崔相全， 李寒松， 張 鋒， 趙 峰， 武文璇， 張宗超*， 韓夢龍

（1.山東省農業(yè)機械科學研究院，山東濟南250100；2.濟南市章丘區(qū)農業(yè)機械技術推廣中心，山東濟南250200）

玉米是我國主要的糧食作物，在全國各地均有大量種植，且隨著國家土地流轉政策的實施，大農戶數量迅速增加，目前農戶儲藏玉米方式以穗儲為主， 新收獲的玉米穗水分含量一般在20%～35%，極易引起霉變、鼠害、蟲害等，因霉變造成的儲糧損失率一般在8%～15%，糧食產后損失不僅有重量損失，還有質量損失、營養(yǎng)損失、商業(yè)價值損失等。 目前對玉米穗儲藏的研究主要集中在東北地區(qū)，東北玉米收割時間比較晚，含水率低，農戶所用穗儲糧倉倉容比較小，且大都沒用機械通風，不太適合華北平原玉米主產區(qū)的玉米穗儲藏。

糧食倉儲事關國家糧食安全， 品質優(yōu)良的糧食與其存儲過程息息相關，其中通風良好、溫度適中的倉儲環(huán)境是維持糧食質量的核心。 為解決目前玉米穗倉儲所存在的問題， 本研究設計并制造了一種成本低、能耗小、無污染、易實施的大儲量的新型穗儲糧倉，旨在延長玉米穗的儲藏時間，減少霉變等所帶來的質量和品質損失， 提高農戶的收入，保障糧食安全。

1 總體結構及工作原理

1.1 總體結構 大型組合式機械通風玉米穗儲糧倉，包括儲糧倉、送風系統（包括風機、管道、通風角盒等）、數據采集系統（包括溫度傳感器、濕度傳感器、風速傳感器等）及控制系統（包括PLC 控制器、顯示屏、控制箱等）等。整機結構如圖1 所示。

圖1 整機結構圖

1.2 工作原理 大型組合式機械通風玉米穗儲糧倉的正常工作狀態(tài)有三種：常壓通風狀態(tài)、正壓通風狀態(tài)、負壓通風狀態(tài)。當傳感器檢測到糧溫與室外空氣的溫差達到設定值以上時， 控制系統即可開啟風機（3）進行通風作業(yè)，白天由于空氣溫度高，濕度小，利于物料中的水分進入到空氣中，所以采用壓入式通風； 夜晚由于空氣溫度低， 濕度大，采用吸出式通風，利于將物料旁的高濕氣體吸出來； 白天作業(yè)時通過風機管道向倉內糧堆壓入空氣，此時進風口處三通閘門關閉，此三通朝上的風門打開，出風口處三通閘門（6）打開，此三通朝上的三通風門（5）蓋上，氣體在壓差作用下通過管道（7）和通風角盒等穿過糧堆向外散發(fā)，強制性排除糧食中的濕熱空氣； 夜晚作業(yè)時通過風機吸出倉內糧堆的空氣，此時進風口處三通閘門打開，此三通朝上的風門蓋上， 出風口處三通閘門（6）關閉，此三通朝上的風門（5）打開，使整個糧堆形成負壓， 外界氣體在壓差作用下從倉房外進入并橫向穿過糧堆； 兩種通風方式均可對糧堆進行橫向降溫通風、均溫均濕通風、谷物冷卻通風、食品級惰性粉氣溶膠害蟲防治、 環(huán)流充氮和環(huán)流熏蒸等各類作業(yè)；采用機械通風時，通風角盒外面的風門（8）全部關閉。當溫度傳感器檢測到糧溫與室外空氣的溫差達到設定值以下時， 即可轉為自然通風狀態(tài)，此時通風角盒外面的風門（8）全部打開。

2 主要部件的設計

零部件設計包括糧倉、通風角盒、風道、控制系統等的設計， 這些關鍵零部件直接影響著機器的性能，因此在設計時要注意結構的合理性。

2.1 糧倉主要結構的設計 糧倉采用鋼管做骨架，鋼絲網為受力件，儲糧倉的六面均有鋼絲網覆蓋，底面再加一層比較密的防鼠網，制成一正方體（4 m×4 m×4 m）裝糧空間，且鋼管均為可拆卸組裝式；儲糧倉底部四腳及中間均布支撐立柱，儲糧倉底面通過支撐立柱懸空；通風管道（7）在下面的懸空處通入儲糧倉內部，與通風角盒（2）聯通。

