回潮,是雪茄煙葉發酵、卷制等生產過程中重要的工藝環節。
聽起來,似乎回潮就是簡簡單單地“加水”。
其實不然,準確地說,回潮應該是使煙葉恰如其分的“吸濕”和“吸水”。事實上,它涉及到回潮率和含水率、飽和蒸氣壓、露點溫度、干蒸汽、布朗運動、?表面張力、親水基等等一大堆生物、化學、物理等科學知識。
雪茄煙葉“吸濕”和“吸水”是兩個完全不同的概念,前者是從氣態環境中吸收水分,后者與液態水接觸時吸收水分。
例如,什邡傳統的糊米水發酵工藝,就是將糊米水噴淋到雪茄煙葉,或者將直接將雪茄煙葉浸入糊米水溶液,這種加濕方式主要通過煙葉組織結構的孔隙起毛細作用而“吸水”。
(雪茄煙葉糊米水發酵工藝)
更保險和溫和的做法是,將雪茄煙葉置于空氣相對濕度較高的環境中,主要通過煙葉內部纖維素、蛋白質、果膠等親水性物質進行緩慢“吸濕”。這種方式回潮效果更加均勻,但具有一定的技術難度。
環境加濕方式通常主要有以下兩大類:
一類是等焓加濕,通俗地講就是噴霧型加濕,包括超聲波霧化加濕、高壓微噴霧加濕、離心式霧化加濕、濕膜加濕等。這些加濕方式在焓濕圖上來看走得是等焓線,隨著空氣相對濕度的增加,空氣溫度降低。
另一類是等溫加濕,通俗地說就是蒸汽加濕,包括電極式、電熱式、燃氣燃煤式等,原理就是將液態水直接加熱汽化,用蒸汽對空氣進行加濕。這種方式在焓濕圖上看來走得是等溫線,隨著空氣相對濕度的增加,空氣焓值增加。
(濕空氣焓濕圖)
噴霧型加濕,具有簡單易行投入小的特點,因而應用最為廣泛。
無論是在烤煙產區烤房、倉庫等場所,還是雪茄煙葉晾制、發酵等場景,超聲霧化機、高壓噴霧機或離心式霧化機等都有廣泛的應用。
噴霧型加濕方式只是把液態水,變成體積更小的液態水,比如超聲霧化霧滴的粒徑大約1~2μm,看似很微小,但相對于水分子4×10^-10m的直徑來說,已經是幾千倍的差距了。
所以,噴霧型加濕的實際效果往往不盡人意。其主要有以下兩個方面的原因。
一是噴霧加濕后,霧滴受到自身重力影響快速下降,導致環境空間濕度分布不均,分層嚴重,下層濕,上層干。最直觀的就是,環境地面往往非常潮濕,甚至積水嚴重。
(超聲霧化加濕)
二是,噴霧加濕導致環境溫度持續下降,一方面降低了加濕速率,另一方面霧滴在管道、墻壁等區域非常容易冷凝,也同樣導致加濕環境出現滴水、積水現場。如果,冷凝水直接滴落到煙葉上,極有可能導致質量問題。
從理論和實踐兩方面來說,蒸汽加濕都是最佳的加濕方式。
理由一,蒸汽加濕不會降低環境溫度,熱蒸汽還會提高環境溫度,同時不易出現水汽冷凝,有利于發酵。
理由二,理想的蒸汽,可以認為是完全汽化后的水分子,一方面水分子具有較高能量,另一方面水分子的氫鍵與煙葉親水物質的羥基、羧基、胺基等基團結合速率極快,與毛細現象吸水完全不在一個水平。
(濕蒸汽中可見大量“霧氣”)
然而,事實上,在生產實際中,絕大多數的蒸汽加濕也會出現跟噴霧加濕類似的水霧冷凝、加濕不理想等問題。
究其原因,主要是以下知識點超出了常人的認識范圍。
一是,絕大多數人認為的“蒸汽”,其實并非蒸汽,而只是冷的水霧而已。專業術語稱為“濕蒸汽”,指含有飽和水的蒸汽。
真正的蒸汽,專業術語又稱為“干蒸汽”,是指完全氣態水分子。
二是,絕大多數人認為溫度越高,回潮效果越好,其實不然。事實上,溫度增加,只會加快親水物質吸濕速率,但會降低吸濕效果。?這一點非常重要,可以指導生產,有效降低雪茄煙葉回潮和發酵能耗。
通俗地說,就是當溫度增加,煙葉含水量增加得快,但最終含水率反而降低。原因是,溫度越高,水分子能量越大,水分從煙葉表面“逃逸”的概率也更大,因而平衡含水率降低。
PS:如果沒有以上兩點基礎“理論”的指導,盲目“實踐”的話,要么南轅北轍,要么九牛二虎。
在整套蒸汽加濕設備預算僅僅0.2萬元水平的背景之下,小編在工作中就遇到了蒸汽加濕時,環境長期處于濕飽和蒸汽,溫度上升約10℃后不再上升,水汽較重直至出現冷凝水的問題。
在缺乏足夠理論基礎的情況下,小編還是挺佩服自己的,很快就想出了應對方法----對蒸汽管道改造,使一部分水與蒸汽彼此分離,從而減少進入空氣的水分。
想過延長蒸汽管道,查過各型號散熱器、冷凝器,試過水過濾……
山重水復疑無路,柳暗花明又一村。
最后發現,小編眾里尋他千百度的東西,驀然回首,它叫“疏水閥( steam trap)”!
講真,學海無涯。
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