张来林,焦义文,蔡学军,陈熙科,谭达川,李 岩
(1.河南工业大学 粮油食品学院,河南 郑州 450001;2.中储粮漳州直属库,福建 漳州 363105)
温度作为储粮生态系统中重要的指标,是影响储粮安全的重要因素[1].在储粮期间,低温不仅可以抑制虫害、微生物等生长繁殖,而且可以降低粮食的呼吸强度,减少干物质损耗,同时还能延缓粮食品质的变化[2].近年来,随着绿色储粮方式的推广,控温储粮技术得到了广泛研究和应用.
控温储粮技术主要包括仓房隔热改造、粮堆通风和低温储粮等[3].现有的控温储粮技术研究大多在房式仓中进行[4-6],控温方式不同,其储粮效果亦不同,但均优于常规储藏,尤其是空调控温储藏[7].中储粮漳州直属库根据多年的储粮经验,结合当地的实际情况,研发出一种在筒仓内环流均衡粮堆温湿度的储粮技术,旨在实现筒仓的控温储粮、安全储粮的同时达到节能降耗的目的.
试验在漳州直属库502 号筒仓进行,筒仓高36 m,直径12 m,仓容2 500 t,散粮堆高33 m,筒仓内配有多功能通风减压装置,装置下部设有4 个通风口,筒顶安装1 台5.5 kW 的固定式离心风机.试验粮种为玉米,入仓完成后进行了出仓抽芯操作,以降低多功能装置内中心部位的杂质,试验时多功能装置内中心点杂质含量为5.4%,具体粮情见表1.
表1 试验筒仓的储粮情况
内环流均温系统如图1 所示,筒仓内多功能装置的下部设有风道和通风口:空调功率900 W、制冷量2 600 W 以上;单管风机功率2.2 kW,通风量1 800 m3/h;除湿机功率580 W.
QDF 型热球风速仪:北京检测仪器有限公司;LSKC-4D 粮食水分测定仪:台州跨桥皇林电子器械厂;MB 卤素水分测定仪:奥豪国际贸易有限公司.
在冬季低温期间(2011.12—2012.02),当外界温湿度合适时,用仓顶离心风机进行分阶段、小风量通风,用以平衡粮堆温湿度.
在气温回升期间(2012.03—2012.05),用泡沫板、薄膜等材料对筒仓进入孔、通风口等孔洞进行密闭隔热,当仓温升至15~25 ℃时,开启除湿机对筒内空间进行控湿,以防粮堆表层粮食生霉;同时也可以结合筒仓内环流系统均衡粮堆的温湿度.
图1 筒仓内环流均温系统
进入盛夏(2012.05)以后,当仓温超过25 ℃时,关闭除湿机,开启空调(设定温度为20 ℃)进行筒内环流均衡粮堆温湿度,控制筒内的温湿度.
另外,在整个储粮期间可根据粮情变化确定内环流系统运行时机.当粮堆温度梯度超过4 ℃或水分梯度高于0.5%时,开启内环流系统进行均衡温湿度,内环流的运行方式采用下行式通风;当温度梯度小于4 ℃及水分梯度低于0.5%时,关闭内环流系统.
筒仓内设有两处检测点:一处靠近日照面筒壁(设2 个点,分别距筒壁0.3 和0.7 m);另一处在筒仓中心(设1 个点).
检测内容:①温度:每周一、四10 点、16 点,用手持测温仪各检测筒内粮面下0.5、2.0、3.5 m 处的粮温;②水分:每周一用水分测定仪,检测粮面下1、3、6、9、12 m 的水分;③虫害:监测害虫发生的时间、种类,并过筛检测虫害密度;④能耗:用电表等仪器检测计算电流、电机实际功率和实际用电量等;⑤品质跟踪:度夏前后分别全仓取样,按国标要求检测品质.
不同部位的粮温变化如表2 所示,上层粮温变化趋势如图2 所示.
表2 不同部位的粮温变化 ℃
图2 上层粮温的变化
从表2 和图2 可以看出,在3 月12 日之前,由于外温较低,仓温和粮温均保持在15 ℃以下;但随着气温逐渐升高,仓温和各点粮温均呈现上升的趋势,5 月初温度上升速率较快,于是开启空调内环流系统.在机组运行之后,各点温度变化趋于平缓.对比各点粮温数据发现,距日照面筒壁内0.3 m 处粮温随外温上升变化较明显,而距筒壁0.7 m 处和筒仓中部的粮温变化则较缓慢.以筒仓上层粮温变化为例,7 月初气温升至35 ℃,距筒壁0.3 m 处的上部粮温已上升至27 ℃,而距筒壁0.7 m 处的上部粮温为22 ℃,筒仓中心的上部粮温为18 ℃.即空调环流控温机组可有效控制仓温和粮温的升高,保证较低温度下储粮.
