CN115336782B - 一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法及醇化控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法及醇化控制系统，在醇化前期，通过升高密封垛内的温度、相对空气湿度和氧气浓度，在保证烟叶不出现油印和发生霉变的前提下，提高烟叶的醇化速度，使烟叶中各化学成分的含量快速进入稳定变化趋势；在醇化中期，使烟叶在高温、高氧气浓度和适宜相对空气湿度的环境中加速醇化，并对烟叶中各化学成分的含量在稳定变化趋势下的变化规律进行拟合，同时建立感官评吸模型，利用感官评吸模型获取烟叶醇化达标的最早时间；在醇化后期，通过降低烟叶醇化速度的方式对烟叶进行提质和保质处理，实现保护和改善烟叶品质的前提下，大幅缩短烟叶醇化时间，从而满足卷烟生产按时供应，并节约仓储及人力资源。

Description

一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法及醇化控制系统

技术领域

本发明涉及一种卷烟工业成品片烟仓储过程醇化技术，具体而言，涉及一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法及醇化控制系统。

背景技术

烟叶仓储的其中一个功能是完后烟叶醇化，通过醇化改善新烟的外观及内在品质，从而为卷烟工业提供品质更高的原料。烟叶醇化是指复烤加工后的烟叶在一定温湿度及气体浓度 (氧气、氮气等)环境下，经过一定时间微生物发酵与微量元素氧化反映，完成其内在化学成分转化和外资物理变化的过程，是消除烟叶质量缺陷、提升烟叶评吸质量(主要是改善烟叶香气质和香气量，消除和降低杂气和刺激性)的重要措施，是烟叶进入配方前的重要原料处理环节。

烟叶存储的主要目的是创造烟叶的“时间效用”，使烟叶在效用最高的时间得到充分利用，充分发挥烟叶的质量潜力，实现烟叶资源在时间上和品质上的优化配置，达到保护和改善烟叶品质的目的。烟叶醇化主要分为自然醇化和人工醇化两种方式，而自然醇化是目前卷烟企业烟叶醇化采取的主要措施。与人工醇化相比，自然醇化具有烟叶色泽更亮、香气更纯、评吸效果更佳等优点，但是自然醇化烟叶的仓储周期较长，对库房资源、人力资源及其他生产成本占用较多。

在自然醇化过程中，不同等级的烟叶对存储的温湿度条件及氧气浓度等条件要求存在差异，而自然条件下的温湿度差异较大，使得烟叶醇化过程受环境因素影响较大，即自然条件不能够完全满足卷烟生产的需求，实现烟叶醇化的定期供应，不能够实现烟叶的“时间效用”最大化。

有鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的烟叶醇化技术无法对烟叶质量的转化过程进行准确描述，在醇化过程中作业人员无法准确判断出烟叶醇化的结束时间，往往评经验开垛，导致烟叶醇化耗时长、占用仓库及人力资源多，不能满足烟叶原料的适时优质供应。

本发明的目的在于提供一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法及醇化控制系统，在醇化前期，通过升高密封垛内的温度、相对空气湿度和氧气浓度，在保证烟叶不出现油印和发生霉变的前提下，提高烟叶的醇化速度，使烟叶中各化学成分的含量快速进入稳定变化趋势；在醇化中期，使烟叶在高温、高氧气浓度和适宜相对空气湿度的环境中加速醇化，并对烟叶中各化学成分的含量在稳定变化趋势下的变化规律进行拟合，同时建立感官评吸模型，利用感官评吸模型获取烟叶醇化达标的最早时间；在醇化后期，通过降低烟叶醇化速度的方式对烟叶进行提质和保质处理，实现保护和改善烟叶品质的前提下，大幅缩短烟叶醇化时间，最大化烟叶的时间效用，从而满足卷烟生产按时供应，并节约仓储及人力资源。

本发明通过下述技术方案实现：

一方面，

本发明提供一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法，包括以下步骤：

将复烤片烟在温度为30℃±2℃，空气相对湿度为65％～70％，氧气浓度为23％～27％的密封垛内进行第一阶段发酵180天；并对所述第一阶段发酵结束时的复烤片烟的多种化学成分的含量进行第一次采样，得到一号样本；

保持密封垛内的温度和氧气浓度不变，调整密封垛内的空气相对湿度为55％～65％，继续进行第二阶段发酵180天；并在第二阶段发酵过程中，每隔30天对所述多种化学成分的含量进行采样，得到二号样本至七号样本；

根据所述一号样本至所述七号样本建立感官评吸模型，所述感官评吸模型包括所述多种化学成分的含量随时间变化的回归模型和最优感官评吸值目标函数；

根据所述感官评吸模型，获取所述多种化学成分的含量均进入2001年烟草行业职业技能鉴定统编教材《烟叶分级工》规定的烤烟适宜化学成分含量范围且所述感官评吸值达到最优的最早时间；

