CN110235878A - 一种用于农产品的工业化射频杀虫方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于农产品的工业化射频杀虫方法，通过对作物类型、害虫类型、包装规格、摆放方式、产品要求、加热速度、预定温度、传送速度和保温时间众多因素综合考量，既解决了现有农产品中存在的虫害及化学熏蒸法杀虫带来的环境污染问题，又保证了农产品的品质，提高了工业化射频生产的效率。

Description

一种用于农产品的工业化射频杀虫方法

技术领域

本发明涉及农产品加工与贮藏技术领域，更具体的说是涉及一种用于农产品的工业化射频杀虫方法。

背景技术

目前，我国农产品消费量逐年增加，交易额居高不下，部分农副产品价格较高。然而，采后虫害侵染造成的储藏品质损失问题，已严重阻碍我国相关产业的发展，研究发现，射频技术可以用于食品的杀虫灭菌。所谓射频技术自上世纪末已广泛应用，现较常见的应用有无线射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)，常为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子标签、电子条码等。在食品加工领域，主要应用在物料管理方面。

现今射频杀虫技术仅在实验室范围内进行，对工业化应用的研究较少，未考虑生产实际中遇到的问题，如生产效率、处理量等。

因此，用于农产品的工业化射频杀虫方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于农产品的工业化射频杀虫方法

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于农产品的工业化射频杀虫方法，步骤包括：

(1)将样品预包装；

确定样品放置方式，按照图1-(a)方向放置时，两极板间最多可处理(极板长度/包装长度)袋样品，而按照图1-(b)方向放置时最多可处理(极板长度/包装宽度)袋样品，显然附图图1-(b)图放置方式的处理量大于-附图图1-(a)图放置方式的处理量，因而，确定样品选附图图1-(b)图即按长度方向与传送带实际运动方向垂直放置的方式。

将包装后的样品按长度方向与传送带实际运动方向垂直放入射频加热设备的传送带上，使上极板比样品厚度高5cm，传送带速度设置为0m/h；然后打开射频加热设备的电源开关，待样品温度达到预定温度后关闭电源开关，取出样品；

由于传送带位于下极板上并紧密贴合，传送带厚度可忽略不计。

如果样品顶部与上极板间距小于4cm，样品易与上极板接触，发生危险；距离大于7cm，样品的加热速度又会显著降低，不利于杀虫。

(2)确定叠放样品的最终叠放厚度和加热速度：将样品按长度方向与传送带实际运动方向垂直放置在射频加热设备的传送带上，并在样品的顶端继续叠放样品，使上极板比叠放后的样品厚度高5cm，传送带速度设置为0m/h；然后打开射频加热设备的电源开关，待样品温度达到预定温度后关闭电源开关，取出样品，对比叠放不同厚度对样品品质和处理量的影响，进而确定加热速度、最终叠放厚度；

根据经验，极板间距是根据样品的厚度选择的，样品薄的极板间距小，样品厚的极板间距大。

但是，最终极板间距的选择取决于加热速度，取决于样品的多少、设备的功率和样品的介电特性。加热速度越快，处理量越大，然而，过快的加热速度又会导致样品加热均匀性变差，样品的品质损失增大，过慢的加热速度又会导致处理量降低。

(3)根据步骤(2)确定的最终叠放厚度调整并确定两极板最终间距，计算传送带的运动速度，再通过射频加热设备的控制面板进行设置；

此时的加热速度既能达到一定的处理量又能保证样品的品质损失最少。加热速度确定后，传动带的速度根据加热速度、极板尺寸计算(V＝极板长/t×60min)，再通过射频加热设备的控制面板进行设置。

(4)根据步骤(2)确定的最终叠放厚度，以及射频加热设备允许的最大包装规格对样品进行组合包装并首尾相连，或者将未预包装的样品直接平铺在传送带上，厚度与所述最终叠放厚度一致；同时，确定每一批次产品主要害虫类型。

(5)打开射频加热设备的电源开关，样品从射频加热设备入料口进入射频腔，运动到射频腔内两极板之间时，样品被加热至预定温度后从射频加热设备的出料口送出；

(6)根据发现的害虫的热致死条件和预定温度，使所述步骤(5)从射频加热设备的出料口送出的样品保温时间不少于6min；

(7)样品冷却。

优选的：预定温度为52-55℃。

优选的：步骤(2)加热速度为5-7℃/min。

优选的：步骤(7)冷却为冷却至25-30℃，并入库保存，可采用自然风或强制冷风冷却。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种用于农产品的工业化射频杀虫方法，有益效果为解决农产品中的杀虫问题，能够解决现有农产品中存在的虫害及化学熏蒸法带来的环境污染问题，保证农产品的品质，生产效率高，尤其适用于大批量的工业化生产。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为单包样品放置示意图。

