基于生长模型的烤烟烘烤变黄动力学模型构建与应用OA

为构建适用于描述烟叶变黄特性的数学模型,预测烘烤过程烤房内烟叶变黄程度及其均匀性,本研究系统采集了低熟、中熟、高熟3种成熟度烟叶在38、40、42℃条件下的变黄图像,并提取其变黄程度数据,以揭示成熟度与温度协同调控下的变黄规律。基于Logistic、Gompertz、Von Bertalanffy三种生长模型拟合烟叶变黄规律,筛选最优模型后,通过Arrhenius方程将模型参数与温度关联,构建烤烟烘烤变黄动力学模型,并利用物联网烤房进行验证与应用。结果表明,随成熟度上升,烟叶变黄速度呈先升后降趋势;随温度上升,变黄速度呈上升趋势;Logistic生长模型在不同组合处理变黄程度拟合中表现最优(R^(2)为0.9971~0.9993,RMSE为0.0093~0.0182);随温度升高,低熟、中熟、高熟烟叶变黄过程反应活化能分别为89.38、71.24和96.86 kJ/mol;变黄动力学模型在烘烤过程中对变黄程度的预测表现优异(R^(2)为0.9934~0.9946),且模型计算表明12~36 h阶段烤房内烟叶变黄均匀性显著改善。本研究构建的模型揭示了烟叶变黄特性的变化规律,准确预测了烤房内烟叶变黄程度和变黄均匀性变化,为变黄期工艺调控提供理论依据。