林 波 李守星 王 瑞 梁曉松 車 敬 劉雪鋒 楊建國 鄭志華

(1 中央儲備糧昆明直屬庫有限公司 650100)(2 中國儲備糧管理集團(tuán)有限公司云南分公司 650228)(3 中央儲備糧曲靖直屬庫有限公司 655000)

溫度是決定糧食儲藏安全的關(guān)鍵生態(tài)因子,糧堆中的各種生物成分都受溫度的影響,在日常的靜態(tài)保管中,只要能夠有效合理控制溫度就能夠保證糧食品質(zhì)。云南昆明夏無酷暑,冬無嚴(yán)寒,四季如春,夏季最熱天日平均氣溫20℃～23℃,冬季最冷月平均氣溫在6℃～10℃,但存在年溫差小、日溫差大的問題,晝夜氣溫變化迅速,要充分利用這一氣候特點,在最熱時利用空調(diào)降溫和最冷時利用軸流風(fēng)機(jī)排積熱降低倉溫和表層糧溫,實現(xiàn)低溫、準(zhǔn)低溫儲糧。本研究空調(diào)降溫和軸流風(fēng)機(jī)排積熱是2017年8月由中儲糧成都儲藏研究院承擔(dān),昆明直屬庫作為示范庫點,開展實倉試驗和技術(shù)示范,參與并完成的相關(guān)研究項目。項目研究開發(fā)控溫保質(zhì)儲糧技術(shù)應(yīng)用輔助決策系統(tǒng)1套及與之配套的自動化電氣控制系統(tǒng)1套,通過綜合倉房內(nèi)外的溫度、濕度、降水雨量等數(shù)據(jù),自動控制倉內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)模塊的運行狀態(tài),實現(xiàn)了空調(diào)和排積熱風(fēng)機(jī)的自動運行,能夠在高溫季節(jié)對粳稻倉內(nèi)糧食表面溫度(倉溫)進(jìn)行自動降溫,且最大限度降低糧食表層溫度(倉溫),減少儲糧成本,保證糧食品質(zhì)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試倉房及儲糧情況 供試倉房為昆明直屬庫有限公司2014年建11號、21號高大平房倉,設(shè)計倉容4000 t,裝糧線6.5 m,其中11號倉為試驗倉,21號倉為對照倉。儲糧基本情況見表1。

表1 儲糧基本情況

1.1.2 設(shè)備 FG7.5/A2-N3空調(diào)4臺,3 P;1.1 kW T35-11NO5.6軸流風(fēng)機(jī)2臺;稻谷夏季綜合控溫溫度自動控制軟件1套;自動化電氣控制柜1套;數(shù)字糧情自動檢測系統(tǒng);LDS-1H型谷物水分測定儀,采用105℃恒溫法校正。

1.1.3 檢測方法 按照GB/T 20569附錄A測定稻谷的脂肪酸值,附錄B測定稻谷品嘗評分值。

1.2 方法

1.2.1 試驗倉

1.2.1.1 空調(diào)控溫 11號倉利用溫度自動控制軟件和自動化電氣控制柜進(jìn)行空調(diào)和排風(fēng)扇(倉頂軸流風(fēng)機(jī))的自動運行,倉內(nèi)溫濕度傳感布設(shè)如圖1所示,共設(shè)T1～T55個傳感器。

圖1 倉內(nèi)溫濕度傳感器布設(shè)示意圖

空調(diào)設(shè)置如圖2所示。

圖2 空調(diào)位置示意圖

空調(diào)啟動條件:當(dāng)溫濕度傳感器檢測到的倉溫>設(shè)定溫度(22℃)時,4臺空調(diào)自動運轉(zhuǎn)?？照{(diào)啟動時,先啟動2臺空調(diào),間隔30 s后,啟動另外2臺空調(diào)。

空調(diào)停止條件:當(dāng)溫濕度傳感器檢測到的倉溫<設(shè)定溫度(21.5℃)時,空調(diào)停止運轉(zhuǎn)。一旦空調(diào)啟動運行,則自動停止排積熱軸流風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn),同時自動關(guān)閉上部所有已經(jīng)打開的6個通風(fēng)窗。

