林 波 李守星 王 瑞 梁晓松 车 敬 刘雪锋 杨建国 郑志华

(1 中央储备粮昆明直属库有限公司 650100)(2 中国储备粮管理集团有限公司云南分公司 650228)(3 中央储备粮曲靖直属库有限公司 655000)

温度是决定粮食储藏安全的关键生态因子,粮堆中的各种生物成分都受温度的影响,在日常的静态保管中,只要能够有效合理控制温度就能够保证粮食品质。云南昆明夏无酷暑,冬无严寒,四季如春,夏季最热天日平均气温20℃～23℃,冬季最冷月平均气温在6℃～10℃,但存在年温差小、日温差大的问题,昼夜气温变化迅速,要充分利用这一气候特点,在最热时利用空调降温和最冷时利用轴流风机排积热降低仓温和表层粮温,实现低温、准低温储粮。本研究空调降温和轴流风机排积热是2017年8月由中储粮成都储藏研究院承担,昆明直属库作为示范库点,开展实仓试验和技术示范,参与并完成的相关研究项目。项目研究开发控温保质储粮技术应用辅助决策系统1套及与之配套的自动化电气控制系统1套,通过综合仓房内外的温度、湿度、降水雨量等数据,自动控制仓内环境调节模块的运行状态,实现了空调和排积热风机的自动运行,能够在高温季节对粳稻仓内粮食表面温度(仓温)进行自动降温,且最大限度降低粮食表层温度(仓温),减少储粮成本,保证粮食品质。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试仓房及储粮情况 供试仓房为昆明直属库有限公司2014年建11号、21号高大平房仓,设计仓容4000 t,装粮线6.5 m,其中11号仓为试验仓,21号仓为对照仓。储粮基本情况见表1。

表1 储粮基本情况

1.1.2 设备 FG7.5/A2-N3空调4台,3 P;1.1 kW T35-11NO5.6轴流风机2台;稻谷夏季综合控温温度自动控制软件1套;自动化电气控制柜1套;数字粮情自动检测系统;LDS-1H型谷物水分测定仪,采用105℃恒温法校正。

1.1.3 检测方法 按照GB/T 20569附录A测定稻谷的脂肪酸值,附录B测定稻谷品尝评分值。

1.2 方法

1.2.1 试验仓

1.2.1.1 空调控温 11号仓利用温度自动控制软件和自动化电气控制柜进行空调和排风扇(仓顶轴流风机)的自动运行,仓内温湿度传感布设如图1所示,共设T1～T55个传感器。

图1 仓内温湿度传感器布设示意图

空调设置如图2所示。

图2 空调位置示意图

空调启动条件:当温湿度传感器检测到的仓温>设定温度(22℃)时,4台空调自动运转。空调启动时,先启动2台空调,间隔30 s后,启动另外2台空调。

空调停止条件:当温湿度传感器检测到的仓温<设定温度(21.5℃)时,空调停止运转。一旦空调启动运行,则自动停止排积热轴流风机运转,同时自动关闭上部所有已经打开的6个通风窗。

1.2.1.2 排积热控温 排积热风机启动前检查6个通风窗(见图3)是否开启。排积热风机设置见图3。

注：W1～W6为通风窗。

风机启动条件:仓内最高温度T0-大气温度T≥2℃,仓内最高温度T0≥16℃,仓外相对湿度≤90%,通风窗开启。

风机停止条件:仓内最高温度T0-大气温度T<2℃或仓内气温最高温度T0<16℃且仓外相对湿度>90%。

1.2.1.3 当空调开启时关闭通风窗,当排积热风机开启时,同时开启6个通风窗。

1.2.2 对照仓 21号仓采用手动方式进行空调和排风扇(仓顶轴流风机)开启和关闭。

1.2.2.1 将空调启停温度设置为22℃和18℃,当仓温高于22℃,空调自动运行降温;仓温≤18℃,空调停机。

1.2.2.2 利用排风扇(仓顶轴流风机)排积热,每年6月～9月利用夏季晚间气温低于仓温的有利时机,进行气体交换,一般选择晚上22:00～7:00(大雨大雾天气除外),此时外温低于仓温3℃～5℃,及时开启通风窗和轴流风机进行排积热。

1.2.3 数据检测 利用粮情测控系统每周至少检测一次粮温、仓温、气温、仓湿和大气湿度等,启闭空调、通风前后则每天检测一次。在粮食满仓后、春秋普查、通风前后、出仓前,均对整仓粳稻进行分区分层扦样,重点检测水分、脂肪酸值、品尝评分以及黄粒米,准确掌握粳稻在储藏过程中品质变化情况。

