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《中国烟草科学》杂志
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烤房纳米功能涂料在烟叶烘烤中的应用效果
发布时间:2018-05-09浏览次数:16返回列表

摘 要:研究了烤房纳米功能涂料在密集烤房和普改密烤房中的应用效果。结果表明,使用烤房纳米功能涂料平均每房烟可缩短烘烤时间14.89 h;每kg干烟节煤0.69 kg,节电o.14度;降低烤烟的鲜干比;提高烤后烟叶的上等烟比例5.11个百分点,均价提高0.58元/kg;可增加烟叶还原糖和淀粉含量,降低烟碱含量;提高烟叶香气质和香气量,减少刺激性。同时也发现,烤房纳米功能涂料的使用效果因烤房类型、烘烤技术等因素不同而有所差异。

烤房纳米功能涂料是针对烤烟三段式烘烤工艺开发的专业涂料,主体采用军工技术开发的复合纳米材料,通过添加稀土元素,开发表面改性技术,优化配方及生产工艺,攻克纳米涂料二次聚集、不稳定等技术难题,扩展了烟叶烘烤中的光催化能量区域,从而提高烤房热能利用效率。自2004年开始,连续在湖南、云南省的12个县(市)的16个烟草站共158栋烤房做了系列试验。结果表明,能显著改善烤房性能,降低烤房能耗,提高烟叶烘烤质量。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验设在湖南省9个烟叶主产区,分布在长沙的浏阳市、株洲的茶陵县、衡阳的衡南县、张家界的永定区、邵阳的隆回县、湘西的永顺县、怀化的靖州县、永州的江华县、郴州的桂阳县,烤房类型有湘密一号、湘密二号、湘西三号、湘西四号、长浏二号、株洲KH-3-S和普改密烤房。

1.2 试验设计

每个试验地点选择2座条件一致的烤房,共20座。处理A:涂烤房纳米功能涂料;处理B:不涂纳米涂料(对照)。对各试验点的第2房、第4房、第6房烟叶做验证试验,在编烟、装房时,选择同样鲜烟素质(同一品种、成熟、档次、含水量等)的20杆烟叶作为标样,分别标记,单独存放。

烤房纳米功能涂料使用方法:一桶纳米涂料加水30%,摇匀,均匀地刷在烤房装烟室内壁,1kg涂料可刷8~12 m2。

1.3 试验要求

试验田面积不小于2 hm2,满足对照与处理同时开烤;大田生长水平一致,品种一致。采收要求部位相同,成熟度一致,尽量做到同一时间采收与装房。

1.4 测定项目

记录试验房次的装烟数量及试验房次烟叶烘烤的耗煤量、用电量;按照变黄期、定色期、干筋期分别记录试验房次的烘烤时间;对标记的20杆烟叶的鲜烟量、干烟量分别称重,评定烤后烟叶等级情况,测算鲜干比、整房烟叶重量[来自www.lw5U.com]、经济效益等。

2 结 果

2.1 烤房纳米功能涂料对烤房性能的影响

从图l—2可知,各试验烤房的温度变化规律基本一致,表现出从起点温度迅速上升到最高温度,然后快速下降,最后趋于平稳变化规律。在燃煤量和起点温度相同的条件下,从点火开始至结束,各纳米涂料烤房的温度一直比对照烤房高,这说明纳米涂料烤房比对照烤房的保温性能好。

从表1可知,各涂料烤房底棚、二[来自WwW.Lw5u.com]棚和三棚的平面温差和垂直温差的变化幅度都比对照烤房小,底层温差效果更为明显。纳米功能涂料烤房与未涂涂料烤房相比,密集烤房底棚平面温差0.6~0.8 ℃,比对照低0.3~0.6℃,二棚平面温差低0.2~0.3 ℃,三棚平面温差低0~0.5℃,底棚与三棚的垂直温差比对照低0.4~0.6℃;纳米功能涂料普改密烤房的平面温差与垂直温差均显著低于对照烤房。

2.2 纳米功能涂料对烘烤时间及用工成本的影响

从表2中看出,烤房纳米功能涂料对于不同类型的烤房都能起到缩短烘烤时间的功效,平均每房烟与对照相比减少了14.89 h。说明纳米功能涂料辐射电磁波作为给能物质,烟叶和空气作为受能物质吸能升温,加之纳米功能涂料的辐射、强渗透性作用使烤房内温度、烟叶内外温度均匀一致,从而加快烟叶变黄、定色、干筋速度,缩短烘烤时间。

烤房纳米功能涂料在不同区域及不同类型烤房的效果不同。普改密烤房平均减少了27 h的烘烤时间,效果最为明显;其次是湘西三号减少了20h。同类烤房在不同区域效果也不相同。邵阳试点的湘密一号平均比对照减少了16h,而在永州试点则仅减少了8.84 h。说明纳米涂料因烤房类型、建造材料、烟叶品种、烘烤技术等一些因素的影响,而在烘烤中体现的效果不尽相同。

