熱泵密集烤房不同烘烤工藝效果比較

孟智勇 宗勝杰 高相彬

摘要：為發揮熱泵烤房性能優勢，提高煙葉品質，以中煙100、豫煙10號為材料，開展熱泵烤房不同烘烤工藝對比試驗，結果表明，與對照工藝（中溫高濕變黃、中濕定色、中濕干筋）相比，熱泵烤房采用中溫中濕變黃、中濕定色、中濕干筋烘烤工藝，顯著提高烤后煙葉中上等煙比例5.35～7.22百分點、均價1.54～1.81元/kg，改善外觀油分、身份，提高主要化學成分協調性，感官評吸香氣質變好、香氣量增加、濃度增濃、雜氣和刺激性減輕、余味干凈舒適，類胡蘿卜類降解產物含量提高11.70～22.14%，棕色化反應產物含量提高4.26～54.00%，苯丙氨酸類降解產物含量提高40.58%～72.26%，中煙100品種綠原酸、蕓香苷含量分別增加20.41%、45.15%。

關鍵詞：熱泵烤房;烘烤工藝;外觀;品質;致香物質;多酚

中圖分類號： TS44 ?文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2019）22-0247-04

目前，國內密集烤房供熱主要是燃煤，但由于其燃燒不穩定、升穩溫不均勻而影響烤后煙葉的質量，無效能耗過高導致燃料浪費，排放大量的SO2、CO2、NOx和顆粒物等污染物造成環境污染多種問題[1-2]。為響應國家節能減排號召，滿足現代煙草農業綠色烘烤要求，選擇利用空氣源熱泵等清潔能源成為密集烘烤發展的必然趨勢。

空氣能熱泵利用逆卡諾原理，從周圍環境中吸取熱量，并將其傳遞給被加熱的對象，是一種可再生清潔能源，最顯著的特點就是高效節能[3]，符合現代煙草農業高質量發展需要，受到煙區高度關注。

近年來，有關空氣源熱泵技術在煙葉密集烘烤方面已有眾多研究[4-16]，但大都集中在空氣源熱泵烤房設計研制、節能環保以及烘烤效果等方面，而有關空氣源熱泵烤房配套烘烤工藝的研究尚未見相關報道。目前空氣源熱泵密集烤房烘烤作業主要套用當地傳統烘烤工藝，執行烘烤工藝與烤房性能沒有完全匹配，無法將熱泵烤房性能優勢完全發揮，不利進一步提高烤后煙葉質量?；诖?，開展熱泵烤房配套烘烤工藝研究，為進一步提高煙葉烘烤質量，推動空氣源熱泵烤房推廣應用提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗基本情況

試驗于2016年9月在河南省襄城縣王洛鎮開展。供試品種為中煙100、豫煙10號，以成熟的中上部煙葉（14～16葉位）為原材料。試驗烤房為河南佰衡節能科技股份有限公司生產單體拆移式熱泵烤房，裝煙室規格為2.7 m×8.0 m×3.5 m。采用梳式煙夾裝煙（12 kg/夾），烤房裝煙量360夾。

1.2 試驗設計

以當地常規密集烘烤工藝為對照，在三段式烘烤工藝的的基礎上進行關鍵技術指標優化，共設3個烘烤工藝處理，分別為T1：中溫高濕變黃、中濕定色、中濕干筋（CK）;T2：中溫中濕變黃、中濕定色、中濕干筋;T3：變溫排濕變黃、低濕快速定色、低濕干筋。每個處理單獨裝入1個烤房，距離裝煙室大門2 m處上、中、下3棚各裝入10竿共計30竿鮮煙，同時加熱開烤。試驗處理見表1。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 煙葉外觀質量評價 各初烤煙葉樣品出炕后進行回潮、平衡水分，由分級技師組成外觀質量評價小組依GB 2635—1992《烤煙》標準進行評價，評價指標包括油分、顏色、身份、結構、色度、含青度、掛灰和雜色等外觀質量[17]。

1.3.2 主要化學成分分析及感官質量評價 選取烤后C3F煙葉樣品2 kg，送河南農業大學進行煙葉主要化學成分化驗分析、多酚類物質和中性致香物質測定。

1.3.3 烤后煙葉感官質量 把各處理烘烤后的煙葉經過恒溫恒濕回潮，切絲，卷制，制成（900±15） mg/支、長度為 85 mm/支 的單料煙支。參照行業標準YC/T 138—1998《煙草及煙草制品 感官評價方法》[18]，對香氣質、香氣量、雜氣、濃度、勁頭、刺激性、余味、燃燒性和灰色9個單項指標進行打分，然后取其平均值，采用專家咨詢法并借鑒相關研究方法，對9個指標分別賦以25%、15%、12%、10%、10%、13%、10%、2.5%、2.5%的權重，計算各處理的評吸分值[19-20]。

1.4 統計分析

數據通過SSPS 22.0統計軟件對不同處理間差異效應進行方差統計分析，利用Microsoft Office Excel 2003制圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理煙葉經濟性狀比較

