烟叶烘烤过程中水分变化及干燥数学模型构建

[目的]探究不同部位烟叶烘烤过程中的水分变化及干燥数学模型,为准确预测烟叶烘烤过程水分变化及烟草精准烘烤提供理论依据.[方法]以大理州凤仪烟区烤烟品种云烟85不同部位烟叶为试验材料,运用水分干燥理论,选取6种常用的水分干燥数学模型,基于Matlab2014a利用高斯—牛顿算法对数学模型进行非线性最小二乘法拟合求解,并根据筛选的模型进行拟合检验.[结果]不同部位烟叶烘烤过程中水分比均呈下降趋势,中、上部叶干基水含率为1.5~0.5g/g时干燥速率达最大值,平均干燥速率分别为0.0281和0.0262g/(g?h),下部叶干基水含率为3.0~1.5、1.5~0.5和0.5~0时干燥速率均呈逐渐递减趋势,平均干燥速率分别为0.0337、0.0285和0.0065g/(g?h).不同部位烟叶的水分有效扩散系数在干叶期均随干基水含率的减小而增加,在干筋期随干基水含率的减小而减小.Wang and Singh模型可较好地描述和拟合下、中、上部烟叶烘烤过程中水分干燥的变化规律,决定系数(R2)分别为0.9928、0.9733和0.9653,且验证效果好.[结论]Wang and Singh模型可更好地描述和预测不同部位烟叶烘烤过程中烟叶水分干燥的变化规律.     

烟叶烘烤过程干燥模型的建立与评价

2015—2016年,以湖南省桂阳烟区烤烟品种K326、云烟87、云烟85中部叶为试验材料进行烘烤试验,选取Newton/Lewis、Henderson and Papis、Wang and Singh、Logarithmic、Page 5种干燥模型,通过回归分析法对烘烤过程中水分比进行模型拟合,并研究烘烤过程中烟叶水分变化与干燥速率。结果表明:2015年烤烟中部叶烘烤过程中的水分比均呈下降趋势,烟叶干燥速率随烟叶干基含水率的下降而下降;Wang and Singh模型可较好地描述并拟合烤烟中部叶烘烤过程中的水分比变化,K326、云烟87、云烟85的模型拟合决定系数R~2分别为0.995 9、0.987 8、0.989 2;采用线性回归法,以2016年烤烟中部叶水分比实测值和Wang and Singh模型理论预测值对模型进行验证,线性回归决定系数R~2分别为0.969 4、0.971 5、0.965 8。Wang and Singh模型在常规烘烤条件下具有较好的验证效果,可为湖南桂阳烟区不同品种中部叶烘烤过程中水分变化提供描述和预测。     

基于深度学习的皖南烟区烟叶分级模型构建与应用研究

本文开展了烟叶智能化分级研究,主要包括烟叶分级模型构建和烟叶自动化分级设备设计。结果表明：基于预训练的VGG-16模型在皖南烟区烟叶分级上的建模结果表现良好,模型预测能力较强;结合烟叶分级模型算法设计的烟叶自动化分级设备初步实现了烟叶分级自动化,提升了烟叶分级工作效率,降低了人员投入,提高了烟叶分级质量一致性。     

不同带茎方式烟叶烘烤过程水分迁移特性

【目的】探究烘烤过程中带茎烟叶水分迁移特性,为揭示带茎烘烤烟叶干燥机理提供参考。【方法以"云烟87"上部叶为试验材料,利用质外体染色示踪法、阿贝折射仪法及核磁成像技术,研究烘烤过程不同带茎位置和不同带茎长度条件下烟叶水分的迁移、状态和干燥特性。【结果】主脉木质部导管与茎秆形态学下端木质部导管相连接,带茎烘烤过程中烟叶位于茎秆形态学上端时,有利于茎秆中的自由水经茎秆形态学下端木质部导管进入主脉木质部导管向叶片迁移,进而显著延缓叶片和主脉组织水分散失,随着带茎长度的增加延缓作用更明显。烘烤过程中带茎烟叶主脉木质部导管迁移速率逐渐降低,与鲜烟叶相比,42和54℃主脉水分迁移速率分别减小75%和94%,主脉木质部导管由叶基至叶尖水分迁移速率也呈降低趋势。烟叶位于2cm长的茎秆形态学上端时,烘烤后期主脉部分水分向茎秆迁移,有利于烟叶的干叶和干筋。【结论】带茎烘烤过程中烟叶位于茎秆形态学上端时,随着带茎长度的增加延缓烟叶干燥的作用增强。     