由于纳米涂料的功能使得每房烘烤时间平均缩短了14.89 h,按照烘烤用工(平均5 dl房,3个工/房,60元/工)折算,烘烤成本可降低22.34元/房。对2.7X8 m烤房(容量1.34 hm2)在整个烘烤季节可烤8-9房烟,共减少烘烤用工成本148.95~167.55元/hm2。

2.3 烤房纳米功能涂料对烟叶烘烤能耗成本的影响

从表3可看出,纳米功能涂料烤房与对照烤房相比,烘烤每kg干烟平均节煤0.69 kg,节电0.14度(湘西三号没有用电,不在用电平均值中计算),节能率可达22.440-/0。按照2008年中期能源价(煤780元人,电0.588元/度)折算,烘烤每kg干烟可节约0.62元,每hm2(产量2 250 kg)可节约煤电等能耗成本1 395元,说明烤房纳米功能涂料具有明显的节能效果。

从烤房类型看,纳米涂料在普改密烤房与长浏二号密集烤房上节能效果较好,湘密一号和湘西四号密集烤房上体现的节能效果相对略差一些,但均表现了明显的节能效果。

2.4 烤房纳米功能涂料对烟叶鲜干比及产量的影响

从表4中可看出,各示范点的纳米功能涂料烤房的鲜干比都有所降低,平均每烘烤1 kg干烟所需鲜烟重量降低了0.7 kg,这表明在烟叶生产水平一致的情况下,使用烤房纳米功能涂料可以使烤后烟叶产量增加。在烘烤过程中,烟叶的干物质损失主要是由变黄期的饥饿代谢消耗和干筋高温阶段部分挥发性物质挥发所造成的,其中变黄期烟叶干物质的损失量最大。纳米涂料具有强渗透性,产生的辐射能渗透到烟叶内部4~5 mm,使烟叶表面与内部组织同时升温,烟叶表里温度一致,加之纳米功能涂料的均温效应,烤房烟叶的变黄干燥均匀一致,升温定色容易把握,有效减少了变黄过程中干物质消耗过度现象,烟叶干物质损失减少,从而有利于烤后烟叶重量的增加。

不同类型烤房之间,纳米涂料都起到了增重增产效果,但效果大小略有差异,总体上,以普改密烤房效果较好,其次是湘密一号和湘西三号,KH-3-S烤房效果最低。

2.5 烤房纳米功能涂料对烤后烟叶等级质量和均价的影响

从表5看出,采用纳米功能涂料的烤房烤后烟叶等级质量和均价有明显提高,上等烟叶比例平均提高5.11个百分点,并且有效降低了部分地区低次烟叶的比例,低次烟叶平均降低了1.67个百分点,烤后烟叶均价平均提高0.58元/kg。以KH-3-S型密集烤房效果最为明显,上等烟叶比例提高了10个百分点,其次是长浏二号和湘西四号型密集烤房。同类型烤房在不同的区域效果也不相同,衡阳的长浏二号烤房效果比较明显,上等烟叶提高了7.33%,比其他两区提高了3%左右,并且,低次烟叶的比例降低了3.67%;邵阳与永州的湘密一号烤房相比,邵阳采用纳米涂料的效果明显优于永州。

2.6 烤房纳米功能涂料对烤后烟叶内在质量的影响

由表6可知,使用烤房纳米功能涂料烘烤后的烟叶还原糖和淀粉的含量比对照高,烟碱、氯的含量比对照低,其它成分含量的差异不大。

由表7可知,使用烤房纳米功能涂料烘烤后烟叶的香气质和香气量比对照好,烟叶杂气比对照少,其它指标差异不大,综合评吸质量稍好于对照。

3 讨 论

烤房纳米功能涂料在烤房上应用后,可以明显减少烘烤时间和降低烘烤用工成本,节煤省电和降低烘烤能耗成本,降低烤烟鲜干比和增加烟叶产量,提高烟叶等级质量和烟叶均价,增加烟叶的香气质和香气量,表现出了明显的节时减工、节能降耗和增产提质的效果。

烤房涂上纳米功能涂料后,由于纳米涂料中的功能物质的热辐射作用,烤房内温度上升快,温差小,各层烟叶变黄、干筋基本一致,定色容易掌握,杜绝了烤青烟等不良现象的产生,加之保温性能增强,烤房不易掉温,能有效减少挂灰等现象的发生,从而提高烟叶烘烤质量。

在同样的烟叶生产水平条件下,以对照烟叶产量2 250 kg/hm2计算,使用纳米涂料后可减少用工成本150元/hm2,节约能耗1 395元/hm2,增产提质增加4 210元/hrri2,合计每hrri2可增加收入5 750元左右,说明烤房纳米功能涂料是一项降本增效的有效措施。如果扣除约l 500元/hm2的当年投入,当年仍可获得4 250元/hm2的净收入,说明烤房纳米功能涂料具有较高的推广应用价值。

烤房纳米功能涂料在不同类型的烤房、不同区域的烟叶烘烤中均具有改善烤房性能、提高烟叶质量、增加经济效益的作用,但因烤房类型、建造材料、烟叶品种、烘烤技术等一些因素的影响,在烘烤中体现出效果不尽相同,应进一步研究这些因素与烤房纳米功能涂料的关系,充分挖掘其效果。

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