专利名称：密集型烤房及采用该密集型烤房的烟叶烘烤方法
技术领域：
本发明涉及烟叶烘烤技术领域，特别涉及一种密集型烤房及采用该密集型烤房的烟叶烘烤方法。
背景技术：
已有技术中的烤烟房包括普通烤房和密集型烤房，两者的区别主要是装烟量的不同，后者装烟量是前者装烟量的数倍。但无论是普通烤房还是密集型烤房，所采用的烘烤方法大都是三段式烘烤工艺，即在烤房内设置一个干球温度计和一个湿球温度计，用于检测检测烤房内的温度和湿度，并通过控制烤房加热室的烧火强度、加热室向烤房内送风量及烤房向外的除湿量来控制烤房的温度和湿度。普通烤房和密集型烤房一般都采用气流上升式或气流下降式气流上升式是热风从烤房下方进，上方出；反之，气流下降式是热风从烤房上方进，下方出。随着烤烟规模化生产的发展，密集型烤房成为发展趋势，它吸收了大箱式自动化烘烤调制设备热风强制循环技术，是一种以砖瓦土木结构为主体、蜂窝煤作燃料、热风强制循环的新型烤房。与普通烤房相比，密集型烤房具有较明显的四大技术优势首先，是装烟密度大，烘烤能力强。同体积容量是普通烤房的2 4倍，一座密集型烤房一般可承担烟叶面积15亩 30亩。其次，是节省烘烤用工，节约能源，烘烤效益大大提高。在装炕、烧火、出炕等方面节省了大量劳动力；同时，由于密集型烤房内部强制通风、热风循环，热能利用率高，有效节约能源，降低了烘烤成本，提高了烘烤效益。再次，是有利于提高集约化程度，实现专业化烘烤，降低管理成本和烘烤风险。密集型烤房的推广应用，避免了分散种植、分散烘烤的技术差异，可相对集中专业烘烤技术人员，实现烟草公司提供技术服务、烘烤专业户烘烤的模式，使烟叶烘烤走向集约化、专业化。最后，是有效提高了烟叶烘烤质量。密集型烤房烤后烟叶总体反映为颜色更鲜亮、 色度更均勻，不容易出现挂灰烟、花片烟，橘色烟和上等烟比例增加，物理性状得到改善，化学成分更趋合理，香气质和香气量得到提高，烟气浓度较好，具有较好的配方可用性。但是，使用密集烤房烘烤也普遍存在烟叶颜色偏淡、油分少、香气不足和叶片正反面差别大的缺点，这直接影响了烟叶的品质，而且成为亟待解决的难题。对于这个难题，业内界人士普遍认为是风机风量过大造成的，但风机风量减小又会不利除湿，导致挂灰烟和蒸片烟的产生。为此，迫切需要设计一种新的密集型烘烤房及相应的烘烤方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种密集型烤房及采用密集型烤房的烟叶烘烤方法，可使烤房内的湿度和风量保持在适度范围，由此提高烤房的热效率，保证密集型烤房的烘烤质量。为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，一种密集型烤房，包括标准烤房及加热系统，还包括冷凝除湿系统，所述冷凝除湿系统的除湿进风通道位于所述标准烤房的内部，所述冷凝除湿系统的除湿排水通道通向所述标准烤房的外部。
较优地，所述冷凝除湿系统包括湿度传感器，设置于所述标准烤房的内部，用于检测并输出烤房湿度信号；控制器，用于接收所述烤房湿度信号，并与目标湿度比较；在烤房湿度大于目标湿度时，根据预定的控制策略，输出除湿控制信号；除湿调节阀门，设置于所述除湿进风通道上，根据所述除湿控制信号，开启/关闭除湿进风通道或调节除湿进风通道的开度大小。较优地，所述加热系统包括加热室，连通所述标准烤房。较优地，还包括强制循环系统，所述强制循环系统的循环风道一端连通所述标准烤房，另一端连通所述加热室，其中所述循环风道内设置风机。较优地，所述标准烤房为三棚双路型烤房。较优地，所述标准烤房为气流下降式半堆积式密集烤房。