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烤煙三段式烘烤及配套技術的推廣應用
90年代初期,國家煙草專賣局煙葉公司在著力解決煙葉營養(yǎng)不良、發(fā)育不全取得明顯成效的基礎上,開始重點解決煙葉烘烤制約煙葉內(nèi)在品質和外觀質量這一技術瓶頸。1992年,中國煙葉生產(chǎn)購銷公司在鄭州市組織召開了全國煙葉烘烤技術研討會,之后,組織開展了烤煙三段式烘烤應用理論與技術研究,在一定范圍內(nèi)進行了三段式烘烤技術示范,取得了很好的效果,1997年國家煙草專賣局煙葉公司把烤煙三段式烘烤及配套技術作為重點新技術應用推廣項目在全國組織推廣。
三段式烘烤的應用技術基礎
多年來,對我國煙葉香吃味和外觀質量同津巴布韋、巴西等國家相比有較大差異的分析認為,除了土壤、氣候等環(huán)境因素,以及品種、栽培管理等主要生產(chǎn)措施外,烘烤有著十分重要的作用。而且,煙葉成熟度、烘烤工藝技術、烘烤設備等烘烤因素存在問題極其普遍,在一些煙區(qū)還比較嚴重,無一不制約煙葉品質和效益。?
1．1 成熟度是煙葉質量的基礎和中心
研究和生產(chǎn)實踐認為,煙葉成熟度有兩個含義:一個是采收煙葉成熟度,即田間生長發(fā)育和物質轉化達到的成熟度;一個是烤后煙葉成熟度,即烘烤過程的物質轉化達到分級要求的成熟度。所以,煙葉成熟度的本質都是緊緊圍繞著最終煙葉品質和可用性進行充分而完善的物質轉化。
據(jù)研究結果,我國下部葉組織結構松馳,葉質重(單位葉面積重量)較小,填充值高,單葉重輕,而上部葉組織結構緊實,葉片厚,葉質重較大,單葉重高(表1)。其原因顯而易見。下部葉田間生長時間過長,物質轉化消耗(也有物質向上運輸)過度,已經(jīng)達到過熟;上部葉葉片沒有能充分展開,生長時間不足,物質轉化不夠,從煙葉質量要求的工藝成熟概念講屬于不熟采青。實際上,目前生產(chǎn)中下部葉過熟、中部葉采生、上部葉采青,再加上烘烤中的烤熟(后熟)轉化不夠是影響煙葉內(nèi)在品質和可用性很重要的原因。因此,煙草生產(chǎn)的各項農(nóng)藝操作過程,也必須以滿足大田煙葉生長發(fā)育需要,從而能夠達到真正成熟,然后在烘烤中提供適宜的環(huán)境條件,將煙葉烤熟。
資料來源:鄭州煙草研究院。進口煙葉來自巴西、津巴布韋,各部位均為4～6個樣品平均數(shù);國內(nèi)煙葉來自云南(陸良)、貴州(余慶)、福建(三明)、湖南(郴州)、河南(寶豐)、山東(諸城)、陜西(淳化)、遼寧(鳳城)、廣西(百色、富川),各部位均為10個樣品平均數(shù)。
1.2 三段式烘烤技術的核心和關鍵點
通過對烘烤環(huán)境溫度、濕度、時間調(diào)控,實現(xiàn)對煙葉水分動態(tài)和物質轉化的協(xié)調(diào),達到最終將煙葉烤黃、烤干、烤香的統(tǒng)一,這就是三段式烘烤技術的核心,也是煙葉烘烤的根本目的。
根據(jù)對煙葉在烘烤中變黃、變香和非正常情況下發(fā)生棕色化反應變褐的化學和生物化學過程及其與水分動態(tài)、烤房溫濕度關系的研究結果,認為三段式烘烤技術的關鍵點如下。??
1.2.1 低溫變黃,黃干協(xié)調(diào)
即要求煙葉在比較低的溫度下達到比較高的變黃程度。煙葉變黃階段起始溫度32～34℃,大量變黃溫度35～38℃,完成變黃溫度38～42℃。煙葉在變黃階段失水量為30%左右,達到葉片發(fā)軟。若煙葉黃變和干燥其中之一達不到要求即必須采取保溫保濕變黃或排濕脫水的措施并延長時間。?
