武芳 李超 張美麗 常春立 張瑞杰

摘 要：糧食是人們賴以生存的必需品，關(guān)系到國計(jì)民生，因此對谷物儲(chǔ)藏通風(fēng)進(jìn)行科學(xué)管理就顯得尤為重要。本文通過對國內(nèi)外谷物儲(chǔ)藏通風(fēng)管理的研究現(xiàn)狀進(jìn)行梳理，并對谷物儲(chǔ)藏通風(fēng)管理所存在的問題進(jìn)行剖析，進(jìn)而提出相關(guān)建議，對如何科學(xué)儲(chǔ)藏谷物、通風(fēng)具有一定的啟示指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：谷物;儲(chǔ)藏;通風(fēng);管理

Abstract：Grain is a necessity for peoples survival， which is related to the national economy and peoples livelihood， so how to manage grain storage and ventilation scientifically is particularly important.This paper reviews the research status of grain storage ventilation management at home and abroad， and analyzes the problems existing in grain storage ventilation management， and then provides relevant suggestions. This paper has certain enlightenment and guidance significance on how to store grain and ventilation scientifically.

Key words：Grain; Store; Air circulation; Administration

糧食儲(chǔ)藏是糧食流通的重要環(huán)節(jié)，儲(chǔ)藏質(zhì)量的高低直接關(guān)系到可用性糧食的數(shù)量和質(zhì)量，我國糧食收獲后經(jīng)脫粒、晾曬、儲(chǔ)存、運(yùn)輸?shù)戎匾h(huán)節(jié)，其中損失率高達(dá)15%，遠(yuǎn)超過聯(lián)合國糧農(nóng)組織標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的5%[1]。此外，對糧食的通風(fēng)管理尤為重要，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國糧食作物收獲后因氣候潮濕、晾曬不科學(xué)或未達(dá)到安全儲(chǔ)藏水分標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致谷物發(fā)霉的比例占整體谷物收藏的5%，加上晾曬、拋灑等損失，浪費(fèi)數(shù)量巨大[2]，因此如何對谷物進(jìn)行科學(xué)儲(chǔ)藏、科學(xué)通風(fēng)管理尤為必要。

生物的生命活動(dòng)受到溫度和水分的影響，糧堆內(nèi)的微生物和害蟲因?yàn)闇囟群退值牟煌?，在糧堆內(nèi)進(jìn)行新陳代謝所產(chǎn)生的熱量和水分也會(huì)存在晝夜差異和季節(jié)性差異，導(dǎo)致一年內(nèi)糧堆內(nèi)濕熱的轉(zhuǎn)移方向不同，在春季和夏季糧堆內(nèi)部為“冷芯”，秋冬為“熱芯”。由于內(nèi)外部溫差不同和糧堆的熱惰性：①易產(chǎn)生糧堆內(nèi)部的熱量梯度，從而形成自然對流，發(fā)生熱量的傳遞與偏移，且由于熱濕的耦合效應(yīng)，易形成糧食的局部高溫高濕，從而有利于微生物和害蟲的繁殖代謝，并且易加劇糧食的呼吸作用，導(dǎo)致糧食品質(zhì)下降。②由于谷物內(nèi)部的熱濕遷移，易在內(nèi)部形成低溫高濕的區(qū)域，從而造成露點(diǎn)溫度下的結(jié)露現(xiàn)象，加劇糧堆水分增加，致使谷物發(fā)芽劣變。對我國大型國有糧庫而言，具有單倉容量大的特點(diǎn)，更容易發(fā)生谷物堆積下的濕熱傳遞和發(fā)霉發(fā)芽現(xiàn)象，局部的發(fā)霉發(fā)芽難以發(fā)現(xiàn)，即使發(fā)現(xiàn)，處理難度較大、處理成本較高[3]。

