利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法与流程

1.本发明属于农产品批量脱毒技术领域，具体涉及一种利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法。


背景技术：

2.甘蔗是一年生或多年生热带和亚热带草本植物，广泛种植于热带及亚热带地区，甘蔗不仅是制糖的主要原料之一，而且还是轻工、化工和能源的重要原料。随着甘蔗产业的不断发展，为了降低甘蔗种植成本、提高甘蔗种植的经济效益，甘蔗全程机械化生产技术成为研究的重点，甘蔗全程机械化生产技术包括使用机械化进行深耕、整地、开种植行、甘蔗收获、蔗叶切碎还田、除草、培土等作业，其中甘蔗收获的机械化是甘蔗全程机械化技术的难点。目前已经开发出的切断式联合收割机可以基本满足甘蔗收获机械化的要求，切断式联合收割机设置有切梢器、扶蔗器、根切器、输送辊、切断辊、次风机、升运器、主风机等装置，能够一次性完成扶倒、切梢、收割、喂入、切段、清选等工序，最后得到20～30cm的甘蔗段，虽然收获效率高，但是收获后的甘蔗段必需在24小时内入榨，否则糖分会因微生物和酸性酶的作用而迅速减少，从而降低甘蔗出糖率。所以仍然需要对甘蔗机械化收获技术进行改进，减缓甘蔗段糖分损耗速度，有利于提高甘蔗段原料的出糖率，降低甘蔗段的运输、保存等生产成本。


