第二章 烟叶调制的物理学基础

第二章烟叶调制的物理学基础

第一节烟叶干燥的基础理论

•鲜烟叶含水量80％～90％，经调制加工后再吸潮水分含量一般为15％～17％。•一、湿烟叶的物理学特性•烟叶属于多种复杂的大分子有机物质组成的多微孔毛细管胶体物质，鲜烟叶是含有大量水分的湿物料，要通过加热不断将水分排除。

•

(一)湿烟叶的水分状态

•烟叶组织中水分分为束缚水和自由水两类

•两种水分的划分是相对的，并没有严格的界限。(二)湿烟叶的主要热物理特性

•1．烟叶的比热容

•烟叶的比热容是指l kg烟叶在温度升高l℃时所需的热量。

•烟叶的比热容与烟叶含水量呈直线正相关

•湿烟叶的比热容随烟叶含水量降低而逐渐变小，在3．975 4～1．83l2kJ／(kg·℃)之间，烟叶烘烤干筋后的比热容为1．83kJ／(kg·℃)。

2. 烟叶的导热性及导热系数

•烟叶传导热量能力称为烟叶的导热性

•导热性通常以导热系数表示。•就单个烟叶来说，鲜烟叶比干

烟叶传热快，即导热性能好，导热系数大。

3.烟叶的导温性

•烟叶的导温性是衡量烟叶受热传导温度能力的参数，常用导温系数α表示。

•烟叶的导温系数与烟叶的导热系数λ、比热容c、密度ρ有如下关系：α=λ/cρ

•烟叶的导温系数随烟叶导热系数增加而增加。由于cρ（热容量）的大小与烟叶含水量关系密切，因而烟叶的导温性亦受制于烟叶含水量。

二、烟叶的干燥过程•（一）烟叶干燥过程中的热湿交换

•在烟叶调制干燥过程中，空气作为工作介质，既是热的载体，又是湿的载体，可以把它看做烟叶的干燥剂。

•空气与烟叶之间，以及叶组织内部发生热交换和质(水分)交换，热交换是热量由空气传递给烟叶，质交换是将水分由烟叶传递给空气。

•热交换的动力以温度梯度为

基础。即由高温区域向低温区传递；

•湿交换的动力主要来源于水分蒸发引起的湿度差和压力差，交换的能力与烟叶和空气的温度、渗透压、含湿量和水蒸气分压力的差有关。

烤烟调制过程中的热湿交换的表现形式为：•烟叶从周围热空气中获得热能，部分热能用来提高烟叶温度，由表及里逐步加温；•部分热能被用于烟叶水分的汽化蒸发，烟叶在受热加温

后，首先叶表面的吸附水开始汽化蒸发，并在叶表面形成一层蒸发层。

•随着叶温的逐渐升高，叶内细胞间的自由水分别以液体状态和蒸汽状态向叶表面蒸发层迁移。

•同时由于烟叶表里存在着温度差而形成的容湿量差，以及表里胞液浓度差造成的渗透压差，烟叶内的结合水就由内部细胞逐层向外部细胞迁移。

•烟叶干燥中的热交换与质交

换流向是反向的，即热量由空气传递给烟叶，烟叶再把热量由表及里向纵深传递；

•而质交换则是水分由内逐步向外传递，然后由叶表面蒸发传递给空气而完成热湿交换。烟叶烘烤过程中的热湿交换是以两种形式进行的：

•一种是烟叶与周围空气之间的热湿交换

•一种是烤房内外的热湿交换。•烟叶蒸发出的水分，由载湿体

(空气)通过烤房内外存在的

温度差和湿度差作为动力，将水分由排气口(天窗)排出烤

房

•在烤房下部进气口(地洞)处，由于室外气压大于室内气压，烤房外空气将通过进风口进入烤房内，被火管加热后，作为载热体加热烟叶，重复上述热湿交换过程。

•也是烤房设备进行通风排湿自控设计的基本原理。(二)烟叶中水分的蒸发•田间烟叶水分蒸发——气孔

•烘烤过程

•由于叶表面细胞的水分散失，而使表皮细胞与内部细胞间形成渗透压差。

•叶面和叶背在细胞的组织结构方面是不相同的，因此叶面部分内外细胞间的渗透压差比叶背部分要大些，这样叶面水分的蒸发速度就比叶背大些。

(三)烟叶中叶片与叶脉间的水分迁移

•在整个烟叶中，叶脉含水量约占总量的1／3。

•叶片的渗透压往往比叶脉高。因此，叶脉中的水分就会向叶片转移。

•烘烤初期，尽管叶片水分会有较多散失，而叶脉中的部分水分要首先转移到叶片中，再经由叶表蒸发散失。

•当烟叶失水干燥到一定程度，水分的输导组织机能将减退，水分的转移逐渐停止，这时叶片与叶脉就像一般固体物料干燥一样，各自按照各自的脱

水过程进行脱水干燥。

烟草

•一、植物分类学：茄科，烟草属（黄花烟亚属、普通烟草亚属、碧冬烟草亚属）

•二、栽培类型：红花烟草、黄花烟草

•我国分类（品种特性、特征、栽培条件、调制方法）

•烤烟：

•晒烟：晒红烟和晒黄烟（相当于国外的深色晒烟和浅色晒烟）•晾烟:深色、浅色晾烟，马里兰烟、雪茄外包叶烟

•白肋烟：

•香料烟：又称土耳其烟•黄花烟：莫合烟，

烤烟大田长势

烤后烟叶

白肋烟

•香料烟

晒红烟

晒黄烟

马里兰烟

(四)烟叶的干燥速度•单位面积、单位时间内脱水量来表示，单位是kg／(h·m2)。

•湿基含水量，即以物料的湿重(物料干重+水分)为基准的，用％表示，其含水率数值在100％以下。

干基含水量

•实际上是水分与物料绝对干质量的比率，，能准确地反映出物料的干燥速度。因为干物料的重量在水分蒸发时，仍然保持不变。

•鲜烟叶的干基含水量多在500％～600％。

三、影响烟叶干燥的因素

•1．环境温度

•通常每升温15℃，空气的含湿量就能增大一倍左右。2．相对湿度

•相对湿度越低，空气中相对于其饱和含水量的水分亏缺量越大(空气的饱和差越大)，烟叶水分的蒸发就越容易；•在生产实践中，通常用湿球温

度代替相对湿度来衡量烟叶的环境湿度。

3．进排风量

•空气流速越大，饱和水气越易带走，烟叶得到的热量就越多，所以烟叶的水分蒸发散失就越快。

(四)烟叶干燥引起的形变

•长、宽、厚均收缩

•依烟叶的品种、营养状况、成熟度和部位不同，收缩率各不相同。