近年來，如何提高谷物儲(chǔ)藏通風(fēng)管理成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究的焦點(diǎn)。雖然我國在谷物儲(chǔ)藏設(shè)施技術(shù)和方法方面具有較大提升，但目前糧食儲(chǔ)藏水分遷移和控制模型研究領(lǐng)域薄弱，因此絕對水勢遷移下的糧食儲(chǔ)藏存在許多問題。糧堆是一個(gè)比熱大、蓄熱性強(qiáng)的穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)，散熱和升溫都需要外界的輔助管理，機(jī)械通風(fēng)具有操作簡單、成本低等特點(diǎn)，在改變儲(chǔ)糧生態(tài)、保證儲(chǔ)糧質(zhì)量、排除儲(chǔ)糧隱患等方面具有重要作用，是日常我國最為常用的儲(chǔ)量技術(shù)之一[4]。由于我國儲(chǔ)糧機(jī)械通風(fēng)技術(shù)不完善、控制模型落后等因素，導(dǎo)致耗能高、通風(fēng)誤判、有害通風(fēng)、通風(fēng)后糧食非正常損失等問題時(shí)有發(fā)生，因此如何糾正上述問題，做到科學(xué)儲(chǔ)糧通風(fēng)，是減少儲(chǔ)量損失、提高綠色儲(chǔ)糧的必要前提。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 靜態(tài)儲(chǔ)藏濕熱傳遞的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

影響糧堆生態(tài)變化的主要原因是糧堆即倉庫內(nèi)的溫度和濕度，潘鈺等[5]基于農(nóng)作物的呼吸作用原理，對密封糧堆的中的濕度和溫度進(jìn)行了模擬研究，發(fā)現(xiàn)呼吸作用會(huì)消耗農(nóng)作物的干物質(zhì)，產(chǎn)生熱量和損失，當(dāng)農(nóng)作物溫度較高時(shí)，呼吸作用強(qiáng)，對糧堆的影響也就越大。田海娟等[6]對不同溫度和濕度下的稻谷進(jìn)行了微生物活動(dòng)檢測，發(fā)現(xiàn)糧堆儲(chǔ)藏過程中的溫度變化會(huì)加劇微生物的活動(dòng)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在不同溫度和濕度下儲(chǔ)藏，表層稻谷的微生物的活躍性也會(huì)發(fā)生變化，唐芳等[7]分析研究了小麥儲(chǔ)藏溫度、相對水分對小麥發(fā)芽率的影響，并認(rèn)為糧堆內(nèi)外部之間的溫差不僅是濕熱傳遞下引起糧堆溫度和濕度變化的必要條件，而且是造成糧堆發(fā)熱、影響糧堆生態(tài)穩(wěn)定的重要誘因。Gasto?n A等[8]在季節(jié)變換的條件下，通過建立二元模型預(yù)測小麥在儲(chǔ)糧過程中的溫度變化和濕度變化，從而將糧堆的濕熱傳遞置于可測量模型中。Collins L E[9]研究了小麥在儲(chǔ)藏過程中，水分含量和通風(fēng)對鋸谷盜在糧堆中的分布影響，發(fā)現(xiàn)濕熱傳遞會(huì)造成水分和通風(fēng)的變化，從而造成鋸谷盜的活動(dòng)范圍變化，Chourasia M K[10]通過建立三維模型，研究了糧堆在自然對流下的氣流、熱量和質(zhì)量傳遞情況，利用CFD模擬有限體積的方法建立糧堆相對穩(wěn)定模型。

