遲飛　羅紅香　黃剛　龍慶祥　鄒敏杰　徐增漢　李章?！≈芴胰A

摘 要 為明確網(wǎng)式散葉密集烘烤過程中不同裝煙層煙葉的失水規(guī)律及其與煙葉烘烤效應的關(guān)系，采用稱重器對氣流上升式密集烤房網(wǎng)式煙框裝煙下部葉烘烤過程中失水量進行了實時測定，并考查烘烤過程中煙葉外觀性狀變化及烤后煙葉質(zhì)量性狀。結(jié)果表明：（1）烘烤過程中上、中、下三層煙葉失水率均呈Logistic曲線變化規(guī)律，在干筋期以前煙葉失水率下層明顯大于中層，中層明顯大于上層；（2）不同層次煙葉失水速率均呈“先上升后下降”的“∧”型變化趨勢，全炕煙葉的平均失水率與中層煙葉接近；（3）各層煙葉失水變化規(guī)律及煙葉外觀性狀變化與烘烤過程中溫濕度變化、烘烤時間的關(guān)系密切，對煙葉外觀質(zhì)量和內(nèi)在質(zhì)量都有影響。

關(guān)鍵詞 烤煙；下部葉；密集烤房；網(wǎng)式散葉烘烤；失水規(guī)律；烘烤效應

中圖分類號 TS44 文獻標識碼 A

在煙葉調(diào)制過程中，如何恰當?shù)卣{(diào)控煙葉水分，使之動態(tài)地適宜于煙葉調(diào)制的需要，是確保煙葉調(diào)制成功的關(guān)鍵之一[1]。然而，在烘烤過程中，研究煙葉水分變化情況一般采用從烤房或烤箱取少量煙樣進行測定[2-8]，往往受到取樣位置、煙葉代表性等因素的影響，難以全面、客觀、真實地反映全炕（或不同煙層）煙葉失水情況，目前尚未見對全炕或不同裝煙層煙葉整體水分變化的研究報道。本試驗在密集烤房各層裝煙架下安裝實時稱重裝置，對整個烘烤過程中各層煙葉水分變化進行實時動態(tài)的測量，并檢測了煙葉質(zhì)量性狀，以期探討密集烤房網(wǎng)式散葉烘烤不同煙層及全炕煙葉水分變化規(guī)律及其與烘烤效應的關(guān)系，為制訂科學合理的網(wǎng)式散葉密集烘烤工藝提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗于2013年在貴州省黔南州福泉市陸坪鎮(zhèn)羊堡煙草烘烤工場進行，試驗煙葉為同一煙農(nóng)的K326下二棚成熟煙葉。密集烤房為氣流上升式，裝煙3層，溫濕度控制器為深圳市中煙電子有限公司生產(chǎn)?？痉?層裝煙架皆安裝稱重傳感器（寧波吉聯(lián)電氣有限公司生產(chǎn)，JL-JX-2-1T型，載荷2 t，精度0.5 kg），分別對各層煙葉進行實時稱重。

1.2 裝煙方式

采用食品級PP材料制作的網(wǎng)式裝煙框裝煙，網(wǎng)框規(guī)格為37 cm（長度）×37 cm（寬度）×65 cm（高度），每層裝126框煙（每框鮮葉重量為9～10 kg）。為防止煙框與烤房墻壁之間產(chǎn)生摩擦影響稱重結(jié)果，每行比不稱重的烤房少裝1框，以保證邊上的煙框與四周的墻壁都有一定的空隙（不接觸墻面即可），這些空隙處的分風隔板均用塑料薄膜包裹起來以防止漏風。

1.3 烘烤工藝

烘烤工藝按照課題組制定的“網(wǎng)式散葉烘烤技術(shù)規(guī)范”執(zhí)行。具體烘烤方法如下：

第一步：裝炕后及時點火。氣流上升式烤房以下棚溫度作為主控溫度，點火后以每小時升溫1 ℃的速度將干球溫度升至34 ℃，濕球溫度保持33 ℃。穩(wěn)溫6 h，使部分煙葉葉尖發(fā)軟。

第二步：干球溫度以每小時1 ℃的速度升至36 ℃，濕球溫度升至35 ℃。穩(wěn)溫烘烤12 h，使煙葉二成黃，葉尖發(fā)軟。

第三步：干球溫度以每小時0.5 ℃的速度升至38 ℃，濕球溫度升至36 ℃左右（煙葉含水量較高時為35 ℃、含水量較低時為37 ℃）。穩(wěn)溫烘烤20 h左右，烤至煙葉九成黃（黃片青筋），葉片發(fā)軟，部分煙葉主脈發(fā)軟。

