红外—对流滚筒干燥方式下烤烟叶丝质量的变化特征

　　摘要：【目的】研究红外—对流干燥方式下烤烟叶丝质量的变化特征，为探索可行的烟草原料干燥新方法和新工艺提供基础理论依据和技术支持。【方法】以2015年的重庆C041烤烟为原料，采用自行搭建的远红外滚筒干燥装置，考察红外—对流干燥过程对叶丝水含率、表面温度、弹性、填充值、内孔容积及叶丝结构等的影响，并与传统干燥方式下的结果进行对比分析，探究红外一对流干燥过程中叶丝孔径分布的变化。【结果】红外—对流干燥过程中加大红外辐射温度、热风温度均对干燥过程起到强化作用；叶丝填充值随红外辐射温度的升高而增大，随热风温度的升高而减小；热风温度的升高会使叶丝弹性增大，叶丝弹性在红外温度为170℃时最大、145℃时最小；叶丝的内孔容积随红外温度的升高、热风温度的降低而增大，干燥过程中叶丝孔容比例变化较明显为孔径0.50～20.00和0.05～0.50μm；对比两种不同的干燥方式发现：红外—对流复合干燥下的叶丝填充值、内孔容积均大于传统干燥，而弹性相对较小、破碎度相对较高。【结论】在一定范围内，提高红外辐射温度、降低热风温度均有利于维持叶丝的填充值，同时叶丝的孔容会呈规律性变化；与传统滚筒干燥相比，红外—对流滚筒干燥方式下的干燥速率相对较快，可在烟草实际干燥加工中推广应用。
　　关键词：烟丝；红外一对流干燥；物理特性；烟丝结构；内孔容积
　　中图分类号：S572.062 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2017）12-2240-07
　　0引言
　　【研究意义】烟丝干燥是卷烟加工中的关键工序，切后烟丝水含率较高，需经去湿处理使烟丝水含率均匀一致，以适应卷制要求及改善和提高叶丝的感官质量（顾中铸等，2007）。作为典型的热敏性物料，烟草在干燥过程中的水含率和温度变化将显著影响其内部的美拉德反应、香味成分析出等化学过程（徐如彦等，2008）。同时，烟丝干燥脱水过程中产生的收缩应力也会影响弹性、填充值等物理指标的变化（姚光明等，2011）。但是传统的叶丝干燥方式存在一些缺陷，叶丝在接触温度较高的筒壁或气流时可去除部分杂气，但也会损失一定量的香味物质，气流干燥的香味物质损失尤为严重。干燥方式、干燥设备的不同对烟草的物理质量、化学成分及感官质量均有显著影响。红外干燥技术具有干燥速率快、生产效率高、节约能源等优点。因此，研究红外干燥下叶丝质量的变化特征，对新型干燥技术在烟草工业生产中的推广应用具有重要意义。【前人研究进展】目前，红外干燥在果蔬、农产品等加工过程已得到较多的研究及应用。张丽丽等（2012）对茄子进行红外辐射干燥特性研究；孙传祝等（2015）对玉米穗进行不同温度条件下的红外干燥研究；王雪媛等（2015）研究苹果片在短波红外干燥过程中的水分扩撒特性，结果表明红外干燥均匀性好、干燥效率高。红外干燥在烟草方面的研究相对较少。张云等（2000）研究表明，使用远红外涂料能提高烟叶干重、缩短烘烤时间；李海伟等（2014）采用密集烤房和中短波红外干燥器研究干筋期不同辐照温度对烤后烟叶品质的影响，结果表明在干筋期红外辐射温度为40℃时能显著提高上部烟叶的质量；Pan等（2015）对烟丝在红外辐射一真空联合干燥方式下的特性进行研究，结果表明红外辐射温度对烟丝的扩散系数影响相对较大，辐射温度越高、干燥速率越快，干燥终点烟丝温度越高。【本研究切入点】国内外对烟草的研究大多关注于气流干燥技术（丁美宙和王宏生，2005）和滾筒干燥（王岩等，2015），而关于辐射传热干燥及其可行『生的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】分别采用红外一对流、传导一对流两种复合干燥方式对烤烟烟丝进行滚筒干燥，考察不同的干燥条件对烟丝质量的影响，为探索可行的烟草原料干燥新方法和新工艺提供理论依据和技术支持。
　　1材料与方法
　　1.1试验材料
　　原料采用重庆C041烤烟，年份为2015年。将经过切丝后的样品在恒温恒湿室平衡至均匀水含率。计算一定量叶丝达水含率30%（湿基）时需要的加水量。均匀喷洒确定量的水分，装袋密封保存，平衡48 h后，在密封袋内随机取样测定水含率，保证水含率测定值与实际值偏差在±0.5%以内。干燥试验在自行搭建的远红外滚筒干燥装置中进行。如图1所示，远红外滚筒复合干燥装置由滚筒驱动系统、滚筒进出料系统、蒸气发生装置、热风及排潮系统、远红外加热系统组成。筒壁温度可在0～160℃范围内调节，滚筒转速可在0～20 r/min范围内调节，滚筒一端分别安装有物料口，可实现对物料的加料和出料，并且可在不同的干燥阶段对物料进行取料；热风流速为0.12 m/s，气体温度可根据需要在0～700℃范围内调节，红外辐射温度在0～200℃范围内调节，工作模式有红外—对流复合传热、红外—对流—传导复合传热、对流—传导复合传热等。
　　主要仪器设备：DHG-9623A电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）；UltraPYC 1200e真密度仪（美国Quantachrome公司）；电子天平（德国Sartorius公司，感量：0.0001 g）；RAYMX2C红外温枪（Raytek公司）；YDZ430型烟丝填充值测定仪、T100烟丝弹性测定仪（郑州烟草研究院）；Haver ZD-T25筛分系统（郑州烟草研究院）。
　　1.2试验方法
　　红外一对流干燥实验采用单因素实验，各因素每个水平下均进行3次重复，滚筒设备参数设定为转速6 r/min，热风风速0.12 m/s，筒壁加热器关闭，主要考察热风温度Tg为100℃时红外辐射温度Ti（120、145和170℃）及红外辐射温度Ti为120℃时热风温度Tg（95、110和125℃）对叶丝质量的影响，并设置一个相近干燥速率的传统滚筒干燥对照实验，此对照组滚筒设备参数设定为转速6 r/min，红外辐射加热器关闭，热风温度Tg为110℃，风速u为0.12 m/s，筒壁温度Tw为120℃。如表1所示，根据试验设计的5个干燥条件及对照组（传统滚筒干燥）共6个处理来设置设备参数（其中，处理B表示Ti=120℃、Tg=110℃的干燥条件）。

相关热词搜索：对流 烟叶 滚筒 干燥 特征