充氮氣調儲糧技術在樓房倉圍包散儲的應用探索*

王貴正 李應祥 趙嘉麗 梁偉豪 曾照耀 何兆君 黃嘉鑫

(廣東省糧油儲運公司第三倉庫 510360)

氮氣氣調儲糧技術不僅能防蟲、殺蟲、抑霉，而且避免了化學藥劑對人體的危害和對環境的污染，是一種綠色儲糧技術。目前該技術已在全國較多糧庫使用，但受氣密性的影響，推廣難度較大，尤其在樓房倉的應用報道較少。

我庫上世紀80年代建的樓房倉，墻體氣密性較差，采用薄膜五面密閉圍包散儲糧食。近幾年，我庫通過倉房改造，提升糧堆氣密性，以達到氣調儲糧技術的要求，進行充氮氣調儲糧試驗。通過兩次不同充氮方式試驗證明，充氮氣調儲糧殺蟲防蟲效果好，并可達到糧情穩定、品質良好的目的；采用間歇式充排工藝進行氣調，堆內氮氣分布更為均勻，濃度維持時間更長，更適合樓房倉圍包散儲充氮氣調儲糧方式。

1 試驗材料

1.1 試驗倉基本情況

3L4-2倉為樓房倉二樓，倉房尺寸為31 m×30 m×5.3 m，堆糧線高度為3.0 m。

1.2 試驗糧堆基本情況

試驗貨位編號為3L4-2-01堆，屬于單堆圍包散存，儲糧為2018年河北產小麥，儲糧基本情況見表1。均勻布設兩組地上籠通風系統，每組為一機三道。

表1 儲糧基本情況

1.3 試驗儀器

2臺0.75 kW離心風機、SY-300氣體檢測報警儀、Drager-X-am5000型測氧儀、MSA-AX2100型正壓式空氣呼吸器等。

1.4 制氮設備

NP995-100B型移動式PSA制氮機1套，制氮系統總功率為30 kW，產氣量為110 m3/h，產氣濃度為99.3%，電流比50/5。

1.5 其他材料

0.16 mm聚氯乙烯薄膜、導氣管、防水材料等。

2 試驗方法

2.1 保溫措施

在倉房原有的基礎上，窗門采用泡沫板隔熱保溫、薄膜密封等措施。

2.2 糧堆氣密性

為滿足充氮氣調儲糧的氣密性要求，對試驗倉房進行了一系列的技術改造。改造后負壓測試，從-300 Pa升到-150 Pa的半衰期為365 s。

2.3 扦樣點與布管(如圖1)

圖1 扦樣點與布管示意圖

2.4 蟲籠

在糧堆側邊布設蟲籠，氣調時觀察蟲籠內的蟲害情況。

2.5 糧堆充氮試驗方案

2.5.1 充氣方式為上充下排，堆頂留充氣口，通風口設置排氣口，密閉薄膜尺寸多預留1 m～1.5 m，便于形成氣囊。

2.5.2 對糧堆進行密閉處理后，用小功率風機進行氣密性檢測，氣密性達一級標準(國標要求≥300 s)方可進行充氮。倉房軸流風機處于良好狀態能夠正常換氣，現場懸掛充氮安全操作規程，嚴格按規程操作，同時配備氧氣報警儀和正壓呼吸器。

2.5.3 充氮進行時加強膜外含氧量的檢測，確保人員安全，加強糧堆氮氣濃度檢測，待排氣口濃度高于96%，利用風機進行強排，將排出氣體用導管導出倉外，各檢測點的濃度高于98%停止充氮。第一階段充氮結束后，加強糧堆泄漏檢查，氮氣濃度進行跟蹤，每天檢測氮氣濃度，并做好記錄。發現有測氣點濃度低于95%時，開啟充氮機對糧堆進行補氣，待各檢測點濃度達到98%及以上時停止充氮，氮氣維持時間達到設定要求后不再進行補氣，繼續保持密閉狀態，并對堆內氮氣進行跟蹤。

