何豪杰,張銀平,,龔魁杰,李蘊(yùn)慧,萬(wàn) 鑫

(1.山東理工大學(xué) 農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院,山東 淄博 255049;2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所,濟(jì)南 250100 ;3.淄博博大鋼板倉(cāng)有限公司,山東 淄博 255000 )

0 引言

糧食安全是國(guó)家重大戰(zhàn)略,尤其是在當(dāng)前疫情全球爆發(fā)、極端天氣頻現(xiàn)和國(guó)際形勢(shì)緊張的大背景下,更應(yīng)該“把飯碗端在自己手里”。長(zhǎng)期以來(lái),提高糧食產(chǎn)量是農(nóng)業(yè)不斷追求的目標(biāo)。我國(guó)糧食產(chǎn)量已實(shí)現(xiàn)十八連增,但損失嚴(yán)重,每年在儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、加工環(huán)節(jié)的糧食損失量達(dá)350億kg以上,全產(chǎn)業(yè)鏈總損耗率約為12%[1],在糧食持續(xù)增產(chǎn)難度越來(lái)越大的情況下,減少損失成為增加產(chǎn)量的重要措施。烘干是糧食生產(chǎn)全程機(jī)械化的最后環(huán)節(jié),也是薄弱環(huán)節(jié),烘干設(shè)備利用率低,區(qū)域烘干能力不平衡,糧食烘干率不足10%;倉(cāng)儲(chǔ)作為糧食產(chǎn)后減損的關(guān)鍵未得到足夠的重視,農(nóng)戶儲(chǔ)糧設(shè)施簡(jiǎn)陋、缺少科學(xué)儲(chǔ)糧知識(shí)等問題突出,每年因?yàn)榱罆穹绞讲划?dāng)及存儲(chǔ)等因素造成蟲害、鼠害、霉變、發(fā)芽,糧食損失在5%左右[2]。2021年9月10日,國(guó)際糧食減損大會(huì)召開,山東省出臺(tái)《糧食減損行動(dòng)方案》并開展糧食減損行動(dòng)[3],明確提出“廣泛開展糧食清理、烘干、儲(chǔ)存等服務(wù),實(shí)施綠色倉(cāng)儲(chǔ)提升行動(dòng),開發(fā)綠色儲(chǔ)糧新型設(shè)備,積極推動(dòng)農(nóng)戶科學(xué)儲(chǔ)糧。”因此,分析烘干倉(cāng)儲(chǔ)裝備的研究應(yīng)用現(xiàn)狀,提高烘干倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械裝備的技術(shù)水平,對(duì)增加糧食產(chǎn)量、保證糧食安全具有重要意義。

1 烘干倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械發(fā)展概述

1960～1990年,我國(guó)糧食烘干機(jī)經(jīng)歷了仿制國(guó)外產(chǎn)品到研制適合國(guó)情的中小型產(chǎn)品的過(guò)程,使農(nóng)村經(jīng)濟(jì)和生產(chǎn)力得到快速發(fā)展[4]。進(jìn)入21世紀(jì),國(guó)內(nèi)開始大面積流轉(zhuǎn)土地,農(nóng)業(yè)規(guī)?；?jīng)營(yíng),糧食集中收獲,對(duì)烘干設(shè)備的需求激增;2015-2017年期間達(dá)到鼎盛時(shí)期,生產(chǎn)烘干設(shè)備的企業(yè)達(dá)400多家,但規(guī)模較小,缺乏核心技術(shù),研發(fā)能力薄弱,缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。此后,烘干機(jī)行業(yè)走下坡路,現(xiàn)有烘干機(jī)械功能單一、效率低、成本高、利用率低等仍是其發(fā)展的弊端[5]。

