孟智勇 宗勝杰 高相彬
摘要:為發(fā)揮熱泵烤房性能優(yōu)勢(shì),提高煙葉品質(zhì),以中煙100、豫煙10號(hào)為材料,開展熱泵烤房不同烘烤工藝對(duì)比試驗(yàn),結(jié)果表明,與對(duì)照工藝(中溫高濕變黃、中濕定色、中濕干筋)相比,熱泵烤房采用中溫中濕變黃、中濕定色、中濕干筋烘烤工藝,顯著提高烤后煙葉中上等煙比例5.35~7.22百分點(diǎn)、均價(jià)1.54~1.81元/kg,改善外觀油分、身份,提高主要化學(xué)成分協(xié)調(diào)性,感官評(píng)吸香氣質(zhì)變好、香氣量增加、濃度增濃、雜氣和刺激性減輕、余味干凈舒適,類胡蘿卜類降解產(chǎn)物含量提高11.70~22.14%,棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量提高4.26~54.00%,苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量提高40.58%~72.26%,中煙100品種綠原酸、蕓香苷含量分別增加20.41%、45.15%。
關(guān)鍵詞:熱泵烤房;烘烤工藝;外觀;品質(zhì);致香物質(zhì);多酚
中圖分類號(hào): TS44 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A ?文章編號(hào):1002-1302(2019)22-0247-04
目前,國(guó)內(nèi)密集烤房供熱主要是燃煤,但由于其燃燒不穩(wěn)定、升穩(wěn)溫不均勻而影響烤后煙葉的質(zhì)量,無(wú)效能耗過(guò)高導(dǎo)致燃料浪費(fèi),排放大量的SO2、CO2、NOx和顆粒物等污染物造成環(huán)境污染多種問(wèn)題[1-2]。為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排號(hào)召,滿足現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)綠色烘烤要求,選擇利用空氣源熱泵等清潔能源成為密集烘烤發(fā)展的必然趨勢(shì)。
空氣能熱泵利用逆卡諾原理,從周圍環(huán)境中吸取熱量,并將其傳遞給被加熱的對(duì)象,是一種可再生清潔能源,最顯著的特點(diǎn)就是高效節(jié)能[3],符合現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展需要,受到煙區(qū)高度關(guān)注。
近年來(lái),有關(guān)空氣源熱泵技術(shù)在煙葉密集烘烤方面已有眾多研究[4-16],但大都集中在空氣源熱泵烤房設(shè)計(jì)研制、節(jié)能環(huán)保以及烘烤效果等方面,而有關(guān)空氣源熱泵烤房配套烘烤工藝的研究尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。目前空氣源熱泵密集烤房烘烤作業(yè)主要套用當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)烘烤工藝,執(zhí)行烘烤工藝與烤房性能沒(méi)有完全匹配,無(wú)法將熱泵烤房性能優(yōu)勢(shì)完全發(fā)揮,不利進(jìn)一步提高烤后煙葉質(zhì)量。基于此,開展熱泵烤房配套烘烤工藝研究,為進(jìn)一步提高煙葉烘烤質(zhì)量,推動(dòng)空氣源熱泵烤房推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)基本情況
試驗(yàn)于2016年9月在河南省襄城縣王洛鎮(zhèn)開展。供試品種為中煙100、豫煙10號(hào),以成熟的中上部煙葉(14~16葉位)為原材料。試驗(yàn)烤房為河南佰衡節(jié)能科技股份有限公司生產(chǎn)單體拆移式熱泵烤房,裝煙室規(guī)格為2.7 m×8.0 m×3.5 m。采用梳式煙夾裝煙(12 kg/夾),烤房裝煙量360夾。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
以當(dāng)?shù)爻R?guī)密集烘烤工藝為對(duì)照,在三段式烘烤工藝的的基礎(chǔ)上進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)優(yōu)化,共設(shè)3個(gè)烘烤工藝處理,分別為T1:中溫高濕變黃、中濕定色、中濕干筋(CK);T2:中溫中濕變黃、中濕定色、中濕干筋;T3:變溫排濕變黃、低濕快速定色、低濕干筋。每個(gè)處理單獨(dú)裝入1個(gè)烤房,距離裝煙室大門2 m處上、中、下3棚各裝入10竿共計(jì)30竿鮮煙,同時(shí)加熱開烤。試驗(yàn)處理見(jiàn)表1。