從圖1可以看出，均以T2處理經濟性狀表現最好、T1處理表現最差。中煙100品種，中上等煙比例T2、T3處理分別較T1處理提高7.22、3.98百分點，其中T2處理與T1處理差異達到顯著水平，均價T2、T3處理分別較T1處理提高 1.81、1.00元/kg，T2、T3處理差異不顯著，但與T1處理差異達到顯著水平;豫煙10號品種，中上等煙比例T2、T3處理分別較T1處理提高5.35、3.04百分點，其中T2處理與T1處理差異達到顯著水平，均價T2、T3處理分別較T1處理提高 1.54、0.87元/kg，其中T2處理與T1處理差異達到顯著水平。表明T2處理顯著提高烤后煙葉經濟效益。

2.2 不同處理煙葉外觀質量比較

從表2可以看出，不同工藝處理對煙葉外觀質量造成較大影響，主要體現在油分、色度、含青等指標上。中煙100以T1處理表現最差，在成熟度、油分、身份、結構、含青等指標上明顯差于T2、T3處理，T2、T3處理間差異不明顯。豫煙10也以T1處理表現最差，在油分、顏色、身份、色度指標上差于其他2個處理，T3處理在油分、色度指標上表現稍好于T2處理。說明T1處理不利于改善煙葉外觀質量。

2.3 不同處理主要化學成分比較

一般認為，優質煙的還原糖與總糖含量的比值應≥0.9，還原糖含量/煙堿含量以8～12為宜，總氮含量/煙堿含量以1或略小于1為宜，鉀/氯以大于4為宜[21-22]。從表3可以看出，中煙100 3個處理K2O含量及鉀氯比均偏低，主要化學成分均在適宜范圍內，兩糖比均在0.92及以上，糖堿比、氮堿比均適宜，化學成分協調性較好。豫煙10號T2處理總糖、還原糖含量最低，總氮、煙堿、K2O含量及鉀氯比最高，主要化學成分相對協調;T1處理糖堿比、氮堿比偏高，主要化學成分協調性不夠;T3處理總糖、還原糖含量及兩糖比最高，糖堿比、氮堿比適宜，主要化學成分協調性較好?？傮w可看出，T2、T3處理烤后煙葉化學成分協調性好于T1處理。

2.4 不同處理感官質量比較

從表4可以看出，比較3個處理感官評吸質量，T2處理明顯好于其他2處理。中煙100品種以T2處理感官評吸評分最高，為6.54分，在香氣質、香氣量、濃度、雜氣、勁頭、刺激性、余味、燃燒性、灰色等指標上得分均最高，T1處理在香氣質、香氣量、雜氣、勁頭、燃燒性等指標上得分最低，感官評吸評分也最低，為6.44分。豫煙10品種也以T2處理感官評吸評分最高，為6.44分，在香氣質、香氣量、濃度、雜氣、勁頭、余味、燃燒性、灰色等指標上得分均最高，T3處理在香氣質、香氣量、濃度、雜氣、刺激性、余味、燃燒性等指標上得分最低，感官評吸評分也最低，為6.27分。整體來看，T2處理可使香氣質變好、香氣量增加、雜氣和刺激性減輕、余味更加舒適。

2.5 不同處理中性致香物質含量比較

中性致香物質中的新植二烯促進烤煙的吃味和香氣，又可通過降解轉化形成致香成分。類胡蘿卜素熱裂解產物構成煙氣中重要致香成分，所形成的香氣質好、刺激性較小。芳香族氨基酸類降解產物也是煙草中含量較豐富的香味成分，美拉德反應產物中有許多具有令人愉快的氣味，西柏烷類茄酮及其衍生物也是煙草中很重要的致香物質[23]。從表5可以看出，中煙100品種新植二烯、類胡蘿卜類降解產物、棕色化反應產物、苯丙氨酸類降解產物含量和致香物質總量均表現為T2>T3>T1。新植二烯含量T2、T3處理分別較T1處理提高8.49%、8.10%，類胡蘿卜類降解產物含量T2、T3處理分別較T1處理提高22.14%、13.65%，棕色化反應產物含量T2、T3處理分別較T1處理提高4.26%、0.85%，苯丙氨酸類降解產物含量T2、T3處理分別較T1處理提高40.58%、10.32%，致香物質總量T2、T3處理分別較T1處理提高8.74%、6.41%。豫煙10號品種T1處理新植二烯含量和致香物質總量為最高。新植二烯含量和致香物質總量排序為T1>T2>T3。棕色化反應產物、苯丙氨酸類降解產物含量排名為T2>T3>T1，西柏烷類降解產物和其他香氣物質含量排序為T3>T2>T1，類胡蘿卜類降解產物含量排序為T2>T1>T3。說明T2處理可提高類胡蘿卜類降解產物、棕色化反應產物、苯丙氨酸類降解產物含量。