我國(guó)的倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械技術(shù)在新中國(guó)成立初期處于空白狀態(tài),大多是寺廟改造的簡(jiǎn)易倉(cāng)庫(kù)[6]。20世紀(jì)50-60年代,隨著國(guó)家糧食部科研機(jī)構(gòu)的成立,糧倉(cāng)機(jī)械研究開始起步,借鑒前蘇聯(lián)的建倉(cāng)經(jīng)驗(yàn),確定了蘇式糧倉(cāng)為我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)倉(cāng),后來(lái)以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)糧的某一環(huán)節(jié)機(jī)械化作業(yè)為主,對(duì)糧食輸送、入倉(cāng)、上囤等作業(yè)進(jìn)行試驗(yàn)。20世紀(jì)70年代,糧倉(cāng)機(jī)械處于科技成長(zhǎng)期,移動(dòng)式輸送機(jī)在此時(shí)期研發(fā)量最多,被廣泛應(yīng)用在糧食出入倉(cāng),能夠?qū)崿F(xiàn)專業(yè)化規(guī)模化生產(chǎn),同時(shí)研發(fā)出糧食出倉(cāng)機(jī)和灌包機(jī)。20世紀(jì)80年代,糧倉(cāng)機(jī)械開始有序發(fā)展,糧倉(cāng)機(jī)械的研究主力轉(zhuǎn)入研究院所、大專院校和生產(chǎn)企業(yè),研究重點(diǎn)由平房倉(cāng)轉(zhuǎn)為立筒庫(kù)、鋼板倉(cāng),同時(shí)開發(fā)了配套的斗式提升機(jī)、埋刮板輸送機(jī)、網(wǎng)帶式初清篩等[7]。20世紀(jì)90年代,倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械技術(shù)進(jìn)入研發(fā)成熟期,重點(diǎn)建設(shè)機(jī)械化糧庫(kù)和糧食流通設(shè)施,完成了250億kg倉(cāng)容的中央糧庫(kù)[8],并配有糧情檢測(cè)系統(tǒng)。21世紀(jì)后,隨著土地規(guī)?；鬓D(zhuǎn),大型的農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體對(duì)糧倉(cāng)的需求越來(lái)越大,原來(lái)主要應(yīng)用于面粉廠、飼料廠、糧食收購(gòu)組織等的大型鋼板倉(cāng)開始應(yīng)用于新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體,且糧倉(cāng)機(jī)械技術(shù)隨著科技的發(fā)展進(jìn)入了持續(xù)進(jìn)步階段,糧倉(cāng)機(jī)械已經(jīng)從大型糧倉(cāng)的建設(shè)工作轉(zhuǎn)移到對(duì)糧倉(cāng)技術(shù)的精細(xì)化研究和提高儲(chǔ)糧品質(zhì)上,并研發(fā)出與糧倉(cāng)新發(fā)展相匹配的新技術(shù)和新裝備,部分大型鋼板倉(cāng)內(nèi)配有了日趨完善的成套自動(dòng)化系統(tǒng),從進(jìn)出倉(cāng)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)干燥系統(tǒng)、料位系統(tǒng)進(jìn)入倉(cāng)內(nèi),內(nèi)部有測(cè)溫系統(tǒng)和通風(fēng)熏蒸系統(tǒng),最后還能夠通過(guò)糧情智能監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示鋼板倉(cāng)內(nèi)糧食的溫度變化[9-10],讓管理更加高效,儲(chǔ)糧品質(zhì)有了保障。

2 烘干倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)研究現(xiàn)狀

2.1 烘干機(jī)

依照谷物流向與熱空氣流的方向,烘干機(jī)可分為橫流式、順流式、逆流式和混流式4種。橫流式干燥方式中,糧食的溫度和水分可以在糧食流動(dòng)方向和高溫空氣流動(dòng)方向上改變,稱作二維干燥,如圖1(a)所示。順流式和逆流式只能改變谷物流動(dòng)方向上的溫度和水分,故稱為一維干燥,如圖1(b)、(c)所示?；炝魇絼t是結(jié)合橫流、順流、逆流的優(yōu)點(diǎn),將其相互結(jié)合的一種干燥方式[11],如圖1(d)所示。

圖1 糧食干燥方式Fig.1 The method of grain drying

2.1.1 橫流烘干機(jī)

