一种气调杀虫系统及方法与流程

[0001]
本发明涉及气调杀虫领域，特别地涉及一种气调杀虫系统及方法。


背景技术：

[0002]
中药材是中药产业生产的原材料，是中医药事业传承和发展的物质基础,中药材质量的好坏直接关系到我国中医药产业的健康发展。中药材在仓储的过程中，遇到的最主要的问题之一就是虫害。被虫子啃食过的中药材，不仅药性和重量会有所降低，残留在中药材中的粘黏物和粪便还会影响到中药材的可食用性、后期加工和市场销售等。中药材的仓储杀虫防虫是确保中药材质量的重要措施，也是降低损耗、提高经济效益的重要环节。
[0003]
在现有的中药材杀虫技术领域，低氧气调杀虫方法已经逐渐取代化学熏蒸、物理辐射等一系列对人体有污染、有危害的杀虫方法。但低氧气调技术杀虫时间相对较长，受虫子类别、储藏形式等因素制约，杀虫时间短则十天，长则一个月，甚至更长。大型中药材杀虫库房通常以较大体积的编织袋对原料药或中药饮片存储，并以堆垛或周转托盘等形式进行码放，致使气体扩散较慢，影响杀虫效率。
[0004]
如何进一步提高低氧气调杀虫的效率，使低氧气调技术对中药材杀虫的速率更快，虫子死亡率更高，对本领域具有非常重要的意义。


技术实现要素：

[0005]
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种气调杀虫系统，包括：气密围护；氮气供给装置，其经配置以提供干燥洁净的氮气；调节装置，其经配置以将来自氮气供给装置的气体提供至气密围护，并调节来自氮气供给装置的气体的湿度；以及控制装置，其经配置以将气密围护内的氧含量控制在低于第一氧含量范围，将气密围护内的湿度控制在第一湿度范围。
[0006]
如上所述的气调杀虫系统，其中第一氧含量范围为0-3％，优选为0-2％，更优为0-0.5％。
[0007]
如上所述的气调杀虫系统，其中第一湿度范围为15％-45％rh，优选为15％-25％rh。
[0008]
如上所述的气调杀虫系统，其中第一氧含量范围为0-0.5％，第一湿度范围为15％-45％rh。
[0009]
如上所述的气调杀虫系统，其中第一氧含量范围为0％-2％，第一湿度范围为15％-25％rh。
[0010]
如上所述的气调杀虫系统，其中气密围护中害虫为烟草甲、赤拟谷盗。
[0011]
如上所述的气调杀虫系统，进一步包括氧含量探测器，其中控制装置经配置以响应于气密围护内氧含量高于第一氧气范围，向气密围护内提供低氧气体。
[0012]
如上所述的气调杀虫系统，所述调节装置进一步包括：控湿组件，其经配置以向所述气密围护中提供经湿度调节的气体，或者调节气密围护内已有气体的湿度。
[0013]
如上所述的气调杀虫系统，进一步包括湿度测量组件，其中控制装置经配置以响应于气密围护内湿度超出第一湿度范围，向气密围护内提供经湿度调节的低氧气体。
[0014]
如上所述的气调杀虫系统，所述气密围护是密封袋，或者气密柜，或者气密库房。
[0015]
一种组合气调杀虫方法，包括向气密围护内提供低氧气体；调节低氧气体的湿度；将气密围护内的氧含量控制在低于第一氧含量范围，其中第一氧含量范围为0-3％，优选为0-1％，更优的0-0.5％；将气密围护内的湿度控制在第一湿度范围，15％-45％rh，优选为15％-25％rh；以及维持气密围护内的环境预定时间。
[0016]
通过低氧气调辅助湿度控制气调杀虫技术，提高了杀虫效率，缩短杀虫周期，节约能源消耗。
附图说明
[0017]
下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：
[0018]