调整密封垛内的温度为＜20℃，空气相对湿度为55％～60％，氧气浓度为＜2％，继续进行第三阶段发酵，直到打开密封垛。

进一步的，

所述第一阶段发酵之前包括以下步骤：

将复烤片烟按照250kg/m³的存储密度且多层叠放的方式存入多个密封垛，并将存储有复烤片烟的多个密封垛按照烟叶品种进行分类；

向所述多个密封垛内充入浓度＞99％的氮气进行持续杀虫至少25天。

进一步的，

所述建立感官质量预测模型之后，包括以下步骤：利用BP神经网络对所述感官评吸模型进行训练。

进一步的，

多种化学成分包括：还原糖、烟碱、挥发酸、挥发碱、PH、多酚、类胡萝卜素和总氮。

进一步的，

所述感官评吸模型为：

其中，式(1)为感官评吸目标函数，式(2)为还原糖含量的变化函数，式(3)为烟碱含量的变化函数，式(4)为挥发酸含量的变化函数，式(5)为挥发碱含量的变化函数，式 (6)为PH值的变化函数，式(7)为多酚含量的变化函数，式(8)为类胡萝卜素含量的变化函数，Z表示物质总量，式(9)为总氮含量的变化函数，Z表示物质总量。

进一步的，

对所述多种化学成分的含量进行采样的方法包括：

从密封垛中取出复烤片烟的样品1kg～2kg；

依据烟草行业标准YC/T159-2002方法对样品中的还原糖含量和烟碱含量进行测定；

采用乙酸铅处理法对样品中的多酚含量进行测定；

依据烟草行业标准YC/T35-1996方法对样品中的挥发碱含量进行测定；

水溶液萃取后利用PH计对PH值进行测定。

进一步的，

所述一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法，还包括以下步骤：

在所述密封垛内设置多个矩阵式排列的发酵区；

在每一个发酵区内设置多个上下分布的发酵层，所述发酵层设置为环形结构；

在每一个发酵区内设置氧气调节装置、氮气调节装置、湿度调节装置和温度调节装置；所述氧气调节装置、所述氮气调节装置、所述湿度调节装置和所述温度调节装置设置在由多个上下分布的环形发酵层组成的柱状空间内；

在密封垛侧壁上间隔开设多个取样窗口，所述取样窗口靠近发酵区的发酵层，所述取样窗口关闭时，密封垛处于封闭状态。

另一方面，

本发明提供一种微环境条件下的复烤片烟醇化控制系统，包括：

温度调节装置，用于调节密封垛内的温度，将第一阶段发酵和第二阶段发酵的温度控制在30℃±2℃，将第三阶段发酵的温度控制在＜20℃；

湿度调节装置，用于调节密封垛内的空气相对湿度，将第一阶段发酵的空气相对湿度控制在65％～70％，将第二阶段发酵的空气相对湿度控制在55％～65％，将第三阶段发酵的空气相对湿度控制在55％～60％；

氧气调节装置，用于调节密封垛内的氧气浓度，将第一阶段发酵和第二阶段发酵的氧气浓度控制在23％～27％，将第三阶段发酵的氧气浓度控制在＜2％；

计时器，用于记录复烤片烟的醇化时长，当复烤片烟在密封垛内发酵180天、210天、 240天、270天、300天、330天和360天向工作人员发送提示消息；

数据采集模块，用于采集第一阶段发酵结束时复烤片烟的多种化学成分的含量，形成一号样本；采集第二阶段发酵过程中复烤片烟的多种化学成分含量的多组数据，得到二号样本至七号样本；

模型构建模块，用于根据所述一号样本至所述七号样本建立感官评吸模型，所述感官评吸模型包括所述多种化学成分的含量随时间变化的回归模型和最优感官评吸值目标函数；

感官质量预测模块，用于根据所述感官评吸模型，获取所述多种化学成分的含量均进入 2001年烟草行业职业技能鉴定统编教材《烟叶分级工》规定的烤烟适宜化学成分含量范围且所述感官评吸值达到最优的最早时间，并向工作人员发送提示消息。