技术实现要素：

3.针对上述不足，本发明公开了一种利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法，解决机械收获后的甘蔗段无法及时、有效的灭菌钝酶的问题。
4.本发明是采用如下技术方案实现的：一种利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法，其包括以下步骤：（1）在切断式联合收割机的切断辊和升运器之间设置1个高频微波馈入天线，所述高频微波馈入天线使用频率为2450mhz的微波，所述高频微波馈入天线为连续工作模式；在升运器的前段设置1个低频微波馈入天线，所述低频微波馈入天线使用频率为915mhz的微波，所述低频微波馈入天线为连续工作模式；在升运器的中后段设置1个紫外线发生器，所述紫外线发生器发出波长为250～260nm的紫外线，紫外线的强度为100～250μw/cm2，所述紫外线发生器为连续工作模式；（2）经过切断式联合收割机收割并切段得到的甘蔗段先在高频微波下处理1～3s且温度控制在30～45℃，接着在低频微波下处理3～8s且温度控制在50～60℃，然后在紫外线下处理3～5s；（3）对经过步骤（2）处理的甘蔗段进行浸泡处理，使用的浸泡液是由氯化钠、柠檬酸和水混合制备得到的，所述氯化钠、柠檬酸和水的质量比为（1～3）:（0.5～0.8）:100，将经过浸泡处理的甘蔗段风干后密封保存。
5.进一步的，在步骤（1）中，所述的高频微波馈入天线使用功率为3000～5000w的微
波，微波能量密度为6000～8000j/m3；所述的低频微波馈入天线使用功率为1000～2500w的微波，微波能量密度为3000～5000j/m3。
6.进一步的，步骤（3）中，所述的浸泡液中还含有质量分数为0.2～0.5%的聚乙烯吡咯烷酮。
7.进一步的，步骤（3）中，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为20000～80000。分子量过大的聚乙烯吡咯烷酮容易互相桥接，并且吸附其它组分造成分散稳定性变差。
8.进一步的，步骤（3）中，所述风干是在25～45℃下进行的。控制风干温度，避免温度过高使得甘蔗段中营养物质受到破坏变质。
9.进一步的，步骤（3）中，将经过步骤（2）处理的甘蔗段自然冷却至室温再进行浸泡处理。
10.进一步的，步骤（3）中，对经过步骤（2）处理的甘蔗段浸泡2～3次，每次浸泡1～5min。这样重复浸泡甘蔗段一段时间，有利于甘蔗段吸收水分以及氯化钠和柠檬酸等组分，提高浸泡液对甘蔗段的保护效果。
11.本技术方案与现有技术相比较具有以下有益效果：1、本发明采用高频微波、低频微波和紫外线相互配合的方式对于收割后的甘蔗段进行灭菌钝酶处理，杀灭甘蔗段携带的微生物以及真菌等，并且同时破坏甘蔗段中的酸性酶，使得甘蔗段中的糖分不会因微生物和酸性酶的作用而迅速减少，从而提高甘蔗的出糖率。同时本发明还采用由氯化钠、柠檬酸和水混合制备得到的浸泡液对甘蔗段进行浸泡处理，一方面改善甘蔗段因微波处理造成的部分细胞脱水和电解质失衡的情况，同时采用该浸泡液处理甘蔗段的切口，可以延缓甘蔗段的氧化作用，避免甘蔗段的营养物质氧化变质。
12.2、本发明合理设置高频微波馈入天线、低频微波馈入天线和紫外线发生器的相对位置，而且控制高频微波馈入天线、低频微波馈入天线和紫外线发生器的工作时间和工作间隔，以及微波处理和紫外处理的时间、温度等条件，一方面提高微波处理和紫外处理的效果，节省处理时间，而且间断工作有利于控制处理温度，节省能源消耗。
13.3、本发明在浸泡液中加入了一定分子量的聚乙烯吡咯烷酮，促进浸泡液中各组分的均匀分散，使得甘蔗段浸泡后能够获得更好的保护效果。
附图说明
14.图1是实施例1中所述切断式联合收割机的示意图。
15.附图标记：1-切梢器，2-扶蔗器，3-根切器，4-输送辊，5-切段辊，6-次风机，7-升运器，8-主风机，9-紫外线发生器，10-低频微波馈入天线，11-高频微波馈入天线。
具体实施方式
16.以下通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。下列实施例中未注明的具体实验条件和方法，所采用的技术手段通常为本领域技术人员所熟知的常规手段。
17.实施例1：一种利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法，其包括以下步骤：（1）如图1所示，在切断式联合收割机的切断辊5和升运器7之间设置1个高频微波
馈入天线11，所述高频微波馈入天线11使用频率为2450mhz的微波，所述高频微波馈入天线11为连续工作模式；在升运器7的前段设置1个低频微波馈入天线10，所述低频微波馈入天线10使用频率为915mhz的微波，所述低频微波馈入天线10为连续工作模式；在升运器7的中后段设置1个紫外线发生器9，所述紫外线发生器9发出波长为253nm的紫外线，紫外线的强度为200μw/cm2，所述紫外线发生器为连续工作模式；所述的高频微波馈入天线11使用功率为4000w的微波，微波能量密度为7000j/m3；所述的低频微波馈入天线10使用功率为2000w的微波，微波能量密度为4000j/m3；（2）经过切断式联合收割机收割并切段得到的甘蔗段先在高频微波下处理1.5s且温度控制在40℃，接着在低频微波下处理5s且温度控制在55℃，然后在紫外线下处理4s；（3）将经过步骤（2）处理的甘蔗段自然冷却至室温再进行浸泡处理，浸泡2次，每次浸泡4min，使用的浸泡液是由氯化钠、柠檬酸和水混合制备得到的，所述氯化钠、柠檬酸和水的质量比为1.5:0.75:100，将经过浸泡处理的甘蔗段在30℃下风干后密封保存；所述的浸泡液中还含有质量分数为0.4%的聚乙烯吡咯烷酮，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为40000。