图1是根据本发明一个实施例的低氧控湿气调杀虫系统内部结构示意图，如图所示。
具体实施方式
[0019]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
[0020]
在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑的改变。
[0021]
低氧气调杀虫技术是通过创造低氧环境，使虫子因缺氧而脱水窒息死亡的一种有效杀虫方法。经研究表明，低氧环境会迫使虫子气门打开并保持开放，这种非自然条件下会导致虫子体内水分高速流失，比气门闭合时高7～10倍。中药材的低氧气调杀虫方法正是通过降低中药材储存环境中的氧含量，刺激虫子呼吸，虫子气门开启时间延长，致虫子脱水而死。低氧气调杀虫法是一种安全环保、无污染、无残留、无伤害的杀虫方法；并且，低氧气调杀虫法不仅能够达到杀虫、防霉的目的，还能控水分、保持药材原有的品质。因此，低氧气调杀虫法是一种安全、绿色环保的杀虫方法。
[0022]
如本申请的发明人所发现的，对于幼虫或成虫，如果适当的降低环境湿度，例如，使环境相对湿度维持在20％～40％rh，有利于水分蒸发，能够促进虫子的死亡。本发明的方法可有效提高杀虫效率，减少杀虫时间，降低杀虫成本。
[0023]
本申请所说的杀虫，除了指将害虫致死以外，抑制害虫的生理活性，使其发育缓慢，且不能危害待处理物品(如中药材、藏品等)的品质的安全绿色杀虫。
[0024]
本申请所说的第一氧含量范围和第一湿度范围为实践过程中得到的关于氧气浓度和湿度组合的最佳杀虫参数。举例而言，调节氧气浓度范围和湿度范围，具有较佳杀虫效
果时的氧气浓度为第一氧含量范围，并且湿度范围为第一湿度范围。
[0025]
本申请所说的第一氧气阈值是指在使用本申请的气调杀虫系统杀虫时，先通入低氧含量气体，使得气密围护中的氧气总含量达到接近但高于第一氧含量范围的一个数值，即第一氧气阈值。当达到第一氧气阈值时，可以进一步向气密围护中通入经湿度调节的低氧气体。本申请所说的第二氧气阈值和第三氧气阈值是指第一氧含量范围的两个端值，即最小值和最大值；其中，第二氧气阈值为其最小值，第三氧气阈值为其最大值。经实践证明，采用这样的氧含量和湿度控制方法，能够提高气调效率，减少气调所需时间。
[0026]
本申请所说的第一湿度阈值和第二湿度阈值是指第一湿度范围的端值，即最小值和最大值。其中，第一湿度阈值为其最小值，第二湿度阈值为其最大值。
[0027]
图1为根据本发明一个实施例的低氧控湿气调杀虫系统内部结构示意图，如图所示，低氧控湿气调杀虫系统包括氮气供给装置100、控制装置200以及调节装置300。氮气供给装置100为气密围护400提供氮气。调节装置300接收氮气供给装置100传输的气体，调节气体的湿度等参数，并将气体提供至气密围护400。控制装置200可通过控制氮气供给装置100与调节装置300，进一步调控气密围护400内气体的参数。
[0028]
根据本申请的一个实施例，本申请的系统具有最适合的杀虫参数范围。如，第一氧含量范围、第一湿度范围等。在一些实施例中，将以上参数组合杀虫时，其具有最佳的组合范围。
[0029]
在本发明中，氮气供给装置100将含有特定浓度范围氧气的气体传输至调节装置300。调节装置300检测收到的气体中特定成分，例如氧含量、湿度，进一步根据控制装置200的指示，调控气体的温度和湿度等参数，并将气体输送至气密围护400，使得气密围护400内的氧含量、二氧化碳含量、湿度等控制在设定的范围内。
[0030]
