片煙快速殺蟲技術(shù)研究

李強，馬盛力，徐俊，吳敏嫻，黃慧，張龑，來振利，劉勇

（1.上海煙草集團有限責(zé)任公司上海煙草儲運公司，上海 200439；2.武漢東昌倉貯技術(shù)有限公司，武漢 430074）

煙葉在儲存、醇化過程中極易受到儲煙害蟲的危害，目前煙葉原料蟲害防治主要采用磷化鋁化學(xué)熏蒸的方式［1，2］，其在安全、環(huán)保和健康等方面均存在諸多的隱患［3，4］。目前行業(yè)內(nèi)采用機械充氮替代傳統(tǒng)磷化鋁殺蟲［5，6］，但是由于機械充氮殺蟲周期較長，無法應(yīng)對緊急發(fā)生的煙葉原料應(yīng)急快速殺蟲。針對煙葉原料害蟲防治，行業(yè)內(nèi)針對性開展快速降氧［7］、清潔倉間［8］、溫控防治、氣調(diào)防治、物理隔離防治、輻射防治、生物防治［9-12］等技術(shù)，但是大多無法應(yīng)用于煙草行業(yè)或解決片煙應(yīng)急殺蟲問題。

煙蟲生長發(fā)育需要氧氣、水分及適宜的溫濕度條件，真空、充氮、高溫、低溫等條件能夠快速營造不利于煙蟲生長繁殖的環(huán)境條件［13-19］。本研究通過單一真空、真空+充氮、真空+高溫及低溫殺蟲等試驗，研究得出適宜于現(xiàn)場片煙快速殺蟲及防止殺蟲處理對片煙品質(zhì)影響的方法，為片煙應(yīng)急快速殺蟲提供技術(shù)參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試煙蟲采用武漢東昌倉貯技術(shù)有限公司實驗室人工氣候箱培養(yǎng)的煙草甲蟲作為試驗蟲樣，培養(yǎng)條件：溫度（29±2）℃，濕度（65±5）%，光照周期8 h∶16 h，光照度3 000 lx；飼養(yǎng)原料為面粉、小麥胚芽、酵母菌。

1.1.2 片煙原料采用試驗煙葉為上海煙草集團在庫煙葉原料，儲存?zhèn)}間為山東舜德6庫A間，物料名稱為山東-B33-2016-紙箱-混打片煙-烤煙-01。

1.1.3 主要儀器及設(shè)備真空回潮機（YJ1901型），山東煙葉復(fù)烤有限公司諸城復(fù)烤廠；手持式箱溫檢測儀（DCYD-8型），武漢東昌倉貯技術(shù)有限公司；壓力罐（BY 200型，5 L）；水分檢測儀（101-2BS型），上海力辰儀器科技有限公司；低溫冷庫（20RF型），北京斯達酷商貿(mào)有限公司；高低溫試驗箱（GDS-50L型），常州邁科諾儀器有限公司。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 單一真空殺蟲技術(shù)探索將試驗蟲樣放入真空箱內(nèi)，采用真空泵將真空箱內(nèi)真空度抽至500 Pa以下；常規(guī)放置96 h后，取出蟲樣觀察；將蟲樣置于培養(yǎng)箱內(nèi)持續(xù)培養(yǎng)1個月，觀察蟲樣情況。

1.2.2 真空+充氮殺蟲技術(shù)探索將試驗蟲樣放入真空箱內(nèi)，采用間歇式充氮+抽真空方式。首先采用真空泵將真空箱內(nèi)真空度抽至500 Pa以下，再利用制氮機向真空箱內(nèi)充入高純度氮氣，每小時重復(fù)1次，直至真空箱內(nèi)氧氣濃度≤2%；處理96 h后，取出蟲樣觀察，并置于培養(yǎng)箱內(nèi)持續(xù)培養(yǎng)1個月，觀察蟲樣情況。

