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    1. 密集烤房烘烤工藝優化改進的思路

      點擊次數:125 發布時間:2021-3-23
      一、密集烘烤發展現狀分析
       近年來煙草行業高度重視煙葉生產基礎設施建設,著力改善烘烤設施,示范應用先進的密集烘烤技術,烤房建設工作質量和烘烤工藝水平有了顯著提高。幾年來密集烤房建設已在全國各主產煙區全面展開,取得了顯著成效。
      一)我國戶均種植面積逐年增加,烤房建設呈現集約化發展
       近年來,在國家局的大力支持和“烤煙適度規模種植配套烘烤設備的研究與應用”項目的引導下(以下簡稱“烤房項目組”),全國各煙區集約化種植已初具規模,種煙0.67-2hm2左右的農戶、13.33-33.33hm2左右的煙草產業化農場、煙葉生產專業戶、煙草科技園區等快速發展。據調查,不少煙區種煙0.67hm2以上的煙農種煙總面積已經占總面積的10-15%,種煙1.33-2hm2的占5%以上。黑龍江、遼寧、吉林2007年戶均1 hm2以上,貴州2007年也提高到0.52hm2,福建、湖北、重慶2007年戶均種煙面積都達到0.53-0.67hm2。
       隨著戶均種煙面積的增加,各煙區也同時在大力發展烤房群,云南曲靖到2007年,全市已建造20座以上的專業化烘烤群30余個,為專業化、社會化烘烤打下了良好的基礎。
       (二)烘烤設備研究取得突破進展,密集烤房得到大面積推廣
       近年來,煙葉烘烤設備日趨完善,設備配置更加合理。其中,“烤房項目組”研制開發的烘烤設備及其加熱方法、煙葉烘烤新型溫濕度檢測設備、煙葉烘烤監測儀、煙葉烘烤專用風機、編煙機、節能型電熱自控烘烤設備、煙葉烘烤冷凝除濕方法、蓄熱式雙循環密集烤房等都已獲準國家發明或實用新型專利。解決或基本解決了密集烤房建造和應用中的一系列關鍵技術,提高了密集烤房的可用性、耐用性和經濟性。
       根據這些研究對密集烤房進行了新技術集成,并在生產中推廣應用,減少了烘烤技術復雜性和烘烤環節用工,降低了煙葉烘烤風險和能源消耗,提高了煙葉烘烤質量和效益,全國烤房整體水平明顯提高,密集烤房在全國穩步發展。到目前為止,全國已推廣密集烤房10萬多座,占種煙面積的20%左右,有效推動了烤煙適度規?;?、專業化、標準化生產的發展。
       (三)烘烤配套技術日趨完善
      “烤房項目組”深入研究了密集烤房裝煙密度和烘烤過程的溫濕度、通風對煙葉生理生化變化及烤后煙葉質量的影響,提出和確立了密集烘烤理論;并以密集烘烤應用技術理論研究為基礎提出了密集烤房適宜的裝煙密度、烘烤工藝原則和關鍵技術要點,研究解決了溫濕度自控設備配置技術的關鍵問題,制定了《密集烤房技術標準》。完善了相應的成熟采收、編煙設備、烘烤工藝等技術。這些技術在生產中得以全面落實,有效地推動了全國烤房設備的技術進步和更新換代。
       (四)專業化烘烤技術隊伍初步建立
