何錫忠 秦興斌 薛民杰 李 偉 靳振海 陳于平 張 南

(1 中央儲(chǔ)備糧涿州直屬庫(kù)有限公司 072750)(2 中國(guó)儲(chǔ)備糧管理集團(tuán)有限公司北京分公司 100037)

在糧食儲(chǔ)藏過(guò)程中，溫度因子是影響糧食安全儲(chǔ)存的重要因素。把糧溫控制在低溫或準(zhǔn)低溫狀態(tài)，可以有效抑制糧食本身的呼吸代謝、延緩糧食品質(zhì)劣變，另一方面還可以抑制儲(chǔ)糧害蟲(chóng)和微生物的生長(zhǎng)發(fā)育繁殖，達(dá)到安全儲(chǔ)糧目的。

氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)是向糧堆中充入高濃度氮?dú)?，形成缺氧環(huán)境，實(shí)現(xiàn)既抑制糧食本身呼吸、延緩糧食品質(zhì)劣變，又實(shí)現(xiàn)防治害蟲(chóng)和微生物危害的綠色儲(chǔ)糧技術(shù)。

中央儲(chǔ)備糧涿州直屬庫(kù)有限公司同時(shí)采用內(nèi)環(huán)流控溫和氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)糧兩種技術(shù)在新入玉米倉(cāng)進(jìn)行綜合應(yīng)用試驗(yàn)，達(dá)到降低糧食溫度和氧氣含量，實(shí)現(xiàn)控溫、控氣、防蟲(chóng)的目的。

1 試驗(yàn)材料

1.1 倉(cāng)房情況

選取涿州直屬庫(kù)有限公司12號(hào)倉(cāng)為試驗(yàn)倉(cāng)，23號(hào)倉(cāng)為對(duì)照倉(cāng)。12號(hào)倉(cāng)和23號(hào)倉(cāng)均為高大平房倉(cāng)，均建于2003年，設(shè)計(jì)倉(cāng)容量為6000 t，長(zhǎng)×寬×裝糧線高=54 m×24 m×6 m，配備電子測(cè)溫、機(jī)械通風(fēng)、氮?dú)鈿庹{(diào)、內(nèi)環(huán)流控溫等保糧技術(shù)設(shè)施，倉(cāng)內(nèi)地坪為水泥，倉(cāng)頂隔熱材料為膨脹珍珠巖。

1.2 儲(chǔ)糧情況(見(jiàn)表1)

表1 儲(chǔ)糧情況表

1.3 電子測(cè)溫系統(tǒng)情況

12號(hào)倉(cāng)和23號(hào)倉(cāng)電子測(cè)溫系統(tǒng)均為模擬式。全倉(cāng)共計(jì)72根測(cè)溫電纜，距墻體、地坪、表面均為50 cm，分12排6列4層，全倉(cāng)共計(jì)288個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，另有倉(cāng)溫、倉(cāng)濕傳感器各1個(gè)。

1.4 內(nèi)環(huán)流控溫系統(tǒng)情況

內(nèi)環(huán)流控溫系統(tǒng)示意圖(如圖1)：在環(huán)流風(fēng)機(jī)的作用下，將糧堆中的冷空氣，經(jīng)過(guò)地上籠通風(fēng)道和倉(cāng)外保溫管，通入倉(cāng)房?jī)?nèi)糧堆上部空間，再經(jīng)過(guò)糧堆下行，形成閉合式環(huán)流系統(tǒng)。包含倉(cāng)外保溫管、環(huán)流風(fēng)機(jī)、地上籠、溫度傳感器、控制柜等。

1.4.1 保溫管為雙層管，外管為不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)管為PVC材質(zhì)，兩管中間填充聚氨酯發(fā)泡保溫材料。

1.4.2 環(huán)流風(fēng)機(jī)為三相異步隔爆電動(dòng)機(jī)，風(fēng)壓1000 Pa，風(fēng)量800 m3/h～1000 m3/h，功率0.75 kW。