1.2.3 真空+高溫殺蟲技術(shù)探索將試驗蟲樣放入真空箱內(nèi)，采用真空泵將真空箱內(nèi)真空度抽至500Pa以下；將真空箱放入高低溫試驗箱，將溫度分別調(diào)至60、70℃處理，處理參數(shù)如表1所示。處理后，取出真空箱，放置96 h后，取出蟲樣觀察；將蟲樣置于培養(yǎng)箱內(nèi)持續(xù)培養(yǎng)1個月，觀察蟲樣情況。

表1 真空+高溫殺蟲技術(shù)試驗處理

1.2.4 片煙真空回潮快速殺蟲技術(shù)探索將試驗煙箱脫箱、脫袋；將蟲樣預(yù)埋進煙箱內(nèi)15 cm處；將箱溫探桿分別插入煙箱15、35 cm和中心位置；將試驗煙箱放入真空回潮機內(nèi)；關(guān)閉真空回潮機門，并開啟真空回潮，試驗參數(shù)設(shè)置如表2所示。停止真空回潮，取出試驗煙箱；其中處理1采用自然放置、攤晾方法進行煙葉回溫回濕，煙葉自然攤涼期間，采用防蟲紗網(wǎng)將試驗煙葉隔離密封；處理2采用抽真空進行降溫除濕，至箱溫恢復(fù)正常。自煙箱取出后，根據(jù)時間節(jié)點取樣進行水分檢測；待溫度恢復(fù)正常后，對試驗煙葉、對照煙葉取樣，檢測外觀、組織評吸等；處理后，取出蟲樣，觀察蟲樣死亡情況。

表2 片煙真空回潮快速殺蟲技術(shù)試驗處理

1.2.5 真空+低溫殺蟲技術(shù)探索將試驗蟲樣放入真空箱內(nèi)，采用真空泵將真空箱內(nèi)真空度抽至500Pa以下；將真空箱放入高低溫試驗箱，將溫度分別調(diào)至-10、-20、-30℃，處理參數(shù)如表3所示。處理后，取出真空箱，觀察蟲樣中成蟲、幼蟲存活情況；將蟲樣置于培養(yǎng)箱內(nèi)持續(xù)培養(yǎng)1個月，觀察蟲樣中蟲卵、蛹孵化情況。

表3 真空+低溫殺蟲技術(shù)試驗處理

1.2.6 片煙低溫快速殺蟲技術(shù)探索準(zhǔn)備2箱煙葉，將煙箱脫除，將蟲樣預(yù)埋進煙箱內(nèi)15 cm處；將煙葉放入冷庫中，試驗設(shè)置以下處理：分別在2箱試驗煙箱10、35 cm處和中心位置插入溫度探桿，將檢測點引入冷庫外并監(jiān)測煙箱內(nèi)溫度；按照試驗處理制作煙箱大小的塑料帳幕，確保氣密性良好，并提前設(shè)置好通風(fēng)接口；將抽氣管置于冷庫門口，與套有塑料帳幕的煙箱連接好，進氣口置于冷庫內(nèi)部；關(guān)閉冷庫門，將冷庫溫度下調(diào)至-30℃；進行抽風(fēng)處理：打開冷庫門，將抽氣管引出，與設(shè)備抽風(fēng)口連接，連續(xù)循環(huán)抽氣，直至煙箱內(nèi)部溫度下降至預(yù)設(shè)溫度；記錄煙箱內(nèi)部箱芯溫度下降至預(yù)設(shè)溫度的時間，試驗參數(shù)設(shè)置如表4所示。處理后，關(guān)閉冷庫設(shè)備，煙葉自然回溫，取出蟲樣觀察；將蟲樣置于培養(yǎng)箱內(nèi)持續(xù)培養(yǎng)1個月，觀察蟲樣變化情況。待溫度恢復(fù)正常后，對試驗煙葉、對照煙葉取樣，檢測外觀，組織評吸。