第四步：干球溫度以每小時0.5 ℃的速度升至42 ℃，濕球溫度下降到34 ℃左右，穩(wěn)溫烘烤14 h左右，使90%以上煙葉達到十成黃、主脈發(fā)軟，部分勾尖，轉(zhuǎn)入定色階段。

第五步：干球溫度以每小時1 ℃升至48 ℃，濕球溫度上升到36 ℃，穩(wěn)溫烘烤8～12 h，直到煙葉全黃、勾尖卷邊。

第六步：干球溫度以每小時1 ℃升至54 ℃，濕球溫度上升到37 ℃，穩(wěn)溫烘烤18～20 h，使煙葉充分后熟，烤至葉片全干。

第七步：干球溫度以每小時1 ℃升至70 ℃（一定要達到，否則主脈難以烤干），濕球溫度上升到39 ℃左右。穩(wěn)溫30 h以上，烤至主脈全干。如果上棚溫度達不到65 ℃以上，應改為上棚溫度計控溫。

第八步：在確保全炕煙葉干筋后?；?，當烤房內(nèi)溫度降到常溫，可將煙框直接從烤房中卸出，放在操作棚下，在烤房外面自然回潮后，解框打捆。

整個烘烤過程設置的干球溫度和濕球溫度曲線見圖1。在實際烘烤過程中，可根據(jù)煙葉的具體變化情況，適當對烘烤工藝參數(shù)進行微調(diào)。由于天氣變化以及燒火操作和排濕的影響，具體烘烤工藝參數(shù)（干球溫度、濕球溫度、烘烤時間）稍有波動，圖2為整個烘烤過程的實際干球和濕球溫度曲線。

1.4 記錄方法

從裝煙開始，每2 h記錄1次各層煙葉重量變化和烤房上下棚干濕球溫度。煙葉水分變化以重量變化來計算，在烘烤過程中煙葉干物質(zhì)一般有12%～15%的損失，僅占失水量的2%～3%，因此，本試驗對煙葉干物質(zhì)損失量忽略不計，全部作為水分損失計算。

1.5 取樣方法

裝煙時，隨機選取18框煙稱重和標記，然后分別上層、中層、下層的左右兩邊的前中后位置上，烤后對這些煙框中的煙葉按層次進行分級，并取樣（混合樣）用于評吸和常規(guī)化學成分分析。

1.6 煙葉常規(guī)化學成分測定方法

煙葉樣品在40 ℃下烘干至恒重，粉碎，充分混勻，密封備測。采用BRAN+LUEBBE AA3型連續(xù)流動分析儀測定總糖、還原糖、煙堿、總氮、蛋白質(zhì)、Cl-和K+的含量。

1.7 煙葉等級評定

組織專業(yè)人員對烤后煙葉按照國家標準（GB2635-92）進行等級劃分。

1.8 數(shù)據(jù)處理

采用Excel按相關(guān)文獻[9]Logistic曲線方程計算方法進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 網(wǎng)式散葉密集烘烤過程煙葉的失水規(guī)律

2.1.1 烘烤過程中不同層次煙葉的實際失水率變化

網(wǎng)式散葉烘烤下部葉在煙葉烘烤過程中3層煙葉的失水率均呈現(xiàn)“S”型變化曲線（圖3）。不同層煙葉的失水進程差異明顯。在烘烤130 h之前，下層煙葉的失水率明顯大于中層，中層又明顯大于下層。這與各層煙葉所處的環(huán)境空氣狀態(tài)不同密切相關(guān)，因為氣流上升式密集烤房，裝煙室內(nèi)的熱風自下而上運動，煙葉所處環(huán)境空氣的溫度自下而上逐漸降低、而相對濕度則逐漸增大，即下層煙葉所處的環(huán)境溫度較高、相對濕度較低，更有利于煙葉脫水，因此煙葉脫水速度明顯快于上層和中層，而上層正好相反，所處的環(huán)境溫度較低、相對濕度較高，導致脫水速度明顯慢于下層和中層。中層煙葉的失水率和全炕煙葉平均失水率幾乎完全重疊，這也證明了中層煙葉最具代表性的特點。