橫流式糧食烘干機(jī)是我國(guó)最早引進(jìn)的機(jī)型之一,工作時(shí)糧食從儲(chǔ)糧段逐漸流向烘干段,通過(guò)對(duì)空氣加熱使熱空氣橫穿梁柱[12]。橫流式烘干機(jī)制造簡(jiǎn)單,成本低,效率高,主要結(jié)構(gòu)是圓柱或者是方塔狀篩孔結(jié)構(gòu),糧食干燥不均勻,單位熱量消耗大,無(wú)法干燥多種谷物,作業(yè)品質(zhì)很難達(dá)到要求,內(nèi)外篩孔需頻繁清理。

2.1.2 順流式烘干機(jī)

順流式糧食烘干機(jī)大部分是塔式結(jié)構(gòu),烘干作業(yè)時(shí)物料和熱氣流運(yùn)動(dòng)方向相同,濕物料與高溫低濕熱氣流接觸,熱交換急劇,干燥速度快;隨著物料與熱氣流在烘干機(jī)內(nèi)前進(jìn),物料水分逐漸減少,溫度逐漸升高,在接近卸料端時(shí)熱氣流的濕含量和相對(duì)溫度增大,氣體溫度已降低,此時(shí)干燥速率已很慢,故能保證熱敏性強(qiáng)的物料的烘干成品的外觀與品質(zhì)[13]。順流式烘干機(jī)最高段溫度可達(dá)200℃,降水幅度可達(dá)10%～15%,單位熱量消耗少,生產(chǎn)率較高,適合對(duì)含水量大的谷物和種子進(jìn)行干燥[14];但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,導(dǎo)致順流式烘干機(jī)在制造成本上比混流式更高,且如果烘干的糧食層較厚,需要較大的風(fēng)機(jī)功率。

2.1.3 逆流烘干機(jī)

逆流式糧食烘干機(jī)作業(yè)時(shí)熱風(fēng)和糧食的流動(dòng)方向相反,潮濕的糧食從上喂入往下流動(dòng),熱風(fēng)從底部往上,穿過(guò)糧食層從上部排出,流到底部接近烘干好的高溫低濕物料與高溫低濕空氣接觸,而上部剛進(jìn)入烘干倉(cāng)的高濕物料與低溫高濕空氣接觸,糧食干燥較均勻;但烘干效率低、降水幅度小,只適合初水分含量不高的物料干燥。因此,單獨(dú)使用純逆流烘干機(jī)的較少,一般結(jié)合混流式烘干機(jī)以提高干燥能力[15]。

2.1.4 混流烘干機(jī)

混流式糧食烘干機(jī)一般為塔式結(jié)構(gòu),為了提高烘干性能多采用三角或者五角盒交錯(cuò)排列[16]。烘干時(shí),谷物不是連續(xù)暴露在高溫氣流中,而是受高低溫氣流的交替作用,故糧食烘干后品質(zhì)好,裂紋率和熱損傷相對(duì)較少,糧食和種子均能烘干,又易于清潔不易混種;但是其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,產(chǎn)能相同下成本較高[17]。

無(wú)論采用什么干燥方式,保證烘干均勻性、提高烘干效率及減少能耗是烘干領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。姜志富[18]等人發(fā)明了分區(qū)順逆流糧食烘干機(jī),采用倒正八棱錐設(shè)計(jì),糧食向下均勻流動(dòng),依次經(jīng)過(guò)高溫區(qū)、中溫區(qū)、低溫區(qū),中溫和低溫烘干區(qū)用順流烘干,最后通過(guò)冷卻區(qū)排出,解決了糧食堵塞和烘干不均勻的問題。董邦超[19]等人發(fā)明了循環(huán)式糧食烘干機(jī),在烘干箱的底部安裝了提升裝置,可將落在底板上的糧食進(jìn)行提升,使其再次對(duì)糧食進(jìn)行烘干,以保證烘干的均勻性。為了降低橫流式烘干機(jī)的能耗,張仲欣[20]等人設(shè)計(jì)了一種左右倉(cāng)串流的谷物烘干機(jī),一倉(cāng)為低濕糧食烘干,另一倉(cāng)為高濕糧食烘干,熱風(fēng)在穿過(guò)地濕糧層后溫度仍較高再穿過(guò)高濕糧層,從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。黃若忱[21]通過(guò)增加換熱管數(shù)量增加換熱面積,在塔內(nèi)各個(gè)風(fēng)段設(shè)置導(dǎo)流板,以達(dá)到降低能耗的目的。

