低濃度氮氣氣調(diào)儲糧實倉應用試驗*

張海青 李 亮 王 力 周廣冰 宋愛民 孫建文 劉國周 任光天

(中央儲備糧安陽直屬庫有限公司 400131)

糧食儲藏過程中,溫度、水分、蟲害等因素均可影響糧食品質(zhì),而蟲害的產(chǎn)生除直接造成儲糧質(zhì)量下降、重量降低之外,還可導致局部糧堆溫度和水分的升高,嚴重的甚至可造成糧食霉變。在儲糧害蟲防治方面,磷化氫熏蒸是普遍使用的害蟲防治手段,但該方法會造成藥物殘留,難以滿足綠色儲糧理念以及廣大消費者對綠色食品日益增長的需求。隨著信息技術與智能傳感技術的不斷發(fā)展,氮氣氣調(diào)已經(jīng)在糧食儲藏尤其是害蟲防治方面得到了廣泛應用。與傳統(tǒng)的磷化氫熏蒸殺蟲相比,氮氣氣調(diào)儲糧通過在糧堆內(nèi)形成一個低氧、高氮的儲糧環(huán)境,可以達到抑制糧食呼吸、殺蟲抑菌、延緩糧食品質(zhì)劣變的目的,從而實現(xiàn)綠色儲糧[1-2]。近年來,氮氣氣調(diào)已普遍應用于中儲糧智能化糧庫建設,而隨著氣調(diào)儲糧的研究與實踐,當?shù)獨鈿庹{(diào)用于殺蟲時,普遍采用將氮氣濃度充至98%以上并維持不低于28 d的處理方式,但98%以上的氮氣濃度較難維持,需要大量補氣,所以儲糧成本相對較高[3]。

本次試驗以低氮氣濃度長期維持的方式進行糧食保管,采用上充下排的方式進行充氣,以倉溫至25℃為充氮開啟時間,氮氣濃度充至95%為停止時間,濃度低于90%補氣,并對氣調(diào)過程中充補氣時間、害蟲情況、儲糧品質(zhì)、能耗情況進行測定與分析,以期為低濃度氮氣氣調(diào)應用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 倉房情況

試驗選取7號倉、8號倉、10號倉、11號倉、12號倉、14號倉、16號倉、17號倉為試驗倉,8個倉房均為高大平房倉,建成投入使用時間為1999年12月～2002年8月。單倉東西方向跨度42 m～68 m,南北方向跨度全為27 m,裝糧高度均為6 m,核定倉容為4746 t～7684 t。各個倉房采用修補裝糧線以下漏氣部位以及薄膜五面密閉等措施改善糧堆的氣密性,經(jīng)氣密性檢測,空倉氣密性300 Pa降至150 Pa的半衰期均大于2 min,倉內(nèi)采用薄膜五面密閉,測定糧堆從-300 Pa升至-150 Pa的半衰期均大于3 min,滿足充氮氣調(diào)的要求。

1.2 智能氣調(diào)系統(tǒng)

1.2.1 氮氣供氣系統(tǒng) 氮氣供氣系統(tǒng)主要包括制氮設備、供氣管道、進倉管道等,由制氮設備通過變壓吸附或膜分離等方式制得富氮氣體,并通過連接管道送入倉房或糧堆。我?guī)觳捎霉潭ㄊ綒庹竟?結(jié)合我?guī)斓獨鈿庹{(diào)規(guī)模,選用產(chǎn)氣量約310 Nm3/h、氮氣出口濃度99.5%的變壓吸附制氮機,空氣壓縮機選用75 kW螺桿式空氣壓縮機。

1.2.2 氣調(diào)自動控制系統(tǒng) 我?guī)鞖庹{(diào)自動控制系統(tǒng)由氮氣濃度自動檢測、制氮機房監(jiān)測控制和氮氣自動供氣控制等子系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)可對氣調(diào)儲糧基礎數(shù)據(jù)進行實時在線監(jiān)測,并對氮氣充排氣、氮氣環(huán)流、補氣等作業(yè)流程進行遠程操作控制,實現(xiàn)氣調(diào)殺蟲、氣調(diào)防蟲、氣調(diào)儲藏等不同氣調(diào)儲糧工藝的自動監(jiān)控,并完成作業(yè)進程及運行參數(shù)信息GPRS模式傳輸與控制[4]。

1.3 試驗倉儲糧基本情況及氣調(diào)參數(shù)

