戚 浩

(中國儲備糧管理集團有限公司福建分公司 350008)

我國大豆常年消費量超過1億噸[1]，2019年進口大豆約占全國大豆消費總量的90%[2]。自1996以來，我國成為了大豆凈進口國，對外依存度已超過80%[3]，近年來，保持穩(wěn)定大豆進口來源國是加拿大、美國和烏拉圭，巴西、印度、俄羅斯和烏克蘭的進口量有所提高，阿根廷、巴拉圭的進口量下降[4]。我國大豆進口量持續(xù)增長，在2000至2020年間，年平均增長12%[5]，2021年大豆進口量達9652萬噸[1]。一般大豆脂肪含量大約在20%左右，蛋白質(zhì)含量在40%左右，易發(fā)生油脂氧化、易吸濕，導(dǎo)致大豆本身具有較差的儲藏穩(wěn)定性，不耐高溫，易出現(xiàn)吸濕生霉、浸油赤變、發(fā)芽力喪失等現(xiàn)象。由于進口大豆脂肪含量遠高于國產(chǎn)大豆，加之進口大豆雜質(zhì)含量高、入境前儲藏環(huán)境較差等原因，導(dǎo)致其儲藏期間更易脂肪氧化、吸濕，常常出現(xiàn)走油赤變、發(fā)熱、發(fā)霉、生蟲和結(jié)露等問題，給進口大豆的安全儲藏帶來了嚴重挑戰(zhàn)。針對進口大豆儲藏技術(shù)目前還缺乏成熟的、可推廣的通用技術(shù)，多為基層單位在實踐中個性化的探索性研究，如淺圓倉存儲異常糧情的處置技術(shù)[6]、南方地區(qū)高大平房倉的存儲技術(shù)[2]、空調(diào)控溫技術(shù)[7，8]、進口大豆淺圓倉智能通風(fēng)技術(shù)[9]及存儲期間進口大豆品質(zhì)變化[10]等。在東南沿海地區(qū)，高溫高濕的氣候條件是進口大豆安全儲藏不利客觀因素，亟需尋找系統(tǒng)性、符合區(qū)域特點的進口大豆綠色安全儲藏技術(shù)。

本文結(jié)合東南沿海地區(qū)氣候特點，在中溫高濕儲糧區(qū)——第五區(qū)，針對淺圓倉控溫綠色儲糧技術(shù)，從控溫工藝、設(shè)備運行時機、安全儲藏效果等方面，集成機械通風(fēng)技術(shù)、富氮氣調(diào)技術(shù)、內(nèi)環(huán)流均溫技術(shù)和空調(diào)控溫技術(shù)等綠色儲糧措施，開展進口大豆淺圓倉綠色安全存儲工程實踐探索，以期為進口大豆的綠色安全儲藏提供實踐支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗倉房

中央儲備糧廈門直屬庫有限公司的淺圓倉XM102倉，內(nèi)徑為24 m，裝糧線高25.82 m，設(shè)計倉容為8330 t；倉墻為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，厚度28 cm。正壓500 Pa降至250 Pa的氣密性645 s。

淺圓倉XM205倉，內(nèi)徑為24 m，裝糧線高25.82 m，設(shè)計倉容為8330 t；倉墻為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，厚度28 cm。正壓500 Pa降至250 Pa氣密性為695 s。

1.2 儲糧情況

試驗儲藏進口大豆基本情況見表1。

表1 試驗儲藏進口大豆基本情況

1.3 儀器與設(shè)備

兩倉均配套了相同的智能充氮系統(tǒng)、內(nèi)環(huán)流均溫系統(tǒng)、專用空調(diào)控溫系統(tǒng)、數(shù)字測溫系統(tǒng)及閥控式防分級裝置等儲糧設(shè)備。

1.3.1 控溫配套系統(tǒng) 智能充氮系統(tǒng)：變壓吸附式制氮機，產(chǎn)氣量400 Nm3/h，出口濃度為99.7%。內(nèi)環(huán)流均溫系統(tǒng)：內(nèi)環(huán)流風(fēng)機型號HF-250PE，額定功率255 W。專用空調(diào)控溫系統(tǒng)：上海生產(chǎn)，型號YGLA-022DA/A，制冷量22.8 kW，功率9.1 kW。數(shù)字測溫系統(tǒng)：北京生產(chǎn)，型號VER 9.4-20140815。