氮气供给装置100包括控氧组件101和降氧组件102。源气体流经降氧组件102时，降氧组件102降低其中的氧气含量，形成氮气。根据本申请的一个实施例，源气体可以为空气。根据本申请的一个实施例，氮气中的氧气所占体积比不多于5％。根据本申请的一个优选实施例，氮气中氧气所占体积比不多于1％。根据本申请的一个实施例，源气体也可以为分离的氮气、氮气与二氧化碳的混合气体等。根据本申请的一个实施例，降氧组件102为气密围护400提供低氧含量的气体。根据本申请的一个实施例，源气体被输送至降氧组件102，降氧组件102进一步部分或者完全去除流经的源气体中混入的氧气，以对外提供氮气，例如对气密围护提供氮气。根据本申请的一个实施例，当源气体为氮气时，也可以不流经降氧组件102，而直接对外提供氮气，例如对气密围护提供氮气。
[0031]
控氧组件101可以调控降氧组件102，控制降氧组件102使其输出含有一定比例范围氧气的氮气。例如，控氧组件101设定氧气含量在3％以下，并将设定值发送至降氧组件102。降氧组件102接收设定，对流经的源气体氮氧分离，并输出氧气体积比占不超过2％的氮气。本领域技术人员应当理解，当源气体为空气或者氮气时，氮气中主要包含氮气。
[0032]
根据本申请的一个实施例，控制装置200进一步包括显示组件201和控制组件202。控制组件202通过设定参数调控气密围护400内不同气体浓度、湿度等，并将设定参数显示在显示组件上。
[0033]
根据本申请的一个实施例，显示组件201可以显示控制组件202设定的各种气体组成浓度范围、气体湿度等参数，以使工作人员了解并进一步设定气密围护400所需的参数。
根据本申请的一个实施例，显示组件201可显示检测装置500发送的气密围护内参数，如气体种类以及各种气体的成分比例、气密围护内的湿度等。根据本申请的一个实施例，工作人员可借助显示组件201实时将对气密围护内设定的参数与气密围护内实时参数比较，以便根据及时调整参数，以提高杀虫效率，并维护待杀虫物品。
[0034]
根据本申请的一个实施例，可在控制组件202设置设定值，即设定参数。在一些实施例中，控制组件202连接氮气供给装置100、调节装置300、以及检测装置500等装置，并针对不同装置分别设置设定值，并将设定值作为指令发送至各装置。在一些实施例中，控制组件202向氮气供给装置100发送指令，使其制备特定氧气浓度的低氧气体，并进一步将低氧气体发送至调节装置300。在一些实施例中，控制组件202向调节装置300发送指令，使其配置具有相应湿度、温度的气体，并进一步将配置气体发送至气密围护。在一些实施例中，控制组件202接收检测装置500发送的气密围护内参数，将对气密围护内的设定值与气密围护内实时参数比较。在一些实施例中，设定值包括但不限于湿度、氧气含量、低氧气体流速。
[0035]
根据本申请的一个实施例，控制组件202根据设定值检测调节装置300接收的气体浓度、流速等是否符合设定值。当接收的气体不符合设定值时，例如，根据本申请的一个实施例，当氧气含量较高时，控制组件202即向氮气供给装置100发送指令，制备更低氧气含量的气体，进而降低氧气的含量，使其符合设定值。
[0036]
调节装置300进一步包括控湿组件301。调节装置300接收氮气供给装置100传输的气体，控湿组件301进一步调控接收气体的湿度。在一些实施例中，控湿组件301设置于气密围护内部，直接调控气密围护内已有气体的湿度。
[0037]
在一些实施例中，控湿组件301中包括水，并可进一步将水蒸发成水蒸气。进一步地，控湿组件301根据控制装置200的指令，调控接收气体的湿度。最终，调节装置300将调控后气体输送至气密围护400。根据本申请的一个实施例，调节装置300可以进一步调节接收氮气供给装置100传输气体的流速。
