多雨寡照上部烟叶烘烤工艺研究

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  摘要[目的]探索出适合湖南多雨寡日照气候下上部叶的最佳烘烤工艺。[方法]试验以湖南烟区的多雨寡日照条件下的上部叶为材料,设置3种烘烤工艺,主变黄期温湿度分别为(38.5±0.5)/(38.5±0.5)℃、(40.5±0.5)/(39.5±0.5)℃、(42.5±0.5)/(40.5±05)℃,其余均按照湖南省现行优质烟烘烤工艺进行,分析不同烘烤工艺对湖南多雨寡日照上部叶的烘烤效益影响。[结果]试验数据显示,主变黄温湿度为42~43 ℃/40~41 ℃的处理Ⅲ烤后烟叶质量较其他2个处理明显要高,且能够有效减少烘烤用时和烘烤耗能,烤后烟叶中上等烟比例明显提高。[结论]研究可为湖南烟区选择适合多雨寡日照烟叶烘烤工艺提供参考。
  关键词多雨寡照;上部叶;工艺
  中图分类号S572文献标识码A文章编号0517-6611(2015)24-241-03
  烤烟上部叶产量占整株总产量的30%~45%,且较其他部位有较低的含梗率,其对烤烟总体质量和产量都具有很大的影响[1]。但不同烟区上部叶成熟过程中气候存在差异,因此上部叶采烤时具有明显的地域生态特点,其内在物质营养成分存在较大差异,因此导致上部叶在烘烤工艺方面存在较大差异。湖南是主要的典型浓香型烟叶产区之一,近年来上部叶成熟时期时常遭受连续降水、日照不足,加重了上部叶烘烤的难度。上部叶生长过程中长期阴雨寡日照,致使上部烟叶水分含量偏大,干物质积累相对亏缺,蛋白质、叶绿素等含氮组分较高,导致烟叶易烤性好,耐烤性差[2]。目前,国内研究主要集中在降低主变黄温湿度、延长变黄时间、改变采收方式和调制方式等促使常规烟叶初烤烟内在化学成分协调和改善烟叶外观质量[3-6]方面,但在多雨寡照上部烟叶的工艺调整优化方面研究较少。笔者通过对湖南多雨寡日照上部叶烘烤工艺的试验研究,以期为湖南烟区提供适合的多雨寡日照烟叶精益烘烤工艺,减少此类烟叶烘烤的盲目性。
  1材料与方法
  1.1材料
  供试品种为湘烟3号叶位14~16。试验烟田连片6.7 hm2,土壤肥力相对均匀一致。试验材料移栽期相同,田间管理按照湖南郴州优质烤烟栽培生产技术规范进行。
  试验所用烤房为气流上升式烤房,装烟室规格800 cm×280 cm×350 cm,烤房所用温湿自控仪为江苏科地公司生产,风机为1.5~2.2 kW三相轴流电机(福建华大电机有限公司生产),试验所用分风板为云南烟草机械公司生产,规格为133.5 cm×40.0 cm。试验采用烟夹装烟,烟夹等相关烤房设备均按相关要求自制[7]。恒温恒湿箱、电热鼓风干燥箱、精密电子天平各1台。
  烘烤用散煤以均价600元/t计,用电均价以0.8元/(kW·h)计。此外,试验过程中雇工价格均以当地物价为准。
  1.2方法
  该试验于2014年6~8月在湖南省郴州桂阳方元烟叶品种科技示范园进行。对多雨寡日照烟叶设置3个处理,如表1所示。
  烟叶采收、装炕等均由当地经验丰富的烟农进行操作,试验过程中每4 h记录一次各处理烤房温湿度及烟叶状态变化。试验过程样品水分测定采用烘箱法105 ℃杀青15~20 min,65~70 ℃直至样品2次称量基本恒重[8]。对不同处理变黄阶段、定色阶段结束时随机均匀抽取15片烟叶统计烟叶特殊情况发生概率,对烤后烟叶参照烤烟42级国家标准[9-10]进行分级统计。
  2结果与分析
  2.1烘烤曲线分析
