TWI822522B - 臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係有關於一種臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法，其步驟如下：步驟1、將欲滅蟲的物品放入密閉的滅蟲艙內；步驟2、密閉滅蟲艙艙體後，抽氣到0.2~0.9bar，並維持該低壓一段時間；步驟3、導入濃度為40~160ppm臭氧，並控制滅蟲艙內的壓力為1.0~1.7bar，進行滅蟲3~20分鐘；步驟4、將滅蟲艙內的氣體再度抽氣到0.2~0.9bar，並維持低壓一段時間；步驟5、將高濃度二氧化碳導入滅蟲艙，並控制滅蟲艙內的壓力為1.0~1.7bar，進行滅蟲10~30分鐘；步驟6、滅蟲結束，排氣乾淨後，恢復常壓，取出滅蟲物品；藉此，具有無毒、高效快速滅蟲的優點，可降低臭氧對滅蟲物品和設備的氧化傷害，對應用設備的强度、性能要求低，具有廣泛的適用性。
Description
本發明係有關於一種臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法，尤其是指一種具有無毒、高效快速滅蟲的優點，可降低臭氧對滅蟲物品和設備的氧化傷害，對應用設備的强度、性能要求低，具有廣泛的適用性，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。
現今常用煙燻法滅蟲，大多是有毒的氣體；二溴甲烷(methylene bromide)、環氧乙烷(ethylene oxide)、氰化氫(hydrogen cyanide)、磷化氫(phosphine)…，有的更是致癌物，面臨被淘汰的窘况。近年改用環保無毒的二氧化碳氣體(CO2)滅蟲漸成趨勢。但單純使用CO2滅蟲需要很長的時間，Goerke使用10%CO2殺溫室的蟲，12小時/天，為期一周可以有效殺蟲(K.Goerke et.Al.,Response of aphids and greenhouse plants to insecticidal concentration of carbon dioxide,J.Plant Disea and Prot,2005,112,5,50)。Wang使
用60%CO2，在開放環境處理收成後的蘆笋，除蟲需48小時或更久(LX Wang et al.,Effect of high CO2 treatment and MA packing on sensory quality and physiological-biochemical characteristics green asparagus during postharvest storage.Horticulturae,2020,6,84)。Navarro先將滅蟲空間抽真空再常溫、常壓吹CO2處理蟎蟲，CO2低濃度30%，可以殺死89%蟲卵，但需16小時(S Navarro et al.,integrated storage pest control method using vacuume or CO2 in transportable system,integral protection of stored Production,IOBC Builerin,2002,25(3),207)。Sadeghigt常溫加壓CO2 0.5大氣壓，24小時以上能殺90%的蟲(GR Sadeghit et al.,High-pressure carbon dioxide use to control dried apricot pest,Foods,2021,10,1190)。Shimma將CO2加壓5~15大氣壓，1.8天可滅蟲(SH Shima et al.,Comparative effect of CO2 in modified temperature and pressure condition on adults and larvae of the red flour beetle.Coleopterist Bull,2020,74(1),127)。Serrani將CO2直接加壓1.8大氣壓，最短90分有效，但120分鐘後才有滅蟲效果(Serrani et al.,Industrial application of carbon dioxide and high pressure as method to perform pest control on foodstuff raw materials,Adv Agri Hort Ento,2020,3,38)。可見CO2的滅蟲無論是常壓、加壓或减壓操作，滅菌時間都超過2小時以上。此外，另一種環保無毒的氣體臭氧，近年也常用於煙燻除蟲，Sharma回顧顯示由於臭氧的高氧化力和臭氧濃度問題，造成一般設備易被氧化，產品容易變質等問題，造