陇县烟区中烟202品种上部烟叶烘烤工艺优化研究

为解决陇县烟区烟叶成熟期干旱条件下中烟202上部烟叶不易烘烤的问题,通过改变变黄后期和定色后期的湿球温度和烘烤时间,对上部烟叶烘烤工艺进行了优化。结果表明,适当提高变黄后期与定色前期的湿球温度,协调烘烤时间,可提高烤后烟叶中上等烟比例、均价,改善烟叶外观质量,提高单叶重,使烟叶化学成分协调。总体上,改进后的烟叶烘烤工艺提高了上部烟叶烘烤质量和可用性。     

豫南部分烟区烟叶烘烤失误的原因及对策

豫南烟区是河南省新开发的优质烟区，良好的自然生态环境形成其独特的烟叶品质特色。然而，由于该区部分地方优质烟规范化生产技术还不够完善，特别是烟叶烘烤方面存在较大问题，烘烤失误时有发生，造成烟叶质量不稳，烟叶品质特色不能充分显现，植烟效益不高，成为这些地区优质烟开发的主要限制性因素。为此，我们依据近年调查研究结果，剖析了烘烤失误产生的原因，并提出了解决问题的对策。１　烘烤失误的表现调查中发现，从烤后烟叶质量来看，烘烤失误主要有烤青和烤黑两大类。１．１　烤青因变黄不足，过早干燥造成的失误。１．１．１　…     

烟叶叶脉水分迁移干燥特性分析

[目的]探究烘烤过程中烟叶叶脉水分迁移干燥特性,为优化烘烤工艺提供理论依据.[方法]以K326中部叶为试验材料,研究采后烟叶主脉和支脉维管束示踪染液分布、水分迁移速率,以及烘烤过程中烟叶失水状况和形态变化.[结果]烟叶叶脉水分迁移由叶基主脉维管束出发,优先向最近支脉迁移,最终到达叶尖部;烟叶主脉维管束水分迁移速率由叶基向叶尖呈逐渐减小趋势,距离叶基越近的支脉维管束水分迁移速率越大,支脉维管束水分迁移速率大于主脉维管束水分迁移速率.烘烤过程中,烟叶由叶基至叶尖水含率基本呈减小趋势;烟叶主脉直径收缩率逐渐增大,烘烤至42℃前,靠近叶基部主脉直径收缩率较大,42℃后,靠近叶尖部主脉直径收缩率较大,叶基部与叶中部间的主脉直径收缩率最小.[结论]烟叶叶脉水分迁移影响烘烤过程中烟叶各部分水分及主脉形态变化,叶脉水分迁移特性与烘烤过程烟叶失水特性间的关系可为烟叶水分散失的调控及烘烤工艺优化提供参考.     

云南省主产烟区烟叶化学成分的部位特征

 在云南省多种生态条件下对不同主产烟区烟叶化学成分的部位特征进行了初步分析。结果表明：思茅烟区总糖含量部位间差异较大;大理烟区烟碱、总氮含量部位间差异较大;保山烟区钾、氯离子含量部位间差异较大;玉溪烟区糖/碱部位间差异较大;曲靖烟区氮/碱部位间差异较大。     

