東南沿海地區淺圓倉進口大豆控溫氣調試驗*

董曉歡 岳綱冬 白春啟 史常旋 吳東亮 張河毅

(1 中央儲備糧廈門直屬庫有限公司 361026)(2 中國儲備糧管理集團有限公司福建分公司 350008)(3 河南工業大學糧油食品學院 450000)

我國是大豆消費大國，2019年進口大豆約占全國大豆消費總量的90%[1]。進口大豆由于雜質含量高、含油量高、入境前儲藏環境較差等原因，導致其存在易發熱、易發霉、易生蟲和易結露的問題[2]。尤其在高溫高濕的東南沿海地區，淺圓倉進口大豆的長期安全儲藏問題亟待解決。

中央儲備糧廈門直屬庫有限公司(以下簡稱廈門庫)位于東南沿海地區，年平均氣溫21℃，冬季溫暖濕潤、夏季高溫高濕。控溫氣調技術是一種綜合運用氮氣氣調、空調控溫和內環流均溫的綠色儲糧技術，該技術的運用可使高溫高濕地區淺圓倉內糧食長期保持準低溫的安全狀態，同時起到殺蟲、防霉、抑菌和延緩糧食品質劣變的作用[3]。因此，探究控溫氣調技術對廈門庫淺圓倉進口大豆安全儲藏的影響，對東南沿海地區的進口大豆儲藏有重要的參考意義。

1 材料和方法

1.1 試驗倉及配套設施

試驗倉203倉，對照倉205倉、302倉均為淺圓倉；內徑24 m，裝糧線高25.82 m，設計倉容為8500 t；倉墻為鋼筋砼結構，厚度28 cm。供試倉房配備了智能充氮系統、內環流均溫系統、專用空調控溫系統、數字測溫系統及閥控式防分級裝置等儲糧設備。糧倉專用空調通過保溫管道連接到倉內，為防止漏氣和熏蒸造成空調腐蝕，在進出風管中安裝有電動氣密蝶閥。

1.2 儲糧情況

試驗糧食基本情況見表1。

表1 儲糧情況

1.3 儀器與設備

1.3.1 智能充氮系統 產氣量為400 Nm3/h的變壓吸附式制氮機組，產氣濃度為99.5%。

1.3.2 數字測溫系統 北京產，軟件型號VER 9.4-20140815。

1.3.3 糧倉專用空調 上海產，型號YGLA-022DA/A，制冷量22.8 kW，功率9.1 kW。

1.3.4 內環流風機 深圳生產，型號HF-250PE，額定功率255 W。

1.3.5 閥控式防分級裝置 江門產。

1.3.6 氧氣濃度檢測儀 德國產，型號X-am5000。

1.4 試驗方法

1.4.1 備倉工作 進口大豆經長時間的夏季海上運輸，導致糧溫升高，容易出現發熱霉變等情況。提前備倉便于進口大豆及時入倉，進行谷冷通風降溫。備倉工作主要包括倉房及設施設備的檢查、清理、維護；空倉消殺；對擋糧門、工藝孔洞、工藝構件過墻交接縫進行封堵。

1.4.2 進口大豆入庫 進口大豆雜質較高，且由于淺圓倉斗提輸送設備會導致糧食破碎率增加。因此，入倉時采用閥控式防分級裝置[4]進行布料，減少了雜質、破碎粒的聚集，提高糧堆的孔隙度，有利于整個糧堆的均勻通風[5]。入庫后及時進行糧面平整和降溫。

1.4.3 內環流均溫系統的安裝 在靠近倉壁 20 cm～40 cm處，垂直將Φ110 mm PVC管插入糧堆1 m，再采用同口徑的PVC管和三通連接管將每根間隔約1 m的垂直PVC管連接組合成半圓形通風管道，覆蓋整倉四周糧面。在通風管道中間放置內環流風機，接通電源。

1.4.4 技術路線 冬季機械通風結束后，采用下充上排的方式對三個供試倉房進行充氮氣調。當倉溫高于23℃時，203倉、205倉利用夜間0:00～6:00進行空調控溫；另外，當203倉外圈表層糧溫高于26℃時，開啟內環流風機，降低糧堆外圈糧溫，外圈表層糧溫低于23℃時，停止環流。302倉氣調期間沒有進行控溫。供試倉房各項技術操作見表2。