3 試驗過程

第一次充氮氣調采用一次性持續不斷充氮工藝，使糧堆內各測氮點濃度達到98%以上歷時20 h，3月15日開始氣調，往糧堆內充氮氣待充滿氣囊時開啟地上籠的兩臺風機進行強排，進行反復充排，在經過了五次強排后于16日濃度達到98.6%，但維持時間并不久，17日就已經降到96.4%，接下來又進行了三次補氣。由于全國政策性糧食庫存數量大清查進行散氣，于4月3日散氣第一次氣調結束，散氣時膜內氮氣濃度為97%。

第二次充氮氣調采用充氮——濃度自主均衡——強排——充氮，分三個階段進行充氮，第一階段先將糧堆內各測氮點測得氮氣濃度充至90%，這一階段將制氮機的出口濃度適當調低，產氣量調大以加快充氮速度，在達到第一階段目的后停止充氮，待糧堆內氣體自主均衡第二天再進行第二階段操作。第二階段強排第一階段的氣囊，充入濃度較高的氮氣使糧堆內氮氣濃度達到95%，將制氮機出口濃度調至適宜濃度，同時要保證產氣量，當糧堆內氮氣濃度達到要求時停止充氮任其自動均衡。第三階段將制氮機的出口濃度設定為99.3%(由于使用制氮機的限定只能調這么高)，使糧堆內氮氣濃度達到98%。在經過6次強排歷時39 h后濃度達到98%以上。后期緊密跟蹤濃度檢測，在未達到設定保持時間時，低于98.0%時進行了兩次補氣。本次試驗充氮共用時66 h，氮氣濃度在97%以上保持了36 d，充氮122 d 后因省質檢站扦樣散氣時濃度仍保持在94%以上。

由于該貨位屬于2020年輪換貨位，上半年計劃出倉，所以在當時春防工作中進行了磷化氫熏蒸防蟲殺蟲處理，未進行充氮氣調。

4 試驗結果與分析

4.1 氮氣濃度保持情況

在第一次充氮氣調中使用一次性持續不斷充氮工藝，雖然用時短，但從圖2中可看出其濃度下降幅度大，首次達到設定濃度98%時，充氣時間為20 h，但在次日濃度就下降至96.4%，在后期進行不斷充排達到設定濃度后，仍是在次日就下降至低于設定濃度。在充氮期間進行檢查，尚未發現漏氣，氣囊大小也并未發生變化，分析濃度維持時間不長是由于儲存方式為倉內包打圍儲，包內糧與散糧的孔隙度不一，造成氮氣在糧堆內均衡受到阻礙增大，短時間內無法均衡，況且又在持續充和排中糧堆內部的氮氣更無法均衡，造成后期的頻繁補氣。

圖2 第一次氣調氮氣濃度變化曲線

第二次充氮氣調采用充氮——濃度自主均衡——強排——充氮，雖然用時比較長，但其維持效果比第一次要好，結合圖3可知其濃度下降幅度緩慢。首次達到設定濃度98%時，充氣時間為39 h，在14 d后濃度下降至97.8%，共計維持了6 d，且濃度下降緩慢，此次試驗共補氣兩次。充氮期間進行檢查中尚未發現漏氣，氣囊有變小的趨勢，但其并未影響糧堆內的氮氣濃度。

圖3 第二次氣調氮氣濃度變化曲線

第一次充氮氣調期間氣囊大小并未發生變化而濃度下降幅度大；在第二次充氮氣調期間氣囊有變小的趨勢，但濃度下降幅度緩慢。分析原因可能由于外界的環境溫度升高會使密閉材料0.16 mm聚氯乙烯薄膜的透氣性增加，導致氣囊變小。充氮期間三溫情況見表2。

表2 充氮期間三溫情況

4.2 害蟲防治效果

在試驗期間，主要采用觀察法了解膜內害蟲的變化情況。兩次氣調氮氣濃度及蟲害檢查結果見表3。第一次氣調設置蟲籠為30頭玉米象，第二次氣調主要蟲害為玉米象和銹赤扁谷盜7頭/kg。

表3 兩次氣調氮氣濃度及蟲害檢查結果情況

由此可知，兩次氣調儲糧有很好的殺蟲和防蟲效果。第一次充氮氣調因糧食庫存“大清查”在19 d后散氣，經檢查尚未發現活蟲，但在散氣后不久又出現了蟲害，分析原因是由于氣調時間過短，部分蟲卵尚未殺死。第二次氣調保持糧堆內氮氣有效濃度時間長，未見到明顯蟲害，殺蟲防蟲效果顯著。

