一种低温真空冻干制备青绿保香烟叶的工艺方法与流程

本发明涉及烟草加工，具体为一种低温真空冻干制备青绿保香烟叶的工艺方法。

背景技术：

1、在现有的烟草加工工艺中，鲜烟叶的脱水多采用热风烘烤等受热干燥方式。在这类干燥过程中，外部热能作用于烟叶组织，使内部水分受热蒸发。高温环境加剧了烟叶内部萜烯类、酯类等热敏性致香成分的热运动，导致香气物质随水汽一同向外逸散，降低了成品烟叶的内在吸味品质。伴随水分的气化脱除，液相水分在孔隙内产生的毛细管表面张力会对细胞壁形成应力作用，造成烟叶三维微观骨架的收缩与塌陷，导致干燥后的烟叶发生形变。

2、另外，在传统干燥的温湿度变化过程中，烟叶组织内的多酚氧化酶与脂氧合酶等容易保留一定的催化活性，引起绿原酸等酚类物质发生氧化聚合反应，产生褐变现象，使得鲜烟叶失去原有的青绿外观。基于上述热降解、物理脱水收缩以及氧化褐变反应，常规的受热干燥工艺难以制备出兼具原始青绿外观与丰富天然香气的烟叶成品。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种低温真空冻干制备青绿保香烟叶的工艺方法，解决了现有技术中烟叶干燥加工中因受热蒸发导致的致香成分散失、氧化褐变失绿以及组织结构脱水塌陷的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、本发明提供一种低温真空冻干制备青绿保香烟叶的工艺方法，包括以下步骤：

4、去除粗硬烟梗及残次烂叶，采用4℃～10℃低温纯水喷淋清洗表面杂质，通过离心风干去除表面游离水分，控制烟叶整体含水率为70%～80%；

5、将预处理后的鲜烟叶均匀铺放于冻干托盘内；

6、将铺料完成的托盘送入真空冻干仓，进行恒温预冻处理，预冻温度为-35℃～-45℃；

7、启动一次升华主干燥，控制冻干仓真空度为50～80pa，且控制物料温度维持在-10℃～0℃，连续升华干燥8～12h；

8、调整冻干仓真空度至20～50pa进行二次解析辅干燥，缓慢升温至15℃～25℃，恒温解析干燥3～5h；

9、干燥完成后，破除仓内真空，出料，采用避光包装密封避光储存，制得青绿保香烟叶成品。

10、通过采用上述技术方案，由于采用特定参数的低温预冷及分阶段真空干燥，避免了高温热降解，实现了烟叶脱水与保香保色的协同，获得形态完整、色泽青绿且香气丰富的成品。从工艺机理来看，主要包含清洗、预冻、主干燥和辅干燥四个阶段所对应的物理化学变化：

11、在清洗阶段，利用低温纯水喷淋，在去除杂质的同时导出鲜烟叶附带的田间热。低温条件降低了烟叶组织内部多酚氧化酶和脂氧合酶的催化活性，阻滞了绿原酸、芸香苷等酚类物质向邻醌类有色聚合物转化的氧化反应，从源头切断褐变途径，锁定青绿特征。离心脱水将整体含水率控制在目标区间，限制了游离水总量，为结冰相变提供适宜的物质基础。

12、进入恒温预冻处理环节后，随着温度降至物料共晶点以下，组织内的游离水分发生液态至固态的相变结晶。深冷环境促使成核速率超过生长速率，在细胞内外形成细小且分散均匀的微冰晶网络。微小冰晶的物理膨胀应力降低，不对细胞器和细胞壁造成机械撕裂损伤，维持了烟叶原始的三维网状微观骨架结构。

13、当启动一次升华主干燥时，系统压力降低至水的三相点压力之下。在稳定的真空度与温度梯度作用下，冰晶吸收外界热量并发生固气相变，升华脱除。水分以气态形式沿组织间隙排出，原冰晶占据的空间转化为多孔毛细通道。持续的升华吸热使体系处于恒定低温状态，抑制了萜烯类、酯类等易挥发性香气成分的分子热运动，减少了逸散损失。

14、最后在二次解析辅干燥阶段，针对未冻结的结合水分子，通过降低绝对压力和缓慢提供热能，增加质量传递的解吸驱动力。热能克服结合水与大分子骨架间的氢键结合能，使其发生气态解析，降低水分活度，使成品具备抗微生物侵染的长期储存稳定性。

15、优选的，在所述一次升华主干燥中，控制冻干仓真空度为65～70pa，冷阱温度为-55℃，物料温度维持在-5℃～-2℃，连续升华干燥10～11h；

16、在所述二次解析辅干燥中，调整冻干仓真空度至35～40pa，按照1℃/h～3℃/h的速率缓慢升温至20℃～22℃，恒温解析干燥3.5～4h。

17、通过采用上述技术方案，限定的真空度与温度区间构成了与冰晶升华相适应的热质传递边界条件。-55℃的冷阱提供水汽捕获能力，维持升华界面的压力差。1℃/h～3℃/h的温升速率与内部水分扩散速率相匹配，防止外部升温过快导致表层组织硬化封闭内部气流孔道，进而改善最终干燥质量及形态均一性。

