关于谷物储藏通风管理分析

2020-07-14武芳李超张美丽常春立张瑞杰

现代食品·下 2020年3期

武芳李超张美丽常春立张瑞杰

摘要：粮食是人们赖以生存的必需品，关系到国计民生，因此对谷物储藏通风进行科学管理就显得尤为重要。本文通过对国内外谷物储藏通风管理的研究现状进行梳理，并对谷物储藏通风管理所存在的问题进行剖析，进而提出相关建议，对如何科学储藏谷物、通风具有一定的启示指导意义。

关键词：谷物;储藏;通风;管理

Abstract：Grain is a necessity for peoples survival， which is related to the national economy and peoples livelihood， so how to manage grain storage and ventilation scientifically is particularly important.This paper reviews the research status of grain storage ventilation management at home and abroad， and analyzes the problems existing in grain storage ventilation management， and then provides relevant suggestions. This paper has certain enlightenment and guidance significance on how to store grain and ventilation scientifically.

Key words：Grain; Store; Air circulation; Administration

糧食储藏是粮食流通的重要环节，储藏质量的高低直接关系到可用性粮食的数量和质量，我国粮食收获后经脱粒、晾晒、储存、运输等重要环节，其中损失率高达15%，远超过联合国粮农组织标准规定的5%[1]。此外，对粮食的通风管理尤为重要，据统计，我国粮食作物收获后因气候潮湿、晾晒不科学或未达到安全储藏水分标准，导致谷物发霉的比例占整体谷物收藏的5%，加上晾晒、抛洒等损失，浪费数量巨大[2]，因此如何对谷物进行科学储藏、科学通风管理尤为必要。

生物的生命活动受到温度和水分的影响，粮堆内的微生物和害虫因为温度和水分的不同，在粮堆内进行新陈代谢所产生的热量和水分也会存在昼夜差异和季节性差异，导致一年内粮堆内湿热的转移方向不同，在春季和夏季粮堆内部为“冷芯”，秋冬为“热芯”。由于内外部温差不同和粮堆的热惰性：①易产生粮堆内部的热量梯度，从而形成自然对流，发生热量的传递与偏移，且由于热湿的耦合效应，易形成粮食的局部高温高湿，从而有利于微生物和害虫的繁殖代谢，并且易加剧粮食的呼吸作用，导致粮食品质下降。②由于谷物内部的热湿迁移，易在内部形成低温高湿的区域，从而造成露点温度下的结露现象，加剧粮堆水分增加，致使谷物发芽劣变。对我国大型国有粮库而言，具有单仓容量大的特点，更容易发生谷物堆积下的湿热传递和发霉发芽现象，局部的发霉发芽难以发现，即使发现，处理难度较大、处理成本较高[3]。

近年来，如何提高谷物储藏通风管理成为国内外学术界研究的焦点。虽然我国在谷物储藏设施技术和方法方面具有较大提升，但目前粮食储藏水分迁移和控制模型研究领域薄弱，因此绝对水势迁移下的粮食储藏存在许多问题。粮堆是一个比热大、蓄热性强的稳定生态系统，散热和升温都需要外界的辅助管理，机械通风具有操作简单、成本低等特点，在改变储粮生态、保证储粮质量、排除储粮隐患等方面具有重要作用，是日常我国最为常用的储量技术之一[4]。由于我国储粮机械通风技术不完善、控制模型落后等因素，导致耗能高、通风误判、有害通风、通风后粮食非正常损失等问题时有发生，因此如何纠正上述问题，做到科学储粮通风，是减少储量损失、提高绿色储粮的必要前提。

1 国内外研究现状

1.1 静态储藏湿热传递的国内外研究现状

影响粮堆生态变化的主要原因是粮堆即仓库内的温度和湿度，潘钰等[5]基于农作物的呼吸作用原理，对密封粮堆的中的湿度和温度进行了模拟研究，发现呼吸作用会消耗农作物的干物质，产生热量和损失，当农作物温度较高时，呼吸作用强，对粮堆的影响也就越大。田海娟等[6]对不同温度和湿度下的稻谷进行了微生物活动检测，发现粮堆储藏过程中的温度变化会加剧微生物的活动，进一步研究发现，在不同温度和湿度下储藏，表层稻谷的微生物的活跃性也会发生变化，唐芳等[7]分析研究了小麦储藏温度、相对水分对小麦发芽率的影响，并认为粮堆内外部之间的温差不仅是湿热传递下引起粮堆温度和湿度变化的必要条件，而且是造成粮堆发热、影响粮堆生态稳定的重要诱因。Gasto?n A等[8]在季节变换的条件下，通过建立二元模型预测小麦在储粮过程中的温度变化和湿度变化，从而将粮堆的湿热传递置于可测量模型中。Collins L E[9]研究了小麦在储藏过程中，水分含量和通风对锯谷盗在粮堆中的分布影响，发现湿热传递会造成水分和通风的变化，从而造成锯谷盗的活动范围变化，Chourasia M K[10]通过建立三维模型，研究了粮堆在自然对流下的气流、热量和质量传递情况，利用CFD模拟有限体积的方法建立粮堆相对稳定模型。

