充氮低氧機械調控技術在華北煙葉養護中的適用性研究

湯燁，李強，黃慧，徐俊，馬盛力*，吳敏嫻，劉勇

（1.上海煙草集團有限責任公司上海煙草儲運公司，上海 200439；2.武漢東昌倉貯技術有限公司，湖北 武漢 430070）

在中國，儲存煙葉的直接蟲損率每年為1.64%[1]。長期以來，國內各卷煙工業企業防治儲煙害蟲的方法主要是應用熏蒸劑(磷化鋁)處理，但使用磷化鋁時存在較大的安全隱患[2]，還會造成嚴重的環境污染，且當前煙草甲蟲已對磷化鋁產生了一定的抗藥性，特別是進口煙葉及部分頻繁使用磷化鋁熏蒸地區的煙草甲蟲。近年來，隨著國內外對環境保護的日益重視，要求減少和禁止使用劇毒熏蒸劑的呼聲日益高漲。煙草行業內多家工業企業也在積極探索替代磷化鋁熏蒸的安全環保的殺蟲技術。尋求生態環保的殺蟲方法替代磷化鋁熏蒸已成為必然趨勢。

目前在糧儲害蟲物理氣調防治中用到的氣體主要有二氧化碳、氮氣等[3-4]。由于此法具有殺蟲徹底、防霉效果好、綠色環保的特點[5]，目前充氮低氧殺蟲技術正在片煙養護領域逐步推廣應用。在環境溫度高于30℃時，密封煙垛內1%的氧氣濃度持續20天，或密封煙垛內2%的氧氣濃度持續30天，煙垛內的煙草甲成蟲和幼蟲死亡率均能達到100%。在一定的技術參數指標下（氧氣濃度＜2%，維持45天），充氮低氧殺蟲對各種蟲態的煙草甲蟲均具有很好的殺滅效果。在溫度高于20℃、氧氣濃度低于2%、持續4天時間的技術參數條件下，可以有效殺滅套袋煙葉內各種蟲態的煙草害蟲，因而充氮低氧殺蟲可以作為套袋煙葉蟲害防治的技術方式，解決套袋煙葉因套袋后熏蒸無法滲透而不能達到理想的熏蒸效果的問題。

充氮低氧機械調控技術在湖北、廣東、河北、上海、浙江等地得到了很好的應用和推廣，形成了一系列的養護規范和體系。同時關于充氮和機械調控的相關要求也在行業標準YC/T 300-2018《片煙貯存養護 自然醇化法》中有推薦介紹。

但該項技術在北方地區缺少相關適用性研究。為此，利用煙葉充氮低氧機械調控技術在華北地區開展原料的針對性防蟲養護試驗研究，旨在探索北方地區利用充氮低氧機械調控技術開展煙蟲治理和煙葉醇化養護的效果。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑和儀器

材料：煙葉（見表1）、尼龍復合膜、膠管膠槽、通風接口、煙蟲誘捕器、含有煙草甲各蟲態混合蟲樣的蟲籠、取樣器、標簽。

表1 片煙基本信息表

儀 器：PSA制 氮 機，制 氮 量100 m3/h，純 度＞99.5%，江蘇蘇凈手持氧氣檢測儀，檢測范圍0～30%，檢測精度0.1%，深圳逸云天；手持溫濕度檢測儀，檢測范圍0～100%RH，檢測精度0.1%RH，臺灣群特。

1.2 方法

1.2.1充氮低氧殺蟲實驗方案

煙葉垛位使用尼龍復合膜六面密封，并安裝相應通風接口，使用抽氣設備將垛位抽負壓并開啟制氮機將氮氣注入到密封貨垛內，使垛內氣體形成正壓，反復重復抽負壓與充氮操作，經過5～7個輪次后，可將垛內氧氣濃度下降至2%以下，所有垛位應在開始充氣操作后的20天內使密封貨垛內氧氣濃度≤2%。

每天記錄垛內氧氣濃度，當垛內氧氣濃度≥2%時，應及時開啟制氮機補氣；保持氧氣濃度≤2%狀態30～45天，完成低氧氣調殺蟲。

各試驗煙垛散氣處理結束后對片煙原料開箱，檢查是否

有活蟲，并將煙箱中蟲樣取出檢查蟲樣活蟲數量，通過誘捕器對煙蟲進行后續養護工作的全程監控，評價殺蟲效果。

1.2.2垛內相對濕度控制實驗方案

試驗于2018年12月、2019年4月、2019年12月、2020年4月完成四次取樣。按照五點取樣法，從各垛位分別取樣，混合均勻，保持煙箱內取樣部位一致，用于檢測片煙原料在不同養護模式下水分的變化規律。

