充氮低氧機(jī)械調(diào)控技術(shù)在華北煙葉養(yǎng)護(hù)中的適用性研究

湯燁，李強(qiáng)，黃慧，徐俊，馬盛力*，吳敏嫻，劉勇

（1.上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司上海煙草儲(chǔ)運(yùn)公司，上海 200439；2.武漢東昌倉貯技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430070）

在中國(guó)，儲(chǔ)存煙葉的直接蟲損率每年為1.64%[1]。長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)各卷煙工業(yè)企業(yè)防治儲(chǔ)煙害蟲的方法主要是應(yīng)用熏蒸劑(磷化鋁)處理，但使用磷化鋁時(shí)存在較大的安全隱患[2]，還會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，且當(dāng)前煙草甲蟲已對(duì)磷化鋁產(chǎn)生了一定的抗藥性，特別是進(jìn)口煙葉及部分頻繁使用磷化鋁熏蒸地區(qū)的煙草甲蟲。近年來，隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)環(huán)境保護(hù)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(yè)內(nèi)多家工業(yè)企業(yè)也在積極探索替代磷化鋁熏蒸的安全環(huán)保的殺蟲技術(shù)。尋求生態(tài)環(huán)保的殺蟲方法替代磷化鋁熏蒸已成為必然趨勢(shì)。

目前在糧儲(chǔ)害蟲物理氣調(diào)防治中用到的氣體主要有二氧化碳、氮?dú)獾萚3-4]。由于此法具有殺蟲徹底、防霉效果好、綠色環(huán)保的特點(diǎn)[5]，目前充氮低氧殺蟲技術(shù)正在片煙養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域逐步推廣應(yīng)用。在環(huán)境溫度高于30℃時(shí)，密封煙垛內(nèi)1%的氧氣濃度持續(xù)20天，或密封煙垛內(nèi)2%的氧氣濃度持續(xù)30天，煙垛內(nèi)的煙草甲成蟲和幼蟲死亡率均能達(dá)到100%。在一定的技術(shù)參數(shù)指標(biāo)下（氧氣濃度＜2%，維持45天），充氮低氧殺蟲對(duì)各種蟲態(tài)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(xù)4天時(shí)間的技術(shù)參數(shù)條件下，可以有效殺滅套袋煙葉內(nèi)各種蟲態(tài)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(shù)方式，解決套袋煙葉因套袋后熏蒸無法滲透而不能達(dá)到理想的熏蒸效果的問題。

充氮低氧機(jī)械調(diào)控技術(shù)在湖北、廣東、河北、上海、浙江等地得到了很好的應(yīng)用和推廣，形成了一系列的養(yǎng)護(hù)規(guī)范和體系。同時(shí)關(guān)于充氮和機(jī)械調(diào)控的相關(guān)要求也在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YC/T 300-2018《片煙貯存養(yǎng)護(hù) 自然醇化法》中有推薦介紹。

但該項(xiàng)技術(shù)在北方地區(qū)缺少相關(guān)適用性研究。為此，利用煙葉充氮低氧機(jī)械調(diào)控技術(shù)在華北地區(qū)開展原料的針對(duì)性防蟲養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)研究，旨在探索北方地區(qū)利用充氮低氧機(jī)械調(diào)控技術(shù)開展煙蟲治理和煙葉醇化養(yǎng)護(hù)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(fù)合膜、膠管膠槽、通風(fēng)接口、煙蟲誘捕器、含有煙草甲各蟲態(tài)混合蟲樣的蟲籠、取樣器、標(biāo)簽。

表1 片煙基本信息表

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

1.2 方法

1.2.1充氮低氧殺蟲實(shí)驗(yàn)方案

煙葉垛位使用尼龍復(fù)合膜六面密封，并安裝相應(yīng)通風(fēng)接口，使用抽氣設(shè)備將垛位抽負(fù)壓并開啟制氮機(jī)將氮?dú)庾⑷氲矫芊庳浂鈨?nèi)，使垛內(nèi)氣體形成正壓，反復(fù)重復(fù)抽負(fù)壓與充氮操作，經(jīng)過5～7個(gè)輪次后，可將垛內(nèi)氧氣濃度下降至2%以下，所有垛位應(yīng)在開始充氣操作后的20天內(nèi)使密封貨垛內(nèi)氧氣濃度≤2%。

每天記錄垛內(nèi)氧氣濃度，當(dāng)垛內(nèi)氧氣濃度≥2%時(shí)，應(yīng)及時(shí)開啟制氮機(jī)補(bǔ)氣；保持氧氣濃度≤2%狀態(tài)30～45天，完成低氧氣調(diào)殺蟲。

各試驗(yàn)煙垛散氣處理結(jié)束后對(duì)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(shù)量，通過誘捕器對(duì)煙蟲進(jìn)行后續(xù)養(yǎng)護(hù)工作的全程監(jiān)控，評(píng)價(jià)殺蟲效果。

1.2.2垛內(nèi)相對(duì)濕度控制實(shí)驗(yàn)方案

試驗(yàn)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(diǎn)取樣法，從各垛位分別取樣，混合均勻，保持煙箱內(nèi)取樣部位一致，用于檢測(cè)片煙原料在不同養(yǎng)護(hù)模式下水分的變化規(guī)律。