1.2 糧倉通風(fēng)過程濕熱遷移的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

溫度和水分是影響糧倉儲(chǔ)糧的重要因素，當(dāng)溫度較低時(shí)，可以顯著降低昆蟲和微生物的繁殖，而糧倉內(nèi)過高的溫度則可以使其迅速繁殖，降低儲(chǔ)糧品質(zhì);在儲(chǔ)糧期間過高的濕度會(huì)造成糧堆的生命力旺盛，易引起糧食發(fā)霉、發(fā)熱、生蟲等其他不穩(wěn)定現(xiàn)象，顯著影響糧食質(zhì)量[11]，因此適當(dāng)?shù)目刂萍Z堆溫度和濕度，可以顯著降低糧堆的蟲害、霉菌，從而達(dá)到穩(wěn)定儲(chǔ)糧質(zhì)量、安全儲(chǔ)糧的目的。儲(chǔ)量通風(fēng)的目的是借助于機(jī)械通風(fēng)將糧堆內(nèi)外部的溫度和濕度進(jìn)行兌換遷移，從而改變糧堆的溫度和濕度，由于機(jī)械通風(fēng)是倉庫內(nèi)的氣體流動(dòng)很難測量，而流體動(dòng)力學(xué)CFD方法則彌補(bǔ)了上述不足。王遠(yuǎn)成等[12]基于多空介質(zhì)傳熱傳質(zhì)理論，采用流體動(dòng)力學(xué)CFD的方法進(jìn)行糧堆內(nèi)外部耦合效應(yīng)下的數(shù)值預(yù)測，建立了通風(fēng)儲(chǔ)糧控制模型，預(yù)測了糧堆在通風(fēng)時(shí)的熱量和水分變化規(guī)律。曹崇文[13]建立了糧食干燥模型，王雙林等[14]基于熱質(zhì)交換理論，針對糧倉機(jī)械通風(fēng)過程中的熱量和水分分布規(guī)律進(jìn)行了分析，并進(jìn)一步通過模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了降溫、降水效應(yīng)。

上述研究對糧食儲(chǔ)藏通風(fēng)進(jìn)行了相對豐富的研究，由于糧堆內(nèi)部環(huán)境復(fù)雜，參數(shù)眾多，但仍缺乏相對完善的研究系統(tǒng)，且糧倉濕度控制研究機(jī)理與實(shí)踐仍然存在較大差距，研究模型并不能有效用于指導(dǎo)機(jī)械通風(fēng)作業(yè)，我國糧倉通風(fēng)仍然面臨能耗大、通風(fēng)誤判及無效或有害通風(fēng)等嚴(yán)峻問題，因此對糧堆濕熱遷移與通風(fēng)管理仍然是該領(lǐng)域的主要研究方向和發(fā)展趨勢。

2 谷物儲(chǔ)藏的主要問題

2.1 儲(chǔ)糧的呼吸作用

采用倉庫儲(chǔ)糧是糧食豐收后普遍采用的一種儲(chǔ)糧方式，糧食作為一種生物體，具有吸濕、解濕及呼吸作用，所謂呼吸作用是生物吸進(jìn)氧氣，呼出二氧化碳的生理過程，是維持生命活動(dòng)的基礎(chǔ)，新收獲的種子雖然脫離母株，但仍然是一個(gè)活的有機(jī)體，即使在儲(chǔ)藏期間仍然具有生命活動(dòng)，不同的是其生命活動(dòng)并不是從外界攝取養(yǎng)分，而是來源于自身的消耗，因此糧食、種子的呼吸作用會(huì)降低糧食品質(zhì)[15]。糧堆的呼吸作用受到以下幾個(gè)因素的影響：①儲(chǔ)糧的含水量。水是糧食新陳代謝的介質(zhì)，潮濕的儲(chǔ)藏環(huán)境會(huì)增加糧堆的呼吸作用。②溫度對儲(chǔ)糧的影響。較高的溫度會(huì)加劇糧食的新陳代謝，增加呼吸作用。③糧堆中的氣體成分。一般而言糧庫中氧分壓越大，越為糧食的呼吸作用提供有利條件。④糧粒的自身情況。糧粒的成熟度、飽滿程度、損傷程度等均會(huì)影響呼吸作用，如成熟度低的糧食、不飽滿的糧食、損傷度大的糧食具有更高的呼吸強(qiáng)度。⑤糧食的植物學(xué)特點(diǎn)。不同的糧食類別具有不同的植物學(xué)機(jī)理，從而具有不同強(qiáng)度的呼吸作用，如玉米的胚部所占面積較其他糧食大，所以具有較高的呼吸作用。糧食的呼吸作用有利有弊，雖然呼吸作用中間過程會(huì)產(chǎn)生一系列的產(chǎn)物，但總體而言呼吸作用降低了糧食品質(zhì)、降低了經(jīng)濟(jì)效益，弊大于利。