1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法
1.3.1 煙葉外觀質(zhì)量評(píng)價(jià) 各初烤煙葉樣品出炕后進(jìn)行回潮、平衡水分,由分級(jí)技師組成外觀質(zhì)量評(píng)價(jià)小組依GB 2635—1992《烤煙》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)指標(biāo)包括油分、顏色、身份、結(jié)構(gòu)、色度、含青度、掛灰和雜色等外觀質(zhì)量[17]。
1.3.2 主要化學(xué)成分分析及感官質(zhì)量評(píng)價(jià) 選取烤后C3F煙葉樣品2 kg,送河南農(nóng)業(yè)大學(xué)進(jìn)行煙葉主要化學(xué)成分化驗(yàn)分析、多酚類物質(zhì)和中性致香物質(zhì)測(cè)定。
1.3.3 烤后煙葉感官質(zhì)量 把各處理烘烤后的煙葉經(jīng)過(guò)恒溫恒濕回潮,切絲,卷制,制成(900±15) mg/支、長(zhǎng)度為 85 mm/支 的單料煙支。參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 138—1998《煙草及煙草制品 感官評(píng)價(jià)方法》[18],對(duì)香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、濃度、勁頭、刺激性、余味、燃燒性和灰色9個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行打分,然后取其平均值,采用專家咨詢法并借鑒相關(guān)研究方法,對(duì)9個(gè)指標(biāo)分別賦以25%、15%、12%、10%、10%、13%、10%、2.5%、2.5%的權(quán)重,計(jì)算各處理的評(píng)吸分值[19-20]。
1.4 統(tǒng)計(jì)分析
數(shù)據(jù)通過(guò)SSPS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)不同處理間差異效應(yīng)進(jìn)行方差統(tǒng)計(jì)分析,利用Microsoft Office Excel 2003制圖。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同處理煙葉經(jīng)濟(jì)性狀比較
從圖1可以看出,均以T2處理經(jīng)濟(jì)性狀表現(xiàn)最好、T1處理表現(xiàn)最差。中煙100品種,中上等煙比例T2、T3處理分別較T1處理提高7.22、3.98百分點(diǎn),其中T2處理與T1處理差異達(dá)到顯著水平,均價(jià)T2、T3處理分別較T1處理提高 1.81、1.00元/kg,T2、T3處理差異不顯著,但與T1處理差異達(dá)到顯著水平;豫煙10號(hào)品種,中上等煙比例T2、T3處理分別較T1處理提高5.35、3.04百分點(diǎn),其中T2處理與T1處理差異達(dá)到顯著水平,均價(jià)T2、T3處理分別較T1處理提高 1.54、0.87元/kg,其中T2處理與T1處理差異達(dá)到顯著水平。表明T2處理顯著提高烤后煙葉經(jīng)濟(jì)效益。
2.2 不同處理煙葉外觀質(zhì)量比較
從表2可以看出,不同工藝處理對(duì)煙葉外觀質(zhì)量造成較大影響,主要體現(xiàn)在油分、色度、含青等指標(biāo)上。中煙100以T1處理表現(xiàn)最差,在成熟度、油分、身份、結(jié)構(gòu)、含青等指標(biāo)上明顯差于T2、T3處理,T2、T3處理間差異不明顯。豫煙10也以T1處理表現(xiàn)最差,在油分、顏色、身份、色度指標(biāo)上差于其他2個(gè)處理,T3處理在油分、色度指標(biāo)上表現(xiàn)稍好于T2處理。說(shuō)明T1處理不利于改善煙葉外觀質(zhì)量。
2.3 不同處理主要化學(xué)成分比較
一般認(rèn)為,優(yōu)質(zhì)煙的還原糖與總糖含量的比值應(yīng)≥0.9,還原糖含量/煙堿含量以8~12為宜,總氮含量/煙堿含量以1或略小于1為宜,鉀/氯以大于4為宜[21-22]。從表3可以看出,中煙100 3個(gè)處理K2O含量及鉀氯比均偏低,主要化學(xué)成分均在適宜范圍內(nèi),兩糖比均在0.92及以上,糖堿比、氮堿比均適宜,化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較好。豫煙10號(hào)T2處理總糖、還原糖含量最低,總氮、煙堿、K2O含量及鉀氯比最高,主要化學(xué)成分相對(duì)協(xié)調(diào);T1處理糖堿比、氮堿比偏高,主要化學(xué)成分協(xié)調(diào)性不夠;T3處理總糖、還原糖含量及兩糖比最高,糖堿比、氮堿比適宜,主要化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較好??傮w可看出,T2、T3處理烤后煙葉化學(xué)成分協(xié)調(diào)性好于T1處理。
