片烟快速杀虫技术研究

李强，马盛力，徐俊，吴敏娴，黄慧，张龑，来振利，刘勇

（1.上海烟草集团有限责任公司上海烟草储运公司，上海 200439；2.武汉东昌仓贮技术有限公司，武汉 430074）

烟叶在储存、醇化过程中极易受到储烟害虫的危害，目前烟叶原料虫害防治主要采用磷化铝化学熏蒸的方式［1，2］，其在安全、环保和健康等方面均存在诸多的隐患［3，4］。目前行业内采用机械充氮替代传统磷化铝杀虫［5，6］，但是由于机械充氮杀虫周期较长，无法应对紧急发生的烟叶原料应急快速杀虫。针对烟叶原料害虫防治，行业内针对性开展快速降氧［7］、清洁仓间［8］、温控防治、气调防治、物理隔离防治、辐射防治、生物防治［9-12］等技术，但是大多无法应用于烟草行业或解决片烟应急杀虫问题。

烟虫生长发育需要氧气、水分及适宜的温湿度条件，真空、充氮、高温、低温等条件能够快速营造不利于烟虫生长繁殖的环境条件［13-19］。本研究通过单一真空、真空+充氮、真空+高温及低温杀虫等试验，研究得出适宜于现场片烟快速杀虫及防止杀虫处理对片烟品质影响的方法，为片烟应急快速杀虫提供技术参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试烟虫采用武汉东昌仓贮技术有限公司实验室人工气候箱培养的烟草甲虫作为试验虫样，培养条件：温度（29±2）℃，湿度（65±5）%，光照周期8 h∶16 h，光照度3 000 lx；饲养原料为面粉、小麦胚芽、酵母菌。

1.1.2 片烟原料采用试验烟叶为上海烟草集团在库烟叶原料，储存仓间为山东舜德6库A间，物料名称为山东-B33-2016-纸箱-混打片烟-烤烟-01。

1.1.3 主要仪器及设备真空回潮机（YJ1901型），山东烟叶复烤有限公司诸城复烤厂；手持式箱温检测仪（DCYD-8型），武汉东昌仓贮技术有限公司；压力罐（BY 200型，5 L）；水分检测仪（101-2BS型），上海力辰仪器科技有限公司；低温冷库（20RF型），北京斯达酷商贸有限公司；高低温试验箱（GDS-50L型），常州迈科诺仪器有限公司。

1.2 试验设计

1.2.1 单一真空杀虫技术探索将试验虫样放入真空箱内，采用真空泵将真空箱内真空度抽至500 Pa以下；常规放置96 h后，取出虫样观察；将虫样置于培养箱内持续培养1个月，观察虫样情况。

1.2.2 真空+充氮杀虫技术探索将试验虫样放入真空箱内，采用间歇式充氮+抽真空方式。首先采用真空泵将真空箱内真空度抽至500 Pa以下，再利用制氮机向真空箱内充入高纯度氮气，每小时重复1次，直至真空箱内氧气浓度≤2%；处理96 h后，取出虫样观察，并置于培养箱内持续培养1个月，观察虫样情况。

1.2.3 真空+高温杀虫技术探索将试验虫样放入真空箱内，采用真空泵将真空箱内真空度抽至500Pa以下；将真空箱放入高低温试验箱，将温度分别调至60、70℃处理，处理参数如表1所示。处理后，取出真空箱，放置96 h后，取出虫样观察；将虫样置于培养箱内持续培养1个月，观察虫样情况。

表1 真空+高温杀虫技术试验处理

1.2.4 片烟真空回潮快速杀虫技术探索将试验烟箱脱箱、脱袋；将虫样预埋进烟箱内15 cm处；将箱温探杆分别插入烟箱15、35 cm和中心位置；将试验烟箱放入真空回潮机内；关闭真空回潮机门，并开启真空回潮，试验参数设置如表2所示。停止真空回潮，取出试验烟箱；其中处理1采用自然放置、摊晾方法进行烟叶回温回湿，烟叶自然摊凉期间，采用防虫纱网将试验烟叶隔离密封；处理2采用抽真空进行降温除湿，至箱温恢复正常。自烟箱取出后，根据时间节点取样进行水分检测；待温度恢复正常后，对试验烟叶、对照烟叶取样，检测外观、组织评吸等；处理后，取出虫样，观察虫样死亡情况。

表2 片烟真空回潮快速杀虫技术试验处理

1.2.5 真空+低温杀虫技术探索将试验虫样放入真空箱内，采用真空泵将真空箱内真空度抽至500Pa以下；将真空箱放入高低温试验箱，将温度分别调至-10、-20、-30℃，处理参数如表3所示。处理后，取出真空箱，观察虫样中成虫、幼虫存活情况；将虫样置于培养箱内持续培养1个月，观察虫样中虫卵、蛹孵化情况。