2.2 蟲霉的危害

糧堆中的微生物、害蟲受糧堆內(nèi)外部溫度和濕度的影響，田海娟[6]指出糧堆儲(chǔ)藏過程中的溫度變化會(huì)加劇微生物的活動(dòng)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在不同溫度和濕度下儲(chǔ)藏，表層稻谷微生物的活躍性也會(huì)發(fā)生變化，Collins L E[9]通過研究了小麥在儲(chǔ)藏過程中水分含量和通風(fēng)對鋸谷盜在糧堆中的分布影響，發(fā)現(xiàn)濕熱傳遞會(huì)造成水分和通風(fēng)的變化，從而造成鋸谷盜的活動(dòng)范圍變化。糧庫內(nèi)較高的溫度、較低的濕度是微生物活動(dòng)的有利條件，在此基礎(chǔ)上，較好的通風(fēng)所帶來的氧分壓的增加有利于一些害蟲的活動(dòng)，蟲霉的增加會(huì)大幅度降低糧食的品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益，而降低蟲霉的關(guān)鍵在于密封、低氧，通常而言密封低氧是降低蟲霉最為簡單、經(jīng)濟(jì)、有效的方法，如密封壓蓋、施藥降氧等手段，上述方法可有效降低蟲霉對糧食的損毀，保持和延續(xù)糧食的良好品質(zhì)，具有較低的保管費(fèi)用。

3 谷物儲(chǔ)藏通風(fēng)管理思考及建議

3.1 抑制儲(chǔ)糧呼吸作用和蟲霉

劇烈的呼吸作用是糧堆發(fā)熱的主要原因，呼吸作用所產(chǎn)生的熱量積存在糧堆內(nèi)不能揮發(fā)，造成糧食霉變，而在干燥和低溫下，糧堆呼吸作用非常微弱，可大大降低損耗，因此糧堆呼吸作用隨著溫度的增加而增加，降溫是降低糧堆呼吸作用的關(guān)鍵，它可以有效降低糧食呼吸作用所引起的干物質(zhì)（淀粉、糖、脂肪等）的品質(zhì)下降，從而保證糧食鮮活的品質(zhì)和較好的生命力，以及較為完備的營養(yǎng)成分，一般情況下，將糧堆的溫度控制在15 ℃以下，可顯著降低糧食的呼吸作用。

溫度是微生物和倉蟲生存環(huán)境中最重要的因素，直接影響到倉蟲的生長發(fā)育速度，學(xué)術(shù)界普遍觀點(diǎn)認(rèn)為，17 ℃以下的溫度對倉蟲的生長發(fā)育和活動(dòng)具有明顯的抑制作用（螨類除外），同時(shí)糧食儲(chǔ)藏期間所感染的微生物大部分是霉菌，其生長繁殖和活動(dòng)同樣依賴于自身所處的的溫度，在低溫干燥的情況下能夠顯著降低霉變，一般而言，霉菌生長的適宜溫度為20～40 ℃，如青霉生長發(fā)育的適宜溫度為20 ℃，曲霉為30 ℃，而將溫度保持在15 ℃以下，可以顯著抑制糧堆霉變[16-17]。