1.3.2 輔助設(shè)備 氧氣濃度檢測儀，德國生產(chǎn)，型號X-am5000。谷物冷卻機，上海生產(chǎn)，型號YGLA-130DA/A，制冷量137 kW，功率61.9 kW。

1.4 試驗方法

1.4.1 富氮氣調(diào)工藝 氮氣通過淺圓倉底部地槽口，經(jīng)鋪設(shè)通風(fēng)管道進入大豆糧堆，從下向上進行充氣，糧倉內(nèi)氣體經(jīng)由上端管道輸送至倉外。

1.4.2 內(nèi)環(huán)流均溫工藝 在XM102倉和XM205倉均安裝內(nèi)環(huán)流均溫系統(tǒng)，工藝流程如下：在靠近倉內(nèi)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(fēng)管道，覆蓋整倉四周糧面。在通風(fēng)管道中間放置內(nèi)環(huán)流吸出式風(fēng)機，接通電源。

1.4.3 空調(diào)控溫工藝 糧倉專用空調(diào)對倉內(nèi)空間氣體進行循環(huán)制冷，用以延緩氣調(diào)期間倉溫及表層糧溫的升高，如圖1。

圖1 空調(diào)控溫工藝空調(diào)安裝示意圖

1.4.3 綠色儲糧集成工藝 首先利用冬季冷源，開展冬季機械通風(fēng)作業(yè)，機械通風(fēng)結(jié)束后，立即開展目標濃度為95%的富氮氣調(diào)儲糧作業(yè)，若發(fā)現(xiàn)有儲糧害蟲發(fā)生，將在4月份，將氮氣目標濃度升至98%，開展氣調(diào)殺蟲作業(yè)。儲存時間至5月，進行空調(diào)控溫作業(yè)，空調(diào)在0：00～6：00夜間運行，若倉外圈表層糧溫高于26℃時，開啟內(nèi)環(huán)流風(fēng)機作業(yè)，外圈表層糧溫低于23℃時，停止環(huán)流均溫，保持空調(diào)控溫作業(yè)。

1.4.4 試驗過程 XM205倉，2021年1月28日開始充氮作業(yè)至9月30日散氣，5月20日根據(jù)表層糧溫，開展空調(diào)控溫作業(yè)和內(nèi)環(huán)流均溫作業(yè)。

XM102倉，于2021年4月22日，開始充氮作業(yè)至8月12日散氣，同樣是5月20日根據(jù)表層糧溫開展間斷式空調(diào)控溫作業(yè)和內(nèi)環(huán)流均溫作業(yè)，8月19日開始谷冷通風(fēng)降溫作業(yè)。

1.4.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理 每周檢測平均糧溫和氮氣濃度，糧溫數(shù)值為平均糧溫，由糧情測溫系統(tǒng)給出，數(shù)據(jù)均使用Graphpad Prism 7.0進行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 糧溫控制效果分析

由于XM102與XM205冬季通風(fēng)后的平均糧溫相差較小，且均采用綠色儲糧集成工藝，進口大豆糧溫控制效果如圖2所示，試驗期間1月28日至9月30日，XM102倉平均糧溫低于20℃，維持時間為203 d，日均上升速度為0.044℃/d，平均糧溫穩(wěn)步上升且上升速度較慢。8月19日后，平均糧溫即將突破20℃，進行谷冷降溫作業(yè)，糧溫降低后開始正常靜態(tài)保管。XM205倉平均糧溫低于20℃，維持時間為245 d與XM102相比延長了42 d，日均上升速度為0.038℃/d與XM102相比降低0.006℃/d。整個試驗期間XM205倉采取了控溫氣調(diào)工藝，平均糧溫上升平穩(wěn)，而XM102倉前期未采取控溫氣調(diào)工藝，導(dǎo)致2021年3月18日～4月22日平均糧溫上升較快。

