电子辐照法储粮新技术

1、电子辐照法储粮新技术王振清1杨景田2张虎1缪纯21.河南工业大学郑州粮油食品工程修树立计院，2.清华大学科技园摘要本文剖析了化学熏蒸剂面临的存在的效果，引见电子辐照粮食的杀虫灭菌机理和技术 特征，论述了辐照技术在粮食仓储业及植物检疫处置中的运用历史、现状及未来走势；简论在大 型粮食集散地树立电子辐照处置设备的技术与经济可行性。关键词粮食辐照熏蒸杀虫电子束粮食及食品辐照研讨始于20世纪40年代，迄今已有60多年研讨运用历史。粮 食辐照处置旨在杀灭粮食中的仓储益虫、霉菌及检疫性风险病菌、有害杂草籽实。到 达增加储粮损失，防止外来生物入侵，控制人一植物共患疾病传达等多重目的。近年 来，随着我国对植物

2、检疫日趋严厉，辐照法作为粮食检疫处置措施的重要性日益突出。 1现有化学熏蒸技术的运用及存在效果进入新世纪，中国粮食仓储业面临许多新的效果和应战。其中比拟突出的就是常 用化学熏蒸技术遇到的应战。1.1常用的熏蒸剂运用状况(1)磷化氢常用的谷物及其加工产品熏蒸剂。自1936年来在世界上普遍运用，上个世纪六 十年代在中国末尾运用，至今仍是 王牌熏蒸剂。2漠甲烷常用熏蒸剂，可以作为杀虫剂和消毒杀菌剂，1932年末尾运用。对大气中的臭 氧层有破坏作用。在中国常用于检疫益虫的熏蒸。(3)环氧乙烷氧化乙烯，ETO普遍用于消毒医疗用品和仪器，在中国也用于杀灭粮食检疫对象如小麦矮腥黑 穗病TCK。但20C以下反

3、响缓慢或不反响，中国大局部地域不能终年运用。 另外还有一些熏蒸剂在中国大批运用，如氯化苦、敌敌畏、氤氢酸等。1.2化学熏蒸技术面临的效果以上各种熏蒸剂都存在一种或几种不良性质，限制了它们的适用范围。目前只要 磷化氢、氯化苦、敌敌畏、漠甲烷、环氧乙烷等少数几种熏蒸剂尚在一定范围运用。随着人们对自然界看法的加深和环保看法的增强，更多的熏蒸剂面临淘汰的命王振清，男，1956年生，教授级高工，从事粮食工程方面的研讨任务。通讯地址：河南郑州市嵩山南路140号， 电子信箱：HNZZWZHQ163 。运。1环保要素比拟典型的例子是漠甲烷。漠甲烷是破坏大气臭氧层物质ODP，对大气臭氧 层的破坏才干为0.7，包

4、括中国在内120个国度参与的蒙特利尔协议呼吁限制和淘汰 漠甲烷的运用。此内在用漠甲烷熏蒸作业时，粮食中会残留无机漠等潜在致癌物质。2熏蒸剂残留毒性要素上世纪八十年代前后的研讨发现，环氧乙烷熏蒸处置后的粮食残留有毒物质。国 际研讨说明，用环氧乙烷熏蒸后的小麦，能检出有毒物质2-氯乙醇。国外研讨说明， 残留物中有1,2-乙二醇、2,2-氧化二乙醇、漠乙醇等有毒物质。国际上曾经确认环氧 乙烷是一种典型的诱变剂和致癌物。2000年2月，国际化学品暂时评审委员会ICRC 对环氧乙烷作出如下决议： 该化学品可用于农药、工业原料和医疗消毒，是一种明 白的人类致癌物。国际组织WHO/ILO/UNIP成立的环氧

5、乙烷专家组也以为： 环 氧乙烷是一种致癌物，在环境中应尽量维持在低水平。目前，许多国度末尾逐渐禁 用环氧乙烷。3虫害抗性添加的要素简直一切化学熏蒸剂存在着虫类的抗性效果。结合国粮农组织FAO曾在61 个国度采集样品，对储粮益虫抗性停止监测。目前有31种益虫对87种杀虫剂和12 种熏蒸剂发生了抗性。比拟典型的是磷化氢，在我国已运用30多年，目前80%以上的储粮用其熏蒸处 置。近年来，许多益虫对磷化氢也发生了比拟严重的抗性，使磷化氢的杀虫效果大打 折扣。例如郑州粮食学院1995年-1997年在中国19个省采集了 6种益虫73个品系测 定其对磷化氢的抗性，发现其中米象中的抗性品系抗性系数最高达105