  由表1结合图1综合分析可知,在烘烤进程0~12 h期间,处理Ⅲ较其他2个处理升温较快,基本同时达到试验设置温湿度。在12~45 h期间,由图1可清晰看出处理Ⅲ变黄阶段温湿度明显高于处理Ⅰ、Ⅱ,处理Ⅰ、Ⅱ在主变黄阶段温湿差较处理Ⅰ处理Ⅲ、处理Ⅱ处理Ⅲ相比差距较小。结合表1可得,处理Ⅲ在48 h左右转火定色,开始升温进入定色期,处理Ⅱ、Ⅲ在64 h左右升温进入定色期。3个处理在烘烤进入120 h之后温湿度差别不大。再综合表1、图1分析可知,3个多雨寡日照烤烟不同工艺的设计最大的区别在于变黄阶段的温湿度设置,即在烘烤12~45 h时差异表现最为明显。
  2.2不同处理烘烤过程分析
  2.2.1变黄阶段分析。
  由表1可知,3个处理主变黄期稳
  温时间:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,主变黄期结束时3个处理烟叶基本均达到
  8~9成黄,且主脉发软较明显。变黄阶段总时间:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,且处理Ⅰ变黄阶段总时间明显高于处理Ⅱ、Ⅲ,分别长7、15 h。此外由表2可知,变黄阶段结束时处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ烟叶失水量分别为31.43%、33.69%、38.74%,变黄阶段平均失水速率分别为0.499%/h、0.602%/h、0.807%/h。可见处理Ⅲ变黄阶段平均失水速率明显高于处理Ⅰ、Ⅱ,分别高0.308、0.205个百分点每小时。从表1、2数据分析可得,处理Ⅲ的高温高湿措施有效克服了多雨寡日照上部叶难失水的问题,可促进烟叶相对快速变黄,加快烟叶失水速率。
  变黄阶段结束时,处理Ⅰ中棚烟叶黄片青筋,烟叶充分凋萎,叶尖缘向正面收拢;处理Ⅱ中棚烟叶叶片基本变黄,部分烟叶叶基部变黄,叶尖缘向正面收拢;处理Ⅲ中棚烟叶叶片基本变黄,仅叶基部微青,全棚烟叶主脉变软。由表3可知,不同温湿度处理条件下烟叶变黄程度表现为处理Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ。在试验操作过程中发现,处理Ⅰ和处理Ⅱ的烟叶均出现了不同程度的硬变黄,处理Ⅲ烟叶变黄程度虽较处理Ⅰ、Ⅱ稍低,但试验数据及烟叶状态表明处理Ⅲ烟叶失水程度稍高,烟叶凋萎塌架,不存在硬变黄情况。
  Ⅰ26.67下棚烟叶变黄9成,下棚部分烟叶主脉充分发软30.00下棚烟叶主脉变白并收缩变细,叶片挂灰较多40.00全棚烟叶主脉干燥,洇片较多
  Ⅱ6.67下棚烟叶变黄8~9成,下棚烟叶主脉充分发软20.00下棚烟叶主脉变白并收缩变细,叶片中度挂灰26.67全棚烟叶主脉干燥,洇筋稍多   Ⅲ0下棚烟叶变黄8成左右,叶基部微青,全棚烟叶主脉变软6.67中棚烟叶主脉变白并收缩变细,叶片挂灰较少13.33全棚烟叶主脉干燥,洇筋程度中等
  2.2.2定色与干筋阶段分析。
  由表1和3可知,不同处理定色阶段时长表现为Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,定色阶段结束后烟叶均出现不同程度挂灰烟,处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的挂灰烟发生率分别为30.00%、2000%、6.67%。试验数据表明,主变黄期的高温高湿即处理Ⅲ使烟叶充分凋萎发软可有效降低挂灰烟的发生,且挂灰烟几率较其他2个处理分别减小了23.33和13.33个百分点。由此可见,慢升温定色有利于烟叶定色可减少烟叶褐变发生率。
