烟草水分关系(河南讲义)
烟叶烘烤过程中水分的动态及生理变化关系分析
科技 目向导
２ ０ １ ５ 年０ ３ 期
烟叶烘烤过程中水分的动态及生理变化关系分析
陈 志 伟 （ 云南省烟草公司临沧市公 司永德分公 司 云南 临沧
６７ ７ ６ ０ ０ ）
【 摘 要】 以河南省汝 阳县 的蔡 店 乡为试验地 ， 对翠 碧 １ 号、 红花 大金元 、 云烟 ８ ５三种 烤烟品种烘烤过程 中烟 叶水分的动态变化及 色素降 解率 。 还有水分变化 同降解率关 系规律进行研 究性分析 。 结果烘烤 中， 三种烤烟品种 色素含 量差异显著 ， 烘烤 中色素降解在 烟叶 变黄期最快 ， 定 色期 最慢 ． 烟叶 内自由水含量呈总体下降的趋势 。而束缚 水含量在烘烤 中的 变化趋 势为先升 高随后 降低 。 烟 叶在 变黄期 失水最慢 ， 定 色期失水
最快。
【 关键词 】 烟叶烘烤 ； 水分 ； 动 态变化 ； 色素
烟叶烘烤过 程从本质上 讲是烟 叶脱 水 干燥及 色素降解 的过程Ｉ “ ． 要获得最佳 品质 的烤烟需 要在温湿 度控制得宜情 况下让烟 叶 内水分 散失同色素降解达到动态上 的平衡 ． 这是 烟叶烘烤 的核心 。在烤 烟 烘烤过程 中， 失水 干燥是最 终 目的。 但 是烟 叶烘 烤中水分 的动态控制 是决定烟 叶品质的关键 ．鉴于烟 叶品质还 同色素的降解 速率直接相 关 本文主要对决定烟叶 品质 的两个 主要 因素水分 的动态变 化与色素 降解速率间关系及其变化规律进行研究性分析 。
而逐渐变黄 ． 引起降解速率慢 ． 烤制 中烟叶变黄也较慢 ， 且在变黄过程 内失水速率快 ． 定色期失水率 反而减慢 ． 这种水分动态 变化特点不利 于烟叶变黄 ． 不利于定色 ， 烘烤 比较 困难 。 翠碧 １ 号： 颜 色最深 ， 成熟及 落黄 比较慢 。烟叶在烘烤的各个阶段失水性都不是很理想 ， 失水协调 性差 ， 烟 叶变黄期 的失水量小 ， 速率慢 ， 而 到烟叶定 色期 之后 ， 其失水 量忽然增多 ． 速率增快 ， 烘烤的特性差 。云烟 ８ ５ ： 烟叶在整个烘烤 过程 控制 烟 叶成熟后采集烟株 中部 ９ 一ｌ ３叶进 行实 验研究 。 中， 变黄期 失水 速率中等 ， 变 色的速率也是 中等 ， 到定色期 后 ， 变色 的 １ ． ２试 验 方 法 速率维 持中等水平 ． 但是 失水 速率略显加 快 ． 因此烘 烤后原烟的外 观 分 别记 录 三组烤 烟烘 烤过 程 中 Ｏ ｈ 、 ２ ４ ｈ 、 ４ ８ ｈ、 ７ ２ ｈ、 ９ ６ ｈ下 的 叶绿 质量好 ， 颜色 比较均匀 。 素、 类胡萝 素及含水量指标含量 。这些 时刻 下的指标分别代 表了烟 对于烟叶烤制来讲 ． 烘烤差异性主要存在及体现在烟 叶的变黄期 叶鲜叶期 、 烟 叶变黄 中期 、 烟 叶变黄末 期 、 烟叶定色中期及烟 叶定色末 及定色期 ． 烟叶品质高低 主要 由这两个 时期 内失水速率均衡 性来 决定 期 的含量 。 Ｉ 卅 如果色素的降解量大 ． 速率快 ． 则 色素残存量较低 的烤烟 品种变 黄 １ ． ３统计方法 比较快 ． 同时烤制后烟 叶的黄烟率较高 ． 青烟率低 。 这是因为烟叶如果 将所 有数据 记录到 Ｅ Ｘ Ｃ Ｅ Ｌ 表格 中． 并将相关数据绘 制成图表 ， 对 拥有 较好的变黄特性 ， 那 么在烤制过 程中烘烤 比较 容易 ， 易烤性好 １ ５ １ 。 其 变化趋 势进 行分析。 研究 的三个烤 烟品种 中． 云烟 ８ ５ 烘烤后烟叶质量好 ． 主要是 因为此品 ２ ． 结 果 种烟叶内色素含量 比较低 ． 烟叶烘烤 过程 中． 色 素的降解速率 同叶片 ２ ． １ 烘烤 过程 中烟叶内色素含量变化 的失水 速率 比较协调 ． 且 叶片失水速率在变黄期及定色期均衡性好。 对烘烤过程 中 ０ ｈ 、 ２ ４ ｈ 、 ４ ８ ｈ 、 ７ ２ ｈ 、 ９ ６ ｈ 下的叶绿素 、 类胡 萝 素含 烟 叶烘烤 过程极 为复杂 ． 在烘烤 中烟叶要经历复杂 的物理化 学变 量进行 分析可 以看 出 ： 在烟叶烘 烤过程 中 ， 烟叶 中叶绿素 的含 量随烘 化过程 。叶片存在 收缩率 ． 因此在实验 中我们对色素含量按 照每克干 烤 时间延 长而不断降低 ． 其中翠碧 １ 号降解的速率是最 快的。烟叶鲜 物质 中所含 的色素量来进行统计 ． 通过这样 的统计能够将色 素含 量在 叶期 （ ０ ｈ ） 一变黄 中期 （ ２ ４ ｈ ） ， 翠碧 １号叶绿素含量最高 ， 其次 为红花大 烘烤过程 中的动态变化过程 真实表现 出来 。此次实验研究 中 ． 三个 烤 金元． 最 后为云烟 ８ ５ 。烘烤 ２ ４ ｈ 时， 红花大金元绿素含量最高 ， 其次为 烟品种烟叶 内色素变化趋势存 在显著差 异 ．烟叶变黄期色 素降解量 红 花大金元 ， 最后 为云烟 ８ ５ 。烘烤 ４ ８ ｈ时一烘烤 ９ ６ ｈ这一阶段都是翠 大． 且叶绿素 的降解 速率明显高 于类 胡萝 ｈ 素 的降解速率 ， 直到定色 碧 １号叶绿素含量最 高 ． 其次为红花 大金元 ， 最后为云 烟 ８ ５ 。最后 的 期速率有所 减慢。烟叶在烘 烤过程中水分 动态变化规 律为 ： 自由水含 烤后烟红花大 金元绿素含 量最高 ，其次为红花 大金元 ，最 后为云烟 量前期降低迅 速 ． 总含水量在烘烤 后期降低 较多 ． 束缚水含 量烘烤前 ８ ５ 从 这样的规律可以看出翠碧 １ 号在鲜叶期叶绿素 的含量最高 ， 而 期是 升高的 ． 而烘 烤后期 则变为降低 到最后烤后烟 叶绿 素也维持 在较高水平 ． 证 明其 降解少 ， 这 也是烤制 综上所 述 ， 三种 烤烟 品种烤制特性 为 ： 红花大 金元失 水快 ． 变黄 过程翠碧 １ 号容易出现挂灰的主要原 因 三组烟叶鲜 叶状态下 的叶绿 慢， 烘烤困难 ； 翠碧 １号 ， 失水较慢 ， 变 黄的速率较 快 ， 烘烤 困难 ； 云烟 素含量均高于类胡 萝 ｈ 素． 在 烘烤 中叶绿素含量迅 速下降 ． 烘 烤后类 ８ ５ 变黄速率 始终 ， 失水速 率适 中． 色 素降解 同失水速率 均衡性 号 ． 烘 胡萝 ｈ 素含量高于叶绿素 叶绿素及类胡萝 素两者含量变化趋势基 烤较为容易。 本一致 ． 只是稍有差异