每周2次記錄密封煙垛內溫濕度、倉內溫濕度。

針對不同環境溫度條件下的濕度調控措施：①溫度＜20℃，調節垛內相對濕度為（70±5）%；②溫度在（20℃～30℃）的范圍內，調節垛內相對濕度為（65±5）%；③溫度＞30℃，調節垛內相對濕度為（60±5）%。箱40 cm左右深度，每次取樣重量1kg；然后進行化學成分檢測，主要包括總糖、還原糖、總氮、煙堿幾種成分。

表2 片煙處理設置

2 結果與分析

1.2.3內在質量變化實驗方案

定期對煙葉樣品取樣，取樣時采用取樣器開箱鉆取煙

2.1 充氮低氧機械調控殺蟲對煙草甲的滅殺結果

充氮低氧機械調控技術可有效調控密封垛內氧氣濃度（見圖1），從而實施低氧殺蟲。充氮殺蟲結束后的蟲樣檢查均未發現活蟲，同時煙葉養護期間蟲情檢查也均未發現蟲情，說明充氮氣調殺蟲效果理想。

圖1 2018年8月各垛位充氮氣調養護密封煙垛氧氣濃度日監測曲線圖

2.2 垛內相對濕度控制效果

相對濕度是影響煙葉含水率的重要因素。華北地區主要為溫帶季風氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，因此倉間相對濕度波動較大，煙葉水分也會受此影響，迅速降低，進而可能抑制醇化導致造碎，因此，維持煙葉所處環境的相對濕度穩定在一個合適區間至關重要。

充氮低氧機械調控可有效控制密封垛內相對濕度（見圖2），從而穩定煙葉含水率。倉間環境相對濕度總體在30%～80%范圍內，且受庫外相對濕度影響較大，二者相關系數達0.896（P＜0.01），而經過充氮低氧機械調控后垛內相對濕度則可控制在55%～70%范圍內較適宜煙葉醇化，與庫內濕度相關系數僅為0.39，說明氣調樁腳具有較強的主動相對濕度調控能力。

圖2 不同位置相對濕度變化

2.3 煙葉原料含水率變化結果

由于相對濕度總體低于50%，2018年12月、2019年4月、2019年12月、2020年4月四次抽檢的常規自然醇化煙葉水分均低于11%的控制下限，甚至低于9%。而經過持續充氮低氧機械調控后，抽檢樣品對應均值則穩定維持在11.5%～12.5%范圍（見圖3）。從經驗判斷，氣調養護方式可避免華北地區干冷時節煙葉水分過度散失，從而減少搬運過程造碎損失。

圖3 煙葉水分變化曲線圖

2.4 內在質量變化結果

對取樣樣品進行化學成分分析，主要包括總糖、總還原糖、總氮、煙堿等成分。

以總糖作為醇化差異評價指標，一般認為煙葉醇化過程呈下降趨勢。經過充氮低氧養護方式，總糖下降速度稍快于自然醇化（見圖4），可能是因為干冷時節保濕效果較好，氣溫升高后醇化反應可較快啟動；還原糖呈現出先減少后增加的趨勢，貴州產地煙葉在最終呈現出明顯差異，其余煙葉差異不明顯；總氮含量呈現出先增加后下降的趨勢，但最終變化幅度較小，處理及對照也沒有明顯差異；煙堿總體變化趨勢不明顯，部分產地煙葉有所下降，而部分有所回升，且最終對照及處理組差異不明顯。

圖4 煙葉總糖變化曲線圖

3 結論

本次在華北地區，通過對充氮低氧機械調控技術在華北地區煙葉養護適用性方面的研究，進一步明確了該技術在北方地區氣候特點下充氮殺蟲的有效性；且采用充氮氣調機械調控養護技術養護調節垛內溫濕度及倉間溫濕度，有針對性地對機械調控垛位進行加濕，使垛內相對濕度一直保持在55%～70%，從而保證了片煙原料含水率一直保持在（11±1）%，避免煙葉造碎帶來的巨大損失；且通過化學成分分析充氮處理與對照無明顯差異，此次試驗結果驗證了充氮低氧機械調控技術在華北地區片煙原料養護應用具有較高的適用性。