1.2 粮仓通风过程湿热迁移的国内外研究现状

温度和水分是影响粮仓储粮的重要因素，当温度较低时，可以显著降低昆虫和微生物的繁殖，而粮仓内过高的温度则可以使其迅速繁殖，降低储粮品质;在储粮期间过高的湿度会造成粮堆的生命力旺盛，易引起粮食发霉、发热、生虫等其他不稳定现象，显著影响粮食质量[11]，因此适当的控制粮堆温度和湿度，可以显著降低粮堆的虫害、霉菌，从而达到稳定储粮质量、安全储粮的目的。储量通风的目的是借助于机械通风将粮堆内外部的温度和湿度进行兑换迁移，从而改变粮堆的温度和湿度，由于机械通风是仓库内的气体流动很难测量，而流体动力学CFD方法则弥补了上述不足。王远成等[12]基于多空介质传热传质理论，采用流体动力学CFD的方法进行粮堆内外部耦合效应下的数值预测，建立了通风储粮控制模型，预测了粮堆在通风时的热量和水分变化规律。曹崇文[13]建立了粮食干燥模型，王双林等[14]基于热质交换理论，针对粮仓机械通风过程中的热量和水分分布规律进行了分析，并进一步通过模拟实验验证了降温、降水效应。

上述研究对粮食储藏通风进行了相对丰富的研究，由于粮堆内部环境复杂，参数众多，但仍缺乏相对完善的研究系统，且粮仓湿度控制研究机理与实践仍然存在较大差距，研究模型并不能有效用于指导机械通风作业，我国粮仓通风仍然面临能耗大、通风误判及无效或有害通风等严峻问题，因此对粮堆湿热迁移与通风管理仍然是该领域的主要研究方向和发展趋势。

2 谷物储藏的主要问题

2.1 储粮的呼吸作用

采用仓库储粮是粮食丰收后普遍采用的一种储粮方式，粮食作为一种生物体，具有吸湿、解湿及呼吸作用，所谓呼吸作用是生物吸进氧气，呼出二氧化碳的生理过程，是维持生命活动的基础，新收获的种子虽然脱离母株，但仍然是一个活的有机体，即使在储藏期间仍然具有生命活动，不同的是其生命活动并不是从外界摄取养分，而是来源于自身的消耗，因此粮食、种子的呼吸作用会降低粮食品质[15]。粮堆的呼吸作用受到以下几个因素的影响：①储粮的含水量。水是粮食新陈代谢的介质，潮湿的储藏环境会增加粮堆的呼吸作用。②温度对储粮的影响。较高的温度会加剧粮食的新陈代谢，增加呼吸作用。③粮堆中的气体成分。一般而言粮库中氧分压越大，越為粮食的呼吸作用提供有利条件。④粮粒的自身情况。粮粒的成熟度、饱满程度、损伤程度等均会影响呼吸作用，如成熟度低的粮食、不饱满的粮食、损伤度大的粮食具有更高的呼吸强度。⑤粮食的植物学特点。不同的粮食类别具有不同的植物学机理，从而具有不同强度的呼吸作用，如玉米的胚部所占面积较其他粮食大，所以具有较高的呼吸作用。粮食的呼吸作用有利有弊，虽然呼吸作用中间过程会产生一系列的产物，但总体而言呼吸作用降低了粮食品质、降低了经济效益，弊大于利。

2.2 虫霉的危害

粮堆中的微生物、害虫受粮堆内外部温度和湿度的影响，田海娟[6]指出粮堆储藏过程中的温度变化会加剧微生物的活动，进一步研究发现，在不同温度和湿度下储藏，表层稻谷微生物的活跃性也会发生变化，Collins L E[9]通过研究了小麦在储藏过程中水分含量和通风对锯谷盗在粮堆中的分布影响，发现湿热传递会造成水分和通风的变化，从而造成锯谷盗的活动范围变化。粮库内较高的温度、较低的湿度是微生物活动的有利条件，在此基础上，较好的通风所带来的氧分压的增加有利于一些害虫的活动，虫霉的增加会大幅度降低粮食的品质和经济效益，而降低虫霉的关键在于密封、低氧，通常而言密封低氧是降低虫霉最为简单、经济、有效的方法，如密封压盖、施药降氧等手段，上述方法可有效降低虫霉对粮食的损毁，保持和延续粮食的良好品质，具有较低的保管费用。