[0038]
根据本申请的一个实施例，本申请的低氧气调杀虫系统还包括二氧化碳气源。二氧化碳气源用以提供特定浓度的二氧化碳，连接控制装置200和调节装置300，其连接方式以及控制方式与氮气供给装置100类似，此处不再赘述其控制方式。根据本申请的一个实施例，二氧化碳气源可以是制二氧化碳组件、二氧化碳气瓶、干冰中的一种或者多种。根据本申请的一个实施例，二氧化碳气源将二氧化碳气体输送至流量控制组件，流量控制组件检测并控制输送至调节装置的气体中的二氧化碳含量。在原有低氧气体的基础上辅助增加二氧化碳，可促进害虫呼吸，加速害虫水分蒸发，提高杀虫速度。同时，还可提升杀虫效率，改善单纯低氧杀虫时氧含量浓度低、对系统气密要求高、杀虫时间相对长等问题。
[0039]
根据本申请的一个实施例，本申请的低氧气调杀虫系统还包括检测装置500，检测装置500检测各组分气体的浓度、湿度及温度等参数，并将检测结果传输至控制装置200。根据本申请的一个实施例，控制装置200接收检测装置500传输的气密围护内的实时参数，并将实时参数与其设定参数进行比较，进一步通过调控氮气供给装置100和调节装置300，进而调控各参数。
[0040]
根据本申请的一个实施例，检测装置500包括氧含量探测器、湿度测量组件。
[0041]
根据本申请的一个实施例，氧含量探测器可探测氮气供给装置100、调节装置300以及气密围护400内氧气含量，并将各处的氧气含量传输至控制装置。控制装置接收各处氧
气含量数据，将其与第一氧气含量范围比较，当某一装置内氧气含量过高时，例如气密围护400内氧气含量高于氧气第四阈值时，将继续向其内通入氮气，以降低其内氧气含量，达到最佳杀虫浓度。
[0042]
根据本申请的一个实施例，湿度测量组件可测量调节装置300以及气密围护400内气体的湿度，并将湿度参数传输至控制装置200。在一些实施例中，控制装置200接收各个装置的湿度参数，并将其与第一湿度范围比较。例如，当测得气密围护400内的湿度值低于第一湿度阈值或者高于第二湿度阈值时，将通过控湿装置301进一步调节湿度，使得湿度在第一湿度范围内。在一些实施例中，调节装置300内气体湿度不在第一湿度范围内时，控制装置200将传输指令调节其内湿度，使其在第一湿度范围内。
[0043]
气密围护400包括气密柜、气密库房、气密袋、气密帐等气密围护空间。根据本申请的一个实施例，气密袋和气密帐可由柔性材料制成。根据本申请的一个实施例，气密柜可以为真空气密柜。在一些实施例中，气密围护400的换气率小于0.05d-1
，更进一步地，换气率不大于0.02d-1
。
[0044]
根据本发明的一个实施例，气密围护400内设置控湿装置，并与控制装置200相连，可以从气密结构内部根据控制装置的指令对其湿度进行调节。
[0045]
不同的中药材所需的贮藏环境以及杀虫条件均有差别，根据气密围护400中贮藏药材的种类配置不同参数气体，可以使得气密围护中各种气体组分具有最有效杀虫的比例。根据本申请的一个实施例，根据气密围护400种类、规格的不同，以及气密围护400内药材的不同，对检测控制组件303设定气体组成浓度范围、气体湿度等参数，即设定值，调节装置300可根据设定值自动接收氮气供给装置100以及二氧化碳提供装置传输的气体，以方便调控气密围护400内各气体组成。例如，某一组设定值可以为氧气浓度1％，二氧化碳浓度5％，湿度50％；或者另一组设定值可以为氧气浓度0.1％，湿度30％等。针对需要杀虫的药材种类、数量、气密围护、外界环境等的不同，设置不用的设定值，每组设定值的各个属性均相互独立，也就是说设定的氧气浓度值大小不影响设定的二氧化碳浓度值和湿度。