18.实施例2：一种利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法，其包括以下步骤：（1）在切断式联合收割机的切断辊和升运器之间设置1个高频微波馈入天线，所述高频微波馈入天线使用频率为2450mhz的微波，所述高频微波馈入天线为连续工作模式；在升运器的前段设置1个低频微波馈入天线，所述低频微波馈入天线使用频率为915mhz的微波，所述低频微波馈入天线为连续工作模式；在升运器的中后段设置1个紫外线发生器，所述紫外线发生器发出波长为250nm的紫外线，紫外线的强度为100μw/cm2，所述紫外线发生器为连续工作模式；所述的高频微波馈入天线使用功率为3000w的微波，微波能量密度为6000j/m3；所述的低频微波馈入天线使用功率为为1000w的微波，微波能量密度为3000j/m3；（2）经过切断式联合收割机收割并切段得到的甘蔗段先在高频微波下处理1s且温度控制在45℃，接着在低频微波下处理3s且温度控制在60℃，然后在紫外线下处理3s；（3）将经过步骤（2）处理的甘蔗段自然冷却至室温再进行浸泡处理，浸泡2次，每次浸泡1min，使用的浸泡液是由氯化钠、柠檬酸和水混合制备得到的，所述氯化钠、柠檬酸和水的质量比为1:0.5:100，将经过浸泡处理的甘蔗段在25℃下风干后密封保存；所述的浸泡液中还含有质量分数为0.2%的聚乙烯吡咯烷酮，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为80000。
19.实施例3：一种利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法，其包括以下步骤：（1）在切断式联合收割机的切断辊和升运器之间设置1个高频微波馈入天线，所述高频微波馈入天线使用频率为2450mhz的微波，所述高频微波馈入天线为连续工作模式；在升运器的前段设置1个低频微波馈入天线，所述低频微波馈入天线使用频率为915mhz的微波，所述低频微波馈入天线为连续工作模式；在升运器的中后段设置1个紫外线发生器，所述紫外线发生器发出波长为255nm的紫外线，紫外线的强度为150μw/cm2，所述紫外线发生器为连续工作模式；所述的高频微波馈入天线使用功率为4500w的微波，微波能量密度为6500j/m3；所述的低频微波馈入天线使用功率为1500w的微波，微波能量密度为4500j/m3；（2）经过切断式联合收割机收割并切段得到的甘蔗段先在高频微波下处理2s且温
度控制在38℃，接着在低频微波下处理4s且温度控制在58℃，然后在紫外线下处理4s；（3）将经过步骤（2）处理的甘蔗段自然冷却至室温再进行浸泡处理，浸泡3次，每次浸泡2min，使用的浸泡液是由氯化钠、柠檬酸和水混合制备得到的，所述氯化钠、柠檬酸和水的质量比为2.5:0.6:100，将经过浸泡处理的甘蔗段在35℃下风干后密封保存；所述的浸泡液中还含有质量分数为0.3%的聚乙烯吡咯烷酮，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为60000。
20.实施例4：一种利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法，其包括以下步骤：（1）在切断式联合收割机的切断辊和升运器之间设置1个高频微波馈入天线，所述高频微波馈入天线使用频率为2450mhz的微波，所述高频微波馈入天线为连续工作模式；在升运器的前段设置1个低频微波馈入天线，所述低频微波馈入天线使用频率为915mhz的微波，所述低频微波馈入天线为连续工作模式；在升运器的中后段设置1个紫外线发生器，所述紫外线发生器发出波长为260nm的紫外线，紫外线的强度为250μw/cm2，所述紫外线发生器为连续工作模式；所述的高频微波馈入天线使用功率为5000w的微波，微波能量密度为8000j/m3；所述的低频微波馈入天线使用功率为2500w的微波，微波能量密度为5000j/m3；（2）经过切断式联合收割机收割并切段得到的甘蔗段先在高频微波下处理3s且温度控制在30℃，接着在低频微波下处理8s且温度控制在50℃，然后在紫外线下处理5s；（3）将经过步骤（2）处理的甘蔗段自然冷却至室温再进行浸泡处理，浸泡3次，每次浸泡5min，使用的浸泡液是由氯化钠、柠檬酸和水混合制备得到的，所述氯化钠、柠檬酸和水的质量比为3:0.8:100，将经过浸泡处理的甘蔗段在45℃下风干后密封保存；所述的浸泡液中还含有质量分数为0.5%的聚乙烯吡咯烷酮，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为20000。
21.对比例1：本对比例所述的利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法与实施例1中所述方法的区别仅在于，步骤（1）中，未设置高频微波馈入天线。
22.对比例2：本对比例所述的利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法与实施例1中所述方法的区别仅在于，步骤（1）中，未设置低频微波馈入天线，并且所述高频微波馈入天线设置在升运器的前段。