表4 片煙低溫快速殺蟲技術(shù)試驗處理

2 結(jié)果與分析

2.1 單一真空殺蟲技術(shù)試驗

從表5可以看出，對煙草甲不同蟲態(tài)害蟲進行單一真空處理（真空度500 Pa、處理時間96 h），煙草甲幼蟲、成蟲均達到殺滅效果；但是對煙草甲蟲卵和蛹無法達到殺滅效果，無法實現(xiàn)快速殺蟲的目的。

表5 單一真空殺蟲蟲樣死亡情況

注：“×”表示無可見活蟲；“√”表示可見活蟲；由于無活動蟲態(tài)，“-”表示暫時無法確定；由于成蟲壽命不足1個月，因此對成蟲持續(xù)觀測無意義，針對成蟲殺滅效果僅以試驗結(jié)束后成蟲是否存活為標(biāo)準(zhǔn)。下同

2.2 真空+充氮殺蟲技術(shù)試驗

從表6可以看出，對煙草甲不同蟲態(tài)害蟲進行真空（真空度500 Pa、處理時間96 h）+充氮（氧氣濃度維持2%以下、處理時間96 h）處理，煙草甲幼蟲、成蟲均達到殺滅效果；但是對煙草甲蟲卵和蛹無法達到殺滅效果，殺蟲效果與單一真空殺蟲一致，無法實現(xiàn)快速殺蟲的目的。

表6 真空+充氮殺蟲蟲樣死亡情況

2.3 真空+高溫殺蟲技術(shù)試驗

由表7可以看出，對煙草甲不同蟲態(tài)害蟲進行真空+高溫殺蟲，真空條件下，60℃處理5、15 min以及70℃處理5 min，對煙草甲所有蟲態(tài)均未能達到殺滅效果；60℃處理30 min條件下，在真空和常壓狀態(tài)下，煙草甲幼蟲、成蟲全部死亡，但蟲卵、蟲蛹均未能達到殺滅效果；70℃處理15 min條件下，在真空和常壓狀態(tài)下，對煙草甲所有蟲態(tài)均達到殺滅效果。綜合上述結(jié)果，在高溫快速殺蟲情況下，真空為非必要條件，在殺蟲方面無顯著增效作用；經(jīng)過本次試驗驗證，高溫殺滅煙草甲所有蟲態(tài)所需最基本溫度及處理時長組合為70℃、15 min。

表7 真空+高溫殺蟲蟲樣死亡情況

2.4 片煙真空回潮快速殺蟲技術(shù)試驗

2.4.1 殺蟲效果試驗蟲樣全部死亡，其經(jīng)氣候箱培養(yǎng)60 d未發(fā)現(xiàn)活蟲，達到殺蟲效果。

2.4.2 煙葉外觀情況經(jīng)過真空回潮處理后，煙箱略有下塌，但整體保持箱型；處理1采用自然攤晾回溫回濕的煙葉顏色有明顯的加深；經(jīng)過真空回潮同參數(shù)處理后，立即采用真空降溫除濕的煙葉（處理2）變化不明顯。

2.4.3 煙葉水分情況由表8可以看出，處理1、處理2煙葉經(jīng)過真空回潮處理后，水分較處理3（對照）明顯上升（≥14%）；處理1采用自然攤晾回溫回濕的煙葉，箱溫恢復(fù)后煙葉水分持續(xù)偏高（≥13%）；處理2采用真空降溫除濕的煙葉，箱溫恢復(fù)后煙葉水分恢復(fù)正常，但較處理3（對照）煙葉原始水分稍高。

表8 煙葉水分檢測記錄 （單位：%）

2.4.4 煙葉質(zhì)量情況經(jīng)過真空回潮處理+自然攤涼（處理1），煙葉內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重?zé)F(xiàn)象，煙葉整體炭燒味較重。經(jīng)過真空回潮處理并立即真空降溫除濕（處理2），煙葉無明顯炭化現(xiàn)象，煙葉顏色與對照區(qū)別不明顯，但煙葉整體有微弱焦烤味。

