充氮气调储粮技术在楼房仓围包散储的应用探索*

王贵正 李应祥 赵嘉丽 梁伟豪 曾照耀 何兆君 黄嘉鑫

(广东省粮油储运公司第三仓库 510360)

氮气气调储粮技术不仅能防虫、杀虫、抑霉，而且避免了化学药剂对人体的危害和对环境的污染，是一种绿色储粮技术。目前该技术已在全国较多粮库使用，但受气密性的影响，推广难度较大，尤其在楼房仓的应用报道较少。

我库上世纪80年代建的楼房仓，墙体气密性较差，采用薄膜五面密闭围包散储粮食。近几年，我库通过仓房改造，提升粮堆气密性，以达到气调储粮技术的要求，进行充氮气调储粮试验。通过两次不同充氮方式试验证明，充氮气调储粮杀虫防虫效果好，并可达到粮情稳定、品质良好的目的；采用间歇式充排工艺进行气调，堆内氮气分布更为均匀，浓度维持时间更长，更适合楼房仓围包散储充氮气调储粮方式。

1 试验材料

1.1 试验仓基本情况

3L4-2仓为楼房仓二楼，仓房尺寸为31 m×30 m×5.3 m，堆粮线高度为3.0 m。

1.2 试验粮堆基本情况

试验货位编号为3L4-2-01堆，属于单堆围包散存，储粮为2018年河北产小麦，储粮基本情况见表1。均匀布设两组地上笼通风系统，每组为一机三道。

表1 储粮基本情况

1.3 试验仪器

2台0.75 kW离心风机、SY-300气体检测报警仪、Drager-X-am5000型测氧仪、MSA-AX2100型正压式空气呼吸器等。

1.4 制氮设备

NP995-100B型移动式PSA制氮机1套，制氮系统总功率为30 kW，产气量为110 m3/h，产气浓度为99.3%，电流比50/5。

1.5 其他材料

0.16 mm聚氯乙烯薄膜、导气管、防水材料等。

2 试验方法

2.1 保温措施

在仓房原有的基础上，窗门采用泡沫板隔热保温、薄膜密封等措施。

2.2 粮堆气密性

为满足充氮气调储粮的气密性要求，对试验仓房进行了一系列的技术改造。改造后负压测试，从-300 Pa升到-150 Pa的半衰期为365 s。

2.3 扦样点与布管(如图1)

图1 扦样点与布管示意图

2.4 虫笼

在粮堆侧边布设虫笼，气调时观察虫笼内的虫害情况。

2.5 粮堆充氮试验方案

2.5.1 充气方式为上充下排，堆顶留充气口，通风口设置排气口，密闭薄膜尺寸多预留1 m～1.5 m，便于形成气囊。

2.5.2 对粮堆进行密闭处理后，用小功率风机进行气密性检测，气密性达一级标准(国标要求≥300 s)方可进行充氮。仓房轴流风机处于良好状态能够正常换气，现场悬挂充氮安全操作规程，严格按规程操作，同时配备氧气报警仪和正压呼吸器。

2.5.3 充氮进行时加强膜外含氧量的检测，确保人员安全，加强粮堆氮气浓度检测，待排气口浓度高于96%，利用风机进行强排，将排出气体用导管导出仓外，各检测点的浓度高于98%停止充氮。第一阶段充氮结束后，加强粮堆泄漏检查，氮气浓度进行跟踪，每天检测氮气浓度，并做好记录。发现有测气点浓度低于95%时，开启充氮机对粮堆进行补气，待各检测点浓度达到98%及以上时停止充氮，氮气维持时间达到设定要求后不再进行补气，继续保持密闭状态，并对堆内氮气进行跟踪。

