桑葉消毒后不同晾干方式的比較試驗(yàn)

吳靜顏，蘭艷妮，吳雅靜，李楓燁，黃揚(yáng)玉，譚福洋，黃勝，浦月霞*

（1.廣西壯族自治區(qū)蠶業(yè)技術(shù)推廣站，南寧市530007；2.廣西壯族自治區(qū)蠶業(yè)科學(xué)研究院，南寧市530007）

微粒子病是蠶種繁育唯一法定的檢疫對象，對桑葉進(jìn)行全程消毒是防控微粒子病行之有效的措施之一［1-3］。微孢子蟲通過野外昆蟲的尸體或排泄物攜帶附著在桑葉上，家蠶食下被污染的桑葉而導(dǎo)致微粒子病發(fā)生。桑葉消毒可以從飼料源頭阻斷食下傳染途徑，阻斷微粒子病的發(fā)生。廣西壯族自治區(qū)蠶業(yè)技術(shù)推廣站（以下簡稱廣西蠶業(yè)站）于2008年開發(fā)首套桑葉全程消洗機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用于原種生產(chǎn)中進(jìn)行桑葉消毒［4］，目前已開發(fā)應(yīng)用第三代機(jī)械自動(dòng)化桑葉全程消洗設(shè)備［5］。經(jīng)過多年的生產(chǎn)實(shí)踐證明，桑葉消毒對原種微粒子病防控效果良好。2018年，廣西蠶業(yè)站全年繁育原種172 785張，因微粒子病而淘汰的原種只有8 398張，合格率達(dá)到95.14%［6］。

桑葉全程消毒清洗系統(tǒng)主要工藝路線：桑葉投放→選葉→第一道浸藥消毒預(yù)處理（鼓泡）→第二道長時(shí)間浸藥消毒（鼓泡）→出料→第一道清洗（沖浪、鼓泡、噴淋）→噴淋→第二道清洗（沖浪、鼓泡、噴淋）→去水→出料進(jìn)緩沖臺(tái)（圖1）。晾干桑葉是桑葉消毒清洗后的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。經(jīng)過自動(dòng)化桑葉全程消洗設(shè)備處理過的桑葉，由出葉口進(jìn)入緩沖提升機(jī)并被送入離心脫水機(jī)，將桑葉平整放置好后進(jìn)行高速離心，直至離心脫水機(jī)器排水口沒有水流出即完成脫水流程［5］。但此時(shí)葉子表面仍比較濕，如直接喂蠶會(huì)造成蠶座環(huán)境濕度加大，影響蠶兒體質(zhì)，且如果長期食用濕葉，大蠶易發(fā)生膿病及細(xì)菌病，繼而上蔟后死籠率較高，影響蠶種質(zhì)量［7］。另外，表面較濕的桑葉，在儲(chǔ)存時(shí)會(huì)出現(xiàn)積溫發(fā)熱現(xiàn)象，即使儲(chǔ)存在冷庫，桑葉也會(huì)發(fā)熱，破壞桑葉營養(yǎng)成分，影響桑葉品質(zhì)。

圖1 桑葉消毒清洗處理工藝流程

當(dāng)前，消毒清洗后的桑葉晾干方式主要采用將桑葉平鋪在晾葉室地面，由人工走動(dòng)翻晾來完成，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低，房屋占用面積大，而且人員來回走動(dòng)及桑葉直接接觸地面會(huì)增加桑葉受二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。為了探索更省時(shí)、省力、干燥效果好，且潔凈、無污染的晾葉方式，本研究設(shè)計(jì)了地面晾干桑葉和多層塑料架晾干桑葉的比較試驗(yàn)，通過調(diào)查桑葉去水率、晾葉需要的時(shí)間、占地面積和用工情況，比較幾種不同的晾葉方式在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用效果，篩選出最佳的晾葉方式。