图2附图为带包装样品射频杀虫流程示意图。

图3附图为散装样品射频杀虫流程示意图。

图4附图为叠放样品示意图。

图5附图为薏仁米加热速度与样品厚度变化示意图。

图6附图为薏仁米加热速度随极板间距的变化示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种用于农产品的工业化射频杀虫方法

附图图2、3所示的27.12MHz、15KW的射频加热设备对农产品进行杀虫处理，设备的上极板尺寸为：55×83cm，极板间距可在0—25cm之间调节，传送带位于下极板上并紧密贴合，传送带厚度忽略不计，传送带速度可在0—60m/h之间调节。

实施例1

(1)将样品预包装：将5kg薏仁米预包装，包装袋尺寸为26×35×5cm³；

确定样品放置方式：将包装后的薏仁米样品按长度方向与传送带实际运动方向水平或垂直(如附图图1所示)放入射频加热设备的传送带上。(经对比发现，按照图1-(a)方向放置时，两极板间最多可处理83(极板长度)/35(薏仁米包装长度)袋薏仁米，而按照图1-(b)方向放置时最多可处理83(极板长度)/26(薏仁米包装宽度)袋薏仁米，显然附图图1-(b)图放置方式的处理量为-附图图1-(a)图放置方式的1.35倍，因而，确定薏仁米选附图图1-(b)图即按长度方向与传送带实际运动方向垂直放置的方式)

(2)确定叠放样品的最终叠放厚度和加热速度：将包装后的薏仁米按长度方向与传送带实际运动方向垂直放置在射频加热设备的传送带上，并在薏仁米包装的顶部继续叠放0-3包，使射频加热设备的极板间距始终比薏仁米厚度高5cm，(如果样品顶部与上极板间距小于4cm，样品易与上极板接触，发生危险；距离大于7cm，样品的加热速度又会显著降低，处理量会显著变少。)传送带速度为0m/h，然后打开射频加热设备的电源开关，待薏仁米温度达到55℃后关闭电源开关，利用在线测温设备检测射频热处理时样品几何中心的温度变化；按照同样的方法检测：一袋，见附图图4-(1)；两袋，见附图图4-(2)；三袋，见附图图4-(3)；四袋，见附图图4-(4)，薏仁米热处理时样品几何中心的温度随时间的变化见附图图5。

根据经验，极板间距是根据样品的厚度选择的，样品薄的极板间距小，样品厚的极板间距大。

但是，最终极板间距的选择取决于加热速度，取决于样品的多少、设备的功率和样品的介电特性。加热速度越快，处理量越大，然而，过快的加热速度又会导致样品加热均匀性变差，样品的品质损失增大。过慢的加热速度又会导致处理量降低。

在前期测试中发现，农作物加热速度在5-7℃/min，对作物品质(例如含水量)影响低，较为适宜，但不同作物的具体最适加热速度不同。

本例中，三袋样品时的加热速度较为符合要求，故确定最终厚度为15cm。

(3)根据步骤(2)确定的最终叠放厚度15cm，即取三袋薏仁米为加热对象，改变极板间距分别测得19、20、21cm时加热速度见附图图6。极板间距20cm时，加热速度为5.6℃/min，所需的时间约为4.5min，此时的加热速度使薏仁米的品质损失最少。加热速度确定后，传动带的速度根据加热速度、极板尺寸计算V＝(极板长0.83m/加热时间t)×60min，速度为11.1m/h，再通过射频加热设备的控制面板进行设置。

(4)根据步骤(2)确定的薏仁米最终叠放厚度(15cm)，把薏仁米包装成15kg/袋，包装后的尺寸为26×35×15cm³并首尾相连(参见附图图2)，或者将未经包装的薏仁米直接平铺在传送带上，厚度15cm(参见附图图3)，

为验证灭杀效果，将300只储藏害虫(本例指谷蠹)放入三个包装袋内(每袋100只)，再混入薏仁米中；

(5)打开射频加热设备的电源开关，薏仁米被传送带送入射频腔的上下极板之间开始加热，整个加热过程持续4.5min，薏仁米走出射频腔时加热结束，随即进入保温阶段；

(6)根据谷蠹的致死情况，确定保温时间

找出装有害虫的包装袋，观察害虫的死亡情况，经重复测试，谷蠹的死亡率如下表1：

表1

实验表明，谷蠹类害虫需11分钟才能完全杀灭。

(7)采用自然风冷/强制风冷，将薏仁米冷却至25℃。

最后，成品包装入库。

设备的处理量最大为638.5kg/h。

对比例1

与实施例1的区别在于，加热温度选定为50或58℃，选择50℃时，加热所需时间相应减少，样品走出射频腔加热结束，样品温度达到50℃，虫子尚未死亡，需长时间保温才能全部灭杀，不利于工业化生产；选择58℃时加热时间相应延长，样品走出射频腔加热结束，样品温度达到58℃，虫害已直接全部灭杀，不必保温，直接进入冷却阶段。这样处理可提高设备的工作效率，然而，由于温度达到58℃，经检查，薏仁米品质下降明显。