       密集烤房推廣4年來,全國各地廣泛舉辦各種形式的技術研討會、現場培訓會、高級研修班、技術培訓班等,提升了我國煙葉烘烤隊伍的技術水平。同時形成了全國煙葉烘烤研究與技術推廣應用方面的省、市、縣三級結合的技術人才梯隊。在密集烤房發展過程中,逐步摸清了我國煙葉烘烤技術人員的構成、數量及地域分布特點,技術隊伍的年齡構成,技術人員的文化水平、知識結構特點、烘烤理論及技術水平;初步建立了我國煙葉烘烤技術人才數據庫,為將來在全國推廣應用先進的烘烤技術的社會化服務奠定了信息化基礎。
       (五)各地積極探索專業化烘烤模式,專業化烘烤體系基本顯現
       專業化烘烤是隨著現代煙草農業的提出和密集烤房的應用而出現的一種新的烤煙生產模式,其實質是煙葉種植與烘烤脫鉤,實行專職種煙和專職烤煙。近年來,云南、福建、山東等地都在生產實踐中進行了專業化烘烤的示范探索,專業化烘烤的社會化服務體系也不斷完善,特別是山東臨朐等地開展的“種烤分離”模式已基本成熟,專業化烘烤體系基本顯現。
       各地的試驗證明,專業化烘烤模式的應用能簡化種煙程序,將大批勞力從烘烤的緊張勞動中解放出來,減輕勞動強度,增加凈收益,增加煙農的種煙積極性,使煙農潛心于擴大種植面積和提高生產質量,是烤煙種植的一種有效模式,有一定的推廣應用價值。有利于生產規范技術的統一和應用,有利于生產管理過程中的統一協調和操作,有利于采、烤、分級的均衡操作,有利于烤煙生產整體水平的提高。
      二、密集烘烤存在的問題
       密集烤房操作簡單,烤后煙葉質量較好,它的快速推廣應用是我國煙葉烘烤史上的一次重大變革。盡管密集烤房優勢明顯,成效突出,但是我們必須看到,密集烤房大面積推廣的的基礎還不穩固,一些制約密集烘烤發展的深層次矛盾依然沒有消除,具體表現在以下幾個方面:
       (一)烤煙集約化種植比例小,發展不平衡
       集約化生產是一個牽涉面廣、綜合性很強的技術改造和經濟發展過程。當前,集約化種植主要集中在一些大的煙葉產區,而廣大農村除少數種煙專業戶外,大部分仍然采用傳統的生產方式。據資料統計:2007年全國煙農戶均種煙面積0.36hm2,煙葉集約化種植的比例較低,各地發展也不平衡,福建省煙農戶均種煙面積達到0.58hm2,黑龍江省煙農戶均種植面積則為1.86hm2。
       根據我國烤煙生產現狀,有專家認為目前我國煙葉集約化生產只占10%左右,各種形式的種煙專業戶和專業化農場只占20%左右,70%仍然是農戶小規模種植。這說明,我國煙葉由傳統生產向集約化生產轉化任務還很艱巨,并且只有實現這一轉化,整個烤煙生產水平才能大幅提高。
       從已建成的集約化煙葉產區來看,基本上都實行了烤房的連片規劃,形成烤房群,烤房的質量和檔次較高,同時配備有先進的溫濕度自控設備,烘烤效率較高。但是由于烤房群的建設投入較高,還需要有高水平的管理模式和一定的規模,另外,烤房群的建設和規劃也涉及到很多問題,因此在一些地區發展較慢,也加劇了密集烘烤的發展不平衡現象。
       (二)密集烤房的建設和質量存在一定問題
