密集烤房烘烤工艺优化改进的思路

一、密集烘烤发展现状分析
 近年来烟草行业高度重视烟叶生产基础设施建设，着力改善烘烤设施，示范应用先进的密集烘烤技术，烤房建设工作质量和烘烤工艺水平有了显著提高。几年来密集烤房建设已在全国各主产烟区全面展开，取得了显著成效。
一）我国户均种植面积逐年增加，烤房建设呈现集约化发展
 近年来，在国家局的大力支持和“烤烟适度规模种植配套烘烤设备的研究与应用”项目的引导下（以下简称“烤房项目组”），全国各烟区集约化种植已初具规模，种烟0.67-2hm2左右的农户、13.33-33.33hm2左右的烟草产业化农场、烟叶生产专业户、烟草科技园区等快速发展。据调查，不少烟区种烟0.67hm2以上的烟农种烟总面积已经占总面积的10-15%，种烟1.33-2hm2的占5%以上。黑龙江、辽宁、吉林2007年户均1 hm2以上，贵州2007年也提高到0.52hm2，福建、湖北、重庆2007年户均种烟面积都达到0.53-0.67hm2。
 随着户均种烟面积的增加，各烟区也同时在大力发展烤房群，云南曲靖到2007年，全市已建造20座以上的专业化烘烤群30余个，为专业化、社会化烘烤打下了良好的基础。
 （二）烘烤设备研究取得突破进展，密集烤房得到大面积推广
 近年来，烟叶烘烤设备日趋完善，设备配置更加合理。其中，“烤房项目组”研制开发的烘烤设备及其加热方法、烟叶烘烤新型温湿度检测设备、烟叶烘烤监测仪、烟叶烘烤专用风机、编烟机、节能型电热自控烘烤设备、烟叶烘烤冷凝除湿方法、蓄热式双循环密集烤房等都已获准国家发明或实用新型专利。解决或基本解决了密集烤房建造和应用中的一系列关键技术，提高了密集烤房的可用性、耐用性和经济性。
 根据这些研究对密集烤房进行了新技术集成，并在生产中推广应用，减少了烘烤技术复杂性和烘烤环节用工，降低了烟叶烘烤风险和能源消耗，提高了烟叶烘烤质量和效益，全国烤房整体水平明显提高，密集烤房在全国稳步发展。到目前为止，全国已推广密集烤房10万多座，占种烟面积的20％左右，有效推动了烤烟适度规模化、专业化、标准化生产的发展。
 （三）烘烤配套技术日趋完善
“烤房项目组”深入研究了密集烤房装烟密度和烘烤过程的温湿度、通风对烟叶生理生化变化及烤后烟叶质量的影响，提出和确立了密集烘烤理论；并以密集烘烤应用技术理论研究为基础提出了密集烤房适宜的装烟密度、烘烤工艺原则和关键技术要点，研究解决了温湿度自控设备配置技术的关键问题，制定了《密集烤房技术标准》。完善了相应的成熟采收、编烟设备、烘烤工艺等技术。这些技术在生产中得以全面落实，有效地推动了全国烤房设备的技术进步和更新换代。
 （四）专业化烘烤技术队伍初步建立
 密集烤房推广4年来，全国各地广泛举办各种形式的技术研讨会、现场培训会、高级研修班、技术培训班等，提升了我国烟叶烘烤队伍的技术水平。同时形成了全国烟叶烘烤研究与技术推广应用方面的省、市、县三级结合的技术人才梯队。在密集烤房发展过程中，逐步摸清了我国烟叶烘烤技术人员的构成、数量及地域分布特点，技术队伍的年龄构成，技术人员的文化水平、知识结构特点、烘烤理论及技术水平；初步建立了我国烟叶烘烤技术人才数据库，为将来在全国推广应用先进的烘烤技术的社会化服务奠定了信息化基础。
 （五）各地积极探索专业化烘烤模式，专业化烘烤体系基本显现
 专业化烘烤是随着现代烟草农业的提出和密集烤房的应用而出现的一种新的烤烟生产模式，其实质是烟叶种植与烘烤脱钩，实行专职种烟和专职烤烟。近年来，云南、福建、山东等地都在生产实践中进行了专业化烘烤的示范探索，专业化烘烤的社会化服务体系也不断完善，特别是山东临朐等地开展的“种烤分离”模式已基本成熟，专业化烘烤体系基本显现。
