烤烟烘烤技术现状与发展趋势

2010 1作物杂志 Crops

烤烟烘烤技术现状与发展趋势

宋朝鹏 李富欣 陈少斌 樊军辉 宫长荣

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3

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(1河南农业大学烟草学院,450002,河南郑州;

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河南省烟草公司,450008,河南郑州;3福建中烟工业公司,361026,福建厦门)

摘 要 烘烤是烟叶生产的重要技术环节。本

文针对我国烤烟烘烤技术现状,分析了当前存在的问题,展望了今后的发展方向,指出烘烤技术要实现精准控制,彰显特色烟叶的本质风格。要因地制宜实现烘烤环节的机械化。要重视节能降耗,使用清洁能源。统一烤房设备标准、完善技术规范,为现代烟草农业和专业化烘烤的发展奠定理论基础。

关键词 烤烟;烘烤;密集烤房随着建设现代烟草农业和 一基四化 的提出,烤烟生产组织形式发生了重大转变,规模化种植已成为趋势[1,2]。规模化种植的发展为现代烟草农业建设提供了基础。同时,现代烟草农业建设又为规模化种植、专业化分工建立了有效的保障。和烟草的其他生产过程相比,烟草调制的劳动强度和技术难度都比较大,专业化进程也相对缓慢[3]。在此形势下,及时回顾我国烟草烘烤技术现状,查找存在的问题,明确今后的发展方向对提高烟草生产技术,促进现代烟草农业的发展具有重要意义。

飞猛进的发展。2005年全国仅有3 4万座密集烤房,到2009年则发展到40多万座,覆盖烤烟面积54 3 104hm2,占全国烤烟种植面积的25%以上(表1)。与此同时,各烟区也结合当地烟叶种植情况,加大了烤房群的建设力度。其中,云南曲靖20座以上的烤房群已达50余个。密集烤房群的建设有效推动了烤烟规模化、专业化的发展。

表1 2005~2007年全国密集烤房数量及其烘烤烟叶面积

年份

(年)[***********]09

密集烤房数量(座 104)

3 4

4 36 725 840 8

密集烤房承担烘烤烟叶面积

(hm2 104)

4 5

5 78 934 454 3

1 3 先进的烤房设备和技术将烘烤过程简单化

目前密集烘烤在设备和工艺等方面已取得重大突破和创新,在节能、提质、省工、减耗等方面具有明显的技术优势[5](表2)。先进的烤房设备作为烘烤工艺的载体,降低了技术复杂性,降低了烟叶烘烤风险,烟叶整体质量也得到了有效提升,烟叶等级结构明显改善,操作人员不必掌握大量的、成套的烘烤技术,只通过简单劳动就可实现高技术的烘烤过程,有效促进了专业化烘烤的发展,提高了烟叶烘烤质量和效益,使劳动效率大大提高。烟农成为密集烤房最大的受益者,他们也终于可以在烘烤季节睡上 安稳觉 。密集烤房以其显著的优势稳定了大批烟农。

表2 专业化烘烤与普通烘烤成本分析

项目专业化烘烤普通烘烤

耗煤1 391 80

人工成本1 021 82

元/kg干烟总成本2 903 89

1 烟草烘烤技术现状

1 1 注重科学研究的宏观环境逐渐形成

在国家烟草专卖局的政策指引下,各烟草公司、科研院所和一些企业都认识到密集烤房设备的优势和发展潜力,将大量的科研力量转移到烤房设备的研发和推广中。自2004年至今,全国掀起了烤房相关设备的研发热潮,累计共有100多家烟草公司、科

[3]

研院所和烤房设备厂家参与其中。加热设备和温湿度自控设备的设计理念和产品质量得到明显提升,散叶烤房、烟夹、编烟机等配套技术不断完善,烤房群联网智能控制技术初步试验成功,新技术和新工艺的结合有效提升了密集烘烤的整体技术水平,加快了烤房的智能化程度[4]。1 2 密集烤房得到快速发展

国家烟草专卖局的 密集烤房技术规范(试行) 解决了密集烤房建造和应用中的一系列关键技术问题,使我国密集烘烤步入了良性发展的轨道。结合建设现代烟草农业的背景,密集烘烤近几年得到突

作者简介:宋朝鹏,讲师,主要从事烟草调制生理研究

宫长荣为通讯作者,教授,主要从事烟草调制生理研究

基金项目:河南省烟草专卖局资助项目 河南特色优质烟叶烘烤关

键技术研究 (2008KF055)

收稿日期:2009-11-03;修回日期:2009-12-18

2 存在问题

2 1 技术配套体系不能满足生产需要

由于密集烤房发展时间短,作为新生事物,其发

展的原始动力不全是科学技术进步,而是烤房结构调整中对烤房产品的需求急剧增加,以及现代烟草农业发展等各种因素的共同作用,是被动的发展。因此,不可避免地具有烤房规模迅猛发展与技术水平相对落后的矛盾,随之出现了一系列相关问题。据调研,在被中国烟叶公司确定为合格供应商的50