表2 供試倉房技術操作

1.4.5 數據分析與處理 本文所指溫度均指平均溫度。所有數據均使用Graphpad Prism 7.0分析處理。

2 結果與分析

2.1 淺圓倉控溫氣調系統

進口大豆呼吸作用會消耗自身干物質，呼吸過程會產生熱量和水分。進口大豆糧堆孔隙度相對較差，呼吸作用產生的熱量和水分難以散發，若不及時處理可能會造成糧堆發熱，甚至霉爛[6]。這些因素都會影響進口大豆的安全儲藏。倉頂專用空調未進行氣密性改造前，采用空調和內環流風機控溫雖然可以有效降低表層糧堆溫濕度，卻無法進行控溫處理，夏季糧溫上升很快，只能縮短氣調周期，殺蟲效果較差。

2.1.1 糧倉專用空調氣密性改造 為進行控溫氣調試驗，廈門庫對203倉、205倉的糧倉專用空調進行氣密性改造，同時選擇空調未改造的302倉作為對照倉。各供試倉房改造前后從500 Pa降至250 Pa的半衰期見表3。

表3 倉房氣密性

由表3可知，經糧倉專用空調氣密改造后，倉房半衰期符合淺圓倉整倉氣調氣密性要求。

2.1.2 淺圓倉控溫氣調系統運行流程 控溫氣調系統如圖1所示，氮氣可通過地槽口進入糧倉，從下向上進行充氣，糧倉內氣體可經由上端管道輸送至倉外。糧倉專用空調可對倉內空間氣體循環制冷，能有效延緩氣調期間倉溫及表層糧溫的升高。內環流均溫系統可通過內環流風機將四周表層糧堆中的濕熱氣體抽出，均衡表層糧堆溫濕度。

圖1 淺圓倉控溫氣調系統

2.2 控溫效果分析

203倉、205倉、302倉于3月12日前完成充氮操作。為了研究控溫氣調倉203倉表層糧溫及整倉平均糧溫變化情況，每周檢測一次表層糧溫及平均糧溫。并對三個供試倉控溫數據進行對比，選定時間為203倉氣調開始的3月12日到結束的8月6日。

2.2.1 糧堆表層糧溫分析 如圖2所示，4月16日前，203倉與302倉表層糧溫均低于19℃，且未出現明顯區別；4月16日～6月4日期間，203倉與302倉表層糧溫均低于26℃，但兩倉表層糧溫均呈現明顯的上升趨勢。6月4日～8月6月期間，203倉表層糧溫穩定在24℃～27℃，且未出現明顯的上升趨勢；而302倉在6月25日達到最高溫度29.2℃，糧溫過高，因而停止氣調，并及時進行谷冷通風降溫。

圖2 淺圓倉表層糧溫變化

經統計，203倉共氣調147 d，302倉共氣調105 d。因此說明控溫氣調技術可以明顯延緩夏季高溫導致的表層糧溫上升趨勢，并延長氣調周期。

此外，選擇6月25日203倉和205倉外圈表層糧溫數據，分析了空調控溫+內環流均溫和空調控溫的應用對其影響。結果顯示外圈表層糧溫通過空調控溫單次可降低0.3℃，而增加內環流均溫后，外圈表層糧溫單次可降低2.2℃。結果說明，內環流均溫技術可以顯著降低夏季糧堆外圈表層溫度。

供試倉房平均糧溫變化如圖3所示。203倉、205倉平均糧溫總體呈現線性上升，302倉在谷冷前也呈現相同趨勢。203倉平均糧溫線性擬合方程為y=0.2103x+10.855，R2=0.9863；205倉平均糧溫線性擬合方程為y=0.215x+11.059，R2=0.9862；302倉氣調期間平均糧溫線性擬合方程為y=0.2437x+11.098，R2=0.9911。203倉與205倉斜率R2接近，而302倉斜率R2則明顯高于其他兩倉。結果說明，控溫技術的應用可以顯著降低整倉平均糧溫的升高，但空調控溫+內環流均溫與空調控溫并未出現明顯的平均糧溫變化。