 各地的试验证明，专业化烘烤模式的应用能简化种烟程序，将大批劳力从烘烤的紧张劳动中解放出来，减轻劳动强度，增加净收益，增加烟农的种烟积极性，使烟农潜心于扩大种植面积和提高生产质量，是烤烟种植的一种有效模式，有一定的推广应用价值。有利于生产规范技术的统一和应用，有利于生产管理过程中的统一协调和操作，有利于采、烤、分级的均衡操作，有利于烤烟生产整体水平的提高。
二、密集烘烤存在的问题
 密集烤房操作简单，烤后烟叶质量较好，它的快速推广应用是我国烟叶烘烤史上的一次重大变革。尽管密集烤房优势明显，成效突出，但是我们必须看到，密集烤房大面积推广的的基础还不稳固，一些制约密集烘烤发展的深层次矛盾依然没有消除，具体表现在以下几个方面：
 （一）烤烟集约化种植比例小，发展不平衡
 集约化生产是一个牵涉面广、综合性很强的技术改造和经济发展过程。当前，集约化种植主要集中在一些大的烟叶产区，而广大农村除少数种烟专业户外，大部分仍然采用传统的生产方式。据资料统计：2007年全国烟农户均种烟面积0.36hm2，烟叶集约化种植的比例较低，各地发展也不平衡，福建省烟农户均种烟面积达到0.58hm2，黑龙江省烟农户均种植面积则为1.86hm2。
 根据我国烤烟生产现状，有专家认为目前我国烟叶集约化生产只占10%左右，各种形式的种烟专业户和专业化农场只占20%左右，70%仍然是农户小规模种植。这说明，我国烟叶由传统生产向集约化生产转化任务还很艰巨，并且只有实现这一转化，整个烤烟生产水平才能大幅提高。
 从已建成的集约化烟叶产区来看，基本上都实行了烤房的连片规划，形成烤房群，烤房的质量和档次较高，同时配备有先进的温湿度自控设备，烘烤效率较高。但是由于烤房群的建设投入较高，还需要有高水平的管理模式和一定的规模，另外，烤房群的建设和规划也涉及到很多问题，因此在一些地区发展较慢，也加剧了密集烘烤的发展不平衡现象。
 （二）密集烤房的建设和质量存在一定问题
 一是烤房的建设和规划牵扯很多部门，一次性投入资金较大，建造成本太高。按现行的烤房规格和技术要求，新建一座密集烤房（可配套烘烤1.00-1.33 hm2烟叶）需10000元以上，另外，集约化种植要求烤房集群发展，在农村土地政策紧张的背景下，常常造成审批难、建设难，就算建成以后，烤房的归属和管理也存在很多问题。当前，烤房建设已成为集约化种植的瓶颈；二是烤房闲置现象严重。由于规划不当，种植区域转移或种植农户转移，致使原建烤房因无烟可烤而废弃的现象在各个烟区都很突出；三是烤房热能利用率低，对烤房的保养和维护重视不够。烤房的保养和维护与其使用寿命、能耗、烤后烟叶质量有很大关系。据研究即便一个全新的烤房其热能利用率也只有60%左右，如果没有得到较好的维护，其热能利用率则只有30-40%，烤房的潜力得不到很好发挥；四是烤房结构和关键设备需要优化，烤房质量不稳定。目前密集烤房的一些关键设备在生产应用中不成熟，稳定性差，故障率高，操作繁琐。对设备的科学性、实用性、耐用性和经济性考虑不够，致使部分省市前几年建造的密集烤房，现在已经报废。
 （三）密集烘烤工艺需要优化改进
 由于密集烤房还处于不断完善的阶段，烘烤工艺就必须根据其结构特点进行优化改进，简化操作，实现“精准控制”。目前在工艺方面存在以下问题：一是烘烤操作主观随意性大，烤青烟、杂色烟、光滑烟、颜色减淡、油份减少等现象时有发生。烘烤过程中，不同的人操作，在每个“控制点”所达到的烟叶变化目标和时间长短全凭经验，有较大的主观随意性。即时在同一个“控制点”，湿球温度的高低、通风的控制等，也相差很远，由此造成烟叶质量损失。二是对密集烘烤条件下烟叶大分子物质如淀粉、色素的降解机理，烟叶品质形成的生理机制还不清楚。不能有效地调控烟叶内含物质的降解转化。三是对装烟量和叶间隙风速、风压的关系尚不明确。研究表明，装烟容量和装烟密度对烤房内的静压，叶间隙风速和风压关系密切，如果配合不当会严重影响烟叶质量；四是对湿球温度、通风的控制重视不够。在生产实践中，时常发现湿球水瓶缺水、加不合格的水、湿球纱布不合格、甚至不使用湿球温度等现象。五是烘烤工艺和自控设备的匹配度差，不能充分先进设备的优势和潜力，自控水平较低。六是烘烤目标落后，过分重视外观质量，对通过烘烤工艺实现节能降耗重视不够，技术到位率低。