烟草水分
通常把空气温度22±１℃，相对湿度60±2%条件下达到平 衡时的烟叶水分定为烟叶的平衡水分。
三、烟叶吸湿性和平衡水分的影响因素
自由水:就是没有被非水化合物结合的水，易从烟叶
失，在0℃以下易结冰，能作溶剂。
中散
结合水：存在于溶质或其它非水组分附近，与溶质分子之间
通过化学键（主要是氢键）结合的那部分水，不易自由移动，
不易丧失．0℃以下不易结冰，不能作溶剂
表2
一般描述
自由水和结合水性质比较
自由水
结合水
存在于溶质或其它非水组 位置上远离非水组分，以 分附近的那部分水，包括 水－水氢键存在的那部分 化合水、邻近水和几乎全 水，可自由移动，易丧失。 部多层水，不易自由移动， 不易丧失。 升高 多为降低，-200C不结冰 无 基本不变 略降低，能结冰 大 变化很小 基本无变化 可利用
烟叶吸湿性的主要规律：
作用方式 表面吸附与扩散作用
温度
湿度
形态 自由水
毛细管凝结作用
胶体渗透作用
自由水
结合水
晶体潮解作用
结合水
二、烟叶的平衡水分
1.烟叶平衡水分定义
在一定空气温湿度条件下，烟叶表面水蒸气压力与周
围空气中水蒸气分压力相平衡时的烟叶含水量。
2. 烟叶平衡水分条件：
因为烟叶具有吸湿性，会不断地和周围空气发生水分交换 作用，使得它在不同的空气温湿度条件下具有不同的含水量。
渗透作用随空气湿度增大而加强，随温度升 高而加强。这种方式增加的主要是结合水。
3.4 晶体的潮解作用
当空气相对湿度接近饱和或烟叶和水分直接接触时，
烟叶中的水溶性糖、多酚、无机盐等晶体物质会发生潮解
作用，产生水化物，增加烟叶水分。 晶体潮解作用随空气相对湿度增大而增强，随温度
烟草水分含量测定
04
实验步骤与操作
实验仪器与试剂准备
烘箱
用于干燥烟草样品，温度可控制 在105℃±2℃。
干燥器
内装干燥剂，用于冷却经过烘干 的烟草样品。
分析天平
精度0.0001g，用于称量烟草样 品。
铝盒
用于盛放烟草样品，具有良好的 耐热性和耐腐蚀性。
实验操作步骤
1 2
1. 样品准备
从烟草样品中随机取样，用分析天平准确称量一 定质量的烟草样品（m1），记录数据。
03
Hale Waihona Puke 水分测定方法烘干法
原理
通过加热使烟草中水分蒸发，测定蒸发前后质量 差计算水分含量。
优点
操作简便，设备成本低。
缺点
耗时较长，且高温可能导致烟草中某些成分发生 变化。
卡尔·费休法
原理
基于卡尔·费休试剂与水分发生化学反 应的原理，通过测定反应终点时的电 量变化计算水分含量。
优点
缺点
试剂成本较高，且操作过程需严格控 制条件。
样品制备注意事项
避免过度处理
在样品前处理过程中，避 免过度破碎或长时间暴露 在空气中，以免对测定结 果产生误差。
保持一致性
在制备多个样品时，确保 处理方法、破碎程度和筛 分标准的一致性，以便进 行准确的比较和分析。
记录详细信息
详细记录样品的来源、采 集时间、处理方式等信息， 以便后续数据分析和追溯。
储存和运输管理
水分含量对于烟草的储存和运输也有重要影响。过高的水分含量可能导致霉变和腐烂，而过低的 水分含量则可能使烟草失去原有的香气和口感。通过测定水分含量，可以制定合理的储存和运输
方案。
测定方法概述
干燥法
通过加热使烟草中的水分蒸发， 然后测量蒸发前后烟草的质量 差来计算水分含量。这种方法 简单易行，但可能会受到加热
烟草水分关系河南讲义
• 当根接触膜状水时，膜状水可以被吸收。但膜状 水对植物而言是供不应求的。但膜状水尚未完全 被利用之前，植物就会出现凋萎状态。
土壤水分的基础知识
二、土壤水的类型及其有效性
3、毛管水
• 当土壤含水量超过最大分子持水量时，水分子 不再受土粒表面引力的作用，而是靠毛管引力 而保持在土壤的毛管孔隙中，这部分的水就称 为毛管水。
土壤水分的基础知识
三、土壤水分含量的表示方法
1、质量含水量。指土壤中水分的质量与干土质量的 比值，一般用θm 表示。
θm = 土壤水质量/干土质量*100
2、容积含水量。指土壤总容积中水所占的容积分数, 一般用θv表示
θv =（土壤水容积/土壤总容积）*100 θv = θm.ρ；ρ=土壤容重
3、相对含水量。土壤含水量占田间持水量的百分数 =土壤含水量/田间持水量。
• 1Pa=0.0102厘米水柱 • 1atm=1033厘米水柱=1.0133bar • 1bar=0.9896atm=1020厘米水柱
五、土水势
7、土水势的测定
张力计法（tensiometers)
一般只能测定0～-85kPa范围内的土壤基模势。
压力膜法（pressure membrane apparatus）
土壤水分的基础知识
一、土壤水的基本含义
是指在一个大气压下，在105℃条件下能从土壤 中分离出来的水分。与次生矿物结合的水不属 于土壤水分的范围。
土壤水分是烟草水分的直接来源，不管是灌溉 水、还是降雨都必须转化成土壤水之后才能被 烟草吸收、利用！
土壤水的主要来源有降雨、灌溉、地下水、以 及侧渗
烟田水分管理(2011)
5、烟草水分利用效率
● 烟草水分利用效率（WUE）：指烟草消耗单位水
一、水分对烟叶生产的影响（续）
1、干旱对烟叶生产的影响