圖3 淺圓倉平均糧溫變化

2.3 糧堆氮氣濃度分析

各倉房氣調期間平均氮氣濃度如圖4所示。3月12日充氮至濃度高于98.5%，隨后，各倉整體呈現濃度上升的趨勢。203倉在4月2日達到最高濃度99.6%后下降，并從4月9日起，氮氣濃度穩定在99%左右；205倉則是在4月16日達到最高濃度99.7%后，下降并穩定在99%左右；302倉濃度于4月30日達到99.4%，并穩定至6月25日。結果表明，使用經氣密性改造后的糧倉專用空調和內環流風機進行控溫均不會導致氮氣濃度低于最低殺蟲濃度98%。

圖4 淺圓倉氮氣濃度變化

2.4 殺蟲效果分析

充氮前后害蟲情況如表4所示。經過氣調處理開封后，各倉均未發現活蟲。但是302倉在氣調結束后60 d發現糧堆表層書虱2頭/kg，90 d發現米扁蟲1頭/kg；而203倉和205倉在90 d內均未發現害蟲。

表4 充氮前后蟲口密度變化對比

2.5 經濟效益分析

各供試倉房充氮需要55 h左右，制氮系統運行功率為120 kW，單倉充至氮氣濃度達到98%需耗電6600 kW·h。空調運行功率為9 kW，夜間單次運行需耗電54 kW·h；2臺內環流風機運行10 h耗電5 kW·h。本次試驗期間，空調共運行84次，內環流風機運行20次。谷冷機功率為60 kW，302倉氣調結束后谷冷降溫共耗電9730 kW·h；302倉從7月2日開始進行空調控溫，單次運行6 h，共運行35次。能耗如表5所示，控溫氣調技術的應用可以明顯降低噸糧成本，同時讓氣調周期延長42 d，大幅度提升了氣調殺蟲效果。此外，控溫氣調技術的應用，減少了淺圓倉薄膜氣囊密閉產生的費用[7]。這表明，控溫氣調技術的應用具有顯著的經濟效益。

表5 儲糧能耗情況表

3 討論

董曉歡[7]和鄒易[3]分別進行了淺圓倉和高大平房倉的膜下氣調膜上控溫試驗。但該控溫模式存在薄膜下糧溫與空間溫度差異較大的問題，可能導致薄膜下糧食結露，甚至霉變。此外，薄膜氣囊密閉會產生一定的人工費和材料費，費時費力。因此，本次研究以無薄膜氣囊密閉的進口大豆作為研究對象，進行淺圓倉內同一空間的控溫氣調試驗。

試驗結果顯示，控溫氣調系統可以通過延緩整倉糧溫及表層糧溫上升幅度，進而延長氣調周期，確保進口大豆的長期安全儲藏。其具體原因可能是空調及內環流風機的運行可以改變倉房內原有的微氣流循環，形成帶有冷源的微氣流循環；同時，氮氣氣調可以有效降低進口大豆的呼吸作用，并抑制微生物的繁殖，以此降低糧堆內熱量的產生。氣調期間，糧倉專用空調及內環流風機的應用并不會導致整倉氮氣濃度的下調。證明接入改造空調后淺圓倉從500 Pa降至250 Pa半衰期接近5 min時，滿足控溫氣調技術的應用要求。

夏季高溫會導致糧堆淺層外圈積熱，出現糧堆溫差過大的情況，可能會導致水分轉移，造成糧堆局部發熱，甚至是霉變。內環流均溫可以抽出淺層糧堆的濕熱空氣，減少該情況的發生。在本次試驗中，內環流風機的應用可起到顯著降低外圈表層糧溫的作用，所以內環流均溫也是控溫環節的重要一環。

綜上所述，控溫氣調技術可以有效延緩氣調期間糧溫上升的幅度，提升殺蟲效果，是一項值得推廣的綠色儲糧技術。

4 結論

本試驗通過對糧倉專用空調進行改造，滿足了控溫氣調技術的應用要求。該項技術在殺蟲、控溫、節能等方面都有明顯的效果，是一項可在東南沿海地區甚至是其它地區推廣的綠色儲糧技術。同時，本試驗也為東南沿海地區淺圓倉進口大豆長期安全儲藏提供了依據。