在糧食烘干的過(guò)程中,水分、溫度的檢測(cè)和控制是實(shí)現(xiàn)干燥均勻性的關(guān)鍵及影響烘干糧食品質(zhì)的主要因素。蔡有杰[22]等人設(shè)計(jì)了順流式烘干機(jī)水分檢測(cè)和控制系統(tǒng),在對(duì)塔內(nèi)糧食水分有效檢測(cè)的同時(shí),保證了烘干溫度在安全溫度之內(nèi),在排糧口控制排糧的轉(zhuǎn)速來(lái)控制烘干的時(shí)間。針對(duì)烘干塔中熱風(fēng)不規(guī)律、非線性且控制滯后的缺陷,郭利進(jìn)[23]等人對(duì)利用Smith自適應(yīng)控制算法代替?zhèn)鹘y(tǒng)PID控制器,對(duì)滯后進(jìn)行補(bǔ)償,并提出了一種自適應(yīng)積分滑模面,用以消除誤差和抖振,為糧食溫度控制提出了一種新的方法。駱恒光[24]等人設(shè)計(jì)了水分自動(dòng)檢測(cè)烘干機(jī),糧食從入料口進(jìn)入緩蘇段,經(jīng)紅外輻射均勻預(yù)熱,進(jìn)入閃蒸干燥段和逆混流干燥段干燥,然后經(jīng)水分檢測(cè)合格則排除干燥機(jī),不合格再由底部排糧裝置和提升機(jī)送至塔內(nèi),循環(huán)干燥,為設(shè)計(jì)優(yōu)質(zhì)高效節(jié)能的干燥裝置提供了參考。

2.2 倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械

我國(guó)糧食倉(cāng)儲(chǔ)一般為平房倉(cāng)、地下糧倉(cāng)和鋼板倉(cāng)。其中,平房倉(cāng)容量大,儲(chǔ)藏種類廣,但隔熱性能差,容易受潮,導(dǎo)致糧食發(fā)霉,產(chǎn)生蟲害;從地窖發(fā)展而來(lái)的地下糧倉(cāng),具有儲(chǔ)糧效果好、低溫節(jié)能的優(yōu)點(diǎn),但建倉(cāng)易受地形、地貌的影響,存在容積小、占地面積大、機(jī)械化程度低等問題,限制了地下糧倉(cāng)的推廣應(yīng)用。近年來(lái),鋼板倉(cāng)由于耗材低、裝配簡(jiǎn)單,儲(chǔ)糧過(guò)程機(jī)械化程度高等優(yōu)點(diǎn)逐漸成為新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體的儲(chǔ)糧選擇。鋼板倉(cāng)的型式主要分為以下4種[25]:

1)鉚接式:這種鋼板倉(cāng)是由6～12mm的鋼板用鉚釘連接而成,但由于設(shè)計(jì)理論、材料技術(shù)不成熟等原因,導(dǎo)致鉚接式鋼板倉(cāng)的倉(cāng)容小,雖然連接之后強(qiáng)度較高,但消耗時(shí)間,制造效率低,規(guī)模小,推廣起來(lái)較為困難,現(xiàn)已被淘汰。

2)焊接式:隨著焊接技術(shù)的積極發(fā)展,焊接鋼板倉(cāng)應(yīng)運(yùn)而生,所采用的鋼板的厚度一般為4～12mm。焊接倉(cāng)庫(kù)牢固,單個(gè)倉(cāng)庫(kù)容可以用萬(wàn)噸來(lái)衡量。焊接鋼板倉(cāng)具有氣密性好、倉(cāng)壁較厚的特點(diǎn)[26],可以用于港口等有鹽類腐蝕的地方,使用壽命通常長(zhǎng)達(dá)50年。這種倉(cāng)應(yīng)用廣泛,維護(hù)成本低,建設(shè)速度快,運(yùn)轉(zhuǎn)效率高。