在此基础上，采用该密集型烤房的烟叶烘烤方法，保留所述标准烤房的天窗与地洞，在加热室点火后开启所述冷凝除湿系统，按照预定除湿策略强制除湿一预定时间后关闭所述冷凝除湿系统；或者，取消所述标准烤房的天窗与地洞，在加热室点火后开启所述冷凝除湿系统，按照预定除湿策略持续强制除湿至烘烤结束。较优地，按照变黄阶段、定色阶段及干筋阶段三段式烘烤烟叶，其中，所述变黄阶段按照下述步骤控制烤房内温度将干球温度提高到35 士 1°C，保持湿球温度33 34°C，直至烟叶叶尖变黄；将干球温度以2 士 0. 5小时1 °C升至38 40 V，稳温延长时间，控制湿球温度；34 36°C，直至底层烟叶接近或达到80%黄片青筋少量含黄，同时叶片发软；将干球温度以1 士 0. 5小时1 °C升至40 43 °C，保持湿球温度36 37 °C，使底层全部烟叶和二层部分烟叶达到既变黄又变软、塌架；所述定色阶段按照下述步骤控制温度将干球温度以2 3小时1°C升至；同时，使湿球温度逐步上升且稳定在 36 40°C ；所述干筋阶段按照下述步骤控制温度以每小时1 士0. 5°C的速度将干球温度升至68士 1°C，稳温最高不超过70°C，直到烟叶完全干燥；同时，使湿球温度稳定在40 43°C，直至烘烤结束。较优地，在烤房湿度低于预设最低湿度时，对所述标准烤房加水补湿。与现有技术相比，本发明在密集型烤房内引入热泵技术，即在密集型烤房中增加主动除湿系统，由此使空气中的水通过主动除湿系统变成液态水后排出烤房，而同时保留除湿时带走的热量，由此使得使普通密集型烤房变为密闭式内循环除湿烤房，这既可降低烤房内的湿度和风量，又可提高烤房的热效率。
图1是本发明密集型烤房的示意图；图2是采用本发明密集型烤房的烟叶烘烤方法的流程图3表示不同烤房烟叶烘烤期间烟叶叶片含水量变化；图4表示不同烤房烟叶烘烤期间叶绿素含量变化；图5表示不同烤房烟叶烘烤期间类胡萝卜含量变化；图6表示不同烤房烟叶烘烤期间淀粉酶活性变化；图7表示不同烤房烟叶烘烤期间多酚氧化酶活性变化；图8表示不同烤房烟叶烘烤期间可溶性总糖变化；图9表示不同烤房烟叶烘烤期间淀粉含量(％ )变化。
具体实施例方式本发明的出发点在于通过降低烤房相对湿度对烟叶生理生化特性及其品质的影响，得到一套较为完善的烘烤工艺。 为了对本发明进行充分说明，先对有关烘烤原理进行介绍。众所周知，烟叶烘烤是一个与物理变化相伴随的复杂的生理生化过程。在这个过程中，伴随着水分的大量丧失，叶内大分子有机质在呼吸酶、水解酶、氧化还原酶等一系列酶类的作用下不断分解、转化或消耗，小分子有机物质不断形成，烟叶在田间所形成的品质、性状不断得到改善和提高。烘烤过程中烟叶的生理变化受水分动态的控制。烟叶在烘烤过程中水分动态变化表现为前期失水少，失水速度慢；中期失水多，失水速度快；后期失水又少，失水速度又减慢。这可能与中期结合水的大量散失有关，这一点在宫长荣O000)关于烟叶失水规律的研究中得到证实。宫长荣研究表明，选用4种在烘烤过程中的水分散失量与LOX活性变化、MDA 的积累量呈显著相关，与叶绿素降解量呈显著负相关，而PH值的变化与水分变化的相关性不显著。碳水化合物是烟叶中重要的基础有机化合物，它在烘烤过程中发生显著的变化。 鲜烟叶中的淀粉含量一般很高，一般在25%左右，有时候高达35% 40%，但经过烘烤之后要大幅度减少，可以减少到5%左右或更少。与此同时，烟叶含糖量却由10%左右增加到 15% 20%，有些烟叶则更高些。从对烟叶燃吸品质的分析认为，烤后烟叶淀粉含量高是无益的，而糖含量在适宜的范围内稍高一些则有正向作用。烘烤过程中糖分含量的大幅度增加正是淀粉大量水解转化的结果，也是烟叶内在品质得到增进和改善的重要标志。