鄂中地区平房仓稻谷氮气气调储藏应用研究

关键词 氮气储藏 气密性 智能控制 工艺优化
随着我国氮气气调储粮规模的不断扩大，技术 应用日趋成熟，效果更加明显。氮气气调能有效抑 制害虫发生，对书虱、螨类防治作用明显，能消除 粮堆局部高温，保持储粮品质和新鲜度。但在实际 应用中，不同仓房充氮气调储藏效果差别较大，其 原因与仓房气密性、充氮工艺等因素有很大关系。 怎样确保仓房气密性达标、优化充氮工艺是气调储 粮规模化应用的关键。本试验通过对粮堆采取 “五 面”密闭，在仓房良好、气密性达标的前提下，利 用气调智能控制系统对充氮作业和氮气储藏过程进 行智能化控制与管理，取得了良好效果。
注：图中 ：①７月１日１５∶３０ 开 始 充 氮 ； ②７ 月 ８ 日１０∶００ 氮气浓度达到９８％；③９月 ９日 １４∶００开 始 散 气；④９月 １０日０５∶００结束散气；水平虚线表示９８％氮气浓度
图 ２ ９ 号 仓 自 动 检 测 的 氮 气 浓 度 ２．１．２ 手 动 检 测 氮 气 浓 度
手动检测的氮气浓度数据采用 Ｅｘｃｅｌ处理后绘 制成最 高、 最 低、 平 均 氮 气 浓 度 三 条 曲 线， 见 图 ３。三 条 曲 线 的 变 化 趋 势 基 本 一 致， 平 均 浓 度 除 ２０１３年８月２７日前后近３ｄ略低于 ９８％， 约等于 ９７．５％外，其 余 时 间 段 氮 气 浓 度 均 高 于 ９８％， 最
系统包 括 计 算 机 操 作 软 件、 供 氮 与 检 测 机 构 等，能实现充氮气调储粮工作流程的智能控制和终 端设备远程操作。系统预设有多种充氮模式，选定 模式设定参数启动系统，即开始自动充氮操作，氮 气浓度或气囊内压力达到预设值时结束充氮作业。 １．１．５ 本 地 气 候 对 粮 温 的 影 响
图 ３ ９ 号 仓 手 动 检 测 的 氮 气 浓 度
图 ４ 粮 堆 温 度 变 化 曲 线 ２．２ 粮 温 变 化
９ 号 仓 粮 温 变 化 趋 势 见 图 ４。 可 看 出 最 高 粮 温 、 最低粮温和平均粮温变化基本一致，充氮前气温升 高 较 快 的 ３～６ 月 的 粮 温 比 气 温 较 低 的 １～２ 月 上 升 幅度大；２０１３年７月１ 日 开 始 充 氮 约 １５ｄ 后， 三 条曲线恢复到接近水平直线状，而非常规储藏状态
下粮温继续上升并在９月中旬达到最高，说明充氮 储藏能抑制粮温的快速升高。平均粮温和最低粮温 线均 有 两 个 较 大 的 上 升 拐 点， 其 一 是 ２０１３ 年 ３ 月 １１日前后平均粮温线升幅变 陡， 最 低 粮 温 略 滞 后。 分析认为是气温的快速升高，使粮食呼吸作用和粮 堆内微生物活动增强，加快了粮温上升；其二是 ２０１３年９月９日最高粮温和最 低 粮 温 线 升 幅 变 陡， 平均粮温略滞后。认为是粮堆揭膜散气后，低氧环 境被破坏，粮堆生物成分活动增强，加上高温气候 的综合影响导致了粮温快速上升。粮堆降温通风开 始后，粮温才逐渐下降。 ２．３ 害 虫 情 况
本地区属中纬度北亚热带季风性湿润气候，四 季分 明，１ 月 最 冷， 平 均 气 温 ３．４℃；７ 月 最 热， 平均气 温 ２７．７℃。 通 常 情 况 下， 常 规 储 藏 的 稻 谷 粮堆温度从３月份开始明显上升，９ 月 中 旬 升 至 最 高 ， 可 达 ３０℃ 左 右 。９ 月 入 秋 后 气 温 逐 日 下 降 且 昼 夜温差变大，随着阶段性通风降温，粮温逐渐下