成臭氧的滅蟲有限制。
近年許多人使用臭氧混合二氧化碳的滅菌法，Goerke et al.,Golestan etal.,Mun.Ent.Zool,2016,11,169近期使用CO2混合臭氧施作7天後可滅蟲，Sekhon et al.使用二氧化碳混合臭氧於ham mite防治，需要96小時可滅蟲，Sadeghi的混合二氧化碳混合臭氧氣體的試驗也需24小時才可滅蟲。這種同時使用臭氧和二氧化混合氣體的作法，效益比較好，但仍然因為真空或耐壓設備的限制，局限於直徑兩米以下的經濟空間。並且臭氧混合二氧化碳的應用，混合氣體有减低臭氧和二氧化碳的分壓(濃度减低)，或互相干擾，並且臭氧或二氧化碳的滅蟲效率却又和濃度有正比關係，混合氣體法仍尚待改善。
由於臭氧的滅蟲機制，主要是破壞細胞膜表面的不飽和脂肪酸、蛋白質、多醣、並改變通透性致死。二氧化碳的滅蟲機制，Tsao和Caozp分別發現二氧化碳可以影響呼吸系統以及ATP與能量代謝造成蟲體死亡，降低NADPH enzyme，並殺死在任一生活周期的昆蟲，包含蟲卵。兩種滅蟲氣體是屬於完全不同的機制。
緣是，發明人有鑑於此，秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，針對現有之技術手段再予以研究改良，提供一種臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法，以期達到更佳實用價值性之目的者。
本發明之主要目的在於提供一種臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法，其主要係具有無毒、高效快速滅蟲的優點，可降低臭氧對滅蟲物品和設備的氧化傷害，對應用設備的强度、性能要求低，具有廣泛的適用性。
本發明臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法之主要目的與功效，係由以下具體技術手段所達成：其步驟如下：步驟1、將欲滅蟲的物品放入密閉的滅蟲艙內；步驟2、密閉該滅蟲艙艙體後，抽氣到0.2~0.9bar，並維持該低壓一段時間；步驟3、導入濃度為40~160ppm臭氧，並控制該滅蟲艙內的壓力為1.0~1.7bar，進行滅蟲3~20分鐘；步驟4、將該滅蟲艙內的氣體再度抽氣到0.2~0.9bar，並維持低壓一段時間；步驟5、將高濃度二氧化碳導入該滅蟲艙，並控制該滅蟲艙內的壓力為1.0~1.7bar，進行滅蟲10~30分鐘；步驟6、滅蟲結束，排氣乾淨後，恢復常壓，取出滅蟲物品。
本發明臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法之較佳實施例，其中，所述步驟2中，密閉該滅蟲艙艙體後，抽氣到0.2~0.9bar，通過振動器進行震動，並維持低壓1.5-2.5分鐘。
本發明臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法之較佳實施例，其中，所述步驟3中的臭氧從該滅蟲艙底部進入。
本發明臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法之較佳實施例，其中，所述步驟4中維持低壓1.5-2.5分鐘。
本發明臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法之較佳實施例，其中，所述步驟5之中的二氧化碳濃度為99.5%，且所述二氧化碳從該滅蟲艙底部進入。
本發明臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法之較佳實施例，其中，所述步驟2和步驟4中的抽氣壓力為0.3~0.7bar。