进一步的，

所述模型构建模块包括：

数据输入单元，用于将所述一号样本至所述七号样本输入系统；

模型训练单元，用于利用BP神经网络对所述感官质量预测模型进行训练。

进一步的，

所述微环境条件下的复烤片烟醇化控制系统，还包括：

氮气调节装置，用于调节密封垛内的氮气浓度，将第一阶段发酵前密封垛内的氮气浓度控制在＞99％；

感官质量评价模块，用于对醇化后的复烤片烟进行感官质量评价；

控制模块，用于根据工作人员输入的参数，向所述温度调节装置、所述湿度调节装置、所述氧气调节装置、所述氮气调节装置发送控制信号。

本发明与现有技术相比，本发明提供的一种复烤片烟醇化方法及醇化控制系统，具有如下的优点和有益效果：

第一，本发明采用了分段式气调醇化方法，将复烤片烟的醇化过程分为了三个醇化阶段，且在每一个醇化阶段采用了不同的醇化方式，即在第一阶段醇化过程中，将密封垛内的温度调整为30℃±2℃，空气相对湿度调整为65％～70％，氧气浓度调整为23％～27％，同时向密封垛内填充氮气，在此环境中醇化180天，实现在高温高湿及较高浓度氧气下使烟叶中各化学成分的含量在最短时间内结束不稳定变化阶段，从而大幅提高烟叶的醇化速度，并且通过充入氮气防止烟叶在高温高湿中出现发霉和烟叶颜色快速变深的现象；在第二阶段醇化过程中，在保证密封垛内温度和氧气浓度不变的情况下，通过适当降低空气相对湿度为55％～65％的方式继续醇化180天，实现继续在高温环境下加快烟叶的醇化速度，同时将烟叶含水量控制在了11％～13％的安全含水量范围内，避免了烟叶出现发霉及颜色进一步加深，使烟叶经过前两次醇化阶段后所含化学成分含量的变化基本趋于稳定；另外在第二阶段醇化过程中，通过阶段性采样、建立感官评吸模型，得出了烟叶的理化特性变化规律，从而能够预测出烟叶的各项化学成分含量及感官质量均达到行业标准的条件下的烟叶醇化达标时间点，实现通过定时、定向醇化的方式来提高烟叶醇化速率，最大化时间效用，满足卷烟生产按时供应的同时节约仓储资源、人力资源及生产成本；在第三阶段醇化过程中，通过将密封垛内环境设置为低温、低湿、低氧，以此抑制烟叶醇化，达到烟叶的保质效果。

第二，本发明通过控制烟叶的装箱密度的方式使烟叶与密封垛内的气态环境充分接触，使烟叶得到充分发酵更，从而改善烟叶的醇化效率；并且，按照烟叶品质、等级的不同对装箱后的烟叶进行分类，以便在第二阶段醇化过程中对烟叶进行采样时更具有针对性，有利于针对不同烟叶提供不同的醇化调整策略。

第三，对密封垛的内部结构进行了改进，采用多层存储的方式，将密封垛分为了多个发酵区，每个发酵区又分为了多个发酵层，该装箱方式有利于烟叶与密封垛内的环境充分接触，提高醇化效果；并且，采用了环形结构的发酵层，将各调节装置设置在多个发酵层的柱状结构中间，最大程度保证各发酵区内的烟叶受热、保湿、吸氧更均匀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的微环境条件下的复烤片烟醇化方法流程图；

图2为本发明实施例1提供的在密封垛内温度为30℃±2℃、空气相对湿度为65％～70％、氧气浓度为23～27％的条件下醇化300天得到的各化学成分变化曲线；

图3为本发明实施例1提供的在密封垛内温度为30℃±2℃、空气相对湿度为55％～65％、氧气浓度为23～27％的条件下醇化180天得到的各化学成分变化曲线。

图4为本发明实施例2提供的改进的密封垛内部结构示意图。

附图标记：1-发酵区，2-发酵层，4-氧气调节装置，5-氮气调节装置，6-湿度调节装置， 7-温度调节装置，8-取样窗口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

目前，卷烟企业烟叶醇化主要采用自然醇化。与人工醇化相比，自然醇化的烟叶色泽更亮、香气更纯、评吸效果更佳等优点。但是，烟叶的质量转化过程非常复杂，目前仍然难以彻底描述其内部化学成分的变化过程。为了使烟叶醇化更加充分以达到醇化标准，卷烟企业在对烟叶进行自然醇化过程中一般会将醇化周期控制在18～30个月，使得这个醇化周期较长；并且，由于目前尚无对烟叶质量转化过程的准确描述，导致在醇化过程中工作人员无法准确判断出烟叶醇化的结束时间，往往评经验判断开垛时间，或通过不定次对烟叶进行化学成分检测及感官质量测定的方式判断烟叶是否醇化完成，该情况导致自然醇化对库房资源、人力资源及其他生产成本占用较多。另外，不同地区的自然条件不同，不同品种及不同品质的烟叶对醇化环境的需求不同，进一步导致工作人员无法很好地烟叶的醇化质量。甚至出现在某些低温低湿的环境中，烟叶中的化学成分还未得到充分转化就被结束了醇化过程。也出现了在某些高温环境中，烟叶醇化速度较快而工作人员未在烟叶品质及外观最佳的时间段内及时取出烟叶，而使其在密封垛内继续醇化，不仅导致开垛时烟叶品质受到影响，而且占用了多余的库房资源、人力资源及其他生产成本，也无法满足卷烟生产的需求实现烟叶醇化的定时定期供应。