表3 真空+低温杀虫技术试验处理

1.2.6 片烟低温快速杀虫技术探索准备2箱烟叶，将烟箱脱除，将虫样预埋进烟箱内15 cm处；将烟叶放入冷库中，试验设置以下处理：分别在2箱试验烟箱10、35 cm处和中心位置插入温度探杆，将检测点引入冷库外并监测烟箱内温度；按照试验处理制作烟箱大小的塑料帐幕，确保气密性良好，并提前设置好通风接口；将抽气管置于冷库门口，与套有塑料帐幕的烟箱连接好，进气口置于冷库内部；关闭冷库门，将冷库温度下调至-30℃；进行抽风处理：打开冷库门，将抽气管引出，与设备抽风口连接，连续循环抽气，直至烟箱内部温度下降至预设温度；记录烟箱内部箱芯温度下降至预设温度的时间，试验参数设置如表4所示。处理后，关闭冷库设备，烟叶自然回温，取出虫样观察；将虫样置于培养箱内持续培养1个月，观察虫样变化情况。待温度恢复正常后，对试验烟叶、对照烟叶取样，检测外观，组织评吸。

表4 片烟低温快速杀虫技术试验处理

2 结果与分析

2.1 单一真空杀虫技术试验

从表5可以看出，对烟草甲不同虫态害虫进行单一真空处理（真空度500 Pa、处理时间96 h），烟草甲幼虫、成虫均达到杀灭效果；但是对烟草甲虫卵和蛹无法达到杀灭效果，无法实现快速杀虫的目的。

表5 单一真空杀虫虫样死亡情况

注：“×”表示无可见活虫；“√”表示可见活虫；由于无活动虫态，“-”表示暂时无法确定；由于成虫寿命不足1个月，因此对成虫持续观测无意义，针对成虫杀灭效果仅以试验结束后成虫是否存活为标准。下同

2.2 真空+充氮杀虫技术试验

从表6可以看出，对烟草甲不同虫态害虫进行真空（真空度500 Pa、处理时间96 h）+充氮（氧气浓度维持2%以下、处理时间96 h）处理，烟草甲幼虫、成虫均达到杀灭效果；但是对烟草甲虫卵和蛹无法达到杀灭效果，杀虫效果与单一真空杀虫一致，无法实现快速杀虫的目的。

表6 真空+充氮杀虫虫样死亡情况

2.3 真空+高温杀虫技术试验

由表7可以看出，对烟草甲不同虫态害虫进行真空+高温杀虫，真空条件下，60℃处理5、15 min以及70℃处理5 min，对烟草甲所有虫态均未能达到杀灭效果；60℃处理30 min条件下，在真空和常压状态下，烟草甲幼虫、成虫全部死亡，但虫卵、虫蛹均未能达到杀灭效果；70℃处理15 min条件下，在真空和常压状态下，对烟草甲所有虫态均达到杀灭效果。综合上述结果，在高温快速杀虫情况下，真空为非必要条件，在杀虫方面无显著增效作用；经过本次试验验证，高温杀灭烟草甲所有虫态所需最基本温度及处理时长组合为70℃、15 min。

表7 真空+高温杀虫虫样死亡情况

2.4 片烟真空回潮快速杀虫技术试验

2.4.1 杀虫效果试验虫样全部死亡，其经气候箱培养60 d未发现活虫，达到杀虫效果。

2.4.2 烟叶外观情况经过真空回潮处理后，烟箱略有下塌，但整体保持箱型；处理1采用自然摊晾回温回湿的烟叶颜色有明显的加深；经过真空回潮同参数处理后，立即采用真空降温除湿的烟叶（处理2）变化不明显。

2.4.3 烟叶水分情况由表8可以看出，处理1、处理2烟叶经过真空回潮处理后，水分较处理3（对照）明显上升（≥14%）；处理1采用自然摊晾回温回湿的烟叶，箱温恢复后烟叶水分持续偏高（≥13%）；处理2采用真空降温除湿的烟叶，箱温恢复后烟叶水分恢复正常，但较处理3（对照）烟叶原始水分稍高。

表8 烟叶水分检测记录 （单位：%）

2.4.4 烟叶质量情况经过真空回潮处理+自然摊凉（处理1），烟叶内部出现严重烧包现象，烟叶整体炭烧味较重。经过真空回潮处理并立即真空降温除湿（处理2），烟叶无明显炭化现象，烟叶颜色与对照区别不明显，但烟叶整体有微弱焦烤味。

2.4.5 烟叶理化指标由表9可以看出，与对照相比，处理1、处理2烟叶总糖、还原糖、总烟碱、总氮、钾、氯等理化指标无明显变化。

表9 烟叶理化指标检测结果 （单位：%）

2.4.6 烟叶评吸试验完成后，对试验烟叶进行品质评吸，由图1可以看出，处理1烟叶由于长时间处于高温状态，未进行真空快速降温除湿，评吸结果中各项指标均明显低于对照，烟叶品质劣变严重；处理2烟叶评吸结果与对照大致相当，可能经过短时高温处理提高了烟叶醇化进程，加快了部分化学反应，致使处理2香气质、杂气、刺激性及余味稍高于对照；而高温处理及水分蒸发过程中带走了一部分香气物质，导致处理2香气量有所下降。