1.2.1.2 排積熱控溫 排積熱風(fēng)機(jī)啟動前檢查6個通風(fēng)窗(見圖3)是否開啟。排積熱風(fēng)機(jī)設(shè)置見圖3。

注：W1～W6為通風(fēng)窗。

風(fēng)機(jī)啟動條件:倉內(nèi)最高溫度T0-大氣溫度T≥2℃,倉內(nèi)最高溫度T0≥16℃,倉外相對濕度≤90%,通風(fēng)窗開啟。

風(fēng)機(jī)停止條件:倉內(nèi)最高溫度T0-大氣溫度T<2℃或倉內(nèi)氣溫最高溫度T0<16℃且倉外相對濕度>90%。

1.2.1.3 當(dāng)空調(diào)開啟時關(guān)閉通風(fēng)窗,當(dāng)排積熱風(fēng)機(jī)開啟時,同時開啟6個通風(fēng)窗。

1.2.2 對照倉 21號倉采用手動方式進(jìn)行空調(diào)和排風(fēng)扇(倉頂軸流風(fēng)機(jī))開啟和關(guān)閉。

1.2.2.1 將空調(diào)啟停溫度設(shè)置為22℃和18℃,當(dāng)倉溫高于22℃,空調(diào)自動運行降溫;倉溫≤18℃,空調(diào)停機(jī)。

1.2.2.2 利用排風(fēng)扇(倉頂軸流風(fēng)機(jī))排積熱,每年6月～9月利用夏季晚間氣溫低于倉溫的有利時機(jī),進(jìn)行氣體交換,一般選擇晚上22:00～7:00(大雨大霧天氣除外),此時外溫低于倉溫3℃～5℃,及時開啟通風(fēng)窗和軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行排積熱。

1.2.3 數(shù)據(jù)檢測 利用糧情測控系統(tǒng)每周至少檢測一次糧溫、倉溫、氣溫、倉濕和大氣濕度等,啟閉空調(diào)、通風(fēng)前后則每天檢測一次。在糧食滿倉后、春秋普查、通風(fēng)前后、出倉前,均對整倉粳稻進(jìn)行分區(qū)分層扦樣,重點檢測水分、脂肪酸值、品嘗評分以及黃粒米,準(zhǔn)確掌握粳稻在儲藏過程中品質(zhì)變化情況。

2 結(jié)果與分析

2.1 儲存期間糧溫變化情況

儲存期間糧溫變化情況見表2。

表2 儲存期間糧溫變化情況 (單位:℃)

從表2可以看出,一是11號倉和21號倉糧溫變化符合昆明地區(qū)的氣候變化規(guī)律,每年的第一季度氣溫最低,要充分把握冬季通風(fēng)時機(jī),利用低功率小風(fēng)量的軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫通風(fēng),降低基礎(chǔ)糧溫,實現(xiàn)低溫、準(zhǔn)低溫儲糧;每年的第三季度氣溫最高,要利用空調(diào)和排風(fēng)扇(倉頂軸流風(fēng)機(jī))合理高效降低倉溫和表層糧溫,延緩儲糧品質(zhì)變化。二是11號倉和21號倉在整個儲藏周期內(nèi),均滿足平均糧溫低于20℃,最高糧溫低于25℃,實現(xiàn)了準(zhǔn)低溫儲糧。三是整個儲藏周期內(nèi)11號倉的平均糧溫、最高糧溫、表層糧溫都低于21號倉,平均分別低0.5℃、1.8℃、0.8℃,說明11號倉利用自動化綜合控溫技術(shù)相比于21號倉人工手動控溫技術(shù)進(jìn)行夏季控溫效果要好。

2.2 儲存期間水分變化情況

儲存期間水分變化情況見表3。

表3 儲存期間水分變化 (單位:%)

從表3可以看出,11號倉和21號倉在整個儲藏周期內(nèi),水分呈緩慢下降趨勢。整個儲藏周期內(nèi)11號倉水分損耗0.9個百分點,21號倉水分損耗1.1個百分點,說明11號倉利用自動化綜合控溫技術(shù)相比于21倉更有利于儲糧保水。糧食水分的保持,一方面保證了糧食的新鮮度,提高了糧食加工及食用品質(zhì);另一方面減少了糧食出庫損耗,為企業(yè)控虧減虧、提質(zhì)增效、扭虧為盈創(chuàng)造了良好的條件。

