高大平房倉新糧通風(fēng)效果研究

◎ 周曉軍，渠琛玲，李紅雨，司雪梅，代 永，梁浩然，王紅亮

（1.河南鄭州興隆國家糧食儲(chǔ)備庫，河南 鄭州 450000；2.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院，河南 鄭州 450001）

小麥?zhǔn)鞘澜缟先蠹Z食作物之一，是總產(chǎn)量僅次于玉米、排名第二的糧食作物，而在食用總量上位于第一位[1]。小麥?zhǔn)鞘澜缟献钤缭耘嗟霓r(nóng)作物之一，除了熱帶地區(qū)，可在其他任何氣候條件的土地上種植，為超過60個(gè)國家的人們提供10%～20%的能量攝入[2]。作為我國北方的主要糧食作物之一，小麥的生產(chǎn)、儲(chǔ)藏對社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。由于倉內(nèi)水分分布不均勻以及后熟期呼吸旺盛，如果不能及時(shí)采取措施，糧堆內(nèi)會(huì)出現(xiàn)局部水分過高、發(fā)熱霉變現(xiàn)象。經(jīng)過長期的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)當(dāng)小麥堆溫度低于15 ℃，小麥堆水分在12.0%～12.5%（安全水分）時(shí)，可以有效避免蟲害的發(fā)生，抑制糧堆中生物體的生命活動(dòng)，延緩儲(chǔ)糧品質(zhì)的劣變[3]。

為了提高糧食穩(wěn)定性，降低熏蒸期間的安全風(fēng)險(xiǎn)，在入庫后熏蒸前，對整倉糧食進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)，從而達(dá)到均溫保水的目的[4-5]?！癠”字型一機(jī)三道通風(fēng)是最為常用的地上籠通風(fēng)形式，即1個(gè)分配器分出3個(gè)支風(fēng)道，其目的是將風(fēng)機(jī)的風(fēng)量均勻地分配到各支風(fēng)道中，保證糧堆送風(fēng)的均勻性[6]。機(jī)械通風(fēng)在小麥儲(chǔ)藏中具有降溫效果顯著、費(fèi)用較低等特點(diǎn)，在確保儲(chǔ)糧安全方面，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[7]。本次實(shí)驗(yàn)以當(dāng)年入倉的新小麥為研究對象，在外部環(huán)境等條件相同的情況下，探索不同風(fēng)道類型、不同通風(fēng)方式在均溫、保水等方面的效果及應(yīng)用，以期找到均溫保水的最佳通風(fēng)途徑。

1 材料與方法

1.1 倉房情況

倉房情況見表1。

表1 倉房情況表

1.2 試驗(yàn)風(fēng)機(jī)

試驗(yàn)所用風(fēng)機(jī)見表2。

表2 試驗(yàn)所用風(fēng)機(jī)表

1.3 檢測系統(tǒng)

鑫勝數(shù)字糧情測控系統(tǒng)，行間距4.0 m，距墻0.5 m，每行8根測溫線，每根4層布點(diǎn)，共計(jì)416個(gè)測溫點(diǎn)，下點(diǎn)距地0.3 m，上點(diǎn)距糧面0.5 m，中間兩點(diǎn)間距1.7 m。

1.4 風(fēng)道布置

1號(hào)倉。地上籠，“圭”字型，風(fēng)道距南北墻、支風(fēng)道距東西墻均1 m，東西走向相鄰支風(fēng)道間距3 m，風(fēng)道長15 m。通風(fēng)途徑比k=1.2。

7號(hào)倉：地上籠，“U”字型，一機(jī)三道，南北各4組風(fēng)道，12個(gè)支風(fēng)道。風(fēng)道距南北墻1 m，支風(fēng)道間距東西墻2.5 m，南北走向相鄰支風(fēng)道間距5 m，支風(fēng)道長12.75 m，通風(fēng)途徑比k=1.4。

1.5 試驗(yàn)設(shè)備

①溫濕計(jì)。長方形毛發(fā)式干濕計(jì)和庫區(qū)氣象站采集數(shù)據(jù)相結(jié)合。②測水儀。LDS-1H型谷物水分測定儀。

1.6 均溫保水通風(fēng)的溫濕度條件

控制氣溫與糧溫之間的溫差在5 ℃以上為宜，大氣濕度在80%以內(nèi)為宜。當(dāng)糧堆平均溫度達(dá)到28 ℃，糧層間溫度梯度小于1.6 ℃時(shí)結(jié)束通風(fēng)。

