戚 浩

(中國(guó)儲(chǔ)備糧管理集團(tuán)有限公司福建分公司 350008)

我國(guó)大豆常年消費(fèi)量超過(guò)1億噸[1]，2019年進(jìn)口大豆約占全國(guó)大豆消費(fèi)總量的90%[2]。自1996以來(lái)，我國(guó)成為了大豆凈進(jìn)口國(guó)，對(duì)外依存度已超過(guò)80%[3]，近年來(lái)，保持穩(wěn)定大豆進(jìn)口來(lái)源國(guó)是加拿大、美國(guó)和烏拉圭，巴西、印度、俄羅斯和烏克蘭的進(jìn)口量有所提高，阿根廷、巴拉圭的進(jìn)口量下降[4]。我國(guó)大豆進(jìn)口量持續(xù)增長(zhǎng)，在2000至2020年間，年平均增長(zhǎng)12%[5]，2021年大豆進(jìn)口量達(dá)9652萬(wàn)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(chǔ)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(jìn)口大豆脂肪含量遠(yuǎn)高于國(guó)產(chǎn)大豆，加之進(jìn)口大豆雜質(zhì)含量高、入境前儲(chǔ)藏環(huán)境較差等原因，導(dǎo)致其儲(chǔ)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(wèn)題，給進(jìn)口大豆的安全儲(chǔ)藏帶來(lái)了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。針對(duì)進(jìn)口大豆儲(chǔ)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(shí)踐中個(gè)性化的探索性研究，如淺圓倉(cāng)存儲(chǔ)異常糧情的處置技術(shù)[6]、南方地區(qū)高大平房倉(cāng)的存儲(chǔ)技術(shù)[2]、空調(diào)控溫技術(shù)[7，8]、進(jìn)口大豆淺圓倉(cāng)智能通風(fēng)技術(shù)[9]及存儲(chǔ)期間進(jìn)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(jìn)口大豆安全儲(chǔ)藏不利客觀因素，亟需尋找系統(tǒng)性、符合區(qū)域特點(diǎn)的進(jìn)口大豆綠色安全儲(chǔ)藏技術(shù)。

本文結(jié)合東南沿海地區(qū)氣候特點(diǎn)，在中溫高濕儲(chǔ)糧區(qū)——第五區(qū)，針對(duì)淺圓倉(cāng)控溫綠色儲(chǔ)糧技術(shù)，從控溫工藝、設(shè)備運(yùn)行時(shí)機(jī)、安全儲(chǔ)藏效果等方面，集成機(jī)械通風(fēng)技術(shù)、富氮?dú)庹{(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(chǔ)糧措施，開展進(jìn)口大豆淺圓倉(cāng)綠色安全存儲(chǔ)工程實(shí)踐探索，以期為進(jìn)口大豆的綠色安全儲(chǔ)藏提供實(shí)踐支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)倉(cāng)房

中央儲(chǔ)備糧廈門直屬庫(kù)有限公司的淺圓倉(cāng)XM102倉(cāng)，內(nèi)徑為24 m，裝糧線高25.82 m，設(shè)計(jì)倉(cāng)容為8330 t；倉(cāng)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(cāng)XM205倉(cāng)，內(nèi)徑為24 m，裝糧線高25.82 m，設(shè)計(jì)倉(cāng)容為8330 t；倉(cāng)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(chǔ)糧情況

試驗(yàn)儲(chǔ)藏進(jìn)口大豆基本情況見表1。

表1 試驗(yàn)儲(chǔ)藏進(jìn)口大豆基本情況

1.3 儀器與設(shè)備

兩倉(cāng)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(cè)溫系統(tǒng)及閥控式防分級(jí)裝置等儲(chǔ)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(jī)，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(jī)型號(hào)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(hào)YGLA-022DA/A，制冷量22.8 kW，功率9.1 kW。數(shù)字測(cè)溫系統(tǒng)：北京生產(chǎn)，型號(hào)VER 9.4-20140815。

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

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 富氮?dú)庹{(diào)工藝 氮?dú)馔ㄟ^(guò)淺圓倉(cāng)底部地槽口，經(jīng)鋪設(shè)通風(fēng)管道進(jìn)入大豆糧堆，從下向上進(jìn)行充氣，糧倉(cāng)內(nèi)氣體經(jīng)由上端管道輸送至倉(cāng)外。

1.4.2 內(nèi)環(huán)流均溫工藝 在XM102倉(cāng)和XM205倉(cāng)均安裝內(nèi)環(huán)流均溫系統(tǒng)，工藝流程如下：在靠近倉(cāng)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(cāng)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(jī)，接通電源。

1.4.3 空調(diào)控溫工藝 糧倉(cāng)專用空調(diào)對(duì)倉(cāng)內(nèi)空間氣體進(jìn)行循環(huán)制冷，用以延緩氣調(diào)期間倉(cāng)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(chǔ)糧集成工藝 首先利用冬季冷源，開展冬季機(jī)械通風(fēng)作業(yè)，機(jī)械通風(fēng)結(jié)束后，立即開展目標(biāo)濃度為95%的富氮?dú)庹{(diào)儲(chǔ)糧作業(yè)，若發(fā)現(xiàn)有儲(chǔ)糧害蟲發(fā)生，將在4月份，將氮?dú)饽繕?biāo)濃度升至98%，開展氣調(diào)殺蟲作業(yè)。儲(chǔ)存時(shí)間至5月，進(jìn)行空調(diào)控溫作業(yè)，空調(diào)在0：00～6：00夜間運(yùn)行，若倉(cāng)外圈表層糧溫高于26℃時(shí)，開啟內(nèi)環(huán)流風(fēng)機(jī)作業(yè)，外圈表層糧溫低于23℃時(shí)，停止環(huán)流均溫，保持空調(diào)控溫作業(yè)。

