90年代初期,国家烟草专卖局烟叶公司在着力解决烟叶营养不良、发育不全取得明显成效的基础上,开始重点解决烟叶烘烤制约烟叶内在品质和外观质量这一技术瓶颈。1992年,中国烟叶生产购销公司在郑州市组织召开了全国烟叶烘烤技术研讨会,之后,组织开展了烤烟三段式烘烤应用理论与技术研究,在一定范围内进行了三段式烘烤技术示范,取得了很好的效果,1997年国家烟草专卖局烟叶公司把烤烟三段式烘烤及配套技术作为重点新技术应用推广项目在全国组织推广。
三段式烘烤的应用技术基础
多年来,对我国烟叶香吃味和外观质量同津巴布韦、巴西等国家相比有较大差异的分析认为,除了土壤、气候等环境因素,以及品种、栽培管理等主要生产措施外,烘烤有着十分重要的作用。而且,烟叶成熟度、烘烤工艺技术、烘烤设备等烘烤因素存在问题极其普遍,在一些烟区还比较严重,无一不制约烟叶品质和效益。?
1.1 成熟度是烟叶质量的基础和中心
研究和生产实践认为,烟叶成熟度有两个含义:一个是采收烟叶成熟度,即田间生长发育和物质转化达到的成熟度;一个是烤后烟叶成熟度,即烘烤过程的物质转化达到分级要求的成熟度。所以,烟叶成熟度的本质都是紧紧围绕着最终烟叶品质和可用性进行充分而完善的物质转化。
据研究结果,我国下部叶组织结构松驰,叶质重(单位叶面积重量)较小,填充值高,单叶重轻,而上部叶组织结构紧实,叶片厚,叶质重较大,单叶重高(表1)。其原因显而易见。下部叶田间生长时间过长,物质转化消耗(也有物质向上运输)过度,已经达到过熟;上部叶叶片没有能充分展开,生长时间不足,物质转化不够,从烟叶质量要求的工艺成熟概念讲属于不熟采青。实际上,目前生产中下部叶过熟、中部叶采生、上部叶采青,再加上烘烤中的烤熟(后熟)转化不够是影响烟叶内在品质和可用性很重要的原因。因此,烟草生产的各项农艺操作过程,也必须以满足大田烟叶生长发育需要,从而能够达到真正成熟,然后在烘烤中提供适宜的环境条件,将烟叶烤熟。
资料来源:郑州烟草研究院。进口烟叶来自巴西、津巴布韦,各部位均为4～6个样品平均数;国内烟叶来自云南(陆良)、贵州(余庆)、福建(三明)、湖南(郴州)、河南(宝丰)、山东(诸城)、陕西(淳化)、辽宁(凤城)、广西(百色、富川),各部位均为10个样品平均数。
1.2 三段式烘烤技术的核心和关键点
通过对烘烤环境温度、湿度、时间调控,实现对烟叶水分动态和物质转化的协调,达到最终将烟叶烤黄、烤干、烤香的统一,这就是三段式烘烤技术的核心,也是烟叶烘烤的根本目的。
根据对烟叶在烘烤中变黄、变香和非正常情况下发生棕色化反应变褐的化学和生物化学过程及其与水分动态、烤房温湿度关系的研究结果,认为三段式烘烤技术的关键点如下。??
1.2.1 低温变黄,黄干协调
即要求烟叶在比较低的温度下达到比较高的变黄程度。烟叶变黄阶段起始温度32～34℃,大量变黄温度35～38℃,完成变黄温度38～42℃。烟叶在变黄阶段失水量为30%左右,达到叶片发软。若烟叶黄变和干燥其中之一达不到要求即必须采取保温保湿变黄或排湿脱水的措施并延长时间。?
1.2.2 适速升温定色
在46～48℃以前以平均1℃/3h的速度升温,之后以平均1℃/2h的速度升温边升温边排湿定色。当烤房温度达到54℃后需稳定较长时间(12h以上),使淀粉彻底水解,糖分和致香物大量形成和积累。我国不少上部叶和较厚的叶片,正面呈黄色,背面黄白色明显,其叶内淀粉含量较高,若在54℃左右给予比较多的时间,这种现象会得到改善,烟叶香吃味也会因此得到增进提高。?
1.2.3 重视湿球温度
即依鲜烟叶的素质状况确定和控制烘烤各阶段的湿球温度指标,并以湿球温度高低作为烧火和通风排湿的主要技术依据。一般变黄阶段控制干湿球温度差1～4℃,定色阶段控制湿球温度37～40℃,干筋阶段控制湿球温度40～43℃以下。?