1.2.2 適速升溫定色
在46～48℃以前以平均1℃/3h的速度升溫,之后以平均1℃/2h的速度升溫邊升溫邊排濕定色。當烤房溫度達到54℃后需穩(wěn)定較長時間(12h以上),使淀粉徹底水解,糖分和致香物大量形成和積累。我國不少上部葉和較厚的葉片,正面呈黃色,背面黃白色明顯,其葉內(nèi)淀粉含量較高,若在54℃左右給予比較多的時間,這種現(xiàn)象會得到改善,煙葉香吃味也會因此得到增進提高。?
1.2.3 重視濕球溫度
即依鮮煙葉的素質狀況確定和控制烘烤各階段的濕球溫度指標,并以濕球溫度高低作為燒火和通風排濕的主要技術依據(jù)。一般變黃階段控制干濕球溫度差1～4℃,定色階段控制濕球溫度37～40℃,干筋階段控制濕球溫度40～43℃以下。?
1.2.4 允許烘烤技術指標必要時作調(diào)整由于我國煙葉生長的氣候、土壤等環(huán)境條件的多樣性,以及不同品種、部位等,鮮煙葉素質存在人為不能抗御的差異,烘烤技術也必須服從于具體鮮煙葉的質量潛能,才可能最大限度地反映其品質和可用性本質。因此,在實施三段式烘烤中,允許對上述主要指標在一定范圍內(nèi)作某些必要的調(diào)整。?
1.3 普通烤房主要技術指標
烤房是適應烘烤技術烤好煙葉的保障。據(jù)1996～1997年對全國烤房普查統(tǒng)計,我國共有烤房500余萬座,平均種植2868m?2煙田使用一座烤房。調(diào)查結果顯示,烤房陳舊落后、結構不合理是影響煙葉品質最重要的原因,嚴重影響三段式烘烤技術的落實。具體反映是:溫度不均勻,升溫不靈敏,排濕不順暢,操作不方便。 要改進煙葉品質,提高煙葉整體生產(chǎn)水平,引進和修建先進的烤房設備十分必要。但是由于其投資大、成本高,尚需視各地的實際經(jīng)濟水平考慮。根據(jù)我國國情,實施烤房主要技術指標標準化改造更為可行有效。我們提出了普通烤房的質量標準和主要技術參數(shù)。 普通烤房質量標準是:①大小適宜,結構合理,設備齊全,進行燒火、觀察、通風排濕等操作方便;②升溫靈敏,控溫穩(wěn)定,保溫良好,平面溫度均勻;③排濕順暢,調(diào)控靈活;④堅固耐用,節(jié)省燃料。
2 主要工作成效
烤煙三段式烘烤及配套技術應用推廣,作為國家煙草專賣局和煙葉公司的重點科技推廣項目,自1997年正式啟動以來,受到各級煙草公司領導的高度重視,進展順利,成效顯著,對于推動科技興煙和生產(chǎn)水平提高,已經(jīng)和正在產(chǎn)生積極影響。?
2.1 人才培養(yǎng)和煙農(nóng)技術素質提高
幾年來層層技術培訓和技術研討,各級煙草公司培訓了一大批煙葉烘烤技術隊伍,各地建立的技術服務體系通過技術培訓和專題技術講座、觀摩和巡回指導、播放科教錄相片、印發(fā)簡明直觀的技術圖表等,有效地把三段式烘烤技術傳授給煙農(nóng)。據(jù)不完全統(tǒng)計,1997～1998年省級技術培訓共4200多人次,地(市)縣級技術培訓近10萬人次,發(fā)放烘烤技術錄相帶近300盤,河南、福建、云南、四川、廣東等省及其地(市)按照三段式烘烤規(guī)程的基本要求印發(fā)烘烤技術圖表190萬套(份)以上。這些措施都為提高技術員和煙農(nóng)科技素質產(chǎn)生了積極影響。
2.2 烤房標準化改造力度大,步伐快
各地根據(jù)本地區(qū)烤房存在的影響煙葉烘烤最普遍、最突出和最關鍵的問題,按照標準化指標的要求,投入大量人力、物力、財力,實施改造,新建烤房堅持高標準、高質量,一步到位。據(jù)調(diào)查,各地每設一座烤房一般補貼70～300元,新建一座烤房補貼500～1000元。到1998年底,全國共完成烤房標準化改造(包括新建)270萬座左右,占1998年實際烤房總數(shù)的70%以上。云南省1998年利用壓縮煙葉種植面積契機,各地市普遍加大烤房改造步伐。昆明卷煙廠1998年共投入2300萬元,新建改造烤房近6萬座,并預期1999年完成烤房標準化改造80%以上。河南
省1997、1998年
共新建改造標準烤房32.8萬座,占全省烤房總數(shù)54.17%,其中1998年各地市用于烤房改造的投入約6700萬元以上。
2.3 三段式烘烤技術快速推廣
烤房質量的提高,為落實三段式烘烤技術創(chuàng)造了良好條件,表現(xiàn)了改進煙葉質量和節(jié)煤降耗的技術潛力,同時由于各地編制印發(fā)了適于煙農(nóng)使用的烘烤技術圖表,1997～1998年,三段式烘烤技術得到快速推廣,煙農(nóng)收益匪淺。據(jù)統(tǒng)計,1997年全國應用推廣面積30萬hm2,1998年達63.3萬hm２以上,初烤煙葉均價增加0.36～0.78元/kg,烤煙耗煤量降低0.8～1.7kg/kg,耗煤量減少20%～35％。按示范結果推算,煙農(nóng)可增收9.24億元,同時節(jié)約烤煙用煤200萬噸以上,節(jié)煤折款約3.0億元以上,稅利可增加3.5億元以上。?