2.4.5 煙葉理化指標(biāo)由表9可以看出，與對照相比，處理1、處理2煙葉總糖、還原糖、總煙堿、總氮、鉀、氯等理化指標(biāo)無明顯變化。

表9 煙葉理化指標(biāo)檢測結(jié)果 （單位：%）

2.4.6 煙葉評吸試驗完成后，對試驗煙葉進行品質(zhì)評吸，由圖1可以看出，處理1煙葉由于長時間處于高溫狀態(tài)，未進行真空快速降溫除濕，評吸結(jié)果中各項指標(biāo)均明顯低于對照，煙葉品質(zhì)劣變嚴(yán)重；處理2煙葉評吸結(jié)果與對照大致相當(dāng)，可能經(jīng)過短時高溫處理提高了煙葉醇化進程，加快了部分化學(xué)反應(yīng)，致使處理2香氣質(zhì)、雜氣、刺激性及余味稍高于對照；而高溫處理及水分蒸發(fā)過程中帶走了一部分香氣物質(zhì)，導(dǎo)致處理2香氣量有所下降。

圖1 煙葉感官評吸結(jié)果

2.5 真空+低溫殺蟲技術(shù)探索

對煙草甲不同蟲態(tài)蟲樣進行真空+低溫殺蟲，由表10可以看出，在真空條件下，在溫度≤-20℃、處理≥2 h，對煙草甲所有蟲態(tài)均達到殺滅效果；在真空條件下，-10℃處理96 h條件下，煙草甲蟲卵、成蟲全部死亡，但幼蟲、蟲蛹均未能達到殺滅效果；-20℃處理2 h條件下，在真空和常壓狀態(tài)下，對煙草甲所有蟲態(tài)均達到殺滅效果，因此在低溫快速殺蟲情況下，真空為非必要條件，在殺蟲上無明顯增效作用。綜合上述結(jié)果，經(jīng)過試驗驗證，低溫殺滅煙草甲所有蟲態(tài)所需最基本溫度及處理時長組合為-20℃、2 h。

表10 真空+低溫殺蟲蟲樣死亡情況

2.6 片煙低溫快速殺蟲技術(shù)探索

2.6.1 箱溫檢測結(jié)果由圖2可以看出，低溫殺蟲過程中，處理0～25.0 h，由于頻繁開啟廂門進行抽負壓，導(dǎo)致冷凍庫內(nèi)環(huán)境溫度僅維持在-20～-25℃，未能達到冷凍庫最低制冷效果；可能是由于頻繁開啟廂門，潮濕空氣進入導(dǎo)致冷凍庫傳感器結(jié)冰、凍住，傳感器一直反饋-30℃，冷凍庫停止制冷，制冷效果較差；尤其是處理16.0～29.0 h，冷凍庫溫度劇烈回升，同時導(dǎo)致煙箱溫度回升幅度較大；通過對比可知，與靜置煙箱相比，采用抽負壓方式箱內(nèi)溫度下降更快；處理29.0～54.5 h，采用低頻率開廂門抽負壓方式，有效將冷凍庫內(nèi)溫度控制在-30℃左右，并使煙箱溫度快速下降；抽負壓方式有效降溫的2個時間段為0～16.0 h和29.0～54.5 h，總計時長為41.5 h。

圖2 片煙低溫殺蟲箱溫降低趨勢

2.6.2 煙箱溫度恢復(fù)情況由表11可以看出，低溫殺蟲結(jié)束后，通過5 d的箱溫恢復(fù)過程，箱內(nèi)各點溫度逐步恢復(fù)至正常溫度。