预凋萎烟叶烘烤过程中水分迁移干燥及形态收缩特性

【目的】研究预凋萎处理烟叶烘烤过程中水分迁移干燥及形态收缩特性,为烘烤工艺优化提供依据。【方法】以烤烟品种K326中部叶为试验材料,烤前对烟叶进行凋萎处理,研究烘烤过程中预凋萎烟叶温度、水分迁移态势、含水率和形态收缩的变化,并利用干燥收缩模型分析烟叶在烘烤过程中的失水收缩行为。【结果】与未进行预凋萎的烟叶相比,变黄期预凋萎烟叶叶温提高0.5~1℃,干筋期叶温、脉温提高0.5~2℃;烘烤过程中预凋萎烟叶主脉水分核磁信号强度明显较弱,主脉水分向叶片迁移效率较高,变黄期主脉的失水比率增大,主脉湿基含水率下降较快;预凋萎烟叶变黄期主脉直径收缩率增幅较大,烘烤过程中烟叶叶片和主脉体积比与水分比呈非线性变化,利用Quadratic收缩模型可以很好地预测烟叶叶片和主脉的失水收缩变化。【结论】与未进行预凋萎的烟叶相比,烘烤过程中预凋萎烟叶主脉水分迁移干燥及形态收缩加快。     

南平烟区烟叶钾含量与烟叶质量的关系研究

分析了南平烟区421个烟叶样品的钾含量及其与烟叶质量的关系。结果表明:南平烟区烟叶钾含量丰富,平均值高达3.15%,较往年变化很小。各烤烟品种烟叶钾含量以云烟87最高,云烟85最低。烟叶钾与烟叶总氮、硫、氮碱比、磷、钙、铁、锰、锌呈极显著正相关,与总糖、还原糖、淀粉、两糖差呈极显著负相关,与糖碱比、灰分呈显著负相关。虽然南平植烟土壤全钾含量处于较低^中等水平、速效钾含量处于低中等水平、速效钾含量处于低^较低水平,但是烟叶钾含量丰富;烟叶钾与土壤全钾、速效钾相关不显著。因此,南平烟区应当适量施用钾肥,同时采取有效措施,提高钾肥利用率。     

烘烤过程中烟叶的水分动态与生理变化关系的研究

研究了烟叶烘烤过程中某些生理变化及与水分动态的关系。结果表明,随着烘烤过程的进展,失水速度表现为先慢后快再减慢的Ｓ型曲线变化;丙二醛（ＭＤＡ）积累量与失水率密切相关（ｒ＝０．８４９２）;叶绿素的降解量与失水率呈显著负相关（－０．９１０１）,脂氧合酶（ＬＯＸ）活性在０￣２４ｈ缓慢升高,２４￣４８ｈ期间急剧上升,４８ｈ水分散失３４．７％时达到高峰,之后明显下降,直到活性消失,ＬＯＸ活性与叶绿素降解均呈     

猪肉系水力相关QTL的整合定位与基因关联分析

【目的】通过构建整合图谱及Meta分析,利用数学模型整合优化猪肉系水力相关数量性状位点（QTL）,并比较已知候选基因与“真实”QTL(MQTL)的位置,分析其相关性,为猪肉系数力的分子标记辅助选择奠定基础。【方法】收集2000年至今发表的猪肉系水力相关QTL信息,以美国肉畜研究中心（USDAMARC 2.0）公布的猪遗传连锁图谱为参考图谱,利用BioMercater 2.1软件将已报道的猪肉系水力相关QTL映射到参考图谱,构建新的整合图谱,分析其中存在的QTL簇;对各QTL簇进行Meta分析,将原始QTL整合为“真实”QTL(MQTL);将已知的候选基因促红细胞生成素受体基因（EPOR）、锚定蛋白1基因（ANK1）、碳酸酐酶Ⅲ基因（CAⅢ）和氟烷基因（HAL）映射到整合图谱,比较其与MQTL的位置关系,并分析二者的关联性。【结果】共收集到80个猪肉系水力相关QTL,将其进行比对、映射后,成功构建了新的整合图谱,并通过Meta分析定位了12个MQTL,这些MQTL的图距与原始QTL的平均图距相比均有不同程度的缩短。EPOR基因、ANK1基因分别定位在MQTL3、MQTL12的置信区间内,其中ANK1基因映射到整合图谱后与MQTL12的中心位置一致。【结论】整合定位的12个MQTL的图距为3.66～28.98 cM,较原始QTL缩短35.82%～78.81%,提高了QTL定位的准确度和有效性。     