2.6 不同處理多酚類物質含量比較

煙草多酚物的含量和氧化程度不僅直接影響煙葉外觀質量，也明顯影響煙葉的內在質量。多酚物質對煙草香吃味有良好的影響，其中蕓香苷、綠原酸、莨菪亭是煙草中最豐富的多酚物也是烤煙特征香氣的重要成分[24]。從表6可以看出，中煙100品種T2處理綠原酸、蕓香苷含量明顯高于其他2個處理，T3處理莨菪亭含量高于其他2處理，綠原酸、蕓香苷和莨菪亭三者含量總體表現為T2>T1>T3。豫煙10號品種，T3處理綠原酸、蕓香苷含量明顯高于其他2個處理，T1處理莨菪亭含量稍高于其他2個處理，綠原酸、蕓香苷和莨菪亭三者含量總計表現為T3>T1>T2?？傮w來看，T2處理可提高中煙100綠原酸、蕓香苷含量，T3處理可提高豫煙10號綠原酸、蕓香苷含量。

3 結論與討論

烤房是烘烤作業的必需設備，烤房性能決定烘烤的各種工藝條件，進而影響煙葉質量[25-27]，因此性能優良的烤房是烤好煙葉的重要保障。相關研究表明，與燃煤密集烤房相比，熱泵烤房性能優良，利于提高煙葉烘烤質量[2-5]。但煙葉的烘烤質量受多方面因素影響，其中烘烤工藝匹配與否直接關系著烤煙的外觀質量和內在品質[27]。為了進一步發揮熱泵密集烤房性能優良的技術優勢，提高煙葉品質，開展烘烤工藝對比試驗研究，結果表明，不同烘烤工藝對2個品種烤后煙葉質量影響規律基本一致，均以T2處理表現最好，T1處理表現最差。中煙100品種整體以T2處理表現最好，T3處理次之，T1處理表現最差。中上等煙比例和均價T2、T3處理分別較T1處理提高7.22、3.98百分點和1.81、1.00元/kg。外觀質量T2、T3處理表現差異不明顯，在成熟度、油分、身份、結構、含青等質量指標上明顯優于T1處理。3個處理兩糖比均在0.92及以上，糖堿比、氮堿比均適宜，化學成分協調性均較好。感官評吸質量以T2處理評分最高，為6.54分，T2處理在9項評吸指標上得分均最高，T1處理在香氣質、香氣量、雜氣、勁頭、燃燒性等指標上得分最低、評分也最低為6.44分。新植二烯、類胡蘿卜類降解產物、棕色化反應產物、苯丙氨酸類降解產物含量和致香物質總量均表現為 T2>T3>T1處理，其中T2處理較T1處理新植二烯、類胡蘿卜類降解產物、棕色化反應產物、苯丙氨酸類降解產物和致香物質含量分別提高8.49%、22.14%、4.26%、40.58%、8.74%。T2處理綠原酸、蕓香苷含量明顯高于其他2個處理，其中T2處理較T1處理綠原酸、蕓香苷含量分別提高 20.41%、45.15%。豫煙10品種T2、T3處理中上等煙比例和均價分別提高5.35、3.04百分點和1.54、0.87元/kg。T2、T3處理在油分、顏色、身份、色度等質量指標上優于T1處理，T3處理在油分、色度指標上表現稍好于T2處理。T2處理K2O含量及鉀氯比最高，T1處理糖堿比、氮堿比偏高，T3處理總糖、還原糖含量及兩糖比最高，糖堿比、氮堿比適宜，主要化學成分協調性較好。感官評吸質量以T2處理評分最高，為6.44分，在除刺激性指標外其他8項指標上得分均最高，T3處理在除勁頭、灰色指標外其他指標上得分最低，評分也最低，為6.27分。新植二烯含量和致香物質總量排序為T1>T2>T3處理。棕色化反應產物、苯丙氨酸類降解產物含量排序為T2>T3>T1處理，西柏烷類降解產物和其他香氣物質含量排名為T3>T2>T1，類胡蘿卜類降解產物含量排序為T2>T1>T3。其中T2處理較T1處理類胡蘿卜類降解產物、棕色化反應產物、苯丙氨酸類降解產物含量分別提高11.70%、53.99%、72.26%。T3處理綠原酸、蕓香苷含量明顯高于其他2個處理，其中T3處理較T1處理分別提高9.69%、29.04%。

綜合分析認為，熱泵密集烤房采用中溫中濕變黃、中濕定色、中濕干筋烘烤工藝，可提高烤后煙葉經濟效益，改善煙葉外觀油分、身份指標，主要化學成分更加協調，感官評吸香氣質變好、香氣量增加、雜氣和刺激性減輕、余味純凈舒適，明顯提高類胡蘿卜類降解產物、棕色化反應產物、苯丙氨酸類降解產物含量。同時可看出，盡管熱泵密集烤房性能優良，但不同烘烤工藝間烘烤質量仍存在較大差異，適宜的烘烤工藝可有效提高煙葉品質，充分說明烤房配套烘烤工藝的重要性，因此在空氣源熱泵烤房受到產區關注的同時加強“良炕良法”配套[28]研究顯得至關重要。本結果僅為1年試驗數據，還需要進一步試驗研究和驗證。

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