●对根系干物质积累的影响：伸根期 以60%、旺长期以80%、成熟期60% 的土壤相对含水量对烟草根系的发育 最为有利。 ●根系发育调控技术：伸根期应适当 控水促根，旺长期则应足水促长。
伸根期－旺长期 －成熟期 土壤相对含水量（％）： ①40－40－40 ②60－60－60 ③80－80－80 ④60－80－60 ⑤80－60－80 （下同）
单叶体水平： WUE 由叶片的光合速率与蒸腾速
率所决定，可表示为：
WUE ＝ P /T
＝ c · · a ＋ rs)/e · · a ＋ rs ＋ ri) Dc (r De (r
式中：P ：叶片净光合速率；T：叶片蒸腾速率；
c 、 e ：分别为叶片内到大气间的CO2浓度差 和大气到叶片内的水蒸气浓度差； Dc 、 De ：分
不同淹水时间采收末期的干物质重（g/株）
水淹时间（h） 0
12 24
叶 157
136 82
茎 108
94 53
根 77
70 51
总重 342
300 186
48 96
55 49
34 27
19 7
108 83
不同淹水时间对烟叶产量和化学成分影响
水淹时间 烤后叶重 （h） （g/株） 还原糖 （%） 总烟碱 （%） 糖/碱
烟草水分含量测定
序号：40
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一 烟草水分的表示方法
绝对含水率（干基含水率）
G湿-G干 W绝=￣￣￣￣￣ ×100% G干
相对含水率（湿基含水率）
G湿-G干 W相=￣￣￣￣￣×100% G湿
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绝对含水率与相对含水率的关系： W相 W绝=￣￣￣￣ ×100% 1-W相
W绝 W相=￣￣￣￣ ×100% 1+W绝
单击此处添加文本
在烟草原料加工和卷烟生产中，通常采用相对含水率来表 示，因此相对含水率通常简称含水率。 绝对含水率是在干重基础上计算得来的，更能反映烟叶水 分含量的真实状况。
二 烟草水分的测定方法
在烟草质量检测和加工生产中常用的水分测定方法有 烘箱法、电测法和红外水分仪法。 （一）烘箱法
谢谢观看！
方法特点： 1）精密度高（也有报道说测定结果偏高） 2）一次只测定一个样品，且需专门仪器，费时较长 （2h左右） 3）消耗甲苯较多，且甲苯有毒，又需加热，安全性 不高。 4）所用仪器必须严格干燥，不能有一点水分附着 。
国外其他烟叶水分测定方法
卡尔费休法（滴定法） 原理： 利用水分的化学性质，用卡尔费休试剂滴定样品中的水 分。 特点：样品用量少；灵敏度高，可以测定出样品含水量 之间微小的差别；费时少（十几分钟）；一次只能测定 一个样品，且需要专门的滴定和搅拌装置。
国内其他烟叶水分测定方法
蒸馏法（甲苯法）：共沸点蒸馏法 原理： 将样品和一种与水不互溶与样品不发生化学反应沸点 在100℃以上的有机液体混合，加热蒸馏，用一个带刻 度的收集管收集样品中的水分和有机液体，读取水分 体积，并换算成质量单位。有机液体作为载热体，样 品中的水分和一部分有机液体一块被蒸出。烧瓶中加 入已知重量的样品（大约可以产生2-4mL水分）和从.86694 g/cm3），冷凝时液体下滴速度为4滴/秒。
《烟草水分》课件
使用红外线技术对烟叶中的水分进行 非接触性检测。
烟草水分管理的重要性
1 质量控制
合理管理烟草水分有助于控制产品质量和口感。
2 生产效率
准确管理烟草水分可以提高生产效率和加工流程。
3 降低损耗
避免过高或过低的烟草水分可以减少产品损耗。
烟草水分管理的技巧
定期检查
定期检查烟叶的水分含量，及 时调整管理措施。
湿度控制
在加工过程中使用湿度控制系 统，保持烟草水分稳定。
烟草水分计
使用精准的烟草水分计工具监 测烟叶水分。
影响烟草水分的因素
气候条件
热带和湿润气候通常会导致 烟叶吸湿。
种植方法
种植方法和土壤条件对烟草 的水分含量有重要影响。
收获时机
适当的收获时机可以确保烟 叶的水分含量在合理的范围 内。
烟草水分测试方法
1
微波烘干法
2
利用微波辐射的加热作用，快速测定
烟叶中的水分含量。
3
热风干燥法
将烟叶在高温下干燥，通过测量重量 差来确定水分含量。
3 影响烟草品质
正确管理烟草水分可以 确保最终产品的一致性 和品质。
烟叶中的水分含量
变化范围
烟叶中的水分含量通常在10%到25%之间变 化。
季节影响
烟叶的水分含量可能会受到季节和气候条件 的影响。
种类差异
不同种类的烟草具有不同的水分要求和水分 含量。
干燥与潮湿
过高或过低的水分含量都可能对烟叶质量造 成负面影响。
《烟草水分》PPT课件
欢迎来到《烟草水分》PPT课件。在本课程中，我们将探讨烟草水分在烟叶 质量和加工过程中的重要性，以及如何管理和叶质量
烟草水分直接影响烟叶 的质量，决定了烟草口 感和燃烧性能。
烟草水分
Zhengzhou University of Light Industry
3. 烟叶吸湿的过程
3.1 表面吸附和扩散作用
吸附(Adsorption) ：空气中的水蒸气凝结在物体表面的现象。
扩散(Diffusion ) ：一种物质自发进入另一种物质中，彼此相 互渗透的作用。 烟叶和周围空气之间不断发生着水分交换。 表面吸附和扩散作用随空气湿度增大而加强，随温度升高而
加强。
烟草化学 烟草化学
Tobacco Chemistry Tobacco Chemistry
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3.2 毛细管凝结作用(Capillary Coacervation )
烟叶是具有胶质毛细管的多孔体，可以通过表面张力 使水分凝结在毛细管内。 这种水属于自由水。 随空气湿度增大而增大，随温度升高而降低。 毛细管越细，凝结作用越强。
