煙草在線專稿 [摘要]:密集烤房與普通烤房的烘烤原理相似,但二者之間存在諸多差異的,通過二者的比較與分析,即可發現密集烘烤的基本原理,并在基本原理的指導下不斷創新發展,改善密集烘烤工藝,提升煙葉質量。文章系統闡述了國內外密集烤房及其設備發展演變的歷程,并就密集烤房與普通烤房對烘烤環境、烘烤過程中煙葉的變化和烤后煙葉品質的影響進行了對比分析,在此基礎上分析了造成目前密集烘烤煙葉外觀質量降低、光滑煙形成、香氣降低的原因,總結了密集烘烤的優缺點與特殊性,認為密集烤房將成為我國烘烤設備發展的必然趨勢。
[關鍵詞]:密集烤房;普通烤房;對比分析;研究進展
烤房是烘烤烤煙的專用設備,隨著生產力的發展,烤房不斷更新換代,自烤煙生產以來經歷了明火烤房、自然通風式普通烤房、熱風循環烤房、普改密烤房、密集烤房等形式,并分別在當時的經濟社會條件下形成了與烤房形式相適應的烘烤工藝,煙葉的烘烤原理也隨著研究的深入不斷得到深化,烤煙的生產水平和煙葉質量不斷得到提高。近年來,隨著現代煙草農業的發展,我國密集烤房的普及率逐年提升。與普通烤房相比,密集烤房由于采用了風機、溫濕度自動控制等烘烤設備,煙葉的烘烤質量得到明顯提高,烘烤用工減少,烘烤成本顯著降低(詹軍等,2011)。密集烤房的推廣應用適應了我國煙葉生產可持續發展的要求,而且代表了烘烤設備發展史上的必然趨勢。在此背景下,根據密集烤房的特點研究并規范密集烘烤工藝、改善密集烤房烤后煙葉的質量已經成為當前烤煙生產的最迫切任務。本文系統闡述了國內外密集烤房及其設備發展演變的歷程,并就密集烤房與普通烤房對烘烤環境、烘烤過程中煙葉的變化及烤后煙葉品質的不同影響進行了對比分析,在此基礎上分析了造成目前密集烘烤煙葉外觀質量降低、光滑煙形成、香氣降低的原因,以期為我國密集烘烤工藝的完善和密集烤房設備的發展提供參考。
1 國內外密集烤房的研究進展
1.1 國外密集烤房的研究進展
20世紀60年代,美國北卡羅萊納州立大學的Johnson等(1960)開展了烤煙堆積烘烤的研究,開創了密集烤房研究的先河,他們先后設計出了適宜烤煙生產的設備,并提出了相應的密集烘烤工藝。之后這種烘烤方法逐漸被改進并廣泛應用于烤煙生產中。1963年,Long(1963)成功研制了鮮煙葉田間采收機械以及煙葉夾持設備,解決了采收、編煙和裝煙用工多的問題。1966年,Wilson(1966)出于節省編煙裝炕等環節用工的考慮研制出了適宜于密集烤房的煙夾。同年,Hassler(1966)研制出了適于2層裝煙的密集烤房梳式煙夾并提出了適于該設備的密集烘烤工藝,該煙夾不但大大減少了編煙裝炕環節的用工量,而且使烤房的制造成本得到了大幅的降低。1972年,Wilsion(1972)為了解決密集烘烤過程中單一風速條件對烤后煙葉質量造成不良的影響,對密集烘烤的送風裝置進行了改進,在變黃期用相對低速風,在干葉期和干筋期用相對高速風,從而使變黃期延長,干筋期縮短。這一改進不僅使煙葉物質充分轉化,而且有效防止了煙葉的香氣物質在干筋期散失過多。1974年,Taylor(1974)等對煙夾進行了改進,使煙夾不但具備從煙田將煙葉運輸到烤房的功能,而且使得煙葉裝卸更加方便,烤房內風速均勻,有利于烤煙專業化種植。同年,Long(1974)研制出一種田間成熟鮮煙葉采收機械并配備相應的大箱式裝煙設備,使采煙、裝煙、出炕等環節的機械化程度得到大幅度提升,有效減少了生產用工。1975年,Taylor(1975)等人研制出一種可移動的密集烤房,大大擴展了密集烤房的服務半徑,減少了煙葉運輸環節的用工。1976年,Johnson(1976)制造出一種大箱式裝煙設備,該設備不僅可以烘烤完整煙葉,而且可以烘烤去梗煙葉;并且他還提出了適于該裝煙設備的密集烘烤工藝。同年,Long(1976)對大箱式裝煙設備進行了改進,使裝煙更加便利,風速更加均勻,這種大箱式裝煙設備的裝煙方法是:將大箱平放到地面上,打開箱門,將煙葉裝滿后封閉裝煙門,然后將大箱豎起來,此時煙葉正好順著烤房內熱風的流動方向排放,而且大箱下面的輪子可以保證其方便的被推進烤房。Azumano(1976)研制出一種溫濕度自動控制系統用于密集烘烤,并全面展示了烤房的裝煙、加熱、排濕、自控等各個裝置的工作原理,使密集烘烤的自動化水平提升到一個新的臺階。Suggs(1976)對烤煙采收、裝煙設備進行了改進,使經機械采收后雜亂無序的煙葉直接裝箱并用鋼針固定,減少了煙葉裝箱擺放等環節的用工。同年,Perry(1976)對煙夾進行了改進,改進的煙夾比以往的煙夾更加輕便、簡單、節省材料、堅固耐用,而且更加便于裝卸煙葉。