玉米充氮气调储粮充氮工艺探讨

玉米充氮气调储粮充氮工艺探讨

海南地处亚热带，常年有丰富的雨水，湿度高。年平均气温25，相对湿度75%。这些不利因素给海南地区粮食保管,特别是玉米品种的储藏带来了极大难度。自2010年开始,中央储备粮海口直属库开始实施充氮气调储粮技术,有效解决了玉米在高温高湿环境下储藏易发热、害虫发生频繁、品质变化较快的难题,实现了库存粮食绿色环保储藏。在日常充氮气调储粮应用中,如何科学有效的充氮降氧,满足“提高效率,保证效果,降低能耗”的目的,是充氮气调工艺的重点研究方向。海口库在开始应用阶段,采用边充边排、先充再排两种常规充气工艺,能够达到气调储粮的目的,但能耗较大,运行成本较高。随着对充氮气调储粮工艺的不断摸索与研究,海口库充分利用海南地区气温、粮温偏高,粮堆内生物呼吸强度大等特点,尝试采取只充气不排气的充氮方式,通过粮堆内生物呼吸作用自主降低氧气浓度,减少充气时间和次数,降低气调运行成本。本文通过对比分析边充边排和只充不排两种方式的应用效果,寻找更加经济、有效、实用的充气方法,促进充氮气调储粮技术更好地应用推广。1材料和方法1.1仓房内天开机设备试验仓房选取海口库5号仓、6号仓,两幢仓房均为2000年12月投入使用的彩钢板高大平房仓,长60m、宽30m,檐高8.2m、堆粮高度6m,设计仓容7200t。仓内安装6组一机四道地上笼通风网,山墙两侧各安装2台功率为0.75kW的轴流风机。仓房两侧墙均安装了一套仓外固定式环流熏蒸系统,配备数字式粮情测控系统。经测试,5号仓、6号仓气密半衰期分别为330s、321s。1.2试验室的装粮准备见表11.3设备连接1.3.1氮设备选用专用PSA氮气发生装置,设计规格为:产品氮气流量150m3/h,氮气浓度≥99.5%Vol,氮气压力0.5Mpa。1.3.2检测设备氧气浓度检测:加拿大BW氧气浓度检测仪;粮情检测系统:北京产数字式粮情检测系统。巴固正压式空气呼吸器。2测试方法2.1人工预埋样品装复试验仓在密闭充气前和散气后,严格按照扦样标准进行全仓品质跟踪,同时各仓预埋3份样品,每份重2kg。将玉米象、赤拟谷盗、锈赤扁谷盗、谷蠹各50头及适量粉碎玉米,装于大试管中,管口用防虫网封好。每仓3份虫样,分别放置在1、4、7浓度点处,具体见图1。2.2ld50m的距粮面两试验仓分别沿对角线布设10个氮气浓度检测点,1、2、3距离前墙体1m,距粮面分别为1m、3m、5m,4、5、6在粮仓中央,距粮面分别为1m、3m、5m,7、8、9距离后墙体1m,距粮面分别为1m、3m、5m,10号点在仓内中央粮面,具体见图1。本次试验检测浓度统一为氧气浓度检测仪检测氧气浓度,按照百分比折算成氮气浓度,下同。2.3试验仓和工程,6h以上的通风口及排气工艺措施,应符合以下工艺条件5号仓充气工艺:采用边充边排方式。主要方法为从粮面充气,当气囊鼓起一半时,打开6个通风口薄膜,将粮堆内的空气从表层挤压到底部排出,提高氮气浓度。具体充气时间见表2。每4h~6h检测一次通风口和各检测点浓度,当通风口排气浓度低于目标浓度(98%)2%时,关闭设备和各阀门,开启环流风机均衡浓度。6号仓充气工艺:采用只充不排方式。针对海南地区气温、粮温偏高,玉米呼吸强度大的特点,充分利用粮堆内微生物、仓内害虫和粮食自身的呼吸作用,只充气不排气,首次充气18h后,靠玉米自然耗氧来提高粮堆内的氮气浓度。