6、2倍；谷蠹最 大抗性系数达596倍。假设任其开展下去，磷化氢也将被淘汰。1.3应对方法面队以上的应战，有四个可选的对策：1挑选新的熏蒸剂。这是一项十分困难的任务，在可见的未来还看不到能替 代磷化氢的化学品。2改良现有熏蒸剂的运用方法。这是值得引荐的对策之一。例如经过对杀虫 剂合理的轮用或混用，杀灭某些熏蒸剂的抗性品系；或经过合理的用药方式提高杀灭 抗性品系的效果，多能延伸现有熏蒸剂的运用寿命。3采用非化学药剂的替代防治技术，例如采用物理方法替代化学方法。其中 辐射技术是最有出路的现代储粮技术之一。因其能耗低，无污染，无残留，处置后粮 食卫生，平安等优点，有希望成为取代化学熏蒸的方法。2电子辐照

7、处置技术的机理、特点与适用性2.1电子辐照粮食杀虫灭菌机理与普通规律应用高能电子束射线的致电离、激起作用，使粮食中有害生物发生一系列物理、 化学及生物学效应，对粮虫粮菌构成辐射损伤，进而招致其代谢功用紊乱，遗传物质 错位、断裂，最终致虫、菌失活，中止生长，不育或死亡。不同生物体对电离辐射的 敏理性不同，其致死剂量与生物组织的复杂水平相关。生物组织越复杂，致死剂量越 低，即辐射敏理性与生物体自身的大小成正比见表1。较小剂量的辐照可形成虫、 菌的不育或缓期死亡，在实践工业运用中，为浪费能量，提高处置量，增加对粮食质 量的损害，多将到达不育缓和期致死剂量视同有效致死剂量。表1.粮食中不同生物体的辐照

8、致死剂量生物体剂量kGy昆虫0.1-1.0非芽孢细菌0.5-10病毒10-2002.2电应用电子束辐照粮食的技术经过多年研讨、实际与开展，已成为一项成熟的储粮 新技术，与化学熏蒸法比拟，其主要优点是：1灭菌杀虫彻底：可以100%杀灭粮虫。电子束辐照对杀灭虫卵有特效。经处 置后的粮食，假定无二次污染，可永不生虫，这样就可取消下级库点的杀虫熏蒸作业。 此外，电子束可有效杀灭病菌如小麦矮腥黑穗病、印度腥黑穗病和霉菌等，还能杀灭 粮食中夹带的有害杂草籽实。从这种意义上说，电子辐照是一种新型高效的粮食杀虫、 广谱灭菌技术。2食用平安：电子束辐照处置后的粮食、营养成分不变，对加工后制品和食 品的质量无不利

9、影响，保证消费者安康平安。3操作平安：电子减速器起闭容易，停机后电子束自行终止，对操作人员无 危害。4工艺复杂：只需停止粮食提升、保送、束下辐射处置和回收等复杂工序。5经济性好：据测算，用电子束辐照法灭菌比化学熏蒸浪费本钱80%；用电 子束法杀虫比化学熏蒸浪费本钱50%。由于免除前方库的屡次熏蒸灭菌杀虫作业，节 省了人力和保粮费用，直接效益也十分可观。2.3电子束辐照的适用性电子束辐照设备特别适用于粮食公用接卸港，大型粮食走廊的粮食集散地等需求 集中处置或检疫目的的场所，并具有以下特点：1有利于检疫防治的系统化处置。在港口粮食中转库对粮食病、虫、草害停 止集中性一次辐照处置、可以增加粮食的长距