烟草化学 Tobacco Chemistry
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第二节 烟叶水分的来源和存在形态 The Source and Existing Patterns of Tobacco Moisture
一、 烟叶水分的来源 1 鲜烟叶的水分主要来自于土壤和空气 2 干烟叶的水分来源包括两个方面:
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第二章
烟草水分
Moisture Content in Tobacco Leaf
烟草化学 Tobacsity of Light Industry
教学目的：
1. 掌握烟叶水分的存在形态和变化规律； 2. 掌握烟叶的吸湿特性和平衡含水率的概念、影响因素、调 控方法； 3. 掌握烟叶中水分的主要测定方法； 4. 了解烟叶水分对加工质量的影响； 5. 了解水分对卷烟增香保润的作用。
烟草水分
相对含水率通常简称含水率，绝对含水率则常用于干燥方面的 计算
（二）烟叶水分的测定方法 1、烘箱法
目前公认的标准方法 优点：数值准确可靠，校正结果准确度 缺点：测定过程相对麻烦，速度慢
2、电测法（电阻法、电容法、射频法）
优点：直观、快速、使用方便 缺点：误差大
3、红外水分仪法
瞬时含水率显示、记录水分高限位警报、反馈信号输出等 功能 测量范围为0～100，精确度达到±0.1，广泛使用在打叶 复烤生产线和卷烟制丝生产线上
相同环境下烟叶吸湿性和平衡水分表现为：
白肋烟>烤烟>香料烟 中部＞上部＞下部 卷烟的平衡水分是随卷烟等级降低而降低
第三节 烟草水分表示方法
（一）烟叶水分的表示方法 烟草水分通常有两种表示方法：绝对含水率 （干基含水率）和相对含水率（湿基含水率） 绝对含水率：指烟草中水分重量与全干烟草重 量之比的百分率 相对含水率：指烟草中水分重量与湿烟草重 量之比的百分率
比热容
增大
——
—— —— ——
热扩散率导热 前者减小，后 系数 者增大
电阻率 介电常数
减小 增大
（二）烟叶含水率对烟草化学性质的影响
烟草化学性质 含水率增大 含水率减小
出油或油印变黑 受力增大，出油 —— 的影响 增多
对酶活性影响
活性增高，影响 —— 色香味
对霉菌繁殖影响 加快（主要是青 —— 霉菌和曲霉菌）
第四节 烟叶水分对加工质量的影 响
（一）烟叶含水率对烟草物理特性的影响
1、影响填充值
6%以下，随含水率增加而增加， 反之，减小，到20%时，趋平缓。
2、影响机械强度、比热容、热扩散率和导热系数、 电阻率、介电常数。
影响对象
7第七讲烟田灌溉和排水
以烟株蒸腾量为基础表示的水分利用效率称为蒸 腾效率，它反映了烟草本身的特性；以烟田耗水 量（即蒸散量）为基础表示的水分利用效率称为
22 2019/9/12
在干旱条件下（池栽试验）烟草的水分利用效率较高， 随灌水量增加，水分利用效率下降 ，说明当灌水超 过一定限度后进一步增加灌溉量，会导致烟田无效耗 水增多。
叶的烘烤特性；还可减轻烟草花叶病、根结
线虫病和黑胫病的发生。
26 2019/9/12
２、灌溉对烟叶产量品质的影响
在气候干旱，土壤水分不足成为限制烟
叶生产的主要因素时，烟田适时适量灌水能
显著提高烟叶的产量和品质。当烟草生育期
内雨量充沛、而且雨量的分布也较为合理时，
自然降雨已完全能够满足烟草生长的需要，
19 2019/9/12
２、烟田耗水规律：不同生育期，耗水量不同。
☆伸根期少、旺长期多、成熟期又少 ☆伸根期16~20%，旺长期为44~46％，成熟期占35~37％。 ☆伸根期1.3 mm/d，旺长期3.37 mm/d ，成熟期3.03 mm/d（ 饶梓云等）。 ☆而且随灌水量增加，烟田耗水量、耗水强度增大。 ☆ 烤烟产量（Y）与耗水量（ET）之间的关系为ET＝Y／ (0.196+0.00132Y)，二者的相关系数为0.9569**，达极显著水 平。
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（２） 烟田耗水量：又称蒸散量，是指烟株蒸腾 和地表蒸发耗水量之和。耗水量与土壤水分含 量、烟株生长状况和气候条件密切相关。 ☆干旱年份和湿润年份差异较大。无论干旱 或湿润年份随灌水量增大，烟田耗水量增加。 ☆地膜覆盖对烟田耗水量影响也较大。 ☆饶梓云等报道：盖膜325.7 mm，309.8 mm
烟草品质鉴定---烟草水分
第一节 烟叶水分的存在形态
一、烟叶水分来源
鲜烟叶：土壤和空气 干烟叶：1、调制后残存水分和加工过程中加入的水分（关系加工
质量） 2、空气中的水分（影响安全性）
二、烟叶水分存在形态
烟叶中水分以结合态和自由态存在 溶胶：鲜烟叶一般是大分子颗粒为分散，水为分散介质。 凝胶：干烟叶中大分子颗粒形成网状，水分子分散在颗粒网中。
谢谢
（三）烟叶含水率对感官质量的影响
成品烟的水分含量是影响内在质量的重要指标 烟支水分高，烟气少，味平淡。 烟支水分高，燃烧快，烟气量大味浓不醇和。 胭脂水粉适宜，吃味大，香气大，无杂味等。
（四）烟叶含水率对加工质量的影响
1、影响烟叶分级收购 2、影响打叶复烤 （对原烟要求16-18%，复烤后11-13%） 3、影响制叶质量 4、影响加香加料 （含水均匀，料液和香精被均衡吸收） 5、影响烟丝质量 6、影响卷制质量
第四节 烟叶水分对加工质量的影 响
（一）烟叶含水率对烟草物理特性的影响
1、影响填充值
6%以下，随含水率增加而增加， 反之，减小，到20%时，趋平缓。
2、影响机械强度、比热容、热扩散率和导热系数、 电阻率、介电常数。
影响对象 填充值
含水率升高 含水率降低 6%以上，减小 6 %以下，增加