图1 烟叶感官评吸结果

2.5 真空+低温杀虫技术探索

对烟草甲不同虫态虫样进行真空+低温杀虫，由表10可以看出，在真空条件下，在温度≤-20℃、处理≥2 h，对烟草甲所有虫态均达到杀灭效果；在真空条件下，-10℃处理96 h条件下，烟草甲虫卵、成虫全部死亡，但幼虫、虫蛹均未能达到杀灭效果；-20℃处理2 h条件下，在真空和常压状态下，对烟草甲所有虫态均达到杀灭效果，因此在低温快速杀虫情况下，真空为非必要条件，在杀虫上无明显增效作用。综合上述结果，经过试验验证，低温杀灭烟草甲所有虫态所需最基本温度及处理时长组合为-20℃、2 h。

表10 真空+低温杀虫虫样死亡情况

2.6 片烟低温快速杀虫技术探索

2.6.1 箱温检测结果由图2可以看出，低温杀虫过程中，处理0～25.0 h，由于频繁开启厢门进行抽负压，导致冷冻库内环境温度仅维持在-20～-25℃，未能达到冷冻库最低制冷效果；可能是由于频繁开启厢门，潮湿空气进入导致冷冻库传感器结冰、冻住，传感器一直反馈-30℃，冷冻库停止制冷，制冷效果较差；尤其是处理16.0～29.0 h，冷冻库温度剧烈回升，同时导致烟箱温度回升幅度较大；通过对比可知，与静置烟箱相比，采用抽负压方式箱内温度下降更快；处理29.0～54.5 h，采用低频率开厢门抽负压方式，有效将冷冻库内温度控制在-30℃左右，并使烟箱温度快速下降；抽负压方式有效降温的2个时间段为0～16.0 h和29.0～54.5 h，总计时长为41.5 h。

图2 片烟低温杀虫箱温降低趋势

2.6.2 烟箱温度恢复情况由表11可以看出，低温杀虫结束后，通过5 d的箱温恢复过程，箱内各点温度逐步恢复至正常温度。

表11 片烟低温杀虫后箱温恢复情况

2.6.3 烟箱结露情况通过对烟箱表面结露情况进行观察，套袋烟箱袋外出现明显结露、通风接口出现结冰情况；不套袋烟叶表面无明显结露情况，但烟叶手感略潮湿。

2.6.4 杀虫效果片烟低温杀虫试验虫样死亡情况见表12。由表12可以看出，采用低温冷库，使片烟温度降低至-20℃、维持2 h，即可达到杀灭片烟中烟虫的目的。由于处理2中，脱箱但不抽负压的烟箱表层温度未能下降至-20℃，因此导致未能完全杀灭烟虫。

表12 片烟低温杀虫试验虫样检查情况

2.6.5 烟叶水分及品质变化对低温杀虫试验烟叶处理完成后进行理化分析，结果见表13。由表13可以看出，低温杀虫试验烟叶理化指标总体变化不明显；处理2较处理1和对照总糖变化幅度较大，可能与处理2未套袋烟叶直接处于冷冻环境有关。

表13 烟叶理化指标检测结果 （单位：%）

2.6.6 评吸结果由图3可以看出，各处理与对照烟叶感官评吸总体差异性不明显，说明短时间低温处理对烟叶品质无明显影响。

图3 烟叶感官评吸结果

3 小结与讨论

单一真空杀虫、真空+充氮杀虫均不能实现快速杀虫的目的，而采用真空+高温快速杀虫及低温快速杀虫，其中高温或低温为主要杀虫致死因素，真空或抽负压方式主要是为了使温度快速进入片烟烟箱内部或快速抽离烟箱内部高低温空气，是一种辅助升温或降温的措施。

采用真空回潮快速杀虫技术，主要技术参数控制在真空度≤500 Pa、温度70℃、烟叶温度处理时长维持15 min，即可达到杀虫效果。而真空回潮处理后，采用自然摊凉时，烟叶箱内温度会长时间处于高温状态，极易造成烟叶炭化，因此自然摊凉的方法不可行；真空回潮杀虫后，应立即采用真空降温除湿，快速恢复烟叶水分、温度；真空降温除湿过程应控制在30～60 min为宜，避免造成烟叶水分过量散失。

采用低温快速杀虫技术，主要技术参数控制在温度-20℃、处理时长2 h，即可达到杀虫效果。但低温杀虫降温过程较长，需要采用间歇式抽负压方式进行快速降温。

通过本研究，确定了真空回潮与低温冷冻2种生态化杀虫技术方案，其存在如下不足之处。

1）真空回潮处理时间短（单批次处理总计1 h左右），但是单批次处理量较小（单次处理4箱），使用过程中需要用到压力容器及高温蒸汽，增加了技术应用过程中的安全风险点；同时，在高温处理中，易于对烟叶品质产生较大的负面影响，应用过程中需要严格把控，应用难度偏高。

2）低温杀虫应用过程中安全风险低，易于实现，对烟叶品质影响相对高温要安全，但处理时间相对较长（单批次处理2～3 d）。

3）为实现片烟应急杀虫规模化应用，还需针对快速杀虫规模化应用设备及过程控制措施进行研究改进。