基于內(nèi)環(huán)流控溫技術(shù)的糧堆水分變化規(guī)律研究

任伯恩，王仁旭，吳建忠

（北京市房山糧油貿(mào)易有限公司/全國(guó)糧食和物資儲(chǔ)備技能大師工作室，北京 100055）

北京地區(qū)屬于第四生態(tài)儲(chǔ)糧區(qū)[1]，為典型的暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候，夏季炎熱多雨，冬季寒冷干燥，春秋短促。年平均氣溫10 ~ 12 ℃，1月平均氣溫-7 ~ 4 ℃，7月平均氣溫25 ~ 26 ℃，最高氣溫可達(dá)35 ~ 40 ℃。隨著北京市“糧安工程”智能化升級(jí)改造項(xiàng)目的推進(jìn)，多數(shù)糧倉(cāng)已完成內(nèi)環(huán)流控溫系統(tǒng)的安裝和使用。內(nèi)環(huán)流控溫技術(shù)要領(lǐng)可概括為冬季蓄冷，春季保冷，夏季控溫，即利用糧堆“冷心”儲(chǔ)存冷源[2]，在氣溫上升季節(jié)之前做好倉(cāng)房保溫隔熱處理，夏季實(shí)施倉(cāng)內(nèi)封閉環(huán)流，降低倉(cāng)溫、倉(cāng)濕，從而達(dá)到降低表層糧溫、均衡糧溫的目的。本試驗(yàn)擬研究?jī)?nèi)環(huán)流控溫條件下糧堆內(nèi)部水分變化規(guī)律，以期為高大平房倉(cāng)內(nèi)環(huán)流控溫儲(chǔ)糧實(shí)際應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)倉(cāng)房基本情況

試驗(yàn)高大平房倉(cāng)（20號(hào)倉(cāng)）：48 m×27 m×6 m（長(zhǎng)×寬×裝糧線(xiàn)高），配備電子測(cè)溫、機(jī)械通風(fēng)、環(huán)流熏蒸等科學(xué)保糧措施，倉(cāng)內(nèi)地坪為水泥，倉(cāng)頂隔熱材料為膨脹珍珠巖。儲(chǔ)存5 886.547 t國(guó)產(chǎn)小麥。試驗(yàn)前做好倉(cāng)房門(mén)窗、通風(fēng)口以及風(fēng)機(jī)的密閉、隔熱工作，并于上年冬季做好糧堆蓄冷工作（平均糧溫5 ℃）。

1.1.2 內(nèi)環(huán)流控溫環(huán)流熏蒸集成控制系統(tǒng)

LQCK-001型內(nèi)環(huán)流控溫環(huán)流熏蒸集成控制系統(tǒng)：山東金鐘電子集團(tuán)。系統(tǒng)為一機(jī)三控，單面安裝；包括一管、一機(jī)、一箱、一線(xiàn)，即保溫管、環(huán)流風(fēng)機(jī)、控制箱、測(cè)溫感應(yīng)線(xiàn)。風(fēng)道為倉(cāng)房原有通風(fēng)系統(tǒng)。保溫管為管套管結(jié)構(gòu)，內(nèi)管材料為PVC，外管材料為不銹鋼，其間填充聚氨酯發(fā)泡保溫材料。環(huán)流風(fēng)機(jī)為三項(xiàng)異步防爆電動(dòng)機(jī)，功率0.75 kW。溫度采集器為數(shù)字溫度傳感器?？刂葡錇橄到y(tǒng)核心控制部位，可自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉系統(tǒng)，自動(dòng)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間和開(kāi)啟次數(shù)。

1.1.3 溫濕水一體化糧情檢測(cè)系統(tǒng)

恒豐-003型溫濕水一體化糧情檢測(cè)系統(tǒng)：寧夏東大恒豐科技有限公司。主要用于糧堆溫度、水分、糧堆內(nèi)部濕度的監(jiān)測(cè)[3]。把糧堆平面等分成4個(gè)區(qū)域，采用梅花布點(diǎn)方法，即糧倉(cāng)水平面布置成5行5列，共13個(gè)測(cè)點(diǎn)（見(jiàn)圖1），兩側(cè)測(cè)點(diǎn)離墻1 m，中間2個(gè)測(cè)點(diǎn)對(duì)稱(chēng)，平面每個(gè)測(cè)點(diǎn)在深度方向分為4層，距離上下糧面0.5 m各一個(gè)測(cè)點(diǎn)，其他2個(gè)檢測(cè)點(diǎn)等分，總共為52個(gè)測(cè)點(diǎn)。

圖1 20號(hào)倉(cāng)溫濕水系統(tǒng)布點(diǎn)圖

1.2 試驗(yàn)方法

20號(hào)倉(cāng)于5月26日開(kāi)啟內(nèi)環(huán)流系統(tǒng)，啟動(dòng)溫度設(shè)為21 ~ 24 ℃[4]，于6月13日調(diào)至25 ~ 27 ℃。每天9:00采集糧堆內(nèi)部濕度以及水分1次。于9月26日關(guān)閉系統(tǒng)，停機(jī)1個(gè)月后，再次對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 20號(hào)倉(cāng)平均水分變化