机械强度 比热容
第一章 烟草水分
烟叶水分又称烟叶含水率、烟叶含 水量，是烟草及其制品重要组成部分。
在工艺加工过程中，要严格控制烟 叶水分，它是工艺质量指标之一。
加工过程中，烟叶水分直接影响弹 性、韧性、填充性和燃烧性等物理特性， 也影响其颜色、光泽等外观和内在质量。
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节
烟叶水分的存在形态 烟叶的吸湿性和平衡水分 烟叶水分的表示方法 烟叶水分对加工质量的影响
第一章烟草水分
第一章烟草水分前言：水，生命的源泉，可以说有生命存在的地方就得有水分，动物，植物和微生物生长发育都离不开水分，烟草也不例外．我们今天要讲的是烟草体内的水分，不是空气中的水分，也不是土壤中的水分，更不是江河中的水分，而是存在于烟草体内更确切的说是存在于烟叶中的水分．烟叶水分又叫烟叶含水量，烟叶含水率，水分是烟叶及其制品－卷烟的重要组分之一，在烟草生产和加工过程中都起着十分重要的作用．在烟草生长发育，形成烟叶产量和质量的过程中，水分起着不可替代的作用．烟叶生长发育过程的需水规律，烟草水分代谢在烟草栽培学中都作了十分详细的阐述．这里不在赘述．水分不仅影响烟草生长发育，而且是影响烟叶物理特性的主要因素之一，在烟叶调制，加工，储存等一系列环节中，烟叶需要有不同的含水量与之相适应，也就是说水分影响到烟叶生长发育，烘烤调制，陈化，制丝，抽吸和储存等一系列环节．因此，研究烟叶水分的性质，组成，来源，存在状态，增减规律等对于改进加工条件，提高加工质量，具有重要意义．第一节水分结构与性质一水的组成和结构（复习）1组成水分是由两个氢原子和一个氧原子以单键结合形成的非线性极性共价化合物．2结构ｏ夹角．结构特点：1）氧原子具有两个孤对电子，对正电荷具有吸引力，最多可以有两个单独的正电实体与孤对电子结合起来2）H原子带部分正电荷，整个分子发生偶极化，形成偶极分子，也就是极性分子．这种结构特点使水分子之间可以发生H键缔合作用，可以和H原子发生H键缔合的原子主要有O,N,F.水分子的独特结构使得它具有独特的性质二水的重要性质ｏC时最大，水凝固时体积膨胀，密度降低，0ｏC时冰的密度只有/ml,而水的密度接近1 g/ml．水分子的物理特性之所以特殊是因为水分子之间可以形成H键，发生缔合．缔合是一个放热过程，因此，降温可以使平衡向缔合的方向移动，在冰点时，水分子全部结合在一起形成一个巨大的缔合分子，冰的结构是一个很松散的结构，所以冰的密度小于水，而且结冰时体积膨胀．ｏC时达到最大值，以后随着温度进一步升高，水分子热能增加，热运动加强，密度有所降低．水分子的许多性质（较高的溶点，沸点，比热等）都于水分子间的H键缔合作用有关．水有许多特殊的物理性质，我们不可能面面俱到，都讲，只能挑其中一些与烟草加工，水分测定关系比较的的几个性质作以简单介绍．１水的沸点较高沸点：地球上的人都知道水的沸点是100ｏC，并且压强降低，沸点降低．这种性质主要用于指导烟叶的回潮和干燥操作以及烟叶含水量的测定．烟草水分的测定常压干燥法和减压真空干燥法的原理就是水在100℃沸腾．2水的比热较大：20ｏC 时为4.18J/(kg.K)水的比热大，使得水温不易随气温的变化而变化，这种性质对烟草加工过程中的加热，冷却，干燥都具有很大的实用价值．烟草比热也是随着水分含量的增大而增大，呈现＂S＂形变化趋势．3水的介电常数高（20ｏC 时为80.36）介电常数：某种溶剂分离出电荷的能力和使它们偶极定向的能力，反应了溶剂对两个带相反电荷离子间引力的抗力的度量值．极性溶剂的介电常数大于15，非极性溶剂的介电常数小于15．20ｏC 时水的介电常数为80.36，而大多数生物体的干物质（包括烟草）的介电常数为2.2－4.0之间．在理论上，任何物质其含水量增加１％，介电常数将增加大约0.8，介电容量法测定烟草水分就是以此原理为依据的．4水的溶剂能力强．大家都知道水是良好的溶剂，很多物质都可以溶解在水里．1）溶解离子型化合物：因为水的介电常数大2）溶解非离子极性化合物（糖，醇，醛，酮）：因为水可以和它们形成H键3）两亲分子（核酸，蛋白质，脂肪酸）：是两亲分子的良好的分散介质，在适当条件下，这些两亲分子可以在水中形成乳浊液或胶体溶液．两亲分子：同时具有亲水基和疏水基团第二节烟叶水分的存在形态一、烟叶水分来源鲜烟叶：土壤和空气干烟叶：1）调制后残存在烟叶中的水分，原烟含水量：16－18％生产加工过程中加入的水分（分级，发酵，真空回潮等加入水分）．与加工过程的调控有关，影响烟叶的加工质量2）烟叶从空气中吸收的水分．这种水分多少与空气温湿度有关，直接关系到烟叶贮存和运输管理的安全性．二、烟叶水分的存在形态根据烟叶中水分的存在状态，可以将烟叶水分分为自由水和结合水（考题）．结合水：存在于溶质或其它非水组分附近的，与溶质分子之间通过化学键（主要是氢键）结合的那部分水，不易自由移动，不易丧失．在0ｏC以下不易结冰，也不能作溶剂．结合水：是胶体颗粒或其他亲水性物质牢牢吸附着的水，不易自由移动，不易丧失．在0ｏC以下不易结冰，也不能作溶剂（书中定义）自由水：就是没有被非水化合物结合的水，烟叶中的自由水包括毛细管水（吸附水）和游离水，自由水容易从烟叶中散失，在0ｏC以下易结冰，也能作溶剂自由水：能够在烟叶内自由移动的水，容易从烟叶中散失，在0ｏC以下易结冰，也能作溶剂（书中定义）1结合水根据结合水被结合的牢固程度的不同，结合水有以下几种形式：1）化合水：结合最牢固，构成非水物质组分的那部分水，例如:CuSO45H2O2）单分子层水：（1）与离子或离子基团缔合的水，是结合最紧密的单分子层水，主要结合力是：水－离子和水－偶极缔合作用．