       一是烤房的建設和規劃牽扯很多部門,一次性投入資金較大,建造成本太高。按現行的烤房規格和技術要求,新建一座密集烤房(可配套烘烤1.00-1.33 hm2煙葉)需10000元以上,另外,集約化種植要求烤房集群發展,在農村土地政策緊張的背景下,常常造成審批難、建設難,就算建成以后,烤房的歸屬和管理也存在很多問題。當前,烤房建設已成為集約化種植的瓶頸;二是烤房閑置現象嚴重。由于規劃不當,種植區域轉移或種植農戶轉移,致使原建烤房因無煙可烤而廢棄的現象在各個煙區都很突出;三是烤房熱能利用率低,對烤房的保養和維護重視不夠??痉康谋pB和維護與其使用壽命、能耗、烤后煙葉質量有很大關系。據研究即便一個全新的烤房其熱能利用率也只有60%左右,如果沒有得到較好的維護,其熱能利用率則只有30-40%,烤房的潛力得不到很好發揮;四是烤房結構和關鍵設備需要優化,烤房質量不穩定。目前密集烤房的一些關鍵設備在生產應用中不成熟,穩定性差,故障率高,操作繁瑣。對設備的科學性、實用性、耐用性和經濟性考慮不夠,致使部分省市前幾年建造的密集烤房,現在已經報廢。
       (三)密集烘烤工藝需要優化改進
       由于密集烤房還處于不斷完善的階段,烘烤工藝就必須根據其結構特點進行優化改進,簡化操作,實現“精準控制”。目前在工藝方面存在以下問題:一是烘烤操作主觀隨意性大,烤青煙、雜色煙、光滑煙、顏色減淡、油份減少等現象時有發生。烘烤過程中,不同的人操作,在每個“控制點”所達到的煙葉變化目標和時間長短全憑經驗,有較大的主觀隨意性。即時在同一個“控制點”,濕球溫度的高低、通風的控制等,也相差很遠,由此造成煙葉質量損失。二是對密集烘烤條件下煙葉大分子物質如淀粉、色素的降解機理,煙葉品質形成的生理機制還不清楚。不能有效地調控煙葉內含物質的降解轉化。三是對裝煙量和葉間隙風速、風壓的關系尚不明確。研究表明,裝煙容量和裝煙密度對烤房內的靜壓,葉間隙風速和風壓關系密切,如果配合不當會嚴重影響煙葉質量;四是對濕球溫度、通風的控制重視不夠。在生產實踐中,時常發現濕球水瓶缺水、加不合格的水、濕球紗布不合格、甚至不使用濕球溫度等現象。五是烘烤工藝和自控設備的匹配度差,不能充分先進設備的優勢和潛力,自控水平較低。六是烘烤目標落后,過分重視外觀質量,對通過烘烤工藝實現節能降耗重視不夠,技術到位率低。
       (四)烘烤技術隊伍存在數量和質量上的不足
       烤房建設和烘烤技術的專業性很強,烘烤技術復雜,用工量大。盡管近幾年通過大力推廣先進適用技術,科學進行生產管理,烤煙用工數量有所減少,但“烤煙難”的特點依然沒有根本改變。據調研統計,目前全國烘烤技術隊伍十分薄弱,各產區烘烤專業技術人才數量嚴重偏少,且各地分布不均,烘烤技術隊伍嚴重滯后于密集烤房的發展,與密集烤房的發展水平明顯不相適應,人才問題已經成為我國密集烤房健康發展的關鍵制約因素。
       在密集烤房推廣的道路上還有其它一些制約因素:如對科研和新技術重視不夠、自主創新能力低等等。
       綜上所述,現階段密集烤房的推廣應用還存在一些不足,國家局在2007年明確提出要在“十一五”內要實現密集烘烤達全國種煙面積50%以上的戰略目標,另外發展現代煙草農業,實現集約化、專業化生產,更需要我們加快烤房方面的有關研究,通過烘烤方面的突破性成果和新技術的有效應用,加速實現現代煙草農業的持續發展。
      三、密集烤房優化改進思路
       隨著煙草行業的發展,傳統的煙葉生產已顯露“疲態”,“種煙烤煙非常辛苦”已成為一種共識。如何讓煙農輕輕松松種煙、怎樣才能增加種煙效益等等都是發展密集烘烤必須思考的問題。
       (一)引導適度集約規模種植,積極發展烤房群