虽然，现已有诸多关于通过人为介入的方式来改善垛内环境，优化自然醇化工艺，提高烟叶品质的研究，如通过研究烟叶在不同阶段的耗氧规律、烟叶在自然醇化过程中内部化学成分的变化规律、低氧环境下醇化对烟叶化学成分的影响等。但上述研究也仅从单一角度为如何改善自然醇化效果提供了参考，并未给出相应的醇化工艺流程，更没有明确给出如何判断烟叶醇化结束时间的方法。

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实施例提供了一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法，根据烟叶库存条件和醇化过程中烟叶的理化特性的变化规律，通过调节烟叶醇化环境参数，定时、定向醇化的方式来提高烟叶醇化速率，最大化时间效用；并且在保证醇化后的烟叶的各项化学成分含量及感官质量均达到行业标准的条件下，能够准确判断出烟叶醇化达标的时间点，满足卷烟生产按时供应的同时节约仓储资源、人力资源及生产成本。

该复烤片烟醇化方法，其实施流程如图1所示，包括以下步骤：

步骤1：将某一等级的复烤片烟在温度为30℃±2℃，空气相对湿度为65％～70％，氧气浓度为23％～27％的密封垛内进行第一阶段发酵180天。

现有研究表明，自然醇化条件下，环境空气温度越高，烟叶中的各化学成分的含量变化越剧烈，醇化速度越快；温度越低，烟叶中的各化学成分的含量变化越迟缓，醇化速度越慢；在自然醇化初始阶段，烟叶醇化的最适温度为20℃-30℃；低温的环境条件不利于片烟的外观质量与感官质量的改善；另外，烟叶含水率过低会影响自然醇化进程，但含水率过高会使烟叶颜色变深的速度加快，影响醇化质量；烟叶含水率保持在11％～13％有利于烟叶醇化，对应与环境相对空气湿度为55％～65％；当烟叶的水分一般大于16％时易发生霉变，当烟叶水分高于14％时易发生油印。

基于上述研究结果，本实施例在醇化的初始阶段，在适宜的自然醇化条件的基础上，通过提高密封垛内的温度、空气相对湿度和氧气密度的方式来加快初始阶段烟叶的醇化速度。具体的，将密封垛内的温度升高至30℃±2℃，并根据烟叶发生霉变的水分一般大于16％、烟叶发生油印的水分高于14％的结论分析，在保证烟叶不发生油印且不生霉的前提下，将密封多内的空气相对湿度调整为65％～70％(对应于烟叶含水率12.5％～13％)，从而进一步加快烟叶在醇化初期的醇化速度；此外，适当升高氧气浓度也有利于加快烟叶的醇化速度，本实施例将密封垛内的氧气浓度升高至23％～27％。通过同时升高垛内的温度、空气相对湿度和氧气浓度，实现在确保烟叶含水量安全的前提下最大程度提高烟叶在醇化前期的醇化速度。

本实施例在上述温度范围、相对空气湿度范围及氧气浓度范围内，将密封垛内的温度设置为30℃±2℃，相对空气湿度设置为65％～70％，氧气浓度设置为23％～27％。在该微环境条件下对烟叶进行醇化，并采集醇化开始时(0时刻)烟叶的含水率及各化学成分(还原糖、烟碱、挥发酸、挥发碱、PH、多酚、类胡萝卜素和总氮)的含量，此后每隔30天各采集一次烟叶的含水率及各化学成分的含量，持续300天，得到如表1所示的数据样本，并根据数据样本绘制出如图2所示的烟叶含水率及各化学成分的散点图。从图2中可以看出，烟叶的含水率及各化学成分的含量在180天之前的变化无明显规律，在180天之后成一致上升或下降趋势。

(％)	还原糖	烟碱	挥发酸	挥发碱	PH	多酚	类胡萝卜素	总氮
									0	28	2.62	0.175	0.237	5.22	3.32	146	2.32
30	23	2.56	0.17	0.24	5.1	2.9	156	2.25
									60	18.6	2.5	0.165	0.241	4.97	2.5	170	2.2
90	19.2	2.43	0.185	0.221	4.92	2.35	174	2.2
									120	20	2.38	0.192	0.201	4.9	2.25	180	2.2
150	19.7	2.41	0.193	0.185	4.81	2.2	188	2.19
									180	19.5	2.45	0.195	0.172	4.73	2.2	194	2.18
210	19.2	2.39	0.225	0.16	4.7	2	199	2.14
									240	19	2.31	0.24	0.15	4.68	1.9	202	2.1
270	18	2.32	0.26	0.1495	4.63	1.95	201	2
									300	16.5	2.33	0.283	0.151	4.6	2	201	1.89