（2）直接与烟叶中的蛋白质，纤维素，果胶质等大分子胶体物质的极性基团（－NH3+,－COO-）或糖，酚类的极性基团（－CHO,－OH）等以氢键相结合的水分子．主要结合力：水－溶质氢键力3）多分子层水：又叫半结合水．单分子层水的外层形成的几个水层，主要靠水－水间的氢键形成．多分子层水虽然没有单分子层水结合紧密，但是仍然与非水组分（蛋白质，纤维素，果胶质等）结合的很牢固，且性质与纯水性质也不相同．各种有机分子的不同极性基团与水形成氢键的牢固程度不同．X射线研究表面：蛋白质多肽链中的赖氨酸和精氨酸（碱性氨基酸）残基上的氨基，天冬氨酸和谷氨酸（酸性氨基）侧链上的羧基，肽链两端的氨基和羧基，果胶质中未酯化的羧基，都是呈现电离或离子状态（－NH3+,－COO-），与水分子间形成的氢键键能大，结合十分牢固，水分子呈单分子状态，称为单分子结合水．蛋白质中的酰胺基，淀粉，果胶质，纤维素等分子中的羟基，与水分子也能形成氢键，但键能小，不牢固，称为半结合水或多分子层结合水．2自由水自由水包括吸附水和游离水1）吸附水：毛细管和大孔隙中所凝结的水分．又叫吸附水，饱和水．是指烟草细胞壁所含的水分．它通过毛细管吸着力和细胞壁紧密相连．这部分水不能自由移动，必须在一定的温湿度条件下才能向空气中蒸发．吸附水对烟草物理学性质有重要影响．是烤后干烟叶所含的最主要的自由水．烟叶是个多孔体系，有无数毛细管，具有很大的内表面．当毛细管处于缺水状态时，就有力地从空气中吸收水分，称为凝结水．凝结水在毛细管内形成弯月面，在弯月面的凹形表面上的饱和水蒸气压比平面水表面上的小，因此当多孔体周围空气中的水蒸气压力高于弯月面所需要的饱和水蒸气压力时，水蒸气就会在毛细管内凝结，在这种情况下，毛细管将为水分所充满．毛细管越细，弯月面越凹，水蒸气压力越低，越容易被水分充满．2）游离水：存在于烟草细胞腔，导管，液泡和和细胞间隙的水分，又称为自由移动水，在烟草中移动较为容易．主要影响烟叶重量和燃烧性，对烟叶物理学性质无显著影响．新鲜烟叶中含有大量游离水，烘烤变黄期向往释放的也是这种游离水．游离水和吸附水（毛细管水）都属于自由水范围．烤后干烟叶中的自由水主要是吸附水（毛细管和大孔隙中的水）3自由水和结合水在性质上的差别4水分活度定义：烟叶中水分的蒸汽压和该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值．αw =p/p在一定温度范围内水分活度随绝对温度升高而成正比例升高在一定温度条件下，自由水含量越多，水分活度越大，在相同含水量的情况下，水分活度大，则自由水含量多，可以为微生物所利用，烟叶贮存过程中容易发生霉烂变质等问题．自由水和结合水之间没有明显界限，很难定量地作出区分，只能根据理化性质作定性区分．5烟叶中水分存在形式：1）烟叶中水分主要以自由水和结合水两种方式存在。
第七讲烟田灌溉与排水
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●光合作用速度下降：干旱胁迫导致烟叶组织叶绿 素含量下降，中叶绿体光合活性降低，甚至叶绿 体被破坏，失去同化CO2 的能力，因此叶片的光 合作用速率降低。
在烤烟生产上应尽可能提高水分利用效率，减少无效 耗水，以提高烟叶生产的经济效益。
据饶梓云等（1993）报道，地膜覆盖可以提高旱地烟 田土壤水分利用效率，在地膜覆盖条件下烟草的水分 利用效率可达0.56 kg/mm，而不盖膜烟田水分利用效 率只有0.43 kg/mm。
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三、烟田灌溉
部位 上部叶
中部叶
土壤水分 (%) <60 60-70 70-80 >80 <60 60-70 70-80 >80
总糖 (%) 13.64 18.46 19.63 19.85 14.83 19.01 19.40 20.44
烟碱 (%) 3.77 3.23 2.45 2.14 3.18 2.95 2.49 1.97
期要有充足的水供应，增加底墒，促进烟苗生根、
还苗，提高移栽烟苗的成活率。此期土壤含水量应
达最大田间持水量的70—80%。
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●伸根期（还苗—团棵）：在根系迅速生 长的同时，茎叶也逐渐生长，蒸腾作用 由地表蒸发为主转向以叶面蒸腾为主， 耗水量逐渐增大。如果土壤水分不足， 烟株生长受阻，但若供水太多，又会影 响烟株根系生长，也应保持土壤含水量 为最大田间持水量的50—60%为宜。
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灌水对烟叶产量品质的影响
灌水量 (mm)
烟叶的含水率计算
烟叶的含水率2008-09-01一、烟叶中的水分不同的物料因其化学成分、物理结构、生化等特性不同，其含水情况千差万别。
对烟叶来说，生长在植株上的烟叶其含水量达12-13%，烟叶制品的含水量在80%左右。
烟叶及烟叶制品的含水量又称含水率，简称为水分，常用质量分数（%）表示。
烟叶中的含水率有湿基（W.b.）含水率W和干基（d.b.）含水率X 两种表示方法。
它们的定义及相互转换关系见下式。
由于烟叶在加工过程中，其中的水分是不断变化的，而干物料的质量是基本不变的，所以在工艺设计中，用干基含水率进行物料衡算就显得十分简单方便。
但湿基含水率代表单位质量（湿）物料内所含水分，比较直观，所以在烟制品生产中常用湿基含水率表示烟叶所含的水分。
测量烟叶及其制品中水分的方法有：烘箱加热法、干燥法、辐射法、电力法、化学方法等多种。
工业上通常把烘箱加热法作为测定烟叶含水率的基准方法，并用来对其它方法进行校正。
