高溫高濕儲糧區(qū)控溫氣調(diào)儲糧工藝研究及應(yīng)用

謝明財，季 波，龍振華，王少陽

（中央儲備糧揭陽直屬庫有限公司，廣東 揭陽 522000）

中央儲備糧揭陽直屬庫有限公司地處廣東省揭陽市，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，日照充足，雨量充沛，終年無雪少霜，年平均氣溫22.9 ℃，年極端最高氣溫34.9～39.7 ℃，年極端最低氣溫2.8～5.0 ℃[1]。該地區(qū)高溫、高濕，糧食易生蟲害，儲糧難度大。

控溫儲糧是指根據(jù)所在地區(qū)，在不同季節(jié)，采取不同方法來控制糧食的溫度處于低溫狀態(tài)，增強(qiáng)糧食的穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)持續(xù)有效的生態(tài)儲糧。國內(nèi)常用的控溫方式有機(jī)械通風(fēng)、空調(diào)控溫、谷物冷卻、水冷機(jī)制冷等。近10年來，國內(nèi)倉儲企業(yè)圍繞控溫儲糧技術(shù)開了不少研究。李云霄等[2]分析了國內(nèi)不同倉型低溫儲糧時糧溫超標(biāo)的部位及原因，并從糧層表面和圍護(hù)墻體兩方面提出相應(yīng)的控溫措施。王平坪等[3]研究表明在夏季高溫季節(jié)開啟空調(diào)，對表層糧溫的控制效果明顯，可延緩其變化幅度和降低溫度值。王晨陽等[4]在加裝隔熱板的平房倉內(nèi)使用冷凝機(jī)對倉房溫度進(jìn)行控制。元世昌等[5]介紹了控溫儲糧研究進(jìn)展，將通風(fēng)儲糧技術(shù)、機(jī)械制冷儲糧技術(shù)、隔熱保溫儲糧技術(shù)及新型綜合控溫儲糧技術(shù)納入控溫儲糧技術(shù)的范疇。

氣調(diào)儲糧是國際上公認(rèn)的綠色儲糧技術(shù)，能夠有效防治儲糧害蟲、抑制菌類，并對糧食品質(zhì)無害，目前已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用。近10年來，國內(nèi)倉儲企業(yè)圍繞氣調(diào)儲糧技術(shù)開了不少研究。王力等[6]分析了充氮?dú)庹{(diào)儲糧系統(tǒng)和充氮?dú)庹{(diào)技術(shù)在儲糧害蟲防治、糧食微生物抑制、延緩糧食品質(zhì)劣變等方面的研究應(yīng)用。龔劉闖等[7]研究報道了氮?dú)鈿庹{(diào)儲糧可以延緩稻谷的脂肪酸值變化，鄒易等[8]在海南地區(qū)采用控溫氣調(diào)儲糧技術(shù)，實(shí)現(xiàn)常年控制糧堆溫度，平均糧溫21℃，最高糧溫24.83 ℃，儲藏2年的稻谷，色澤氣味正常，能延緩儲糧品質(zhì)劣變，達(dá)到基本無蟲水平。

本試驗(yàn)根據(jù)不同季節(jié)的氣候條件和糧食儲藏環(huán)境，采用“秋防治、冬通風(fēng)、春密閉、夏控溫”的綜合手段，集成空調(diào)控溫儲糧和氮?dú)鈿庹{(diào)儲糧技術(shù)，開展儲糧技術(shù)研究并進(jìn)行實(shí)倉驗(yàn)證，以期為探索適合本地區(qū)經(jīng)濟(jì)有效的集成儲糧技術(shù)模式提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)倉房及儲糧情況

中央儲備糧揭陽直屬庫有限公司P1倉為高大平房倉，長60 m，寬18 m，設(shè)計堆糧線高度6 m，設(shè)計倉容5 000 t，磚砌混凝土結(jié)構(gòu)（厚度38 cm），彩鋼板屋頂；配備一機(jī)四道地上籠通風(fēng)系統(tǒng)6組，安裝4臺2.2 kW格力空調(diào)機(jī)，南北山墻共裝有4臺軸流風(fēng)機(jī)，配備固定式環(huán)流熏蒸系統(tǒng)和糧情檢測系統(tǒng)。儲糧基本情況見表1。