3)薄壁倉(cāng):通常見到的主要是螺栓裝配式波紋鋼板倉(cāng)。波紋板是輥壓法逐次成型,內(nèi)應(yīng)力小,成品質(zhì)量好。大多數(shù)板材由鍍鋅板制成,經(jīng)過(guò)機(jī)械沖孔,穿插高強(qiáng)螺栓連接形成裝配倉(cāng)體。這種倉(cāng)環(huán)保、組裝方便、質(zhì)量輕、成本低;不過(guò),當(dāng)內(nèi)外溫差較大時(shí)會(huì)發(fā)生結(jié)露,應(yīng)配備相應(yīng)的測(cè)溫系統(tǒng),且密封性能不足,使用壽命通常在30年左右,儲(chǔ)存量可達(dá)1000t/倉(cāng)。裝配式鋼板倉(cāng)是用較薄的波紋板作為倉(cāng)壁,雖然減少了用鋼量,但是也帶來(lái)了倉(cāng)壁容易失穩(wěn)損壞的問題。

4)螺旋式鋼板倉(cāng)(利浦倉(cāng)):該技術(shù)是從德國(guó)引進(jìn)的,將展平的板材卷到所需弧度,咬邊機(jī)將上下板材咬制成一個(gè)整體,達(dá)到所需高度之后切割并吊離,移動(dòng)到所需位置,下落倉(cāng)體與預(yù)埋件連接。倉(cāng)體外有螺旋型的咬合凸邊,加上內(nèi)壁上下對(duì)稱加筋肋,能較好地保證倉(cāng)的高強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。咬邊由機(jī)械完成,不需要人力投入,制作時(shí)間短,設(shè)計(jì)樣式簡(jiǎn)潔,制作工藝巧妙,糧倉(cāng)密閉性好。

在對(duì)糧食倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械的優(yōu)化中,鋼板倉(cāng)壁的承載能力是鋼板倉(cāng)研究的重點(diǎn)。鋼板倉(cāng)組合剪力墻是一種新型的抗側(cè)力結(jié)構(gòu),由兩側(cè)的鋼板和中間支撐的圓管組成,并在其空腔內(nèi)裝填混凝土。郁有升[27]等人對(duì)該結(jié)構(gòu)內(nèi)的圓管支撐數(shù)量、軸壓比、含剛率和高寬比進(jìn)行建模分析,分析得出其具有較高的承載能力和變形能力。

2.3 烘儲(chǔ)一體機(jī)

現(xiàn)有的烘干設(shè)備多為塔式烘干機(jī),功能單一,設(shè)備投資大、利用率低,且現(xiàn)有的倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械主要功能為糧食儲(chǔ)存,兼有通風(fēng)功能,無(wú)烘干功能,高濕糧食無(wú)法直接入倉(cāng),增加了晾曬或烘干成本,也增加了產(chǎn)后損失。烘儲(chǔ)一體化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高濕糧食就倉(cāng)干燥,減少產(chǎn)后晾曬損失、防止鼠害、節(jié)約設(shè)備投入,是今后烘干倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)裝備的發(fā)展趨勢(shì)。閆文璽等人[28]設(shè)計(jì)了小麥智能烘干倉(cāng)儲(chǔ)一體機(jī),能夠?qū)ο炇炱诤蕿?0.38%的小麥進(jìn)行就倉(cāng)干燥,并定期通風(fēng)儲(chǔ)藏,具有明顯的減損效果。李浩權(quán)[29]等人以熱泵干燥機(jī)在工作時(shí)既產(chǎn)生熱量又產(chǎn)生冷量為基礎(chǔ),以熱量輸出對(duì)稻谷進(jìn)行烘干,用冷氣對(duì)稻谷進(jìn)行低溫儲(chǔ)藏,實(shí)現(xiàn)了烘干倉(cāng)儲(chǔ)一體化,減少了稻谷的晾曬環(huán)節(jié)。

3 儲(chǔ)糧中霉變、蟲害防治方法

在儲(chǔ)糧過(guò)程中,霉變和蟲害是降低糧食品質(zhì)的主要原因,控制糧倉(cāng)溫度和使用殺蟲技術(shù)是解決霉變和蟲害的主要途徑[30-31]。