1.4.3 地上籠通風(fēng)道為單側(cè)共3個(gè)進(jìn)風(fēng)口，1機(jī)4道。

1.4.4 溫度傳感器為數(shù)字式。

1.4.5 控制柜可實(shí)現(xiàn)溫度控制開(kāi)關(guān)機(jī)、運(yùn)行時(shí)間累計(jì)、開(kāi)停次數(shù)累計(jì)等功能。

1.5 氮?dú)鈿庹{(diào)系統(tǒng)情況

1.5.1 制氮機(jī) 固定式變壓吸附式制氮機(jī)，設(shè)計(jì)產(chǎn)氣量350 N2·m3/h，氮?dú)饧兌?99.5%，總功率82 kW。

1.5.2 氮?dú)鈿庹{(diào)智能控制系統(tǒng) 通過(guò)無(wú)線通信方式實(shí)時(shí)采集倉(cāng)內(nèi)氮?dú)鉂舛鹊痊F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及設(shè)備狀態(tài)，并對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制、故障報(bào)警、自動(dòng)充氣及排氣等氣調(diào)作業(yè)。

1.5.3 氮?dú)鉂舛葯z測(cè)儀 量程79.0%～99.9%。

1.5.4 氧濃度報(bào)警儀 量程0～30%Vol.，分辨率0.1%Vol.，低報(bào)警19.5%Vol.，高報(bào)警23.5%Vol.，響應(yīng)時(shí)間小于25 s。

1.5.5 空氣呼吸器 工作壓力30 MPa，氣瓶容積6.8 L，儲(chǔ)氣量2100 L/30 MPa，報(bào)警壓力5.5 MPa+0.5 MPa。

2 方法

2.1 降溫蓄冷方法

12號(hào)倉(cāng)和23號(hào)倉(cāng)在2019年冬季及2020年初入庫(kù)過(guò)程和結(jié)束后，均采用軸流風(fēng)機(jī)負(fù)壓、上行式通風(fēng)進(jìn)行降溫蓄冷。

2.2 倉(cāng)房密閉隔熱處理方法

12號(hào)倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行了隔熱吊頂，吊頂材料為10 cm 厚巖棉彩鋼板，然后再貼一層鋁箔紙。裝糧線以上部分的墻壁粘貼一層鋁箔。倉(cāng)房南北4個(gè)大門砌“12”實(shí)墻封堵密閉。對(duì)進(jìn)倉(cāng)檢查門加裝鋁合金推拉門，利用塑料薄膜進(jìn)行密封，增加其氣密性能。倉(cāng)窗均用磚砌死，先粘貼一層3 cm厚PEF泡沫板，再粘貼一層鋁箔紙。保證大門及窗戶的密閉和隔熱性，防止熱量從門窗進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)而損耗倉(cāng)內(nèi)冷源。對(duì)機(jī)械通風(fēng)口進(jìn)行隔熱密閉改造，在四周外部貼10 cm厚巖棉，并包上不銹鋼鐵皮；對(duì)通風(fēng)口門內(nèi)封堵10 cm厚PEF泡沫板，增加其密閉隔熱性。把倉(cāng)內(nèi)所有工藝孔洞內(nèi)滿填密封膠，避免其漏氣，增加其氣密性。

23號(hào)倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行了隔熱吊頂，先吊一層石膏板，貼一層3 cm厚PEF板，然后再貼一層鋁箔紙。裝糧線以上部分的墻壁先粘貼一層3 cm厚PEF泡沫板，再粘貼一層鋁箔紙。倉(cāng)房南面2個(gè)大門內(nèi)先砌一層“24”實(shí)墻，再使用10 cm厚彩鋼聚苯板封堵，北面2個(gè)大門砌“12”實(shí)墻封堵。對(duì)進(jìn)倉(cāng)檢查門加裝鋁合金推拉門，利用塑料薄膜進(jìn)行密封，增加其氣密性能。倉(cāng)窗均用磚砌死，先粘貼一層3 cm厚PEF泡沫板，再粘貼一層鋁箔紙。保證大門及窗戶的密閉和隔熱性，防止熱量從門窗進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)而損耗倉(cāng)內(nèi)冷源。對(duì)機(jī)械通風(fēng)口進(jìn)行隔熱密閉改造，在四周外部貼10 cm厚巖棉，并包上不銹鋼鐵皮；對(duì)通風(fēng)口門內(nèi)封堵10 cm厚PEF泡沫板，增加其密閉隔熱性。把倉(cāng)內(nèi)所有工藝孔洞內(nèi)滿填密封膠，避免其漏氣，增加其氣密性。