1.2.4 允许烘烤技术指标必要时作调整由于我国烟叶生长的气候、土壤等环境条件的多样性,以及不同品种、部位等,鲜烟叶素质存在人为不能抗御的差异,烘烤技术也必须服从于具体鲜烟叶的质量潜能,才可能最大限度地反映其品质和可用性本质。因此,在实施三段式烘烤中,允许对上述主要指标在一定范围内作某些必要的调整。?
1.3 普通烤房主要技术指标
烤房是适应烘烤技术烤好烟叶的保障。据1996～1997年对全国烤房普查统计,我国共有烤房500余万座,平均种植2868m?2烟田使用一座烤房。调查结果显示,烤房陈旧落后、结构不合理是影响烟叶品质最重要的原因,严重影响三段式烘烤技术的落实。具体反映是:温度不均匀,升温不灵敏,排湿不顺畅,操作不方便。 要改进烟叶品质,提高烟叶整体生产水平,引进和修建先进的烤房设备十分必要。但是由于其投资大、成本高,尚需视各地的实际经济水平考虑。根据我国国情,实施烤房主要技术指标标准化改造更为可行有效。我们提出了普通烤房的质量标准和主要技术参数。 普通烤房质量标准是:①大小适宜,结构合理,设备齐全,进行烧火、观察、通风排湿等操作方便;②升温灵敏,控温稳定,保温良好,平面温度均匀;③排湿顺畅,调控灵活;④坚固耐用,节省燃料。
2 主要工作成效
烤烟三段式烘烤及配套技术应用推广,作为国家烟草专卖局和烟叶公司的重点科技推广项目,自1997年正式启动以来,受到各级烟草公司领导的高度重视,进展顺利,成效显著,对于推动科技兴烟和生产水平提高,已经和正在产生积极影响。?
2.1 人才培养和烟农技术素质提高
几年来层层技术培训和技术研讨,各级烟草公司培训了一大批烟叶烘烤技术队伍,各地建立的技术服务体系通过技术培训和专题技术讲座、观摩和巡回指导、播放科教录相片、印发简明直观的技术图表等,有效地把三段式烘烤技术传授给烟农。据不完全统计,1997～1998年省级技术培训共4200多人次,地(市)县级技术培训近10万人次,发放烘烤技术录相带近300盘,河南、福建、云南、四川、广东等省及其地(市)按照三段式烘烤规程的基本要求印发烘烤技术图表190万套(份)以上。这些措施都为提高技术员和烟农科技素质产生了积极影响。
2.2 烤房标准化改造力度大,步伐快
各地根据本地区烤房存在的影响烟叶烘烤最普遍、最突出和最关键的问题,按照标准化指标的要求,投入大量人力、物力、财力,实施改造,新建烤房坚持高标准、高质量,一步到位。据调查,各地每设一座烤房一般补贴70～300元,新建一座烤房补贴500～1000元。到1998年底,全国共完成烤房标准化改造(包括新建)270万座左右,占1998年实际烤房总数的70%以上。云南省1998年利用压缩烟叶种植面积契机,各地市普遍加大烤房改造步伐。昆明卷烟厂1998年共投入2300万元,新建改造烤房近6万座,并预期1999年完成烤房标准化改造80%以上。河南省1997、1998年共新建改造标准烤房32.8万座,占全省烤房总数54.17%,其中1998年各地市用于烤房改造的投入约6700万元以上。
2.3 三段式烘烤技术快速推广
烤房质量的提高,为落实三段式烘烤技术创造了良好条件,表现了改进烟叶质量和节煤降耗的技术潜力,同时由于各地编制印发了适于烟农使用的烘烤技术图表,1997～1998年,三段式烘烤技术得到快速推广,烟农收益匪浅。据统计,1997年全国应用推广面积30万hm2,1998年达63.3万hm2以上,初烤烟叶均价增加0.36～0.78元/kg,烤烟耗煤量降低0.8～1.7kg/kg,耗煤量减少20%～35%。按示范结果推算,烟农可增收9.24亿元,同时节约烤烟用煤200万吨以上,节煤折款约3.0亿元以上,税利可增加3.5亿元以上。?
2.4 几种新型增质节能烘烤新技术由示范转向推广,经济和社会效益十分显著?
2.4.1 立式火炉烤房
立式火炉的最大优点是燃料燃烧充分,燃烧时高温区集中,燃烧强度容易控制,节煤效果明显。目前,辽宁、黑龙江、云南、贵州、四川、河南、山东等省已大面积推广,其中辽宁省推广比例达95%以上,全国共有立式火炉烤房约55万座左右,占应用烤房总数14%以上。
2.4.2 蜂窝煤炉烤房
蜂窝煤烤房优点:火炉燃烧强度调控简便,且燃烧稳定,即燃煤在简单控制下自然燃烧放热能够与烟叶烘烤需热规律相吻合,烤房温度只能上升,不会出现猛升、猛降,因而对落实三段式烘烤,确保烤烟质量十分有利,并有一定节煤效果。再加上烤烟添煤次数很少(单蜂窝煤炉加煤1次,双蜂窝煤炉4～5次),烤烟工作量极大降低。福建、广东、湖北、陕西等省作为重点新技术已大面积推广,重庆、湖南等省市示范效果很好。据调查结果,烟叶均价增加0.42～0.96元/kg,每炉烟节煤60～100kg,每座烤房一年可节煤400～800kg,即烟农减少烘烤投入130～160元。全国共有蜂窝煤烤房18万座以上。?
