密集烤房技术标准及烘烤工艺优化.ppt

1、密集烤房技术标准及烘烤工艺优化,河南农业大学 宫长荣 2010-04-25,提 纲,我国密集烤房发展现状 密集烘烤关键技术参数对烟叶烘烤质量的影响 强调装烟密度、烘烤时间,一、我国密集烤房发展现状,1.技术优势明显 减少烟叶烘烤技术复杂性； 降低烘烤技术风险； 烟叶外观品质提高； 烘烤节煤明显； 减少烘烤环节用工量； 烟叶种植有效产量增加。,2.密集烤房快速、稳定发展,2009年新建密集烤房165856座 总量已超过40万座，承担烘烤面积近800万亩，占烤烟种植面积60%。,3. 成功进行了密集烤房新技术研发,集中供热烤房； 高效电热烤房； 集群烤房集中控制尝试。,清洁能源烘烤设备利用,高效电

2、热式烤房及太阳能辅助加热等试验示范，自控简便、精准，清洁无污染，运行成本不一定比烧煤更高，技术日趋成熟。 烤1kg干烟叶耗电量1.8-2.2度，费用比使用价格400元/吨的烤烟煤还要低； 一次性投入比大面积推广的密集烤房略高； 关键是电力供应必须正常稳定。,3.已经形成制定标准,2006年以来，密集烤房相关设备在试验、示范和推广中实现了技术进步和创新发展，逐渐成熟。 全国统一为一个规格：装烟室2.783.5m（3棚），烘烤能力20亩左右。 密集烤房技术规范（修订版）（2009418号）国家局下发；密集烤房技术要求已经通过标准化中心专家审定，指导全国密集烤房健康有序发展。 要求反映了近几年来的诸

3、多技术创新，其中包括加热器、风机、控制系统等关键设备方面的发明专利和实用新型专利18项。,标准要求（1）集群连排式密集烤房布局,2座以上连体集群建设。山区10座以上，坝区与平原区20座以上。以节省土地，便于管理。烘烤工场原则上50座以上。 5座并排连体建造可节约土地、建材5-8%。,（2）其中单个烤房基本结构与规格参数统一,负压供氧助燃和二次进风技术应用，以充分燃烧和控制更精准,（4）高效能热风循环风机,（5）自控设备统一,面板统一；功能统一；设置配置统一；接口统一。 通过实时采集装烟室内干球和湿球温度传感器的值，控制循环风机、助燃风机、进风或排湿装置等执行器完成烘烤自动/手动控制。 设备使用

4、寿命6年以上。,箱盖（面板）,规格和显示内容,（6）鼓励使用变频器节电和精准控制,满足烘烤工艺烤好烟叶要求，节电30%左右,5. 问题：烤烟质量,烤后烟叶时常出现颜色浅淡、僵硬、光滑、甚至烤青，油分减少；香气质量也存在工业企业的反响。 原因何在？ 密集烤房与普通烤房烘烤原理相通，密集烘烤有特殊性？ 一是密度增大；二是有循环风机导致叶间隙风速增加。,不能沿用传统烘烤工艺,所以，必须研究满足密集烤房的配套烘烤工艺： 装烟密度与烤房内叶间隙风速的关系？ 风速对烘烤质量的影响？ 烘烤时间与质量的关系？ 烘烤过程湿度对质量的影响？,二、关于密集烘烤工艺的研究 关键技术参数对烟叶烘烤质量的影响,1. 主要

5、试验研究内容,（1）密集烤房与普通烤房对比试验；共设8个试点； （2）密集烘烤装烟密度试验；共设2个试点； （3）关键温度点湿度调控试验；共设2个试点； （4）定色阶段升温速度试验；共设3个试点； （5）关键温度点时间试验；共设2个试点； （6）各阶段通风速度试验（风机变频调速）；共设3个试点。,2. 烘烤过程检测分析项目,烟叶水分动态； 风速和温湿度动态； 烟叶形态和微观结构； 烟叶呼吸代谢和相关生理特性； 烘烤环境气体成分动态； 烟叶色素。,3. 试验样品处理,烤后烟叶样品数量共计226个； 测试分析项目： 等级分析； 外观质量鉴评； 主要化学成分分析； 烟叶香气物质检测（每个样品74种致