烘烤过程中拉长变黄和定色时间对烤烟中性致香成分含量的影响

利用河南省郏县步进式烤房研究了变黄期与定色期拉长烘烤时间对烟叶中性致香成分含量的影响。结果表明：①拉长了变黄和定色时间的3个处理T2,T3,T4均提高了烟叶中性致香成分总量;②苯丙氨酸类、类胡萝卜素类、类西柏烷类、新植二烯类致香物质含量在42℃变黄拉长12 h处理(T2)最高;定色期54℃定色拉长12 h的处理(T3)较正常烘烤处理(T1)只提高了类胡萝卜素类及新植二烯类产物含量;在变黄期与定色期均拉长12 h处理(T4)的棕色化产物含量在4个处理中最高,且T4处理与正常烘烤处理T1相比,苯丙氨酸类、类胡萝卜素类、新植二烯类致香物质含量提高,类西柏烷类物质含量降低。     

基于遥感技术的林地枯落物持水量研究

林地枯落物持水量的研究已成为森林水文研究的重要方向之一。采用Palsar雷达数据和CBERS CCD光学遥感数据,结合样地调查数据,采用分类和回归树模型对大岭山林场的林地枯落物持水量进行了估测研究。研究结果表明遥感技术可以用于林地枯落物的估测。本研究为今后中国南方开展大面积的林地枯落物持水量提供了一种连续的、可行的和廉价的研究方法。     

烤烟散叶插签烘烤过程中叶温的变化

【目的】研究烤烟散叶插签烘烤过程中叶温的变化情况,完善散叶烘烤工艺,以推动散叶密集烘烤的落实与推广。【方法】运用叶温测定仪与温湿度自控仪,测定烟叶在散叶插签烘烤过程中的叶温、干球温度、湿球温度和相对湿度,探讨烘烤过程中叶温变化的影响因素。【结果】散叶插签烘烤过程中叶温的变化分为4个阶段:预热阶段、叶温平稳阶段、缓慢升温阶段、快速升温阶段。在叶温变化的不同阶段主要影响因素不同,预热阶段的主要影响因素是干球温度;叶温平稳阶段的主要影响因素以干球温度为主,以湿球温度与相对湿度为辅;缓慢升温阶段的主要影响因素是湿度;快速升温阶段的主要影响因素是温度。【结论】散叶密集烘烤过程中叶温的变化代表了叶片的真实烘烤状态,对研究散叶烘烤过程中烟叶物质转化和烟叶质量形成有一定意义,有助于进一步完善散叶烘烤工艺。     

水分胁迫对4树种幼苗叶水势和持水力的影响

以皂荚(Gleditsia sinensis)、核桃(Juglans regia)、柿子(Diospyros kaki)和黑枣(Diospyros lotus)为材料,在田间持水量为80%、60%、40%和30%的条件下对4树种幼苗叶含水量、叶水势和叶持水力进行了研究。结果表明:严重水分胁迫下,4树种叶含水量降低幅度是核桃<柿树<皂荚<黑枣,核桃和柿树能够保持较高的叶水势,而皂荚和黑枣的叶水势则比较低;充足供水条件下,4树种叶持水力是皂荚>核桃>柿树>黑枣,水分胁迫诱导了皂荚、柿树和黑枣叶片持水力的提高,而耐旱的核桃却没有明显的变化。     