10、离移动带来的疫情传达风险，可以免除 前方粮库的杀虫作业，浪费费用，增加环境污染。2全天候静态处置的特性，适宜港口粮库随时接运粮食的特点。辐照装置可 以完成自动化延续作业，处置量大且平均，不受外部气候、温度等制约。3工艺复杂，适宜港口机械化作业的要求。电子束辐照处置技术只需停止粮 食提升、保送、束下辐射处置和回收等复杂工序，可以应用港口粮库的现有设备停止 工艺布置。3电子束辐照粮食的设备构成应用电子束辐照粮食的设备主要由以下几局部组成：电子束发作系统、束下装置 系统、辐照处置任务塔及辅佐系统等四局部。3.1电子束发作系统电子束是由工业化电子减速器发生。电子减速器是基本的辐射加工工具，主要包 括1

11、高压发作器；2高真空机组；3SF6气体充填器；4变频机与自控系 统；5冷却和通风系统。束下装置系统束下装置系统是指保证粮食接受电子束平均照射且坚持一定产量的相关设备及 部件。包括：1粮食提升和传输设备；2粮流构成管道；3公用辐照槽；4 上下缓冲仓；5闸阀门等特殊管件。辐照处置任务塔辐照处置任务塔由辅佐间与隶属车间组成。上述设备系统大局部均装置其中，辐 照任务塔要求有特殊的防护设计，防止射线外漏。辅佐系统包括电子束水冷却系统、通风系统、除尘系统及辐射平安联锁系统。其中辐射平 安联锁系统是整个设备的最重要的平安保证措施。图1示出典型的重力下流式电子束辐照粮食的装置。前缓冲仓=|虫麦图1电子束辐照粮

12、食的装置工艺框图4辐照处置粮食的法律基础11980年，世界卫生组织WHO、结合国粮农组织FAO和国际原子能 机构IAEA结合宣布：用10kGy以下剂量辐照的任何食品不存在毒理学效果，可 以平安食用。该结论是依据少量植物毒理实验和辐解产物研讨结果而提出的，失掉了 世界绝大少数国度和我国供认并共同遵照。21984年国际食品法典委员会CAC向成员国建议辐照食品CAC规范及 辐照食品设备的引荐规程。31996年我国政府公布的辐照食品卫生管理方法中国卫生部的47号令， 明白规则： 为控制病虫害而停止辐照的含水分低的食品，如谷类、豆类、脱水食品 及相似产品，其总的累积吸收量不得大于10kGy第十七条第一款

13、。41999年，FAO/IAEA/WHO高剂量研讨小组在WHO890号报告中宣布： 超 越10kGy高剂量辐照食品也是平安的。即辐照剂量无下限的结论。从1998年始， 国际辐照食品咨询组IGGFI依据上述结果，对食品辐照通用规范停止修正。这些 修正意见待CAC同意后，将成为国际贸易中食品辐照的通用准那么。51997年我国发布了 6大类17种产品的辐射加工工艺规范，作为国标执行。 其中包括谷类、豆类及其制品的辐照食品卫生规范GB14891.8，1977。可以说，我国包括粮食辐照在内的食品辐照已归入法制化管理的轨道，是有法可 依的。5国际外研讨与运用概略5.1国外研讨及运用粮食仓储益虫的辐射防治研

14、讨始于20世纪初，到1940年辐照装置建成，才确立 了杀灭粮虫的研讨目的。随后的50多年内，世界各国对此项研讨任务从未连续。20 世纪50-70年代，侧重于研讨粮虫对射线的敏理性特征和技术可行性。70年美国农业 部立项，对35种不同发育阶段的鞘翅目、鳞翅目昆虫停止研讨，并对辐照后粮食加 工质量、感官反响做出评价，认证了辐射杀虫的技术可行性。60年美国在萨凡那地 域建成世界第一座小型谷物辐照器。70年代墨西哥国立核能实验室也建成一座以电 子束为辐射源的小型玉米辐照示范装置。与此同时，前苏联在60年末尾粮食辐照处置研讨。经过8年研讨，于新西伯利 亚建成一座50T/h的电子减速器粮食辐照处置中间实验

