充氮低氧機械調(diào)控技術(shù)在華北煙葉養(yǎng)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(shù)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(nèi)各卷煙工業(yè)企業(yè)防治儲煙害蟲的方法主要是應(yīng)用熏蒸劑(磷化鋁)處理，但使用磷化鋁時存在較大的安全隱患[2]，還會造成嚴重的環(huán)境污染，且當前煙草甲蟲已對磷化鋁產(chǎn)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(qū)的煙草甲蟲。近年來，隨著國內(nèi)外對環(huán)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(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。

目前在糧儲害蟲物理氣調(diào)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(huán)保的特點[5]，目前充氮低氧殺蟲技術(shù)正在片煙養(yǎng)護領(lǐng)域逐步推廣應(yīng)用。在環(huán)境溫度高于30℃時，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到100%。在一定的技術(shù)參數(shù)指標下（氧氣濃度＜2%，維持45天），充氮低氧殺蟲對各種蟲態(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到理想的熏蒸效果的問題。

充氮低氧機械調(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)護規(guī)范和體系。同時關(guān)于充氮和機械調(diào)控的相關(guān)要求也在行業(yè)標準YC/T 300-2018《片煙貯存養(yǎng)護 自然醇化法》中有推薦介紹。

但該項技術(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械調(diào)控技術(shù)在華北地區(qū)開展原料的針對性防蟲養(yǎng)護試驗研究，旨在探索北方地區(qū)利用充氮低氧機械調(diào)控技術(shù)開展煙蟲治理和煙葉醇化養(yǎng)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(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(fù)合膜六面密封，并安裝相應(yīng)通風(fēng)接口，使用抽氣設(shè)備將垛位抽負壓并開啟制氮機將氮氣注入到密封貨垛內(nèi)，使垛內(nèi)氣體形成正壓，反復(fù)重復(fù)抽負壓與充氮操作，經(jīng)過5～7個輪次后，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，當垛內(nèi)氧氣濃度≥2%時，應(yīng)及時開啟制氮機補氣；保持氧氣濃度≤2%狀態(tài)30～45天，完成低氧氣調(diào)殺蟲。

各試驗煙垛散氣處理結(jié)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(shù)量，通過誘捕器對煙蟲進行后續(xù)養(yǎng)護工作的全程監(jiān)控，評價殺蟲效果。

1.2.2垛內(nèi)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(nèi)取樣部位一致，用于檢測片煙原料在不同養(yǎng)護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)相對濕度為（65±5）%；③溫度＞30℃，調(diào)節(jié)垛內(nèi)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(xué)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(shè)置

2 結(jié)果與分析

1.2.3內(nèi)在質(zhì)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(diào)控殺蟲對煙草甲的滅殺結(jié)果

充氮低氧機械調(diào)控技術(shù)可有效調(diào)控密封垛內(nèi)氧氣濃度（見圖1），從而實施低氧殺蟲。充氮殺蟲結(jié)束后的蟲樣檢查均未發(fā)現(xiàn)活蟲，同時煙葉養(yǎng)護期間蟲情檢查也均未發(fā)現(xiàn)蟲情，說明充氮氣調(diào)殺蟲效果理想。

圖1 2018年8月各垛位充氮氣調(diào)養(yǎng)護密封煙垛氧氣濃度日監(jiān)測曲線圖

2.2 垛內(nèi)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(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(dǎo)致造碎，因此，維持煙葉所處環(huán)境的相對濕度穩(wěn)定在一個合適區(qū)間至關(guān)重要。

充氮低氧機械調(diào)控可有效控制密封垛內(nèi)相對濕度（見圖2），從而穩(wěn)定煙葉含水率。倉間環(huán)境相對濕度總體在30%～80%范圍內(nèi)，且受庫外相對濕度影響較大，二者相關(guān)系數(shù)達0.896（P＜0.01），而經(jīng)過充氮低氧機械調(diào)控后垛內(nèi)相對濕度則可控制在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)樁腳具有較強的主動相對濕度調(diào)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(jié)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(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)充氮低氧機械調(diào)控后，抽檢樣品對應(yīng)均值則穩(wěn)定維持在11.5%～12.5%范圍（見圖3）。從經(jīng)驗判斷，氣調(diào)養(yǎng)護方式可避免華北地區(qū)干冷時節(jié)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(nèi)在質(zhì)量變化結(jié)果

對取樣樣品進行化學(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價指標，一般認為煙葉醇化過程呈下降趨勢。經(jīng)過充氮低氧養(yǎng)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(jié)保濕效果較好，氣溫升高后醇化反應(yīng)可較快啟動；還原糖呈現(xiàn)出先減少后增加的趨勢，貴州產(chǎn)地煙葉在最終呈現(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，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(chǎn)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(jié)論

本次在華北地區(qū)，通過對充氮低氧機械調(diào)控技術(shù)在華北地區(qū)煙葉養(yǎng)護適用性方面的研究，進一步明確了該技術(shù)在北方地區(qū)氣候特點下充氮殺蟲的有效性；且采用充氮氣調(diào)機械調(diào)控養(yǎng)護技術(shù)養(yǎng)護調(diào)節(jié)垛內(nèi)溫濕度及倉間溫濕度，有針對性地對機械調(diào)控垛位進行加濕，使垛內(nèi)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(xué)成分分析充氮處理與對照無明顯差異，此次試驗結(jié)果驗證了充氮低氧機械調(diào)控技術(shù)在華北地區(qū)片煙原料養(yǎng)護應(yīng)用具有較高的適用性。