论文部分内容阅读
摘要通过高温爆破技术将切成小段的不适用烟叶与烟杆按照7∶1的比例在230 ℃、1.2 MPa高温高压条件下爆破15 min，将气爆产物和辅料按7∶3放入发酵池并加入AT发酵基发酵，调节水分至50%～60%，待温度升到55 ℃以上，每隔3 d翻堆一次，发酵60 d充分腐熟形成有机肥。该有机肥料通过四川省肥料产品质量监督检验站检验符合国家标准，且经ELISA烟草病毒检查试纸检测未检出病毒病，可安全使用。
关键词不适用烟叶；高温爆破；发酵；有机肥；综合利用
中图分类号S509.9文献标识码A文章编号0517-6611（2016）10-104-03
AbstractUnder the high temperature and high pressure conditions of 230 ℃， 1.2 MPa， small pieces of inapplicable tobacco leaf and tobacco rod （ratio of 7∶1） were balsted for 15 min， the products and accessories（ratio of 7∶3） were put into fermentation tank with ATT， adjusting water to 50%-60%， when temperature rose to above 55 ℃， turning every 3 days， after fermentation for 60 days， organic fertilizer was produced. The organic fertilizer was proved in line with national standard by Sichuan Fertilizer Quality Inspection Station， and there was no virus disease through detection of ELISA tobacco virus examination paper， which can be used in safety.
Key wordsInapplicable tobacco leaf； High temperature blasting； Fermentation； Organic fertilizer； Comprehensive utilization
随着烟叶产业的持续规模化发展以及工业企业对原料结构的不断提升，不适用烟叶处理产生的废弃烟叶数量不断增加，将对烟区农村生产、生活造成不利影响，若不进行科学处理，将会带来严重的环境污染。同时，不适用烟叶中含有大量烟叶生长所需的氮、磷、钾等元素，是烟草生长的优质钾源之一，如果继续采用掩埋、焚烧等传统的处理方法，将会对植烟生态环境造成不利影响和极大的资源浪费[1-2]。为有效利用资源、保护环境，发展优质生态烟叶，积极开展不适用烟叶循环利用研究，笔者试图探索一套不适用烟叶无公害处理及循环综合利用的技术，为烟叶产业的持续、健康、生态、科学发展开辟新的途径。
1不适用烟叶处理的工艺原理
植物纤维素、木质素等大分子物质在自然条件下难以被微生物分解利用。该试验采用“高压蒸气爆破工程技术”，在高温高压条件下，瞬间减压（类似于爆米花生产原理）处理田间清除的鲜烟叶和作为辅料的废弃烟杆，破坏了植物组织内部结构，促进木质素、纤维素和半纤维素等组织的分离，使其成为易于被微生物分解利用的物质。
2研究内容
2.1高温爆破技术爆破压力梯度选择设定爆破压力梯度，分别为0.9、1.0、1.1、1.2、1.3 MPa[3]進行15 min稳压后爆破。
通过梯度试验发现（图1），0.9 MPa下不适用烟叶（杆）开始褐变，但木质较粗，不易捏碎，有轻微焦糖味；1.0 MPa下不适用烟叶（杆）褐变颜色加深，木质稍有变细，手捏不易碎，焦糖味变重；1.1 MPa下不适用烟叶（杆）褐变颜色呈浅黑色，木质较细，用手轻捏木质呈粉状，焦糖味较浓； 1.2 MPa下不适用烟叶（杆）褐变颜色呈浅黑色，木质基本完全被分解，焦糖味变重，有淡淡的焦炭味，水分适中；1.3 MPa下不适用烟叶（杆）褐变颜色呈黑色，木质完全被分解，有较重的焦炭味，水分较重导致产出物呈团状。通过综合比较发现，在1.2 MPa处理后效果最佳。