正常生长发育达到成熟的鲜烟叶中，蛋白质的含量有12% 15%，经烘烤后，蛋白质含量有30% 50%转化消耗。其中，在烟叶变黄期间因转化而减少15% 35%。在烟叶变黄之后，不断升温排湿的干燥过程中，蛋白质也发生转化和降解。蛋白质最终转化为氨基酸，氨基酸可以用于积累，也会与其他物质结合形成酰胺或有机酸盐，酰胺还会转化变为氨散发出来。不少氨基酸(如脯氨酸、天门冬氨酸、苏氨酸、组氨酸等)被认为是烟叶想起前体物质的重要组成。因此，在烘烤期间蛋白质转化程度越深，越有益于增进烟叶内在香气吃味质量。叶绿素的降解是同蛋白质的降解同时发生的，这是因为在烟叶中叶绿素是以与蛋白质结合的复合体的形态存在着，伴随蛋白质的分解使这种复合体被破坏，显露出来的叶绿素结构变为不稳定状态，进而氧化分解消失。叶绿素的降解不仅是烟叶变黄所必需的，同时叶绿素的降解产物也对烟叶的香味起积极的作用；所以，叶绿素降解状况，同时也是烤后烟叶质量的反映。烟叶香味受许多因素影响，如化学成分、烟叶的脱水速度、环境温湿度、风速等。烟叶中与香气形成有关的化学成分有还原糖、氨基酸、多酚类、酮类等。烟叶在成熟时，香气物质就有一定的含量，调制期间，伴随着香气前体物的降解和美拉德反应的发生，许多挥发性致香成分产生或含量增加，但也有一些成分保持稳定或减少甚至消失。烟叶的脱水速度也是影响香气形成的一个方面，这是由于烟叶水分含量影响叶内的代谢活动和物质转化， 进而烟叶的脱水速度决定了叶内代谢活动和物质转化的进程。通风与烟叶干燥关系密切。 从通风的角度看，风速高时烤后烟叶趋向于柠檬黄，香味淡，辛辣味重，烟气粗糙，刺激性大；风速低时烤后烟叶颜色较暗，但香气和吃味浓郁。目前，国内外的研究认为，烤烟香气物质大部分在烘烤的变黄和定色阶段形成，到干筋期后期香气物质可能分解。由此可见，通过降低烤房内相对湿度，改变烘烤温湿度环境，影响烘烤过程中烟叶的碳氮代谢，可解决使用密集烤房烘烤普遍存在烟叶颜色偏淡、油分少、香气不足和叶片正反面差别大等问题。根据以上原理，本发明的核心是在标准密集型烤房上进行改造，增加主动排湿系统，由此使烤房内的湿度和风量保持在适度范围，提高烤房的热效率，同时也有利于保证密集型烤房的烘烤质量。为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。 参见图1，为本发明密集型烤房的一较优实施例。该密集型烤房在现有标准烤房的基础上进行改造，增加了主动除湿系统，由此得到除湿型烤房。该密集型烤房的基本构造由标准烤房、加热系统、强制循环系统、冷凝除湿系统等部分构成，其中标准烤房主体为烘烤室1，优选为三棚双路、气流下降式半堆积式型烤房，并取消了天窗与地洞。加热系统包括加热室2，其连通标准烤房的烘烤室1。该加热室2采用燃煤或燃油等方式进行动热，加热后的热风通入烘烤室1对烟叶进行三段式烘烤。强制循环系统的循环风道3 —端连通标准烤房的烘烤室1，另一端连通加热室2， 其中该循环风道内设置风机4，以便将烘烤室1内热风引回加热室2，由此提高热效率。冷凝除湿系统包括除湿器5，其除湿进风通道位于标准烤房的内部，除湿排水通道通向标准烤房的外部。该除湿系统的核心为除湿器5，可将湿热空气中的水分冷却，形成液态水后排出至烤房外。较优地，冷凝除湿系统为一自动除湿控制系统，具体包括以下湿度传感器、控制器、除湿调节阀门(图未示出)，其中湿度传感器，设置于所述标准烤房的内部，用于检测并输出烤房湿度信号；控制器，用于接收所述烤房湿度信号，并与目标湿度比较；在烤房湿度大于目标湿度时，根据预定的控制策略，输出除湿控制信号；除湿调节阀门，设置于所述除湿进风通道上，根据所述除湿控制信号，开启/关闭除湿进风通道或调节除湿进风通道的开度大小。