1.4.4 試驗(yàn)過(guò)程 XM205倉(cāng)，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(cāng)，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(jì)與處理 每周檢測(cè)平均糧溫和氮?dú)鉂舛龋Z溫?cái)?shù)值為平均糧溫，由糧情測(cè)溫系統(tǒng)給出，數(shù)據(jù)均使用Graphpad Prism 7.0進(jìn)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(chǔ)糧集成工藝，進(jìn)口大豆糧溫控制效果如圖2所示，試驗(yàn)期間1月28日至9月30日，XM102倉(cāng)平均糧溫低于20℃，維持時(shí)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(jìn)行谷冷降溫作業(yè)，糧溫降低后開始正常靜態(tài)保管。XM205倉(cāng)平均糧溫低于20℃，維持時(shí)間為245 d與XM102相比延長(zhǎng)了42 d，日均上升速度為0.038℃/d與XM102相比降低0.006℃/d。整個(gè)試驗(yàn)期間XM205倉(cāng)采取了控溫氣調(diào)工藝，平均糧溫上升平穩(wěn)，而XM102倉(cāng)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(yàn)過(guò)程中XM102倉(cāng)和XM205倉(cāng)糧溫情況

2.2 糧堆氮?dú)鉂舛染S持效果分析

糧堆氮?dú)鉂舛染S持效果如圖3所示，2021年1月28日，XM205倉(cāng)充氮濃度至95.4%，后經(jīng)過(guò)自身耗氧將濃度提升到5月20日最大峰值99.5%，同時(shí)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(yàn)，糧溫接近20℃。期間氮?dú)鉂舛?8%以上的維持天數(shù)達(dá)98 d，氮?dú)鉂舛?5%以上的維持天數(shù)245 d。

圖3 試驗(yàn)過(guò)程中XM102倉(cāng)和XM205倉(cāng)氮?dú)鉂舛惹闆r

2021年4月22日，XM102倉(cāng)充氮濃度至98.7%，后經(jīng)過(guò)自身耗氧將濃度提升到5月20日最大峰值99.8%，同時(shí)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?dú)鉂舛?8%以上的維持天數(shù)達(dá)98 d，氮?dú)鉂舛?5%以上的維持天數(shù)112 d。

2.3 儲(chǔ)糧害蟲治理效果分析

采用綠色儲(chǔ)糧集成工藝，進(jìn)口大豆存儲(chǔ)期間害蟲治理效果如表2，試驗(yàn)結(jié)束后，各倉(cāng)均未發(fā)現(xiàn)活蟲。

表2 試驗(yàn)前后進(jìn)口大豆儲(chǔ)藏期間儲(chǔ)糧害蟲密檢測(cè)情況

2.4 集成工藝經(jīng)濟(jì)效益分析

儲(chǔ)藏期內(nèi)XM102倉(cāng)制氮系統(tǒng)運(yùn)行48.5 h，能耗5596.8 kW·h，空調(diào)控溫系統(tǒng)累計(jì)運(yùn)行1222.5 h，耗能11126 kW·h，內(nèi)環(huán)流均溫系統(tǒng)累計(jì)運(yùn)行113.5 h，耗能58.0 kW·h，兩臺(tái)谷冷機(jī)均運(yùn)行70.5 h，累計(jì)耗能8000 kW·h，總能耗為24780.8 kW·h。XM205倉(cāng)制氮系統(tǒng)運(yùn)行38 h，耗能4377.9 kW·h，空調(diào)控溫系統(tǒng)累計(jì)運(yùn)行1252.5 h，耗能11400 kW·h，內(nèi)環(huán)流均溫系統(tǒng)累計(jì)運(yùn)行146 h，耗能74.6 kW·h，總能耗為15852.5 kW·h，相比XM102倉(cāng)節(jié)省了8928.3 W·h。

2021年1月28日至9月30日的儲(chǔ)糧能耗見表3。XM102倉(cāng)與XM205倉(cāng)的氮?dú)鈿庹{(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(xiàng)的噸糧總能耗XM205倉(cāng)少0.113 kW·h/t。加上谷冷的能耗后，XM205倉(cāng)總單位能耗比XM102倉(cāng)能耗少0.595 kW·h/t，XM205倉(cāng)噸糧成本比XM102倉(cāng)能耗少0.357元/t。

表3 進(jìn)口大豆淺圓倉(cāng)綠色集成工藝儲(chǔ)糧能耗情況

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)集成優(yōu)化機(jī)械通風(fēng)技術(shù)、富氮?dú)庹{(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(chǔ)糧措施，開展進(jìn)口大豆淺圓倉(cāng)綠色安全存儲(chǔ)實(shí)踐探索，結(jié)果表明結(jié)合儲(chǔ)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(chǔ)糧技術(shù)，可進(jìn)行中溫高濕儲(chǔ)糧區(qū)淺圓倉(cāng)進(jìn)口大豆長(zhǎng)期安全儲(chǔ)藏，同時(shí)有利于節(jié)能降耗。

3.1 中溫高濕儲(chǔ)糧區(qū)淺圓倉(cāng)儲(chǔ)藏的進(jìn)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(chǔ)糧區(qū)淺圓倉(cāng)儲(chǔ)藏的進(jìn)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(jī)的使用頻率。

3.3 中溫高濕儲(chǔ)糧區(qū)淺圓倉(cāng)儲(chǔ)藏的進(jìn)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(zhǎng)平均糧溫(<20℃)保持時(shí)間，并維持氮?dú)鉂舛仍?5%以上。