23.对比例3：本对比例所述的利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法与实施例1中所述方法的区别仅在于，省略步骤（3）。
24.对比例4：本对比例所述的利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法与实施例1中所述方法的区别仅在于，步骤（3）中，所述浸泡液中不含有聚乙烯吡咯烷酮。
25.实验例1：按照实施例1～4和对比例1～4的方法处理收割后的甘蔗段，并且以未处理的甘蔗段作为对照例，检测甘蔗段的明串珠菌、土壤芽孢杆菌、链霉菌的阳性率，并且统计甘蔗段的出糖率，具体结果见表1。
26.表1，不同处理方法得到的甘蔗段的检测情况
27.由上述数据可见，按照本发明方法处理的甘蔗段不仅病菌的携带率降低，而且出糖率有明显的提高，而对比例1和对比例2简单的采用低频或高频微波所获得的的灭菌效果有一定的下降，对比例3和对比例4中使用不同的浸泡剂处理甘蔗段所获得的出糖率有一定的下降。
28.实验例2：按照实施例1中所述方法处理收割后的甘蔗段，其中所述的浸泡液中还含有质量分数为0.5%的聚乙烯吡咯烷酮，且所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量分别为8000、10000、20000、40000、80000、120000、180000、200000，统计甘蔗段的出糖率，具体结果见表2。
29.表2 浸泡液中加入不同分子量的聚乙烯吡咯烷酮
30.由上述数据可见，使用本发明所述分子量的聚乙烯吡咯烷酮加入至浸泡剂中处理甘蔗段能够获得更好的技术效果，可以提高浸泡剂对甘蔗段的保护效果，提高甘蔗段的出糖率。
31.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）在切断式联合收割机的切断辊和升运器之间设置1个高频微波馈入天线，所述高频微波馈入天线使用频率为2450mhz的微波，所述高频微波馈入天线为连续工作模式；在升运器的前段设置1个低频微波馈入天线，所述低频微波馈入天线使用频率为915mhz的微波，所述低频微波馈入天线为连续工作模式；在升运器的中后段设置1个紫外线发生器，所述紫外线发生器发出波长为250～260nm的紫外线，紫外线的强度为100～250μw/cm2，所述紫外线发生器为连续工作模式；（2）经过切断式联合收割机收割并切段得到的甘蔗段先在高频微波下处理1～3s且温度控制在30～45℃，接着在低频微波下处理3～8s且温度控制在50～60℃，然后在紫外线下处理3～5s；（3）对经过步骤（2）处理的甘蔗段进行浸泡处理，使用的浸泡液是由氯化钠、柠檬酸和水混合制备得到的，所述氯化钠、柠檬酸和水的质量比为（1～3）:（0.5～0.8）:100，将经过浸泡处理的甘蔗段风干后密封保存。2. 根据权利要求1所述的利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述的高频微波馈入天线使用功率为3000～5000w的微波，微波能量密度为6000-8000j/m3；所述的低频微波馈入天线使用功率为1000～2500w的微波, 微波能量密度为3000-5000j/m3。3.根据权利要求1所述的利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述的浸泡液中还含有质量分数为0.2～0.5%的聚乙烯吡咯烷酮。4.根据权利要求1所述的利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量为20000～80000。5.根据权利要求1所述的利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法，其特征在于：步骤（3）中，所述风干是在25～45℃下进行的。6.根据权利要求1所述的利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法，其特征在于：步骤（3）中，将经过步骤（2）处理的甘蔗段自然冷却至室温再进行浸泡处理。7.根据权利要求1所述的利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法，其特征在于：步骤（3）中，对经过步骤（2）处理的甘蔗段浸泡2～3次，每次浸泡1～5min。

技术总结
本发明公开了一种利用微波对机械收获甘蔗进行灭菌钝酶保糖的方法，其在切断式联合收割机的切断辊和升运器之间设置1个高频微波馈入天线；在升运器的前段设置1个低频微波馈入天线；在升运器的中后段设置1个紫外线发生器；经过切断式联合收割机收割并切段得到的甘蔗段先在高频微波下处理0.5～1min且温度控制在30～40℃，接着在低频微波下处理1～2min且温度控制在50～60℃，然后在紫外线下处理1～2min；对经过处理的甘蔗段进行浸泡处理，使用的浸泡液是由氯化钠、柠檬酸和水混合制备得到的，将经过浸泡处理的甘蔗段风干后密封保存。本发明解决了机械收获后的甘蔗段无法及时、有效的灭菌钝酶的问题。效的灭菌钝酶的问题。效的灭菌钝酶的问题。


技术研发人员：陈先锐 莫瀚宁 黄志民 邱辰 林甲胜 李秉正 廖庆钊 谢斯宇
受保护的技术使用者：广西中科微波先进制造产业技术研究院 南宁市中科微波先进制造产业技术研究院
技术研发日：2023.08.17
技术公布日：2023/10/20