進境殘損糧食處理系統(tǒng)研究與應用

◎ 申鵬程，滕 建，孔明涵

（日照港裕廊股份有限公司，山東 日照 276826）

作為國家安全的重要保障之一，糧食安全被作為國家戰(zhàn)略首次出現(xiàn)在《中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠景目標的建議》中，并居于“糧食、能源資源、金融安全”三大安全戰(zhàn)略的首位，這足以看出糧食安全的重要性。作為世界第一人口大國，我國的水稻、玉米和小麥三大主糧已實現(xiàn)“口糧絕對安全，谷物基本自給”，但作為重要農(nóng)作物之一的大豆，自給率卻連年下降。受我國大豆市場的劇烈波動，進口大豆的數(shù)量迅速增加，大豆進口量從2000年的1 042萬t增長到2020年的1億t，我國已然成為世界上最大的大豆進口國[1]。過高的對外依存度和集中的進口來源對我國保障糧食生產(chǎn)安全產(chǎn)生了不利的沖擊。港口作為重要的進口渠道，是大豆進入我國的第一個落腳點，貯存好進口大豆，減少進口大豆的殘損率，對我國大豆安全具有重要作用。本文將在深入探究進口大豆現(xiàn)狀以及我國糧食安全的基礎上，系統(tǒng)分析和探討當前港口在進口大豆儲運過程中對殘損豆的處理系統(tǒng)工藝問題，進而為我國大豆安全貢獻一定價值。

1 大豆進口現(xiàn)狀

1.1 大豆進口量變化

20世紀90年代中期以前，我國大豆出口量的比率曾高達世界大豆市場的90%以上，是世界大豆凈出口國之一。后來，由于世界大豆種植大國開始大量種植轉基因大豆，大豆產(chǎn)量猛增，過高的產(chǎn)量導致國外大豆價格走低；同時我國國內居民生活水平提升，開始對植物源蛋白的需求激增，國內大豆數(shù)量已不能滿足人們的需求，這就致使國外的轉基因大豆開始大規(guī)模進口到我國，我國逐漸從大豆凈出口國變?yōu)槭澜缱畲蟮拇蠖箖暨M口國。

從目前我國大豆的進口來源地看，我國90%以上的進口大豆來源于巴西、美國和阿根廷三國。進口來源渠道的狹窄極易造成我國對大豆國際市場和運輸線路的依賴性風險[2]。為保障國內大豆安全，減少對國外進口大豆的過度依賴，政府也在采取相應的措施調控大豆的進口規(guī)模。2019年中央一號文件也明確提出“實施大豆振興計劃，多途徑擴大種植面積”。據(jù)統(tǒng)計，2021年1月至11月，我國進口大豆累計共8 765.3萬t，相比2020年同期的9 279.2萬t，下降了5.5%[3]。這充分表明，我國在大豆上所采取的必要措施以及國家對大豆安全的重視。

1.2 進口大豆用途

大豆分為轉基因大豆和非轉基因大豆，這兩種大豆都屬于我國的進口種類，通常我國進口大豆主要就用來食用或者作為飼料使用。然而進口占比較大的還屬轉基因大豆，根據(jù)我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的規(guī)定，進境轉基因大豆經(jīng)批準可被作為壓榨用原料，加工成為大豆油和豆粕。其中，轉基因大豆加工而成的豆粕僅用于動物飼料，其適用標準為《飼料原料 豆粕》（GB/T 19541—2017），主要指標為水分、粗蛋白質、粗纖維、灰分、脲酶活性、蛋白溶解度和賴氨酸等[4]。因此，對于進境轉基因大豆殘損貶值的情況，可根據(jù)最終生成的二次產(chǎn)品進行評估。

2 霉豆、殘次豆來源

大豆中含有豐富的蛋白質和脂肪，導致其穩(wěn)定性較差，在運輸、儲藏過程中極易出現(xiàn)潮濕損傷、浸油赤變和發(fā)熱霉爛等不良現(xiàn)象，造成品質劣變、發(fā)芽力喪失等問題，從而產(chǎn)生一定量的霉豆與殘次豆。