6、香成分）； 感官评吸。 共获取检测数据22000多个。,4. 主要研究结果和初步结论,（1）密集烘烤与普通烘烤过程的差异,烟叶失水过程有差异,普通烤房湿-热交换过程缓慢，叶内水分通过渗透压作用转移到叶表面，由于风速小叶在表面形成“水汽饱和层”。 由此，水分大的烟叶或烤房湿度大时，烟叶烘烤时间会更长，导致叶体变薄，也容易出现烤糟烟，或者高温高湿环境蒸片。,“光滑烟”、“叶片僵硬”原因?,密集烤房风速更大，能够及时将聚集在烟叶表面附近的饱和湿空气带走，加快“表面汽化”，内部扩散顺畅，失水加快； 同时还因和叶片表面接触的空气量增加，使烟叶表面水分蒸发速度加快，但内部扩散太慢，而外表面已干燥，形成“干

7、燥的薄层”，阻扰内部水分向外扩散。, 呼吸代谢的差异,密集烘烤环境O2 浓度提高，CO2和O3浓度先提高，后降低。 呼吸作用不充分。,烘烤过程中烤房气体组分含量变化的差异,密集烘烤下环境O2 浓度提高，CO2和O3浓度先提高，后降低。 呼吸作用不充分。,升温快往使烟叶表面蒸发过快，但内部扩散太慢，而外表面已干燥，形成“干燥的薄层”，阻扰内部水分向外扩散，“光滑烟”、“叶片僵硬”原因? 同时，烟叶细胞结构变化也有差异，对光谱吸收反射不同，烟叶颜色呈现出“浅淡”？（烟叶颜色不仅与色素降解有关，而且与叶片形态结构关系密切）,烟叶形态变化的差异,不同烤房烘烤过程中烟叶纵向收缩变化规律,不同烤房烘烤过程

8、中烟叶横向收缩变化规律,续,密集烘烤过程烟叶纵向和横向收缩更少,不同烤房烘烤过程中烟叶面积收缩变化规律,不同烤房烘烤过程中烟叶厚度收缩变化规律,密集烘烤过程烟叶面积和厚度收缩更少,不同烤房烘烤过程中烟叶纵向卷曲度变化规律,不同烤房烘烤过程中烟叶横向卷曲度变化规律,密集烘烤过程烟叶 发生卷曲更少,烘烤过程风速比较 （m/s）, 烘烤环境条件差异,烟叶失水干燥速度 （%/h）,风速更大，失水干燥速度更快,烘烤各阶段烘烤时间比较 （h）,烘烤各阶段垂直温差比较（）,烤房垂直温差小，再加上失水干燥速度更快，所以烘烤时间缩短,密集烘烤烟叶干物质损失量更小,密集烘烤比普通烤房烘烤时间更短，干物质消耗损失更

9、少，说明内含物质转化不够，影响到烟叶烘烤质量。, 生理生化变化的差异,烘烤过程中烟叶色素含量变化的差异,烘烤时间影响到色素的转化程度,A.密集烤房风速更大，和普通烤房湿球温度测定的差异。 B.操作原则的差异： 目前自控把控温作为优先控制原则。而在变黄定色期设定升温速度大概在每2-3h升温1，加煤和鼓风后很容易出现升温超过设定值，接下来自控仪就指令开启进风门进冷风，烤房在降温的同时，湿度也随之降低。 尤其定色阶段，烧大火、加煤勤、勤鼓风，此类现象更多，对湿度影响很大，对烟叶烟叶质量影响非常关键（特别是青筋等）； 若烤房本身保温性不好，情况会更严重。,排湿操作和加热的差异,C.加热排湿差异 普通烤