3 试验过程

第一次充氮气调采用一次性持续不断充氮工艺，使粮堆内各测氮点浓度达到98%以上历时20 h，3月15日开始气调，往粮堆内充氮气待充满气囊时开启地上笼的两台风机进行强排，进行反复充排，在经过了五次强排后于16日浓度达到98.6%，但维持时间并不久，17日就已经降到96.4%，接下来又进行了三次补气。由于全国政策性粮食库存数量大清查进行散气，于4月3日散气第一次气调结束，散气时膜内氮气浓度为97%。

第二次充氮气调采用充氮——浓度自主均衡——强排——充氮，分三个阶段进行充氮，第一阶段先将粮堆内各测氮点测得氮气浓度充至90%，这一阶段将制氮机的出口浓度适当调低，产气量调大以加快充氮速度，在达到第一阶段目的后停止充氮，待粮堆内气体自主均衡第二天再进行第二阶段操作。第二阶段强排第一阶段的气囊，充入浓度较高的氮气使粮堆内氮气浓度达到95%，将制氮机出口浓度调至适宜浓度，同时要保证产气量，当粮堆内氮气浓度达到要求时停止充氮任其自动均衡。第三阶段将制氮机的出口浓度设定为99.3%(由于使用制氮机的限定只能调这么高)，使粮堆内氮气浓度达到98%。在经过6次强排历时39 h后浓度达到98%以上。后期紧密跟踪浓度检测，在未达到设定保持时间时，低于98.0%时进行了两次补气。本次试验充氮共用时66 h，氮气浓度在97%以上保持了36 d，充氮122 d 后因省质检站扦样散气时浓度仍保持在94%以上。

由于该货位属于2020年轮换货位，上半年计划出仓，所以在当时春防工作中进行了磷化氢熏蒸防虫杀虫处理，未进行充氮气调。

4 试验结果与分析

4.1 氮气浓度保持情况

在第一次充氮气调中使用一次性持续不断充氮工艺，虽然用时短，但从图2中可看出其浓度下降幅度大，首次达到设定浓度98%时，充气时间为20 h，但在次日浓度就下降至96.4%，在后期进行不断充排达到设定浓度后，仍是在次日就下降至低于设定浓度。在充氮期间进行检查，尚未发现漏气，气囊大小也并未发生变化，分析浓度维持时间不长是由于储存方式为仓内包打围储，包内粮与散粮的孔隙度不一，造成氮气在粮堆内均衡受到阻碍增大，短时间内无法均衡，况且又在持续充和排中粮堆内部的氮气更无法均衡，造成后期的频繁补气。

图2 第一次气调氮气浓度变化曲线

第二次充氮气调采用充氮——浓度自主均衡——强排——充氮，虽然用时比较长，但其维持效果比第一次要好，结合图3可知其浓度下降幅度缓慢。首次达到设定浓度98%时，充气时间为39 h，在14 d后浓度下降至97.8%，共计维持了6 d，且浓度下降缓慢，此次试验共补气两次。充氮期间进行检查中尚未发现漏气，气囊有变小的趋势，但其并未影响粮堆内的氮气浓度。

图3 第二次气调氮气浓度变化曲线

第一次充氮气调期间气囊大小并未发生变化而浓度下降幅度大；在第二次充氮气调期间气囊有变小的趋势，但浓度下降幅度缓慢。分析原因可能由于外界的环境温度升高会使密闭材料0.16 mm聚氯乙烯薄膜的透气性增加，导致气囊变小。充氮期间三温情况见表2。

表2 充氮期间三温情况

4.2 害虫防治效果

在试验期间，主要采用观察法了解膜内害虫的变化情况。两次气调氮气浓度及虫害检查结果见表3。第一次气调设置虫笼为30头玉米象，第二次气调主要虫害为玉米象和锈赤扁谷盗7头/kg。

表3 两次气调氮气浓度及虫害检查结果情况

由此可知，两次气调储粮有很好的杀虫和防虫效果。第一次充氮气调因粮食库存“大清查”在19 d后散气，经检查尚未发现活虫，但在散气后不久又出现了虫害，分析原因是由于气调时间过短，部分虫卵尚未杀死。第二次气调保持粮堆内氮气有效浓度时间长，未见到明显虫害，杀虫防虫效果显著。

