原煙入庫過程微波滅菌和調(diào)節(jié)水分試驗研究

?程 潮，任宏杰?

（北京航天試驗技術(shù)研究所，北京 100071）

原煙入庫過程微波滅菌和調(diào)節(jié)水分試驗研究

程 潮，任宏杰

（北京航天試驗技術(shù)研究所，北京 100071）

采用微波技術(shù)對入庫過程中的原煙開展了滅菌和水分調(diào)節(jié)試驗研究。結(jié)果表明：采用微波處理原煙可以在較小的水分損耗情況下實現(xiàn)很好的滅菌效果，水分損耗1.71%的情況下可以實現(xiàn)90%的滅菌率；將不同的水分高于18%的不合格原煙經(jīng)過微波處理至含水率16%～18%，霉變時間均可以大于40 d，不易發(fā)生霉變，說明工藝上采用微波技術(shù)對入庫過程原煙進行滅菌和水分調(diào)節(jié)是可行的。

原煙；微波技術(shù)；霉菌；致霉變微生物；水分調(diào)節(jié)；貯存

復(fù)烤廠在收購來原料煙葉后，一般需暫存3個月或以上再進行加工。原料煙葉的吸濕性強，煙葉中含有微生物繁殖所需的各種營養(yǎng)物質(zhì)，一旦條件適宜，霉菌極易滋生繁殖、造成煙葉霉變。煙葉霉變后常規(guī)化學(xué)成分發(fā)生了較大的變化，不利于煙葉品質(zhì)的提升，若發(fā)展嚴重，煙葉會完全失去利用價值[1]。根據(jù)標準[2]，原煙入庫一般要求水分低于18%，高于18%就容易造成霉菌滋生，不能正常入庫，需要在2周內(nèi)安排打葉，這對復(fù)烤廠的生產(chǎn)調(diào)度和倉庫的煙葉防霉殺蟲管理提出了很高的要求。目前原煙暫存環(huán)節(jié)中不進行處理或主要采用藥物熏蒸的方式滅菌[3-4]，可能造成煙葉農(nóng)藥殘留等二次污染問題，并且霉菌不徹底，影響后續(xù)打葉復(fù)烤環(huán)節(jié)生產(chǎn)。

微波加熱具有穿透力強、熱慣性小、選擇性強、速度快等特點。理論上講，煙葉經(jīng)微波輻照后，可以使煙葉中霉菌細胞膜功能發(fā)生紊亂、細胞脫水、蛋白質(zhì)凝固，從而達到滅菌目的[5-6]。李倩等[7]開展了煙葉微波滅菌試驗研究，結(jié)果表明利用微波技術(shù)對煙葉進行霉變控制是可行的，具有顯著延長煙葉保質(zhì)期的作用。

利用微波的特點在原煙入庫過程中對來料原煙進行滅菌并調(diào)節(jié)水分，從源頭上控制煙草霉菌蟲害、并使水分不合格原煙達到入庫要求，確保原煙在暫存和加工環(huán)節(jié)煙不發(fā)生霉變和蟲害侵蝕，對打葉復(fù)烤企業(yè)原煙霉菌蟲害防治有重要意義。試驗研究了微波處理復(fù)烤廠來料原煙后的滅菌效果、水分損耗和霉變時間之間的關(guān)系，為原煙入庫過程采用微波技術(shù)進行滅菌和水分調(diào)節(jié)提供了數(shù)據(jù)支撐。

1 試驗準備

1.1 材料與儀器

原煙產(chǎn)自貴州，由貴州煙葉復(fù)烤集團技術(shù)中心提供。試驗設(shè)備：M3-L234E微波爐，微波功率800 W（變頻可調(diào)），微波頻率2 450 MHz（廣東美的微波爐制造有限公司）；恒溫恒濕箱[中科美其（北京）科技有限公司]；MA35型快速水分儀（德國賽多利斯公司）；HV-110型高壓滅菌器（日本Hirayama公司）；ZD-85A恒溫搖床（常州丹瑞試驗儀器設(shè)備有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 煙葉水分測定