烘箱加热法指将待测样品放入烘箱中，加温至100℃，持续2小时，使样品干燥至恒重，此时样品的质量被认为是烟叶的干质量，然后依公式计算其含水率。
二、物料中水分的分类可从不同出发点对物料中的水分进行分类。
（一）根据水分与物料结合能大小来分根据水分与物料结合能的大小，可把物料中的水分分为4类。
1、化学结合水化学结合水又称为化学吸收水、化合水或化学结构水等。
这种水与物料的结合有准确的数量关系，它由物料与水分组成的化学成分所决定。
它包括水分与物料的离子结合和结晶型分子结合。
这时，水分与物料结合得很牢固，只能在很强的化学作用或非常强烈的热加工（如煅烧）时才能将水分除去。
通常的干燥条件不能排除化学结合水。
化学结合水的结合能约为5KJ/mol。
从某种意义上来讲，化学结合水是物料分子结构中不可分的组成部分，这部分水必须在破坏物料分子结构的条件下才能排除，换句话说，物料在失水后，其化学结构、物料性质完全改变。
所以，这种化合水的排除不作为脱水、减湿或干燥过程，即不包括在物料干燥的讨论中。
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土壤含水量的测定方法
----重量法（gravimetric method） 经典烘干法 快速烘干法 -----中子法（neutron scattering） ----TDR法 时域反射仪 （time-domain reflectometry）
中子仪
TDR
土壤水分的基础知识
二、土壤水的类型及其有效性
根据土壤水分所受的作用力，可以把土壤水分分为如下几个类型：
1、吸湿水
干燥土粒通过分子引力和静电引力的作用，从空气中 吸持汽态水，使之在土粒表面形成一或数分子层厚的 水膜，称为吸湿水。 没有溶解溶质的能力，不能呈液态自由移动，只有加 热到105℃以上时，才呈气态扩散。 不能被植物吸收利用。
土壤水分的基础知识
土壤水分的基础知识
二、土壤水的类型及其有效性
4、重力水 • 当土壤水份超过田间持水量时，多余的水份不能 为毛管所保持而在重力作用下沿着大孔隙向下渗 漏，这部分水就称为重力水。 • 重力水对作物是有效的，但由于它渗漏很快，不 能被保持，所以对旱作而言是无效的。
土壤水分的基础知识
三、土壤水分含量的表示方法 1、质量含水量。指土壤中水分的质量与干土质量的 比值，一般用θm 表示。 θm = 土壤水质量/干土质量*100 2、容积含水量。指土壤总容积中水所占的容积分数, 一般用θv表示 θv =（土壤水容积/土壤总容积）*100 θv = θm.ρ；ρ=土壤容重
土壤水分的基础知识
二、土壤水的类型及其有效性
3、毛管水
• 降雨或灌溉以后，由于毛管力的作用而保留在土壤 上层的水分，称为毛管悬着水。 • 地下水随毛管孔隙上升而被毛管力保持在土壤中的 水份，称为毛管上升水。当地下水位适当时，毛管 上升水是作物所需水份的重要来源。 • 毛管上升水的高度与孔隙的半径成反比。但当孔隙 过细时，管壁对水份运动的阻力增加，因而上升高 度反而变小。
土壤水分的基础知识
土壤水分的基础知识
二、土壤水的类型及其有效性 3、毛管水 • 当土壤含水量超过最大分子持水量时，水分子 不再受土粒表面引力的作用，而是靠毛管引力 而保持在土壤的毛管孔隙中，这部分的水就称 为毛管水。 • 毛管水具有自由水的特点，能溶解溶质，移动 速度快，可以满足作物的需要，是作物可以利 用的土壤水分的主要形态。
• 通常选择剖面内部或底面边界。
土壤水分的基础知识
五、土水势 5、土壤水吸力 • 指土壤水在承受一定吸力的情况下所处的能态。 土壤水吸力不是指土壤对水的吸力。
• 基质势和溶质势一般为负值，在使用中不太方便。 所以将二者之和的绝对值定义为吸力（S）。
• 土壤水总是从吸力低处向吸力高处流动。
土壤水分的基础知识
它的测量范围在0~-1.5MPa之间。可以原位测定。
土壤水分的基础知识
六、土壤水运动 土壤处于永恒的运动中，运动的动力是水势梯度 1.饱和水运动：土壤被水所饱和时产生的水分运 动。推动力主要是重力势和压力势。推动力主要是基质势。运动速度慢、存在 时间长，是主要运动形式。
二、土壤水的类型及其有效性 2、膜状水： 当土壤含水量达到最大吸湿量时，土粒对周围水 分子还有剩余引力，可以在吸湿水外层又吸附一 层新的液态水膜。这层新的水膜就称为膜状水。 • 基本性质与液态水相似，但粘滞性较大，无溶解 性。可以沿土粒从水膜厚处想薄处移动。
• 当根接触膜状水时，膜状水可以被吸收。但膜状 水对植物而言是供不应求的。但膜状水尚未完全 被利用之前，植物就会出现凋萎状态。
饱和含水量 30-40
28-40 30-38 28-38 32-40 35-40 38-42
土壤水分的基础知识
八、土壤水分特征曲线 土壤水的基质势(或土壤水 吸力)是随土壤含水量的变 化而变化的。它们之间的 关系曲线称为土壤水分特 征曲线。
含水量相同时，不同质地土壤水吸力大小顺序为： 粘土>壤土>砂土 土壤水吸力相同，不同质地土壤含水量大小顺序为： 粘土>壤土>砂土
烟草—水分关系
龙怀玉
中国农业科学院农业资源与农业区划研究所
讲义提纲 1.水分对于烟草的重要性 2.土壤水分的基础知识
3.烟草水分生理简介
4.烟田水分管理
5.我国烤烟需水量的空间分布特征
6.目前我国烟草—水分关系研究应该注意 的几个问题
水分对于烟草的重要性 毛主席亲自主持制定的农业八字宪法： 土、肥、水、种、保、管、工、密
土壤水分的基础知识
五、土水势 • 与自然界其它物体一样，土壤水具有不同数量和 形式的能量。 • 所谓土水势，就是指土壤水的势能与纯自由水的 能量之差。 • 土水势是除温度以外的所有的能够影响土壤水化 学势的各种因素之和。因此，土水势由各种分势 组成： ψ = ψm+ ψp+ ψs+ ψg….