2.4 不同處理感官質(zhì)量比較
從表4可以看出,比較3個(gè)處理感官評(píng)吸質(zhì)量,T2處理明顯好于其他2處理。中煙100品種以T2處理感官評(píng)吸評(píng)分最高,為6.54分,在香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣、勁頭、刺激性、余味、燃燒性、灰色等指標(biāo)上得分均最高,T1處理在香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、勁頭、燃燒性等指標(biāo)上得分最低,感官評(píng)吸評(píng)分也最低,為6.44分。豫煙10品種也以T2處理感官評(píng)吸評(píng)分最高,為6.44分,在香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣、勁頭、余味、燃燒性、灰色等指標(biāo)上得分均最高,T3處理在香氣質(zhì)、香氣量、濃度、雜氣、刺激性、余味、燃燒性等指標(biāo)上得分最低,感官評(píng)吸評(píng)分也最低,為6.27分。整體來(lái)看,T2處理可使香氣質(zhì)變好、香氣量增加、雜氣和刺激性減輕、余味更加舒適。
2.5 不同處理中性致香物質(zhì)含量比較
中性致香物質(zhì)中的新植二烯促進(jìn)烤煙的吃味和香氣,又可通過(guò)降解轉(zhuǎn)化形成致香成分。類胡蘿卜素?zé)崃呀猱a(chǎn)物構(gòu)成煙氣中重要致香成分,所形成的香氣質(zhì)好、刺激性較小。芳香族氨基酸類降解產(chǎn)物也是煙草中含量較豐富的香味成分,美拉德反應(yīng)產(chǎn)物中有許多具有令人愉快的氣味,西柏烷類茄酮及其衍生物也是煙草中很重要的致香物質(zhì)[23]。從表5可以看出,中煙100品種新植二烯、類胡蘿卜類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量和致香物質(zhì)總量均表現(xiàn)為T2>T3>T1。新植二烯含量T2、T3處理分別較T1處理提高8.49%、8.10%,類胡蘿卜類降解產(chǎn)物含量T2、T3處理分別較T1處理提高22.14%、13.65%,棕色化反應(yīng)產(chǎn)物含量T2、T3處理分別較T1處理提高4.26%、0.85%,苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量T2、T3處理分別較T1處理提高40.58%、10.32%,致香物質(zhì)總量T2、T3處理分別較T1處理提高8.74%、6.41%。豫煙10號(hào)品種T1處理新植二烯含量和致香物質(zhì)總量為最高。新植二烯含量和致香物質(zhì)總量排序?yàn)門1>T2>T3。棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量排名為T2>T3>T1,西柏烷類降解產(chǎn)物和其他香氣物質(zhì)含量排序?yàn)門3>T2>T1,類胡蘿卜類降解產(chǎn)物含量排序?yàn)門2>T1>T3。說(shuō)明T2處理可提高類胡蘿卜類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量。
2.6 不同處理多酚類物質(zhì)含量比較
煙草多酚物的含量和氧化程度不僅直接影響煙葉外觀質(zhì)量,也明顯影響煙葉的內(nèi)在質(zhì)量。多酚物質(zhì)對(duì)煙草香吃味有良好的影響,其中蕓香苷、綠原酸、莨菪亭是煙草中最豐富的多酚物也是烤煙特征香氣的重要成分[24]。從表6可以看出,中煙100品種T2處理綠原酸、蕓香苷含量明顯高于其他2個(gè)處理,T3處理莨菪亭含量高于其他2處理,綠原酸、蕓香苷和莨菪亭三者含量總體表現(xiàn)為T2>T1>T3。豫煙10號(hào)品種,T3處理綠原酸、蕓香苷含量明顯高于其他2個(gè)處理,T1處理莨菪亭含量稍高于其他2個(gè)處理,綠原酸、蕓香苷和莨菪亭三者含量總計(jì)表現(xiàn)為T3>T1>T2。總體來(lái)看,T2處理可提高中煙100綠原酸、蕓香苷含量,T3處理可提高豫煙10號(hào)綠原酸、蕓香苷含量。
3 結(jié)論與討論