2.4 幾種新型增質節(jié)能烘烤新技術由示范轉向推廣,經(jīng)濟和社會效益十分顯著?
2.4.1 立式火爐烤房
立式火爐的最大優(yōu)點是燃料燃燒充分,燃燒時高溫區(qū)集中,燃燒強度容易控制,節(jié)煤效果明顯。目前,遼寧、黑龍江、云南、貴州、四川、河南、山東等省已大面積推廣,其中遼寧省推廣比例達95%以上,全國共有立式火爐烤房約55萬座左右,占應用烤房總數(shù)14%以上。
2.4.2 蜂窩煤爐烤房
蜂窩煤烤房優(yōu)點:火爐燃燒強度調(diào)控簡便,且燃燒穩(wěn)定,即燃煤在簡單控制下自然燃燒放熱能夠與煙葉烘烤需熱規(guī)律相吻合,烤房溫度只能上升,不會出現(xiàn)猛升、猛降,因而對落實三段式烘烤,確保烤煙質量十分有利,并有一定節(jié)煤效果。再加上烤煙添煤次數(shù)很少(單蜂窩煤爐加煤1次,雙蜂窩煤爐4～5次),烤煙工作量極大降低。福建、廣東、湖北、陜西等省作為重點新技術已大面積推廣,重慶、湖南等省市示范效果很好。據(jù)調(diào)查結果,煙葉均價增加0.42～0.96元/kg,每爐煙節(jié)煤60～100kg,每座烤房一年可節(jié)煤400～800kg,即煙農(nóng)減少烘烤投入130～160元。全國共有蜂窩煤烤房18萬座以上。?
2.4.3 立式火爐平板式換熱器烤房
立式火爐平板式換熱器烤房的優(yōu)點:燃料燃燒充分,燒火靈敏,火管內(nèi)煙氣流速慢,熱量釋放完全(排煙溫度低),烤房內(nèi)溫濕度均勻,實行熱風進風,熱能利用率高。生產(chǎn)中大面積應用結果,煙葉均價提高0.21～0.36元/kg,節(jié)煤效率提高30%～45%。這種類型烤房昆明市1998年修建59700座,1999年達14萬座左右,占全市烤房總數(shù)80%以上。黑龍江省綏化地區(qū)也在示范成功基礎上大面積推廣。?
2.4.4 部分熱風循環(huán)烤房
強制通風、熱風循環(huán)是國外烘烤設備的一項通用技術。葉間隙風速增加,能夠使上下層煙葉環(huán)境溫度變得一致,有利于煙葉達到更高變黃程度后,再及時轉入定色,且煙葉在空氣運動狀態(tài)下不斷干燥。整體上烤房濕度有所增加,葉內(nèi)轉化充分,烤后煙葉內(nèi)在品質和外觀質量明顯改善。1997年,河南省示范推廣這類烤房3.77萬座,1998年改造5.71萬座,共達9.48萬座。山東、四川、遼寧、福建等省示范獲得很好效果,1998年也將大面積推廣。據(jù)測試,這種烤房內(nèi)煙葉間隙風速比普通烤房快0.04～0.06m/s,烤煙均價提高0.64～1.00元/kg。?
