微波幹燥殺菌技(jì)術在農業方麵的應(yīng)用起始於六十年代。國外(wài)用微波來(lái)測量糧食、木材和土壤的含水率,隨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X波段微波濕度計,用來測量(liàng)糧食的(de)含水率(lǜ),南(nán)京電子管廠自1973年開始試驗用915兆赫(hè)連續(xù)波來幹燥茶葉、中草藥、煙草和糧食(shí)等。上海輕(qīng)工業研究所自1974年開(kāi)始用2450兆赫連續波來幹燥皮革、蔬菜和奶糕等。1974年11月在南京(jīng)召開的全國微波能推廣(guǎng)應用技術座談(tán)會(huì),為我國微波能應用技術的研究和發展打下了基礎。十多年來,尤其是近幾年來,微波在農業方(fāng)麵的應用在國內外都有很大進(jìn)展,成為微波技術推廣應用中的一個重要領域。現從四個方麵(miàn)介紹微波在農業方麵(miàn)的應用,包括潛在的應用。
一、 殺蟲、殺菌和酶的滅活
根據微波介質加熱原理,微波加熱具有(yǒu)熱量從材料內部產生、加(jiā)熱速度快、穿透深度深、能選擇性加(jiā)熱、操作控製方便等特點,因此在農副(fù)產品的幹燥、殺蟲、殺菌等方麵顯示了其它加熱方法難以競爭的優點,得(dé)到較廣泛的(de)應用。實驗證明:利用微波可以在較短的時間(jiān)內,或在較低的溫度下,在物料的內部和表麵同時得到常規方法(fǎ)難以達到的殺(shā)蟲或殺菌效果。
1、 殺蟲
日本東芝(zhī)公司首先利用微波對塌塌(tā)米(一種草(cǎo)墊)進行工(gōng)業化殺蟲處理獲(huò)得成功。至1971年已有34台,總微波功率容量為550千瓦的設備投入(rù)生(shēng)產。實驗證明,當塌塌米溫度上升到60℃左右時,其(qí)內部的害蟲和(hé)蟲卵均已殺滅。
對木材的殺蟲效果,國外也進行大量的研究。實驗(yàn)證明:當木材本(běn)身溫度為50時(shí),木材內的蛀(zhù)蟲(chóng)已全部殺死。這種方法不僅(jǐn)可用來處(chù)理板材,還能對建築物中木結構部份殺蟲防蛀。據分析,成(chéng)本並不(bú)比化學方法高,但不存在汙染問題。浙江黃岩幾家工藝品廠幾年來的實踐也證實,在(zài)采(cǎi)用微波加熱工藝幹燥木製品的同時,還取得(dé)殺滅蛀蟲、防止黴變的良好效(xiào)果。
早在六十年代後期,加拿大和美國已開(kāi)始研究用射頻和微波控製(zhì)儲藏穀物中的(de)昆蟲。采用化學殺蟲劑雖是(shì)一種有效的殺(shā)滅庫存糧食害(hài)蟲的方(fāng)法,但並非對所有害蟲都有效,而且化學殘留(liú)物對人體健(jiàn)康有害。采用射頻和微(wēi)波處理的突出優點是,可對糧食中的害蟲選擇性地加熱殺滅,選擇性的(de)效果與(yǔ)穀物和昆蟲二者的介電常數,它們的形狀(zhuàng)大小,以及波源的工作頻率有密切關(guān)係。介質測量已經證實,特別是在頻率10~100兆赫範圍內,昆蟲的介質損耗比糧食大(dà)得多,理論預計昆(kūn)蟲(chóng)所吸收(shōu)的功率密度為糧食的3~3.5倍,可達到選擇性加(jiā)熱的目的。但當頻率高於1千兆赫(hè)時(shí),昆蟲和糧食的損耗因子相差不多,選擇性加(jiā)熱效果(guǒ)不太明顯。