 （四）烘烤技术队伍存在数量和质量上的不足
 烤房建设和烘烤技术的专业性很强，烘烤技术复杂，用工量大。尽管近几年通过大力推广先进适用技术，科学进行生产管理，烤烟用工数量有所减少，但“烤烟难”的特点依然没有根本改变。据调研统计，目前全国烘烤技术队伍十分薄弱，各产区烘烤专业技术人才数量严重偏少，且各地分布不均，烘烤技术队伍严重滞后于密集烤房的发展，与密集烤房的发展水平明显不相适应，人才问题已经成为我国密集烤房健康发展的关键制约因素。
 在密集烤房推广的道路上还有其它一些制约因素：如对科研和新技术重视不够、自主创新能力低等等。
 综上所述，现阶段密集烤房的推广应用还存在一些不足，国家局在2007年明确提出要在“十一五”内要实现密集烘烤达全国种烟面积50%以上的战略目标，另外发展现代烟草农业，实现集约化、专业化生产，更需要我们加快烤房方面的有关研究，通过烘烤方面的突破性成果和新技术的有效应用，加速实现现代烟草农业的持续发展。
三、密集烤房优化改进思路
 随着烟草行业的发展，传统的烟叶生产已显露“疲态”，“种烟烤烟非常辛苦”已成为一种共识。如何让烟农轻轻松松种烟、怎样才能增加种烟效益等等都是发展密集烘烤必须思考的问题。
 （一）引导适度集约规模种植，积极发展烤房群
 集约化种植、适度规模经营是现代烟草农业的一个重要标志，没有规模，就无法进行专业化分工，无法提高生产效率。目前，我国烟叶生产的规模种植程度处在较低水平，必须采取有力措施，扩大规模生产，引导农民摆脱小农经济束缚，转变思想观念，通过土地有序流转扩大种植规模；制定优惠政策，调动农民进行土地流转的积极性，鼓励土地向种烟能手和种烟大户流转，为发展专业化烘烤奠定坚实基础。
 积极发展烤房群，培育烘烤专业户，逐步实行商品化烘烤，通过专业化分工，降低烟农的劳动强度，从根本上解决烟叶生产环节多、强度大的难题，提高烟草专业化生产水平和劳动生产率，促进现代烟叶产业顺利发展。
 （二）重视烤房设备的基础作用
 先进的烤房设备作为烘烤工艺的载体，是发展专业化烘烤必不可少的基础条件。高质量、高技术的设备, 运行稳定、故障率低、维修次数少、使用年限长，能够显著提高烟叶质量、降低能耗，并且能给烟农创造良好的烘烤环境，技术人员只需操作按钮即可完成升温、通风、排湿等作业。由于技术员的劳动强度和劳动时间大幅度降低，因此一个技术员可同时兼管5个以上的烤房，大幅提高生产效率。
 我国近年来广泛吸收、借鉴国内外的先进经验和技术，已经研发了一批先进的烤房装备，如编烟机、温湿度自控设备、全自动智能烤房等等，有的已批量生产，在编烟和加工过程中提高了劳动效率，改进了烟叶品质，在生产中显示了较好的应用效果。
 今后需要结合专业化烘烤的特点，和烟叶适度规模种植紧密结合，从密集烤房的形式与结构、供热设备、循环风机、自控设备的科学性、耐用性和经济性入手，优化烤房设备配置，积极研究推广编（夹）烟机械,开发更为实用有效的烟叶夹持设备，鼓励使用编烟机和金属烟夹，提高编（夹）烟效率和装烟密度，充分发挥烤房潜能，使之更好地满足烘烤需要，同时实现节能降耗。
 （三）强化烘烤设备的维护和保养意识