1 材料與方法

1.1 供試材料和設(shè)備

試驗(yàn)桑葉由廣西蠶業(yè)站提供，品種為桂桑優(yōu)12，種植于南寧市石埠奶場基地桑園內(nèi)。試驗(yàn)設(shè)備有第三代桑葉消毒清洗生產(chǎn)線、離心機(jī)、工業(yè)風(fēng)扇、抽濕機(jī)、空調(diào)、5層塑料架、干濕溫度計(jì)、電子天平等。

1.2 試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)

試驗(yàn)時(shí)間為2021年4—5月，試驗(yàn)地點(diǎn)為廣西蠶業(yè)技術(shù)推廣站武鳴基地洗葉車間。

1.3 試驗(yàn)方法

通過使用抽濕機(jī)及空調(diào)將晾葉室環(huán)境控制在溫度20～26 ℃，相對濕度60%～75%，在同一間晾葉室內(nèi)設(shè)3 個(gè)不同的晾葉方式。處理①（地面晾葉+人工翻晾）的晾葉方法為：在晾葉室內(nèi)長25 m、寬4 m 的地面上，將濕桑葉均勻攤開于風(fēng)扇吹到的地方，有效晾葉面積為100 m2，桑葉平均厚度為1 kg/m2，晾葉過程中安排2 人不斷走動(dòng)翻晾葉子。處理②（5 層塑料架晾葉）的晾葉方法為：搭建長5 m、寬4 m、高1.5 m（共5層，每層間距為0.3 m）的塑料架，有效晾葉面積為100 m2，每層平鋪塑料網(wǎng)固定在架子上用于放置桑葉。晾葉時(shí)，將濕桑葉置于每層塑料網(wǎng)上攤開，桑葉平均厚度為1 kg/m2。晾葉過程中利用塑料網(wǎng)的通透性揮發(fā)水分，不需要翻轉(zhuǎn)葉子。處理③（地面晾葉+不翻轉(zhuǎn)）的晾葉方法為：在晾葉室內(nèi)長25 m、寬4 m的地面將桑葉攤開于風(fēng)扇吹到的地方，平均晾葉厚度為1 kg/m2，晾葉過程中，沒有翻轉(zhuǎn)葉子。

1.4 調(diào)查項(xiàng)目

1.4.1 桑葉葉面去水率調(diào)查 在溫度為20～26 ℃，相對濕度為60%～75%的條件下，稱量從脫水機(jī)剛?cè)〕龅臐袢~子的質(zhì)量，分別用試驗(yàn)設(shè)計(jì)的晾葉方式晾干至葉面適干，稱量其在葉面干燥后的質(zhì)量，每個(gè)處理各重復(fù)3次，計(jì)算除水量、去水率，調(diào)查對比桑葉的新鮮度。

1.4.2 晾葉所需時(shí)間、占地面積及用工調(diào)查 3 種晾葉方式均晾干桑葉100 kg，記錄不同晾葉方式所需時(shí)間，占地面積、所用工人數(shù)及工作效率。

1.4.3 數(shù)據(jù)處理 用Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理及計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同晾葉方式的去水率比較分析

對從脫水離心機(jī)中剛?cè)〕龅臐袢~子和根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的晾葉方式晾干至葉面適干的葉子分別稱量質(zhì)量并記錄，計(jì)算除水量和去水率。從表1 可知，處理①的去水率為5.77%±0.07%；處理②的去水率為5.78%±0.10%；處理③的去水率為5.68%±0.05%。

表1 3種晾葉方式的去水率情況

對3種不同晾葉方式的去水率進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表2。從表2可以看出，各處理間無顯著差異，3種晾葉方式最后晾出來的桑葉與從脫水機(jī)剛?cè)〕龅臐袢~對比，晾葉至葉面適干時(shí)，均保持相對完好，且新鮮度一致。