10、房以辐射传热和对流传热为主，密集烤房以对流传热为主。与辐射干燥相比，热风对流干燥后烟叶的收缩率小，孔隙率低，质地僵硬。 而且，普通烤房是持续性慢排湿，密集烤房排湿相对更快。,（2）装烟密度影响风速和温湿度状况，进而影响生理生化变化，最终影响烤房烘烤质量、烤能、能耗。, 外观质量,各处理烤后烟叶外观质量指数和分别为T4000T5000T3000。,烤后烟叶颜色均为浅桔黄，其中以T4000和T5000得分最高，颜色较深； 成熟度以T4000最好，其他两个处理成熟度为成熟稍差； 结构均为疏松，得分以T4000最高； 身份均为中等，其中以T3000得分较低； 油份均为有，其中以T4000得分最高，其他

11、两个处理之间无差异； 色度分别为T3000强-，T4000强，T5000强-。, 烟叶化学成分,烤后烟叶总糖和还原糖含量均以T4000最高，T5000次之，T3000含量最低。,烤后烟叶蛋白质含量以T4000最低，T5000次之，T3000含量最高。, 香气物质含量,烤后烟叶香气物质总量以T4000最高， T5000次之，T3000含量最低 。,烤房湿度、风速和装烟密度关系密切。 装烟稀，烟叶干燥过快，烘烤时间缩短，影响烘烤质量，同时烤能降低。 密集烤房装烟4000-4500kg烤后烟叶外观质量最好，香气物质含量最高，烟叶总体质量好，装烟5000kg烟叶质量次之。 目前，生产中更多装烟320-

12、400竿，每竿120-130片，重8-9kg；400-450竿时，每竿100-120片，7-8kg，3500-4000kg,基本结论,生产中一般装烟量核算,（2）密集烘烤条件下温湿度组合和关键温度点的湿度与烟叶烘烤质量,湿度低，烟叶失水加快，表面蒸发率大于内部扩散率，叶表面出现干裂。叶表面层在烟叶中心干燥前已干硬。之后叶片内部干燥和收缩时就会脱离干燥膜而出现内裂，孔隙，而烟叶表面则出现凹凸不平。 内部水分来不及转移到烟叶表面，使表面迅速形成一层干燥薄膜，它的渗透性极低，将大部分残留水分保留在烟叶内，使失水速率急剧下降，内部转化停滞。, 烟叶外观质量,各处理烤后烟叶颜色差别不大，但以T37/39

13、最好， T38/38最差； 成熟度以T37/38、T37/39和T38/39最好，其他两个处理无差异； 结构以T37/38和T37/39最好，T38/38和T38/39次之，CK最差； 身份以T37/39和T38/39最好，T37/38和T38/38次之，CK最差； 油份以T37/38、T37/39和T38/39最好，其他两个处理之间无差异； 色度以T37/38和T37/39最好，T38/38和T38/39次之，CK最差。,T37/39外观质量评价最高, 烟叶主要化学成分,T38/39有利于蛋白质的降解， 但个处理之间差别不大。 均在8.1%8.3%之间。,T37/39烤后烟叶总糖还原糖 含量

14、较高。,糖碱比主要反映烟气的生理强度和醇和度 ，接近10的烤烟质量较好； 氮碱比与烟叶成熟过程中氮素转化为烟碱的程度有关，0.8-0.9最好； 施木克值是总糖与蛋白质的比值，在一定范围内越大，烟叶品质越好； 钾氯比主要用于判定烟叶的燃烧性，比值越大，烟叶的燃烧性越好。, 香气物质含量,各处理烤后烟叶类胡萝卜素类、苯丙氨酸类 、美拉徳反应产物均三种香气物质以T37/39含量最高，类西柏烷类香气物质以T38/38含量最高。 T37/39烤后烟叶新植二烯与74种香气物质总量含量最高。, 评吸质量,T37/38烤后烟叶香气细腻，香气量足，稍有刺激性，浓度中等，稍有杂气，口感较好。 T37/39烤后烟叶

