微晶无机保温材料对提高烤房热能利用率的影响

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摘 要：采用单因素试验设计，研究了微晶无机保温材料在提高烤房热能利用率、节约烤烟烘烤成本、提高烤后烟叶质量等方面的影响。结果表明：与对照相比，添加微晶无机保温材料烘烤成本较低，烤后烟叶等级质量好、评吸质量好；在5个不同添加厚度和比例的处理中，以内墙厚度1.5 cm添加75%的微晶无机保温材料的处理效果最好，具体表现为能耗较低，每烘烤1 kg干烟平均节煤0.20 kg，节煤率达14%以上；在经济性状方面，烤后烟叶的上等烟比例提高了4.6个百分点，烟叶均价平均提高2.0元/kg；感官评吸质量较高，化学品质均衡。

关键词：烤房；烟草；微晶无机保温材料；能耗

中图分类号：TS44+3 文献标识码：A 文章编号：1006-060X（2016）09-0081-04

Effect of Microcrystal Inorganic Heat Preservation Material on Improving the Utilization Rate of Heat Energy of Curing Barn

GUO Ting1，GENG Su-xiang2，LI Wen1，LI Liang-yong3，PENG Liang4，LIU Xiao-bin2，YU Jin-long4

（1. Guiyang Branch of Chenzhou Tobacco Company， Hunan Tobacco Cooperation， Guiyang 424400， PRC； 2. China Tobacco Shandong Industry Co.， Ltd.， Jinan 250000， PRC； 3. Hunan Tobacco Cooperation， Changsha 424200， PRC； 4. Chenzhou tobacco company， Hunan Tobacco Cooperation， Chenzhou 423000， PRC； ）

Abstract：Single factor experiment design was used to study the effect of microcrystal inorganic heat preservation material on improving the utilization rate of heat energy of curing barn， saving the cost of flue cured tobacco and improving the quality of the cured tobacco leaves. The results showed that： compared with the control， the lower cost of flue cured tobacco with adding microcrystal inorganic heat preservation material， the quality of cured tobacco leaves was good， and the quality of smoking was good； from 5 different adding thickness and proportion of processing， treatment effect of the inner wall thickness of 1.5 cm add 75% microcrystal inorganic heat preservation material was the best， the specific performance of the energy consumption was low， and the average coal consumption of 1 kg dry tobacco was 0.20 kg， and the coal saving rate was more than 14%； in terms of economic traits， the proportion of the first class tobacco leaf of cured tobacco increased by 4.6 percentage points， the average price increase of 2.0 yuan/kg（RMB） of tobacco； high quality of sensory evaluation， balanced chemical quality.

Key words： curing barn； tobacco； microcrystal inorganic heat preservation material； energy consumption

密集烤房是当前烟叶烘烤推广应用的主要烤房类型之一，因其具有装烟量大、烘烤成本低、烤后烟叶外观质量与内在品质好等特点，现已在全国各烟区得到迅速推广[1-3]，但由于密集烤房墙体建造多采用导热性能较强的红砖，烘烤时能源损失问题依然存在。因此，如何减少密集烤房在烘烤过程中的能耗损失，提高热能利用率，成为当前密集烤房节能研究关注的热点和焦点。微晶无机保温材料是国家建材院最新研制的新一代环保型保温材料，具有保温隔热、强度高、整体无缝、耐老化（可与建筑物同寿命）、操作方便等特点。近几年，我国在烤房保温材料方面进行了较多研究[4-7]，且大多集中在生物质能、太阳能、热泵、集中供热、纳米技术等应用上，取得了一定的成效。而关于微晶无机保温材料在密集烤房中的应用研究尚未见报道。试验创新性的将微晶无机保温材料应用于密集烤房中，通过与普通烤房对比烘烤用时、能耗成本、烤烟质量等指标来说明该材料的性能，为该材料在烟叶烘烤上的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点及供试材料

试验在桂阳县仁义镇仁义村和嘉禾县坦坪乡长溪村进行，供试烤房为12座金属密集烤房，烤房规格为2.7 m×8 m，三棚挂烟梁，保温材料为微晶无机保温材料（郴州市嘉信防水保温工程有限公司），供试烤烟品种为云烟87。

1.2 烤房设计

采取单因素试验设计，主要考察微晶无机保温材料对烤烟经济性状和品质的影响，共6个处理，分别为：处理1，内墙厚度1.0 cm+75%的微晶无机保温材料；处理2，内墙厚度1.5 cm+75%的微晶无机保温材料；处理3，内墙厚度1.0 cm+85%的微晶无机保温材料；处理4，内墙厚度1.0 cm+80%的微晶无机保温材料；处理5，内墙厚度1.0 cm+70%的微晶无机保温材料；处理6（CK），未添加微晶无机保温材料的烤房。