每周2次記錄密封煙垛內(nèi)溫濕度、倉內(nèi)溫濕度。

針對(duì)不同環(huán)境溫度條件下的濕度調(diào)控措施：①溫度＜20℃，調(diào)節(jié)垛內(nèi)相對(duì)濕度為（70±5）%；②溫度在（20℃～30℃）的范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)垛內(nèi)相對(duì)濕度為（65±5）%；③溫度＞30℃，調(diào)節(jié)垛內(nèi)相對(duì)濕度為（60±5）%。箱40 cm左右深度，每次取樣重量1kg；然后進(jìn)行化學(xué)成分檢測(cè)，主要包括總糖、還原糖、總氮、煙堿幾種成分。

表2 片煙處理設(shè)置

2 結(jié)果與分析

1.2.3內(nèi)在質(zhì)量變化實(shí)驗(yàn)方案

定期對(duì)煙葉樣品取樣，取樣時(shí)采用取樣器開箱鉆取煙

2.1 充氮低氧機(jī)械調(diào)控殺蟲對(duì)煙草甲的滅殺結(jié)果

充氮低氧機(jī)械調(diào)控技術(shù)可有效調(diào)控密封垛內(nèi)氧氣濃度（見圖1），從而實(shí)施低氧殺蟲。充氮?dú)⑾x結(jié)束后的蟲樣檢查均未發(fā)現(xiàn)活蟲，同時(shí)煙葉養(yǎng)護(hù)期間蟲情檢查也均未發(fā)現(xiàn)蟲情，說明充氮?dú)庹{(diào)殺蟲效果理想。

圖1 2018年8月各垛位充氮?dú)庹{(diào)養(yǎng)護(hù)密封煙垛氧氣濃度日監(jiān)測(cè)曲線圖

2.2 垛內(nèi)相對(duì)濕度控制效果

相對(duì)濕度是影響煙葉含水率的重要因素。華北地區(qū)主要為溫帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，因此倉間相對(duì)濕度波動(dòng)較大，煙葉水分也會(huì)受此影響，迅速降低，進(jìn)而可能抑制醇化導(dǎo)致造碎，因此，維持煙葉所處環(huán)境的相對(duì)濕度穩(wěn)定在一個(gè)合適區(qū)間至關(guān)重要。

充氮低氧機(jī)械調(diào)控可有效控制密封垛內(nèi)相對(duì)濕度（見圖2），從而穩(wěn)定煙葉含水率。倉間環(huán)境相對(duì)濕度總體在30%～80%范圍內(nèi)，且受庫外相對(duì)濕度影響較大，二者相關(guān)系數(shù)達(dá)0.896（P＜0.01），而經(jīng)過充氮低氧機(jī)械調(diào)控后垛內(nèi)相對(duì)濕度則可控制在55%～70%范圍內(nèi)較適宜煙葉醇化，與庫內(nèi)濕度相關(guān)系數(shù)僅為0.39，說明氣調(diào)樁腳具有較強(qiáng)的主動(dòng)相對(duì)濕度調(diào)控能力。

圖2 不同位置相對(duì)濕度變化

2.3 煙葉原料含水率變化結(jié)果

由于相對(duì)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(guī)自然醇化煙葉水分均低于11%的控制下限，甚至低于9%。而經(jīng)過持續(xù)充氮低氧機(jī)械調(diào)控后，抽檢樣品對(duì)應(yīng)均值則穩(wěn)定維持在11.5%～12.5%范圍（見圖3）。從經(jīng)驗(yàn)判斷，氣調(diào)養(yǎng)護(hù)方式可避免華北地區(qū)干冷時(shí)節(jié)煙葉水分過度散失，從而減少搬運(yùn)過程造碎損失。

圖3 煙葉水分變化曲線圖

2.4 內(nèi)在質(zhì)量變化結(jié)果

對(duì)取樣樣品進(jìn)行化學(xué)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(píng)價(jià)指標(biāo)，一般認(rèn)為煙葉醇化過程呈下降趨勢(shì)。經(jīng)過充氮低氧養(yǎng)護(hù)方式，總糖下降速度稍快于自然醇化（見圖4），可能是因?yàn)楦衫鋾r(shí)節(jié)保濕效果較好，氣溫升高后醇化反應(yīng)可較快啟動(dòng)；還原糖呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢(shì)，貴州產(chǎn)地?zé)熑~在最終呈現(xiàn)出明顯差異，其余煙葉差異不明顯；總氮含量呈現(xiàn)出先增加后下降的趨勢(shì)，但最終變化幅度較小，處理及對(duì)照也沒有明顯差異；煙堿總體變化趨勢(shì)不明顯，部分產(chǎn)地?zé)熑~有所下降，而部分有所回升，且最終對(duì)照及處理組差異不明顯。

圖4 煙葉總糖變化曲線圖

3 結(jié)論

本次在華北地區(qū)，通過對(duì)充氮低氧機(jī)械調(diào)控技術(shù)在華北地區(qū)煙葉養(yǎng)護(hù)適用性方面的研究，進(jìn)一步明確了該技術(shù)在北方地區(qū)氣候特點(diǎn)下充氮?dú)⑾x的有效性；且采用充氮?dú)庹{(diào)機(jī)械調(diào)控養(yǎng)護(hù)技術(shù)養(yǎng)護(hù)調(diào)節(jié)垛內(nèi)溫濕度及倉間溫濕度，有針對(duì)性地對(duì)機(jī)械調(diào)控垛位進(jìn)行加濕，使垛內(nèi)相對(duì)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(xué)成分分析充氮處理與對(duì)照無明顯差異，此次試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了充氮低氧機(jī)械調(diào)控技術(shù)在華北地區(qū)片煙原料養(yǎng)護(hù)應(yīng)用具有較高的適用性。