烤房是烘烤作業(yè)的必需設(shè)備,烤房性能決定烘烤的各種工藝條件,進(jìn)而影響煙葉質(zhì)量[25-27],因此性能優(yōu)良的烤房是烤好煙葉的重要保障。相關(guān)研究表明,與燃煤密集烤房相比,熱泵烤房性能優(yōu)良,利于提高煙葉烘烤質(zhì)量[2-5]。但煙葉的烘烤質(zhì)量受多方面因素影響,其中烘烤工藝匹配與否直接關(guān)系著烤煙的外觀質(zhì)量和內(nèi)在品質(zhì)[27]。為了進(jìn)一步發(fā)揮熱泵密集烤房性能優(yōu)良的技術(shù)優(yōu)勢(shì),提高煙葉品質(zhì),開展烘烤工藝對(duì)比試驗(yàn)研究,結(jié)果表明,不同烘烤工藝對(duì)2個(gè)品種烤后煙葉質(zhì)量影響規(guī)律基本一致,均以T2處理表現(xiàn)最好,T1處理表現(xiàn)最差。中煙100品種整體以T2處理表現(xiàn)最好,T3處理次之,T1處理表現(xiàn)最差。中上等煙比例和均價(jià)T2、T3處理分別較T1處理提高7.22、3.98百分點(diǎn)和1.81、1.00元/kg。外觀質(zhì)量T2、T3處理表現(xiàn)差異不明顯,在成熟度、油分、身份、結(jié)構(gòu)、含青等質(zhì)量指標(biāo)上明顯優(yōu)于T1處理。3個(gè)處理兩糖比均在0.92及以上,糖堿比、氮堿比均適宜,化學(xué)成分協(xié)調(diào)性均較好。感官評(píng)吸質(zhì)量以T2處理評(píng)分最高,為6.54分,T2處理在9項(xiàng)評(píng)吸指標(biāo)上得分均最高,T1處理在香氣質(zhì)、香氣量、雜氣、勁頭、燃燒性等指標(biāo)上得分最低、評(píng)分也最低為6.44分。新植二烯、類胡蘿卜類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量和致香物質(zhì)總量均表現(xiàn)為 T2>T3>T1處理,其中T2處理較T1處理新植二烯、類胡蘿卜類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物和致香物質(zhì)含量分別提高8.49%、22.14%、4.26%、40.58%、8.74%。T2處理綠原酸、蕓香苷含量明顯高于其他2個(gè)處理,其中T2處理較T1處理綠原酸、蕓香苷含量分別提高 20.41%、45.15%。豫煙10品種T2、T3處理中上等煙比例和均價(jià)分別提高5.35、3.04百分點(diǎn)和1.54、0.87元/kg。T2、T3處理在油分、顏色、身份、色度等質(zhì)量指標(biāo)上優(yōu)于T1處理,T3處理在油分、色度指標(biāo)上表現(xiàn)稍好于T2處理。T2處理K2O含量及鉀氯比最高,T1處理糖堿比、氮堿比偏高,T3處理總糖、還原糖含量及兩糖比最高,糖堿比、氮堿比適宜,主要化學(xué)成分協(xié)調(diào)性較好。感官評(píng)吸質(zhì)量以T2處理評(píng)分最高,為6.44分,在除刺激性指標(biāo)外其他8項(xiàng)指標(biāo)上得分均最高,T3處理在除勁頭、灰色指標(biāo)外其他指標(biāo)上得分最低,評(píng)分也最低,為6.27分。新植二烯含量和致香物質(zhì)總量排序?yàn)門1>T2>T3處理。棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量排序?yàn)門2>T3>T1處理,西柏烷類降解產(chǎn)物和其他香氣物質(zhì)含量排名為T3>T2>T1,類胡蘿卜類降解產(chǎn)物含量排序?yàn)門2>T1>T3。其中T2處理較T1處理類胡蘿卜類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量分別提高11.70%、53.99%、72.26%。T3處理綠原酸、蕓香苷含量明顯高于其他2個(gè)處理,其中T3處理較T1處理分別提高9.69%、29.04%。
綜合分析認(rèn)為,熱泵密集烤房采用中溫中濕變黃、中濕定色、中濕干筋烘烤工藝,可提高烤后煙葉經(jīng)濟(jì)效益,改善煙葉外觀油分、身份指標(biāo),主要化學(xué)成分更加協(xié)調(diào),感官評(píng)吸香氣質(zhì)變好、香氣量增加、雜氣和刺激性減輕、余味純凈舒適,明顯提高類胡蘿卜類降解產(chǎn)物、棕色化反應(yīng)產(chǎn)物、苯丙氨酸類降解產(chǎn)物含量。同時(shí)可看出,盡管熱泵密集烤房性能優(yōu)良,但不同烘烤工藝間烘烤質(zhì)量仍存在較大差異,適宜的烘烤工藝可有效提高煙葉品質(zhì),充分說(shuō)明烤房配套烘烤工藝的重要性,因此在空氣源熱泵烤房受到產(chǎn)區(qū)關(guān)注的同時(shí)加強(qiáng)“良炕良法”配套[28]研究顯得至關(guān)重要。本結(jié)果僅為1年試驗(yàn)數(shù)據(jù),還需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究和驗(yàn)證。
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