       集約化種植、適度規模經營是現代煙草農業的一個重要標志,沒有規模,就無法進行專業化分工,無法提高生產效率。目前,我國煙葉生產的規模種植程度處在較低水平,必須采取有力措施,擴大規模生產,引導農民擺脫小農經濟束縛,轉變思想觀念,通過土地有序流轉擴大種植規模;制定優惠政策,調動農民進行土地流轉的積極性,鼓勵土地向種煙能手和種煙大戶流轉,為發展專業化烘烤奠定堅實基礎。
       積極發展烤房群,培育烘烤專業戶,逐步實行商品化烘烤,通過專業化分工,降低煙農的勞動強度,從根本上解決煙葉生產環節多、強度大的難題,提高煙草專業化生產水平和勞動生產率,促進現代煙葉產業順利發展。
       (二)重視烤房設備的基礎作用
       先進的烤房設備作為烘烤工藝的載體,是發展專業化烘烤必不可少的基礎條件。高質量、高技術的設備, 運行穩定、故障率低、維修次數少、使用年限長,能夠顯著提高煙葉質量、降低能耗,并且能給煙農創造良好的烘烤環境,技術人員只需操作按鈕即可完成升溫、通風、排濕等作業。由于技術員的勞動強度和勞動時間大幅度降低,因此一個技術員可同時兼管5個以上的烤房,大幅提高生產效率。
       我國近年來廣泛吸收、借鑒國內外的先進經驗和技術,已經研發了一批先進的烤房裝備,如編煙機、溫濕度自控設備、全自動智能烤房等等,有的已批量生產,在編煙和加工過程中提高了勞動效率,改進了煙葉品質,在生產中顯示了較好的應用效果。
       今后需要結合專業化烘烤的特點,和煙葉適度規模種植緊密結合,從密集烤房的形式與結構、供熱設備、循環風機、自控設備的科學性、耐用性和經濟性入手,優化烤房設備配置,積極研究推廣編(夾)煙機械,開發更為實用有效的煙葉夾持設備,鼓勵使用編煙機和金屬煙夾,提高編(夾)煙效率和裝煙密度,充分發揮烤房潛能,使之更好地滿足烘烤需要,同時實現節能降耗。
       (三)強化烘烤設備的維護和保養意識
       質量上乘的烤房是烘烤質量的最基本保障,烤房設備狀態的好壞和上中等煙的比率及能耗有很大關系。即便一個全新的、密封良好的烤房其熱能利用率也只有60%左右,剩下的40%通過墻壁的傳導和輻射或者空氣的滲漏而損失了。如果烤房比較破舊,并且沒有得到較好的維護,其熱能利用率只能達到40%左右。在一些地方,當舊烤房進行標準化改造后,其烘烤能耗甚至可降低30-50%。
       再好的烤房使用幾年后也會出現裂縫或裂口,另外烘烤季節的冷熱交替也會使烤房結構和加熱系統出現裂縫,發生漏氣現象。因此,每年都需要進行定期的檢查和維護,門、觀察窗和加熱系統要特別關注。為確保進入爐膛的助燃空氣適量(合理的助燃空氣可以確保爐膛內的燃料充分燃燒,提高熱能利用率),火爐也要定期檢查和維修,使其保持高效運轉并延長壽命。另外,在烤房里面的墻壁四周噴涂保溫材料也是一種很好的養護措施。它除了有良好的隔熱性能外,還能夠彌補烤房墻體上的一些裂縫補。
      四、三段式烘烤工藝優化改進思路
       密集烤房與三段式烘烤工藝優化改進的基本思路是:緊緊圍繞提質節能減工增效這個目標,配合設備優化,以增進煙葉香氣品質為重點,同時節能降耗、減工、增效;量化工藝和精準控制:適合生產實際,不“穿新鞋走老路”,主要工藝指標因地制宜,因煙制宜,精準控制,充分發揮密集烤房技術優勢。繼續研發更為實用有效的煙葉夾持的機械設備,強調裝煙密度,提高編(夾)煙和裝煙質量和密度,積極研究推廣編(夾)煙機械,進一步提高效率和烤房潛能;開展烘烤工藝優化的研究和研發,提出更能針對不同生態條件、不同素質煙葉可操作性的工藝條件,重點是煙葉變黃程度、煙葉烘烤各階段的溫濕度與通風的有效配合,確保煙葉外觀品質,提升香氣質量,達到細化、量化烘烤溫濕度和通風條件,提出各項工藝條件的精準控制指標,為各地溫濕度自控程序提供基礎支撐。