表2 3種晾葉方式的去水率方差分析

2.2 3 種晾葉方式對應(yīng)所耗時(shí)間與空間、翻晾情況與用工比較分析

從脫水離心機(jī)取出桑葉后，用3種晾干方式晾干桑葉，每次鋪晾100 kg桑葉，重復(fù)3次。3種處理分別晾干100 kg 桑葉平均所需時(shí)間和用工情況見表3。結(jié)果表明，處理①翻葉次數(shù)為12次/h，處理②和處理③無需翻葉。處理①在整個(gè)桑葉晾干過程中，需要工作人員不斷走動(dòng)和用木棍翻晾葉子，勞動(dòng)強(qiáng)度最大，而處理②及③無需翻葉，工作量相對較少。

表3 3種晾葉方式對應(yīng)翻葉情況、所耗時(shí)間與空間比較

2.2.1 3種晾葉方式對應(yīng)所耗時(shí)間的比較 處理①的100 kg桑葉在晾至適干平均用時(shí)為0.75 h，處理②的100 kg桑葉在晾至適干平均用時(shí)為0.58 h，處理③的100 kg 桑葉在晾至適干平均用時(shí)為1.33 h。相比之下處理②最節(jié)省時(shí)間，效率最高，而處理③耗時(shí)最長，無法滿足生產(chǎn)需要。試驗(yàn)通過使用7 臺(tái)抽濕機(jī)（功率為0.7 kW）及13臺(tái)空調(diào)（功率為3.5 kW）將晾葉室環(huán)境條件控制在溫度20～26 ℃、相對濕度60%～75%的范圍內(nèi)，并在室內(nèi)利用14臺(tái)工業(yè)風(fēng)扇（功率為0.2 kw）由側(cè)面高處直吹桑葉。比較不同處理將100 kg桑葉晾至適干時(shí)所使用的晾葉設(shè)備的平均用電量，結(jié)果顯示，處理①的100 kg 桑葉在晾至適干時(shí)的平均用電量為39.90 kW·h，處理②的100 kg桑葉在晾至適干時(shí)的平均用電量為30.86 kW·h，處理③的100 kg桑葉在晾至適干時(shí)平均用電量為70.76 kW·h，因此處理②最省電節(jié)能，處理③最耗電。

2.2.2 3種晾葉方式使用空間的比較 處理①和處理③的占地面積均為100 m2，處理②占地面積20 m2，僅為處理①和處理③的1/5，說明處理②的5 層塑料架晾葉可高效利用房屋面積，在同等面積下，晾葉量可增加4倍。

2.2.3 3種晾葉方式用工的比較 不同處理所需要的操作工人數(shù)不同，處理①通過2 人倒葉、翻晾和裝葉完成晾葉，處理②通過1 人倒葉和裝葉完成晾葉，處理③通過1 人倒葉和裝葉完成晾葉，因此，處理②及③最節(jié)省人力。比較單位時(shí)間內(nèi)每人的晾葉量，處理①的工作效率為每小時(shí)每人晾葉66.67 kg，處理②的工作效率為每小時(shí)每人晾葉172.41 kg，處理③的工作效率為每小時(shí)每人晾葉75.19 kg。通過對比可知，處理①工作效率最低，處理③工作效率次之，處理②工作效率最高。

3 小結(jié)與討論

3.1 小結(jié)