1977年,Edwards等(1977)改進了大箱式裝煙的固定方式,在大箱的裝煙口處用方形框扣住煙框,然后用鋼針固定,以避免煙葉烘烤過程中的倒伏、干燥不均勻等現象;該設備結構簡單,拆裝方便。同年,Jordan等人(1977)和Griffin等人(1977)先后對裝煙設備進行了改造,使裝煙更加簡便快捷。1978年,Fowler(1978)研制出一種廢氣循環利用和太陽能預熱空氣的裝置,該裝置有效減少了烘烤耗能。1979年鮑威爾制造公司的Wilson(1979)制造出一種便于組合的密集烤房,該烤房的每一個煙箱都是裝煙室的一部分,可以實現多組對接。該發明在密集烤房發展史上具有重要意義,它改變了固定空間的模式,對省工、增效等發揮了重要作用。1980年,Horne(1980)為了減少人為操作對烘烤的不良影響,設計出自動控溫控濕的密集烘烤裝置,將烘烤工藝設定好之后便可實現煙葉烘烤的完全自動化。之后美國密集烤房專家在熱風循環系統、裝煙設備、燃料利用、排濕系統、密集烘烤工藝等方面不斷完善,逐步形成了適應美國經濟狀況、生產方式的先進的商業化生產、運作的、現代化、機械化、智能化的密集烤房以及相應的配套設備與技術。
長期以來,美國、日本、巴西等烤煙生產先進國家也相繼進行了密集烤房及其相關設備的試驗,并在裝煙、溫濕度自動化控制、烘烤工藝等方面取得了很多成果,使密集烘烤技術不斷規范和普及。目前,我國正在進行大規模的現代煙草農業改革,改善煙草產業基礎設施建設尤其是密集烤房的建設,可以借鑒國外的研究成果和先進的管理經驗,不斷提高我國煙葉生產的現代化水平,提升煙葉質量。
1.2 國內密集烤房的研究進展
我國密集烤房的研究起步于20世紀70年代,當時的河南煙草甜菜工業科學研究所(1976a,1976b,1977)在國內首先進行了密集烤房試驗,并于1973-1974年成功定性設計出三種以煤為燃料、土木結構的密集烤房,并在福建、河南、廣西和東北等地區進行了相關試驗和小范圍的推廣。但由于烤房本身的缺陷及當時經濟社會條件的限制最終未能大面積推廣。之后的幾十年間雖然有很多研究機構對密集烤房進行了大量的引進、消化和研究,但是密集烤房一直沒有在煙葉烘烤環節起到主導地位。
20世紀90年代以來,隨著我國經濟社會的發展,烤煙的種植規模不斷擴大,密集烤房的研究和應用進入了一個新的階段。張仁義等(1994)設計制造了一種自動控制的密集烤房。1995-1996年,聶榮邦(1999,2000)相繼研制出了新式微電熱密集烤房和燃煤式密集烤房。1999年,宮長榮等(1999)研制出熱泵型煙葉自控烘烤設備。喬萬成等(1999)在同年研制出了土木結構的燃煤式密集型熱風循環烤房。這一時期,密集烤房在東北等烤煙種植規模較大的地區得到了逐步的引進、消化和改造,并在生產上得到了逐步的推廣;但是密集烤房在我國大部分煙區沒有推廣開來。可以說,在這個時期我國的煙葉烘烤主要是以普通烤房的標準化改造、烘烤工藝的改進為主要任務(宮長榮等,1997)。之后,科研人員結合密集烤房的烘烤原理及我國烤房與煙葉的生產現狀對普通烤房進行了改造,相繼研制出了熱風循環烤房(李曉燕等,2007)和普改密烤房(蔣篤忠等,2008),這些成果對由普通烤房向密集烤房過渡起到了承上啟下的重要作用。
21世紀以來,隨著我國現代農業發展戰略的實施,烤煙生產組織形式也發生了重大轉變。我國在不斷加強煙葉生產基礎設施建設的同時,全面推進煙葉生產的規模化、集約化、專業化和信息化,密集烤房也得到了極大的發展。目前,我國密集烤房在加熱設備、風機電機配置、溫濕度自控、編煙機、裝煙設備、散葉烘烤等多種形式的烤煙設備方面已經取得重大突破和創新,并在一些地區得到推廣。
2 密集烤房與自然通風烤房烘烤的對比研究
自從密集烤房研制成功以來,密集烤房與普通烤房的比較一直是研究的熱點,尤其在我國,普通烤房在近半個多世紀以來一直扮演著重要的角色,但是在目前密集烤房大面積推廣的情況下,密集烤房烤后煙葉質量卻不斷受到工業公司的質疑。密集烤房與普通烤房的烘烤原理相似,但二者之間存在諸多差異。通過比較,分析二者的相同點,區分不同點,即可發現密集烘烤的基本原理,并在基本原理的指導下不斷創新發展,改善密集烘烤工藝,提升煙葉質量。為了規范烤房的類型,我們將熱風循環烤房、普改密烤房以及各種大中小型帶有強制通風設施的烤房定義為密集烤房,而將自然通風的烤房定義為普通烤房。雖然相關的研究文獻大部分來自基層烤房科技工作者,并且相關文獻層次不齊,但是找出其中的規律性對于明確密集烤房與普通烤房的差異仍有積極的意義。
2.1 烘烤環境的比較
煙草科技工作者(王玉軍等,1999;潘建斌等,2006;王亞輝等,2006)從溫差、葉間隙風速和烘烤時間等方面對密集烘烤與普通烘烤做了相關的比
篤行致遠 2024中國煙草行業發展觀察