环流前后各检测点的粮温变化如图3 所示.5月中旬开启内环流控温系统后,各层点上、中、下部粮温梯度逐渐减小,如距筒壁0.7 m 和筒仓中部的粮温上升速度缓慢,趋势较为平稳,且之间温差逐渐减小,仅相差2~3 ℃.但距筒壁0.3 m 处的粮温受外温影响较大,上升速率相对较快,但也趋向平稳,与距筒壁0.7 m 处的粮温相差5 ℃以内,不足以形成过大的温差或引起湿热的转移,不会影响到储粮安全.因此,筒仓内环流控温机组均温作用的效果显著,可有效消除粮堆内的温差.
图3 环流前后各点检测粮温的变化
玉米入仓后,粮库利用当地冬季低温干燥的气候条件,利用离心风机对偏高水分的玉米进行了通风降温散湿作业.水分的变化如图4 所示.
图4 水分的变化
从图4 可以看出,在通风降温的同时,粮食水分散失较快,至3 月初水分已降至14.1%,下降幅度最高为0.4%~0.5%,可有效抑制霉菌危害.
筒壁0.3 m 处玉米水分变化情况如表3 所示.
3 月份以后,气温逐渐回升,通过筒仓内除湿机的控湿和筒仓内环流系统的均衡温湿度的作用,玉米水分变化逐渐趋于稳定.由于各点的水分变化情况基本一致,以筒壁0.3 m 处的玉米为例,此处的粮食受环境影响最大,但在内环流均衡温湿度的作用下,从表3 可以看出,由14.1%下降到13.9%左右,水分变化趋于稳定,为控温储粮创造了条件.
表3 筒壁0.3 m 处玉米水分变化情况 %
7 月初于筒仓进入孔下方发现玉米象、赤拟谷盗和锈赤扁谷盗,虫口密度为18 头/kg,故7 月6日投药2 kg 密闭21 d 对虫害进行抑制.随后在8月份粮情检测时发现粮堆表层出现8 头/kg 的玉米象,故于8 月28 日、9 月28 日两次共投药15 kg,密闭熏蒸47 d 以控制虫害发展.与以往的常规保管方法相比,虫害发生时间有所推迟,用药量也有所降低,即内环流均衡温湿度储粮技术虽然不能完全杜绝虫害,但在一定程度上推迟了虫害的出现,减小了其发生规模,降低了熏蒸药剂的用量.
由于熏蒸期间无法进仓检测,故取测温系统的粮温数据进行讨论,其中C9 为筒壁正西部位电缆所检各层粮温的平均值.熏蒸期间粮温的变化如图5 所示,7 月份以后外界持续高温,9 月中旬前气温一直保持在30 ℃以上,仓温在30 ℃左右波动,而平均粮温和筒壁西部粮温则缓慢上升,维持在20℃以下,并没有因外界的持续高温而加速上升,从而进一步验证了内环流均衡温湿度系统的控温、均温效果,为后续的保管工作奠定了良好基础.
图5 熏蒸期间粮温的变化
9 月份检测了该仓玉米的品质指标,结果见表4.
表4 玉米品质指标
从表4 可以看出,度夏后玉米脂肪酸值为58.9 mg/100 g,比原始样升高了12.3 mg/100 g,与以往常规储藏的品质变化(15 mg/100 g 以上)相比可知,仓内环流均衡温湿度储藏技术可有效保持粮食品质,延缓其品质劣变.另外,度夏后玉米水分降至14.0%,仅降低了0.2%,与以往相比,降低幅度偏小,即该技术可以一定程度上减少粮食水分损失和储粮损耗.
根据电表读数显示,整个夏季环流控温机组耗电量为4 000 kW·h,相比以往夏季为达到安全度夏所采用的谷物冷却技术(耗电8 000 kW·h 左右),约减少了50%的用电量.此外,由于度夏期间粮情稳定、无需倒仓,减轻了保管员的工作量和劳动强度,降低了局部处理的用工成本,在用工、用材、用电、用药等方面实现了控温储粮的节能降耗,大大降低了保管费用.
在福建东南沿海地区高温高湿的气候条件下,粮库采用冬季通风降温散湿、春季除湿均温和夏季内环流均衡温湿度等技术措施,有效实现了粮堆的控温、均温.度夏后玉米脂肪酸值由46.6 mg/100 g 增至58.9 mg/100 g,增幅明显低于以往;玉米水分由14.2%降至14.0%,仅降低了0.2%.与传统保管方法相比,内环流均衡温湿度技术在降低外部环境对储粮影响的同时,延缓了储粮的品质变化,减少了粮食水分散失,且节能降耗,基本实现了偏高水分玉米在筒仓内的安全储藏.
[1]路茜玉.粮油储藏学[M].北京:中国财政经济出版社,1999.
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