气体传感器在烟草气调存储方案的应用

中国是产烟大国,也是烟草消费大国,2004 年国家年计划收购烟叶3000 万担,年实际收购烟叶估计达4000万担。烟叶收割烘烤后,为了去掉烟叶的青杂味和减少刺激性,改善香气品质等,调和化学成分,提高烟叶的可燃性和吸味品质,烤烟必须经过仓储醇化或发酵才能用于生产卷烟。

烟叶用于卷烟之前必须经过一个仓储过程:一是可以为烟厂贮存足够的生产原料;二是烟叶仓储过程也是醇化过程。醇化有人工醇化和自然醇化,人工醇化速度快,但醇化效果差, 目前已经很少采用;自然醇化是将烟叶按一定要求堆放在储备库内,通过控制一定湿度, 有时还控制一定温度的条件下进行醇化, 醇化时间一般为一年,最长为三年。自然醇化效果较好,但也存在严重不足 ,主要是:1、因烟叶富含营养物质且长期与外部环境密切接触 , 烟叶很容易生虫;2、在春夏秋冬四季变化过程中, 因为温度、湿度变化大 ,烟叶很容易产生霉变;3、因烟叶长期与过量空气接触 , 烟叶颜色很容易变褐、变暗、板结、走油, 所以自然醇化时间不能过长, 一般不能超过三年。自然醇化由于存在上述问题,一方面会给烟叶造成严重的损失,据了解烟叶自然醇化后的损失至少为0.8%,一个中型卷烟厂年造成的直接经济损失达2000多万元,另一方面还严重影响烟叶的外观质量和内外在品质,影响烟叶深加工产品的质量。
目前国内烟叶防虫的方法有化学防治法、物理防治法和生物防治法。化学法有磷化氢熏蒸法、喷洒保护剂法;物理防治法有真空法等;生物防治法有喷洒保幼激素等方法。所有这些防虫方法中,目前应用最普遍、杀虫最为有效的方法是磷化氢熏蒸法。磷化氢熏蒸法的原理是将水缓慢地与磷化铝混合, 磷化铝发生水解反应 ,释放出杀虫剂磷化氢 ,然后通过管道输送或自然扩散与烟叶接触,达到杀灭虫害的目的。磷化氢杀虫有几个明显的缺陷 :
一、目前烟叶在醇化前都已加工成 200kg 一箱的片烟 ,箱与箱之间彼此独立又密封 ,磷化氢气体很难通过自然扩散方式与烟叶充分接触, 因此存在杀虫不彻底的问题;
二、磷化氢属剧毒物质 ,与烟叶接触后,残留在烟叶中的磷化氢对抽吸卷烟者的身体造成一定的损害。另外长期大量使用磷化氢还严重腐蚀设备、污染库房和周围环境 ,容易造成现场操作人员中毒;
三、磷化氢属易燃、易爆危险品 ,很容易酿成火灾,由磷化氢引起的火灾在卷烟厂时有发生,已经给国家多次造成严重的损失。由于磷化氢的剧毒以及易燃易爆的特性,据了解国家烟草总局以及世界各烟草生产国家都在积极寻找替代产品,以解决用磷化铝杀虫所带来的弊端。
烟叶霉变是烟叶储存过程中的一个严重问题,尤其是在湿度高和温度高的夏季更是如此。为了控制和防止烟叶霉变,国内目前采取的措施有喷洒防霉剂法和控温调湿法等。喷洒防霉剂法很难喷洒均匀和全面,因而效果有限,另外也很难避免防霉剂对环境和人身造成影响;控温调湿法对库房要求高,要求有大量调温调湿设备,需要消耗大量的电能,有效果差,使用不方便,投资大,运转成本高等缺点.对于烟叶变色和储存时间短等问题,国内目前还没有任何行之有效的方法。
烟叶仓储简介
气调贮存是一种仓储新技术,原多用于粮食、中药材、茶叶的贮存养护和果蔬保鲜贮藏。近十年来,经过大量的试验研究和实际应用,气调贮存技术在烟草行业得以推广应用。应用于烟草贮存养护采用的是使用气调剂的技术方式,通过气调剂自身被氧化的作用,调控仓储密封空间的气体组分,将仓储环境调控在低氧状态,使储烟害虫和好氧性霉菌失去必须的生存条件,从而达到防治害虫、霉变的目的,同时对因氧化引起的品质改变有一定的抑制作用,减轻烟叶变色、褐变、油印、板结等现象,有助于提高烟叶醇化后的综合品质,并可延长烟叶最佳醇化状态的保质期。气调贮存不产生任何残留和污染,不燃、不爆,在安全、环保、节能方面也具有突出的优点,是提高烟叶仓储安全的技术发展方向。
原理机制:
气调技术原理:通过充加N2或CO2等气体,或放置气调剂,改变仓储环境的气体成分,将仓储环境调控在低氧状态,杀灭贮烟害虫和好氧性霉菌,达到防治害虫、霉变和保持片烟品质的目的。实现气调控制有多种技术方法,根据片烟仓储的实际情况,采用气调剂的方式是最切实可行的,行业标准也是基于采用这种技术方式制定的。
在杀虫、防霉方面,研究发现储烟害虫和霉菌的生存、繁殖与氧气浓度、二氧化碳浓度和温湿度密切相关。正常的空气组成为:78% 氮气、21%氧气、1%其它气体和惰性气体。当空气中氧气浓度低于7%时,各种成虫开始处于假死状态;氧气浓度低于4%时,大部分成虫已经死亡; 当氧浓度下降到2%以下,并保持一定的时间后,各虫态害虫和好氧性霉菌就会被杀灭。当氧气浓度为21%并保持不变时,二氧化碳浓度越高,越能有效抑制霉菌的生长和繁殖,当二氧化碳的浓度达到20%时,大部分霉菌死亡;当二氧化碳的浓度达到50%时,霉菌全部死亡;氧气浓度越低,霉菌全部死亡时要求的二氧化碳浓度也越低。气调技术就是通过同时控制氧气和二氧化碳的浓度,使害虫和霉菌丧失生存条件,来达到杀虫防霉的目的,比药物毒杀的作用和效果更为显著。
我们ISweek工采网根据烟叶仓储实际情况,制定了一套专门针对烟叶仓储气调过程中监测气体浓度的方案,广泛应用于烟叶仓储的气体监控设备上,能精确提供烟叶仓储气调过程中的O2气体浓度以及CO2环境浓度。氧气传感器使用荧光原理的Lox-02荧光氧气传感器(O2浓度范围0-25%),以及红外二氧化碳传感器MINIR(CO2浓度范围0-5%)可以提供完美的检测方案。
荧光氧气传感器 (O2传感器)-LOX-02/LOX-01是应用荧光猝灭原理和出厂校准的氧气传感器,用于测量环境氧分压( ppO2)大小。荧光氧气传感器LOX-02有氧压和温度补偿,使得它可以准确工作于宽环境范围而无需额外的补偿系统。不像其他传感器技术,LuminOx 非常稳定和环保,不含铅或其他任何有毒材料,并且不受其他气体交叉干扰的影响。
红外二氧化碳传感器/CO2传感器MINIR 是具有超低功耗(3.5mW)和高性能的CO2传感器,是应用于电池供电产品和便携式设备的理想选择;基于 IR LED 专利技术和创新的光路设计,使二氧化碳传感器MINIR成为低功耗的 NDIR传感器;并可选配温度和湿度输出。同时该二氧化碳传感器还有以下特性:
超低功率3.5mW
测量范围从 0 到 100%
供电电压 3.3v
峰值电流仅 33mA
20mm 直径探头式封装

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