本發明臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法之較佳實施例，其中，所述臭氧加濕5-95%RH，再導入該滅蟲艙。
本發明臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法之較佳實施例，其中，所述二氧化碳加濕5-95%RH，再導入該滅蟲艙。
本發明臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法之較佳實施例，其中，係應用於殺滅有呼吸器官的生物。
本發明具有如下優點：本發明的設計可同時操作臭氧和二氧化碳系統，整合兩種機制不同的滅蟲氣體於一體，使用兩段式無毒氣體滅蟲方案，先使用臭氧處理讓蟲體的呼吸道受損，並增加親水通透性，再使用高濃度二氧化碳(加壓)。藉由先經過臭氧、再經過二氧化碳之處理，兩者
互相協力更高效的快速擊殺蟲體，僅需20分鐘就可100%殺滅蟲體，滅蟲效率遠高於現有技術；臭氧通入時間短，可降低對滅蟲物品和設備的氧化傷害。
由於整個系統只需中度减壓，當滅蟲物品為水果時，還能避免真空低壓或者高壓的壓力變化對水果產生損壞，同時因為僅需要中度减壓、不需對該滅蟲艙完全抽真空，使得對設備强度、性能要求較低，可以增大滅蟲艙體，即使讓整個貨櫃箱進入滅蟲艙都可以，大大提高了適用範圍。
第一圖：本發明之流程示意圖
為令本發明所運用之技術內容、發明目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：首先，請參閱第一圖本發明之流程示意圖所示，本發明方法步驟如下：步驟1、將欲滅蟲的物品放入密閉的滅蟲艙內；步驟2、密閉該滅蟲艙艙體後，抽氣到0.2~0.9bar，並維持該低壓一段時間；步驟3、導入濃度為40~160ppm臭氧，並控制該滅蟲艙內的
壓力為1.0~1.7bar，進行滅蟲3~20分鐘；步驟4、將該滅蟲艙內的氣體再度抽氣到0.2~0.9bar，並維持低壓一段時間；步驟5、將高濃度二氧化碳導入該滅蟲艙，並控制該滅蟲艙內的壓力為1.0~1.7bar，進行滅蟲10~30分鐘；步驟6、滅蟲結束，排氣乾淨後，恢復常壓，取出滅蟲物品。
較優的，所述步驟2中，密閉該滅蟲艙艙體後，抽氣到0.2~0.9bar，通過振動器進行震動，並維持低壓1.5-2.5分鐘。
較優的，所述步驟3中的臭氧從該滅蟲艙底部進入，以利用臭氧比重較大的特性，將該滅蟲艙內部殘留的氣體推擠出。
較優的，所述步驟4中維持低壓1.5-2.5分鐘。
較優的，所述步驟5中二氧化碳的濃度為99.5%，且所述二氧化碳從該滅蟲艙底部進入，同樣利用二氧化碳比重較大的特性，而將該滅蟲艙內部殘留的氣體推擠出。
較優的，所述步驟2和步驟4中的抽氣壓力為0.3~0.7bar。
較優的，所述臭氧加濕5-95%RH，再導入該滅蟲艙。
較優的，所述二氧化碳加濕5-95%RH，再導入該滅蟲艙。
本發明方法應用於殺滅有呼吸器或呼吸器官的生物。
以下將結合具體實施方式對本發明的技術方案進行清楚、完
整地描述。基於本發明中的實施例，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或製造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。
本發明方法可應用於有呼吸器或呼吸器官的生物和蟲卵，以下採用介殼蟲和蟲卵進行具體試驗。由於介殼蟲或其他進行氣體交換有呼吸器官的生物，其呼吸器官表面是潮濕含水的，臭氧的操作不需再特別加濕；當欲滅蟲物品需要加濕環境時，可將臭氧和二氧化碳加濕到合適的濕度後，再進入該滅蟲艙內進行滅蟲。
實施例1：
一種臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法，所述方法步驟如下：
步驟1、將含介殼蟲的欲滅蟲物品，移植於玻璃瓶內，並以熔噴不織布封閉瓶口，已知該熔噴不織布的過濾膜孔徑約是10um，以此模擬昆蟲或其他生物躲避於水果凹陷處、莖部或包裝底部的遮掩效應(本法和釋迦或蓮霧堆棧做試驗，兩者結果沒差異)，再將玻璃瓶放入密閉的該滅蟲艙內；
步驟2、密閉該滅蟲艙艙體後抽氣到0.2~0.9bar，並維持該低壓2分鐘，並確認該滅蟲艙密閉；
步驟3、從該滅蟲艙底部導入濃度為40~160ppm臭氧，並控制該滅蟲艙內的壓力為1.0~1.7bar，進行滅蟲3~20分鐘；
