微波干燥杀(shā)菌技术在农业方面的应用起始(shǐ)于六十年代。国外用微(wēi)波来测量粮食、木材和土壤的含水(shuǐ)率,随(suí)后开始了用微波处理粮食等范围非常(cháng)广泛的研(yán)究。我国在1965年也制成了X波段微波湿度计,用来测(cè)量粮食的含水(shuǐ)率,南京(jīng)电子管厂自1973年开始试验用915兆赫连续波来干燥茶叶(yè)、中草药、烟草和粮食等。上海轻工业研究所自1974年开始(shǐ)用2450兆赫(hè)连续波来干燥皮革、蔬菜和奶糕等。1974年11月在南京召开的全国微波能推(tuī)广应用(yòng)技术座谈(tán)会,为我国微波能应用技术的研究和发展打下了基础。十多年来,尤其是近几年来,微(wēi)波在农业方面的应用在国内外都(dōu)有(yǒu)很大进展,成为微(wēi)波技术推广应用中的一个重要领域。现从四个方面介绍微波在农业方面的应用,包括潜在的应用(yòng)。
一、 杀虫、杀菌和酶的灭活(huó)
根据微波介质加(jiā)热原理,微波加热具有热量从材料内部产生、加热(rè)速度快、穿透深度深、能选择性加热、操作控制方(fāng)便等特点,因(yīn)此在(zài)农副产品的干燥、杀虫、杀菌等方面(miàn)显示了其(qí)它加热方法(fǎ)难以(yǐ)竞争的优点,得到较广泛的应用。实验证明:利用微(wēi)波可以在较短的时间内,或在较低的温(wēn)度(dù)下,在(zài)物料的内部和表(biǎo)面同时得到常规方法难以达到的杀虫或杀菌效果。
1、 杀虫
日本东芝公司首先利用微波对塌(tā)塌米(一种草垫)进行工业化杀虫处理获得成功。至(zhì)1971年已有34台,总微波功率容(róng)量为550千瓦的设备投入生产。实验证(zhèng)明,当塌塌米温度上升到60℃左右时,其内部的害虫(chóng)和虫卵均(jun1)已杀灭。
对木材的杀虫效果,国(guó)外也进行(háng)大量的研究。实验证明:当木(mù)材本身温度为50时,木材内的蛀虫已全部杀(shā)死。这种方法不仅可用来处理(lǐ)板(bǎn)材,还能对建筑物中木结构部份杀虫(chóng)防蛀。据分(fèn)析,成(chéng)本并不比化(huà)学方法高,但(dàn)不存在污(wū)染问题。浙江黄岩几家工艺品(pǐn)厂几年来的(de)实(shí)践也证实,在采用微(wēi)波加热工艺干燥木制(zhì)品的同时,还取得杀灭蛀虫、防止霉变的良好效果。
早在六十年代后期,加拿大和美国已开(kāi)始研究用射频和微波控制储(chǔ)藏谷物中的昆虫。采用化学杀(shā)虫剂虽是一种有效的杀灭库存(cún)粮食害虫的方(fāng)法(fǎ),但并非对所有害虫都有效,而且化(huà)学残留物(wù)对人体健康有害。采用射(shè)频和微波(bō)处理的突出优点是,可对粮食中(zhōng)的害虫选择性地加热杀灭,选择(zé)性的效果(guǒ)与谷物和昆虫二者的介电常数,它们的形状大小,以及波源的工作频率(lǜ)有密切(qiē)关系。介质测量已经证实(shí),特别是在频率10~100兆赫范围(wéi)内,昆虫的介质损耗比粮食大得多,理论预计(jì)昆虫所吸收(shōu)的功率密度(dù)为粮食的3~3.5倍,可达到选择性加热的目(mù)的。但当频率高于1千兆(zhào)赫时,昆虫(chóng)和粮食的损耗因子相差(chà)不多,选择性加热效果不太(tài)明显。上述结论已(yǐ)被实(shí)验证实。美(měi)国农业部在室温24℃时,用频率39兆赫(hè)的射频照(zhào)射含水(shuǐ)率为13.3%的冬小麦3秒钟,处理后麦子温度不到40℃,但一星期后检查,麦中的米象已100%死亡。但用2450兆(zhào)赫的微波照射,要得到同样的杀灭效果,麦子温度会高得多。这说明在杀灭粮食中害虫方面,采用(yòng)射频或频率较低的微波比较合适。为了推广应用这(zhè)一技术(shù),需要研究如何把处理的成本降低到能(néng)够与化学熏蒸法相(xiàng)竞争的水(shuǐ)平上,以及进一步研究在不同温(wēn)度(dù)下,各种昆虫和粮食的介质电参数。
我国在七十年代中期,南京电子管厂、中国农(nóng)林科学(xué)院农业生物研究所等单位,利用(yòng)微波对粳稻、籼稻、小麦、绿豆中的米象、锔谷盗、拟(nǐ)谷盗、咖啡豆象、玉(yù)米象(xiàng)等害虫,用不同功率、处(chù)理(lǐ)时间和处理工艺进行试验、并进行(háng)培养检验,分析了对成虫幼虫、蛹、卵(luǎn)的杀灭效果。915兆赫试(shì)验证明,当粮食温度上升到50℃以(yǐ)上(shàng)时,杀(shā)虫效果良好,而且对(duì)粮(liáng)食上附有的酵母、霉菌有一定的杀灭效果,同时又能使粮食(shí)脱水干燥。
沈阳农业大学对微波快速(sù)杀灭库储林木种(zhǒng)子害虫进(jìn)行了研究。当前林木种子虫害严重,如紫穗槐种子豆象、刺槐种子小蜂,寄生率一般为20~80%。这不但直接影响林木种子的质量,也严重(chóng)威胁我国林业生产。采用常规的氯化物、溴甲烷剧毒农药熏蒸,不仅成本昂贵,防治效果差,而且严重污染环境。采用适当的微波功率和辐照时间,不仅可将林木种子中害虫和(hé)幼虫全部杀(shā)灭(miè),而且保(bǎo)证种子的发芽率接近或高于对(duì)照组(zǔ)。
日(rì)本东芝公司(sī)曾对烟草和卷烟中的两种害虫——烟甲虫和烟蠹(dù)(蛀(zhù)虫)做过微(wēi)波杀虫实验。这些害(hài)虫(chóng),特别是(shì)幼虫要蛀食大批库存烟叶,每年造(zào)成数亿日元的损失。采(cǎi)用熏蒸,撒药等方法,花费很多人力,还不能完全根绝,而且对食品卫生及卷烟质量(liàng)也不利。利用微波将烟(yān)草温度加热到55~60℃,处理时间10~39秒(miǎo),就可以完全杀灭烟叶中成虫、幼(yòu)虫、蛹(yǒng)和虫卵(luǎn),比常规方法好(hǎo)得多。
安徽商业科(kē)技研究所于1985年,利用微波商品养护机处理了一批库存(cún)棉布和纺织品(pǐn),及时扑灭了即(jí)将在(zài)布匹中蔓延的害虫,避免(miǎn)了一起可(kě)能的经济损失。
江苏淡水水产研究所曾对水产干制品(pǐn)进行了微波杀虫的试验。由于水产干制品(pǐn)富(fù)有(yǒu)蛋白质等(děng)营养成份,在储藏过程中常常受到虫害的侵袭(xí)。用微波对虾干、虾米和鱼翅内部(bù)隐藏的鲣(jiān)节虫成虫和幼虫的杀灭试验证明,微波快速杀虫效果明显比传统的阳光翻晒法好得多(duō)。