通過比較3種不同桑葉晾干方式的去水率，發(fā)現(xiàn)不同處理對桑葉去水率的影響無顯著差異，晾葉至葉面適干時(shí)，均保持相對完好，且新鮮度一致。比較3種不同桑葉晾干方式的占地面積和工效，發(fā)現(xiàn)處理①需要人工不斷翻葉，勞動(dòng)強(qiáng)度大，晾干100 kg桑葉需要0.75 h，用電39.90 kW·h，用工2 個(gè)，占地面積100 m2，工效為66.67 kg/h/人。處理③不需要人工翻葉，省力且勞動(dòng)強(qiáng)度低，晾干100 kg 桑葉耗時(shí)長達(dá)1.33 h，用電70.76 kW·h，需要1 個(gè)人工，占地面積100 m2，工效為75.19 kg/h/人。處理②不需要人工翻葉，省力且勞動(dòng)強(qiáng)度低，用時(shí)最少，晾干100 kg 桑葉需要0.58 h；最省電節(jié)能，用電量為30.86 kW·h；用工較少，只需1個(gè)人工完成晾葉；占地面積少，為20 m2，僅為處理①和處理③的1/5；工效最高，為172.41 kg/h/人。綜上所述，處理②（5層塑料架晾葉方式）省時(shí)省力省電，工作強(qiáng)度低，占地面積小，能有效利用空間，工作效率是3 種處理中最高的，因此，選擇使用5 層塑料架晾葉為最佳晾葉方式，既可以節(jié)省晾葉用工用時(shí)間和用電量，達(dá)到高效快速晾干桑葉的要求，又能充分利用有限空間。

3.2 討論

桑葉葉面干燥是利用蒸發(fā)的方式將水分去除的一個(gè)過程［8］，即采用不斷流動(dòng)的空氣作為干燥介質(zhì)，空氣的流動(dòng)方向與濕葉的平鋪方向呈45°斜角，風(fēng)扇由側(cè)面高處直吹桑葉且配合晾葉室內(nèi)的空調(diào)與除濕機(jī)的使用，使得空氣不斷流動(dòng)。穿過桑葉層的流動(dòng)空氣可帶走水分。由于干燥物料（桑葉）前后的氣體溫差越小單位氣體帶走的水份越少，因此參與干燥的氣體總量必須加大，也就是循環(huán)風(fēng)機(jī)必須加大、風(fēng)機(jī)動(dòng)力消耗功率增大。晾葉室內(nèi)干燥抽濕系統(tǒng)的去水能力取決于空氣穿過物料（桑葉）前后的濕度差和穿過的風(fēng)量，而由于干濕度差也可以反映溫度差，在空氣溫度不變的情況下去水能力與風(fēng)量成正比（該風(fēng)量取決于循環(huán)風(fēng)），即風(fēng)量與去水量成正比，去水量自然與產(chǎn)量成正比［8］。晾葉室內(nèi)干燥抽濕系統(tǒng)如何改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)桑葉表面水分快速干燥，使得人機(jī)關(guān)系更加和諧，這些都有待進(jìn)一步探索。本次晾葉試驗(yàn)是在溫度20～26 ℃、相對濕度60%～75%的溫濕度條件下完成的，加大風(fēng)量或降低濕度對晾干桑葉所需時(shí)間的影響方面仍有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

桑葉從進(jìn)入消毒機(jī)后到進(jìn)入離心機(jī)脫水的整個(gè)過程，廣西蠶業(yè)站已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化操作，改進(jìn)了舊工藝中勞動(dòng)強(qiáng)度大的缺點(diǎn)，較好地提高了桑葉消毒的勞動(dòng)效率，還解決了舊工藝中用工多等的問題［4］。晾干桑葉是桑葉消毒清洗后的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，仍采用工人在地面晾葉的方式，既費(fèi)工費(fèi)時(shí)，工效又低。受多層塑料架晾葉能快速高效干燥桑葉的啟發(fā)，有望研究設(shè)計(jì)一款多層自動(dòng)晾葉機(jī)器，各層之間通過傳輸帶進(jìn)行傳輸，晾葉層用不銹鋼網(wǎng)替代，每層均安裝送風(fēng)系統(tǒng)，同時(shí)在密閉空間配備大型的除濕干燥系統(tǒng)，以解決目前在實(shí)際生產(chǎn)中使用地面晾葉+人工翻晾方式進(jìn)行晾葉而產(chǎn)生用工多、勞動(dòng)強(qiáng)度大、占地面積多的問題，也可以避免桑葉放置于地面因工作人員來回走動(dòng)所涉及的二次污染的問題，避免人為因素影響，保證桑葉最終的消毒效果。