       (一)重視煙葉的采收和編(夾)煙、裝煙環節,強化烘烤生理研究
       煙葉的成熟度決定了烘烤的成敗,采用密集烘烤,必須嚴把鮮煙質量關。為此,必須增強煙農對田間成熟度的認識,搞好培訓,樹立成熟度意識。嚴格執行“成熟度認定—按量采收—鮮煙分級-檢驗-編煙—烘烤”的工作流程。煙農若不能按照要求采煙、編(夾)煙、裝煙,不但煙葉烘烤質量難于提高,還將顯著增加能耗,造成無謂的浪費。
       烘烤生理是優化烘烤工藝的前體和保障。探明密集烘烤過程中環境溫濕度和通風條件與煙葉水分動態、呼吸速率、干物質降解的相關關系,明確細胞結構變化對大分子物質轉化降解的影響,全面揭示煙葉品質形成的生理生化基礎,有助于幫助我們解析密集烘烤條件下煙葉品質和風格的形成機理,為我們采取有效措施,合理調控煙葉內含物質,根據煙葉素質實行溫濕度與通風的量化和精準控制奠定理論基礎。
       (二)充分重視濕球溫度,適時適量通風,實現提質節能
       烘烤過程要高度重視濕球溫度,把濕球溫度作為影響煙葉品質的主要因素,在允許的范圍內,適當提高濕球溫度不僅有助于提高煙葉品質,也會大大降低能耗。
       變黃階段以較高的濕度充分變黃,可使煙葉色素和淀粉等大分子物質降解充分。烘烤后期稍高的濕球溫度能使煙葉顏色更加鮮亮。另外,濕球溫度和烤房的通風排濕密切相關。通過煙葉烘烤各階段溫濕度與通風的有效配合,可以確保煙葉外觀品質,提升香氣質量。變黃階段的作用主要是均勻環境溫濕度,不需要過多通風;定色階段是形成動態溫濕度環境和排濕,需要大通風;到干筋階段煙葉水分很少,不需要過量通風,否則影響煙葉烘烤質量降低,而且費電。所以風機配置需要根據生產實際,科學優化風機,既要滿足烤好煙葉,同時節電。這就是使用風機變速技術的原因所在。因此在烘烤過程中要注重根據鮮煙葉特點實現溫濕度精準控制,尤其要充分重視濕度控制。
       (二)量化烘烤工藝,提升烘烤目標,實現精準控制
       量化烘烤工藝是發展密集烘烤的關鍵。量化、精準的簡化烘烤技術不僅使技術人員容易掌握,也能很好地和自控設備匹配,實現烘烤的自動控制,從而準確落實烘烤工藝、快速提升烘烤目標,充分發揮密集烤房技術優勢,實現烘烤的增質、節能、降耗,更為烤房的聯網控制打下堅實的基礎,節約大量的專業烘烤技術人員。
       要緊緊圍繞提質節能減工增效這個目標,配合設備優化,開展烘烤工藝優化的研究和研發,提出更能針對不同生態條件、不同素質煙葉可操作性的工藝條件,注重烘烤過程各階段煙葉變化與通風的精準控制,提出各項工藝條件的精準控制指標,為各地溫濕度自控程序提供基礎支撐。繼續研究不同裝煙密度下,煙葉品質形成機理,為量化烘烤工藝提供基礎。目前裝煙密度隨意性大,在不同的裝煙密度下,如何控制通風排濕需進一步研究。國外研究表明,裝煙量減少8%,烤房內靜壓需要減少30%左右。因此需要根據裝煙容量和裝煙密度、風機安裝位置,在裝煙后24h內通過測定烤房內靜壓確定風速、風壓等。
