基于物联网数据采集技术的河南烟叶烘烤工艺大数据分析

为合理优化烟叶烘烤工艺参数,运用物联网技术采集了河南3个产烟区烘烤温湿度数据,分析烘烤过程的历时和温湿度指标,并结合国内外烘烤工艺进行对比分析。结果表明:(1)中部和上部烟叶烘烤总时长分别集中在6.5～8.0 d和7.0～8.5 d,上部烟叶烘烤过程中湿球温度的波动相对较大。(2)豫西和豫南烟区变黄期、定色期和干筋期时长占烘烤总时长的比例约为40%、35%和25%,豫中烟区变黄期历时明显较长(占烘烤总时长55%左右)。(3)各烟区变黄期、定色期和干筋期的主要稳温阶段分别在40～42℃、43～48℃和61℃以上,变黄后期至干筋期的湿球温度较三段式工艺低1～2℃。(4)相关分析结果显示,变黄后期～定色中期湿球温度调控与烘烤进程密切相关。结合国内外烘烤工艺,可适当延长变黄期38℃和定色期54℃的稳温时间,合理调控变黄后期至定色期的湿球温度,避免大幅度波动,以促进烘烤过程中烟叶内在化学成分的合理转化。     

曲靖上部烟叶陈化过程中的糖苷类物质的研究

利用超声萃取等技术手段,对曲靖烤烟上部烤前鲜烟叶、调制烟叶过程中(常规三段式烘烤模式)变黄期结束、定色期结束和干筋期烟叶进行提取分离;提取物经GC和GC/MS分析检测;深入分析表明:在烟叶调制过程中以23种物质为配基的香气前体,且糖苷类香味前体含量变化较大;变化趋势是:从鲜烟叶到变黄阶段,糖苷配体总量含量稍微下降,定色后大幅度降低,干筋后含量最少。     

基于物联网的烟叶烘烤温湿度数据采集分析与算法构建

为规范采集和利用烘烤过程烤房干湿球温度数据，运用物联网技术采集烘烤过程烤房干湿球温度数据，利用Python程序建立数据清洗、温湿度曲线识别、烘烤阶段识别、烘烤工艺指标分析算法，并对我国部分烟叶产区2019—2021年的13 493炉次烘烤数据进行分析。结果表明，利用物联网技术采集烤房干湿球温度数据结合算法，可自动提取单座烤房每一炉次烘烤温湿度曲线，并分析烘烤过程的时间管理、湿度管理和异常掉温等烘烤工艺指标。基于算法分析，13个地区（市、州）烟叶产区的烘烤总时长在139.1～188.5 h，变黄期、定色期和干筋期的时长分别为54.5～98.1 h、48.9～69.7 h和34.1～58.7 h，占烘烤总时长的比例分别为33.7%～53.2%、27.5%～41.2%和19.3%～31.7%。烘烤过程变黄前期、变黄中期、变黄后期、定色前期、定色中期、定色后期、干筋后期的湿球温度分别为35.7～36.9℃、35.6～37.4℃、34.5～36.9℃、34.0～36.5℃、34.3～37.1℃、35.2～37.8℃和38.3～41.1℃。基于物联网采集烘烤过程温湿度时序数据并结合算法识别分析，可...     

烘烤过程中温湿度与烟叶淀粉含量及淀粉酶活性变化的关系

采用两台KY-2型自控电烤箱研究了烘烤过程中不同温湿度和持续时间条件下烟叶淀粉酶活性和淀粉含量的变化关系。结果表明,淀粉酶活性变化出现两个高峰,即变黄的中后期和定色后期至干筋期,淀粉大量降解的温度范围为38～44℃,不同部位的烟叶具有相同的变化规律。因此,在烘烤实际操作中烟叶变黄起点温度的选择应为35℃,在42℃以前烘烤环境的干湿差增大到3℃(尤其是中部烟叶),42℃以后提高湿球温度,保持一定湿度(尤其是上部烟叶),44℃以前根据烟叶的变化情况适当延长调制时间以利于保持淀粉酶的活性,促进淀粉的降解。     