霉變粒屬于不完善粒的一種，指大豆、玉米等粒面生霉或胚乳、子葉變色變質的顆粒。國外大豆在進口運輸過程中，由于貨輪儲運倉溫度不適，并受天氣等不可控因素的影響，極易導致進口大豆出現(xiàn)發(fā)霉現(xiàn)象[5]。此外，港口生產(chǎn)裝卸儲存過程中，因裝卸工藝及存儲條件等的限制，易產(chǎn)生豆皮、水濕豆、下腳料等殘次豆。霉豆、殘次豆存在刺激性氣味，對港區(qū)生態(tài)環(huán)境治理造成了一定的壓力和治理難度。隨著綠色港口建設的加快推進，環(huán)保督查的頻次和要求越來越高，如何有效處理霉豆、殘次豆，減少對環(huán)境的污染，成為一個十分重要的課題。

3 處置原理及方式

進境大豆受自身含水量因素、運輸儲存條件、外界天氣等因素影響，極易發(fā)生殘損現(xiàn)象。其中，高溫是大豆發(fā)生殘損的主要原因之一，熱損致使大豆的蛋白質空間結構遭到破壞，使蛋白質性質發(fā)生改變，酶失去活性?；诖隧椩恚彻纠迷袡z疫平臺熏蒸庫內建設高溫滅活系統(tǒng)，并對庫房布局進行相應功能性改造，占地面積約210 m2，殘損糧食滅活日處理能力100 t。處理全程無污染、無異味，有效解決了此問題。

4 滅活制粒生產(chǎn)線工藝

5 t·h-1滅活制粒生產(chǎn)線工藝流程可以分為進料系統(tǒng)、粉碎系統(tǒng)、高溫滅活系統(tǒng)、制粒系統(tǒng)、冷卻篩分系統(tǒng)和打包系統(tǒng)6個系統(tǒng)，以下對此6個系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)及空氣壓縮系統(tǒng)進行詳細的說明。生產(chǎn)線工藝流程如圖1所示。

圖1 5 t·h-1滅活制粒生產(chǎn)線工藝流程圖

4.1 進料系統(tǒng)

霉豆、殘次豆以及其他下腳料進入清理柵格，清理出物料中的大塊或結塊物料，避免大塊或者結塊的物料堵塞或者損壞設備，由斗式提升機（105）將物料送往粉碎系統(tǒng)中，經(jīng)過永磁除鐵器（106）除去物料中的鐵性雜質，然后進入粉碎倉（201）中待用。

4.2 粉碎系統(tǒng)

進入到粉碎倉（201）的物料，在中控室的指令下經(jīng)由喂料器（206）均勻的將物料喂入粉碎機（207）中。中控工監(jiān)測粉碎機電流，由上下料位器監(jiān)測倉內物料的使用情況，粉碎倉上料位（202）報警時，說明倉內即將充滿，需停止進料；當粉碎倉下料位（203）報警時，則說明倉中物料即將用盡，由中控工向投料處發(fā)出指令開始進料。在風機（209）、脈沖除塵器（208）、沉降室（210）的共同作用下，達到過篩條件的物料在負壓的作用下由閉風螺旋輸送機（211）輸送到斗式提升機（301）中，由斗式提升機（301）將物料輸送到緩沖倉（302）中待用。設置氣動閘門（204）的作用是方便喂料器的維護與檢修粉碎機。

4.3 高溫滅活系統(tǒng)