3.1 糧倉(cāng)控溫技術(shù)

目前,糧倉(cāng)控溫技術(shù)主要包括隔熱、通風(fēng)和制冷補(bǔ)冷等。其中,隔熱技術(shù)一般通過(guò)在外倉(cāng)面涂刷反光隔熱材料[32]、內(nèi)倉(cāng)面粘貼聚苯乙烯泡沫板或PEF隔熱板使糧堆密閉,或在倉(cāng)頂噴涂聚氨酯發(fā)泡層隔熱、在糧堆的表面采取蓋壓密閉的方法降低外界高溫對(duì)糧倉(cāng)溫度的影響,有效控制糧溫的上升[33]。機(jī)械通風(fēng)技術(shù)是目前儲(chǔ)糧倉(cāng)中普遍使用的控溫技術(shù),通過(guò)風(fēng)機(jī)和通風(fēng)管道給糧倉(cāng)定期通風(fēng),將糧食的熱量帶走,達(dá)到降低糧溫的目的。但是,機(jī)械通風(fēng)控溫能力有限,尤其是夏季高溫季節(jié),如果想達(dá)到低溫或準(zhǔn)低溫狀態(tài),只靠機(jī)械通風(fēng)并不能達(dá)到想要的溫度環(huán)境,這就需要制冷技術(shù)來(lái)對(duì)糧食進(jìn)行降溫并維持一定的低溫狀態(tài)。制冷技術(shù)包括空調(diào)、制冷機(jī)組和谷物冷卻機(jī)[34]。夏季主要是靠空調(diào)和谷物冷卻劑對(duì)糧食補(bǔ)充冷源,降低糧溫;冬季向糧倉(cāng)內(nèi)部通入外界冷風(fēng),維持糧倉(cāng)低溫狀態(tài);當(dāng)外界溫度升高時(shí),糧堆表層溫度會(huì)上升,內(nèi)部的溫度會(huì)維持在較低的狀態(tài),則可利用內(nèi)環(huán)流技術(shù)將冬季糧倉(cāng)內(nèi)部的冷氣通過(guò)管道進(jìn)行氣流循環(huán),保持整體的低溫狀態(tài),主要的技術(shù)有整倉(cāng)環(huán)流控溫技術(shù)、膜下環(huán)流控溫技術(shù)以及局部環(huán)流控溫技術(shù)[35]。

3.2 殺蟲技術(shù)

殺蟲處理主要有化學(xué)、物理處理方法和生物防治方法。

化學(xué)方法主要是化學(xué)熏蒸殺蟲,是我國(guó)糧食倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)常用的害蟲治理技術(shù)。熏蒸的載體絕大多數(shù)以化學(xué)藥品(如磷化氫、溴甲烷)為主[36]。白春?jiǎn)37]通過(guò)在高大平房磷化氫熏蒸方法的基礎(chǔ)上,通過(guò)風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口調(diào)換改變熏蒸方向,優(yōu)化硫化氫熏蒸工藝,達(dá)到較好的殺蟲效果。但是,由于磷化氫毒性大、溴甲烷破壞環(huán)境,該工藝將逐漸被淘汰[38],無(wú)毒無(wú)害的熏蒸方法成為當(dāng)前綠色儲(chǔ)糧的研究重點(diǎn)。陸馳宇[39]提出八角茴香油的主要成分茴香腦對(duì)赤擬谷盜有極好的熏蒸效果;山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院的張守娜[40]等發(fā)現(xiàn)植物精油中的肉桂精油和牛至精油對(duì)小麥存儲(chǔ)期間抑制真菌的效果最好;程昉[41]等人用牛尾蒿、灰苞蒿、紅足蒿、白蓮蒿和華北米蒿揮發(fā)油對(duì)煙草甲和嗜卷書虱進(jìn)行趨避活性試驗(yàn),表明這5種植物揮發(fā)油對(duì)倉(cāng)儲(chǔ)害蟲居于明顯的趨避作用。為了減少植物精油無(wú)效揮發(fā)延長(zhǎng)有效期,洪鑫發(fā)[42]等人用異佛樂酮二異氰酸鹽和二乙烯三胺為膜材,研制了含有植物精油的微膠囊,顯著提高了植物精油的藥效持久期。