引进烤烟品种KRK26烘烤特性研究

为摸清津巴布韦特色烤烟品种KRK26 烘烤特性,以烤烟品种云烟97 为对照,研究了暗箱条件下和烘烤过程中KRK26上部烟叶变黄和失水变化规律及烤后烟叶经济性状。结果表明,暗箱条件下KRK26 变黄速度快,失水速度稍慢,易发生褐变;烘烤过程中KRK26 叶绿素降解速度快且彻底,类胡萝卜素降解相对较慢,类叶比大,变黄速度快,易变黄,变黄特性好,但也易于变褐,不耐烤;烘烤变黄前期和干筋期失水速度快,变黄后期和定色期失水相对稍慢,失水特性中等;KRK26失水速度相对落后于变黄速度,二者协调性稍差,烤后烟叶青杂烟比例较高,易烤性和耐烤性均略差。变黄期采用低温变黄的方法,变黄前期降低干湿球差控制烟叶失水,变黄后期和定色前期增加排湿力度,可调节烟叶失水和变黄协调性,有利于提高KRK26 烘烤质量。     

基于温湿度时序数据的烟叶烘烤工艺特征分析

为建立基于烘烤环境温湿度时序数据的工艺分析方法,通过在烤房控制仪加装物联网通讯模块,在5类产区采集烘烤过程的温湿度数据1.1万套,分析烘烤时间、湿球温度和工艺拟合曲线,研究不同部位、产区烘烤工艺执行的主要特点。结果表明:基于温湿度时序数据的烘烤工艺分析结果年度间一致,烟叶烘烤总时间的中位值在160~190 h,上部烟叶的变黄期时间较中部烟叶延长5~10 h,变黄后期-干筋后期的湿球温度低0.5~1.0℃。不同产区烘烤各阶段的时间分配、湿球温度调控差异明显,平顶山产区烘烤变黄期时间长,定色期时间短,湿球温度呈上升-下降-上升变化,曲靖产区烘烤变黄期的时间较长、湿球温度较低,南阳、三门峡、恩施产区变黄期和定色期时间相对接近,湿球温度总体呈上升-稳定-上升变化。通过物联网技术采集烘烤过程的温湿度时序数据,可批量分析烘烤时间、湿球温度等工艺执行指标,为烟叶烘烤技术定向优化提供依据。      

烤烟三段式烘烤操作技术

介绍了烤烟三段式烘烤各阶段的操作原则、技术指标及操作方法。变黄阶段 :干球起点温度为 32～ 35℃ ,变黄期间温度 36～ 38℃ ,变黄完成温度 38～ 4 2℃ ,湿球温度比干球温度低 1～ 4℃ ;定色阶段 :干球温度 4 3～ 5 4℃ ,湿球温度 37～ 4 0℃ ;干筋阶段 :干球温度 65～ 68℃ ,湿球温度 4 0～ 4 3℃。并总结出了三段式烘烤技术的关键点 :①低温变黄 ,黄干协调 ;②适速升温定色 ;③重视湿球温度变化等     

烘烤条件对烤烟淀粉降解及相关酶活性的影响

以烤烟品种红花大金元和K326的中部叶为材料,研究了烘烤条件对烤烟淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性及淀粉降解的影响。结果表明:烘烤过程中,2种酶活性均出现2次高峰,分别处于烘烤的变黄中期和定色前期。淀粉的降解是淀粉酶和淀粉磷酸化酶综合作用的结果。淀粉的降解集中在烘烤的变黄期,进入定色前期淀粉降解缓慢,定色后期至烘烤结束时,淀粉降解甚微。不同烘烤条件相比较,采用低温低湿变黄,慢速升温定色的烘烤条件,烟叶中淀粉降解量、降解速率,淀粉酶和淀粉磷酸化酶活性较高,烤后烟叶淀粉含量较低,水溶性总糖和还原糖含量较高,总体化学成分较为协调。      

烘烤环境条件对烟叶内在品质的影响

用电热式温湿度自控烤烟箱,研究了烘烤温湿度条件对烟叶品质的影响。结果表明,变黄阶段的温度和湿度对烟叶内在物质的转化和质量形成影响最大,其中湿度的影响更大。以３６～３８℃的温度、３４～３６℃的湿球温度使烟叶变黄,然后升温到５４℃,并控制湿球温度３８～３９℃定色,干筋温度６７℃,淀粉降解彻底,还原糖、Ａｍａｄｏｒｉ有关的氨基酸含量较高,评吸结果最好。     