4.3 品質分析

儲存期間進行品質跟蹤檢測，具體結果見表4。

表4 試糧品質跟蹤情況

從表1、表4檢測數據可以看出，小麥面筋吸水量、水分等指標變化不大，質量穩定。經過氣調散氣，試驗貨位經歷了近9個月的常規儲存后，在出庫前檢測品質，檢測結果見圖4、圖5。從圖4、5中可看出，面團穩定時間較長，說明面筋筋力較強，且仍為一等優質強筋小麥，未出現散筋現象；其拉伸面積與拉伸比數較大,該面團筋力較強。

圖4 粉質測試報告面粉拉伸測試

圖5 面粉拉伸測試

粉質測試報告

測試樣品：原糧(2018) 測試標準：BRABENDER/ICC/BIPEA

日期：2020-07-15 15:57:48 試驗操作員：

揉面缽：300 g 水份：14.5%

稠度：504 FU 吸水率：58.29%

吸水率(校正至500 FU)： 58.3%

吸水率(校正至14.0%)： 58.89%

面團形成時間： 8.1 min

穩定性： 11.5.min

粉質質量指數： 124.3 mm

弱化度(ICC)： 42.7 FU

粉質評價值： 74

試樣名稱：原糧(2018) 測試日期：2020/7/15 15:45:01

吸水率： 測試方法:45/90/135

測試人： 備注： 廣東省糧油，NO:粵鼎湖007

4.4 成本分析

第一次充氮氣調采用一次性持續不斷充氮工藝，充氮用時20 h，補氣用時30 h，氣調儲糧期間共計用時50 h，維持濃度97%以上共計15 d?？傻贸?，維持濃度97%以上的噸糧費用為0.78元/t。

第二次充氮氣調采用充氮——濃度自主均衡——強排——充氮，首次充氮用時39 h，補氣用時27 h，氣調期間共用時66 h，于7月12日膜內氮氣濃度降到97%，共計維持36 d?？傻贸?，維持濃度97%以上的費用為0.81元/t，后期沒有補氣，也就是第二次氣調的成本。第二次氣體濃度比第一次氣體濃度保持好，而成本卻相差不大，由此可明顯看出，第二次采用的充氮工藝明顯比第一次工藝更加適合作為圍包散儲的氣調工藝。

根據本倉房往年的熏蒸作業情況，一年熏蒸用藥量約為14 kg，按47.5元/kg計，熏蒸費為665元，營養補助費用為681.6元，總費用為1613.25元，噸糧費用為1.29元/t?？梢钥闯?，充氮氣調儲糧相比常規熏蒸儲糧成本要低，勞動強度小。

5 結論與討論

5.1 富氮氣調儲糧技術同樣適用于樓房倉單堆圍包散儲，殺蟲效果明顯，且成本較低，值得推廣。

5.2 通過濃度和成本分析可知，采用充氮——濃度自主均衡——強排——充氮的工藝模式，效果更好，成本較低，更適合樓房倉有圍包散儲或有側氣囊糧堆氣調綠色儲糧操作模式。

5.3 氣調期間，氣囊逐步干癟。分析可能是0.16 mm 聚氯乙烯薄膜密閉材料在高溫的環境下具有一定的透氣性，導致氮氣緩慢滲透，使得氮氣濃度保持時間變短。建議采用透氮性較差的新型復合薄膜進行糧堆密閉，使氮氣濃度維持時間加長，減少補氣時間和次數，降低成本。

5.4 倉房氣密性是影響富氮氣調能耗和濃度變化的重要因素，決定了氣調儲糧技術的成敗。通過這次氣密性的成功改造，為下一步全面實施糧堆氣密性改造提供了強有力的依據，為開展氣調儲糧奠定基礎。

5.5 結果證明在五面密閉儲糧中開展充氮氣調科學儲糧技術得到了突破，給類似儲糧條件倉房提供了科學依據。

5.6 試驗后小麥氣調期間品質指標變化及出售后的加工指標顯示，試驗后小麥仍為一等優質強筋小麥，說明糧食在氣調期間品質保鮮等方面都取得了較好的效果。