相比于化學(xué)熏蒸技術(shù),物理殺蟲是無(wú)毒無(wú)害的綠色殺蟲技術(shù),包括氣調(diào)殺蟲、臭氧殺蟲、控溫抑蟲、真空技術(shù)及微波殺蟲等[37]。充氮?dú)庹{(diào)是通過(guò)調(diào)節(jié)倉(cāng)內(nèi)的氣體濃度改變倉(cāng)內(nèi)有害生物的生存和繁殖條件,一般是將氮?dú)鉂舛日{(diào)節(jié)到96%左右,將氧氣的濃度調(diào)節(jié)到3%左右[43],這種濃度下的倉(cāng)內(nèi)氣體環(huán)境已經(jīng)破壞了倉(cāng)內(nèi)有害生物的生存和繁殖條件(如害蟲霉菌等),能有效達(dá)到防治效果,且其環(huán)保安全,因而成為國(guó)內(nèi)外倉(cāng)儲(chǔ)害蟲防治領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。臭氧對(duì)于倉(cāng)儲(chǔ)害蟲也具有良好的防治效果,目前臭氧熏蒸殺蟲也有廣泛應(yīng)用。相關(guān)研究指出[44-45]:在臭氧濃度為120×10-6的環(huán)境條件處理24h即可將玉米象殺死,在此條件下處理45h即可將赤擬谷盜完全致死。孟憲兵[46]利用臭氧環(huán)流熏蒸方式對(duì)糧食進(jìn)行殺蟲滅菌處理,能將玉米象、谷蠹、赤擬谷盜、銹赤扁谷盜等全部殺死,具有較好的殺蟲效果。低溫防控是將倉(cāng)內(nèi)的環(huán)境溫度調(diào)節(jié)到一種對(duì)害蟲和霉菌生存造成影響甚至可以將其殺死的溫度條件,并且能保障在對(duì)糧食品質(zhì)沒有影響的條件下對(duì)害蟲進(jìn)行防治,從而達(dá)到安全倉(cāng)儲(chǔ)的目的[47]。張會(huì)娜[48]指出,害蟲的生存和活動(dòng)狀態(tài)會(huì)隨著溫度的下降而受到抑制。溫度低時(shí)會(huì)產(chǎn)生休眠,當(dāng)?shù)蜏貭顟B(tài)超過(guò)害蟲的冷卻點(diǎn)時(shí)則會(huì)將害蟲體內(nèi)的水分析出,進(jìn)而殺死害蟲。同樣,高溫環(huán)境也對(duì)防治害蟲有著顯著的效果。鐘建軍[49]指出,高溫瞬間加熱后,會(huì)對(duì)煙草甲的幼蟲、卵、蛹和成蟲都會(huì)產(chǎn)生不利影響;李葦[50]指出,當(dāng)以較快的速率(0.5℃/min)將倉(cāng)內(nèi)溫度從46℃上升到52℃時(shí)對(duì)殺死玉米象有著顯著的效果,而以較低的速率(0.1℃/min)升溫時(shí)效果則明顯有所減弱,因?yàn)閷?duì)空氣進(jìn)行較低速率加熱時(shí)玉米象會(huì)產(chǎn)生適應(yīng)性,從而降低了殺蟲效果。微波殺蟲同樣具有殺蟲效果好、能耗低、無(wú)殘留污染物等優(yōu)點(diǎn)。王殿軒[51]指出,在微波320W的條件下25s能將赤擬谷盜的成蟲和幼蟲100%殺死, 800W條件下25s可將赤擬谷盜的卵殺死。

4 糧情監(jiān)控技術(shù)