 质量上乘的烤房是烘烤质量的最基本保障，烤房设备状态的好坏和上中等烟的比率及能耗有很大关系。即便一个全新的、密封良好的烤房其热能利用率也只有60%左右，剩下的40%通过墙壁的传导和辐射或者空气的渗漏而损失了。如果烤房比较破旧，并且没有得到较好的维护，其热能利用率只能达到40%左右。在一些地方，当旧烤房进行标准化改造后，其烘烤能耗甚至可降低30-50%。
 再好的烤房使用几年后也会出现裂缝或裂口，另外烘烤季节的冷热交替也会使烤房结构和加热系统出现裂缝，发生漏气现象。因此，每年都需要进行定期的检查和维护，门、观察窗和加热系统要特别关注。为确保进入炉膛的助燃空气适量（合理的助燃空气可以确保炉膛内的燃料充分燃烧，提高热能利用率），火炉也要定期检查和维修，使其保持高效运转并延长寿命。另外，在烤房里面的墙壁四周喷涂保温材料也是一种很好的养护措施。它除了有良好的隔热性能外，还能够弥补烤房墙体上的一些裂缝补。
四、三段式烘烤工艺优化改进思路
 密集烤房与三段式烘烤工艺优化改进的基本思路是：紧紧围绕提质节能减工增效这个目标，配合设备优化，以增进烟叶香气品质为重点，同时节能降耗、减工、增效；量化工艺和精准控制：适合生产实际，不“穿新鞋走老路”，主要工艺指标因地制宜，因烟制宜，精准控制，充分发挥密集烤房技术优势。继续研发更为实用有效的烟叶夹持的机械设备，强调装烟密度，提高编（夹）烟和装烟质量和密度，积极研究推广编（夹）烟机械，进一步提高效率和烤房潜能；开展烘烤工艺优化的研究和研发，提出更能针对不同生态条件、不同素质烟叶可操作性的工艺条件，重点是烟叶变黄程度、烟叶烘烤各阶段的温湿度与通风的有效配合，确保烟叶外观品质，提升香气质量，达到细化、量化烘烤温湿度和通风条件，提出各项工艺条件的精准控制指标，为各地温湿度自控程序提供基础支撑。
 （一）重视烟叶的采收和编（夹）烟、装烟环节，强化烘烤生理研究
 烟叶的成熟度决定了烘烤的成败，采用密集烘烤，必须严把鲜烟质量关。为此，必须增强烟农对田间成熟度的认识，搞好培训，树立成熟度意识。严格执行“成熟度认定—按量采收—鲜烟分级－检验－编烟—烘烤”的工作流程。烟农若不能按照要求采烟、编（夹）烟、装烟，不但烟叶烘烤质量难于提高，还将显著增加能耗，造成无谓的浪费。
 烘烤生理是优化烘烤工艺的前体和保障。探明密集烘烤过程中环境温湿度和通风条件与烟叶水分动态、呼吸速率、干物质降解的相关关系，明确细胞结构变化对大分子物质转化降解的影响，全面揭示烟叶品质形成的生理生化基础，有助于帮助我们解析密集烘烤条件下烟叶品质和风格的形成机理，为我们采取有效措施，合理调控烟叶内含物质，根据烟叶素质实行温湿度与通风的量化和精准控制奠定理论基础。
 （二）充分重视湿球温度，适时适量通风，实现提质节能
 烘烤过程要高度重视湿球温度，把湿球温度作为影响烟叶品质的主要因素，在允许的范围内，适当提高湿球温度不仅有助于提高烟叶品质，也会大大降低能耗。
 变黄阶段以较高的湿度充分变黄，可使烟叶色素和淀粉等大分子物质降解充分。烘烤后期稍高的湿球温度能使烟叶颜色更加鲜亮。另外，湿球温度和烤房的通风排湿密切相关。通过烟叶烘烤各阶段温湿度与通风的有效配合，可以确保烟叶外观品质，提升香气质量。变黄阶段的作用主要是均匀环境温湿度，不需要过多通风；定色阶段是形成动态温湿度环境和排湿，需要大通风；到干筋阶段烟叶水分很少，不需要过量通风，否则影响烟叶烘烤质量降低，而且费电。所以风机配置需要根据生产实际，科学优化风机，既要满足烤好烟叶，同时节电。这就是使用风机变速技术的原因所在。因此在烘烤过程中要注重根据鲜烟叶特点实现温湿度精准控制，尤其要充分重视湿度控制。
 （二）量化烘烤工艺，提升烘烤目标，实现精准控制
 量化烘烤工艺是发展密集烘烤的关键。量化、精准的简化烘烤技术不仅使技术人员容易掌握，也能很好地和自控设备匹配，实现烘烤的自动控制，从而准确落实烘烤工艺、快速提升烘烤目标，充分发挥密集烤房技术优势，实现烘烤的增质、节能、降耗，更为烤房的联网控制打下坚实的基础，节约大量的专业烘烤技术人员。