表1 P1倉儲糧基本情況

1.2 主要設(shè)施設(shè)備

4臺2.2 kW格力空調(diào)機(jī)：珠海格力電器股份有限公司； 2臺GLA80型谷物冷卻機(jī)：煙臺冰輪股份有限公司；4臺1.1 kW軸流風(fēng)機(jī)：臺州市路橋華科機(jī)械科技有限公司；1組HZA-350型制氮機(jī)：杭州盛博凈化設(shè)備有限公司；厚度5 mm保溫被雙層加光布內(nèi)夾珍珠棉：中央儲備糧揭陽直屬有限公司自制。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 冬季通風(fēng)及壓蓋保冷工藝

糧食入倉前安裝地上4組地上籠通風(fēng)系統(tǒng)，對地臺和墻體進(jìn)行密閉處理，墻體掛膜。糧食入倉后，布置測溫電纜65條，平整糧面。在12月—次年1月，采用倉內(nèi)安裝的固定式軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)降溫，夜間打開通風(fēng)口和軸流風(fēng)機(jī)窗，關(guān)閉其余門窗，早上停止通風(fēng)，關(guān)閉軸流風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)窗。利用冬季冷空氣通風(fēng)降溫將平均糧溫降至15 ℃以下。如果當(dāng)年冬季氣溫不能達(dá)到降溫目標(biāo)，采用谷物冷卻機(jī)進(jìn)行通風(fēng)降溫。整倉通風(fēng)降溫完畢，糧面、倉房窗戶采用保溫被進(jìn)行壓蓋（2—11月），倉門、機(jī)械通風(fēng)口、軸流風(fēng)機(jī)口采取保溫被和專用糧膜雙層密閉隔熱，其他倉房孔洞用保溫板填充、建筑膠密閉處理。

1.3.2 空調(diào)控溫工藝

倉溫高于28 ℃時開啟空調(diào)控溫，空調(diào)設(shè)置溫度為26 ℃，每天17:00點(diǎn)開啟空調(diào)，9:00關(guān)閉空調(diào)。氣調(diào)儲糧期間同時采用空調(diào)控倉溫，熏蒸期間不開空調(diào)?？照{(diào)控溫工藝實(shí)施時間為5—10月。

1.3.3 氣調(diào)儲藏及蟲害控制工藝

采用氮?dú)鈿庹{(diào)儲糧，抑制糧食發(fā)熱和防治儲糧害蟲。配備固定式充氮機(jī)組，產(chǎn)氣量350 m3/h，采用上沖下間歇式強(qiáng)排法充氮達(dá)到目標(biāo)濃度95%以上，形成氣囊，定期檢測倉內(nèi)氮?dú)鉂舛?，低于目?biāo)濃度時進(jìn)行補(bǔ)氣。氣調(diào)散氣后，按照規(guī)定定期檢測蟲害情況，主要檢測害蟲的蟲種、密度以及種群的變化；當(dāng)蟲糧等級為一般蟲糧時，用磷化鋁片劑熏蒸殺蟲。氣調(diào)儲藏實(shí)施時間為4—9月。

1.3.4 糧食品質(zhì)跟蹤檢測

每年3月和9月各檢測一次稻谷質(zhì)量和品質(zhì)指標(biāo)，每季度檢測一次稻谷水分、色澤氣味等變化情況。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)差異顯著性分析采用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 控溫效果分析