表1

因此，本实施例将180天作为一个时间拐点，将180天以前作为烟叶醇化的第一阶段。当然，本实施例中密封垛内的温度、空气相对湿度及氧气浓度均设置为最高，即在预设范围内的最极端的条件下，180天为烟叶的含水量及各化学成分含量结束不稳定变化的最早时间，在同时降低垛内温度、空气相对湿度和氧气浓度，或只降低其中一项参数时，第一阶段的时间拐点将往后延。

此外，为获得第二阶段烟叶含水量及各化学成分的变化趋势，本步骤中，在第一阶段结束时刻，即在180天时，对复烤片烟的多种化学成分的含量进行第一次采样，得到一号样本。

步骤2：保持密封垛内的温度和氧气浓度不变，调整密封垛内的空气相对湿度为55％～65％，继续进行第二阶段发酵180天；并在第二阶段发酵过程中，每隔30天对所述多种化学成分的含量进行采样，得到二号样本至七号样本。本实施例中，在第二阶段以密封垛内的温度为30℃±2℃，相对空气湿度设置为55％～65％，氧气浓度设置为23％～27％为例，得到的一号样本至七号样本见表2。

(％)	还原糖	烟碱	挥发酸	挥发碱	PH	多酚	类胡萝卜素	总氮
									样本一	19.5	2.45	0.195	0.172	4.73	2.2	194	2.18
样本二	19.2	2.39	0.225	0.16	4.7	2	199	2.14
									样本三	19	2.31	0.24	0.15	4.68	1.9	202	2.1
样本四	18	2.32	0.26	0.1495	4.63	1.95	201	2
									样本五	16.5	2.33	0.283	0.151	4.6	2	201	1.89
样本六	16	2.36	0.28	0.14	4.61	1.9	200	1.88
									样本七	15.8	2.38	0.279	0.13	4.6	1.75	198	1.87

表2

由于在经过第一阶段的加速醇化，烟叶的含水量及各化学成分的变化趋势基本趋于稳定。因此，在醇化第二阶段，为保持烟叶加速醇化，本实施例保持第一阶段的垛内温度30℃±2℃，和氧气浓度设置为23％～27％不变，按照烟叶不同等级品种在30℃±2℃时，不同湿度条件下的平衡含水量差异，对垛内空气相对湿度进行调节，使烟叶水分保持在合格区间相对偏低的水平。其目的在于：第一，保证烟叶含水量在安全范围内，防止烟叶出现油印和霉变；第二，烟叶弱烟叶含水量过高，烟叶颜色加深速度变快，将导致烟叶的外观不符合品质要求；第三，由于在醇化第二阶段烟叶的含数量及各化学成分的变化幅度减弱，在保证烟叶醇化速度的前提下，通过适当降低空气相对湿度来控制烟叶含水量及各化学成分的变化速度，有利于第二阶段采样。

根据赵铭钦,齐伟城,邱立友,等.烟草发酵增质剂对烤烟发酵质量的影响[J].河南农业科学.1998,(12):7-9的研究发现，烟叶中的主要化学成分和中性致香物质在醇化开始12个月以内转化幅度较大，12个月以后物质的降解速度减缓。因此，本实施例将360天作为第二阶段结束的拐点，并在第二阶段每隔30天对所述多种化学成分的含量进行采样，得到二号样本至七号样本。

需补充说明的是，

本实施例对所述多种化学成分的含量进行采样的方法包括：

从密封垛中取出复烤片烟的样品1kg～2kg；

依据烟草行业标准YC/T159-2002方法对样品中的总糖含量、还原糖含量、总氮含量和烟碱含量进行测定；

依据烟草行业标准YC/T176-2003方法对样品中的石油醚含量进行测定；

依据烟草行业标准YC/T35-1996方法对样品中的挥发碱含量进行测定；

水溶液萃取后利用pH计对PH值进行测定。

步骤3：根据所述一号样本至所述七号样本建立感官评吸模型，所述感官评吸模型包括所述多种化学成分的含量随时间变化的回归模型和最优感官评吸值目标函数。

利用步骤1和步骤2采集得到的一号至七号样本，本实施例利用excel绘制了烟叶含水量及各化学成分(还原糖、烟碱、挥发酸、挥发碱、PH、多酚、类胡萝卜素和总氮)在第二阶段变化的散点图，如图3所示。并利用excel拟合出了烟叶含水量及各化学成分(还原糖、烟碱、挥发酸、挥发碱、PH、多酚和类胡萝卜素)含量随时间的变化函数。同时，将表1中各化学成分含量输入SAS8.2软件进行多元回归分析，以感官评吸值最大为目标，建立感官评吸值与各个指标的函数关系函数。利用所述多种化学成分的含量随时间变化的回归模型、所所述最优感官评吸值目标函数和2001年烟草行业职业技能鉴定统编教材《烟叶分级工》规定的烤烟适宜化学成分含量范围，建立了感官评吸模型如下：

