烟叶烘烤原理及技术研究进展

　　【摘 要】本文按照人类对烟草烘烤的认知程度和烘烤方式对烟叶烘烤的发展过程进行了阶段划分，对烟叶烘烤发展各阶段在理论与技术上取得的进步进行了系统总结。重点剖析了现行的烟叶烘烤理论及烘烤技术存在的问题，论证了以烟叶组织温度、烟叶含水量、叶内水分动态三个指标为核心要素的烟叶烘烤理论和四组关键控制指标为中心的烘烤工艺的有效性。
　　【关键词】烟叶；烘烤原理；技术；进展
　　一、烟叶烘烤原理和技术发展
　　（一）阳光干燥阶段
　　人们普遍认为烟草最早起源于美洲。考古发现，人类尚处于原始社会时，烟草就进入到美洲居民的生活中。人们在采集食物时，无意识地摘下一片植物叶片咀嚼，因其具有很强的刺激性，有恢复体力和提神提劲的作用，于是便经常采来咀嚼，逐渐成为一种嗜好。15世纪，美洲印第安人开始种植烟草。有探险家对当时印第安人制作烟草的过程进行了记述，“他们把烟草放在太阳底下晒干，挂在牛皮做的小袋子里，把烟草揉成碎末安放在一只中空的石头或者是木头管子的一端，点上火，在另一端便用嘴深深地呼吸，使得体内完全充满了烟，直到从他们的嘴和鼻孔里冒出为止，就像烟囱里喷出来的烟一样。”这是最早对烟叶加工的记述。这一阶段人类利用阳光对烟叶进行自然加工干制，非常简单，仅仅是一个干制过程，说明人类对烟草的认识和利用处在初始阶段[3]。
　　（二）简单加工阶段
　　随着社会的进步和生产力的发展，人类对烟草的需求不断扩大，利用阳光自然干燥烟叶的方法已经不能满足人类的需要，人们开始利用火对烟叶进行干燥。人类对烟叶进行烘烤加工已有500多年的历史。在哥伦布发现美洲大陆以前，土著印地安人就使用明火烤烟。其方法比较简单，将收获的整株烟株悬挂在屋内，地面上点燃木块木屑，产生浓烈的烟气通过烟叶间隙，使烟叶逐渐干燥。
　　这一阶段人类开始能动地利用火的加热作用对烟叶进行干燥加工，收获的烟叶不会因天阴下雨而腐烂，摆脱了天气因素的影响。但人类对烟草的认识和利用总体上还处于原始認识、原始生产、原始使用时期，还没有理论及技术，就是简单的烤干。
　　（三）技术烘烤阶段
　　1872年美国北卡罗来纳州首次出现暖气管供热烤烟，人类对烟叶烘烤的技术上升到一个新水平，经过大量实践、归纳，总结出一套烟叶烘烤理论和与之相对应的烟叶烘烤工艺。主要表现在：
　　一是烘烤设备不断得到改进提高，出现了气流上升式烤房和气流下降式烤房，烤房的建造进一步规范，有了系统完善的围护、加热、排湿系统，并将干湿球温度计应用于烘烤，对环境温湿度进行定量化控制。
　　二是总结制定出了适合不同品种、不同地域、不同部位的烟叶烘烤工艺。比较典型的有美国菲莫烟叶烘烤方法、日本烟叶烘烤方法、津巴布韦烟叶烘烤方法，中国多阶梯烘烤方法、五阶梯烘烤方法、三阶梯烘烤方法、双低烘烤方法。在中国影响最大、使用最广泛的是三段式烘烤工艺。这些工艺要点基本相似：烘烤过程大体分变黄期、定色期、干筋期三个阶段，变黄期控制烤房内的环境温度32～44℃、烤房内的环境湿度32～37℃，烤到烟叶基本变黄；定色期控制烤房内的环境温度45～54℃、烤房内的环境湿度37～39℃，烤到叶片全干；干筋期控制烤房内的环境温度56～70℃、烤房内的环境湿度39～42℃，烤到烟筋全干。
　　（四）科学烘烤阶段