3 谷物储藏通风管理思考及建议

3.1 抑制储粮呼吸作用和虫霉

剧烈的呼吸作用是粮堆发热的主要原因，呼吸作用所产生的热量积存在粮堆内不能挥发，造成粮食霉变，而在干燥和低温下，粮堆呼吸作用非常微弱，可大大降低损耗，因此粮堆呼吸作用随着温度的增加而增加，降温是降低粮堆呼吸作用的关键，它可以有效降低粮食呼吸作用所引起的干物质（淀粉、糖、脂肪等）的品质下降，从而保证粮食鲜活的品质和较好的生命力，以及较为完备的营养成分，一般情况下，将粮堆的温度控制在15 ℃以下，可显著降低粮食的呼吸作用。

温度是微生物和仓虫生存环境中最重要的因素，直接影响到仓虫的生长发育速度，学术界普遍观点认为，17 ℃以下的温度对仓虫的生长发育和活动具有明显的抑制作用（螨类除外），同时粮食储藏期间所感染的微生物大部分是霉菌，其生长繁殖和活动同样依赖于自身所处的的温度，在低温干燥的情况下能够显著降低霉变，一般而言，霉菌生长的适宜温度为20～40 ℃，如青霉生长发育的适宜温度为20 ℃，曲霉为30 ℃，而将温度保持在15 ℃以下，可以显著抑制粮堆霉变[16-17]。

3.2 解决粮食安全度夏

稻谷和糙米，尤其是刚刚收入库中的新品是具有较高经济价值的粮种，低温储藏大米不但可以降低品质消耗，而且稳定的低温储藏环境加之售前的加工，可以获得较好的效益，在常温下储藏的大米的食用价值和蒸煮品质下降很快，尤其黏度下降非常明显，并带有浓厚的陈米味，色泽较差，而低温储藏下的大米蒸煮色泽鲜润，有米香味，具有较高的新鲜度，研究表明，大米在10～15 ℃下储藏7个月可以基本保证大米的黏度不下降，在常温下会迅速下降65%，这主要源于常温下的过氧化氢酶高出3/4，水溶性氮常温下下降82%，而在低温储粮下仅降低50%，因此保证粮食的安全度夏的关键在于控温[18-19]。

3.3 平衡和保持粮食水分

低温储藏后的稻米、糙米易于脱壳、碾皮;低温储藏下的小麦较之常温储藏下的小麦作出的面团、面包的品质更高。对粮食的湿度而言，水分太低的粮食不仅重量损失，降低效益，而且降低了加工品质，主要表现为碎米增多，出糙率低，降低稻谷等级品质，此外，还会增加加工功耗，加工出的半成品或成品色泽不理想。通风的同时应该实时监测温湿度变化，保证水分不会过量丢失，因而前期可以适当提高送入冷风的湿度，对中后期而言，属于增水阶段，此时降低湿度是关键，以避免结露，研究表明，外界温度高于粮堆温度30%，粮堆水分同样呈降低趋势，并且粮堆水分分层情况明显改善[16，20-21]。

3.4 适用各类通风设备、方法

在具有机械通风设备的大平房仓、立筒仓、浅圆仓、钢板仓等内部储藏的粮食均可采用冷却通风储藏，但要注意：①各季节的通风管理有所差异，秋季和夏季主要为冷却机降温，而春、冬季应该使用机械类通风设备降温，应该注意，夏季回温之前就应该使用冷却机降温，并在此期间，充分利用自然风条件，达到降低成本、保证品质的效果。②研究表明，粮堆气体交换量较低会影通风降温的效果，因此应合理设定送风的温度、湿度、强度、尽量保证离心机和粮堆交换的次数。③对较高粮温的冷却，应先在晚间进行自然降温，然后再通过机械通风降温，这样既降低成本，又能避免因粮食温度急剧变化所带来的品质损失[5，22-26]。

4 结语

我国是人口大国，而粮食是人们日常生活的必需品，如何提高粮食的储藏品质至关重要，而其中最为关键的是降低粮堆的呼吸作用和尽可能的抑制虫霉，本文通过对以往国内外经典文献的梳理，阐述了粮食储藏的研究进程，基于以往文献的基础，本文进一步的提出对谷物储藏通风管理的相关思考及建议，并认为抑制储粮呼吸作用和虫霉的关键在于解决粮食安全度夏、平衡和保持粮食水分、适用于各类通风设备和方法等，本文对粮库如何储粮具有启示借鉴意义。

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