1.7 通風(fēng)方法與步驟

（1）1號(hào)倉。先采用壓入式通風(fēng)：通風(fēng)前將通風(fēng)口打開，間隔開啟窗戶，開啟通風(fēng)口內(nèi)軸流風(fēng)機(jī)，使冷空氣由通風(fēng)口經(jīng)地上籠風(fēng)道均勻進(jìn)入糧堆進(jìn)行冷熱空氣交換，流經(jīng)糧面由排風(fēng)扇排出倉外。間歇作業(yè)，合計(jì)40 h后，通過糧情檢測發(fā)現(xiàn)某一糧層持續(xù)通風(fēng)，但溫度沒有變化，便調(diào)整為吸出式通風(fēng)。通風(fēng)前將風(fēng)道口打開，間隔開啟窗戶，開啟通風(fēng)口內(nèi)的雙向軸流風(fēng)機(jī)，使冷空氣經(jīng)糧面進(jìn)入糧堆進(jìn)行冷熱氣體交換，由軸流風(fēng)機(jī)排出倉外。兩次通風(fēng)間歇作業(yè)，合計(jì)77 h。

（2）7號(hào)倉。采用壓入式通風(fēng)：通風(fēng)前將風(fēng)道口打開，間隔開啟窗戶，開啟通風(fēng)道軸流風(fēng)機(jī)，產(chǎn)生的負(fù)壓，使冷空氣由通風(fēng)口經(jīng)地上籠風(fēng)道均勻進(jìn)入糧堆進(jìn)行冷熱空氣交換，流經(jīng)糧面由排風(fēng)扇排出倉外，間歇作業(yè)，合計(jì)90.5 h。

1.8 環(huán)境溫濕度和水分檢測方法

（1）環(huán)境濕熱度檢測。由干濕計(jì)和庫區(qū)氣象站連續(xù)采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫保存基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）糧溫、倉溫檢測。由智能化多功能糧情檢測系統(tǒng)檢測，2 h檢測一次，數(shù)據(jù)庫記錄糧情報(bào)表。

（3）水分檢測。采用水分測定儀和深層扦樣器，選取的7個(gè)扦樣點(diǎn)分7層進(jìn)行取樣，每2天扦樣測定一次，采用快速水分檢測儀檢測，并用烘箱進(jìn)行水分對比。

（4）能耗檢測。安裝一塊三相電度表，記錄每天通風(fēng)用電度數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 糧溫變化

儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)技術(shù)是我國糧食儲(chǔ)藏的重要技術(shù)之一，具有投資少、能耗低、簡單易行等特點(diǎn)，在糧食倉儲(chǔ)企業(yè)廣泛應(yīng)用[8]。通過對剛?cè)雮}的糧食進(jìn)行通風(fēng)，能夠顯著降低糧溫，保證糧食安全儲(chǔ)藏。1號(hào)和7號(hào)倉通風(fēng)前后糧溫變化情況表3所示，1號(hào)倉通風(fēng)前糧溫最高為35.8 ℃，通風(fēng)后最高糧溫為32.1 ℃，降低了3.7 ℃，此外，通風(fēng)前倉內(nèi)糧溫為23.1～35.8 ℃，通風(fēng)后倉內(nèi)糧溫范圍為24.7～32.1 ℃，盡管最低糧溫有所上升，但是糧溫變得更加均勻，有利于糧食的儲(chǔ)藏[9]。在測定的四層糧溫中，第一層和第二層糧溫降低幅度分別為3.7 ℃和3.8 ℃，第三層和第四層糧溫降低幅度分別為2.9 ℃和2.0 ℃，可能是因?yàn)榈谝粚雍偷诙犹幱谏喜?，熱量更加易于散失?號(hào)倉通風(fēng)前糧溫最高為34.0 ℃，通風(fēng)后糧溫最高為32.0℃，降低了2.0 ℃，與1號(hào)倉相同，通風(fēng)后倉內(nèi)糧溫變得更加均勻，通風(fēng)過后第三層和第四層的平均糧溫均有所下降，但是第一層和第二層的糧溫分別上升了1.4 ℃和0.5 ℃，可能是這兩層開始的糧食溫度過低，通風(fēng)導(dǎo)致熱量傳遞，促使該處糧溫上升。通過比較1號(hào)倉和7號(hào)倉發(fā)現(xiàn)，通風(fēng)后1號(hào)倉的糧溫范圍為24.7～32.1 ℃，7號(hào)倉的糧溫范圍為23.6～32.0 ℃，表明兩種方式通風(fēng)的效果基本相當(dāng)。