各倉房儲糧基本情況如表1所示。

表1 各試驗倉儲糧基本情況

1.4 充氮方式及濃度檢測

采用低氮氣濃度長期維持的方式進行糧食保管:采用上充下排的方式進行充氣,將制氮機產(chǎn)生的高濃度氮氣通過供氣管道和進倉管道充入糧面氣囊,當排氣口氮氣濃度達到95%時停止充氮,濃度低于90%時及時補氣。濃度檢測采用人工方式,根據(jù)濃度高低不定期檢測,大致1 d～3 d檢測一次。各試驗倉充氮情況見表2。

表2 各試驗倉充氮情況

1.5 蟲害監(jiān)測

根據(jù)“一三七查糧制度”進行檢查,查糧時兩人同時佩戴呼吸器進倉檢查。

揭膜散氣后,從各倉房四角和中心共5個點的表層糧面取樣約1 kg,保存在溫度30℃、濕度75%的恒溫箱中1個月,觀察有無害蟲出現(xiàn),以判斷充氮氣調(diào)的殺蟲效果。

1.6 儲糧品質(zhì)檢測

按照《小麥儲存品質(zhì)判定規(guī)則》(GB/T 20571-2006)等方法對小麥面筋吸水量、品嘗評分值等儲藏儲存品質(zhì)指標進行檢測,并將2年9個月的檢查品質(zhì)檢測結(jié)果進行對比。

1.7 能耗監(jiān)測

我?guī)焓褂贸涞獧C組總功率約為100 kW,充氮過程中,按工業(yè)用電計價0.59元/(kW·h),實際每小時充氮費用59元。結(jié)合充氮時長和倉房儲量,可以計算出噸糧成本,以此評價充氮氣調(diào)的經(jīng)濟效益。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗結(jié)果

2.1.1 害蟲檢測情況 7號倉、8號倉、10號倉、11號倉、12號倉、16號倉、17號倉經(jīng)過害蟲選篩檢測及恒溫箱觀測未發(fā)現(xiàn)有活蟲。

14號倉西南部局部有蟲,活蟲為非主要害蟲,屬基本無蟲糧;當時查蟲情況為糧面薄膜上面有活蟲,但是活動孱弱,薄膜下層害蟲基本不活動,揭膜后檢測西南角仍有少量害蟲,經(jīng)局部篩選物理處理后,未再發(fā)現(xiàn)害蟲。14號倉蟲害原因:一是因臨近的13號倉今年收購時間跨度較長,且14號倉未做防護,導致害蟲感染;二是14號倉跨度27 m,單面通風且未設置導風管,易造成通風死角濃度不夠;三是倉內(nèi)氮氣分布管設置仍需改進。14號倉充氣情況見表3。

表3 14號倉充氣情況記錄表

2.1.2 儲糧品質(zhì)檢測

對小麥儲存品質(zhì)指標中的面筋吸水量、品嘗評分值,以及影響小麥質(zhì)量和重量指標的水分進行檢驗,其結(jié)果如表4所示。

表4 各試驗倉儲糧品質(zhì)變化情況

通過對小麥水分、面筋吸水量、品嘗評分值等儲藏指標進行檢測,并將2年9個月的檢查品質(zhì)檢測結(jié)果進行對比,品質(zhì)指標變化較小。

2.1.3 能耗分析

采用氮氣氣調(diào)儲糧,各倉噸糧充氮費用如表5所示。

表5 各倉充氮氣調(diào)能耗情況

磷化鋁每千克價格38元,施藥有害補助每千克20元,合計58元。按照常規(guī)熏蒸糧倉空間用藥6 g/m3,糧堆用藥9 g/m3的用藥量計算,以10號倉為例該倉經(jīng)計算需用磷化鋁98 kg,噸糧熏蒸費用0.95元,而使用充氮氣調(diào)儲糧噸糧充氮費用0.74元/t,較常規(guī)熏蒸費用節(jié)約0.21元/t,可有效降低儲糧費用。

如果倉房氮氣濃度維持在98%以上,以7號倉為例,儲糧8147 t,充氮時間127 h,濃度保持28 d,噸糧費用為1.56元/t。

3 結(jié)論

通過比較高濃度和低濃度下氮氣氣調(diào)條件下儲糧品質(zhì)、害蟲情況和能耗情況,可以得出,采用低濃度氮氣氣調(diào)長期保持的方式可抑制害蟲孳生,與較高濃度氮氣相比,儲糧品質(zhì)無顯著變化,并在能耗上實現(xiàn)了不同程度的下降。在使用過程中也發(fā)現(xiàn)了一些影響氣調(diào)效果的原因,如倉房氣密性細節(jié)的處理對氮氣濃度的影響、氮氣分布管道布置對氮氣死角的影響等,下一步將不斷完善,提升儲糧效果。