       (三)強調單個烤房的精準控制,最終實現聯網控制
       烤房群的快速發展,需要我們通過信息技術,實現聯網控制。但是聯網控制是在單個烤房控制精確的基礎上發展的,如果單個烤房控制不準確,何談聯網控制。在單個烤房的控制上要緊緊圍繞煙葉特點,選擇合適的量化工藝,能夠在線調節,確保烘烤質量??痉康穆摼W控制主要包括信息采集系統和智能決策系統。
       信息采集系統包括兩個方面,一是烤房群內各烤房煙葉的背景信息。如農田地理信息(地形、地貌、土壤質地和養分),煙葉生產信息(品種、烘烤特性、營養與施肥、大田長勢)等等。二是烘烤過程的動態信息。通過GPS 定位確定烤房的具體位置,然后用傳感器或檢測器實時動態地獲取烘烤過程中各烤房煙葉變化情況,對烘烤動態及時全面地了解,為制定正確的烘烤工藝服務。
       烘烤智能決策系統可以根據內置的烘烤知識專家庫,結合煙葉的背景信息,制定出最優的烘烤工藝,并結合在線專家系統,根據烘烤進程自動調整烘烤方案,解決烘烤過程中所遇到的一些復雜的、非定量化的問題,提高烤房的可控程度和穩定性,實現烘烤的智能化、精準化和數字化。
       (四)培育新型煙農,加快專業隊伍建設
       煙葉烘烤是一門技術性強、勞動強度高的工作,它涉及到多種學科的知識,除要求熟悉煙葉生產和一般烘烤技術外,還要有建筑工程、燃燒學、電工學、控制理論與技術等方面的基礎知識。然而目前從事烘烤的專業人員多來農藝技術背景,對烘烤理論體系不能完全、準確的掌握,有很多煙農對煙葉烘烤理論還是一知半解,只知其然不知其所以然,影響了煙葉的烘烤質量和烘烤工藝的技術到位率。
       先進的烤房設備和烘烤技術需要較高素質的煙農來落實。因此,要把培養一批職業化烘烤隊伍作為專業化烘烤的重要內容,通過加強培訓和政策扶持,充分利用現代化的信息網絡和光電技術手段,采用多媒體、網絡視頻等先進設施,對煙農進行長期的、持續不斷的技術培訓,努力提高煙農素質,促進煙農隊伍的職業化。同時在煙農組織形式上進行有益的探索,加快現代煙葉產業發展進程。這樣,用先進的設備、專業化的人員專門從事烘烤,既保證了烤后煙葉的質量,又讓煙農從中解脫出來。
       (五)依托科研機構,加強科學研究
       先進的科學技術是發展密集烘烤的重要支撐。當前,我國密集烘烤與現代煙草農業的迫切需要還很不適應,針對一些影響密集烘烤進程的關鍵技術,如新型節能密集烤房的研發、烤房的保養和維護、烘烤工藝的優化、烤房群的聯網在線動態控制等等都必須加強科技創新,組織精兵強將,協同技術攻關,盡快有所突破。
       為此,我們必須強化煙草科研單位的功能,重點投入,加快關鍵技術的研究。聯合河南農業大學、青州煙草研究所、鄭州煙草研究院以及其它各級煙草科研機構,加強行業內外的合作力度,重視國際交流,著眼于專業化烘烤的需要,在自力更生的基礎上,加快引進、消化、吸收國內外的先進技術,實現烘烤領域的自主創新。各級煙草公司也要從政策、資金等方面積極支持。加強科技與生產的緊密結合,充分體現其科技成果孵化器、技術聚集地和擴散源功能,為專業化烘烤的發展提供強有力的技術支撐。
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