其中，式(1)为感官评吸目标函数，式(2)为还原糖含量的变化函数，式(3)为烟碱含量的变化函数，式(4)为挥发酸含量的变化函数，式(5)为挥发碱含量的变化函数，式 (6)为PH值的变化函数，式(7)为多酚含量的变化函数，式(8)为类胡萝卜素含量的变化函数，Z表示物质总量，式(9)为总氮含量的变化函数，Z表示物质总量。

为使感官评吸模型对烟叶含水量及各化学成分的表达更加精确，本实施例利用BP神经网络对所述感官评吸模型进行训练。

步骤4：根据所述感官评吸模型，获取所述多种化学成分的含量均进入2001年烟草行业职业技能鉴定统编教材《烟叶分级工》规定的烤烟适宜化学成分含量范围且所述感官评吸值达到最优的最早时间。

2001年烟草行业职业技能鉴定统编教材《烟叶分级工》规定，醇化后烟草内的含水率应在11％～13％为宜，还原糖含量应在14％～18％为宜，烟碱含量在1.5％～3.5％为宜，总挥发酸含量在0.1％～0.4％为宜，总挥发碱含量在0.3％～0.6％为宜，PH值应维持在5.5～6.5，类胡萝卜素含量在8％～12％，总氮含量在1.5％～3.5％。从图3中可以看出，出含水率和还原糖外，其余各化学成分的含量整个第二阶段均达到适宜化学成分含量标准。含水率进入11％～13％范围的时间在250天，还原糖含量在进入14％～18％范围的时间为260天。

因此，可得出上述多种化学成分的含量均进入2001年烟草行业职业技能鉴定统编教材《烟叶分级工》规定的烤烟适宜化学成分含量范围且所述感官评吸值达到最优的最早时间为 260天。

步骤5：从第261天开始，调整密封垛内的温度为＜20℃，空气相对湿度为55％～60％，氧气浓度为＜2％，继续进行第三阶段发酵，直到打开密封垛。

截止步骤4，在第260天时已达到烟叶醇化目标，但由于第一阶段和第二阶段为加速醇化过程，评价烟叶感官质量的各主要化学成分达到了烤烟适宜化学成分含量的标准，但本实施例并未对烟叶中其他化学成分的含量进行测定。因此本实施例调整密封垛内的温度为＜ 20℃，空气相对湿度为55％～60％，氧气浓度为＜2％，继续进行第三阶段发酵，直到打开密封垛。此步骤的目的在于保证烟叶含水量在安全范围内的条件下降低烟叶的醇化速度。一方面，使烟叶得到充分醇化，提高烟叶品质；另一方面，达到对烟叶进行保质的目的，防止企业在未接到定单期间烟叶质量下降，同时也能保证企业在接到订单使第一时间提供出质量达标的烟叶。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例将复烤片烟按照250kg/m³的存储密度且多层叠放的方式存入多个密封垛，并将所述多个密封垛按照烟叶品种进行分类。下表3为本实施例在第二阶段采样时，分布采用200kg/m³的存储密度、250kg/m³的存储密度和300kg/m³的存储密度时，烟叶中还原糖含量随时间的变化记录。需说明的是，为说明改进后的密封垛的效果，本实施例仅以还原糖含量的变化为例，其余化学成分含量的变化同理。

	180天	210天	240天	270天	300天	330天	360天
								200kg/m3	16.3	16.1	15.7	14.8	12.9	11.4	10.8
250kg/m3	19.5	19.2	19	18	16.5	16	15.8
								300kg/m3	16.1	15.6	15.7	14.3	12.1	10.9	10.2

表3

从表3中可以看出，采用不同装箱密度的措施来调控不同贮存特性烟叶原料的醇化速度，采用250kg/m³的存储密度更有利于烟叶在密封垛内得到更充分地醇化。

另外，本实施例对密封垛的内部结构进行了改进，包括以下步骤：

所述一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法，还包括以下步骤：

在所述密封垛内设置多个矩阵式排列的发酵区；

在每一个发酵区内设置多个上下分布的发酵层，所述发酵层设置为环形结构；

在每一个发酵区内设置氧气调节装置、氮气调节装置、湿度调节装置和温度调节装置；所述氧气调节装置、所述氮气调节装置、所述湿度调节装置和所述温度调节装置设置在由多个上下分布的环形发酵层组成的柱状空间内；