通過冬季通風(fēng)降溫、糧面壓蓋密閉隔熱，高溫季節(jié)倉內(nèi)空調(diào)的補(bǔ)冷控溫排積熱，儲存周期內(nèi)平均糧溫控制在23 ℃以內(nèi),其中12月—次年7月平均糧溫控制在20 ℃，8個月時間實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)低溫儲糧，7—11月平均糧溫控制在23 ℃以內(nèi)，控溫效果良好。2016、2017、2018年通過冬季通風(fēng)糧堆平均降溫分別為15.0、14.5、13.9 ℃，保溫被壓蓋有較好的保溫隔熱效果，4—9月應(yīng)用充氮?dú)庹{(diào)儲糧技術(shù)，糧面形成氣囊，起到一定隔熱保冷作用，通過保溫被壓蓋和充氮?dú)饽医档土送鉁赜绊?，延緩了糧堆溫度上升?？照{(diào)控溫期間，倉溫平均控制在28 ℃以內(nèi)，有效延緩了表層糧溫上升，儲存期間試驗(yàn)倉未出現(xiàn)糧堆發(fā)熱現(xiàn)象。

試驗(yàn)期間P1倉2016、2017、2018年糧堆氣溫、倉溫、糧溫變化分別如圖1～圖3所示。由圖1～圖3可知，2016、2017、2018年氣溫、倉溫變化幅度較大，其中倉溫受氣溫影響較大。綜合儲糧技術(shù)工藝實(shí)施后，3年的平均糧溫變化趨勢較為一致，其中2016、2017、2018年平均糧溫分別為19.9、19.0、19.7 ℃，最大平均糧溫分別為23.4、23.3、23.5 ℃,最小平均糧溫分別為15.0、14.5、13.9 ℃。根據(jù)SPSS 17.0 Student-Newman-Keuls單因素方差分析，在95%的置信區(qū)間，2016、2017、2018年平均糧溫相伴概率為0.776，表明這3年糧溫變化差異不顯著，綜合控溫儲糧技術(shù)工藝運(yùn)行穩(wěn)定。

圖1 2016年P(guān)1倉糧堆三溫變化

圖2 2017年P(guān)1倉糧堆三溫變化

圖3 2018年P(guān)1倉糧堆三溫變化

2.2 稻谷品質(zhì)變化

試驗(yàn)期間P1倉稻谷存儲品質(zhì)變化如表2所示。由表2可知，稻谷脂肪酸值從18.0 mg /100 g，上升到28.4 mg /100 g，上升幅度10.4 mg /100 g，儲存5年，仍能達(dá)到宜存標(biāo)準(zhǔn)。該試驗(yàn)倉因儲存品質(zhì)良好，輪換周期延長1年。但從近年總的保管情況看，因南方高溫高濕，如不采取有效控溫措施，稻谷在高溫儲藏條件下稻谷中游離脂肪酸增多進(jìn)一步氧化，導(dǎo)致稻谷脂肪酸值較快上升，儲藏溫度較高或出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，稻谷黃粒米也會大幅度增加，南方儲藏稻谷輪換期一般為2～3年，因品質(zhì)不宜存就要進(jìn)行輪換。因此，綜合控溫儲糧對稻谷安全儲存和延緩品質(zhì)劣變十分有效。

表2 試驗(yàn)期間P1倉稻谷儲存品質(zhì)變化

2.3 損耗情況

P1倉儲存早秈稻3 704 t，自2015年10月入庫至2019年4月出庫完畢，實(shí)際出庫損耗為5.10 t，損耗率0.14%，實(shí)現(xiàn)了較好的保水降耗。

2.4 蟲霉防治效果

P1倉稻谷儲存5年時間熏蒸殺蟲4次，比較常規(guī)儲存方法的每年少熏蒸一次。害蟲生長的最適宜溫區(qū)為20～30 ℃，低于最適宜溫度，害蟲增長不快。如果糧溫長期在15 ℃以下，任何害蟲均很難完成它們的生活史，因此采取控溫儲糧，能夠有效控制害蟲的生長繁殖。特別是壓蓋密閉對趨光性害蟲起到了一定程度的物理防治作用，對蛾類害蟲活動產(chǎn)生有效的限制，抑制其成蟲生長繁殖，同時也減少了害蟲交錯感染的可能性，倉內(nèi)空調(diào)調(diào)控倉溫時，倉內(nèi)濕度長期處于較低狀態(tài)，能減少害蟲尤其是書虱和螨類滋生。每年5—9月采用充氮?dú)庹{(diào)儲藏，可達(dá)到長時間防治效果。