18、优选的，准备纯水并将纯水的温度控制在4℃～10℃范围内的设定值；采用上述设定水温的低温纯水进行清洗区的喷淋作业，形成低温纯水喷淋清洗工作区。

19、通过采用上述技术方案，连续稳定的低温水域形成了封闭的冷环境，这种设置减少了外界常温空气对清洗区产生的热扰动，保证不同批次物料酶活性灭活的一致性。

20、优选的，所述真空冻干仓接有冷冻水对接与余热回收模块及负压密闭直连排湿除尘组件，并且进行全程密闭避光操作。

21、通过采用上述技术方案，利用负压气流控制实现环境隔离。同时，在整个脱水周期内保持避光操作，避开了光照引发的光催化降解，阻断叶绿素在紫外及可见光波段的光氧化分解链反应，从而维持产品色泽保留率。

22、优选的，所述冷冻水对接与余热回收模块的具体实现方式为：将复叠式低温制冷机组的进水端直接对接卷烟厂既有的7℃及12℃中央空调冷冻水供水管网；设置余热回收装置，将冻干过程产生的低温水汽余热回收，连接至卷烟厂车间新风预热系统，形成低温水汽余热的循环回收回路。

23、通过采用上述技术方案，构建了跨系统的能源梯级利用网络。空调管网替代独立冷却塔，提供品位稳定的冷源介质，提升制冷侧的卡诺循环效率。另一方面，低温水汽潜热转换为新风系统的显热负荷，降低了设备运行总能耗。

24、优选的，所述负压密闭直连排湿除尘组件的具体实现方式为：采用负压密闭结构设置冻干仓与罗茨真空机组；将仓体负压端直接与卷烟厂车间原有的排湿除尘风道进行气密性对接，确保排气过程在负压状态下直接汇入车间排风系统，实现粉尘、异味零外溢。

25、通过采用上述技术方案，将设备局部抽气与车间总排风形成流体力学上的连通。在罗茨真空机组排气侧建立稳定的负压缓冲区，减少了含尘水汽在接口处的紊流反扑，防止生产环境产生交叉污染。

26、优选的，选取黄金叶品种成熟鲜叶，在采收后1～2h内完成加工处理，去除粗硬烟梗及残次烂叶；采用5℃～7℃的低温纯水喷淋清洗表面杂质，通过离心风干去除表面游离水分，控制烟叶整体含水率为75%～78%。

27、通过采用上述技术方案，缩短采后静置时间，在叶片生命活性与呼吸代谢进入衰减期前进行加工，保留生理代谢产物。此外，75%～78%的水分区间在冰相变阶段所产生的体积膨胀量抵消了部分冷缩形变，使干燥后的烟叶片外形平整。

28、优选的，所述冻干托盘为食品级不锈钢冻干托盘；将预处理后的鲜烟叶单层均匀铺放于食品级不锈钢冻干托盘内，铺料厚度控制在20～30mm，烟叶无重叠及无挤压损伤。

29、通过采用上述技术方案，单层平铺且限定厚度的物料层建立了短程传质通道。辐射热与传导热同步作用于叶片表面，促使每片物料在相近时间节点到达相变终点，减小了厚度效应带来的干燥盲区。

30、优选的，先将仓体预冷至-40℃，随后进行恒温预冻处理，预冻温度为-38℃～-40℃，保温时长75～80min，使烟叶中心温度降至-31℃～-32℃。

31、通过采用上述技术方案，仓体预冷降低了环境热容干扰，形成陡峭的冷却曲线。中心温度-31℃～-32℃逼近体系的完全玻璃化转变温度，减缓了分子尺度的溶质迁移，锁定呈香物质在叶肉组织内部的分布空间。

32、优选的，干燥完成后，采用高纯氮气缓慢破除仓内真空，在常温环境下快速出料，采用避光铝箔袋密封避光储存，制得含水率为10%～11%的青绿保香烟叶成品。

33、通过采用上述技术方案，高纯氮气作为惰性保护介质回填仓内多孔孔隙，置换游离氧，抑制好氧微生物繁衍及油脂氧化。同时，10%～11%的最终含水率低于霉菌繁殖临界水分活度，使成品符合长期仓储标准。

34、本发明提供了一种低温真空冻干制备青绿保香烟叶的工艺方法。具备以下有益效果：

35、1、本发明抑制了加工过程中的氧化褐变反应，维持了烟叶的青绿外观。采用低温纯水进行清洗与喷淋，在去除杂质的同时降低了叶片内多酚氧化酶和脂氧合酶的催化活性。配合设备的全程密闭避光操作，阻断了多酚类物质向有色聚合物转化的氧化途径，减少了叶绿素的光分解，从而保留了鲜烟叶原始的自然色泽。

36、2、本发明减少了热敏性致香成分的散失及细胞组织结构的收缩塌陷。通过将恒温预冻与分阶段真空干燥相配合，使烟叶内部水分在低压环境下以微小冰晶的形态完成固气升华脱水。这种低温相变环境抑制了萜烯类和酯类等易挥发香气成分的热运动，同时规避了常规受热蒸发所产生的液相表面张力拉扯，使烟叶干燥后维持了固有的三维网状微观骨架。

37、3、本发明优化了干燥设备的能源利用率并改善了车间的排气环境。将冷冻水对接与余热回收模块与卷烟厂既有的中央空调冷冻水管网及新风预热系统连通，实现了冷热负荷在厂房不同系统间的梯级循环。同时，利用负压密闭结构将真空机组排气侧与原有的排湿除尘风道对接，使含尘水汽在负压缓冲状态下汇入排风总管，减少了异味和粉尘对生产区域的交叉干扰。