3.2 解決糧食安全度夏

稻谷和糙米，尤其是剛剛收入庫中的新品是具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的糧種，低溫儲(chǔ)藏大米不但可以降低品質(zhì)消耗，而且穩(wěn)定的低溫儲(chǔ)藏環(huán)境加之售前的加工，可以獲得較好的效益，在常溫下儲(chǔ)藏的大米的食用價(jià)值和蒸煮品質(zhì)下降很快，尤其黏度下降非常明顯，并帶有濃厚的陳米味，色澤較差，而低溫儲(chǔ)藏下的大米蒸煮色澤鮮潤，有米香味，具有較高的新鮮度，研究表明，大米在10～15 ℃下儲(chǔ)藏7個(gè)月可以基本保證大米的黏度不下降，在常溫下會(huì)迅速下降65%，這主要源于常溫下的過氧化氫酶高出3/4，水溶性氮常溫下下降82%，而在低溫儲(chǔ)糧下僅降低50%，因此保證糧食的安全度夏的關(guān)鍵在于控溫[18-19]。

3.3 平衡和保持糧食水分

低溫儲(chǔ)藏后的稻米、糙米易于脫殼、碾皮;低溫儲(chǔ)藏下的小麥較之常溫儲(chǔ)藏下的小麥作出的面團(tuán)、面包的品質(zhì)更高。對糧食的濕度而言，水分太低的糧食不僅重量損失，降低效益，而且降低了加工品質(zhì)，主要表現(xiàn)為碎米增多，出糙率低，降低稻谷等級(jí)品質(zhì)，此外，還會(huì)增加加工功耗，加工出的半成品或成品色澤不理想。通風(fēng)的同時(shí)應(yīng)該實(shí)時(shí)監(jiān)測溫濕度變化，保證水分不會(huì)過量丟失，因而前期可以適當(dāng)提高送入冷風(fēng)的濕度，對中后期而言，屬于增水階段，此時(shí)降低濕度是關(guān)鍵，以避免結(jié)露，研究表明，外界溫度高于糧堆溫度30%，糧堆水分同樣呈降低趨勢，并且糧堆水分分層情況明顯改善[16，20-21]。

3.4 適用各類通風(fēng)設(shè)備、方法

在具有機(jī)械通風(fēng)設(shè)備的大平房倉、立筒倉、淺圓倉、鋼板倉等內(nèi)部儲(chǔ)藏的糧食均可采用冷卻通風(fēng)儲(chǔ)藏，但要注意：①各季節(jié)的通風(fēng)管理有所差異，秋季和夏季主要為冷卻機(jī)降溫，而春、冬季應(yīng)該使用機(jī)械類通風(fēng)設(shè)備降溫，應(yīng)該注意，夏季回溫之前就應(yīng)該使用冷卻機(jī)降溫，并在此期間，充分利用自然風(fēng)條件，達(dá)到降低成本、保證品質(zhì)的效果。②研究表明，糧堆氣體交換量較低會(huì)影通風(fēng)降溫的效果，因此應(yīng)合理設(shè)定送風(fēng)的溫度、濕度、強(qiáng)度、盡量保證離心機(jī)和糧堆交換的次數(shù)。③對較高糧溫的冷卻，應(yīng)先在晚間進(jìn)行自然降溫，然后再通過機(jī)械通風(fēng)降溫，這樣既降低成本，又能避免因糧食溫度急劇變化所帶來的品質(zhì)損失[5，22-26]。

4 結(jié)語

我國是人口大國，而糧食是人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵?，如何提高糧食的儲(chǔ)藏品質(zhì)至關(guān)重要，而其中最為關(guān)鍵的是降低糧堆的呼吸作用和盡可能的抑制蟲霉，本文通過對以往國內(nèi)外經(jīng)典文獻(xiàn)的梳理，闡述了糧食儲(chǔ)藏的研究進(jìn)程，基于以往文獻(xiàn)的基礎(chǔ)，本文進(jìn)一步的提出對谷物儲(chǔ)藏通風(fēng)管理的相關(guān)思考及建議，并認(rèn)為抑制儲(chǔ)糧呼吸作用和蟲霉的關(guān)鍵在于解決糧食安全度夏、平衡和保持糧食水分、適用于各類通風(fēng)設(shè)備和方法等，本文對糧庫如何儲(chǔ)糧具有啟示借鑒意義。

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