气流方向对密集烤房烘烤性能及烟叶烘烤质量的影响

王传义+高华锋+牛玉德 +王朝佐+解燕 薛林+朱启发+任杰+王涛+徐秀红

摘要：研究不同气流方向密集烤房烘烤性能和烟叶烘烤质量的差异，探讨其原因，为完善密集烤房建设提供理论依据。对气流上升式、气流下降式2种密集烤房进行比较试验，测定不同密集烤房的主要性能、烘烤成本和烤后烟叶质量。结果表明，在循环风机功率、装烟密度相同的情况下，气流下降式密集烤房的烘烤性能明显优于气流上升式密集烤房，在烘烤过程中其平面、垂直温差更小，温湿度场更均匀，风速更大，排湿能力更强，烘烤能耗更低，烤后烟叶烘烤质量也好于气流上升式密集烤房。

关键词：密集烤房；气流方向；烘烤性能；烘烤成本；烘烤质量

中图分类号：TS44+1文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2017）04-0187-04

烤房是烟叶烘烤的专用设备，烤房结构不同，其烘烤性能差异明显，也决定了烤房的烘烤效果，密集烤房由于烘烤性能优越，是近年来我国各烟区大量推广的烘烤设备[1-4]。我国的密集烤房根据气流运动方向不同，分为气流上升式、气流下降式2种，对于这2种密集烤房，哪种形式的烘烤性能更好、更能发挥密集烘烤的优势，一直是烟草科研工作者研究和讨论的热点，也是各烟草产区在推广密集烤房时普遍遇到的问题。关于气流上升式和气流下降式密集烤房的性能差异，一些烟草科研机构也对此开展了一些研究，但仍未见深入系统研究，仅从某一方面进行了简单的比较试验，且各自的研究结论相互矛盾，有的倾向于气流下降式烤房，有的倾向于气流上升式，还有的认为两者几乎没有差异[5-11]。为此，本研究通过对2种气流方向密集烤房在烘烤性能、烘烤成本、烘烤中烟叶失水特性及烤后烟叶质量等方面进行深入系统研究，详细研究这2种类型烤房的优缺点，旨在为烘烤设备性能完善、烘烤质量的提高以及满足烟区生产需求提供参考依据。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2012—2013年在陕西省汉中市烟草试验站和安徽皖南烟草科技园进行。供试品种为云烟97，试验田地势平坦，土壤质地为壤土，肥力中等，田间管理按照优质烤烟栽培生产技术规范进行，以中部葉为试验材料，试验材料生长发育正常，成熟度良好。

1.2试验方法[HT]

选择同一烟草田块正常成熟的中部叶，采收后挑选鲜烟素质整齐一致的成熟烟叶600张，均匀编烟4竿，随机分为2组挂牌标记，分别装入2座不同的密集烤房，与大面积生产烟叶一起烘烤。试验设2个处理：K1，气流上升式密集烤房；K2，气流下降式密集烤房。试验密集烤房结构、规格、用材符合Q/GDYY 019—2011《密集式烤房建设技术规范》，电机功率 1.5 kW，风量为19 000 m/h，全压200 Pa，转速 1 440 r/min。挂竿烘烤，每竿编烟150张左右，挂烟3层，装烟竿距13.0 cm左右。装烟时，将供试烟叶挂于不同烤房2棚中间相同位置。装烟后及时点火，按“8点式精准密集烘烤工艺”进行烘烤。

1.3测定项目与方法

（1）平面温差、垂直温差的测试用多功能电子温度计（郑州金叶科技发展有限公司生产）测量。在装烟室每层的四角、中心位置分别挂上校正好的温度计，四角离墙壁40～50 cm，5组传感器挂在同一高度上，即挡烟梁下60 cm处。在烟叶烘烤试验过程中，全程监控和采集干球、湿球温度数据，计算平面温差和垂直温差。

（2）风压、风速的测试用KA31数字式风速风压仪（日本产），对风压、风量进行测试，风速的检测在温度低的层次进行，测定烤房前部、中部、后部挡烟梁下60 cm处及排湿口的风速、风量。

（3）记录烘烤各阶段耗煤耗电量，计算每烤1 kg干烟的能耗成本。

（4）产质量比较。烤后烟叶全部留样，外观质量按GB2635—1992《烤烟》进行评定，并对烟叶进行监测分析和感官评吸。

1.4数据处理

试验数据用Excel进行处理，并采用SPSS 16.0进行分析。

2结果与分析

2.1不同气流方向对烤房性能影响[HT]

2.1.1气流方向对烤房内风速的影响对2种气流运动方向烤房空载时及烘烤关键时期的平面风速进行测定分析，并进行方差分析。从表1、表2的检测和分析结果看，不同气流方向对烤房内风速有明显影响，气流下降式烤房平面风速显著高于气流上升式烤房，不同烘烤时期风速差差异未达显著水平；空载时，气流上升式烤房内风速略大于气流下降式烤房，但在烘烤过程中结果相反，气流下降式烤房在烘烤各时期的平面风速都明显大于气流上升式烤房，在内循环、大排湿阶段，2种烤房风速差异不大，但进入干片期直至干筋期这个阶段，两者差异明显，气流下降式烤房平面风速明显大于气流上升式烤房。从烤房平面风速分析可知，气流下降式烤房风速相对较大，显著高于气流上升式烤房，其排湿能力可能优于气流上升式烤房，装烟密度较气流上升式烤房可适当增加；同时，在干筋期应适当降低风速，提高烟叶烘烤质量。