上述密集型烤房的工作原理如下通过加热室2加热的热空气，将由风机4强制送入循环风道3的进风道；之后进入装烟的烘烤室1，均勻经过烟层后到达循环风道3的回风道；最后，进入加热室2进行循环。当需除湿时，烘烤室1内湿空气进入冷凝除湿系统，除湿器5的冷凝器将湿热空气中的水分冷却；冷却的水分经过管道排出烤房，而热量保留到烤房内，由此提高烤房的热效率。而由于该密集型烤房使烤房内的湿度和风量保持在适度范围，也有利于保证烟叶烘烤质量。在以上密集型烤房的基础上，可实现一种高质量的烘烤工艺，以下进行说明。参见图2，表示本发明采用密集型烤房的烟叶烘烤方法的流程图。主要分两种情况其一，对于保留标准烤房天窗与地洞的情况，在加热室点火后开启冷凝除湿系统， 按照预定除湿策略强制除湿一预定时间(如持续对士1小时)后关闭；其二，对于取消了标准烤房天窗与地洞的情况，则在加热室点火后开启冷凝除湿系统，并按照预定除湿策略持续强制除湿至烘烤结束。对于上述这两种情况，都同时在烤房湿度低于预设最低湿度时，对标准烤房加水补湿。图2表示具体的烘烤工序步骤，依次包括变黄阶段、定色阶段及干筋阶段，以下别对各阶段进行说明。所述变黄阶段按照下述步骤控制烤房内温度S201、将干球温度提高到35 士 1°C，保持湿球温度33 34°C，直至烟叶叶尖变黄；S202、将干球温度以2士0. 5小时1°C升至38 40°C，稳温延长时间，控制湿球温度34 36°C，直至底层烟叶接近或达到80%黄片青筋少量含黄，同时叶片发软；S203、将干球温度以1 士 0. 5小时1 °C升至40 43 °C，保持湿球温度36 37 °C，使底层全部烟叶和二层部分烟叶达到既变黄又变软、塌架； 所述定色阶段按照下述步骤控制温度S204、将干球温度以2 3小时1°C升至讨士 1°C；同时，使湿球温度逐步上升且稳定在36 40°C ；所述干筋阶段按照下述步骤控制温度S205、以每小时1 士0. 5°C的速度将干球温度升至68士 1°C，稳温最高不超过70°C， 直到烟叶完全干燥；同时，使湿球温度稳定在40 43°C，直至烘烤结束。以下通过一烘烤实例进一步测定烤烟整个烘烤过程中相对含水量、叶绿素、淀粉、 可溶性糖、总氮、淀粉酶和多酚氧化酶等参数的变化，证实本发明降低烤房相对湿度对烟叶品质形成规律，以达到有效提高烟叶的烘烤质量的目的。1、材料与方法1. 1试验材料试验材料为烟草品种1(3 ，选取中部叶，试验地点为广东省始兴县，供试土壤为黄泥土，肥力中等，种植密度为19500株/hm2。施肥和田间管理参照当地优质烤烟栽培管理方法进行。从试验田中选定100株长势一致的烟株挂牌标记，待烟叶充分成熟后中部叶取第 12-14位叶用于烘烤，在烘烤过程中每隔他取样1次进行成分分析。1. 2试验设计试验设置为两个处理系统，包括，普通烤房规格三棚双路，IOmX 2. 8m气流下降式半堆积式密集烤房；
除湿烤房规格三棚双路，10mX2.8m气流下降式半堆积式密集烤房，内置除湿机。除湿烤房在点火时即开除湿器，开机M小时后关闭。1.3项目测定方法烟叶总水分由杀青烘干法测定；蛋白质含量用凯氏定氮仪测定；多酚氧化酶活性用紫外分光光度法测定；3，5-二硝基水杨酸比色法测定淀粉酶活性；乙醇提取法测定叶绿素a、b总量和类胡萝卜素；分光光度法测烟碱含量；蒽酮比色法测定可溶性总糖和淀粉含量；3，5-二硝基水杨酸比色法测定还原糖。烤后烟叶按照国家烤烟42级标准进行分级，各级别烟叶价格参考当地烟叶收购价格，计算产量和产值，并选取中橘三(C3F)进行化学成分分析。2、试验结果与分析2.1不同烤房烘烤过程中烤房内相对湿度及烟叶变化2. 1. 1不同烤房烘烤过程中烟叶变化及烤房温湿度变化表1除湿烤房(A)烘烤中烟叶变化及温湿度记录表