[0046]
根据本申请的一个实施例，使用本申请的低氧控湿气调杀虫系统杀虫时，步骤包括：
[0047]
1)密封性测试。先对存放物品的气密围护进行密封性测试，如密封性不佳，需对其进行密封处理直至符合要求，以确保良好的杀虫效果。然后将待杀虫物品放入气密围护中，并将气密围护密闭处理。
[0048]
2)药材入库。即将待杀虫物品放入气密围护中。在一些实施例中，待杀虫物品采用透气性材料包装，如pp袋、纸箱等。在另一些实施例中，待杀虫物品之间留有间隙，例如待杀虫的药材托盘之间留有间隙。在一些实施例中，间隙为100-150mm。
[0049]
3)降氧置换。即向气密围护中通入低氧含量气体，以置换出气密围护内原有气体，适当降低其中氧气含量，将气密围护内氧气控制在第一氧含量范围内。在一些实施例中，第一氧含量为0-3％；进一步地，第一氧含量为0-2％，或0-0.5％。
[0050]
4)湿度控制。向气密围护内充入适合湿度的氮气等低氧气体，或启动气密空间内控湿装置，将气密围护内湿度控制在第一湿度范围内。在一些实施例中，第一湿度范围为15％-45％rh。进一步地，第一湿度范围为15％-25％rh。
[0051]
a.若气密围护内湿度高于设定值，对气密围护内除湿处理。在一些实施例中，可以
向气密围护内通入干燥的氮气或者通过其他除湿装置降低气密围护内的相对湿度，并使其维持在稳定水平。
[0052]
b.若气密围护内湿度低于设定值，对气密围护内加湿处理。在一些实施例中，可向气密围护中充入经过加湿的氮气或者通过加湿装置提高气密围护内的相对湿度，并使其维持在稳定水平。
[0053]
5)辅助气体调节。在一些实施例中，向气密围护内通入二氧化碳等辅助性气体，并控制其含量在设定的范围内，提高杀虫效率。
[0054]
6)氧含量及湿度检测。为确保气密围护内氧含量和湿度的稳定性，需对其内的氧含量和湿度进行检测。例如，当氧含量高于设定值时，需要再次对其进行降氧置换，直至空间内氧含量降至符合设定值。在一些实施例中，通过检测装置实时或定时对气密围护内氧含量、相对湿度等进行时时监测，通过调节装置实时或定时对气密围护内氧含量、相对湿度等进行调控，确保中药材杀虫过程中气密围护内氧含量处于第一氧气范围内、相对湿度处于第一湿度范围内。
[0055]
7)杀虫处理。根据待处理物品的体积、结构形式、摆放情况以及害虫类别等，设定预定杀虫时间，并维持气密围护在预定杀虫时间内各项参数稳定。
[0056]
8)药材出库。杀虫完成后，可直接将物品取出，放入其他物品进行新一轮的低氧杀虫。当然也可直接在该低氧状态的气密围护中储存该物品，其有利于物品自身特性的稳定维持，防止虫蛀、霉变或其他化学变化等。本领域技术人员应当了解，此处所说的杀虫步骤并不是绝对的。
[0057]
根据气密围护的自身状态以及对于杀虫过程的了解程度，步骤1、步骤5以及步骤6可以适当省略。在一些实施例中，也可以在降低气密围护内氧气含量的同时，调节其内气体的湿度。即，将上述步骤3与步骤4合并。在一些实施例中，步骤5可以在步骤3或者步骤4之前，也可以与步骤3或者步骤4同时发生。
[0058]
根据本申请的一个实施例，杀虫过程中，检测装置500、氧气探测器、湿度测量组件实时检测气密围护等装置内的相应参数，当参数偏离设定值时，控制装置将进一步调节低氧装置、控湿组件等，调节气密围护内参数。
[0059]
根据本申请的一个实施例，使用本申请的气调杀虫系统杀虫时，也可先降低气密围护内氧气含量，再进一步调节气密围护内气体的湿度，其步骤包括：