  同样由表1和3可知,不同处理干筋阶段总时间为:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ,干筋末期烤房内洇筋烟发生率分别为40.00%、2667%、13.33%,烟叶洇筋程度表现为:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ。其中处理Ⅲ洇筋程度明显低于处理Ⅰ、Ⅱ,分别降低26.67、13.34个百分点。
  由于各处理在变黄阶段结束后,烟叶失水量大小为:Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ(表2),且定色阶段结束后,烟叶挂灰程度表现为:Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ(表3),导致烟叶进入干筋阶段后,各处理的洇筋程度不同,且处理Ⅰ洇筋最严重,处理Ⅱ次之,处理Ⅲ洇筋程度最轻。可以看出,随着主变黄温湿度的提高,干筋阶段结束后,烟叶的洇筋程度逐渐降低,并且当烟叶的主变黄温湿度为42~43 ℃/40~41 ℃(处理Ⅲ)时,烟叶的洇筋程度最低。
  2.2.3不同处理烘烤能耗与烘烤效益。
  由表4可知,不同处理烤后烟叶中上等烟比例分别为:Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ,以处理Ⅲ最高为84.64%,分别高于处理Ⅰ、Ⅱ 14.23、6.87个百分点,与胡日生等、刘中威等、方明等[11-13]研究结果基本一致。从表4烘烤耗能方面可知,在耗电量方面处理Ⅱ、Ⅲ差异并不明显,以处理Ⅰ耗电量最多为379 kW·h;在3个处理耗煤量方面有较大差异,各处理单房耗煤量分别为1 109、1 050、984 kg,其中以处理Ⅰ耗煤量最多处理Ⅲ耗煤量最少。不同处理至烘烤结束时单房成本以处理Ⅰ最高,处理Ⅲ最低,分别低于处理Ⅰ、Ⅱ97.4元和48.4元。从单位重量干烟耗能方面来看,处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为1.34、1.23、1.10元/kg,以处理Ⅲ单位重量干烟耗能最低。
  3结论与讨论
  试验显示,适当提高烟叶的主变黄温湿度,能够缩短烟叶烘烤总时间,改善烟叶外观质量,提高上中等烟比例,并且处理Ⅲ表现最好,说明主变黄温湿度为(42.5±0.5)/(40.5±0.5)℃的烘烤工艺更适合多雨寡照上部烟叶的烘烤。
  对于多雨寡照上部烟叶,转火时烟叶变黄程度宜稍低,以7~8成为宜,失水干燥程度宜稍高,达到主脉变软;定色阶段的湿球温度要低些,升温的速度相对较慢,在烘烤过程中应注意控温排湿。此外,干筋期适当拉长54 ℃的稳温时间,有利于烟叶形成更多的致香物质[14-16]。
  由于湖南多雨寡照上部烟叶相对含水量较大,且上部烟叶组织结构紧密[17-18],适当提高烟叶的主变黄温湿度,能够使蛋白酶的活性增强,使其更快地水解相应的蛋白质,加快烟叶将大分子物质转化为小分子物质的速率,这一点与李长军等的研究结果[19]相同。另外试验结果显示,提高主变黄温湿度,能够加快烟叶中自由水分排出的速率。当烟叶强制失水时,能够加快烟叶在烘烤期间的变黄速度,缩短变黄时间,这与杨树勋等的研究[20]相符合。
  烟叶出现洇筋可能由于湘烟3号含水较多,而烤房内的空气温度不能使叶脉中的水分及时排出,使部分水分积累在叶脉周围,当升高温度时,吸湿的主脉及叶片变成了黑褐色。该试验只是研究了如何改善多雨寡照上部烟叶烤后烟的外观质量及烘烤能耗方面内容,而对于多雨寡日照上部烟叶在烘烤过程中极易发生洇筋的现象,仍需要进一步研究。
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