在试验过程中，首先考察6种烤房对烟叶的烘烤效果，筛选出最佳处理，再考察该处理的保温、升温性能，并与对照进行比较验证试验。

微晶无机保温材料的使用方法：先将微晶保温浆料40～44袋（25 kg/袋）按1︰1的比例对水混合搅拌，均匀粉刷于装烟室、加热室墙体及顶部；然后将抗裂砂浆10袋（25 kg/袋）按1︰0.32的比例对水混合搅拌，均匀地粉刷于保温砂浆界面。

1.3 烟叶烘烤试验

1.3.1 供试烟叶和编装烟标记 供试烤房所烤烟叶的品种、营养条件、部位、成熟度要均衡一致。为了确保试验的准确性，要事先确定同样素质的烟株并在田间作标记，第4～6叶位、第9～11叶位、第14～16叶位分别代表下部、中部和上部叶，作严格试验记录。烟叶成熟采收，编10竿代表性烟叶（同部位同房次的每竿鲜叶重量必须一致，鲜叶片数尽量一致），分别称其鲜重并挂牌记录，然后按每座烤房10竿分别挂置在供试烤房相对相同位置上。底层、中层、上层的中部左右各3、4、3竿。

1.3.2 烤房装烟数量 按密集式烤房要求装烟，所有供试烤房装烟密度完全一致（同部位同房次的每座烤房装烟竿数必须一致），每竿120～150片，竿距10～14 cm。

1.3.3 烘烤工艺 按当地常规工艺实施（三段式密集烘烤），相同部位的不同处理要采用相同的烘烤工艺，确保烘烤时间基本一致。

1.3.4 测定项目及记载 观察测定烟叶鲜重、回潮烟叶干重、烘烤过程温湿度记录、烟叶外观质量分析、经济性状调查、能耗（包括耗煤量和耗电量）及留取样品（X2F、C3F、B2F等级，分别留取1 kg）。

1.4 验证试验

（1）升温性能：点火燃烧稳定后以尽快速度升温到68℃，每小时纪录一次温度。（2）保温性能：当装烟室温度升至68℃后，清除炉膛余火并关停循环风机，记录装烟室温度下降情况。（3）墙体的内外温差：当装烟室温度升至68℃后，测定加热室墙体的内外壁温度。（4）测定项目：观察测定最佳处理与对照处理升温性能、保温性能。

2 结果与分析

2.1 不同处理对烤烟能耗的影响

2.1.1 烟叶烘烤时间 由表1可知，粉刷了微晶无机保温材料烤房的烘烤用时均比对照烤房用时少，其中烘烤下部叶节约5.4 h，中部叶节约5 h，上部叶节约5 h。与对照相比，5个处理的烤房烤完3个部位烟叶后按节约时间由长到短为：处理2>处理3>处理5>处理1>处理4；分别节约时长20、19、16、15、14 h。粉刷微晶无机保温材料厚度和微晶无机保温材料比例对烘烤用时长短有影响。

2.1.2 烟叶烘烤能耗成本 从表2可以看出，无论是烘烤下部叶、中部叶还是上部叶，微晶无机保温材料处理与对照相比，其电耗、煤耗成本均有所降低。其中，处理3下部叶烘烤成本最低，比对照低0.20元/kg，烘烤成本降低12.66%；处理5的中部叶烘烤成本最低，比对照低0.28元/kg，烘烤成本降低18.42%，其次是处理2和处理3都比对照低0.22元/kg，烘烤成本降低14.47%；处理1上部叶烘烤成本最低，比对照低0.26元/kg，烘烤成本降低23.85%，其次是处理2比对照低0.22元/kg，烘烤成本降低20.18%。总体表明，粉刷了保温材料的烤房可显著降低能耗成本。

2.2 不同处理对烤后烟叶质量的影响

2.2.1 烟叶外观质量 由表3可知，保温材料烤房烤后烟叶比对照橘黄色烟增多，油份提高、色度增强，烘烤外观质量更加均匀一致。

2.2.2 烤烟化学品质 国际型优质烟叶的化学成分表现为：总糖20%～24%、还原糖16%～22%、淀粉<3.5%、烟碱1.5%～3.5%、钾离子≥2%、氯离子0.3%～0.8%。由表4可知，保温材料密集烤房除处理3的总糖、还原糖含量偏高外，其余处理烤后烟叶的总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾、氯的含量均在适宜范围。其中，处理2的下部叶、中部叶总糖、还原糖含量比对照高，氯的含量比对照低，其他成分含量的差异不大。