小陇山林区主要林分类型森林土壤持水能力研究

以小陇山林区阔叶混交林、锐齿栎林、日本落叶松林和针阔混交林4种主要林分类型森林土壤为研究对象,对不同林分类型森林土壤持水特性进行了研究.结果表明:各林分类型森林土壤容重变化在1.28～1.44g/cm3之间,排序为:阔叶混交林>日本落叶松>针阔混交林>锐齿栎林;土壤总孔隙度变化在45.82%～51.7%之间,排序为:锐齿栎林>针阔混交林>阔叶混交林>日本落叶松;各林分类型土壤最大持水量及非毛管持水量随着土壤深度的增加,都呈现递减趋势.土壤最大持水量排序为:锐齿栎林>针阔混交林>阔叶混交林>日本落叶松,非毛管持水量排序为针阔混交林>阔叶混交林>锐齿栎林>日本落叶松;各林分类型森林土壤最大持水量均值为2 801.0t/hm2,有效持水量均值为872.3t/hm2.林区森林土壤有效持水量均值低于1 000t/hm2,仅相当于87.2mm的降水,表明小陇山林区森林土壤持水能力较弱.     

添加粉煤灰对煤矸石基质有效水和持水性能的影响

【目的】探索添加粉煤灰对煤矸石基质有效水分和持水能力的影响,为推进矿区生态修复和废弃物的资源化利用提供理论依据。【方法】以煤矸石和生土按照1∶1质量比混匀的煤矸石基质为研究对象,分别添加不同质量分数（0%（CK）、10%（F1）、20%（F2）和50%（F5））粉煤灰,经浇水处理后,取一部分煤矸石基质测定其颗粒组成,同时用环刀取不同处理的煤矸石基质测定其水分特征曲线,计算不同处理煤矸石基质的体积含水率（θ）和水吸力（S）,用Gandner幂函数经验公式（θ＝aS^-b）对参数a（表征持水能力）和b（表征体积含水率变化的快慢）进行拟合。在此基础上,计算不同处理煤矸石基质的比水容量、大中小孔隙占比、田间持水量、萎蔫系数及速效水、缓效水和有效水含量。【结果】①与CK相比,添加粉煤灰使煤矸石基质的粉粒含量显著增加了3.81~15.62个百分点,砂粒和黏粒含量显著减少了3.87~9.87个百分点和0.10~6.01个百分点。②不同处理煤矸石基质的Gardner幂函数方程拟合系数（R²）在0.953 8~0.994 7。随着粉煤灰添加量的增加,方程拟合参数a呈增加趋势,b呈减小趋势,煤矸石基质的水分特征曲线也逐渐升高。煤矸石基质的比水容量随水吸力的增大呈现出先增大后减小的趋势。在任一水平的水吸力状态下,添加了粉煤灰的煤矸石基质的比水容量均大于CK,并且随着粉煤灰添加量的增加而增大。添加粉煤灰可以减少煤矸石基质的大孔隙比例,增加中小孔隙比例,其中F1、F2、F5的中、小孔隙比例分别较CK上升1.820,3.223,4.180个百分点和4.256,6.890,12.083个百分点。③随着粉煤灰添加量的增加,煤矸石基质的田间持水量及速效水、缓效水和有效水含量显著增加,但萎蔫系数无显著变化。【结论】添加粉煤灰可以改善煤矸石基质的颗粒组成和孔隙状况,提高其有效水含量和持水能力。     

基于神经网络的烟叶复烤回潮过程预测控制模型

针对烟叶复烤回潮过程系统复杂、参数耦合干扰、延迟滞后等问题,以两段式烟叶复烤回潮工艺为研究对象,依据生产中工艺参数实时数据,构建了基于SVM神经网络的烟叶复烤回潮过程预测控制模型。该模型通过训练学习,可以准确描述出口含水率与其它工艺参数之间的内在关系,有效预测二次润叶出口含水率,最大绝对误差不超过0.45%,为烟叶复烤回潮工艺提供了可行的预测控制方案,形成了出口含水率的有效调控,对烟丝生产加工过程具有重要的指导意义。