按照YC/T 31—1996《煙草及煙草制品 試樣的制和水分測定 烘箱法》[8]執(zhí)行。

1.2.2 煙葉霉菌數(shù)測定 按照YC/T 472—2013《煙草及煙草制品 微生物學(xué)檢測 霉菌計數(shù)》[9]執(zhí)行。

1.2.3 微波作用時間的篩選 稱取含水率19.43%的原煙50共5份，均勻鋪裝在微波滅菌干燥的玻璃盤中，放置于微波爐中，在相同的微波功率（800 W）下，設(shè)定微波作用時間分別為0、20、40、60和80 s，重復(fù)2次，確定合適的微波時間。

1.2.4 不同水分原煙對滅菌效果和霉變時間的影響將原煙自然晾干后分別回潮至水分15.43%、17.57%、19.43%、20.98%、23.33%和24.70%（編號1～6），分別稱取各3份，每份50 g，1份作為對照，另2份在相同的微波功率（800 W）和微波時間（60 s）下進行處理（含水率15.43%的原煙作為對照組不進行微波處理）。處理后樣品1份進行滅菌效果檢測，另1份在培養(yǎng)皿中進行恒溫恒濕培養(yǎng)，觀察霉變時間。環(huán)境溫為25℃，濕度60%RH。上述試驗重復(fù)2次，確定不同水分原煙對滅菌效果和霉變時間的影響。

1.2.5 微波調(diào)節(jié)原煙水分效果對滅菌和霉變時間的影響 將原煙自然晾干后分別回潮至水分含量15.43%、17.57%、19.43%、20.98%、23.33%和24.70%（煙葉批次同1.2.4編號1～6），分別稱取各3份，每份50 g，1份作為對照，另2份在相同的微波功率（800 W）下將原煙干燥至水分17%左右。處理后樣品1份進行滅菌效果檢測，另1份在培養(yǎng)皿中進行恒溫恒濕培養(yǎng)，觀察霉變時間。環(huán)境溫25℃，濕度60%RH。上述試驗重復(fù)2次，確定微波調(diào)節(jié)原煙水分對滅菌和霉變時間的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 微波作用時間對原煙含水率和霉菌總數(shù)的影響

在微波功率800 W下，考察不同微波時間對原煙滅菌效果和含水率的影響，微波滅菌后霉菌數(shù)量采用1.2.2節(jié)方法測定，測試結(jié)果見表1。

從表1中可以看出，微波作用40 s，滅菌率可以達到83.3%，微波作用60 s時，滅菌即可達到90%，水分損失為1.72%。而在滅菌80 s和100 s時，此時雖然滅菌率可以高達100%，但此時的水分損失高達5.57%和9.91%。在原煙入庫環(huán)節(jié)過程中，采用微波技術(shù)進行滅菌，不能損失過多的水分，一般要求最低水分不能低于16%，因此，對于水分不合格的原煙（>18%），最好要求水分損失不超過2%的情況下滿足滅菌要求。根據(jù)李倩等[7]的研究，微波作用時間是影響煙葉水分損耗最為顯著的因素，而微波功率是影響滅菌效果最為顯著的因素。因此，針對原煙入庫環(huán)節(jié)的滅菌和水分損耗要求，工藝上應(yīng)該選擇大功率微波和短的微波作用時間，初步選擇較優(yōu)的微波操作參數(shù)為功率800 W、時間60 s開展后續(xù)試驗。

表1 不同微波時間下的原煙滅菌效果和含水率

2.2 不同水分原煙對滅菌效果影響和霉變效果影響

在相同的微波功率（800 W）和微波時間（60 s）下對不同含水率的原煙進行處理，考察微波處理后的滅菌效果和霉變效果的影響，滅菌效果如表2所示，并在培養(yǎng)皿中進行恒溫恒濕培養(yǎng)，觀察霉變時間，結(jié)果如表2所示。