按照《氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)規(guī)程(試行)》方法進(jìn)行氣密性檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果23號(hào)倉(cāng)實(shí)倉(cāng)壓力半衰期為57 s，12號(hào)倉(cāng)實(shí)倉(cāng)壓力半衰期為158 s。

2.3 內(nèi)環(huán)流控溫和充氮?dú)庹{(diào)策略

對(duì)試驗(yàn)倉(cāng)12號(hào)倉(cāng)和對(duì)照倉(cāng)23號(hào)倉(cāng)內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)運(yùn)行均以自動(dòng)運(yùn)行為主，設(shè)置開(kāi)啟溫度為26℃，關(guān)機(jī)溫度為24℃，在6月?lián)駲C(jī)啟動(dòng)。對(duì)試驗(yàn)倉(cāng)進(jìn)行充氮?dú)庹{(diào)時(shí)間也在6月同期進(jìn)行，根據(jù)濃度衰減情況，及時(shí)補(bǔ)充氮?dú)?，確保倉(cāng)內(nèi)氮?dú)鉂舛仍?5%以上。

2.4 氮?dú)鈿庹{(diào)充氣工藝

采用“上充下強(qiáng)排”充氣工藝。把氮?dú)鈴募Z堆上部直接充入倉(cāng)房?jī)?nèi)空間(無(wú)氣囊)，充氣2 h后開(kāi)啟風(fēng)道口處的強(qiáng)排風(fēng)機(jī)，排氣時(shí)充氣不停止，在糧堆地上籠風(fēng)道內(nèi)形成負(fù)壓，使空間的氮?dú)饩徛M(jìn)入糧堆，排氣過(guò)程在20 min，然后停止排氣操作，再進(jìn)行充氣約2 h，反復(fù)上述步驟，直至糧堆內(nèi)氮?dú)鉂舛冗_(dá)到95%以上。氮?dú)饷荛]期間為2020年6月5日至9月15日。

2.5 氮?dú)鉂舛葯z測(cè)方法

2.5.1 氮?dú)鉂舛葯z測(cè)點(diǎn)布置方法 根據(jù)《氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)糧技術(shù)規(guī)程(試行)》的相關(guān)要求，結(jié)合試驗(yàn)倉(cāng)房實(shí)際情況，單倉(cāng)用導(dǎo)氣管布置測(cè)氣點(diǎn)共計(jì)10點(diǎn)。在糧面密閉前布置測(cè)氣點(diǎn)。在倉(cāng)房對(duì)角線上分別離兩角7 m、3 m以及倉(cāng)房中間3個(gè)位置，每個(gè)位置不同糧層深度布置3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)：糧堆上層(堆高3/4處)約4.50 m位置(如圖2：1、4、7點(diǎn))、中層(堆高1/2處)約3.00 m位置(如圖2：2、5、8點(diǎn))、下層(堆高1/4處)約1.50 m位置(如圖2：3、6、9點(diǎn))，糧面上倉(cāng)房中部氣囊內(nèi)1個(gè)點(diǎn)(如圖2：10點(diǎn))。在智能控溫軟件中進(jìn)行了分區(qū)，其中1、2、3點(diǎn)為第一區(qū)，在地上籠風(fēng)道的末端；4、5、6點(diǎn)為第二區(qū)，在糧堆的中部；7、8、9點(diǎn)為第三區(qū)，在地上籠風(fēng)道的進(jìn)口端。