 要紧紧围绕提质节能减工增效这个目标，配合设备优化，开展烘烤工艺优化的研究和研发，提出更能针对不同生态条件、不同素质烟叶可操作性的工艺条件，注重烘烤过程各阶段烟叶变化与通风的精准控制，提出各项工艺条件的精准控制指标，为各地温湿度自控程序提供基础支撑。继续研究不同装烟密度下，烟叶品质形成机理，为量化烘烤工艺提供基础。目前装烟密度随意性大，在不同的装烟密度下，如何控制通风排湿需进一步研究。国外研究表明，装烟量减少8%，烤房内静压需要减少30%左右。因此需要根据装烟容量和装烟密度、风机安装位置，在装烟后24h内通过测定烤房内静压确定风速、风压等。
 （三）强调单个烤房的精准控制，最终实现联网控制
 烤房群的快速发展，需要我们通过信息技术，实现联网控制。但是联网控制是在单个烤房控制精确的基础上发展的，如果单个烤房控制不准确，何谈联网控制。在单个烤房的控制上要紧紧围绕烟叶特点，选择合适的量化工艺，能够在线调节，确保烘烤质量。烤房的联网控制主要包括信息采集系统和智能决策系统。
 信息采集系统包括两个方面，一是烤房群内各烤房烟叶的背景信息。如农田地理信息（地形、地貌、土壤质地和养分），烟叶生产信息（品种、烘烤特性、营养与施肥、大田长势）等等。二是烘烤过程的动态信息。通过GPS 定位确定烤房的具体位置，然后用传感器或检测器实时动态地获取烘烤过程中各烤房烟叶变化情况，对烘烤动态及时全面地了解，为制定正确的烘烤工艺服务。
 烘烤智能决策系统可以根据内置的烘烤知识专家库，结合烟叶的背景信息，制定出最优的烘烤工艺，并结合在线专家系统，根据烘烤进程自动调整烘烤方案，解决烘烤过程中所遇到的一些复杂的、非定量化的问题，提高烤房的可控程度和稳定性，实现烘烤的智能化、精准化和数字化。
 （四）培育新型烟农，加快专业队伍建设
 烟叶烘烤是一门技术性强、劳动强度高的工作，它涉及到多种学科的知识，除要求熟悉烟叶生产和一般烘烤技术外，还要有建筑工程、燃烧学、电工学、控制理论与技术等方面的基础知识。然而目前从事烘烤的专业人员多来农艺技术背景，对烘烤理论体系不能完全、准确的掌握，有很多烟农对烟叶烘烤理论还是一知半解，只知其然不知其所以然，影响了烟叶的烘烤质量和烘烤工艺的技术到位率。
 先进的烤房设备和烘烤技术需要较高素质的烟农来落实。因此，要把培养一批职业化烘烤队伍作为专业化烘烤的重要内容，通过加强培训和政策扶持，充分利用现代化的信息网络和光电技术手段，采用多媒体、网络视频等先进设施，对烟农进行长期的、持续不断的技术培训，努力提高烟农素质，促进烟农队伍的职业化。同时在烟农组织形式上进行有益的探索，加快现代烟叶产业发展进程。这样，用先进的设备、专业化的人员专门从事烘烤，既保证了烤后烟叶的质量，又让烟农从中解脱出来。
 （五）依托科研机构，加强科学研究
 先进的科学技术是发展密集烘烤的重要支撑。当前，我国密集烘烤与现代烟草农业的迫切需要还很不适应，针对一些影响密集烘烤进程的关键技术，如新型节能密集烤房的研发、烤房的保养和维护、烘烤工艺的优化、烤房群的联网在线动态控制等等都必须加强科技创新，组织精兵强将，协同技术攻关，尽快有所突破。
 为此，我们必须强化烟草科研单位的功能，重点投入，加快关键技术的研究。联合河南农业大学、青州烟草研究所、郑州烟草研究院以及其它各级烟草科研机构，加强行业内外的合作力度，重视国际交流，着眼于专业化烘烤的需要，在自力更生的基础上，加快引进、消化、吸收国内外的先进技术，实现烘烤领域的自主创新。各级烟草公司也要从政策、资金等方面积极支持。加强科技与生产的紧密结合，充分体现其科技成果孵化器、技术聚集地和扩散源功能，为专业化烘烤的发展提供强有力的技术支撑。