15、装置。运转成功后，于1980 年正式在敖德萨港口建成了世界上实践投入运转的工业化粮食辐照设备。该设备选用 2台ELV-2型电子减速器，两条消费线并联运用，处置量为200T/h.台，年处置才干 达200万吨，迄今已平安运转25年，处置了少量进出口粮食。5.2国际研讨及运用我国的粮食辐照处置起步较早。1958年由中科院组织12个科研单位成立了 粮 食辐照保藏研讨协作组，先后对小麦、稻谷、玉米等停止辐照杀虫研讨及 Co-60 装置的中试实验，取得了少量可喜效果。20世纪80年代，我国食品辐照研讨进入第二个高潮。有关专家们对益虫辐射敏 理性及辐射防虫技术可行性停止了深化研讨。20世纪90年代始，由国度

16、科委组织展 开了食品辐照商业化及辐照工艺一系列研讨，于2002年发布了粮食、豆类辐照杀虫 工艺规范。与电子辐照杀虫同步，自上世纪70年代始，我国末尾了粮食辐射杀菌的研讨， 其中包括以粮食为主要原料的饲料杀菌和粮食中各类病菌的辐照检疫处置研讨。研讨 的目的主要针对饲料中罕见的各种致病菌、霉菌、侵染病菌、病毒及人-植物共患的 各类疾病，如禽流感等。辐照后饲料杀菌彻底，营养成分损失小，饲料营养应用率高， 植物成活率高、繁衍快等优点。异样辐照处置对粮食杀菌也十分有效。目前，我国已在某粮食接卸港树立国际第一座大型粮食电子束辐照处置设备。该 设备由两台工业化电子减速器、两条平行消费线组成。粮食杀虫处置才干

17、为500吨/ 时.条，年处置粮食才干达300万吨以上。6粮食辐照的经济性辐照粮食的杀虫的处置本钱低于化学熏蒸，其运转本钱主要包括以下局部，即水 电费、人工费和设备折旧费等。下面以处置量为1000T/h电子辐照厂为例，复杂测算 其经济性：6.1树立费用：1100万元700万元900万元1100万元700万元900万元300万元3000万元束下系统及辅佐系统土建不可预见费总计6.2 运转本钱：由于辐照处置运营及支出没有相应规范或可供自创的相似项目，故仅做初步预算 和剖析。1水、电动力费：经计算，正常消费时每年约需380万元。2工资及福利费：本项目9人，人均年工资、福利按4.2万元计。3折旧费：固定

18、资产折旧按固定资产分类计算，残值率均按固定资产原值的4%计，房屋修建按30年折旧，工艺和电气设备按20年折旧；4修缮费：修缮费按年折旧费的35%计取。5管理费：包括财务费用、销售费用等，每年按60万元计。6其他费用：在项目运营进程中，未能计入以上项目的费用，及场地消毒费、 倒仓费等，每年按200万元计取。7摊销：摊销率按10%计算。6.3经济剖析估量项目总投资3000万元，年收益1440万元，年运营本钱960万元，项目年收 益率16.00%，投资回收期6.3年，项目具有很好的经济效益。依据乌克兰敖德萨应用电子束辐照粮食杀虫的阅历，粮食单次电子杀虫的费用为 0.25美元/吨约合人民币2元/吨。假

19、定思索到一次杀虫、多年有效，取消了同一批 粮食就地贮存的屡次熏蒸处置和下级库的再熏蒸费用，其经济效益一定会远高于化学 熏蒸。南京辐照中心的辐照杀菌商业化研讨说明，当电子束辐照用于检疫处置时，环氧 乙烷和辐照杀菌的能耗比为45:1，本钱价钱比为1.5-5.5:1。显而易见，假定思索辐照处置带来的环境与社会效益，那么粮食电子辐照技术的 优越性将愈加清楚。7存在效果7.1散落粮食效果目前，散粮从码头到辐照处置塔的沿途保送设备需全部采用密闭式保送设备，以 防止在保送进程中，病麦、虫麦的撒漏和分散效果，保送设备作业完后须对运载麦、 虫麦的保送线停止消毒、清扫。对一般设备尾部，底座等死角存在的病麦，还需经过 人工和机械的方法停止清算消毒，防止污染下一批粮食。希望经过更深一步的研讨可 更益处置辐照前散落粮食的消毒效果。7.2粮盛行成中的粮流平均性效果在辐照前的粮盛行成进程中，为使粮流平均接遭到等量的电子辐射，须严厉控制 好经过粮流的流速、流量及经过辐照区的粮流截面厚度在很小范围内动摇，以保证对 粮食益虫的