微波幹燥殺菌技(jì)術在農業方麵的應用起始於六十年代。國外用(yòng)微波(bō)來測量糧食、木材和土壤的含水率,隨(suí)後開始了用微波處理糧食等範圍非常廣泛的研究。我國在1965年也製成了(le)X波段微波濕度計,用來測量(liàng)糧食的含水(shuǐ)率,南京電子管廠自1973年開始試驗用915兆赫連續波來幹燥茶葉、中草藥、煙草和糧(liáng)食等。上(shàng)海輕(qīng)工業(yè)研究所自1974年開始用2450兆赫連續波來幹燥(zào)皮革、蔬菜(cài)和奶糕(gāo)等(děng)。1974年(nián)11月在南京召(zhào)開的全國微波能推廣應用技術座談(tán)會,為我(wǒ)國微波能應用技術的研究和發展打下了(le)基礎。十多年來,尤其是(shì)近幾年來,微波在農業方(fāng)麵的應用在國內外都有很大進展,成為微波技(jì)術推廣應(yīng)用中的一個重要領域。現從四(sì)個(gè)方麵介紹微波在農業方(fāng)麵的應用,包括潛在的應(yīng)用。
一、 殺蟲、殺菌和酶的滅活
根據微波介(jiè)質加(jiā)熱原理,微波加(jiā)熱具有熱量從材料內部產生、加熱速度快、穿透深度(dù)深、能選擇(zé)性加熱(rè)、操作控製方便等特點,因(yīn)此在農副產品的(de)幹燥、殺蟲(chóng)、殺菌等方麵(miàn)顯示了其它加(jiā)熱方法難以競爭的優點,得到較廣泛的應(yīng)用。實驗證明:利用微波可以在較短的時間內,或在較低的溫度下,在物料(liào)的內部和表麵同時得到(dào)常規方法難(nán)以達到的殺蟲或殺菌效果。
1、 殺蟲
日本東芝公司首(shǒu)先利用微波對塌(tā)塌米(一種草墊)進行工業(yè)化殺蟲處理獲(huò)得成功(gōng)。至1971年已有34台,總微(wēi)波功率容量為550千瓦的設備投(tóu)入生產。實驗證明,當塌塌米溫度上升到60℃左右時,其內部的害蟲(chóng)和蟲卵(luǎn)均已殺(shā)滅。
對木材的殺蟲效果,國(guó)外也進行大量的研究。實驗證(zhèng)明(míng):當木材(cái)本身(shēn)溫度為50時,木材內的蛀蟲已(yǐ)全部殺死。這(zhè)種方法不僅可用來處理板材,還能對建築物中木結(jié)構部份殺蟲防蛀。據分析,成本並不比化學方法高,但不存在汙(wū)染問題。浙江黃岩(yán)幾家工藝品廠幾年來的實踐(jiàn)也證實,在采(cǎi)用微波加(jiā)熱工(gōng)藝幹燥木製(zhì)品的同時,還取得殺滅蛀蟲、防(fáng)止黴變的良好效果(guǒ)。
早在六(liù)十年代後期,加拿大(dà)和美國(guó)已開始研究用射頻和微(wēi)波控製(zhì)儲藏穀物中的昆蟲。采用(yòng)化學殺蟲劑雖是一(yī)種有效的殺滅庫存糧食害蟲的方法,但並非對所有害蟲都有(yǒu)效,而且化學殘留物對(duì)人體健(jiàn)康有害。采用射頻和微(wēi)波處理的突出優點是,可對糧食(shí)中的(de)害蟲選擇性地(dì)加熱殺滅(miè),選擇性的(de)效果與穀物和昆蟲二者的(de)介(jiè)電常數,它們的形狀大小,以及波源的工作頻(pín)率有密切關係。介質測量已經證實,特別是在頻率10~100兆赫範圍內,昆蟲的(de)介質損耗比糧食大得多(duō),理論預計昆(kūn)蟲所吸(xī)收的功(gōng)率密度為糧食的3~3.5倍,可達(dá)到選擇性加熱的目的(de)。