步驟4、將該滅蟲艙內臭氧排出，並將該滅蟲艙內的氣體再度抽氣到0.2~0.9bar，維持低壓2分鐘；
步驟5、將高濃度二氧化碳從該滅蟲艙底部導入，並控制該滅蟲艙內的壓力為1.0~1.7bar，進行滅蟲10~30分鐘；
步驟6、滅蟲結束，排氣乾淨後，恢復常壓，取出滅蟲物品。
步驟7、將蟲體噴灑0.5%亞甲基藍水溶液methylene blue(淡藍色)，或0.05%中性紅染色液neutral red(淡紅色)，等待60分鐘後，若未褪色則表示蟲體已死亡。各項數值以mean±SD表示，Anova或其他合適統計分析，P<0.05為明顯差異。
實施例2：臭氧濃度和滅蟲效力的關係
同實施例1的試驗法，調整導入臭氧的濃度(臭氧濃度40~160ppm)；其中步驟2中的滅蟲艙艙體抽真空至0.3bar；步驟3中臭氧導入後的壓力控制在1.3bar，滅蟲20分鐘；步驟4中的滅蟲艙艙體抽真空至0.3bar；步驟5中二氧化碳導入後的壓力控制在1.3bar，滅蟲20分鐘。臭氧濃度和滅蟲效力的關係的具體結果如下表1所示：
由表1可見，使用臭氧70ppm以上的濃度，就能有效的殺滅介殼蟲(當臭氧濃度為70ppm時，步驟3中臭氧處理後90分鐘，昆蟲仍然100%死亡)。
實施例3：臭氧壓力和滅蟲效力的關係
同實施例2的試驗法，調節步驟2中的抽真空壓力(真空壓力0.2~0.9bar)；其中導入臭氧的濃度為70ppm，其餘參數同實施例2。臭氧壓力和滅蟲效力的關係具體結果如下表2所示：
由表2可見，該滅蟲艙中步驟2中抽真空减壓到0.5bar時，使用臭氧70ppm可以有效殺蟲，但要完全殺滅蟲族需要抽氣到0.2bar或以下(當抽真空壓力為0.3或0.4Bar時，臭氧處理後90分鐘，昆蟲仍然100%死亡)。可見步驟2中抽氣愈低壓則通入的臭氧壓力達1.3bar後，臭氧滅蟲效率愈高，除了低壓效應之外，滅蟲效益也和臭氧投與總量成正比關係。0.4、0.5bar的試驗更證明，經臭氧處理後的昆蟲呼吸器官已嚴重受損，容易致死。考慮設備和效率等因素，實施例采用0.3bar做為試驗標準。
實施例4：臭氧處理時間和滅蟲效力
同實施例2的試驗法，調節步驟2中臭氧滅蟲時間(滅蟲3~30分鐘)；其中導入臭氧的濃度為70ppm，導入臭氧至1.0bar，其餘參數同實施例2。臭氧處理時間和滅蟲效力的關係具體結果如下表3所示：
由上表3可見即使步驟2中抽真空0.3bar的壓力，後續通入臭氧至1.0bar，使用臭氧70ppm僅需5分鐘即可有效造成蟲體呼吸器受損甚至致死，而且5分鐘的乾燥臭氧對物品或設備的氧化影響很小。
實施例5：臭氧協同二氧化碳的滅蟲效力
同實施例1的試驗法，調整二氧化碳滅蟲時間(10-50分鐘)；其中步驟2中的該滅蟲艙艙體抽真空至0.3bar；步驟3中臭氧導入後的壓力控制在1.0-1.4bar，滅蟲5分鐘；步驟4中的滅蟲艙艙體抽真空至0.3bar；步驟5中濃度為99.5%的二氧化碳導入後的壓力控制在1.4bar，滅蟲10-50分鐘。
臭氧壓力1.0bar時協同二氧化碳滅蟲效率具體結果如下表4所示：
臭氧壓力1.4bar時協同二氧化碳滅蟲效率具體結果如下表5所示：
由此實驗可見，即使减少臭氧的暴露時間到5分鐘，臭氧1.0bar協同二氧化碳的滅蟲效率可以在30分鐘左右就完全滅蟲，臭氧施作若增加為1.4bar，則15分鐘即可完全滅蟲(組間無死亡率差异，P>0.05)。
同實施例5的試驗條件，臭氧壓力1.4bar時，使用家蠶的卵，實驗通入20分鐘的二氧化碳滅蟲時間，實驗組的蠶卵零孵化，可見在本實驗下，臭氧也能造成蠶卵傷害，讓二氧化碳進入卵內，或停滯于氣室，造成破壞孵化的作用。
綜上，本發明方法可有效用于無毒殺滅其他有呼吸器或呼吸器官的生物，例如：老鼠、蟑螂、螞蟻、蜘蛛、甲蟲、馬蠅、壁虎、家蠶、蟲卵…等。
介殼蟲體表面有一層蠟狀物質，水性試劑不易沾附，但臭氧處理後的介殼蟲其水溶性通透性會增加，因此被臭氧處理後的死介殼蟲則容易被水性的亞甲基藍水溶液、中性紅染色液等染料染色，並借此染色來鑒定介殼蟲存活。同時，臭氧處理後的介殼蟲其水溶性通透性會增加，即防水性會大大降低，而防水性低的蟲體對二氧化碳比較敏感，並且二氧化碳的滅蟲效率和其初始濃度有關。