在密封垛侧壁上间隔开设多个取样窗口，所述取样窗口靠近发酵区的发酵层，所述取样窗口关闭时，密封垛处于封闭状态。

改进后的密封垛如图4所示，包括6个矩阵式排布的发酵区1，每个发酵区内包含3个上下分别的发酵层2，烟叶均匀地平铺在发酵层2上，发酵层2设置为环形结构。相邻发酵层2之间通过圆柱状的连接柱连接，在连接柱上安装有氧气调节装置4、氮气调节装置5、湿度调节装置6和温度调节装置7。为方便取样，在密封垛侧壁上间隔开设多个取样窗口8，所述取样窗口8靠近发酵区的发酵层，所述取样窗口关闭时，密封垛处于封闭状态。

实施例3

与实施例1对应的，本实施例提供一种微环境条件下的复烤片烟醇化控制系统，包括：

温度调节装置，用于调节密封垛内的温度，将第一阶段发酵和第二阶段发酵的温度控制在30℃±2℃，将第三阶段发酵的温度控制在＜20℃；

湿度调节装置，用于调节密封垛内的空气相对湿度，将第一阶段发酵的空气相对湿度控制在65％～70％，将第二阶段发酵的空气相对湿度控制在55％～65％，将第三阶段发酵的空气相对湿度控制在55％～60％；

氧气调节装置，用于调节密封垛内的氧气浓度，将第一阶段发酵和第二阶段发酵的氧气浓度控制在23％～27％，将第三阶段发酵的氧气浓度控制在＜2％；

计时器，用于记录复烤片烟的醇化时长，当复烤片烟在密封垛内发酵180天、210天、 240天、270天、300天、330天和360天向工作人员发送提示消息；

数据采集模块，用于采集第一阶段发酵结束时复烤片烟的多种化学成分的含量，形成一号样本；采集第二阶段发酵过程中复烤片烟的多种化学成分含量的多组数据，得到二号样本至七号样本；

模型构建模块，用于根据所述一号样本至所述七号样本建立感官评吸模型，所述感官评吸模型包括所述多种化学成分的含量随时间变化的回归模型和最优感官评吸值目标函数；

感官质量预测模块，用于根据所述感官评吸模型，获取所述多种化学成分的含量均进入 2001年烟草行业职业技能鉴定统编教材《烟叶分级工》规定的烤烟适宜化学成分含量范围且所述感官评吸值达到最优的最早时间，并向工作人员发送提示消息。

进一步的，

所述模型构建模块包括：

数据输入单元，用于将所述一号样本至所述七号样本输入系统；

模型训练单元，用于利用BP神经网络对所述感官质量预测模型进行训练。

进一步的，

所述微环境条件下的复烤片烟醇化控制系统，还包括：

氮气调节装置，用于调节密封垛内的氮气浓度，将第一阶段发酵前密封垛内的氮气浓度控制在＞99％；

感官质量评价模块，用于对醇化后的复烤片烟进行感官质量评价；

控制模块，用于根据工作人员输入的参数，向所述温度调节装置、所述湿度调节装置、所述氧气调节装置、所述氮气调节装置发送控制信号。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法，其特征在于，包括以下步骤：

将复烤片烟在温度为30℃±2℃，空气相对湿度为65%~70%，氧气浓度为23%~27%的密封垛内进行第一阶段发酵180天；并对第一阶段发酵结束时复烤片烟的多种化学成分的含量进行第一次采样，得到一号样本；

保持密封垛内的温度和氧气浓度不变，调整密封垛内的空气相对湿度为55%~65%，继续进行第二阶段发酵180天；并在第二阶段发酵过程中，每隔30天对所述多种化学成分的含量进行采样，得到二号样本至七号样本；

根据所述一号样本至所述七号样本建立感官评吸模型，所述感官评吸模型包括所述多种化学成分的含量随时间变化的回归模型和最优感官评吸值目标函数；

根据所述感官评吸模型，获取所述多种化学成分的含量均进入烤烟适宜化学成分含量范围且所述感官评吸值达到最优的最早时间，所述烤烟适宜化学成分含量范围为2001年烟草行业职业技能鉴定统编教材《烟叶分级工》规定的烤烟适宜化学成分含量范围；

调整密封垛内的温度为＜20℃，空气相对湿度为55%~60%，氧气浓度为＜2%，继续进行第三阶段发酵，直到打开密封垛；

所述感官评吸模型为：

（1），

（2），

（3），

（4），

（5），

（6），

（7），

（8），

（9），

其中，式（1）为感官评吸目标函数，式（2）为还原糖含量的变化函数，式（3）为烟碱含量的变化函数，式（4）为挥发酸含量的变化函数，式（5）为挥发碱含量的变化函数，式（6）为PH值的变化函数，式（7）为多酚含量的变化函数，式（8）为类胡萝卜素含量的变化函数，Z表示物质总量，式（9）为总氮含量的变化函数，Z表示物质总量。

2.根据权利要求1所述的一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法，其特征在于，所述第一阶段发酵之前包括以下步骤：