由表1可知，通風(fēng)前后糧堆平均水分均為10.6%，可認(rèn)為內(nèi)環(huán)流控溫系統(tǒng)有一定的保水效果；通風(fēng)2周內(nèi)，由于糧堆下行式氣流的作用，第四層糧食水分由11.0%降至10.9%，而第一層糧食水分由10.6%升至11.2%。隨著時(shí)間的推移，表層糧食與倉(cāng)內(nèi)環(huán)境進(jìn)行濕熱交換，第一層糧食通過(guò)散濕作用水分不斷降低，第二、第三層糧食水分呈緩慢上升而后下降的趨勢(shì)。

表1 20號(hào)倉(cāng)平均水分情況 %

通風(fēng)結(jié)束1個(gè)月之后，根據(jù)吸濕平衡規(guī)律，第一層糧食水分由9.0%升至9.4%，整倉(cāng)平均水分為10.7%，說(shuō)明關(guān)閉內(nèi)環(huán)流控溫系統(tǒng)之后，糧堆水分有一個(gè)再分配、再平衡的過(guò)程。

2.2 糧堆平均濕度變化

由表2可知，通風(fēng)2周內(nèi)表層糧食與倉(cāng)內(nèi)環(huán)境進(jìn)行濕熱交換，第一層糧堆濕度由47.2%升至51.7%，第二層和第三層糧堆的濕度呈上升趨勢(shì)，第四層呈下降趨勢(shì)。隨著時(shí)間的推移,在下行氣流的影響下，第一層糧堆濕度不斷降低，第二、第三層糧堆濕度呈緩慢上升而后下降的趨勢(shì)，第四層呈先下降后上升趨勢(shì)。整體上，糧堆濕度由44.9%上升為48.8%，增加的濕度應(yīng)來(lái)自于倉(cāng)內(nèi)環(huán)境的濕熱空氣。

表2 糧堆平均濕度情況 %

因此可見(jiàn)，糧堆濕度是伴隨糧堆水分同步轉(zhuǎn)移的，即自上而下的氣流通過(guò)糧堆，水分含量較高的糧層通過(guò)散濕作用使水分降低，并在糧堆空隙內(nèi)形成較高的濕度，而水分較低的糧層則通過(guò)吸濕作用增加水分進(jìn)而使水分自上而下轉(zhuǎn)移。糧堆內(nèi)部水分維持相對(duì)穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)平衡[5]。

3 結(jié)果與討論

3.1 研究結(jié)果

水分的流失造成糧食重量的流失，由于內(nèi)環(huán)流控溫系統(tǒng)是閉合回路，與外界空氣沒(méi)有濕熱交換，理論上不會(huì)流失水分，起到了保水作用[6]，為節(jié)糧減損提供了有效保障，有益于提高糧庫(kù)的經(jīng)濟(jì)效益。

糧堆表層水分降低明顯，尚未對(duì)其品質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，無(wú)法評(píng)價(jià)水分降低對(duì)儲(chǔ)糧品質(zhì)的直接影響，但是表層水分下降也說(shuō)明其防止糧面結(jié)露的作用[7]；較為干燥的環(huán)境雖不能完全避免蟲(chóng)、螨活動(dòng)，但會(huì)有一部分種類(lèi)因不適于干燥條件而無(wú)法生存，或者在繁殖方面有所降低。

3.2 操作建議

一是提升倉(cāng)房的保溫隔熱和氣密性能。適當(dāng)減少倉(cāng)房倉(cāng)窗數(shù)量，采取部分窗戶(hù)磚砌封堵，剩余窗戶(hù)可采用密封糧膜加隔熱板密封處理，增設(shè)新型保溫門(mén)，采用倉(cāng)內(nèi)空間吊頂處理，對(duì)倉(cāng)內(nèi)穿線(xiàn)管和墻壁箱體采用密封膠密封處理，以提升空間降溫效果，確保倉(cāng)房保溫和密閉性能[8]。二是做好冬季蓄冷，蓄冷工作兼顧降溫和保水，做好這個(gè)階段的蓄冷工作是夏季內(nèi)環(huán)流控溫和保水的基礎(chǔ)。把握適宜的通風(fēng)時(shí)機(jī)，采用風(fēng)量較小的排風(fēng)扇進(jìn)行階段式間歇降溫通風(fēng)，平均糧溫降至5 ℃左右，局部最高糧溫≤15 ℃。三是科學(xué)設(shè)定參數(shù)，根據(jù)倉(cāng)房條件和品種靈活掌握控溫目標(biāo)，采取階段性或間歇式開(kāi)啟內(nèi)環(huán)流開(kāi)始控溫。儲(chǔ)存小麥、玉米的參數(shù)可設(shè)定為26～24 ℃，儲(chǔ)存稻谷的參數(shù)可設(shè)定為22～20 ℃。