轻。烘烤过程中,升温速度不同,烟叶的失水 速率不一致,烤后烟叶的外观质量也有差异。以烤烟国家标准?为基础,采用 指数和法进行评定,结果如表和表所示。 表不同升温速度对中部和上部叶烤后烟叶外观质量描述 从表可以看出,定色期不同的升温速度烤后烟叶外观质量也不同,对于中部叶来说: /的升温速度处理的外观质量较好,颜色橘黄、色度浓、油分较好;其次是处理 和,的油分和色度仅次于处理,的油分和色度与一致,颜色为浅橘黄,比处 理的颜色稍差;相对来说处理的外观质量稍差,颜色为浅橘黄色,成熟度、叶片结构和 色度均略次于其它三个升温速度。对于上部叶来说,烟叶的颜色、成熟度、叶片结构和油分 均一致,处理的色度强于其它三个升温速度,因此其外观质量好于其它三个;和 处理的外观质量一致,仅次于处理;的色度与和处理色度一致,只是在叶片结 构上稍厚,次于和处理。综合中部叶和上部叶外观质量来说,和的烘烤效果较 好,其余的三个处理有差异但并不特别明显,要通过进一步比较。 从表可知,通过给各个指标按照烤烟国家标准赋分值和增加指数,无 论中部叶还是上部叶,各个处理间的差异明显。对于中部叶来说,和的颜色得分一致, 和处理的颜色得分相同,但是低于和;成熟度得分差异较大:; 烟叶叶片结构各个处理得分为:;各个处理身份得分相同:处理油分得 分高于得分和两者相同,得分最低;色度得分的排列顺序和油分得分顺序相同。 总分的高低顺序为:,从中部叶得分高低来看,处理效果最好,其次是 和,两者差别不大,处理的效果最差。由上部叶的得分可以看出,颜色处理得分最 高,和次之,处理得分最低;成熟度、叶片结构及身份得分高低顺序和颜色得分顺 序一致;油分得分排列顺序为,;色度处理得分最高,其次是处理, 处理和得分相同且最低。处理的总分明显高于其它处理,的总分次于, 处理得分又低于,但是相差不大,处理总分最低。在上部烟叶的烤后质量中,以 处理效果最好,和次之,处理烤后烟叶外观质量最差。 表不同升温速度对中部和上部叶烤后烟叶外观质量分数评价 综合中部叶和上部叶烤后外观质量,以/./的升温速度效果最好, /和/.?/次之,两者差别并不明显,/的升温速度效果最差。定色 期是烟叶外观质量形成的关键时期之一,慢速升温定色,烟叶水分散失速度慢,能使叶绿素 和类胡萝卜素降解充分,提高橘黄烟比例并减少初烤烟叶的杂色烟比例。提高烟叶的外观质 量,进而提高上等烟比例。 .对烤后烟叶常规化学成分的影响 .对烤后烟叶含氮化合物含量的影响 烟碱是烟草特有的一种化学成分,具有兴奋大脑神经的作用,产生生理强度的物质。含 量在.%.%为宜,含量过高,烟气劲头过大,刺激喉部使之产生呛咳感觉;含量过 低时,烟气少香无味,不