2.1.2 烘烤過程中不同層次煙葉的失水率模型

網(wǎng)式散葉烘烤下部葉在煙葉烘烤過程中的失水率呈“S”型變化曲線，進一步采用Logistic方程進行理論推導，得出氣流上升式的密集型烤房各層之間失水率的數(shù)學模型（表1）。經(jīng)F測驗，理論曲線與試驗曲線擬合度達極顯著水平。

2.1.3 試驗結(jié)果與理論模型的比較 圖4為Logistic曲線數(shù)學模型計算的各層煙葉在時間維度上的理論失水率變化圖。

由圖3和圖4可見，在變黃前期和變黃中期（烘烤時間，下層為50 h之前，中層為54 h之前，上層為66 h之前）3層煙葉的實際失水率曲線的斜率均大于理論模型中失水率曲線的斜率，變黃后期和定色期及干筋前期（烘烤時間，下層為50～126 h，中層為54～130 h，上層為66～132 h）3層煙葉的實際失水率曲線的斜率均小于理論模型中失水率曲線的斜率，干筋后期兩者接近（圖5～7）。理論失水率和實際失水率的整體趨勢雖然相同，但仍存在差異。主要表現(xiàn)烘烤前期煙葉實際失水率大于理論失水率，烘烤中期煙葉實際失水率小于理論失水率，烘烤后期兩者接近。

2.2 各層之間失水速率的變化與烘烤時間的關(guān)系

由由理論失水率曲線得出的各層之間失水速率與烘烤時間的關(guān)系（圖8），各層煙葉失水速率雖均呈現(xiàn)“先增后減”的變化趨勢，但各層之間在失水率出現(xiàn)峰值的烘烤時間點卻不同，下層為60 h左右，中層為70 h左右，上層為82 h左右。各層煙葉的失水速率均在煙葉基本全黃（九成黃）后達到峰值，之后各層煙葉中自由水越來越少，從而失水速率呈現(xiàn)下降趨勢。在烘烤至150 h時煙葉失水速率趨近于0，煙葉含水量達到一個較低的水平，煙葉變的干、脆且平衡水分在10%以下[10]，這時的煙葉有回吸水分的特性，所以實際烘烤中在煙葉失水速率為0之后仍有波動的情況。

2.3 不同層次煙葉外觀變化與煙葉失水率的關(guān)系

網(wǎng)式散葉烘烤由于裝煙量多，上下層之間的溫濕度差異較大，因此在相同烘烤時間段各層煙葉的外觀變化有所不同，換言之，各層煙葉在達到相同外觀變化指標時所經(jīng)歷的烘烤時間不同（表2）。

由表2可見，在煙葉到達相同外觀變化狀態(tài)時，各層所需要的烘烤時間的差異較大，上層明顯大于中層，中層明顯大于下層，例如，煙葉變黃達到黃片黃筋（九成黃）和葉片半干（十成黃）時，上層煙葉的烘烤時間分別為79 h和95 h、中層分別為67 h和88 h、下層分別為53 h和75 h；但煙葉失水率的差異很小，上層失水率分別為40.8%和58.8%、中層分別為40%和61%、下層為分別38.3%和59.5%。由此可見，各層煙葉外觀狀態(tài)變化與失水率有密切的關(guān)系，達到相同外觀性狀時各層煙葉的失水率基本相同。因此，煙葉烘烤過程中，可以通過觀察煙葉外觀變化狀態(tài)來判斷煙葉失水情況，進而可通過改變烘烤工藝參數(shù)（干球溫度、濕球溫度、烘烤時間）來調(diào)控煙葉水分狀況（失水率）以確保煙葉烘烤質(zhì)量。

2.4 網(wǎng)式散葉密集烘烤煙葉失水率與煙葉等級結(jié)構(gòu)的關(guān)系

對各層標記的煙框烤后煙葉按照國家標準（GB2635-92）進行分級，各層煙葉的大等級見表3?？偟膩砜?，上層煙葉等級結(jié)構(gòu)好于中層，中層好于下層。雖然是下二棚煙葉，但有少量煙葉按分級標準可進入中部葉，所以有一部分上等煙，但比例較少，其中上層上等煙的比例高于中層，中層高于下層。下低等煙的比例則是下層高于中層，中層高于上層。這種結(jié)果與各層煙葉的失水率有關(guān)。下層煙葉在烘烤前期失水率最大，導致煙葉失水偏快，使部分煙葉內(nèi)含物轉(zhuǎn)化不夠充分，結(jié)構(gòu)不夠疏松，還有少量煙葉的葉綠素沒有能夠充分降解而成為微帶青煙和青黃煙，影響了等級結(jié)構(gòu)。