系统 所 测 氮 气 浓 度 数 据 见 图 ２。 由 图 可 知： ２０１３年 ７ 月 １ 日 充 氮 时 粮 堆 氮 气 浓 度 接 近 ８５％， 说明入库 新 粮 在 严 实 密 闭 状 态 下， 随 着 气 温 的 升 高，其呼吸作用、微生物活动增强，粮堆内氧气消 耗迅速，使氮气浓度上升。随着充氮时间的延长， ２０１３年７ 月 ８ 日 氮 气 浓 度 达 到 ９８％， 充 氮 停 止。 此段曲线有多个拐点，分析认为对不同通风口充气 时，相应粮堆段氮气浓度差异改变了检测点的氮气 浓度。其中较大的拐点是第一次顺序充氮至第三个 通 风 口 时 检 测 点 氮 气 浓 度 变 化 的 结 果。２０１３ 年 ７ 月８日 充 氮 结 束 到 ９ 月 ９ 日 揭 膜 散 气 约 ６４ｄ 内， 除 ８ 月 下 旬 约 ５ｄ 时 间 粮 堆 氮 气 浓 度 低 于 ９８％ 仍 高 于９７．５％外， 其 余 时 间 段 均 超 过 了 ９８％。 说 明 ９ 号仓２８３ｓ的 气 密 性 能 满 足 气 调 储 粮 的 基 本 要 求。 ９ 月 ９ 日 散 气 后 ， 氮 气 浓 度 呈 直 线 下 降 ，９ 月 １０ 日 恢 复 至 ７９％ 大 气 状 态 ， 散 气 用 时 ２７ｈ。
仓储技术
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鄂中地区平房仓稻谷氮气气调储藏应用研究＊
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彭明文 （中 央 储 备 粮 荆 门 直 属 库 ４４８１２４）
摘 要 粮堆 “五面” 密闭，在仓房气密性达到４ｍｉｎ的情况下，利用智能气调管理系 统进行充氮，一次将氮气浓度充 至 ９８％ 以 上，９８％ 左 右 的 氮 气 维 持 时 间 超 过 ２ 个 月。 通 过 该方法储存新收获水分１４．５％的 晚 籼 稻 谷， 在 气 调 储 藏 期 间 快 速 上 升 的 粮 温 得 到 抑 制， 储 粮害虫得到有效防治；扦样检测水分下降０．１个百分点，脂肪酸值上升０．３ （ＫＯＨ／干基）／ （ｍｇ／１００ｇ）， 储 粮 品 质 保 持 良 好 ， 有 效 保 证 了 储 粮 安 全 度 夏 ， 气 调 运 行 成 本 ０．５６ 元／ｔ· 年 。
安全管理。充氮储藏过程中，进入仓内作业时 均须 携 带 氧 气 报 警 仪，并 保 证 环 境 氮 气 浓 度 在 １９．５％ 以 上 。 如 需 进 入 气 囊 内 作 业 ， 必 须 佩 戴 能 正 常使用的正压空气呼吸器，保证不少于２人在现场 作业。揭膜前利用环流风机强排散气，当仓内氮气 浓 度 达 到 １９．５％ 后 进 仓 揭 膜 。 １．２．３ 试 验 数 据
高９９％，与自 动 检 测 的 结 果 基 本 一 致。 平 均 线 更 接近最高线，最低线 波 动 幅 度 较 大， 最 高 ９８．５％， 最低９５．０％。说 明 粮 堆 内 多 数 监 测 点 的 氮 气 浓 度 均超过了 ９８％， 所 设 的 手 动 检 测 点 具 代 表 性， 较 真实地反映了粮堆内实际氮气浓度，但整仓仍存在 充氮不均的情况。
本地 ２０１２ 年 产，２０１３ 年 １ 月 入 库 晚 籼 稻 谷 ５４６６ｔ，散装储存， 粮 堆 高 ６．０ ｍ， 粮 食 入 库 时 质 量 状 况 见 表 １。
表 １ ９ 号 试 验 仓 入 仓 粮 食 质 量
整精 出糙 黄粒
谷外 脂肪酸值
品尝
水分 （％ ）
杂质 （％ ）
米率 （％ ）
率 （％ ）
