◎ 周曉軍,渠琛玲,李紅雨,司雪梅,代 永,梁浩然,王紅亮
(1.河南鄭州興隆國(guó)家糧食儲(chǔ)備庫(kù),河南 鄭州 450000;2.河南工業(yè)大學(xué)糧油食品學(xué)院,河南 鄭州 450001)
小麥?zhǔn)鞘澜缟先蠹Z食作物之一,是總產(chǎn)量?jī)H次于玉米、排名第二的糧食作物,而在食用總量上位于第一位[1]。小麥?zhǔn)鞘澜缟献钤缭耘嗟霓r(nóng)作物之一,除了熱帶地區(qū),可在其他任何氣候條件的土地上種植,為超過(guò)60個(gè)國(guó)家的人們提供10%~20%的能量攝入[2]。作為我國(guó)北方的主要糧食作物之一,小麥的生產(chǎn)、儲(chǔ)藏對(duì)社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。由于倉(cāng)內(nèi)水分分布不均勻以及后熟期呼吸旺盛,如果不能及時(shí)采取措施,糧堆內(nèi)會(huì)出現(xiàn)局部水分過(guò)高、發(fā)熱霉變現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)當(dāng)小麥堆溫度低于15 ℃,小麥堆水分在12.0%~12.5%(安全水分)時(shí),可以有效避免蟲(chóng)害的發(fā)生,抑制糧堆中生物體的生命活動(dòng),延緩儲(chǔ)糧品質(zhì)的劣變[3]。
為了提高糧食穩(wěn)定性,降低熏蒸期間的安全風(fēng)險(xiǎn),在入庫(kù)后熏蒸前,對(duì)整倉(cāng)糧食進(jìn)行機(jī)械通風(fēng),從而達(dá)到均溫保水的目的[4-5]?!癠”字型一機(jī)三道通風(fēng)是最為常用的地上籠通風(fēng)形式,即1個(gè)分配器分出3個(gè)支風(fēng)道,其目的是將風(fēng)機(jī)的風(fēng)量均勻地分配到各支風(fēng)道中,保證糧堆送風(fēng)的均勻性[6]。機(jī)械通風(fēng)在小麥儲(chǔ)藏中具有降溫效果顯著、費(fèi)用較低等特點(diǎn),在確保儲(chǔ)糧安全方面,發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[7]。本次實(shí)驗(yàn)以當(dāng)年入倉(cāng)的新小麥為研究對(duì)象,在外部環(huán)境等條件相同的情況下,探索不同風(fēng)道類型、不同通風(fēng)方式在均溫、保水等方面的效果及應(yīng)用,以期找到均溫保水的最佳通風(fēng)途徑。
倉(cāng)房情況見(jiàn)表1。
表1 倉(cāng)房情況表
試驗(yàn)所用風(fēng)機(jī)見(jiàn)表2。
表2 試驗(yàn)所用風(fēng)機(jī)表
鑫勝數(shù)字糧情測(cè)控系統(tǒng),行間距4.0 m,距墻0.5 m,每行8根測(cè)溫線,每根4層布點(diǎn),共計(jì)416個(gè)測(cè)溫點(diǎn),下點(diǎn)距地0.3 m,上點(diǎn)距糧面0.5 m,中間兩點(diǎn)間距1.7 m。
1號(hào)倉(cāng)。地上籠,“圭”字型,風(fēng)道距南北墻、支風(fēng)道距東西墻均1 m,東西走向相鄰支風(fēng)道間距3 m,風(fēng)道長(zhǎng)15 m。通風(fēng)途徑比k=1.2。
7號(hào)倉(cāng):地上籠,“U”字型,一機(jī)三道,南北各4組風(fēng)道,12個(gè)支風(fēng)道。風(fēng)道距南北墻1 m,支風(fēng)道間距東西墻2.5 m,南北走向相鄰支風(fēng)道間距5 m,支風(fēng)道長(zhǎng)12.75 m,通風(fēng)途徑比k=1.4。
①溫濕計(jì)。長(zhǎng)方形毛發(fā)式干濕計(jì)和庫(kù)區(qū)氣象站采集數(shù)據(jù)相結(jié)合。②測(cè)水儀。LDS-1H型谷物水分測(cè)定儀。
控制氣溫與糧溫之間的溫差在5 ℃以上為宜,大氣濕度在80%以內(nèi)為宜。當(dāng)糧堆平均溫度達(dá)到28 ℃,糧層間溫度梯度小于1.6 ℃時(shí)結(jié)束通風(fēng)。