将复烤片烟按照250kg/m³的存储密度且多层叠放的方式存入多个密封垛，并将存储有复烤片烟的多个密封垛按照烟叶品种进行分类；

向每一个存储有复烤片烟的密封垛内充入浓度＞99%的氮气进行持续杀虫至少25天。

3.根据权利要求1所述的一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法，其特征在于，所述建立感官评吸模型之后，包括以下步骤：利用BP神经网络对所述感官评吸模型进行训练。

4.根据权利要求1所述的一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法，其特征在于，所述多种化学成分包括：还原糖、烟碱、挥发酸、挥发碱、PH、多酚、类胡萝卜素和总氮。

5.根据权利要求4所述的一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法，其特征在于，对所述多种化学成分的含量进行采样的方法包括：

从密封垛中取出复烤片烟的样品1kg~2kg；

依据烟草行业标准YC/T159-2002方法对样品中的还原糖含量和烟碱含量进行测定；

采用乙酸铅处理法对样品中的多酚含量进行测定；

依据烟草行业标准YC/T35-1996方法对样品中的挥发碱含量进行测定；

水溶液萃取后利用pH计对PH值进行测定。

6.根据权利要求1-5中任意所述的一种微环境条件下的复烤片烟醇化方法，其特征在于，包括以下步骤：

在所述密封垛内设置多个矩阵式排列的发酵区；

在每一个发酵区内设置多个上下分布的发酵层，所述发酵层设置为环形结构；

在每一个发酵区内设置氧气调节装置、氮气调节装置、湿度调节装置和温度调节装置；所述氧气调节装置、所述氮气调节装置、所述湿度调节装置和所述温度调节装置设置在由多个上下分布的环形发酵层组成的柱状空间内；

在密封垛侧壁上间隔开设多个取样窗口，所述取样窗口靠近发酵区的发酵层，所述取样窗口关闭时，密封垛处于封闭状态。

7.一种微环境条件下的复烤片烟醇化控制系统，其特征在于，包括：

温度调节装置，用于调节密封垛内的温度，将第一阶段发酵和第二阶段发酵的温度控制在30℃±2℃，将第三阶段发酵的温度控制在＜20℃；

湿度调节装置，用于调节密封垛内的空气相对湿度，将第一阶段发酵的空气相对湿度控制在65%~70%，将第二阶段发酵的空气相对湿度控制在55%~65%，将第三阶段发酵的空气相对湿度控制在55%~60%；

氧气调节装置，用于调节密封垛内的氧气浓度，将第一阶段发酵和第二阶段发酵的氧气浓度控制在23%~27%，将第三阶段发酵的氧气浓度控制在＜2%；

计时器，用于记录复烤片烟的醇化时长，当复烤片烟在密封垛内发酵180天、210天、240天、270天、300天、330天和360天向工作人员发送提示消息；

数据采集模块，用于采集第一阶段发酵结束时复烤片烟的多种化学成分的含量，形成一号样本；采集第二阶段发酵过程中复烤片烟的多种化学成分含量的多组数据，得到二号样本至七号样本；

模型构建模块，用于根据所述一号样本至所述七号样本建立感官评吸模型，所述感官评吸模型包括所述多种化学成分的含量随时间变化的回归模型和最优感官评吸值目标函数；

感官质量预测模块，用于根据所述感官评吸模型，获取所述多种化学成分的含量均进入2001年烟草行业职业技能鉴定统编教材《烟叶分级工》规定的烤烟适宜化学成分含量范围且所述感官评吸值达到最优的最早时间，并向工作人员发送提示消息；

所述感官评吸模型为：

（1），

（2），

（3），

（4），

（5），

（6），

（7），

（8），

（9），

其中，式（1）为感官评吸目标函数，式（2）为还原糖含量的变化函数，式（3）为烟碱含量的变化函数，式（4）为挥发酸含量的变化函数，式（5）为挥发碱含量的变化函数，式（6）为PH值的变化函数，式（7）为多酚含量的变化函数，式（8）为类胡萝卜素含量的变化函数，Z表示物质总量，式（9）为总氮含量的变化函数，Z表示物质总量。

8.根据权利要求7所述的一种微环境条件下的复烤片烟醇化控制系统，其特征在于，所述模型构建模块包括：数据输入单元，用于将所述一号样本至所述七号样本输入系统；模型训练单元，用于利用BP神经网络对所述感官质量预测模型进行训练。

9.根据权利要求8所述的一种微环境条件下的复烤片烟醇化控制系统，其特征在于，还包括：

氮气调节装置，用于调节密封垛内的氮气浓度，将第一阶段发酵前密封垛内的氮气浓度控制在＞99%；

感官质量评价模块，用于对醇化后的复烤片烟进行感官质量评价；

控制模块，用于根据工作人员输入的参数，向所述温度调节装置、所述湿度调节装置、所述氧气调节装置、所述氮气调节装置发送控制信号。