实施例2

与实施例1的区别仅在于：

(1)为5kg小麦，包装袋尺寸为26×35×6cm³；

(2)预定温度为53℃，仅检测厚度为一袋6cm、两袋12cm、三袋18cm小麦热处理时几何中心的温度随时间的变化，如下表2，确定最终叠放厚度为12cm；

表2

样品厚度(cm)	加热用时(min)	加热速度(℃/min)
			6	1.5	15.3
12	3	7.7
			18	7.5	3.1

(3)取两袋小麦为加热对象，改变极板间距为17、18、19cm时得到不同加热速度如下表3，确定极板间距18cm时，加热速度为6.4℃/min时，小麦品质佳，计算传送带速度为13.83m/h；

表3

(4)把小麦包装成10kg/袋且包装后的尺寸为26×35×12cm³，本例验证灭杀效果的害虫为赤拟谷盗；

(5)加热过程持续3.6min；

(6)保温时间为8min；赤拟谷盗的死亡率如下表4：

表4

(7)冷却温度至27℃。

设备最大处理量可达532kg/h。

实施例3

与实施例1的区别仅在于：

(1)为2.5kg花生，包装袋尺寸为26×35×4.5cm³；

(2)预定温度为52℃，仅检测厚度为两袋9cm、三袋13.5cm、四袋18cm花生热处理时样品几何中心的温度随时间的变化，如下表5，确定最终叠放厚度为13.5cm；

表5

样品厚度(cm)	加热用时(min)	加热速度(℃/min)
			9	1	22
13.5	2.9	7.6
			18	7.2	3.1

(3)取三层样品为加热对象，改变极板间距为18.5、19.5、20.5cm时，具体数据见下表6，确定极板间距19.5cm，加热速度6.9℃/min，花生品质佳，计算传送带速度为15.56m/h；

表6

(4)把花生包装成7.5kg/袋且包装后的尺寸为26×35×13.5cm³，本例验证灭杀效果的害虫为印度谷螟；

(5)加热过程持续3.2min

(6)保温时间为6min。害虫的死亡率如下表7：

表7

保温时间(min)	2	4	6
				死亡率(％)	52.5±3.7	81.9±2.5	100±0

(7)冷却温度至30℃。

设备处理量最大，可达448kg/h。

采用本发明的方法，可根据具体作物、害虫类型、产品要求、包装规格提供适宜工业化、指标均衡为前提的最大处理量。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种用于农产品的工业化射频杀虫方法，其特征在于，步骤包括：

(1)将样品预包装；

(2)确定叠放样品的最终叠放厚度和加热速度：将样品按长度方向与传送带实际运动方向垂直放置在射频加热设备的传送带上，并在样品的顶端继续叠放样品，使上极板比叠放后的样品厚度高5cm，传送带速度设置为0m/h；然后打开射频加热设备的电源开关，待样品温度达到预定温度后关闭电源开关，取出样品，对比叠放不同厚度对样品品质和处理量的影响，进而确定加热速度、最终叠放厚度；

(3)根据步骤(2)确定的最终叠放厚度调整并确定两极板最终间距，计算传送带的运动速度，再通过射频加热设备的控制面板进行设置；

(4)根据步骤(2)确定的最终叠放厚度，以及射频加热设备允许的最大包装规格对样品进行组合包装并首尾相连，或者将未预包装的样品直接平铺在传送带上，厚度与所述最终叠放厚度一致；

(5)打开射频加热设备的电源开关，样品从射频加热设备入料口进入射频腔，运动到射频腔内两极板之间时，样品被加热至预定温度后从射频加热设备的出料口送出；

(6)根据害虫的热致死条件和预定温度，对所述步骤(5)从射频加热设备的出料口送出的样品进行保温，保温时间不少于6min；

(7)样品冷却。

2.如权利要求1所述的一种用于农产品的工业化射频杀虫方法，其特征在于，所述预定温度为52-55℃。

3.如权利要求1所述的一种用于农产品的工业化射频杀虫方法，其特征在于，步骤(2)加热速度为5-7℃/min。

4.如权利要求1所述的一种用于农产品的工业化射频杀虫方法，其特征在于，所述步骤(7)冷却为冷却至25-30℃，并入库保存，可采用自然风或强制冷风冷却。