圖2 試驗過程中XM102倉和XM205倉糧溫情況

2.2 糧堆氮氣濃度維持效果分析

糧堆氮氣濃度維持效果如圖3所示，2021年1月28日，XM205倉充氮濃度至95.4%，后經(jīng)過自身耗氧將濃度提升到5月20日最大峰值99.5%，同時5月20日已開啟空調(diào)控溫作業(yè)和內(nèi)環(huán)流均溫作業(yè)，開始逐步下降直到9月30日結(jié)束試驗，糧溫接近20℃。期間氮氣濃度98%以上的維持天數(shù)達98 d，氮氣濃度95%以上的維持天數(shù)245 d。

圖3 試驗過程中XM102倉和XM205倉氮氣濃度情況

2021年4月22日，XM102倉充氮濃度至98.7%，后經(jīng)過自身耗氧將濃度提升到5月20日最大峰值99.8%，同時5月20日已開啟空調(diào)控溫作業(yè)和內(nèi)環(huán)流均溫作業(yè)，開始逐步下降直到8月12日溫度即將突破20℃開始谷冷降溫作業(yè)。期間氮氣濃度98%以上的維持天數(shù)達98 d，氮氣濃度95%以上的維持天數(shù)112 d。

2.3 儲糧害蟲治理效果分析

采用綠色儲糧集成工藝，進口大豆存儲期間害蟲治理效果如表2，試驗結(jié)束后，各倉均未發(fā)現(xiàn)活蟲。

表2 試驗前后進口大豆儲藏期間儲糧害蟲密檢測情況

2.4 集成工藝經(jīng)濟效益分析

儲藏期內(nèi)XM102倉制氮系統(tǒng)運行48.5 h，能耗5596.8 kW·h，空調(diào)控溫系統(tǒng)累計運行1222.5 h，耗能11126 kW·h，內(nèi)環(huán)流均溫系統(tǒng)累計運行113.5 h，耗能58.0 kW·h，兩臺谷冷機均運行70.5 h，累計耗能8000 kW·h，總能耗為24780.8 kW·h。XM205倉制氮系統(tǒng)運行38 h，耗能4377.9 kW·h，空調(diào)控溫系統(tǒng)累計運行1252.5 h，耗能11400 kW·h，內(nèi)環(huán)流均溫系統(tǒng)累計運行146 h，耗能74.6 kW·h，總能耗為15852.5 kW·h，相比XM102倉節(jié)省了8928.3 W·h。

2021年1月28日至9月30日的儲糧能耗見表3。XM102倉與XM205倉的氮氣氣調(diào)和空調(diào)控溫，內(nèi)環(huán)流均溫的噸糧能耗差別并不是很大，只是這三項的噸糧總能耗XM205倉少0.113 kW·h/t。加上谷冷的能耗后，XM205倉總單位能耗比XM102倉能耗少0.595 kW·h/t，XM205倉噸糧成本比XM102倉能耗少0.357元/t。

表3 進口大豆淺圓倉綠色集成工藝儲糧能耗情況

3 討論與結(jié)論

本試驗集成優(yōu)化機械通風(fēng)技術(shù)、富氮氣調(diào)技術(shù)、內(nèi)環(huán)流均溫技術(shù)和空調(diào)控溫技術(shù)等綠色儲糧措施，開展進口大豆淺圓倉綠色安全存儲實踐探索，結(jié)果表明結(jié)合儲糧區(qū)氣候條件，利用冬季通風(fēng)后，立即開展氣調(diào)、控溫等儲糧技術(shù)，可進行中溫高濕儲糧區(qū)淺圓倉進口大豆長期安全儲藏，同時有利于節(jié)能降耗。

3.1 中溫高濕儲糧區(qū)淺圓倉儲藏的進口大豆在冬季通風(fēng)后，立即開展控溫氣調(diào)工作既可以有效降低保管難度，又可有效降低0.595 kW·h/t的噸糧保管能耗。

3.2 中溫高濕儲糧區(qū)淺圓倉儲藏的進口大豆在冬季通風(fēng)后，立即開展控溫氣調(diào)工作，可減少谷冷機的使用頻率。

3.3 中溫高濕儲糧區(qū)淺圓倉儲藏的進口大豆在冬季通風(fēng)后，立即開展控溫氣調(diào)工作，可大大延長平均糧溫(<20℃)保持時間，并維持氮氣濃度在95%以上。