张海青 李 亮 王 力 周广冰 宋爱民 孙建文 刘国周 任光天
(中央储备粮安阳直属库有限公司 400131)
粮食储藏过程中,温度、水分、虫害等因素均可影响粮食品质,而虫害的产生除直接造成储粮质量下降、重量降低之外,还可导致局部粮堆温度和水分的升高,严重的甚至可造成粮食霉变。在储粮害虫防治方面,磷化氢熏蒸是普遍使用的害虫防治手段,但该方法会造成药物残留,难以满足绿色储粮理念以及广大消费者对绿色食品日益增长的需求。随着信息技术与智能传感技术的不断发展,氮气气调已经在粮食储藏尤其是害虫防治方面得到了广泛应用。与传统的磷化氢熏蒸杀虫相比,氮气气调储粮通过在粮堆内形成一个低氧、高氮的储粮环境,可以达到抑制粮食呼吸、杀虫抑菌、延缓粮食品质劣变的目的,从而实现绿色储粮[1-2]。近年来,氮气气调已普遍应用于中储粮智能化粮库建设,而随着气调储粮的研究与实践,当氮气气调用于杀虫时,普遍采用将氮气浓度充至98%以上并维持不低于28 d的处理方式,但98%以上的氮气浓度较难维持,需要大量补气,所以储粮成本相对较高[3]。
本次试验以低氮气浓度长期维持的方式进行粮食保管,采用上充下排的方式进行充气,以仓温至25℃为充氮开启时间,氮气浓度充至95%为停止时间,浓度低于90%补气,并对气调过程中充补气时间、害虫情况、储粮品质、能耗情况进行测定与分析,以期为低浓度氮气气调应用提供理论支撑。
试验选取7号仓、8号仓、10号仓、11号仓、12号仓、14号仓、16号仓、17号仓为试验仓,8个仓房均为高大平房仓,建成投入使用时间为1999年12月~2002年8月。单仓东西方向跨度42 m~68 m,南北方向跨度全为27 m,装粮高度均为6 m,核定仓容为4746 t~7684 t。各个仓房采用修补装粮线以下漏气部位以及薄膜五面密闭等措施改善粮堆的气密性,经气密性检测,空仓气密性300 Pa降至150 Pa的半衰期均大于2 min,仓内采用薄膜五面密闭,测定粮堆从-300 Pa升至-150 Pa的半衰期均大于3 min,满足充氮气调的要求。
1.2.1 氮气供气系统 氮气供气系统主要包括制氮设备、供气管道、进仓管道等,由制氮设备通过变压吸附或膜分离等方式制得富氮气体,并通过连接管道送入仓房或粮堆。我库采用固定式气站供气,结合我库氮气气调规模,选用产气量约310 Nm3/h、氮气出口浓度99.5%的变压吸附制氮机,空气压缩机选用75 kW螺杆式空气压缩机。
1.2.2 气调自动控制系统 我库气调自动控制系统由氮气浓度自动检测、制氮机房监测控制和氮气自动供气控制等子系统组成。该系统可对气调储粮基础数据进行实时在线监测,并对氮气充排气、氮气环流、补气等作业流程进行远程操作控制,实现气调杀虫、气调防虫、气调储藏等不同气调储粮工艺的自动监控,并完成作业进程及运行参数信息GPRS模式传输与控制[4]。
各仓房储粮基本情况如表1所示。
表1 各试验仓储粮基本情况
采用低氮气浓度长期维持的方式进行粮食保管:采用上充下排的方式进行充气,将制氮机产生的高浓度氮气通过供气管道和进仓管道充入粮面气囊,当排气口氮气浓度达到95%时停止充氮,浓度低于90%时及时补气。浓度检测采用人工方式,根据浓度高低不定期检测,大致1 d~3 d检测一次。各试验仓充氮情况见表2。
表2 各试验仓充氮情况
根据“一三七查粮制度”进行检查,查粮时两人同时佩戴呼吸器进仓检查。
揭膜散气后,从各仓房四角和中心共5个点的表层粮面取样约1 kg,保存在温度30℃、湿度75%的恒温箱中1个月,观察有无害虫出现,以判断充氮气调的杀虫效果。
按照《小麦储存品质判定规则》(GB/T 20571-2006)等方法对小麦面筋吸水量、品尝评分值等储藏储存品质指标进行检测,并将2年9个月的检查品质检测结果进行对比。
我库使用充氮机组总功率约为100 kW,充氮过程中,按工业用电计价0.59元/(kW·h),实际每小时充氮费用59元。结合充氮时长和仓房储量,可以计算出吨粮成本,以此评价充氮气调的经济效益。
2.1.1 害虫检测情况 7号仓、8号仓、10号仓、11号仓、12号仓、16号仓、17号仓经过害虫选筛检测及恒温箱观测未发现有活虫。
14号仓西南部局部有虫,活虫为非主要害虫,属基本无虫粮;当时查虫情况为粮面薄膜上面有活虫,但是活动孱弱,薄膜下层害虫基本不活动,揭膜后检测西南角仍有少量害虫,经局部筛选物理处理后,未再发现害虫。14号仓虫害原因:一是因临近的13号仓今年收购时间跨度较长,且14号仓未做防护,导致害虫感染;二是14号仓跨度27 m,单面通风且未设置导风管,易造成通风死角浓度不够;三是仓内氮气分布管设置仍需改进。14号仓充气情况见表3。
表3 14号仓充气情况记录表
2.1.2 储粮品质检测
对小麦储存品质指标中的面筋吸水量、品尝评分值,以及影响小麦质量和重量指标的水分进行检验,其结果如表4所示。
表4 各试验仓储粮品质变化情况
通过对小麦水分、面筋吸水量、品尝评分值等储藏指标进行检测,并将2年9个月的检查品质检测结果进行对比,品质指标变化较小。
2.1.3 能耗分析
采用氮气气调储粮,各仓吨粮充氮费用如表5所示。
表5 各仓充氮气调能耗情况
磷化铝每千克价格38元,施药有害补助每千克20元,合计58元。按照常规熏蒸粮仓空间用药6 g/m3,粮堆用药9 g/m3的用药量计算,以10号仓为例该仓经计算需用磷化铝98 kg,吨粮熏蒸费用0.95元,而使用充氮气调储粮吨粮充氮费用0.74元/t,较常规熏蒸费用节约0.21元/t,可有效降低储粮费用。
如果仓房氮气浓度维持在98%以上,以7号仓为例,储粮8147 t,充氮时间127 h,浓度保持28 d,吨粮费用为1.56元/t。
通过比较高浓度和低浓度下氮气气调条件下储粮品质、害虫情况和能耗情况,可以得出,采用低浓度氮气气调长期保持的方式可抑制害虫孳生,与较高浓度氮气相比,储粮品质无显著变化,并在能耗上实现了不同程度的下降。在使用过程中也发现了一些影响气调效果的原因,如仓房气密性细节的处理对氮气浓度的影响、氮气分布管道布置对氮气死角的影响等,下一步将不断完善,提升储粮效果。