2.2爆破原料优化将不适用烟叶单独爆破和不适用烟叶+废弃烟杆混合爆破做对比。由表1可见，以不适用鲜烟叶作为单一原料，试验处理不适用烟叶重量为380 kg，处理后获得产物45.6 kg，得率仅为12%。由于鲜烟叶含水量大，如果仅用鲜烟叶作为气爆原料，汽爆后产物得率低，而且产物为很稀的浆糊状，不适合作为发酵生产有机肥的前体物。
以废弃烟杆作为气爆的辅料，调节含水量，按不适用烟叶与烟杆7∶1比例作气爆原料。试验每罐处理加入350 kg不适用烟叶和50 kg废弃烟杆，气爆后得到发酵物料干重87.0 kg，产物得率21.7%，比用不适用烟叶单一原料得率高近1倍。同时，气爆产物含水量降低，形态为固态絮状，可作为发酵前体物。废弃烟杆原材料资源丰富，且能解决因废弃烟杆处理不当造成烟地和烟区生态环境的问题。
2.3发酵时长确定将处理后的原料与营养源按7∶3混合并加入AT发酵基质进行发酵20、30、45、60 d处理。通过试验发现，AT-20 d条件下有淡淡的刺鼻味道及臭鸡蛋味，用手插入发酵堆能感觉发热发烫，温度在42 ℃左右，表面有霜霉状物质；AT-30 d有较为强烈的刺鼻味道及臭鸡蛋味，用手插入发酵堆能感觉发热发烫，温度在48 ℃左右，有白色雾气冒出，表面有霜霉状物质；AT-45 d有强烈的刺鼻味道及臭鸡蛋味，用手插入发酵堆能感觉发热发烫并有不适感，有水分感，温度在55 ℃左右，有白色雾气冒出，表面有霜霉状物质；AT-60 d有刺鼻味道及臭鸡蛋味，用手插入发酵堆能感觉发热发烫，温度变化不大，在50 ℃左右，表面有霜霉状物质，表层发酵物有结块状。通过比较可知，AT-60 d的效果要优于其他发酵条件。
2.4不适用烟叶处理工艺流程根据以上试验，可将不适用烟叶的处理工艺流程整理得图2。
3有机肥成分及病毒检测
将生产出的有机肥送至四川省肥料产品质量监督检验站进行检测发现（图3、4），有机肥有机质含量为85%，高于国家45%的标准；pH在5.5～8.5，未检测出蛔虫卵和粪大肠菌。对有害元素检测发现，砷、铅、镉、铬、汞均未超标。同时，通过“ELISA”试纸经过初步检测，未检测出病毒病，因此表明生产出的有机肥符合大田需求。
4结论
通过高温爆破将不适用烟叶（杆）转化成生产所需的有机肥，不仅减少了资源的浪费，而且降低了烟农的产前投入成本，具有较高的利用价值。在下一步工作中，为了使有机肥成分配比更加趋于合理化，将继续优化原料配方，降低肥料成本；同时，利用其他作物的废弃秸秆开展综合利用研究，可拓宽原材料来源，使资源得到充分的再利用。
参考文献
[1] 张小艳.田间消化处理不适用鲜烟叶探讨[J].现代农业科技，2011（17）：108.
[2] 刘佰卿.对不适用烟叶处理工作的几点思考[N].东方烟草报，2013-07-25.
[3] 寇明钰，冯广林，李刚，等.蒸汽爆破对烟叶木质纤维素和中性香味成分含量及其显微结构的影响[J].中国农业大学学报，2013（2）：110-115.
关键词不适用烟叶；高温爆破；发酵；有机肥；综合利用
中图分类号S509.9文献标识码A文章编号0517-6611（2016）10-104-03
AbstractUnder the high temperature and high pressure conditions of 230 ℃， 1.2 MPa， small pieces of inapplicable tobacco leaf and tobacco rod （ratio of 7∶1） were balsted for 15 min， the products and accessories（ratio of 7∶3） were put into fermentation tank with ATT， adjusting water to 50%-60%， when temperature rose to above 55 ℃， turning every 3 days， after fermentation for 60 days， organic fertilizer was produced. The organic fertilizer was proved in line with national standard by Sichuan Fertilizer Quality Inspection Station， and there was no virus disease through detection of ELISA tobacco virus examination paper， which can be used in safety.