2.4.3 立式火炉平板式换热器烤房
立式火炉平板式换热器烤房的优点:燃料燃烧充分,烧火灵敏,火管内烟气流速慢,热量释放完全(排烟温度低),烤房内温湿度均匀,实行热风进风,热能利用率高。生产中大面积应用结果,烟叶均价提高0.21～0.36元/kg,节煤效率提高30%～45%。这种类型烤房昆明市1998年修建59700座,1999年达14万座左右,占全市烤房总数80%以上。黑龙江省绥化地区也在示范成功基础上大面积推广。?
2.4.4 部分热风循环烤房
强制通风、热风循环是国外烘烤设备的一项通用技术。叶间隙风速增加,能够使上下层烟叶环境温度变得一致,有利于烟叶达到更高变黄程度后,再及时转入定色,且烟叶在空气运动状态下不断干燥。整体上烤房湿度有所增加,叶内转化充分,烤后烟叶内在品质和外观质量明显改善。1997年,河南省示范推广这类烤房3.77万座,1998年改造5.71万座,共达9.48万座。山东、四川、辽宁、福建等省示范获得很好效果,1998年也将大面积推广。据测试,这种烤房内烟叶间隙风速比普通烤房快0.04～0.06m/s,烤烟均价提高0.64～1.00元/kg。?
2.4.5 红外线烤房涂料应用
红外线是一种带有高热能的电磁波(波长0.76～1000μm),这项技术在工业上应用很广泛,在烤房火管上涂以红外线涂料后,使烤房内的传热过程由空气对流换热变为辐射与对流并重,使烤房内平面温差和垂直温差都很小(据青州烟草研究所用贵州登峰红外涂料多试点测定结果这两个温差都在1℃以下),这样能够有利于烟叶在38℃以下的低温情况下均匀变黄达到9成黄以上转火定色。而且红外线涂料产生的电磁波中包含了烟叶中水分子振动的几个波段(小于3μm、5～7μm、14～16μm),有利于充分变黄的烟叶及时干燥,从而保证烟叶内在品质和外观质量提高,并有一定节煤效果。据严格实验结果,烤烟红外线涂料,对水分大的烟叶和结构紧实的上部叶有独特的增质增效功能,正常烟叶均价提高0.31～0.68元/kg,节煤10%～20%。实践证明,这是一项简明有效的实用技术,在黑龙江、陕西、四川、重庆、贵州、山东、辽宁等省市已经有较大使用面积。?
2.5 新的研究进展
近几年,在烤房改造即新技术应用方面已有明显成效,新技术研究也不断深化。1998年,蜂窝煤火炉半堆积烤房和普通烤房供热的温湿自控已实验成功,可望在2～3年内能在生产中示范应用。立式火炉燃烧充分,易烧火,目前已能够使烤烟全过程加煤次数减少到3～5次,有望同对烘烤加热过程实行温度自控,结合热风循环装置使用即可向自控半自控发展。一种全新型的烧煤温湿度自控装置今年也开始在各地实验示范。?
3 三段式烘烤及配套技术应用推广中的几点体会
新技术应用和技术创新是企业发展的永恒动力。三段式烘烤及配套技术应用推广项目,从高一个层次讲就是在国家局“1144”发展战略指导下开展的一项技术创新工作。这项工作开展两年来,我们有以下几点体会。
3.1 新技术推广应用是成熟技术的再成熟和消化吸收过程
三段式烘烤是国外烟叶烘烤通用的一项先进技术,在我国应用,是经过引进试验和理论上深化研究实现技术消化,接下来进行较大面积和范围示范取得成效、取得经验、产生影响后,再组织全面推广。几年来进行过多次研讨、培训,几次印发了《烟叶烘烤技术规程》(讨论稿),几个类型区和省(市)在对《规程》修改的基础上,又根据各地烟叶的具体特点,编写了自己地区的《烟叶烘烤技术规程》和适于本地烟农使用的烘烤技术图表,这个过程实际上就是新技术的再成熟和消化吸收,因而实用性更强,反映效果好,推广速度快。?