上述結論已被實驗證實。美國農(nóng)業部在室溫24℃時,用頻率39兆赫的射頻照射(shè)含水率為(wéi)13.3%的冬小麥3秒鍾,處(chù)理後麥子溫度不(bú)到(dào)40℃,但一(yī)星期後檢查,麥中(zhōng)的米象已100%死亡。但用2450兆赫的(de)微波照射,要得到同樣的殺滅效果,麥子(zǐ)溫度會高得多。這說明在(zài)殺滅糧食中害蟲方麵(miàn),采用射頻或頻率較低的微(wēi)波比(bǐ)較(jiào)合適。為了推(tuī)廣應用這一技術,需要(yào)研究如何把(bǎ)處理(lǐ)的成(chéng)本降(jiàng)低到能夠與化學熏蒸法相競爭的水平上,以及進(jìn)一步(bù)研究在(zài)不同溫度下,各種昆蟲(chóng)和糧食的介質電參數。
我國在七十年代中期,南京電子管(guǎn)廠、中(zhōng)國農林科學院農業生物研究所等單位,利用微波對粳稻、秈稻(dào)、小麥、綠豆中的米(mǐ)象、鋦穀盜、擬穀盜、咖啡豆(dòu)象、玉米象(xiàng)等(děng)害蟲,用不同功率、處理時間和處理工藝進行試驗、並進行培養檢驗,分析了對成蟲幼蟲、蛹、卵的殺滅效果。915兆赫試驗證明,當(dāng)糧食溫度上升到50℃以上(shàng)時,殺蟲效果良好,而且對糧食上附有的(de)酵母、黴菌有一定的殺(shā)滅效果,同(tóng)時又能使(shǐ)糧食脫(tuō)水幹燥。
沈陽農業大學對微波快速殺滅庫儲林木種子(zǐ)害蟲進行了研(yán)究。當前林木種子蟲害嚴重,如紫穗槐種子豆象、刺槐種子小蜂,寄生率一(yī)般為(wéi)20~80%。這不但直接影響林木種子(zǐ)的質量,也嚴重威脅我國林業生產。采用常(cháng)規的氯化物、溴甲烷劇毒農藥熏蒸,不僅成(chéng)本(běn)昂貴(guì),防治效果差,而且嚴重汙染環境(jìng)。采用(yòng)適當的微波功率和輻照時間,不僅可將林(lín)木(mù)種子中害蟲和幼蟲全部殺滅,而且保證種子的發芽率接近或高於對照組。
日本東芝(zhī)公司曾對煙草和卷煙中的兩(liǎng)種害蟲——煙甲蟲和煙蠹(蛀蟲)做(zuò)過微波殺蟲實驗。這些害蟲,特別是幼蟲要蛀食大批庫存煙葉,每年造成數億日元的損失。采用熏蒸,撒藥等方法,花費很(hěn)多(duō)人力(lì),還不(bú)能完全根絕,而(ér)且(qiě)對食品衛生及卷煙(yān)質量也不利。利用微波將煙草溫度加熱到55~60℃,處理時間(jiān)10~39秒,就可以(yǐ)完全(quán)殺滅煙葉中成蟲、幼蟲、蛹和蟲卵,比常規方法好得多。
安徽商業(yè)科技研究所於1985年,利用微波商品(pǐn)養護機處理了(le)一批庫存棉布和紡織品(pǐn),及時撲滅了即將在布匹中(zhōng)蔓延的害蟲,避免了一起可能(néng)的經濟損失。
江蘇(sū)淡水水產研究所曾對水產(chǎn)幹製品進行了微波殺蟲(chóng)的試驗(yàn)。由於水產幹製品富有蛋白質等營養成份,在儲藏過程中常常(cháng)受到蟲害的侵襲。用微波對(duì)蝦幹、蝦米和魚翅內部隱藏的鰹節蟲成蟲和幼蟲的殺滅試驗證明,微波快速殺蟲效果(guǒ)明(míng)顯比傳統(tǒng)的陽光(guāng)翻曬法好得多。