2.2.3 烤后烟叶感官质量 从表5可以看出，6个处理烟叶的香气特征均显著，处理1～5的香气质、香气量、浓度、余味、灰色得分均高于处理6（CK），其排名为处理2>处理3>处理4>处理5>处理1>处理6（CK）；其中，处理2的香气质、香气量最大，中部叶分别比对照高0.45、0.30分，上部叶均比对照高0.40分；处理1～5的刺激性和燃烧性均优于对照；处理1、2的杂气优于对照，处理4比对照差，而处理3和处理5仅上部叶比对照差；在劲头方面处理1、2优于对照，处理3、4、5比对照差。总体表明，粉刷了保温材料的烤房对提高烤后烟叶的感官评吸质量有明显作用。

2.2.4 烤后烟叶等级质量 由表6可知，保温材料烤房整体比对照烤房上等烟比例要高，其中，处理2的上等烟比例最高，比对照高4.6个百分点；在均价方面，处理2>处理3>处理5>处理1>处理4>处理6（CK）。

2.3 烘烤用时验证试验结果

综合以上结果可知，处理2综合性状优于其他处理。由此，对处理2进行验证试验，对比对照烤房考察升温、保温情况，结果如表7所示。保温材料烤房（处理2）71 min便升到68℃，升温速度是对照烤房的2倍，达到指定温度比对照烤房节约50.69%的时间。在降至相同温度过程中，保温材料烤房比对照烤房多保温3.5 h，高出46.67%。由此可见，涂了微晶无机保温材料的密集烤房比传统烤房有明显的升温和保温优势。

3 结论与讨论

杜超凡等[8]对微孔无机保温材料在密集烤房上的应用研究结果显示，安装保温材料的密集烤房能够节约煤炭、电耗，提高上等烟比例，有较为显著的节能增产提质效果。张丽英等[9]在密集烤房中使用胶粉聚苯颗粒保温材料时，发现该材料可缩短烘烤时间、节约能耗、提高烟质。该试验中，微晶无机保温材料在密集烤房上应用后，可以使烤房升温更灵敏、更快捷，保温效果更好，明显缩短了烘烤时间，节煤省电降低了烟叶烘烤成本，提高了烟叶等级质量，提高了烤后橘黄烟比例，提升了烤后烟叶的感官评吸质量，表现出明显的节能降耗和增产提质增香效果。同时，该材料也有利于提高烤房整体温度，使烤房内温度均匀一致，烟叶干筋充分，从而避免气流上升式烤房距房顶20～30 cm处温度相对偏低而导致最上层烟叶基部难以完全干筋的现象。

卢军等[10]研究指出泡沫保温材料在密集烤房中能够一定程度地降低黑槽烟和挂灰烟比例，能有效阻止烤青烟的出现。将微晶无机保温材料应用于加热室，可防止因温度过高导致的加热室墙壁开裂，预计可保10 a左右。在装烟室顶部粉刷保温材料，可防止烤房顶部开裂渗水和小水珠的形成，从而减少挂灰烟的比例。此外，因其施工工艺简单，操作方便，推广成本低，一座烤房一次性投入成本约3 000元，而烟叶等级增加收入和节约煤炭资金相加约5 000元，投入成本仅为增加收入的60%，建议大面积推广应用。

结合烘烤能耗、经济性状及烤烟质量等指标可知，粉刷了微晶无机保温材料的烤房与对照烤房相比，优势明显。具体表现为更加节能、节约成本、提高烤烟质量、增加烟叶香气质和香气量。在6个处理中，以处理2（即厚度1.5 cm添加75%的微晶无机保温材料）的经济效益最高，明显优于其他处理，平均烘烤成本1.13元/kg干烟，上等烟比例达到73.3%，均价为30.8元/kg。在对处理2进行验证试验时，处理2烤房的烘烤性能高、升温快、保温时间长，可相对减少能耗。就添加保温材料的5个处理所表现出的效果来说，粉刷厚度对烤房能耗等因素影响明显，但添加比例影响尚不明显。建议，在后期的研究中可以侧重研究不同粉刷厚度对烘烤的影响。

参考文献：

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[8]杜超凡，詹吉平，钟 平. 微孔无机保温材料在密集烤房上的应用效果初报[J]. 福建农业科技，2012，（11）：40-43.

[9]张丽英，杨启冰，谢帮金，等. 胶粉聚苯颗粒保温材料在密集烤房中应用效果研究[J]. 湖南农业科学，2013，（3）：85-87.

[10]卢 军，袁建君，王 勇. 泡沫保温材料在密集烤房中的应用效果分析[J]. 南方农业学报，2012，43（7）：1033-1036.

（责任编辑：成 平）

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