[0060]
1)降氧置换。即向气密围护中通入低氧含量气体，以排出气密围护内原有气体，适当降低其中氧气含量。
[0061]
2)湿度调节。检测气密围护内氧气含量，当氧气含量低于第一氧气阈值时，向气密围护内提供经湿度调节的低氧气体，或启动气密空间内控湿装置。
[0062]
其中，第一氧气阈值为设定的某一阈值，其高于或者等于第三氧气阈值。
[0063]
根据本申请的一个实施例，第一氧气阈值约为第三氧气阈值的5倍氧气含量，例如当第三氧气阈值为0.5％时，第一氧气阈值约为2.5％。
[0064]
根据本申请的一个实施例，第一氧气阈值约为第三氧气含量的2倍氧气含量，例如当第三氧气阈值为1％时，第一氧气阈值约为2％。
[0065]
根据本申请的一个实施例，杀虫过程中使用的组合参数，即第一氧含量范围以及第一湿度范围之间可相互影响。即，当氧气含量升高时，可以通过调节湿度，达到类似的杀
虫效果。
[0066]
下文将通过实施例对本申请的低氧控湿气调杀虫方法进行说明。
[0067]
实施例1
[0068]
试验害虫：烟草甲、赤拟谷盗。
[0069]
试验方法：
[0070]
首先，将试验害虫分成4等份分别放入4间具有控湿功能的相同容积的气密围护中。
[0071]
开启氮气供给装置，对4个气密围护内的氧含量分别降低并维持在不同浓度下：1号库，约1％；2号库，约2％；3号库，约3％；4号库，21％。在降氧过程中，能够观察到，试验药材中的害虫从堆垛中向外爬行，观察并记录害虫的活性。
[0072]
同时将4间气密围护内湿度控制在20％
±
5％rh。
[0073]
实验结果：1号库所有害虫失去活性用时大约1.5天；2号库所有害虫失去活性用时大约2天；3号库所有害虫失去活性用时大约7天；4号库所有害虫始终保持活性。
[0074]
实验结果表明，相对湿度及其他参数一定，氧气含量越低，气调杀虫效率越高，杀虫时间越少。氧气浓度越低，降氧频次越高，药材保藏成本相应升高。根据本申请的一个实施例，氧气浓度维持在约2％。
[0075]
实施例2
[0076]
试验害虫：烟草甲、赤拟谷盗。
[0077]
试验方法：
[0078]
首先，将试验害虫分成4等份分别放入4间具有控湿功能的相同容积的气密围护中。
[0079]
开启氮气供给装置，将气密围护内的氧含量降低并维持在约2％；在降氧过程中，能够观察到，试验药材中的害虫从堆垛中向外爬行，观察并记录害虫的活性。
[0080]
同时，对4间气密围护进行不同湿度控制：1号库，(20
±
5)％rh；2号库，(40
±
5)％rh；3号库，(60
±
5)％rh；4号库，(80
±
5)％rh。
[0081]
实验结果：1号库所有害虫失去活性用时大约2天；2号库所有害虫失去活性用时大约5天；3号库所有害虫失去活性用时大约7天；4号库所有害虫失去活性用时大约10天。
[0082]
根据本实施例实验，维持氧气浓度不变，进一步降低湿度，例如湿度降至10％rh甚至更低，并记录害虫失去活性时间。实验发现，进一步降低湿度后杀虫时间和效率相比于湿度为20％
±
5％rh时并无明显变化。
[0083]
实验结果表明，相对湿度在中药材气调杀虫的过程中是一个很重要的影响因素，当空气中相对湿度为20％
±
5％时，气调杀虫效果显著。通过降低并维持湿度恒定加速中药材气调杀虫的速率，是一种有效的方法。针对不同的中药材品种，以及中药材中害虫种类的不同，可以通过适当调节气密围护内氧含量和库房相对湿度来节约杀虫时间和成本。
[0084]
上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。