2.4.5 紅外線烤房涂料應用
紅外線是一種帶有高熱能的電磁波(波長0.76～1000μm),這項技術在工業(yè)上應用很廣泛,在烤房火管上涂以紅外線涂料后,使烤房內(nèi)的傳熱過程由空氣對流換熱變?yōu)檩椛渑c對流并重,使烤房內(nèi)平面溫差和垂直溫差都很小(據(jù)青州煙草研究所用貴州登峰紅外涂料多試點測定結果這兩個溫差都在1℃以下),這樣能夠有利于煙葉在38℃以下的低溫情況下均勻變黃達到9成黃以上轉火定色。而且紅外線涂料產(chǎn)生的電磁波中包含了煙葉中水分子振動的幾個波段(小于3μm、5～7μm、14～16μm),有利于充分變黃的煙葉及時干燥,從而保證煙葉內(nèi)在品質和外觀質量提高,并有一定節(jié)煤效果。據(jù)嚴格實驗結果,烤煙紅外線涂料,對水分大的煙葉和結構緊實的上部葉有獨特的增質增效功能,正常煙葉均價提高0.31～0.68元/kg,節(jié)煤10%～20％。實踐證明,這是一項簡明有效的實用技術,在黑龍江、陜西、四川、重慶、貴州、山東、遼寧等省市已經(jīng)有較大使用面積。?
2.5 新的研究進展
近幾年,在烤房改造即新技術應用方面已有明顯成效,新技術研究也不斷深化。1998年,蜂窩煤火爐半堆積烤房和普通烤房供熱的溫濕自控已實驗成功,可望在2～3年內(nèi)能在生產(chǎn)中示范應用。立式火爐燃燒充分,易燒火,目前已能夠使烤煙全過程加煤次數(shù)減少到3～5次,有望同對烘烤加熱過程實行溫度自控,結合熱風循環(huán)裝置使用即可向自控半自控發(fā)展。一種全新型的燒煤溫濕度自控裝置今年也開始在各地實驗示范。?
3 三段式烘烤及配套技術應用推廣中的幾點體會
新技術應用和技術創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的永恒動力。三段式烘烤及配套技術應用推廣項目,從高一個層次講就是在國家局“1144”發(fā)展戰(zhàn)略指導下開展的一項技術創(chuàng)新工作。這項工作開展兩年來,我們有以下幾點體會。
3.1 新技術推廣應用是成熟技術的再成熟和消化吸收過程
三段式烘烤是國外煙葉烘烤通用的一項先進技術,在我國應用,是經(jīng)過引進試驗和理論上深化研究實現(xiàn)技術消化,接下來進行較大面積和范圍示范取得成效、取得經(jīng)驗、產(chǎn)生影響后,再組織全面推廣。幾年來進行過多次研討、培訓,幾次印發(fā)了《煙葉烘烤技術規(guī)程》(討論稿),幾個類型區(qū)和省(市)在對《規(guī)程》修改的基礎上,又根據(jù)各地煙葉的具體特點,編寫了自己地區(qū)的《煙葉烘烤技術規(guī)程》和適于本地煙農(nóng)使用的烘烤技術圖表,這個過程實際上就是新技術的再成熟和消化吸收,因而實用性更強,反映效果好,推廣速度快。?
3.2 新技術落實措施到位
使科學技術轉化為現(xiàn)實生產(chǎn)力,關鍵是落實。本課題在實施過程中的技術落實措施是:①堅持強化技術推廣和管理體系,重視人才培養(yǎng)和烘烤技術隊伍建設,加大培訓力度,實行全員培訓,省市(地)兩級重點培訓技術骨干,縣(市)及重點培訓鄉(xiāng)及鄉(xiāng)以下技術人員和種煙大戶。②包括三段式烘烤技術應用和烤房標準化改造,堅持高標準、高質量;堅持講實際,講實效,保證技術不變形,一次到位,不搞二次推廣;堅持以點帶面,示范輻射推廣。③層層分解任務,細化目標,嚴格責任制和檢查驗收考核評比,確保3年完成既定目標。④在新技術應用推廣過程中,遇到的有關技術問題,一方面及時積極指導引導,同時堅持邊研究邊創(chuàng)新。⑤堅持綜合技術應用推廣。即烤房標準化改造,新型節(jié)能烘烤技術,三段式烘烤工藝全面推廣,發(fā)揮新技術綜合效益。?