气流上升式密集烤房温湿度场分布及其对烟叶质量的影响

为明确烟叶烘烤过程烤房的温湿度场分布差异及其对烟叶质量的影响,通过在烤房内均匀放置温湿度传感器采集烘烤过程的环境温湿度数据,从垂直和水平角度分析气流上升式烤房的温湿度分布规律,并研究了烤房不同区位烟叶的烘烤质量差异。结果表明：(1)烤房垂直和水平方向的温湿度均存在显著差异,变黄前期至变黄中期差异较小,变黄后期至定色前期差异增大,定色中期至干筋后期差异减小,且烤房垂直方向的温湿度差异大于水平方向。(2)对烤房烘烤过程的温湿度时序数据进行聚类分析,可将烤房18个区位较好地分为3类,即高温低湿区域、中温中湿区域和低温高湿区域。(3)在鲜烟素质一致的条件下,烤后烟叶样品烘烤损失、上等烟比例、主要化学成分和外观评价得分整体上均没有显著性差异。(4)总糖、还原糖和淀粉含量在垂直方向有上层<中层<下层的趋势,水平方向有前端>中端>后端的趋势,两糖比值分布规律与之相反;垂直方向下层烟叶存在颜色纯正度、柔软度和油润感得分较高的趋势,水平方向中端烟叶存在颜色纯正度、光泽度、柔软度和油润感得分较高的趋势。基于烤房温湿度分布规律研究,有助于为烤房合理分类装烟和烘烤工艺仿真提供数据支撑。     

烘烤过程中烟叶香气成份变化的研究

采用温湿度自动控制电热烤烟箱，研究了烘烤过程中烟叶香气物质成份含量的变化。结果表明，鲜烟叶中所含的香气物质经过烘烤大部分成份的含量下降，特别是分子量较小的小分子物质下降比较明显。但在不同烘烤阶段，烟叶中香气物质的变化趋势并不一致，多数成份在变黄期或定色期含量增加，到干筋期含量减少。不同烘烤条件相比，以低温慢烤烟叶中香气物质损失较少，内在品质较好。     

三段式烘烤工艺的引进及在我国推广实施中的几个问题

８０年代初期以来，研究、改进和示范应用国外简化烘烤工艺，有效地增进了烟叶外观质量和香吃味等内在品质，提出了实施推广的关键技术：根据鲜烟叶的实际素质和在烘烤中的变化进程，灵活控制变黄阶段的温度，以３６～３８℃为宜，最高４２℃，基本完成烟叶变黄；严格控制变黄和定色阶段的水分动态，变黄期脱水量３０％左右，定色期脱水量５０％～５５％；４７～４８℃前升温速度０．２５～０．３３℃／小时，之后加快为０．５～１．０℃／小时，整个定色阶段湿球温度控制在３９～４１℃，水分大的烟叶３７℃左右；成熟采收、绑竿装炕密度、温度计挂放位置等都需与烘烤工艺实施相配套，才能获得最佳烘烤效果。     

上6片烟叶烘烤过程中水分与颜色及化学成分的协同变化

为优化上部烟叶烘烤技术,设置优化烘烤工艺和常规烘烤工艺2个处理,通过对烘烤过程中烟叶样品的采集分析,研究了烘烤过程中烟叶水分与颜色、内在化学成分的协同变化及烤后烟叶的品质差异。结果表明:(1)上部烟叶烘烤前期失水较难,叶片失水集中在变黄后期至定色期。(2)烘烤过程中烟叶失水与颜色及化学成分变化密切相关,随烟叶含水率由75%左右(鲜烟叶)降至60%左右,烟叶颜色由黄绿色变为浅黄色,淀粉大量降解;烟叶含水率由60%左右降至10%左右(叶片基本干燥),烟叶颜色由浅黄色变为深橘黄色,游离氨基酸含量(质量分数)明显下降。(3)烘烤过程中,烟叶含水率与颜色参数明度值(L值)和黄度值(b值)呈极显著正相关,与红度值(a值)呈极显著负相关,还原糖含量与颜色参数L值、b值和a值均呈显著正相关。(4)针对豫中产区上6片烟叶,烘烤过程中应避免变黄期不排湿、定色前期湿球温度大幅度降低而快速排湿,重视烘烤中后期的工艺参数的调控,促进烟叶内在化学成分的合理转化。     

烟叶烘烤过程中不同变黄和定色温度下主要化学组成变化的研究

采用电热式温湿度自控烤箱,研究了不同烘烤条件下烤烟叶片中主要化学组成的变化。研究结果表明：在烘烤过程中,烟叶的失水速度呈变黄期小,定色期大,干筋期小的规律性,干物质的烘烤的前半段损失多,中后期烤时间延长,烟叶内淀粉、蛋白质、不溶性氮、烟碱含量下降,还原糖、总氨基酸和Ａｍａｄｏｒｉ氨基酸含量上升;低温变黄快速定色条件下,烟叶失水速度较慢,干物质损失量较多,淀粉、蛋白质等降解充分,还原糖、总氨基酸、Ａｍａｄｏｒｉ氨基酸含量较高,而且变黄温度对烟叶主要化学成分含量的影响效应比定色期升温速度对其影响效应大。     

变黄期温湿度及持续时间对上部烟叶呼吸速率和化学成分的影响

研究了变黄期温湿度及持续时间对上部烟叶呼吸速率及常规化学成分、中性致香物质含量的影响.结果表明:烘烤过程中,变黄期不同温湿度及持续时间处理的上部烟叶呼吸速率均呈现两个高峰,烘烤44 h时出现第一个高峰,64～68 h出现第二个高峰.变黄期干球温度40～42℃,湿球温度37.5℃,持续24 h的处理有利于烟叶保持较高的呼吸速率,烟叶内含物质转化充分,烤后烟叶淀粉含量降低,中性致香物质含量提高.     