2.5 成本分析

試驗(yàn)期間P1倉噸糧年直接保管費(fèi)用如表3所示。由表3可知，P1倉平均每年投入的保溫被（經(jīng)10年折舊攤銷）、薄膜、電費(fèi)、熏蒸費(fèi)等保管費(fèi)用約為16 023元，實(shí)際噸糧年平均直接保管費(fèi)用只需要4.33元，較為經(jīng)濟(jì)。

表3 試驗(yàn)期間P1倉噸糧年直接保管費(fèi)用

試驗(yàn)倉冬季通風(fēng)降溫3次，一次因當(dāng)年氣溫較高采用谷物冷卻機(jī)通風(fēng)降溫，另外兩次均利用冷空氣采用軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)降溫，軸流風(fēng)機(jī)通風(fēng)降溫能耗較小，有利于減少通風(fēng)降水。通過壓蓋隔熱、空調(diào)控溫和充氮?dú)庹{(diào)技術(shù)應(yīng)用，試驗(yàn)倉的糧溫上升明顯延緩、儲糧品質(zhì)一直保持宜存，延長輪換期一年。廣東地區(qū)稻谷輪換一般都是虧損的，2017—2019年稻谷輪換虧損平均為300元/t，如果庫存稻谷都能延長1年輪換期，那么3個儲存周期就減少了一次輪換，通過綜合儲糧技術(shù)應(yīng)用延緩稻谷品質(zhì)劣變延長輪換周期，可以減少輪換虧損25元/（年·t），管理效益明顯。

3 結(jié) 論

采用冬季通風(fēng)儲糧技術(shù)、壓蓋保冷技術(shù)、氣調(diào)儲糧技術(shù)和空調(diào)控溫儲藏技術(shù)的綜合控溫氣調(diào)儲糧技術(shù)，在高溫高濕儲糧區(qū)實(shí)現(xiàn)了冬季通風(fēng)將糧堆平均糧溫維持在13.9～15.0 ℃，空調(diào)控溫期間倉溫平均控制在28 ℃以內(nèi)，有效延緩了表層糧溫上升。綜合控溫儲糧技術(shù)工藝運(yùn)行穩(wěn)定，延緩了稻谷品質(zhì)劣變，延長輪換周期，能夠維持糧堆平均溫度在19.7～19.9 ℃。儲糧技術(shù)工藝的使用和推廣結(jié)合當(dāng)?shù)貎Z生態(tài)條件，因時、因地制宜，對相關(guān)儲藏技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化組合。在不同季節(jié)綜合或交叉進(jìn)行通風(fēng)降溫、谷冷補(bǔ)冷均溫、糧面壓蓋、空調(diào)控溫、充氣氣調(diào)等綜合儲糧技術(shù)運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了對稻谷控溫安全儲藏。延緩了糧食品質(zhì)劣變速度，提高了庫存糧食的宜存率，同時減少糧食水分流失，減少損耗，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

良好的倉房條件對實(shí)現(xiàn)安全儲糧和科技儲糧技術(shù)的提升至關(guān)重要。試驗(yàn)倉由于倉房的氣密性較差，要達(dá)到98%以上的氮?dú)鈿庹{(diào)濃度進(jìn)行殺蟲，成本較高，目前只能進(jìn)行氣調(diào)防蟲和氣調(diào)儲糧，下一步將對倉房氣密性進(jìn)一步改造。此外，保管員對空調(diào)的使用不規(guī)范、不科學(xué)，不能充分發(fā)揮空調(diào)控溫的效果，還需進(jìn)一步規(guī)范空調(diào)控溫作業(yè)。