3.3 投入資金到位
在確定烤房標準化改造年度任務進行資金投入核算之后,不少省市煙草公司和地市煙草公司,按照投入概算指標,以上級公司拿一點兒,基層公司拿一點兒,煙農(nóng)投入勞動力的辦法,確保烤房改造順利進展。昆煙企業(yè)確定了1998年把烤房改造作為技術應用的新項目后,經(jīng)過測算,每改造一
座烤房需材料費260元,決定分公司拿5%,縣公司拿50%,及早到位。集中并定點制作改造型材,層層進行技術員觀摩培訓,煙葉收烤前統(tǒng)一組織驗收。一年完成立式火爐平板式烤房改造達全市烤房總數(shù)45%。擬于1999年改造任務為8?2～９萬座,目前已有30%以上動工修建,有把握在1999年烘烤季節(jié)到來之前完成本年度任務。所以說,資金投入是新技術應用和技術創(chuàng)新的一個關鍵點。
3.4 組織領導到位
落實技術創(chuàng)新實施科技興煙和科技帶動戰(zhàn)略,組織領導保證。近幾年烤房標準化改造和三段式烘烤推廣工作得以順利進展,成效顯著的成功經(jīng)驗就是各級領導高度重視,有強有力的政策,把這項新技術作為目前提高煙葉質量和效益新的增長點和突破口。計劃可行,責任到人,投入到位,措施得力。
4 1999年的任務和技術改進重點
1999年是烤煙三段式烘烤及配套技術應用推廣項目的最后一年,由于我國各主產(chǎn)煙區(qū)自然和經(jīng)濟狀況差異較大,烤煙三段式烘烤及烤房標準化改造發(fā)展不平衡,距離既定的“三段式烘烤工藝應用和烤房改造達到80%以上,煙葉內(nèi)在香吃味品質得到改進、畝收益得到明顯提高”的目標,工作任務依然很重。?
4.1 完成和基本完成烤房標準化改造
按照1997年三明會議要求,1999年烤房標準化改造既定任務為120萬座以上,事實上,各省市過去兩年烤房改造的標準,有些仍然偏低,包括烤房的主要結構不合理的情況仍大量存在。所以,仍然需要加大步伐,傾斜投入,對影響煙葉質量的關鍵點實施改造,確保完成或基本完成烤房標準化改造這一基礎性工作。?
4.2 煙葉成熟度問題仍然是制約各地煙葉質量的重要因素
具體表現(xiàn)在下部葉輕飄,單葉重小,上部葉和較厚的煙葉背面偏白和正面與背面反差大的問題突出。需要更新煙葉成熟度的觀念,盡快扭轉下部葉過熟、中部葉采生、上部葉采青的局面,做到下部葉適時早收,中部葉成熟穩(wěn)收,上部葉充分成熟采收,頂葉4～6片集中一次采收。要堅持把成熟度作為烤煙生產(chǎn)全過程的技術中心,煙葉生產(chǎn)的全部操作過程都要緊緊圍繞和滿足煙葉最終真正長熟、養(yǎng)熟。煙葉成熟的標志,除了一般的外觀特征外,以煙葉烘烤變黃時間確認。下部成熟葉變黃時間為60～72h,中部葉為48～60h,上部葉為36～４８h。只有首先扭轉煙葉成熟度的觀念,才可能保證烤后煙葉內(nèi)在品質得到明顯改善,達到內(nèi)在品質與外觀質量統(tǒng)一。
4.3 全面高質量推廣三段式烘烤技術
目前我國煙葉質量內(nèi)在香吃味不足,上部葉掛灰,有各種各樣的烤青、顏色暗、煙葉正反面顏色反差大等問題,除了煙葉的農(nóng)藝過程和營養(yǎng)外,關鍵仍是三段式烘烤技術不到位。要徹底扭轉這種現(xiàn)狀,就要緊緊抓住三段式烘烤的幾個關鍵點,確保煙葉低溫變黃,轉化完善,切實落實在54℃左右拉長時間,最終使煙葉烤黃烤香。
4.4 幾種新型增值節(jié)能烘烤技術的推廣
各地實踐已經(jīng)證明,立式火爐、蜂窩煤火爐、平板式換熱器,部分熱風循環(huán)、紅外線涂料應用等技術,都簡便易行,效果明顯,能立竿見影,是成熟有效的新技術,無論對煙葉品質和烘烤投入都有顯著效果。各地可以根據(jù)本地區(qū)的實際情況有選擇的試用、示范、推廣,從而使這些新技術能夠高效快捷地轉化為現(xiàn)實生產(chǎn)力,促進我國煙葉科技含量和整體水平的全面提高。
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