4.3 品质分析

储存期间进行品质跟踪检测，具体结果见表4。

表4 试粮品质跟踪情况

从表1、表4检测数据可以看出，小麦面筋吸水量、水分等指标变化不大，质量稳定。经过气调散气，试验货位经历了近9个月的常规储存后，在出库前检测品质，检测结果见图4、图5。从图4、5中可看出，面团稳定时间较长，说明面筋筋力较强，且仍为一等优质强筋小麦，未出现散筋现象；其拉伸面积与拉伸比数较大,该面团筋力较强。

图4 粉质测试报告面粉拉伸测试

图5 面粉拉伸测试

粉质测试报告

测试样品：原粮(2018) 测试标准：BRABENDER/ICC/BIPEA

日期：2020-07-15 15:57:48 试验操作员：

揉面钵：300 g 水份：14.5%

稠度：504 FU 吸水率：58.29%

吸水率(校正至500 FU)： 58.3%

吸水率(校正至14.0%)： 58.89%

面团形成时间： 8.1 min

稳定性： 11.5.min

粉质质量指数： 124.3 mm

弱化度(ICC)： 42.7 FU

粉质评价值： 74

试样名称：原粮(2018) 测试日期：2020/7/15 15:45:01

吸水率： 测试方法:45/90/135

测试人： 备注： 广东省粮油，NO:粤鼎湖007

4.4 成本分析

第一次充氮气调采用一次性持续不断充氮工艺，充氮用时20 h，补气用时30 h，气调储粮期间共计用时50 h，维持浓度97%以上共计15 d。可得出，维持浓度97%以上的吨粮费用为0.78元/t。

第二次充氮气调采用充氮——浓度自主均衡——强排——充氮，首次充氮用时39 h，补气用时27 h，气调期间共用时66 h，于7月12日膜内氮气浓度降到97%，共计维持36 d。可得出，维持浓度97%以上的费用为0.81元/t，后期没有补气，也就是第二次气调的成本。第二次气体浓度比第一次气体浓度保持好，而成本却相差不大，由此可明显看出，第二次采用的充氮工艺明显比第一次工艺更加适合作为围包散储的气调工艺。

根据本仓房往年的熏蒸作业情况，一年熏蒸用药量约为14 kg，按47.5元/kg计，熏蒸费为665元，营养补助费用为681.6元，总费用为1613.25元，吨粮费用为1.29元/t。可以看出，充氮气调储粮相比常规熏蒸储粮成本要低，劳动强度小。

5 结论与讨论

5.1 富氮气调储粮技术同样适用于楼房仓单堆围包散储，杀虫效果明显，且成本较低，值得推广。

5.2 通过浓度和成本分析可知，采用充氮——浓度自主均衡——强排——充氮的工艺模式，效果更好，成本较低，更适合楼房仓有围包散储或有侧气囊粮堆气调绿色储粮操作模式。

5.3 气调期间，气囊逐步干瘪。分析可能是0.16 mm 聚氯乙烯薄膜密闭材料在高温的环境下具有一定的透气性，导致氮气缓慢渗透，使得氮气浓度保持时间变短。建议采用透氮性较差的新型复合薄膜进行粮堆密闭，使氮气浓度维持时间加长，减少补气时间和次数，降低成本。

5.4 仓房气密性是影响富氮气调能耗和浓度变化的重要因素，决定了气调储粮技术的成败。通过这次气密性的成功改造，为下一步全面实施粮堆气密性改造提供了强有力的依据，为开展气调储粮奠定基础。

5.5 结果证明在五面密闭储粮中开展充氮气调科学储粮技术得到了突破，给类似储粮条件仓房提供了科学依据。

5.6 试验后小麦气调期间品质指标变化及出售后的加工指标显示，试验后小麦仍为一等优质强筋小麦，说明粮食在气调期间品质保鲜等方面都取得了较好的效果。