進入緩沖倉（302）中的物料，由上下料位器監(jiān)測倉內物料的使用情況，上料位器（303）報警時，說明倉內即將充滿，需停止進料；當下料位器（304）報警時，則說明倉中物料即將用盡。由喂料器（306）輸送到加熱調質器（307）中。物料和蒸汽在加熱調質器中進行充分的接觸和融合，然后進入兩層滅活保質器（308）中，加熱調質器上裝有指針式溫度表，可以直觀觀測到物料的溫度，滅活保質器安裝有溫度傳感器和濕度傳感器，兩種傳感器在電腦顯示屏上可以實時顯示物料的溫度及濕度。整個滅活過程中的溫度≥85 ℃、濕度為≥95%RH、時間≥4 min，符合《進境糧食加工副產(chǎn)品濕熱處理辦法》（SN/T 4716—2016）中對大豆主要檢疫性有害生物滅活的要求。滅活后的物料由斗式提升機（401）將物料經(jīng)過永磁除鐵器（402）除去鐵性雜質后輸送到緩沖倉（404）中待用。

4.4 制粒系統(tǒng)

進入緩沖倉（404）中的物料，由上下料位器監(jiān)測倉內物料的使用情況，上料位器（403）報警時，說明倉內即將充滿，需停止進料；當下料位器（405）報警時，則說明倉中物料即將用盡。喂料器（407）給料進入到制粒機（408）成形箱中制粒，成品顆粒料進入下一個生產(chǎn)系統(tǒng)。

4.5 冷卻篩分系統(tǒng)

經(jīng)過制粒機（408）制成的顆粒經(jīng)過斗式提升機（501）提升進入緩沖斗（502）中，冷卻閉風器（503）將緩沖斗（502）的物料喂入冷卻器（504）中冷卻、篩分。冷卻器（504）是集合冷卻和篩分一體的設備。風機（505）、沙克龍（506）、閉風器（507）同時工作降低物料的溫度與濕度。冷卻一定時間后，冷卻器開始排料、篩分，成品顆粒進入下一系統(tǒng)，未成形及殘次品需重新制粒。

4.6 打包系統(tǒng)

冷卻篩分出來的成品顆粒由斗式提升機（601）提升，輸送到成品倉（603）中。進入成品倉（603）中的物料，由上下料位器監(jiān)測倉內物料的使用情況，上料位器（602）報警時，說明倉內即將充滿，需停止進料；當下料位器（604）報警時，則說明倉中物料即將用盡。成品倉中的顆粒出倉以后經(jīng)過氣動閘門（605）、緩沖斗（606）進入打包秤（607）中進行自動稱量，定量稱重后由縫口輸送機（608）輸送。包裝完成后由人工碼垛在托盤上，叉車運往成品存儲區(qū)。包裝秤的動態(tài)精度為≤3‰，靜態(tài)精度1‰～2‰。

4.7 除塵風網(wǎng)

本生產(chǎn)線風網(wǎng)以單點除塵為主。①在投料口設置直吸式脈沖除塵器（103），除去投料過程中所揚起的粉塵，潔凈空氣由脈沖除塵器（103）風機（104）排入大氣，粉塵經(jīng)脈沖反吹后落入下料斗中。②粉碎風網(wǎng)采用一臺直吸式脈沖除塵器（208），配備離心風機（209）。粉碎風網(wǎng)使粉碎機的粉碎室內形成負壓，可以提高物料的過篩率，從而提高產(chǎn)量，降低粉碎機的能耗；也可以降低物料的溫度和粉碎室的溫度，減少粉碎機的損耗，提高易損件的使用壽命。③冷卻振動篩（504）配套獨立冷卻風網(wǎng)，剎克龍（506）除塵，潔凈空氣由風機（505）排入大氣，粉塵由閉風器（507）排出，人工回收，防止二次揚塵。

4.8 空氣壓縮系統(tǒng)

本條生產(chǎn)線采用的部分閘門為氣動，脈沖除塵器及混合機反吹風均由空壓機（802）提供氣源，針對空壓機配備冷凍干燥機和儲氣罐，過濾器帶自動排水裝置，廢水排入污水回收罐。

5 結語

通過高溫滅活系統(tǒng)，對進境殘損大豆進行環(huán)保無污染處理，既為我國大豆安全作出了一定貢獻，同時又有效解決了港區(qū)環(huán)境污染、異味等問題，是建設綠色港口的具體實踐舉措。