2.5 網(wǎng)式散葉密集烘烤煙葉失水率與煙葉內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)系

2.5.1 煙葉失水率與主要化學成分含量的關(guān)系

對網(wǎng)式散葉烘烤各層所取的煙葉樣品采用連續(xù)流動分析儀測定了總糖、還原糖、煙堿、總氮、蛋白質(zhì)、Cl-和K+的含量（表4）。

（1）總糖和還原糖?？偺呛瓦€原糖是決定煙氣醇和度的主要因素。兩糖含量過低，會破壞煙葉化學成分的平衡性，則吃味刺嗆；但也不能過高，否則煙氣的酸性過強。中國一般認為優(yōu)質(zhì)烤煙的總糖含量的適宜范圍為19%～28%，24%左右最適宜；還原糖含量的適宜范圍為16%～24%，20%左右最適宜[11-12]。由表4可見，隨著裝煙層次的升高，煙葉的總糖和還原糖含量均呈下降趨勢，上層煙葉的總糖和還原糖含量最低，但均適宜；下層和中層煙葉的還原糖含量均適宜，但總糖含量均偏高和不適宜。主要原因是在烘烤前期，下層和正常煙葉的失水率偏快，影響了煙葉的呼吸強度并縮短了煙葉的呼吸時間，使呼吸作用消耗的糖分偏少。

（2）煙堿。煙堿對煙葉品質(zhì)具有很大的影響?？緹煹臒焿A含量以2.5%左右為最適宜[11]。由表4可見，隨著裝煙層次的升高，煙葉的煙堿含量呈上升趨勢，由下層的含量適宜（2.50%）到上層的含量偏高（2.85%）。由于煙堿在烘烤過程中是相對穩(wěn)定的成分，上層煙葉的煙堿含量之所以高于中下層煙葉的原因是其糖類等干物質(zhì)在烘烤過程中消耗較多而導致煙堿的含量相對提高。

（3）蛋白質(zhì)。煙葉中蛋白質(zhì)含量如果過高，則對品質(zhì)不利。煙氣的堿性強，則刺激性強，甚至出現(xiàn)蛋白臭味。烤煙蛋白質(zhì)含量以8%左右為最適宜[11]。由表4可見，各層煙葉的蛋白質(zhì)含量差異較小，均在適宜范圍。

（4）總氮。目前認為烤煙中蛋白質(zhì)、煙堿、氨基酸等含氮化合物的氮量總和以2%～2.5%為適宜。本試驗中，隨著裝煙層次的升高，煙葉的總氮含量呈上升趨勢，但相互差異較小，均適宜。

（5）K+和Cl-。含鉀量高的煙葉色澤強，富有彈性和韌性，燃燒性和陰燃持火力好。煙葉鉀離子的含量以>1.5%為宜，>2.5%最適宜。本試驗中，各層煙葉鉀離子的含量差異較小，均為最適宜。

一定的氯含量對煙草生長所是必需的，但氯含量如果過高，則降低煙葉的燃燒性和持火力。煙葉氯離子的適宜含量為0.3%～0.6%。本試驗中，各層煙葉氯離子的含量差異較小，均偏低。

（6）糖堿比。糖堿比是衡量煙葉品質(zhì)的一個重要指標，它反映了煙葉酸堿平衡性。在燃吸煙葉時，煙堿及其他含氮化合物所產(chǎn)生的堿性物質(zhì)給煙氣提供生理強度（勁頭）和刺激性；糖及其發(fā)生的焦糖化反應和非酶棕色化反應產(chǎn)生了很多致香物質(zhì)和酸性物質(zhì)，可增進煙氣香味，并在一定程度上中和堿性，使煙氣甘醇。烤煙煙葉的糖堿比值以10～12（總糖/煙堿）或8～10（還原糖/煙堿）為宜。

本研究中，隨著裝煙層次的升高，煙葉的還原糖和煙堿的比值呈下降趨勢，由下層（9.04）和中層（8.46）的適宜到上層的偏低（6.74）。上層煙葉的糖堿比偏低，主要是煙堿含量偏高造成的。