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多家烤房设备供应商中,建立现代化企业管理制度,通过ISO9000质量认证的企业为数很少。大多数企业严重缺乏科技人员,技术人员占职工总数的比例不超过10%,而其中真正从事科研开发的人员则更少。一些设备厂家自身研究基础薄弱,从生产、加工及配套产品研制开发,多依靠外源性技术,以借鉴、引进为主,重视生产加工、轻研究开发,对烘烤技术体系的配套与完善研究不够,一些影响密集烤房发展的关键设备和技术仍存在较多问题。如烟叶夹持(编烟)问题、供热设备的经济性和耐用性、自控的程度和精度、节能新技术的开发与清洁能源的应用以及烤房群配套的机械化和智能化问题等。2 2 热能利用率亟待提高

目前密集烤房的换热方式简单,控热方式粗放,大量的节能措施还没有完全应用到密集烘烤上。研究表明,当前的密集烤房通风排湿热损失较大,一个全新的、密封良好的密集烤房其热能利用率最多也只有60%左右,其中,排湿热损失约占烘烤供热量的40%[6,7]。山东近年研究了将排湿热空气循环利用的 余热共享 技术,取得了较好的节能效果。但 余热共享 也没有从根本上解决烤房热能利用率偏低的问题。另外,操作人员的技术熟练程度、装烟的技巧以及装烟容量与烤房性能的匹配等都显著制约热能利用率的提高。通过综合考虑烤房的热效率、利用率、容积率,系统设计烤房建设布局,其节能潜力还很大[8]。

2 3 烘烤工艺有提升和完善的空间

虽然密集烤房取得了显著成效,但近年来的试验和调研情况表明,密集烤房烤后的烟叶容易出现颜色浅淡、光滑等现象,致使油分、香气量等降低[1,9],难以满足 中式卷烟 的原料需求,工业企业的反响尤为突出。烘烤工艺与设备不配套已成为制约密集烤房推广应用的关键问题。如对烟叶成熟度的认识和烘烤工艺仍然套用普通烤房的研究结果,不能完全体现密集烤房的性能优势;烘烤工艺和自控设备的匹配度差,自控水平较低,不能充分发挥先进设备的优势和潜力;对装烟量和叶间隙风速、风压的关系尚不明确。装烟容量和装烟密度对烤房内的静压,叶间隙风速和风压关系密切,如果配合不当会严重影响烟叶质量;烘烤目标过分重视外观质量,对通过烘烤工艺实现节能降耗重视不够,技术到位率低;对密集烘烤条件下烟叶品质形成的生理基础尚不清楚,不能有效地调控烟叶内含物质的降解转化。如何优化密集烘烤工艺,提高烟叶香吃味和工业可用性是当前关注的焦点。

2 4 采用机械化、智能化的经济效应并不高在密集烤房的发展过程中,烤房配套设施如编烟机、烟夹、全自动烘烤装置等也得到快速发展。但根据当前的应用情况,在一些生产环节过分追求机械化、智能化,不仅增加了生产成本,对提高烟叶质量也无突出贡献,经济效应并不高。如在编烟环节,

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购买编烟机后弃之不用,又改用人工操作,其主要原因固然有编烟机械的不可靠,也与当前广大烟区劳力多不追求高劳动效率的情况有关。使用机械化、智能化把烟农从繁琐的劳动中解放出来之后,又存在如何安排这些劳动力的就业机会等问题;在自控环节,研发者忽略了必要的数据支持,片面追求系统的智能化,致使自控设备与实际情况不匹配,在实际应用中,部分烟农甚至把温湿度自控仪作为数字温度仪使用。

3 烘烤发展趋势和今后的任务

自国家烟草专卖局开始对 密集烤房技术规范 修订以来,我国烟叶烘烤正在跨越新阶段。烤房建设正在逐渐摆脱一些不合理的现象,走向正轨。国内一些烤房生产企业在数量上和生产能力上都已具备一定规模。有关烟草公司和科研单位对密集烘烤方面的生产技术也有了一定的积累,密集烘烤建设及配套技术体系框架构建基本完成。为应对新的发展局势,更好地服务于烟叶生产,保障烤房健康发展,以下方面迫切需要加强。3 1 实现精准控制,彰显烟叶特色

密集烤房发展日趋完善,然而目前推广应用的烤房真正实现温湿度自控、智能化控制的还很少,如何根据烟叶变化特点和烤房特性,利用清洁能源和智能控制技术实现烘烤的自动化和现代化还有较长的道路要走。为更好地将自控技术与提高烟叶品质相结合。今后应从烤烟的烘烤特性入手,对鲜烟叶的含水量、烟叶中各种干物质含量以及重要酶活性以及这些因素在烘烤中的相互作用做深入地研究,建立科学的烟叶烘烤影响因素数据库。在烘烤前对鲜烟做出全面的诊断以得出较合理的烘烤模型,实现烘烤过程中各阶段合理分配能量,达到 优质、节能、高效 的目的。然后通过信息技术,实现烤房群的联网控制,实现烘烤的智能决策,提高烘烤过程的可控程度和稳定性,实现智能化、精准化操作。为此,还需要针对当前主栽品种,研究密集烘烤条件下香气质量的形成与物质降解的关系;弄清湿度、温度、烟叶变黄及时间对烟叶内含物的转化及致香物质再合成的影响;找出制约香气质量形成的关键烘烤因素;以定性定量的结论指导完善密集烘烤工艺,逐步形成以烤香理论为基础指导的、适合区域生产