3.2 新技术落实措施到位
使科学技术转化为现实生产力,关键是落实。本课题在实施过程中的技术落实措施是:①坚持强化技术推广和管理体系,重视人才培养和烘烤技术队伍建设,加大培训力度,实行全员培训,省市(地)两级重点培训技术骨干,县(市)及重点培训乡及乡以下技术人员和种烟大户。②包括三段式烘烤技术应用和烤房标准化改造,坚持高标准、高质量;坚持讲实际,讲实效,保证技术不变形,一次到位,不搞二次推广;坚持以点带面,示范辐射推广。③层层分解任务,细化目标,严格责任制和检查验收考核评比,确保3年完成既定目标。④在新技术应用推广过程中,遇到的有关技术问题,一方面及时积极指导引导,同时坚持边研究边创新。⑤坚持综合技术应用推广。即烤房标准化改造,新型节能烘烤技术,三段式烘烤工艺全面推广,发挥新技术综合效益。?
3.3 投入资金到位
在确定烤房标准化改造年度任务进行资金投入核算之后,不少省市烟草公司和地市烟草公司,按照投入概算指标,以上级公司拿一点儿,基层公司拿一点儿,烟农投入劳动力的办法,确保烤房改造顺利进展。昆烟企业确定了1998年把烤房改造作为技术应用的新项目后,经过测算,每改造一座烤房需材料费260元,决定分公司拿50%,县公司拿50%,及早到位。集中并定点制作改造型材,层层进行技术员观摩培训,烟叶收烤前统一组织验收。一年完成立式火炉平板式烤房改造达全市烤房总数45%。拟于1999年改造任务为8?2～9万座,目前已有30%以上动工修建,有把握在1999年烘烤季节到来之前完成本年度任务。所以说,资金投入是新技术应用和技术创新的一个关键点。
3.4 组织领导到位
落实技术创新实施科技兴烟和科技带动战略,组织领导保证。近几年烤房标准化改造和三段式烘烤推广工作得以顺利进展,成效显著的成功经验就是各级领导高度重视,有强有力的政策,把这项新技术作为目前提高烟叶质量和效益新的增长点和突破口。计划可行,责任到人,投入到位,措施得力。
4 1999年的任务和技术改进重点
1999年是烤烟三段式烘烤及配套技术应用推广项目的最后一年,由于我国各主产烟区自然和经济状况差异较大,烤烟三段式烘烤及烤房标准化改造发展不平衡,距离既定的“三段式烘烤工艺应用和烤房改造达到80%以上,烟叶内在香吃味品质得到改进、亩收益得到明显提高”的目标,工作任务依然很重。?
4.1 完成和基本完成烤房标准化改造
按照1997年三明会议要求,1999年烤房标准化改造既定任务为120万座以上,事实上,各省市过去两年烤房改造的标准,有些仍然偏低,包括烤房的主要结构不合理的情况仍大量存在。所以,仍然需要加大步伐,倾斜投入,对影响烟叶质量的关键点实施改造,确保完成或基本完成烤房标准化改造这一基础性工作。?
4.2 烟叶成熟度问题仍然是制约各地烟叶质量的重要因素
具体表现在下部叶轻飘,单叶重小,上部叶和较厚的烟叶背面偏白和正面与背面反差大的问题突出。需要更新烟叶成熟度的观念,尽快扭转下部叶过熟、中部叶采生、上部叶采青的局面,做到下部叶适时早收,中部叶成熟稳收,上部叶充分成熟采收,顶叶4～6片集中一次采收。要坚持把成熟度作为烤烟生产全过程的技术中心,烟叶生产的全部操作过程都要紧紧围绕和满足烟叶最终真正长熟、养熟。烟叶成熟的标志,除了一般的外观特征外,以烟叶烘烤变黄时间确认。下部成熟叶变黄时间为60～72h,中部叶为48～60h,上部叶为36～48h。只有首先扭转烟叶成熟度的观念,才可能保证烤后烟叶内在品质得到明显改善,达到内在品质与外观质量统一。
4.3 全面高质量推广三段式烘烤技术
目前我国烟叶质量内在香吃味不足,上部叶挂灰,有各种各样的烤青、颜色暗、烟叶正反面颜色反差大等问题,除了烟叶的农艺过程和营养外,关键仍是三段式烘烤技术不到位。要彻底扭转这种现状,就要紧紧抓住三段式烘烤的几个关键点,确保烟叶低温变黄,转化完善,切实落实在54℃左右拉长时间,最终使烟叶烤黄烤香。
4.4 几种新型增值节能烘烤技术的推广
各地实践已经证明,立式火炉、蜂窝煤火炉、平板式换热器,部分热风循环、红外线涂料应用等技术,都简便易行,效果明显,能立竿见影,是成熟有效的新技术,无论对烟叶品质和烘烤投入都有显著效果。各地可以根据本地区的实际情况有选择的试用、示范、推广,从而使这些新技术能够高效快捷地转化为现实生产力,促进我国烟叶科技含量和整体水平的全面提高。
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