於是本發明提出兩階段快速滅蟲方案，先使用臭氧處理讓蟲體的呼吸道受損並增加親水通透性，再使用高濃度二氧化碳，快速擊殺蟲體。此外，通過使用中度减壓措施(即先抽真空至0.3-0.7bar)，再加氣到中度高壓的方式(臭氧或二氧化碳通入壓力為1.1-1.7bar)，中壓設備容易製造且可以達到4米以上的直徑耐壓艙(長度不限)，减壓可以解决滅蟲氣體不易進入縫隙的問題，加壓可以解决氣體分壓不足的問題。例如：可以耐中度减壓0.3bar的滅蟲艙體，自然也能耐中度高壓到1.7bar，由减壓到中度加壓之間有1.4bar的壓力差。
此於减壓環境(0.3~0.7bar)下先做短暫臭氧處理(最低5分鐘即可)，再通入二氧化碳(1.1~1.7bar)的方式，可以减少臭氧對物品和設備的氧化傷害，並利用臭氧破壞生物防水層的特性，增加對二氧化碳的感受性，加上由低壓到高壓之間的1大氣壓壓差(例如0.3~1.3bar)，等同强制加予1大氣壓(1.0bar)或更高濃度的滅蟲氣體，讓即使只是减壓的設備也能做到近似常壓、抽真空設備的效
力或更高(例如0.3~1.7bar=1.4bar)，但對滅蟲艙設備的强度和性能要求低。
因此，本發明的設計可同時操作臭氧和二氧化碳的系統，整合兩種機制不同的滅蟲氣體于一體，使用兩段式無毒氣體滅蟲方案，先使用臭氧處理讓蟲體的呼吸道受損，並增加親水通透性，再使用高濃度二氧化碳(加壓)，兩者互相協力更高效的快速擊殺蟲體，僅需20分鐘就可100%殺滅蟲體，滅蟲效率遠高於現有技術；並且由於整個系統只需中度减壓，使得系統結構簡單，對設備强度、性能要求較低，可以增大滅蟲艙體，即使讓整個貨櫃箱進入滅蟲艙都可以。且貨櫃運輸是現今貿易最常見的運輸法，在貨櫃箱滅蟲，是產品集中，最有效、最經濟的滅蟲法。
雖然以上描述了本發明的具體實施方式，但是熟悉本技術領域的技術人員應當理解，所描述的具體的實施例只是說明性的，而不是用於對本發明的範圍的限定，熟悉本領域的技術人員在依照本發明的精神所作的等效的修飾以及變化，都應當涵蓋在本發明的權利要求所保護的範圍內。
Claims (9)
- 一種臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法，其步驟如下：步驟1、將欲滅蟲的物品放入密閉的滅蟲艙內；步驟2、密閉該滅蟲艙艙體後，抽氣到0.2~0.9bar，並維持低壓一段時間；步驟3、導入濃度為40~160ppm臭氧，並控制該滅蟲艙內的壓力為1.0~1.7bar，進行滅蟲3~20分鐘；步驟4、將該滅蟲艙內的氣體再度抽氣到0.2~0.9bar，並維持低壓一段時間；步驟5、將高濃度二氧化碳導入該滅蟲艙，並控制該滅蟲艙內的壓力為1.0~1.7bar，進行滅蟲10~30分鐘；步驟6、滅蟲結束，排氣乾淨後，恢復常壓，取出滅蟲物品。
- 如請求項1所述臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法，其中，所述步驟2中，密閉該滅蟲艙艙體後，抽氣到0.2~0.9bar，通過振動器進行震動，並維持低壓1.5-2.5分鐘。
- 如請求項1所述臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法，其中，所述步驟3中的臭氧從該滅蟲艙底部進入。
- 如請求項1所述臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法，其中，所述步驟4中維持低壓1.5-2.5分鐘。
- 如請求項1所述臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法，其中，所述步驟5之中的二氧化碳濃度為99.5%，且所述二氧化碳從該滅蟲艙底部進入。
- 如請求項1所述臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法，其中，所述步驟2和步驟4中的抽氣壓力為0.3~0.7bar。
- 如請求項1所述臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法，其中，所述臭氧加濕5-95%RH，再導入該滅蟲艙。
- 如請求項1所述臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法，其中，所述二氧化碳加濕5-95%RH，再導入該滅蟲艙。
- 如請求項1所述臭氧協同二氧化碳的無毒滅蟲方法，其中，係應用於殺滅有呼吸器官的生物。
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