权利要求
1.一种密集型烤房，包括标准烤房及加热系统，其特征在于，还包括冷凝除湿系统，所述冷凝除湿系统的除湿进风通道位于所述标准烤房的内部，所述冷凝除湿系统的除湿排水通道通向所述标准烤房的外部。
2.如权利要求1所述的密集型烤房，其特征在于，所述冷凝除湿系统包括湿度传感器，设置于所述标准烤房的内部，用于检测并输出烤房湿度信号；控制器，用于接收所述烤房湿度信号，并与目标湿度比较；在烤房湿度大于目标湿度时，根据预定的控制策略，输出除湿控制信号；除湿调节阀门，设置于所述除湿进风通道上，根据所述除湿控制信号，开启/关闭除湿进风通道或调节除湿进风通道的开度大小。
3.如权利要求1所述的密集型烤房，其特征在于，所述加热系统包括加热室，连通所述标准烤房。
4.如权利要求3所述的密集型烤房，其特征在于，还包括强制循环系统，所述强制循环系统的循环风道一端连通所述标准烤房，另一端连通所述加热室，其中所述循环风道内设置风机。
5.如权利要求1所述的密集型烤房，其特征在于，所述标准烤房为三棚双路型烤房。
6.如权利要求1所述的密集型烤房，其特征在于，所述标准烤房为气流下降式半堆积式密集烤房。
7.采用如权利要求1 6任一项所述密集型烤房的烟叶烘烤方法，其特征在于，保留所述标准烤房的天窗与地洞，在加热室点火后开启所述冷凝除湿系统，按照预定除湿策略强制除湿一预定时间后关闭所述冷凝除湿系统。
8.采用如权利要求1 6任一项所述密集型烤房的烟叶烘烤方法，其特征在于，取消所述标准烤房的天窗与地洞，在加热室点火后开启所述冷凝除湿系统，按照预定除湿策略持续强制除湿至烘烤结束。
9.如权利要求7或8所述的烟叶烘烤方法，其特征在于，按照变黄阶段、定色阶段及干筋阶段三段式烘烤烟叶，其中，所述变黄阶段按照下述步骤控制烤房内温度将干球温度提高到35士 1°C，保持湿球温度33 34°C，直至烟叶叶尖变黄；将干球温度以2士0. 5小时1°C升至38 40°C，稳温延长时间，控制湿球温度；34 36°C，直至底层烟叶接近或达到80%黄片青筋少量含黄，同时叶片发软；将干球温度以1 士0. 5小时1°C升至40 43°C，保持湿球温度36 37°C，使底层全部烟叶和二层部分烟叶达到既变黄又变软、塌架；所述定色阶段按照下述步骤控制温度将干球温度以2 3小时1°C升至同时，使湿球温度逐步上升且稳定在36 40 0C ；所述干筋阶段按照下述步骤控制温度以每小时1 士0. 5°C的速度将干球温度升至68士 1°C，稳温最高不超过70V，直到烟叶完全干燥；同时，使湿球温度稳定在40 43 °C，直至烘烤结束。
10.如权利要求9所述的烟叶烘烤方法，其特征在于，在烤房湿度低于预设最低湿度时，对所述标准烤房加水补湿。
全文摘要
本发明涉及烟叶烘烤技术领域，具体公开一种密集型烤房，包括标准烤房及加热系统及冷凝除湿系统，所述冷凝除湿系统的除湿进风通道位于所述标准烤房的内部，所述冷凝除湿系统的除湿排水通道通向所述标准烤房的外部。本发明还公开一种采用该密集型烤房的烟叶烘烤方法，在加热室点火后开启所述冷凝除湿系统，持续预设时间后关闭。本发明通过引入主动除湿系统，可使烤房内的湿度和风量保持在适度范围，有利于保证密集型烤房的烘烤质量，也有利于提高烤房的热效率。
文档编号A24B3/10GK102440430SQ201110319910
公开日2012年5月9日 申请日期2011年10月19日 优先权日2011年10月19日
发明者叶为民, 文俊, 李旭华, 金保锋, 陈建军 申请人:广东中烟工业有限责任公司