表2 不同水分含量原煙的微波滅菌效果及霉變時間

從表2中可以看出，不同的原煙水分經(jīng)過微波處理后滅菌率均在90%左右，說明微波功率（800 W）和微波時間（60 s）針對不同水分的原煙均具有良好的滅菌效果。但是根據(jù)表3的結(jié)果分析，經(jīng)過微波處理后的原煙，如果微波處理后的原煙水分較低（<18%），如試驗2和試驗3，其霉變時間大于40 d，而如果隨著微波作用后的原煙水分逐漸增大（>18%），雖然滅菌效果良好，但霉變時間逐漸縮短，即不能很好的貯存。因此，在原煙入庫過程中，通過微波調(diào)節(jié)原煙水分低于18%，對于提高原煙貯存防霉具有重要意義。

2.3 微波調(diào)節(jié)原煙水分對滅菌和霉變效果影響

在相同的微波功率（800 W）下，對不同含水率的原煙進行不同時間的微波處理，將其水分降低至18%以下，考察其滅菌效果，結(jié)果如表3所示，并在培養(yǎng)皿中進行恒溫恒濕培養(yǎng)，觀察霉變時間，結(jié)果如表3所示。

從表3中可以看出，不同的原煙水分經(jīng)過微波調(diào)節(jié)水分后，均具有較好滅菌效果，且滅菌時間達到80 s以上時，滅菌率可以達到100%。表3的結(jié)果分析，經(jīng)過微波調(diào)節(jié)至合格水分后的原煙，霉變時間均可以大于40 d，說明在原煙入庫過程中通過調(diào)整微波作用時間，將不同含水率的原煙至水分合格，既可以滿足調(diào)節(jié)水分的要求，又能滿足提高霉變時間的要求，工藝上具有可行性。

表3 微波調(diào)節(jié)原煙水分對滅菌效果及霉變時間的影響

3 結(jié) 論

對原煙入庫過程中采用微波進行滅菌和調(diào)節(jié)水分進行了試驗研究，結(jié)論如下：

（1）利用微波對入庫過程中含水率偏高的原煙進行滅菌處理是可行的，在水分損耗較低（<2%）的情況下即可達到較好的滅菌效果。

（2）通過對不同含水率的原煙進行不同的微波作用時間，可以在滿足微波處理后原煙水分滿足16%～18%的水分要求的前提下，所有原煙的霉變時間大于40 d，即不易發(fā)生霉變。這說明利用微波對入庫過程的原煙進行滅菌和水分調(diào)節(jié)在工藝上是可行的。

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[2] 許大風. 儲煙霉變生物學(xué)特性及霉變控制措施研究[D]. 合肥，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué).

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[8] YC/T 31—1996，煙草及煙草制品 試樣的制備和水分測定 烘箱法[S].

[9] YC/T 472—2013，煙草及煙草制品 微生物學(xué)檢測 霉菌計數(shù)[S].

Influence?of?Microwave?for?Sterilization?and?Moisture?Regulation?in?Process?of?the?Original?Tobacco?Storage

CHENG Chao1，REN Hong-jie2
（Beijing Institute of Aerospace Testing Technology, Beijing 100074, PRC）

The influence of the original tobacco’s microwave sterilization and moisture regulation in process of being put in storage were studied. The results showed that microwave treatment can achieve good sterilization effect in the case of small water loss, 90% the sterilization rate can achieve 90% under 1.71% water loss. After different moisture content unqualified tobacco were treated from moisture content higher than 18%to 16%-18%, the tobacco did not become moldy even after 40 d. It is suggested that the technology is feasible that original tobacco’s microwave sterilization and moisture regulation in process of being put in storage.

original tobacco; microwave; mould; moisture regulation; storage

TS47; TS452

A

1006-060X（2017）11-0058-03

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.011.016

2017-09-25

程 潮（1989-），男，山東菏澤市人，工程師，博士研究生，主要從事煙草機械產(chǎn)品開發(fā)。

（責任編輯：夏亞男）