基于内环流控温技术的粮堆水分变化规律研究

来源:用户上传      作者:任伯恩 王仁旭 吴建忠

　　摘要：粮食水分是影响粮食储藏稳定性的重要因素，掌握水分在粮堆中的分布规律，对安全储粮有重要意义。度夏期间，采用内环流控温技术对高大平房仓粮堆进行控温，并对粮堆内部水分变化情况进行监测，探索其变化规律。结果表明，采用内环流控温技术可以起到很好的控温、保水效果，使粮堆处于准低温储藏状态，减少储粮干物质消耗，达到节粮减损的目的。根据研究结果，提出了高大平房仓内环流控温储粮实际应用的操作建议。
　　关键词：内环流；粮堆；水分
　　中图分类号：S379 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20220117
　　北京地区属于第四生态储粮区[1]，为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥，春秋短促。年平均气温10 ～ 12 ℃，1月平均气温-7 ～ 4 ℃，7月平均气温25 ～ 26 ℃，最高气温可达35 ～ 40 ℃。随着北京市“粮安工程”智能化升级改造项目的推进，多数粮仓已完成内环流控温系统的安装和使用。内环流控温技术要领可概括为冬季蓄冷，春季保冷，夏季控温，即利用粮堆“冷心”储存冷源[2]，在气温上升季节之前做好仓房保温隔热处理，夏季实施仓内封闭环流，降低仓温、仓湿，从而达到降低表层粮温、均衡粮温的目的。本试验拟研究内环流控温条件下粮堆内部水分变化规律，以期为高大平房仓内环流控温储粮实际应用提供参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 材料
　　1.1.1 试验仓房基本情况
　　试验高大平房仓（20号仓）：48 m×27 m×6 m（长×宽×装粮线高），配备电子测温、机械通风、环流熏蒸等科学保粮措施，仓内地坪为水泥，仓顶隔热材料为膨胀珍珠岩。储存5 886.547 t国产小麦。试验前做好仓房门窗、通风口以及风机的密闭、隔热工作，并于上年冬季做好粮堆蓄冷工作（平均粮温5 ℃）。
　　1.1.2 内环流控温环流熏蒸集成控制系统
　　LQCK-001型内环流控温环流熏蒸集成控制系统：山东金钟电子集团。系统为一机三控，单面安装；包括一管、一机、一箱、一线，即保温管、环流风机、控制箱、测温感应线。风道为仓房原有通风系统。保温管为管套管结构，内管材料为PVC，外管材料为不锈钢，其间填充聚氨酯发泡保温材料。环流风机为三项异步防爆电动机，功率0.75 kW。温度采集器为数字温度传感器。控制箱为系统核心控制部位，可自动开启或关闭系统，自动统计系统运行时间和开启次数。
　　1.1.3 温湿水一体化粮情检测系统
　　恒丰-003型温湿水一体化粮情检测系统：宁夏东大恒丰科技有限公司。主要用于粮堆温度、水分、粮堆内部湿度的监测[3]。把粮堆平面等分成4个区域，采用梅花布点方法，即粮仓水平面布置成5行5列，共13个测点（见图1），两侧测点离墙1 m，中间2个测点对称，平面每个测点在深度方向分为4层，距离上下粮面0.5 m各一个测点，其他2个检测点等分，总共为52个测点。
　　1.2 试验方法
　　20号仓于5月26日开启内环流系统，启动温度设为21 ～ 24 ℃[4]，于6月13日调至25 ～ 27 ℃。每天9：00采集粮堆内部湿度以及水分1次。于9月26日关闭系统，停机1个月后，再次对其进行检测。
　　2 结果与分析
　　2.1 20号仓平均水分变化
　　由表1可知，通风前后粮堆平均水分均为10.6%，可认为内环流控温系统有一定的保水效果；通风2周内，由于粮堆下行式气流的作用，第四层粮食水分由11.0%降至10.9%，而第一层粮食水分由10.6%升至11.2%。随着时间的推移，表层粮食与仓内环境进行湿热交换，第一层粮食通过散湿作用水分不断降低，第二、第三层粮食水分呈缓慢上升而后下降的趋势。
　　通风结束1个月之后，根据吸湿平衡规律，第一层粮食水分由9.0%升至9.4%，整仓平均水分为10.7%，说明关闭内环流控温系统之后，粮堆水分有一个再分配、再平衡的过程。
　　2.2 粮堆平均湿度变化
　　由表2可知，通风2周内表层粮食与仓内环境进行湿热交换，第一层粮堆湿度由47.2%升至 51.7%，第二层和第三层粮堆的湿度呈上升趋势，第四层呈下降趋势。随着时间的推移，在下行气流的影响下，第一层粮堆湿度不断降低，第二、第三层粮堆湿度呈缓慢上升而后下降的趋势，第四层呈先下降后上升趋势。整体上，粮堆湿度由44.9%上升为48.8%，增加的湿度应来自于仓内环境的湿热空气。
　　因此可见，粮堆湿度是伴随粮堆水分同步转移的，即自上而下的气流通过粮堆，水分含量^高的粮层通过散湿作用使水分降低，并在粮堆空隙内形成较高的湿度，而水分较低的粮层则通过吸湿作用增加水分进而使水分自上而下转移。粮堆内部水分维持相对稳定的动态平衡[5]。
　　3 结果与讨论
　　3.1 研究结果
　　水分的流失造成粮食重量的流失，由于内环流控温系统是闭合回路，与外界空气没有湿热交换，理论上不会流失水分，起到了保水作用[6]，为节粮减损提供了有效保障，有益于提高粮库的经济效益。
　　粮堆表层水分降低明显，尚未对其品质进行检验，无法评价水分降低对储粮品质的直接影响，但是表层水分下降也说明其防止粮面结露的作用[7]；较为干燥的环境虽不能完全避免虫、螨活动，但会有一部分种类因不适于干燥条件而无法生存，或者在繁殖方面有所降低。
　　3.2 操作建议
　　一是提升仓房的保温隔热和气密性能。适当减少仓房仓窗数量，采取部分窗户砖砌封堵，剩余窗户可采用密封粮膜加隔热板密封处理，增设新型保温门，采用仓内空间吊顶处理，对仓内穿线管和墙壁箱体采用密封胶密封处理，以提升空间降温效果，确保仓房保温和密闭性能[8]。二是做好冬季蓄冷，蓄冷工作兼顾降温和保水，做好这个阶段的蓄冷工作是夏季内环流控温和保水的基础。把握适宜的通风时机，采用风量较小的排风扇进行阶段式间歇降温通风，平均粮温降至5 ℃左右，局部最高粮温≤15 ℃。三是科学设定参数，根据仓房条件和品种灵活掌握控温目标，采取阶段性或间歇式开启内环流开始控温。储存小麦、玉米的参数可设定为26～24 ℃，储存稻谷的参数可设定为22～20 ℃。

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