圖2 氮?dú)鉂舛葯z測(cè)點(diǎn)示意圖

2.5.2 氮?dú)鉂舛葯z測(cè) 在充氣過(guò)程中每1 h檢測(cè)1次濃度，直到濃度達(dá)到目標(biāo)值；在氣調(diào)儲(chǔ)藏期間每天檢測(cè)1次濃度，并進(jìn)行記錄。

3 結(jié)果與分析

3.1 冬季通風(fēng)蓄冷后溫度情況(見(jiàn)表2)

表2 通風(fēng)蓄冷后糧堆溫濕度情況表 (單位：%，℃)

12號(hào)倉(cāng)在2019年11月28日至12月30日先入倉(cāng)玉米5145.97 t，并進(jìn)行通風(fēng)降溫，在2020年3月20日至3月28日又進(jìn)行了第二次入倉(cāng)636.046 t，入倉(cāng)結(jié)束后已到3月底，已沒(méi)有通風(fēng)降溫時(shí)機(jī)。12號(hào)倉(cāng)的溫度情況見(jiàn)表2。23號(hào)倉(cāng)入庫(kù)時(shí)間為2019年11月13日至12月20日，入庫(kù)結(jié)束進(jìn)行了通風(fēng)降溫,2020年2月3日通風(fēng)蓄冷結(jié)束，所以23號(hào)倉(cāng)基礎(chǔ)糧溫比12號(hào)倉(cāng)低。

3.2 內(nèi)環(huán)流控溫試驗(yàn)開(kāi)始前的溫度情況(見(jiàn)表3)

表3 內(nèi)環(huán)流控溫試驗(yàn)開(kāi)始前試驗(yàn)倉(cāng)溫度情況表 (單位：%，℃)

3.3 內(nèi)環(huán)流控制期間的溫度變化基本情況(見(jiàn)表4)

表4 內(nèi)環(huán)流控溫期間溫度濕度變化情況表 (單位：℃，%)

12號(hào)倉(cāng)內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)運(yùn)行日期為6月18日至8月25日，出風(fēng)口溫度為14.0℃、風(fēng)速為33.0 m/s，實(shí)際運(yùn)行時(shí)間為740 h。23號(hào)倉(cāng)內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)運(yùn)行日期為6月8日至9月28日，出風(fēng)口溫度為14.8℃、風(fēng)速為31.1 m/s，實(shí)際運(yùn)行時(shí)間為481 h。

試驗(yàn)期間，23號(hào)倉(cāng)于7月27日在糧堆表層局部發(fā)現(xiàn)玉米象和鋸谷盜害蟲(chóng)，密度為4頭/kg，后根據(jù)蟲(chóng)情發(fā)展，于8月10日采取磷化鋁常規(guī)熏蒸，糧堆和空間用藥量均按3.8 g/m3，總用藥量為35 kg。在熏蒸期間的前8 d(8月10日至8月17日)暫時(shí)關(guān)閉了內(nèi)環(huán)流，8月18日開(kāi)啟內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)，9月22日上午9:30關(guān)閉內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)，下午17:35解除密閉進(jìn)行通風(fēng)散氣。熏蒸后進(jìn)行害蟲(chóng)檢查，未發(fā)現(xiàn)活蟲(chóng)。

3.4 12號(hào)倉(cāng)充氮密閉日期及濃度變化情況

采取95%的防蟲(chóng)氮?dú)鉂舛龋涞荛]期間為2020年6月5日至9月15日，濃度變化情況如表5。在整個(gè)充氮密閉期間及解除密閉后，均未發(fā)現(xiàn)害蟲(chóng)。制氮機(jī)實(shí)際共運(yùn)行129.4 h。