表11 片煙低溫殺蟲后箱溫恢復(fù)情況

2.6.3 煙箱結(jié)露情況通過對煙箱表面結(jié)露情況進行觀察，套袋煙箱袋外出現(xiàn)明顯結(jié)露、通風(fēng)接口出現(xiàn)結(jié)冰情況；不套袋煙葉表面無明顯結(jié)露情況，但煙葉手感略潮濕。

2.6.4 殺蟲效果片煙低溫殺蟲試驗蟲樣死亡情況見表12。由表12可以看出，采用低溫冷庫，使片煙溫度降低至-20℃、維持2 h，即可達到殺滅片煙中煙蟲的目的。由于處理2中，脫箱但不抽負壓的煙箱表層溫度未能下降至-20℃，因此導(dǎo)致未能完全殺滅煙蟲。

表12 片煙低溫殺蟲試驗蟲樣檢查情況

2.6.5 煙葉水分及品質(zhì)變化對低溫殺蟲試驗煙葉處理完成后進行理化分析，結(jié)果見表13。由表13可以看出，低溫殺蟲試驗煙葉理化指標(biāo)總體變化不明顯；處理2較處理1和對照總糖變化幅度較大，可能與處理2未套袋煙葉直接處于冷凍環(huán)境有關(guān)。

表13 煙葉理化指標(biāo)檢測結(jié)果 （單位：%）

2.6.6 評吸結(jié)果由圖3可以看出，各處理與對照煙葉感官評吸總體差異性不明顯，說明短時間低溫處理對煙葉品質(zhì)無明顯影響。

圖3 煙葉感官評吸結(jié)果

3 小結(jié)與討論

單一真空殺蟲、真空+充氮殺蟲均不能實現(xiàn)快速殺蟲的目的，而采用真空+高溫快速殺蟲及低溫快速殺蟲，其中高溫或低溫為主要殺蟲致死因素，真空或抽負壓方式主要是為了使溫度快速進入片煙煙箱內(nèi)部或快速抽離煙箱內(nèi)部高低溫空氣，是一種輔助升溫或降溫的措施。

采用真空回潮快速殺蟲技術(shù)，主要技術(shù)參數(shù)控制在真空度≤500 Pa、溫度70℃、煙葉溫度處理時長維持15 min，即可達到殺蟲效果。而真空回潮處理后，采用自然攤涼時，煙葉箱內(nèi)溫度會長時間處于高溫狀態(tài)，極易造成煙葉炭化，因此自然攤涼的方法不可行；真空回潮殺蟲后，應(yīng)立即采用真空降溫除濕，快速恢復(fù)煙葉水分、溫度；真空降溫除濕過程應(yīng)控制在30～60 min為宜，避免造成煙葉水分過量散失。

采用低溫快速殺蟲技術(shù)，主要技術(shù)參數(shù)控制在溫度-20℃、處理時長2 h，即可達到殺蟲效果。但低溫殺蟲降溫過程較長，需要采用間歇式抽負壓方式進行快速降溫。

通過本研究，確定了真空回潮與低溫冷凍2種生態(tài)化殺蟲技術(shù)方案，其存在如下不足之處。

1）真空回潮處理時間短（單批次處理總計1 h左右），但是單批次處理量較小（單次處理4箱），使用過程中需要用到壓力容器及高溫蒸汽，增加了技術(shù)應(yīng)用過程中的安全風(fēng)險點；同時，在高溫處理中，易于對煙葉品質(zhì)產(chǎn)生較大的負面影響，應(yīng)用過程中需要嚴(yán)格把控，應(yīng)用難度偏高。

2）低溫殺蟲應(yīng)用過程中安全風(fēng)險低，易于實現(xiàn)，對煙葉品質(zhì)影響相對高溫要安全，但處理時間相對較長（單批次處理2～3 d）。

3）為實現(xiàn)片煙應(yīng)急殺蟲規(guī)?；瘧?yīng)用，還需針對快速殺蟲規(guī)?；瘧?yīng)用設(shè)備及過程控制措施進行研究改進。