2 结果与分析

2.1 储存期间粮温变化情况

储存期间粮温变化情况见表2。

表2 储存期间粮温变化情况 (单位:℃)

从表2可以看出,一是11号仓和21号仓粮温变化符合昆明地区的气候变化规律,每年的第一季度气温最低,要充分把握冬季通风时机,利用低功率小风量的轴流风机进行降温通风,降低基础粮温,实现低温、准低温储粮;每年的第三季度气温最高,要利用空调和排风扇(仓顶轴流风机)合理高效降低仓温和表层粮温,延缓储粮品质变化。二是11号仓和21号仓在整个储藏周期内,均满足平均粮温低于20℃,最高粮温低于25℃,实现了准低温储粮。三是整个储藏周期内11号仓的平均粮温、最高粮温、表层粮温都低于21号仓,平均分别低0.5℃、1.8℃、0.8℃,说明11号仓利用自动化综合控温技术相比于21号仓人工手动控温技术进行夏季控温效果要好。

2.2 储存期间水分变化情况

储存期间水分变化情况见表3。

表3 储存期间水分变化 (单位:%)

从表3可以看出,11号仓和21号仓在整个储藏周期内,水分呈缓慢下降趋势。整个储藏周期内11号仓水分损耗0.9个百分点,21号仓水分损耗1.1个百分点,说明11号仓利用自动化综合控温技术相比于21仓更有利于储粮保水。粮食水分的保持,一方面保证了粮食的新鲜度,提高了粮食加工及食用品质;另一方面减少了粮食出库损耗,为企业控亏减亏、提质增效、扭亏为盈创造了良好的条件。

2.3 储存期间品质变化情况

2.3.1 储存期间脂肪酸值变化情况见表4。

表4 储粮脂肪酸值变化 [单位:(KOH/干基)/(mg/100g)]

2.3.2 储存期间品尝评分值变化情况见表5。

表5 储粮品尝评分值变化 (单位:分)

从表4和表5可以看出,一是在整个储藏周期内两仓脂肪酸值、品尝评分值均呈缓慢变化趋势,说明粮食的储存指标未发生显著变化,粮食品质宜存、质量良好,通过综合控温技术可以很好地保持粮食品质。二是在整个储藏周期内,11号仓脂肪酸值和品尝评分值都要优于21号仓,这充分证明11号仓利用自动化综合控温技术相比于21号仓保质储藏效果好。

2.4 储存期间虫害情况以及处理成本

储存期间虫害情况以及处理成本对照见表6和表7。

表6 储存期间虫害及防治情况

表7 虫害处理成本对照

从表6和表7中可以看出,在2021年度,11号仓实现了免熏蒸,达到了绿色储粮的目的,与21号仓相比节约了保管费用3864元、吨粮成本每年少花费1.14元(元/t/年),为企业实现控亏减亏夯实了基础。

2.5 综合降温能耗分析

从表8可以看出,11号仓一个储粮周期内一共耗电5069.34 kW·h,折合吨粮耗电1.51 kW·h/t;21号仓一个储粮周期内一共耗电7597.80 kW·h,折合吨粮耗电2.24 kW·h/t。11号仓比21号仓一个储粮周期内少耗电2528.46 kW·h,按照0.88元/kW·h来计算,11号仓比21号仓少花费用电成本2225.05元,不仅节约了成本,而且还减轻了保管员的劳动强度以及工作量。

表8 降温设备运行时长统计表

2.5 效益分析

自动化系统综合控温保质储藏技术能有效进行夏季控温作业,对抑制粳稻脂肪酸值上升保持粳稻品质效果明显。该技术应用后能提高储粮销售等级,以粳稻相邻等级价格差0.04元/kg计算,提高1个等级则每千克价格提高0.04元,一个仓容3000 t的仓则增加经济效益12.0万元,而且一个储粮周期内可以节省电费至少2000余元。

3 总结

3.1 将空调控温技术和排积热控温技术相结合,可以起到很好的综合控温效果,达到低温、准低温储粮目标,保持粮食品质、实现好粮好价。

3.2 充分应用现代化、智能化、数字化、自动化综合控温手段,合理利用当地适宜气候条件,可以很好地控制仓温、粮温,实现低温、准低温储粮目标,达到免熏蒸目的。一方面,能够减少粮食保管费用;另一方面,还能够减缓粮食品质劣变速度,真正做到保质储藏、提质增效。

3.3 自动化系统相比人工手动有很大优势,不仅能够节约储粮成本,还能够减轻保管员的劳动强度。随着现代科学技术的迅猛发展,智能化粮库的升级是大势所趋,只有跟上时代的步伐,才能够有长远的发展。