2.2 糧食水分變化

常規(guī)的機(jī)械通風(fēng)降溫除了降低糧溫外還不可避免地造成了儲(chǔ)糧水分丟失，導(dǎo)致儲(chǔ)糧損耗增加。為了減少通風(fēng)過程中水分散失導(dǎo)致的損失，不少單位在探究保水通風(fēng)的方法，白劍俠等[11]分別采用離心風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)在冬季對庫存小麥進(jìn)行降溫通風(fēng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)既可以達(dá)到降溫的目的，又可以減少因通風(fēng)所產(chǎn)生的糧食水分損耗，提高經(jīng)濟(jì)效益。閆保青等[12]利用低功率軸流風(fēng)機(jī)上行式機(jī)械通風(fēng)與內(nèi)環(huán)流通風(fēng)相結(jié)合對小麥進(jìn)行分階段通風(fēng)，實(shí)現(xiàn)了降溫保水的通風(fēng)目的。通風(fēng)前后1號(hào)倉和7號(hào)倉各取樣點(diǎn)水分見表4，通風(fēng)過后，1號(hào)倉整倉水分下降0.3%，7號(hào)倉整倉水分下降0.7%，因此在保水方面，1號(hào)倉所采用的通風(fēng)方式較好，說明采用“圭”字型通風(fēng)道，并以吸出式和壓入式通風(fēng)相結(jié)合的方式保水效果更好。

表3 1號(hào)和7號(hào)倉通風(fēng)前后糧溫變化情況表

表4 通風(fēng)前后1號(hào)倉和7號(hào)倉各取樣點(diǎn)水分表

2.3 能耗分析

糧庫配備的風(fēng)機(jī)功率較大，并且工作時(shí)間較長，不合理的使用方式不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失，更會(huì)導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。近年來提高能源的利用率，控制能源的消耗已成為國家政策的導(dǎo)向，就糧倉糧食儲(chǔ)藏保管而言，主要涉及到的是通風(fēng)降溫、降水時(shí)風(fēng)機(jī)的使用。如表5所示，1號(hào)倉和7號(hào)倉通風(fēng)過程分別耗電1 848 kW·h和2 172 kW·h，折合人民幣分別為1 512元和1 777元，1號(hào)倉所采用的通風(fēng)方式能耗較低。

表5 1號(hào)和7號(hào)倉通風(fēng)過程消耗電量和費(fèi)用表

3 討論

軸流風(fēng)機(jī)功率小，通風(fēng)時(shí)間比較長。但由于軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)量小、風(fēng)壓低，氣流穿過糧層的速度較低，與糧粒間的熱交換更充分，糧粒內(nèi)部熱量向外擴(kuò)散緩慢均勻，冷卻徹底，更有利于實(shí)現(xiàn)均溫效果。雖然糧堆溫度下降緩慢，但全倉糧堆各層溫度較均衡，糧層間的溫度梯度較小，均在1.6 ℃以內(nèi)。利用軸流風(fēng)機(jī)保水均溫通風(fēng)，糧堆的水分散失小，在一個(gè)通風(fēng)周期內(nèi)水分散失基本控制在1%以內(nèi)。兩倉糧食通過軸流風(fēng)機(jī)小風(fēng)量低速通風(fēng)，均達(dá)到了均溫、保水的目的。在糧堆物理特性相同、風(fēng)機(jī)相同前提下，“U”字型風(fēng)道較“圭”字型風(fēng)道水分散失較多，糧食重量損失近35 t，折合人民幣約86 000元。

4 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)中1號(hào)倉采用“圭”字型地上籠風(fēng)道，并將壓入式和吸出式通風(fēng)方式相結(jié)合，7號(hào)倉采用“U”型地上籠風(fēng)道，采用壓入式通風(fēng)方式。結(jié)果表明，1號(hào)倉和7號(hào)倉的降溫效果基本一樣，但是7號(hào)倉糧食水分損失和能耗費(fèi)用均大于1號(hào)倉。因此，實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該采用“圭”字型地上籠風(fēng)道，并將壓入式和吸出式通風(fēng)方式相結(jié)合，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間轉(zhuǎn)換通風(fēng)方式，既能達(dá)到保水降溫的效果，又能夠降低能耗。