氮气浓度检测。分设氮气浓度自动检测点和手 动检测点，便于比较系统自动检测的氮气浓度准确 性。手动检测点设在氮气浓度可能最低的部位，见 图１中 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 四 点， 各 点 分 上、 中、 下 三 层，分别离 粮 面 ８０ｃｍ、３３０ｃｍ、５０ｃｍ， 每 天 上 午１０∶００检测并记录。自动检测点设在图 １ 中 Ｅ、 Ｆ两点粮面，两点沿仓房横轴斜对称分布，通过氧 气传感器自动检测氮气浓度。其中一点为主氮浓度 检测点即系统自动检测显示的氮气浓度；另一点为 副氮浓度检测点 （备用）。
仓内四周挂膜。仓内四周利用槽管挂聚氯乙烯 薄膜，膜下缘 与 地 坪 重 叠 ５０ｃｍ， 并 用 ＰＶＣ 胶 与 地面粘牢。通风口 处 的 挂 膜 剪 掉 后 用 ＰＶＣ 胶 与 内 壁粘牢，其外侧用 ＰＶＣ 胶 粘 上 薄 膜 密 封 并 压 紧 盖 板。进粮 仓 门 处 的 挂 膜 剪 开 留 出 门 洞，四 周 用 ＰＶＣ 胶与门框粘接好。粮食满仓后 用 砖 封 砌 门 洞， 墙体抹平后用 ＰＶＣ 胶粘上聚氯乙烯薄膜密封。
平均值。充氮期间，粮堆内空气通过环流风机间断 性排出，囊内保持负压状态。当仓内氮气浓度达到 目标浓度后停止排气，继续充气至囊内达到预设压 力值后停机，完成充氮作业。具体参数设定为：抽 空负压值 －２５Ｐａ、 维 持 负 压 值 －５Ｐａ、 目 标 仓 压 值２０Ｐａ、 暂 停 仓 压 值 １０Ｐａ、 充 氮 量 值 １５００ ｍ３、 目标氮气浓度值９８％、环流时间值 ３ｈ。 充氮开始 阶段，将 供 氮 浓 度 定 为 ９９％， 当 仓 内 氮 气 达 到 ９０％后供氮浓度调整 为 ９９．５％， 以 提 高 充 氮 速 度， 节约能耗。
充 氮 时 间 。９ 号 试 验 仓 ２０１３ 年 ７ 月 １ 日 １５：３０ 开始充氮，７月７日０８：００充氮 结 束 后 进 入 富 氮 储 藏 期，９ 月 ９ 日 揭 膜 后 利 用 仓 内 换 气 风 机 强 排 散 气。
充氮工艺。 利 用 智 能 控 制 系 统 的 “负 压 充 氮” 模式进行充氮，氮气从每个通风口逐个充入，单个 通风口的充氮量等于设定充氮量除以通风口数量的
图 １ 氮 气 浓 度 检 测 与 粮 食 扦 样 点 布 置 粮温检测。按照粮情测控系统相关规范布点， 每 周 一 上 午 ９：３０ 定 时 检 测 并 记 录 。 害虫检测。按照 《粮油储藏技术规范》 规定布 点，用陷阱测虫器诱捕并结合虫筛全仓检查。开机 充氮前、揭膜散气完及次年充氮前各检测记录一次。 存粮品质检测。按 “梅花形” 设８个点，见图
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１中 “１～８” 点。各点 分 上、 中、 下 三 层， 分 别 离 粮 面 ５０ ｃｍ、３００ ｃｍ、５５０ ｃｍ， 四 周 各 点 离 墙 ２００ｃｍ， 扦 取 各 点 综 合 样 检 测 粮 食 质 量 品 质 。
２ 结果与分析
２．１ 粮 堆 氮 气 浓 度 ２．１．１ 自 动 检 测 氮 气 浓 度
检测气密性。利用智能控制系统自动检测仓房 气 密 性， 设 定 开 始 气 压 －３００ Ｐａ， 结 束 气 压 －１５０Ｐａ，所测气 密 性 时 间 值 为 ２８３ｓ， 即 ９ 号 试 验仓－３００Ｐａ升至－１５０Ｐａ的半衰期 为 ２８３ｓ， 符 合 气 调 储 粮 仓 气 密 性 １５０ｓ～３００ｓ的 要 求 。 １．２．２ 充 氮 作 业 与 管 理