密集烘烤关键温度点稳温时间与湿球温度优化组合研究

采用标准化气流上升式密集烤房,研究了烘烤过程关键点(38、42、46或47、54 ℃)稳温时间和不同湿度组合,对烟叶外观、内在品质、感官质量和经济性状的影响.结果表明,在烟叶烘烤的各关键温度点稳温维持较长时间再配合前期(38 ℃)相对较高的湿球温度和42 ℃以后适中的湿球温度(T2)条件能够使烟叶物理、生理生化变化过程充分,烤后烟叶外观质量与感官质量评价得分最高,化学成分含量适宜,比例协调,但存在身份变薄、杂色烟比例增多而影响经济形状的趋势.因此,密集烘烤中在干球温度42 ℃以后维持中等的湿球温度并适当控制稳温时间,避免变黄过度,可兼顾烤后烟叶质量和效益.     

变黄温湿度与烟叶焦油量和香吃味关系的研究

采用温湿度二因素回归最优设计,研究贵烟4号变黄阶段烘烤环境与烤后烟叶焦油含量及香吃味的关系.结果表明,在温度32～42℃、相对湿度75%～95%范围内,随着变黄相对湿度的逐渐升高,烤后烟叶焦油含量及香吃味评吸得分均表现出先逐渐增加而后又下降的趋势;随着变黄温度的逐渐升高,烤后烟叶焦油含量表现先降后升的趋势,而香吃味评吸得分表现出先增后降的趋势;控制变黄温度在37～39℃、相对湿度75%～80%或90%～95%有利于降低焦油含量,在37～39℃、相对湿度83.7%～90%时,有利于提高烟叶的香吃味得分.分析结果表明,通过调控烘烤变黄环境难以同时实现烟叶增香与降焦.     

变黄时间和定色时间对烤烟烟叶化学成分的影响

利用气流平移步进式烤房研究了烘烤过程中变黄时间和定色时间对烤烟烟叶化学成分的影响.结果表明:①烤后烟样的石油醚提取物、总氮、总糖、还原糖和烟碱的含量及比例以变黄期延长12h和定色期延长9h以及变黄期和定色期分别延长12h较符合优质烟叶的要求;②在一定范围内,烘烤时间延长明显增加了苹果酸、柠檬酸和非挥发性有机酸总量,亚油酸含量则略有降低,乙二酸、油酸和亚麻酸含量与烘烤时间的关系不明显;③类胡萝卜素降解产物含量以变黄期延长18h和定色期延长9h最高,类西柏烷类降解产物含量以变黄期延长18h和定色期延长12h最高;美拉德反应产物、苯丙氨酸类、新植二烯和总致香物质含量以变黄期和定色期均延长12h最高.变黄期和定色期均延长12h能明显改善烟叶化学成分及其协调性,提高烟叶的香气质量.     

几个烤烟品种成熟期及采后的色素和水分含量变化

为了探索采收至烘烤环节烟叶品质发生变化和红大品种较难烘烤的原因,通过对不同烤烟品种鲜烟叶跟踪检测的方法,测定了鲜烟叶色素和水分含量的变化。结果表明,红大叶绿素a、叶绿素b含量均较高,导致烟叶烘烤前期变黄较快,但较难彻底变黄,需延长凋萎期时间;自由水和总水分含量较高,烘烤过程中易失水烤青或失水过少发生烤糊,束缚水含量较少,导致定色期缓冲能力较弱,难以定色。烟叶采后未及时进烤,导致烤后品质降低的主要原因是离体烟叶内部所发生的剧烈生物学反应,烟叶内有利于品质形成的色素前体物质提前降解。     

一个基层烟草站的工作掠影（四）

一、致烟农的信 宣传今年的烟叶收购面临新的形势、政策和要求，确保烤烟工作顺利运行，维护广大烟农的利益。 二、烘烤技术培训 全面落实三段四步式烘烤工艺（三段：变黄、定色、干筋，四步：黄片阶段、黄筋阶段、干片阶段、干筋阶段）。