糧情數(shù)據(jù)主要包括了倉(cāng)內(nèi)溫濕度與外界環(huán)境溫濕度的監(jiān)測(cè)、倉(cāng)儲(chǔ)糧食數(shù)量檢測(cè)、氣體濃度檢測(cè)及倉(cāng)內(nèi)自動(dòng)通風(fēng)控制等[52]。曹磊[53]在對(duì)糧情數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合的基礎(chǔ)上,研發(fā)了電腦智能數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析給出符合糧食儲(chǔ)藏的建議,節(jié)省了時(shí)間,減少了由于人為判斷準(zhǔn)確性低而引起的糧食倉(cāng)儲(chǔ)損失。陳龍[54]對(duì)圖像化儲(chǔ)糧糧情智能分析系統(tǒng)進(jìn)行了研究,通過(guò)電腦軟件進(jìn)行編程,建立分析模型,對(duì)糧情數(shù)據(jù)進(jìn)行分析;通過(guò)圖表將數(shù)據(jù)整合比對(duì),對(duì)糧食儲(chǔ)藏情況進(jìn)行合理的預(yù)測(cè),對(duì)不合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警,及時(shí)控制以避免損失。糧情檢測(cè)技術(shù)能通過(guò)直觀的表格數(shù)據(jù)了解到糧情演變的過(guò)程,減少人工分析數(shù)據(jù)的難度和誤差,為糧食的倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)提供了準(zhǔn)確性的分析,提高了效率,增強(qiáng)了人機(jī)交互性。師亞祥[55]設(shè)計(jì)了一種糧倉(cāng)檢測(cè)智能管理平臺(tái),糧倉(cāng)信息監(jiān)測(cè)終端采集數(shù)據(jù),通過(guò)ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到本地的數(shù)據(jù)采集主機(jī)匯總,采集主機(jī)通過(guò)RS232數(shù)據(jù)端口與無(wú)線匯總節(jié)點(diǎn)通信,數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后存儲(chǔ)到SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中。糧倉(cāng)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)主要由云服務(wù)器和云數(shù)據(jù)組成,可以為管理者提供人機(jī)交互界面和數(shù)據(jù)查詢。

目前,除國(guó)家儲(chǔ)備糧庫(kù)和較大的糧食收購(gòu)代儲(chǔ)機(jī)構(gòu)在糧情檢測(cè)上應(yīng)用了信息化管理技術(shù)外,糧情監(jiān)控技術(shù)在一般農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體的糧倉(cāng)中還未普及,仍然依靠肉眼統(tǒng)計(jì)霉變和鼠害、蟲害等,工作效率低,每年因?yàn)槊棺?、鼠害、蟲害沒有做出及時(shí)處理而造成大量糧食損失。

5 結(jié)論

隨著土地的規(guī)?；鬓D(zhuǎn),農(nóng)業(yè)合作社、家庭農(nóng)場(chǎng)等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體成為我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主力軍,而糧食集中收獲帶來(lái)的晾曬和儲(chǔ)藏問題制約了新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體的發(fā)展[56],故解決烘干和倉(cāng)儲(chǔ)技術(shù)問題對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)規(guī)?；a(chǎn)、應(yīng)對(duì)氣候變化、減少糧食損失和保證糧食安全等方面具有重要的意義。通過(guò)對(duì)糧食烘干和倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)械裝備以及安全儲(chǔ)糧技術(shù)現(xiàn)狀的分析可知:當(dāng)前糧食烘干技術(shù)與裝備相對(duì)成熟,混流式烘干機(jī)是目前烘干機(jī)械的主流機(jī)型;鋼板倉(cāng)在新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體中也有部分應(yīng)用,但單一功能的烘干機(jī)或鋼板倉(cāng)投資高、利用率低;儲(chǔ)糧過(guò)程中的霉變、鼠害、蟲害的預(yù)防和糧情檢測(cè)技術(shù)在國(guó)家糧庫(kù)、大型糧食收購(gòu)代儲(chǔ)機(jī)構(gòu)應(yīng)用較多,在新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體中應(yīng)用相對(duì)較少,新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體的糧食烘干倉(cāng)儲(chǔ)損失仍然嚴(yán)重。因此,發(fā)展智能、多功能的烘干倉(cāng)儲(chǔ)一體化設(shè)備或烘干倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備群組,應(yīng)用綠色高效的安全儲(chǔ)糧方法提高設(shè)備的利用率、減少糧食損失是解決新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體安全儲(chǔ)糧的發(fā)展方向。