倉頂采用弓字形結構， 上面鋪設有可折疊的防雨布，可雨天蓋上，晴天打開，利于晾曬。儲糧倉（1）正面上下開有兩個門（9），門上也有鋼板網，方便玉米果穗的存取。 中間還設有一種空心結構的自然通風通道，系用鋼絲網圍成的圓柱網狀結構，上端封口，下端不封口，起到像煙囪向上吸風的作用。 風機選用9-19-4A 離心風機， 功率3 kW 電機， 風機的進風口通過管道三通與前后方向的通風角盒管道相連，出風口通過管道三通（4）與左右方向的通風角盒管道（7）相連，管道三通（4）的另一出口裝一可方便打開的三通蓋板（5）。為加強糧溫監(jiān)測， 在儲糧倉內部四周及上下糧層之間布置溫度傳感器若干個及相應的控制系統， 根據溫度和時間的要求來自動控制風機（3）的開啟。

2.2 通風角盒的設計 通風角盒的形狀是上端較下端細，呈三角形，便于將玉米穗分散；通風角盒分三段， 兩端通過角盒法蘭及螺栓與四周篩網相連；通風角盒上下兩層呈90 ℃錯開布置使糧層內濕熱氣體都能被空氣帶走； 通風角盒的側壁也為通風網狀結構，且通風角盒兩兩相連通；通風角盒最外端有可開閉的角盒風門。

2.3 控制系統的設計 控制系統采用PLC 編程控制。

3 性能試驗

根據設計要求， 設計并制造出JSWZTF-640型大型組合式機械通風玉米穗儲糧倉樣機1 臺，并在中試基地實現了成果轉化和小批生產。 該機已申請發(fā)明專利， 強制性正負壓機械通風穗干倉及使用方法，申請專利公布號（CN111165192 A）。

3.1 試驗材料與方法

3.1.1 試驗材料 2019 年10 月15 日，在山東省高青強農合作社選用其當年新收獲水分在30%以下的濕玉米穗（去掉玉米葉及絨須等雜質）作為試驗材料， 對設計的大型組合式機械通風玉米穗儲糧倉樣機的工作性能進行了裝倉試驗。

3.1.2 試驗儀器 干燥箱、容重器、粉碎機、水分測試儀、濕度計等常規(guī)檢驗化驗設備。

3.1.3 試驗方法 所有數據由山東省農業(yè)科學院出具檢測證明， 測定的各項指標中， 溫度和濕度10 月至次年1 月每周按時記錄2 次，2、3 月隔天記錄1 次， 水分指標入倉前記錄一次，11 月到次年1 月每月測定1 次，2、3 月上旬、 下旬測定2次，測定時在儲藏倉3 個不同部位取樣（分布在倉的頂部、中部和底部），儲藏過程中共測定18 次，其余指標將3 個部位采樣混合后測定一次。

3.2 試驗結果 64 m3糧倉迎風面外側玉米水分為12.1%，中心層玉米水分為12.5%，內側玉米水分為13.5%，背風面外側玉米水分為12.6%，中心層玉米水分為12.4%，內側玉米水分為13.8%，倉內玉米水分全部降到安全水分以內， 玉米脂肪酸值在試驗期內變化不大，從入倉時的37 mg/100 g緩慢增加到50 mg/100 g， 但均不超過70 mg/100 g，可安全儲藏。

4 結語

試驗證明， 裝配式玉米穗儲糧倉能夠做到安全儲糧，通過機械通風和自然通風相結合，玉米穗能緩慢均勻降水，且能防鼠、無霉變現象，省去機械烘干環(huán)節(jié)，無熱損傷；機械通風控溫技術的研發(fā)使糧食存儲復雜的工作程序變得簡單， 程序自動控制風機開停， 自動控溫控濕， 數據自動記錄保存，可遠程監(jiān)控，無人值守，節(jié)省人力物力，通路比小，通風均勻性好，通風系統阻力小，通風效率大幅度提高，降低了能耗和儲糧損失，推動了糧食倉儲技術的發(fā)展；采用組裝式結構，組裝方便，維護簡單，便于收藏，靈活性強，使用年限長，經濟效益可觀，農戶可根據不同產量進行組裝，滿足不同規(guī)模用戶需求。推廣農戶玉米就倉干燥技術，建設新型儲糧倉， 是從源頭保障國家糧食安全的重要舉措，對減少糧食產后損失、促進農民增收具有重要的意義。