(1)1號(hào)倉(cāng)。先采用壓入式通風(fēng):通風(fēng)前將通風(fēng)口打開(kāi),間隔開(kāi)啟窗戶,開(kāi)啟通風(fēng)口內(nèi)軸流風(fēng)機(jī),使冷空氣由通風(fēng)口經(jīng)地上籠風(fēng)道均勻進(jìn)入糧堆進(jìn)行冷熱空氣交換,流經(jīng)糧面由排風(fēng)扇排出倉(cāng)外。間歇作業(yè),合計(jì)40 h后,通過(guò)糧情檢測(cè)發(fā)現(xiàn)某一糧層持續(xù)通風(fēng),但溫度沒(méi)有變化,便調(diào)整為吸出式通風(fēng)。通風(fēng)前將風(fēng)道口打開(kāi),間隔開(kāi)啟窗戶,開(kāi)啟通風(fēng)口內(nèi)的雙向軸流風(fēng)機(jī),使冷空氣經(jīng)糧面進(jìn)入糧堆進(jìn)行冷熱氣體交換,由軸流風(fēng)機(jī)排出倉(cāng)外。兩次通風(fēng)間歇作業(yè),合計(jì)77 h。
(2)7號(hào)倉(cāng)。采用壓入式通風(fēng):通風(fēng)前將風(fēng)道口打開(kāi),間隔開(kāi)啟窗戶,開(kāi)啟通風(fēng)道軸流風(fēng)機(jī),產(chǎn)生的負(fù)壓,使冷空氣由通風(fēng)口經(jīng)地上籠風(fēng)道均勻進(jìn)入糧堆進(jìn)行冷熱空氣交換,流經(jīng)糧面由排風(fēng)扇排出倉(cāng)外,間歇作業(yè),合計(jì)90.5 h。
(1)環(huán)境濕熱度檢測(cè)。由干濕計(jì)和庫(kù)區(qū)氣象站連續(xù)采集數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)庫(kù)保存基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
(2)糧溫、倉(cāng)溫檢測(cè)。由智能化多功能糧情檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè),2 h檢測(cè)一次,數(shù)據(jù)庫(kù)記錄糧情報(bào)表。
(3)水分檢測(cè)。采用水分測(cè)定儀和深層扦樣器,選取的7個(gè)扦樣點(diǎn)分7層進(jìn)行取樣,每2天扦樣測(cè)定一次,采用快速水分檢測(cè)儀檢測(cè),并用烘箱進(jìn)行水分對(duì)比。
(4)能耗檢測(cè)。安裝一塊三相電度表,記錄每天通風(fēng)用電度數(shù)。
儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)技術(shù)是我國(guó)糧食儲(chǔ)藏的重要技術(shù)之一,具有投資少、能耗低、簡(jiǎn)單易行等特點(diǎn),在糧食倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)廣泛應(yīng)用[8]。通過(guò)對(duì)剛?cè)雮}(cāng)的糧食進(jìn)行通風(fēng),能夠顯著降低糧溫,保證糧食安全儲(chǔ)藏。1號(hào)和7號(hào)倉(cāng)通風(fēng)前后糧溫變化情況表3所示,1號(hào)倉(cāng)通風(fēng)前糧溫最高為35.8 ℃,通風(fēng)后最高糧溫為32.1 ℃,降低了3.7 ℃,此外,通風(fēng)前倉(cāng)內(nèi)糧溫為23.1~35.8 ℃,通風(fēng)后倉(cāng)內(nèi)糧溫范圍為24.7~32.1 ℃,盡管最低糧溫有所上升,但是糧溫變得更加均勻,有利于糧食的儲(chǔ)藏[9]。在測(cè)定的四層糧溫中,第一層和第二層糧溫降低幅度分別為3.7 ℃和3.8 ℃,第三層和第四層糧溫降低幅度分別為2.9 ℃和2.0 ℃,可能是因?yàn)榈谝粚雍偷诙犹幱谏喜?,熱量更加易于散失?號(hào)倉(cāng)通風(fēng)前糧溫最高為34.0 ℃,通風(fēng)后糧溫最高為32.0℃,降低了2.0 ℃,與1號(hào)倉(cāng)相同,通風(fēng)后倉(cāng)內(nèi)糧溫變得更加均勻,通風(fēng)過(guò)后第三層和第四層的平均糧溫均有所下降,但是第一層和第二層的糧溫分別上升了1.4 ℃和0.5 ℃,可能是這兩層開(kāi)始的糧食溫度過(guò)低,通風(fēng)導(dǎo)致熱量傳遞,促使該處糧溫上升。通過(guò)比較1號(hào)倉(cāng)和7號(hào)倉(cāng)發(fā)現(xiàn),通風(fēng)后1號(hào)倉(cāng)的糧溫范圍為24.7~32.1 ℃,7號(hào)倉(cāng)的糧溫范圍為23.6~32.0 ℃,表明兩種方式通風(fēng)的效果基本相當(dāng)。