对不同气流方向烤房空载时和烘烤过程中的风速进行测定分析，从表3、表4、表5可以看出，气流方向对烤房内风速有明显的影响，无论是空载时还是在烘烤过程中，气流下降式烤房内平面风速差、垂直风速差都明显小于气流上升式烤房，但差异不显著，空载时气流上升式烤房风速差更大。这说明气流上升式烤房内风速不均衡，差异比较大，气流运动不均匀；相对于气流上升式烤房，气流下降式烤房平面风速差和垂直风速差较小，说明其烤房内气流运动和分布比较均匀，烤房性能较气流上升式理想。

2.1.2气流方向对烤房内干球、湿球温度分布的影响测定烘烤过程中2种气流方向烤房不同层次、位置的干球、湿球温度，并进行平面、垂直干球、湿球温度差异方差分析。由表 6～表11可以看出，气流方向对烤房内干球、湿球温度场有明显影响，平面和垂直干球、湿球温度差异较大，不同烤房类型及不同烘烤时期平面、垂直干球温度差异都达到显著水平，而湿球温度差异不显著。气流下降式烤房不同层次的平面温度差及垂直温度差都显著小于气流上升式烤房，说明气流下降式烤房干球、湿球温度场均匀，温度差异小，烤房温度性能指标好于气流上升式烤房。从测试结果还可以看出，随着烘烤的进行，烤房内干球、湿球温度逐渐升高，平面干球、湿球温度差和垂直温度差都呈现逐步增大趋势，气流下降式烤房的增大趋势小于气流上升式烤房。

.2不同气流方向烤房烤烟成本比较

对不同气流方向烤房烘烤能耗及用工成本进行了统计，从表12看出，K1、K2处理干烟烘烤成本分别为2.26、2.19元/kg。2种气流方向烤房用工成本和用电成本是一样的，烘烤成本差异主要体现在耗煤上，气流上升式烤房干烟能耗成本比气流下降式烤房高0.07元/kg。从烘烤成本综合分

2.3不同气流方向对烤后烟叶外观质量及主要经济性状的影响[HT]

对不同气流方向烤房烤后烟叶的外观质量和经济性状进行了统计分析，由表13可见，从烤后烟叶外观质量和经济效益来看，气流上升式烤房烤后烟叶的橘黄烟比例略高于气流下降式烤房，但是气流上升式烤房烤后烟叶的非正常烟叶比例也明显高于气流下降式烤房，其杂色烟比例高6.35百分点，气流上升式烤房比气流下降式烤房的中上等烟比例约低8百分点，而下低等烟比例约高8百分点，均价低 0.60元/kg，这与对烟叶外观质量的影响一致。从烤后烟叶外观质量和经济性状综合分析，气流下降式烤房略好于气流上升式烤房。

2.4不同气流方向对烤后烟叶内在质量的影响

2.4.1对烤后烟叶主要化学成分的影响农业部烟草产业产品质量监督检验测试中心对不同气流方向烤房烤后烟叶的主要化学成分进行了测试分析。从表14可以看出，气流上升式烤房（K1处理）烤后烟叶还原糖和总糖含量偏低，糖碱比偏低，气流下降式烤房（K2处理）淀粉含量略高，其他主要化学成分含量适宜，施木克值较高，糖碱比较适宜。从烤后烟叶主要化学成分及其协调性综合比较分析，以气流下降式烤房（K2处理）比较适宜協调。

3结论与讨论

气流下降式密集烤房相对于气流上升式烤房，其烤房内风速相对较大，排湿能力可能优于气流上升式烤房，据此推测，同一规格的密集烤房，气流下降式烤房装烟密度应比气流上升式烤房稍大；气流下降式烤房平面风速差和垂直风速差较小，气流运动、分布比较均匀，不同层次的平面温湿度差及垂直温湿度差都明显小于气流上升式烤房，可见气流下降式烤房有气流方向较有规律、温湿度条件受环境条件影响比较小等优点，这与陈少滨等研究结论一致[5]；气流下降式密集烤房烘烤中热气流在加热烟叶过程中，因比重增大而加速下降，符合湿空气运动规律，而气流上升式烤房的热气流则作减速运动，因此，气流下降式烤房在同等风机功率和装烟密度下，风速更大，排湿能力更强，也更节煤，烘烤成本低，这与陈其峰等研究结论[6，8]一致；气流下降式烤房烤后烟叶外观质量和经济性状优于气流上升式烤房，主要化学成分含量及协调性更趋适宜协调，香气较好，余味舒适，刺激性更小，评吸质量更理想，这与王方锋等的研究结论[7，9]一致，与王能如等的研究结论[10-11]有所不同。

从烤房性能及烤后烟叶质量综合分析，气流下降式烤房性能指标、烘烤成本与烟叶质量都好于气流上升式烤房。气流下降式密集烤房排湿性能好，温湿度场均匀且差异小，烘烤能耗低，烤后烟叶质量较理想，是比较适宜烟区的密集烤房类型。

参考文献：

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