15、香韵较好，香气量足，质感细腻，浓度适中，稍有刺激，杂气较轻，口感好。,各处理评吸质量综合得分分别为： T37/39 T37/38 T38/39 T38/38 CK,基本结论：42/370.5 ；47/380.5；54/390.5 。,（3）烘烤各阶段需要不同的通风速度 变频技术应用,空气流动加剧情况下 烟叶表面汽化加快，内部扩散“不一致”，外表面可能已干燥，内部水分还没有排出，表面形成“干燥的薄层”。 呼吸作用不能充分发挥。CO2浓度偏低，呼吸不充分， 烟叶细胞结构变化。由于细胞结构的差异，对光谱吸收反射不同，烟叶颜色呈现出“浅淡”？（烟叶颜色不仅与色素降解有关，与叶片形态结构关系密切）, 经

16、济形状,变黄期不同风机转速烘烤经济状况,定色和干筋阶段不同风机转速烘烤经济状况,烟叶变黄阶段风机转速960r/min最适宜,烟叶定色和干筋阶段风机转速1450-960540r/min最适宜, 烟叶外观质量（外观质量指标权重：成熟度0.25，颜色0.30， 结构0.15，身份0.12，油份0.10，色度0.08）,变黄期不同风机转速烟叶外观质量,定色后期和干筋阶段不同风机转速烟叶外观质量,B960/720烤后烟叶外观质量综合指标最高。,A960烤后烟叶外观质量综合指标最高。, 主要化学成分,变黄期不同风机转速对烤后烟叶常规化学成分的影响,变黄期不同风机转速对烤后烟叶常规化学成分综合评价指标的影响

17、,烤后烟叶总糖和还原糖含量以B960/720最高，但是总体来讲各处理之间差别不大。,各处理蛋白质含 量从大小分别为：B1450 、 B1450/720 、B1450/540 、B960/720 、 B960/540 。, 香气物质含量,定色后期和干筋阶段不同风机转速烟叶香气物质含量的影响 g/g, 评吸质量,B1450/720烤后烟叶香韵尚好，香气质稍粗，浓度偏高，烟气稍沉，微有刺激，口感略有残留； B1450/540烤后烟叶香气尚充足，质感尚好，香气单调，杂气重，刺激稍差，略有残留； B960/720烤后烟叶烟香足，韵调好，质感好，余味舒适，甜感好，浓度好，上扬度好； B960/540烤后烟

18、叶烟香尚充足，质尚细腻，略杂，浓度中等，刺激性较小，略有杂气，有残留； B1450香气单薄，尚细腻，杂气重，刺激大，有残留。,在38以前及其稳温过程，风机转速960转/min； 38.147稳温结束，风机转速1450转/min； 47.160，风机转速960转/min； 60.1烘烤结束，风机运转速度720转/min。,基本结论,（4）定色阶段升温速度严重影响烟叶外观质量, 烟叶外观质量,颜色以T3和T2最好，其他两个处理最差； T3成熟度最好，T2和T1次之，CK最差。 结构以T1和T3最好，T2次之，CK最差。 各处理烤后烟叶身份之间不存在差异。 油份和色度均以T3最好，T1和T2次之，CK最差。,烟叶外观质量指数和从大到小分别为：T3、T2、T1、CK, 化学成分, 香气物质含量,烤后烟叶类胡萝卜素降解产物、苯丙氨酸类和美拉德反应产物以T3最高；类西柏烷类香气物质以T1含量最高。,烤后烟叶新植二烯含量以T3最高，但各处理差别不大；香气物质总量以T3含量最高，T1和T2次之，CK最小。, 评吸质量,T3香气质好，香气量足，浓度饱满，刺激性较小，劲头适中，杂气较少，口感好。,基本结论： 从42至54升温速度在1/2h左右