但當頻率高於1千兆赫時,昆(kūn)蟲(chóng)和糧(liáng)食的損耗因(yīn)子相(xiàng)差不多,選擇性加熱效果不太明(míng)顯。上述(shù)結(jié)論已被實驗證實。美國農業部在室溫24℃時,用頻率39兆赫的射頻照射含水率為(wéi)13.3%的冬小麥3秒鍾,處理後麥子溫度(dù)不到(dào)40℃,但一(yī)星期後檢查,麥中(zhōng)的(de)米象已100%死亡。但用2450兆赫(hè)的(de)微波照射,要得到同樣的殺滅效果,麥子溫度會(huì)高得多。這說明在殺滅(miè)糧食中害蟲方麵,采用射頻或頻率較低的微波(bō)比(bǐ)較合適。為了推廣應用這一技術(shù),需要研究如(rú)何把處理的成本(běn)降低到能夠與化學熏蒸法相(xiàng)競爭的水平上(shàng),以及進(jìn)一步研究在不同溫度下,各(gè)種昆蟲和糧食的介質電參數。
我國在七十年代中期,南(nán)京電子管廠、中國農林(lín)科學院農(nóng)業生物研究所等單位,利用(yòng)微波對粳稻、秈(xiān)稻、小麥、綠豆中的(de)米象、鋦穀盜、擬穀盜(dào)、咖啡豆象、玉米象等害蟲,用不同功率、處理時間和處理(lǐ)工藝進行試驗、並進行培養檢驗,分析(xī)了對成蟲幼蟲、蛹、卵的殺滅效果。915兆赫試驗證明(míng),當糧食溫度上升到50℃以上時,殺(shā)蟲效果良好,而且對糧(liáng)食上附有的酵母、黴菌有(yǒu)一定(dìng)的殺滅(miè)效果,同時又能使糧食脫水幹燥。
沈陽農業(yè)大學對微波快速殺滅庫儲林木種(zhǒng)子害蟲進行了研究。當前林木種子蟲(chóng)害嚴重,如紫穗槐種子豆象、刺槐種子(zǐ)小蜂,寄(jì)生率一般為20~80%。這不但直接影響林木種子的質量(liàng),也嚴重威(wēi)脅我國林業生產。采用常規的氯化(huà)物、溴甲烷劇毒農(nóng)藥熏蒸,不僅成本昂貴,防治(zhì)效果差,而且嚴重汙染環境。采用適當的微波功率和輻照時間,不僅可將林木種子中害蟲和(hé)幼蟲全部殺滅,而且保證種子的發芽率接(jiē)近或高於對照組。
日本東芝公(gōng)司曾對煙草和卷煙中的兩種害蟲——煙甲蟲和煙蠹(蛀蟲(chóng))做過微波殺蟲實驗。這些害蟲,特別是幼蟲要蛀食大批庫(kù)存(cún)煙葉,每年造成數億日元的損失(shī)。采用熏蒸,撒藥(yào)等(děng)方法,花費很(hěn)多人力(lì),還不能完全根絕,而且對食品衛生及卷煙質量也不利。利用微波將煙草溫度加熱到55~60℃,處理時間10~39秒,就(jiù)可以完全(quán)殺滅(miè)煙葉中成蟲、幼蟲、蛹和蟲卵,比常規方法好得多。
安徽商業科技研究所於1985年(nián),利用微波(bō)商品養護機(jī)處理了一(yī)批庫存棉布和紡織品,及時撲滅了即將在布匹中蔓延的害蟲,避免了一起可能的經濟損(sǔn)失。
江蘇(sū)淡水水產研究(jiū)所曾對水產幹製品進(jìn)行了微波殺蟲的試驗。由於水產幹製品富(fù)有蛋白質等營養成份,在儲藏過程中常常受(shòu)到蟲(chóng)害的侵襲。用微波對蝦幹(gàn)、蝦米和魚翅內部隱藏的(de)鰹節蟲成蟲和幼蟲的殺(shā)滅試驗證明,微波快速殺蟲效果明顯比傳統的陽光翻曬法好得(dé)多。