两个试验仓在日常储藏期间,根据浓度检测情况,适当补气,维持仓内氮气浓度始终高于95%的防虫目标浓度;关注气象变化,气温骤降前,将无气囊的仓充起,形成气体隔热层,防止粮堆内结露。3结果与分析3.1气调期间适时能力5号仓:3月18号17:00开始充气,3月19日08:00打开通风口薄膜开始排气,3月23号08:00停止充气,累计充气76h,充气后整仓浓度达到97.8%,在9个月气调期间根据浓度变化适时补气,保持始终不低于95%的防虫浓度,整个过程补气3次。气调储藏期间5号仓平均浓度见图2。6号仓:首次充气18h,结束后检测氮气平均浓度为84%,之后,氮气浓度随着储藏时间的延长而缓慢上升,半个月后,氮气浓度升至94%,约一个月后氮气浓度升至98%。在9个月气调期间根据浓度变化适时补气,确保始终不低于95%的防虫浓度,整个过程补气次数3次。气调储藏期间6号仓平均浓度见图3。3.2害虫未及时发现防治气调过程中,重点检查仓门、粮堆表层、通风口等处,充气3d~5d,害虫因生存环境变化,氧气浓度降低,爬行速度明显加快,7d后,多数害虫行动迟缓,15d后,绝大多数害虫静止不动,20d左右,多数害虫停止活动,30d后,5号仓可见害虫全部死亡,45d后,6号仓可见害虫全部死亡;揭膜后,按照标准流程扦样筛虫,未发现活虫。预埋虫笼中的各种害虫也全部死亡,样品在恒温箱中培养60d,未发现活虫。试验证明,在保证仓内氮气有效浓度的前提下,充氮气调技术是行之有效的杀虫手段,对玉米象、锈赤扁谷盗、赤拟谷盗、谷蠹等常见害虫具有良好的防治效果。两个试验仓杀虫效果均很理想。3.3水条件分析品质跟踪结果表明,除去湿热扩散引起的个别点粮食水分有所变化外,两个试验仓粮食平均水分几乎无变化。具体见表3。3.4质量变化在气调储藏过程中,通过全仓抽样和定点预埋样品的检测结果和粮温情况可以看出,两个试验仓脂肪酸值上升幅度差别不大。具体数值见表4。3.5号仓用电情况由于两个试验仓前期投入软硬件成本相同,此次重点对比能耗情况。5号仓全年累计充气128h,电费4608元,吨粮电费0.58元/t。6号仓全年累计充气68h,电费2520元,吨粮电费0.32元/t。4气调贮藏时间的确定使用不符合工艺应用的主要特点4.1两种充气工艺均能达到防虫、杀虫、控温等效果。其中边充边排法杀虫时间较短,约为30d,自然降氧结合只充不排法杀虫时间约为40d~45d。如果需要在短期内杀灭害虫,则采用边充边排方法更容易达到效果。如果是一个保管周期内开展气调储粮,采取只充不排方法对玉米品种具有更好的效果,吨粮能耗仅为边充边排方式的55%,能够满足经济、高效、实用的目标。4.2在7个月的气调密闭储藏周期内,两个试验仓粮温、氮气浓度、脂肪酸值、水分等变化幅度相差不大,都能满足安全储粮要求。4.3只充不排方式主要是针对玉米品种呼吸作用旺盛的特点,利用自然耗氧来提高氮气浓度,实际应用中可以减少充气时间,节约电耗,大大降低运行成本。对于稻谷和小麦等呼吸作用不旺盛的品种效果不明显,这两种品种充氮气调储粮,需要增加充气排气次数,采用边充边排法,充气工艺上可以考虑采取强力抽排工艺,提高气体置换效率,以此减少充气时间,降低电耗。4.4使用边充边排方式充气过程中,仅依靠直径75mm的排气管道不能及时排除气体,效果不理想,为防止气囊充爆,需要打开底部6个通风