2.5.2 煙葉失水率與評吸質(zhì)量的關(guān)系 組織評吸專家8名對網(wǎng)式散葉烘烤各層所取的煙葉樣品進行了評吸，結(jié)果表明（表5），品質(zhì)指標中，香氣質(zhì)、香氣量、雜氣得分下層煙葉與上、中層之間差異顯著，除透發(fā)性外其它品質(zhì)指標得分中層煙葉和下層差異均達到顯著水平；而上層和中層在刺激性、透發(fā)性、柔細度、甜度、余味等方面差異不顯著；可以得出下層煙葉在香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、刺激性、甜度、余味等品質(zhì)指標方面均好于中層；在香氣質(zhì)、香氣量、雜氣等方面下層好于上層；而上層與中層品質(zhì)指標差異不明顯。特征指標中，濃度得分下層煙葉與上、中層之間差異顯著，上層與中層之間差異不顯著；勁頭在各層之間差異均不顯著。綜合品質(zhì)指標下層煙葉與上、中層煙葉得分差異顯著，上層與中層之間差異不顯著；而綜合特征指標各層差異均不顯著。由此可見，不同煙層烤后煙葉評吸質(zhì)量下層好于中層和上層。

3 討論與結(jié)論

網(wǎng)式散葉密集烘烤過程中煙葉失水具有明顯的規(guī)律性，各層煙葉的失水率變化均符合logistic方程變化曲線，符合程度均達到了顯著水平。但從烘烤時間維度上看，各層煙葉的實際失水率較理論值有一些偏差，主要表現(xiàn)在變黃前期和變黃中期失水偏快，使得少部分煙葉變黃不充分而導致烤后含青；變黃后期和定色期失水率偏小而導致少部分煙葉不能及時定色而成為雜色煙。

各層煙葉的失水率的差異明顯。這與各自所處的環(huán)境空氣狀態(tài)密切相關(guān)。在同一烘烤時間段，下層煙葉的失水率明顯大于中層，中層的失水率又明顯大于下層，直到干筋后期，這種差異才逐漸消除。這是因為試驗采用的是氣流上升式密集烤房，裝煙室內(nèi)的熱風自下而上運動，煙葉所處環(huán)境空氣的溫度自下而上逐漸降低、相對濕度則自下而上逐漸增大。由于下層煙葉所處的環(huán)境溫度最高、相對濕度最低，所以煙葉失水速度快于中層和上層。

烘烤過程中煙葉的外觀變化與煙葉失水率密切相關(guān)。本試驗結(jié)果表明，雖然各層煙葉外觀變化不同步，到達各個相同的外觀性狀在烘烤時間上的差異較大，但失水率基本相同。

煙葉失水率對烤后煙葉質(zhì)量具有明顯的影響。失水率偏大和偏小均會降低煙葉烘烤質(zhì)量。失水率偏大會導致煙葉內(nèi)含物轉(zhuǎn)化不充分甚至烤后含青；失水率偏小會導致煙葉內(nèi)含物轉(zhuǎn)化過度甚至出現(xiàn)雜色煙和黑糟煙。

明確網(wǎng)式散葉密集烘烤過程煙葉的失水率規(guī)律，對指導煙葉烘烤具有重要意義。清楚各層煙葉的失水率具有明顯的差異性，也進一步證實了分類裝煙的重要性，在實際的烘烤中，必須將成熟度較高的煙葉裝在溫度較高的層次、將成熟度較低的煙葉裝在溫度較低的層次，才能確保全炕煙葉烘烤質(zhì)量。清楚實際烘烤過程中煙葉失水率與理論失水率要求的差異，可通過改進烘烤工藝參數(shù)使各處煙葉的失水率更適宜于對煙葉品質(zhì)調(diào)制的要求。具體就本試驗而言，應在變黃前期和變黃中期適當提高濕球溫度、適當減小煙葉的失水率，并適當延長烘烤時間，使煙葉充分變黃，防止煙葉烤青；變黃后期和定色期適當降低濕球溫度，擴大干濕差，或適當擴大排濕面積，加大排濕，促使煙葉及時脫水定色，固定優(yōu)良品質(zhì)。

散葉烘烤在烘烤成本、裝煙量、操作難易程度、烤后上等煙比例較常規(guī)掛桿有一定優(yōu)勢[13]，但本文僅從下部煙葉失水規(guī)律的研究尚不能說明網(wǎng)式散葉烘烤的優(yōu)勢所在。具體是否能解決常規(guī)掛桿所存在的問題還有待進一步的研究與探索。

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