Key wordsInapplicable tobacco leaf； High temperature blasting； Fermentation； Organic fertilizer； Comprehensive utilization
随着烟叶产业的持续规模化发展以及工业企业对原料结构的不断提升，不适用烟叶处理产生的废弃烟叶数量不断增加，将对烟区农村生产、生活造成不利影响，若不进行科学处理，将会带来严重的环境污染。同时，不适用烟叶中含有大量烟叶生长所需的氮、磷、钾等元素，是烟草生长的优质钾源之一，如果继续采用掩埋、焚烧等传统的处理方法，将会对植烟生态环境造成不利影响和极大的资源浪费[1-2]。为有效利用资源、保护环境，发展优质生态烟叶，积极开展不适用烟叶循环利用研究，笔者试图探索一套不适用烟叶无公害处理及循环综合利用的技术，为烟叶产业的持续、健康、生态、科学发展开辟新的途径。
1不适用烟叶处理的工艺原理
植物纤维素、木质素等大分子物质在自然条件下难以被微生物分解利用。该试验采用“高压蒸气爆破工程技术”，在高温高压条件下，瞬间减压（类似于爆米花生产原理）处理田间清除的鲜烟叶和作为辅料的废弃烟杆，破坏了植物组织内部结构，促进木质素、纤维素和半纤维素等组织的分离，使其成为易于被微生物分解利用的物质。
2研究内容
2.1高温爆破技术爆破压力梯度选择设定爆破压力梯度，分别为0.9、1.0、1.1、1.2、1.3 MPa[3]進行15 min稳压后爆破。
通过梯度试验发现（图1），0.9 MPa下不适用烟叶（杆）开始褐变，但木质较粗，不易捏碎，有轻微焦糖味；1.0 MPa下不适用烟叶（杆）褐变颜色加深，木质稍有变细，手捏不易碎，焦糖味变重；1.1 MPa下不适用烟叶（杆）褐变颜色呈浅黑色，木质较细，用手轻捏木质呈粉状，焦糖味较浓； 1.2 MPa下不适用烟叶（杆）褐变颜色呈浅黑色，木质基本完全被分解，焦糖味变重，有淡淡的焦炭味，水分适中；1.3 MPa下不适用烟叶（杆）褐变颜色呈黑色，木质完全被分解，有较重的焦炭味，水分较重导致产出物呈团状。通过综合比较发现，在1.2 MPa处理后效果最佳。
2.2爆破原料优化将不适用烟叶单独爆破和不适用烟叶+废弃烟杆混合爆破做对比。由表1可见，以不适用鲜烟叶作为单一原料，试验处理不适用烟叶重量为380 kg，处理后获得产物45.6 kg，得率仅为12%。由于鲜烟叶含水量大，如果仅用鲜烟叶作为气爆原料，汽爆后产物得率低，而且产物为很稀的浆糊状，不适合作为发酵生产有机肥的前体物。
以废弃烟杆作为气爆的辅料，调节含水量，按不适用烟叶与烟杆7∶1比例作气爆原料。试验每罐处理加入350 kg不适用烟叶和50 kg废弃烟杆，气爆后得到发酵物料干重87.0 kg，产物得率21.7%，比用不适用烟叶单一原料得率高近1倍。同时，气爆产物含水量降低，形态为固态絮状，可作为发酵前体物。废弃烟杆原材料资源丰富，且能解决因废弃烟杆处理不当造成烟地和烟区生态环境的问题。
2.3发酵时长确定将处理后的原料与营养源按7∶3混合并加入AT发酵基质进行发酵20、30、45、60 d处理。通过试验发现，AT-20 d条件下有淡淡的刺鼻味道及臭鸡蛋味，用手插入发酵堆能感觉发热发烫，温度在42 ℃左右，表面有霜霉状物质；AT-30 d有较为强烈的刺鼻味道及臭鸡蛋味，用手插入发酵堆能感觉发热发烫，温度在48 ℃左右，有白色雾气冒出，表面有霜霉状物质；AT-45 d有强烈的刺鼻味道及臭鸡蛋味，用手插入发酵堆能感觉发热发烫并有不适感，有水分感，温度在55 ℃左右，有白色雾气冒出，表面有霜霉状物质；AT-60 d有刺鼻味道及臭鸡蛋味，用手插入发酵堆能感觉发热发烫，温度变化不大，在50 ℃左右，表面有霜霉状物质，表层发酵物有结块状。通过比较可知，AT-60 d的效果要优于其他发酵条件。
2.4不适用烟叶处理工艺流程根据以上试验，可将不适用烟叶的处理工艺流程整理得图2。
3有机肥成分及病毒检测
将生产出的有机肥送至四川省肥料产品质量监督检验站进行检测发现（图3、4），有机肥有机质含量为85%，高于国家45%的标准；pH在5.5～8.5，未检测出蛔虫卵和粪大肠菌。对有害元素检测发现，砷、铅、镉、铬、汞均未超标。同时，通过“ELISA”试纸经过初步检测，未检测出病毒病，因此表明生产出的有机肥符合大田需求。
4结论
通过高温爆破将不适用烟叶（杆）转化成生产所需的有机肥，不仅减少了资源的浪费，而且降低了烟农的产前投入成本，具有较高的利用价值。在下一步工作中，为了使有机肥成分配比更加趋于合理化，将继续优化原料配方，降低肥料成本；同时，利用其他作物的废弃秸秆开展综合利用研究，可拓宽原材料来源，使资源得到充分的再利用。
参考文献
[1] 张小艳.田间消化处理不适用鲜烟叶探讨[J].现代农业科技，2011（17）：108.
[2] 刘佰卿.对不适用烟叶处理工作的几点思考[N].东方烟草报，2013-07-25.
[3] 寇明钰，冯广林，李刚，等.蒸汽爆破对烟叶木质纤维素和中性香味成分含量及其显微结构的影响[J].中国农业大学学报，2013（2）：110-115.