常規(guī)的機(jī)械通風(fēng)降溫除了降低糧溫外還不可避免地造成了儲(chǔ)糧水分丟失,導(dǎo)致儲(chǔ)糧損耗增加。為了減少通風(fēng)過(guò)程中水分散失導(dǎo)致的損失,不少單位在探究保水通風(fēng)的方法,白劍俠等[11]分別采用離心風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)在冬季對(duì)庫(kù)存小麥進(jìn)行降溫通風(fēng)試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)既可以達(dá)到降溫的目的,又可以減少因通風(fēng)所產(chǎn)生的糧食水分損耗,提高經(jīng)濟(jì)效益。閆保青等[12]利用低功率軸流風(fēng)機(jī)上行式機(jī)械通風(fēng)與內(nèi)環(huán)流通風(fēng)相結(jié)合對(duì)小麥進(jìn)行分階段通風(fēng),實(shí)現(xiàn)了降溫保水的通風(fēng)目的。通風(fēng)前后1號(hào)倉(cāng)和7號(hào)倉(cāng)各取樣點(diǎn)水分見(jiàn)表4,通風(fēng)過(guò)后,1號(hào)倉(cāng)整倉(cāng)水分下降0.3%,7號(hào)倉(cāng)整倉(cāng)水分下降0.7%,因此在保水方面,1號(hào)倉(cāng)所采用的通風(fēng)方式較好,說(shuō)明采用“圭”字型通風(fēng)道,并以吸出式和壓入式通風(fēng)相結(jié)合的方式保水效果更好。
表3 1號(hào)和7號(hào)倉(cāng)通風(fēng)前后糧溫變化情況表
表4 通風(fēng)前后1號(hào)倉(cāng)和7號(hào)倉(cāng)各取樣點(diǎn)水分表
糧庫(kù)配備的風(fēng)機(jī)功率較大,并且工作時(shí)間較長(zhǎng),不合理的使用方式不僅會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失,更會(huì)導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。近年來(lái)提高能源的利用率,控制能源的消耗已成為國(guó)家政策的導(dǎo)向,就糧倉(cāng)糧食儲(chǔ)藏保管而言,主要涉及到的是通風(fēng)降溫、降水時(shí)風(fēng)機(jī)的使用。如表5所示,1號(hào)倉(cāng)和7號(hào)倉(cāng)通風(fēng)過(guò)程分別耗電1 848 kW·h和2 172 kW·h,折合人民幣分別為1 512元和1 777元,1號(hào)倉(cāng)所采用的通風(fēng)方式能耗較低。
表5 1號(hào)和7號(hào)倉(cāng)通風(fēng)過(guò)程消耗電量和費(fèi)用表
軸流風(fēng)機(jī)功率小,通風(fēng)時(shí)間比較長(zhǎng)。但由于軸流風(fēng)機(jī)風(fēng)量小、風(fēng)壓低,氣流穿過(guò)糧層的速度較低,與糧粒間的熱交換更充分,糧粒內(nèi)部熱量向外擴(kuò)散緩慢均勻,冷卻徹底,更有利于實(shí)現(xiàn)均溫效果。雖然糧堆溫度下降緩慢,但全倉(cāng)糧堆各層溫度較均衡,糧層間的溫度梯度較小,均在1.6 ℃以內(nèi)。利用軸流風(fēng)機(jī)保水均溫通風(fēng),糧堆的水分散失小,在一個(gè)通風(fēng)周期內(nèi)水分散失基本控制在1%以內(nèi)。兩倉(cāng)糧食通過(guò)軸流風(fēng)機(jī)小風(fēng)量低速通風(fēng),均達(dá)到了均溫、保水的目的。在糧堆物理特性相同、風(fēng)機(jī)相同前提下,“U”字型風(fēng)道較“圭”字型風(fēng)道水分散失較多,糧食重量損失近35 t,折合人民幣約86 000元。
實(shí)驗(yàn)中1號(hào)倉(cāng)采用“圭”字型地上籠風(fēng)道,并將壓入式和吸出式通風(fēng)方式相結(jié)合,7號(hào)倉(cāng)采用“U”型地上籠風(fēng)道,采用壓入式通風(fēng)方式。結(jié)果表明,1號(hào)倉(cāng)和7號(hào)倉(cāng)的降溫效果基本一樣,但是7號(hào)倉(cāng)糧食水分損失和能耗費(fèi)用均大于1號(hào)倉(cāng)。因此,實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該采用“圭”字型地上籠風(fēng)道,并將壓入式和吸出式通風(fēng)方式相結(jié)合,在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間轉(zhuǎn)換通風(fēng)方式,既能達(dá)到保水降溫的效果,又能夠降低能耗。