表5 12號(hào)倉(cāng)氮?dú)鉂舛茸兓闆r表

3.5 試驗(yàn)分析

3.5.1 通過(guò)試驗(yàn)，對(duì)于僅使用內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)控溫的對(duì)照倉(cāng)23號(hào)倉(cāng)，在實(shí)施26℃啟動(dòng)和24℃停止的控溫策略時(shí)，可以控制平均糧溫在15℃以下，但表層局部最高糧溫不能控制在25℃以下。23號(hào)倉(cāng)玉米雖然為冬季入倉(cāng)，經(jīng)過(guò)內(nèi)環(huán)流控溫糧溫保持在準(zhǔn)低溫附近，但仍在7月底發(fā)現(xiàn)了儲(chǔ)糧害蟲(chóng)，為保證儲(chǔ)糧安全進(jìn)行了熏蒸處理。通過(guò)試驗(yàn)可見(jiàn)，僅使用內(nèi)環(huán)流控溫控制糧食溫度在25℃以下，不能有效控制住害蟲(chóng)孳生。

3.5.2 對(duì)于同時(shí)使用內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)控溫和氮?dú)鈿庹{(diào)的試驗(yàn)倉(cāng)12號(hào)倉(cāng)，在實(shí)施26℃啟動(dòng)和24℃停止的控溫策略和維持氮?dú)鉂舛?5%以上，控溫效果與對(duì)照倉(cāng)23號(hào)倉(cāng)相當(dāng)，但整個(gè)夏季沒(méi)有發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)糧害蟲(chóng)。通過(guò)試驗(yàn)可見(jiàn)，進(jìn)行內(nèi)環(huán)流控溫在準(zhǔn)低溫狀態(tài)，附加以維持氮?dú)鉂舛仍?5%以上時(shí)，可以起到既控溫又防蟲(chóng)的儲(chǔ)糧目的。

3.5.3 能耗及成本核算情況及分析 12號(hào)倉(cāng)內(nèi)環(huán)流運(yùn)行740 h，3臺(tái)0.75 kW內(nèi)環(huán)流風(fēng)機(jī)，耗電1665 kW·h；制氮機(jī)運(yùn)行129.4 h，總功率82 kW，耗電10610.8 kW·h。按照單價(jià)0.82元/kW·h計(jì)算，12號(hào)倉(cāng)內(nèi)環(huán)流電費(fèi)為1365.30元、充氮?dú)庹{(diào)電費(fèi)為8700.86元，總電費(fèi)為10066.16元。12號(hào)倉(cāng)內(nèi)環(huán)流噸糧成本為0.24元/t、充氮?dú)庹{(diào)噸糧成本為1.50元/t。12號(hào)倉(cāng)內(nèi)環(huán)流控溫和氮?dú)鈿庹{(diào)合計(jì)噸糧費(fèi)用為1.74元/t。

23號(hào)倉(cāng)內(nèi)環(huán)流運(yùn)行481 h，3臺(tái)0.75 kW內(nèi)環(huán)流風(fēng)機(jī)，耗電1082.25 kW·h，按照單價(jià)0.82元/kW·h 計(jì)算，電費(fèi)為887.45元，內(nèi)環(huán)流控溫噸糧成本0.15元/t。熏蒸使用磷化鋁38 kg，單價(jià)42元/kg，磷化鋁藥劑成本1470元；投藥時(shí)5人作業(yè)，每人50元熏蒸補(bǔ)助，共計(jì)250元，熏蒸總費(fèi)用為1720元，熏蒸噸糧成本0.30元/t。23號(hào)倉(cāng)內(nèi)環(huán)流控溫和熏蒸合計(jì)噸糧費(fèi)用為0.45元/t。

綜上所述，內(nèi)環(huán)流+氮?dú)鈿庹{(diào)可以實(shí)現(xiàn)“控溫儲(chǔ)糧和害蟲(chóng)防治”的目標(biāo)，但相比之下付出的成本要多出3倍。但從綠色儲(chǔ)糧的角度考慮，內(nèi)環(huán)流控溫+氮?dú)鈿庹{(diào)儲(chǔ)糧不使用任何化學(xué)藥劑，對(duì)儲(chǔ)糧無(wú)污染，更有利于食品安全。