2.3 儲存期間品質(zhì)變化情況

2.3.1 儲存期間脂肪酸值變化情況見表4。

表4 儲糧脂肪酸值變化 [單位:(KOH/干基)/(mg/100g)]

2.3.2 儲存期間品嘗評分值變化情況見表5。

表5 儲糧品嘗評分值變化 (單位:分)

從表4和表5可以看出,一是在整個儲藏周期內(nèi)兩倉脂肪酸值、品嘗評分值均呈緩慢變化趨勢,說明糧食的儲存指標(biāo)未發(fā)生顯著變化,糧食品質(zhì)宜存、質(zhì)量良好,通過綜合控溫技術(shù)可以很好地保持糧食品質(zhì)。二是在整個儲藏周期內(nèi),11號倉脂肪酸值和品嘗評分值都要優(yōu)于21號倉,這充分證明11號倉利用自動化綜合控溫技術(shù)相比于21號倉保質(zhì)儲藏效果好。

2.4 儲存期間蟲害情況以及處理成本

儲存期間蟲害情況以及處理成本對照見表6和表7。

表6 儲存期間蟲害及防治情況

表7 蟲害處理成本對照

從表6和表7中可以看出,在2021年度,11號倉實現(xiàn)了免熏蒸,達(dá)到了綠色儲糧的目的,與21號倉相比節(jié)約了保管費用3864元、噸糧成本每年少花費1.14元(元/t/年),為企業(yè)實現(xiàn)控虧減虧夯實了基礎(chǔ)。

2.5 綜合降溫能耗分析

從表8可以看出,11號倉一個儲糧周期內(nèi)一共耗電5069.34 kW·h,折合噸糧耗電1.51 kW·h/t;21號倉一個儲糧周期內(nèi)一共耗電7597.80 kW·h,折合噸糧耗電2.24 kW·h/t。11號倉比21號倉一個儲糧周期內(nèi)少耗電2528.46 kW·h,按照0.88元/kW·h來計算,11號倉比21號倉少花費用電成本2225.05元,不僅節(jié)約了成本,而且還減輕了保管員的勞動強(qiáng)度以及工作量。

表8 降溫設(shè)備運行時長統(tǒng)計表

2.5 效益分析

自動化系統(tǒng)綜合控溫保質(zhì)儲藏技術(shù)能有效進(jìn)行夏季控溫作業(yè),對抑制粳稻脂肪酸值上升保持粳稻品質(zhì)效果明顯。該技術(shù)應(yīng)用后能提高儲糧銷售等級,以粳稻相鄰等級價格差0.04元/kg計算,提高1個等級則每千克價格提高0.04元,一個倉容3000 t的倉則增加經(jīng)濟(jì)效益12.0萬元,而且一個儲糧周期內(nèi)可以節(jié)省電費至少2000余元。

3 總結(jié)

3.1 將空調(diào)控溫技術(shù)和排積熱控溫技術(shù)相結(jié)合,可以起到很好的綜合控溫效果,達(dá)到低溫、準(zhǔn)低溫儲糧目標(biāo),保持糧食品質(zhì)、實現(xiàn)好糧好價。

3.2 充分應(yīng)用現(xiàn)代化、智能化、數(shù)字化、自動化綜合控溫手段,合理利用當(dāng)?shù)剡m宜氣候條件,可以很好地控制倉溫、糧溫,實現(xiàn)低溫、準(zhǔn)低溫儲糧目標(biāo),達(dá)到免熏蒸目的。一方面,能夠減少糧食保管費用;另一方面,還能夠減緩糧食品質(zhì)劣變速度,真正做到保質(zhì)儲藏、提質(zhì)增效。

3.3 自動化系統(tǒng)相比人工手動有很大優(yōu)勢,不僅能夠節(jié)約儲糧成本,還能夠減輕保管員的勞動強(qiáng)度。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,智能化糧庫的升級是大勢所趨,只有跟上時代的步伐,才能夠有長遠(yuǎn)的發(fā)展。