土壤水分的基础知识
淹水时间（h） 烤后叶
相对值
还原糖
总烟碱
糖/碱
0 12 24 72 120
167 100 11.8 171 105 15.8 145 87 14.8 51 29 6.7 43 25 5.5 烟草栽培生理，韩锦峰主编
1.2 0.76 0.90 0.97 0.62
12.3 22.2 16.9 6.9 8.4
有收无收在于水，
收多收少在于肥！
水分对于烟草的重要性
灌溉是调控烟草的产量与品 质的重要手段； 烟草比一般农作物对水分更 加敏感；水分不足会绝产， 水分过多也会片烟无收
水分适当 水分过少
水分过多
水分对于烟草的重要性
淹水时间对烟草产量和化学成分的影响(g/株)
淹水显著地 降低了生物 产量、烟碱、 还原糖含量
七、水分常数 不同类型土壤的水分常数不同。
华北平原不同土壤质地的几种水分常数（重量，%）
土壤质地 砂壤土
轻壤土 中壤土 重壤土 轻粘土 中粘土 重粘土
吸湿系数 1-2
1-2 2-3 2-3 -
凋萎系数 4-6
4-9 6-10 6-13 15.0 12-17 -
田间持水量 22-30
22-28 22-28 22-28 28-32 25-35 30-35
不同淹水时间对烟草采收末期的根、茎、叶 重量的影响（单位：g/株） 时间(天) 根 叶 茎 总量 0 100.0 100.0 100.0 100.0 0.5 90.9 86.6 91.3 87.7 1 66.2 52.2 51.5 54.4 2 24.7 35.0 40.8 31.6 4 9.1 25.5 26.2 24.3
水分对于烟草的重要性
水分是烟草生产过程消耗对多的资源
• 在目前生产水平下，我国烤烟大田耗水量 大约为30万~50万公斤/亩（300~500方/ 亩）。按目前1.5元/方的水价，相当于 450~750元/亩
土壤水分的基础知识
一、土壤水的基本含义 二、土壤水的类型及其有效性 三、土壤水分含量的表示方法 四、土壤水贮量 五、土水势 六、土壤水运动 七、土壤水常数 八、土壤水分特征曲线 九、土壤-植物-大气水分连续体
土壤水分的基础知识
五、土水势 3、溶质势（ψs） • 由于土壤溶质对土壤水的作用而引起的水分势 值的降低，称为溶质势。
• 其数值与渗透压相等，符号相反，为负值。
• 一般情况下，溶质势对土壤水本身的运动并没 有太大作用，但对根系吸水有影响。
土壤水分的基础知识
五、土水势 4、重力势（ψg） • 土壤水由于其所处的位置不同，因重力影响而 产生的势能也不同，有此而产生的水势称为重 力势。 • 重力势可正可负，它是与参照面相对而言的。 参照面以上的土壤水重力势为正值，参照面以 下的为负值。
3、相对含水量。土壤含水量占田间持水量的百分数 =土壤含水量/田间持水量。 可以说明土壤水的含量、有效性和水、气的比例等， 是农业生产上常用的土壤含水量的表示方法。
土壤水分的基础知识
四、土壤水贮量 • 指一定面积和厚度土壤中含水的绝对数量。
1、水深（Dw）：指在一定厚度（h）和一定面积 土壤中所含水量相当于同面积水层的厚度。单 位可以用cm或mm Dw= θv.h 2、绝对水体积（容量）：指一定面积一定厚度土 壤所含水量的体积，量纲为L3。如每亩多少方、 每公顷多少方
土壤水分的基础知识
一、土壤水的基本含义 是指在一个大气压下，在105℃条件下能从土壤 中分离出来的水分。与次生矿物结合的水不属 于土壤水分的范围。 土壤水分是烟草水分的直接来源，不管是灌溉 水、还是降雨都必须转化成土壤水之后才能被 烟草吸收、利用！
土壤水的主要来源有降雨、灌溉、地下水、以 及侧渗
一、土壤水的基本含义
五、土水势
7、土水势的测定
张力计法（tensiometers)
一般只能测定0～-85kPa范围内的土壤基模势。
压力膜法（pressure membrane apparatus）
它的测量范围在0~-1.5MPa之间。可以测定土壤 的吸水（湿润）曲线和脱水（释水）曲线。
图7-7 张力计结构示意图
土壤水分张力仪(Equilibrium Tensiometer)
土壤水分的基础知识
七、水分常数 3、田间持水量，又称适宜水分上限 当土壤被充分饱和后，多余的重力水已经渗漏， 渗透水流已降至很低甚至停止时土壤的含水量。 此时包括全部吸湿水、膜状水和毛管悬着水。 4、土壤饱和含水量，又称全容水量 土壤完全为水所饱和时的含水量，此时土壤 水包括吸湿水、膜状水、毛管水和重力水。 水分基本充满了土壤孔隙
H qk Z
q k ( ) Z
土壤水分的基础知识
七、水分常数
土壤水分常数是一些与植物生长、土壤的保水能力以 及水分的移动特征有关的特定数值。
1、吸湿系数，又称最大吸湿水量 是在相对湿度接近饱和空气时，土壤吸收水 汽分子的最大量。 2、凋萎系数，又称有效水分的下限 当植物产生永久凋萎时的土壤含水量。 此时土壤水是全部的吸湿水和部分膜状水。 凋萎系数 = 吸湿系数*（1.34～1.5）