　　烟叶叶片要经历叶芽发生—旺盛成长—生理成熟—衰老—死亡五个阶段，这是生物学的基本规律。烟叶烘烤变黄过程实际是叶片衰老死亡的过程，其符合植物叶片衰老的一般规律，是一个高度有序的被调控的过程，同时受环境因素的影响与诱导。因此，对烟叶烘烤比较准确的表述应该是：烟叶烘烤是利用叶片衰老死亡的生物学属性，将田间采收的烟叶在烤房内通过人为调控环境因素使烟叶组织内部处于最佳的衰老死亡条件下，促使烟叶进一步衰老、变黄、干制的过程。随着叶片的衰老，叶内大分子有机物（叶绿素、淀粉、蛋白质等）降解、消耗、转化，产生对品质有用的糖、氨基酸、芳香类物质，当接近最佳品质要求时迅速使烟叶脱水干燥，抑制其衰老以致终止生理生化反应，停止叶片衰老死亡的进程，将生产和烘烤过程中形成的优良品质固定下来。烟叶组织温度、烟叶含水量、叶内水分动态（流动性）是烟叶烘烤变黄的核心要素，而烤房内温度、湿度等只是表象。同时，在实践的基础上归纳出烟叶烘烤变黄的四组关键控制指标。一是温度。温度包括烤房内的环境温度、代表着湿度的湿球温度和烟叶组织温度。在烟叶烘烤过程中不但要将烤房内的环境温度和湿球温度控制在适宜的范围内，最关键的是要将烟叶组织温度控制在适宜的范围内。烟叶组织温度是烟叶烘烤的核心控制指标，变黄期和定色期湿烟叶的组织温度必须控制在适宜叶片衰老的生理生化变化范围之内，烟叶变黄速度以及烟叶变黄后的变褐速度直接受烟叶组织温度的影响。烟叶组织温度过低变黄速度就慢，烟叶组织温度过高就会烧坏烟叶，出现蒸片、发生棕色化反应。在变黄期湿烟叶的组织温度控制在32～37℃，以34～36℃为适宜范围。在定色期湿烟叶的组织温度在34～38℃，烟叶小卷筒前不超过38℃。在干筋期叶片细胞已死亡、叶片已基本干燥，烟叶组织温度会迅速接近干球温度，烟叶组织温度也失去了其作用。二是适宜的水分。烟叶变黄需要适宜的含水量，水分的作用是媒介作用和直接参与作用，烟叶内含物质水解和酶促过程没有水分参与就不可能发生，必须在适宜的水分条件下进行。一般鲜烟叶水分过多，在烘烤前期让烟叶失去多余的水分，使烟叶适度凋萎造成叶内水分胁迫环境，能够提高烟叶变黄的速度。
　　二、烟叶烘烤技术研究未来的展望
　　简单是终极的复杂，追求简单是人类的本性。操作越简单的设备其内部结构越科学，对性能的要求越高。烟叶烘烤要降低劳动强度、简化操作流程、适应烟区劳动力不足、知识水平低的现状，就必须以科学的烟叶烘烤原理为基础。要根据烟叶烘烤变黄的核心要素，利用模糊数学、控制论、植物信号传递物质、热泵、感官分析、基因编辑等技术，在设计烘烤设备及工艺时化繁就简，让烟农操作起来得心应手，真正实现烘烤的轻简化、智能化。
　　三、结论
　　综上所述，本文根据人类对烟草烘烤的认知程度和烘烤方式对烟叶烘烤过程进行了阶段划分，对烟叶烘烤发展各阶段取得的理论与技术进步进行了系统总结，并且对外来发展进行了展望，力求进一步促进烟叶烘烤技术持续发展。
　　【参考文献】
　　[1]左天觉，朱尊权.烟草的生产、生理和生物化学[M].上海：上海远东出版社，2015.
　　[2]云凡.人类何时开始吸烟[J].百科知识，2016（5）：4-7.
　　[3]谢已书.烤烟成熟采收与密集烘烤[J].贵阳：贵州科学技术出版社，2017.

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