[8,10]

实际的特色烟叶烘烤技术体系。3 2 因地制宜实现烘烤环节的机械化

烟叶采收和编烟用工占整个烟草生产过程用工量的1/3左右,然而根据对全国现代烟草农业试点村的调研数据可知,2008~2009年在现代烟草农业试点村编烟机械的使用率分别为16 6%和

[5,11]8%。到目前为止,还没有采收方面的机械。而在国外,已有部分国家使用采收车由机械手采下叶片向上输送到采收车上部的集装箱中,装满后行至

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备的兼容性和匹配性差[14-16]。由于缺乏统一、规范的标准,在一些烟区出现前几年购买的烤房设备因厂家退出或没能中标,其相关设备不能和其他厂家相互兼容,产生了烤房一旦出现故障就无法维护的问题。因此,密集烤房关键设备的统一标准问题已刻不容缓,特别是要确保自控与供热设备规格及型号的基本统一。烤房设备作为烘烤工艺的载体,要依靠科技,高标准、高起点建设,做到建设标准化、管理规范化、配套设备科学化。

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地头放下集装箱,然后直接把集装箱送到烤房。从

长远来看,要想降低采收和编烟环节的劳动用工、降低劳动强度、提高效率、减少技术复杂性,加快烟叶采收和编烟机械方面的研究显得尤为重要。另外,解决这一问题也可以从社会化分工、专业化服务方面做文章;现阶段,在机械采收、编烟(烟夹)机械和散叶烘烤工艺没有突破的情况下,加快对编烟机的改进和普及对于提高烘烤环节的工作效率和降低劳动强度有重要意义[4]。

3 3 使用清洁能源、重视节能降耗

烟叶烘烤是一个大量耗热的过程。目前,我国生产上每烤1kg干烟叶的耗煤量一般为1 5~2 0kg,热能利用率较低,能量浪费十分惊人[6]。另外随着烤房群规模的不断扩大,烤房群数量越来越多,烘烤燃烧排放的烟尘及有害气体污染日益受到大家重视。据测算,一个20座规模的烤房群,整个烘烤季节共排放约4~5t烟尘。在部分烟区,由于烤房群的排烟污染已引起当地政府和农民的极大反感。近年来,不少学者分别从烤房设备、新能源利用等方面研究了提高烘烤热能利用率的途径,也有烟草科技工作者将生物质能、太阳能、集中供热、纳米技术等应用于烟叶烘烤,并取得初步成效[4,12,13]。但是,由于烟叶对品质的特殊要求,决定了烘烤只能采取合适的操作模式。每一种能源都有各自的优点和适用范围,如何有效利用现有烤房的设备条件和当前烟区生产实际,在不增加烤房改造成本的条件下通过技术创新,实现集中供热和专业化分工,提高烘烤热能利用率,并确保烟叶烘烤质量,增加经济效益,已成为烟叶烘烤研究的重要任务。3 4 统一烤房设备标准、完善技术规范

我国幅员广大,各地气候、地理和社会经济条件差异大,烤房设备应有多种模式,但随着形势的发展,烤房建造和应用技术逐渐成熟,应该有一些规范化的东西,使其有章可循。特别是当前密集烤房生产供应厂家更新速度快、淘汰率高,各地烤房基础设施建设和加热室、自控设备等规格各种各样,各种设

CurrentSituationandDevelopmentTrendsof

TobaccoFlue curingTechnologyinChina

SongZhaopeng,LiFuxin,ChenShaobin,FanJunhui,GongChangrong

(1CollageofTobaccoScience,HenanAgriculturalUniversity,Zhengzhou450002,Henan;2HenanTobaccoCompany,

3

Zhengzhou450008,Henan;ChineseTobaccoIndustrialCorporationofFujian,Xiamen361026,Fujian,China)

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Abstract Curingisakeystepofthetobaccoproduction.Thisarticleanalysizesthecurrentsituationanddevelop

menttrendsofthetechnologyoftheflue curedtobaccocuring,andputforwardthatthecuringshouldbecontrolledaccuratelytoreflecttheintrinsicqualityoftobacco,Itshouldrealizetheadvantagesofmechanizationandautomationsuitedtolocalcircumstancesandpayattentiontosavingenergyandusecleanenergy.Itshouldintegratethetech nologystandardstoestablishtheoreticalfoundationforthedevelopmentofmodernagricultureandthespecializedcuring.

Keywords Flue curedtobacco;Curing;Bulk curingbarn