快速检测技术在粮食储藏中的应用

张洪军

[摘要]粮食既是人们赖以生存的物质条件，又是国家重要的战略资源。近年来，我国粮食需求扩大，粮食储存问题受到了社会各界的高度关注，其与人们的物质生活及国家粮食安全有着密不可分的联系。受粮食自身的特性影响，粮食储藏存在储藏周期长、储藏环节检测工作难度大等问题。而本研究就对粮食储藏的快速检测技术问题进行分析，旨在为粮食储藏工作提供参考。

[关键词]快速检测技术;粮食储藏;水分检测;微生物检测;虫害检测;红外测温技术

中图分类号：TS210.7 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202009

1 粮食储藏中水分的检测

1.1 微波法

作为一项无损检测技术，微波检测操作简单，具有较高的测量精度，准确性高，但该方法会受到粮食密度及形状的影响，且检测仪器昂贵。以往学者在研究中利用微波法检测小米、大米中的水分含量，结果显示其测得的水分含量与国际恒重法符合[1]。

1.2 干燥法

粮食储藏中水分检测最常用的方法为干燥法，该检测方法精度高，但用时长，仅适用于实验室操作，在实际生产活动中尚存在一定的局限性。有学者在研究中对粮食作物进行水分检测，即将储藏粮食置于160℃条件下，加热10min，获得的结果具有较高的可信度。日常生活中通常采用干燥法储存粮食，要将需要储存的粮食日晒干燥去潮脱水。不管是水稻、小麦还是其他粮食，收获后含水量非常大，不具备储存条件，必须经过干燥去潮脱水。粮食含水量越高，储存时间越短;含水量越低，储存时间越长。粮食含水量≤14%时，具备储存条件，可以储存半年到1年时间。

1.3 水浸悬浮法

水浸悬浮法检测粮食储藏中水分，首先在容器中加入待测样品，再加入水浸泡样本，然后与容器一同称重，该状态下水分失重为0，所得的重量即为样本干物质与测血皿的质量。此检测方法用时短、准确度高，且耗能少。采用水浸悬浮法对玉米、小麦以及高粱等粮食作物中的水分进行检测，结果发现其误差低于0.5%[2]。但是应用该检测方法检测油料作物时，则存在较大的误差。因此建议在检测谷物类粮食作物时应用该方法。

1.4 电容法

电容法对粮食储藏中水分的检测，主要是利用水介电常数与粮食干物质的不同。与粮食干物质介电常数相比，水介电常数明显较大，因此可以说电容大小直接由粮食的含水量决定。采用电容法水分仪能够快速检出粮食中的水分含量，但准确率还有待进一步证实;另外，周围环境也会对结果的稳定性产生影响。

1.5 电阻法

粮食的含水量会直接影响其电导率，因此可以采用电阻法对粮食电导率变化情况予以检测，由此掌握粮食的含水量情况。该检测方法成本低，但信号弱，粮食含水量过高或过低时不建议使用这种方法。

2 粮食储藏中温度的检测

2.1 红外测温技术

通常，自然界物体在0℃以上，其表面的温度分布呈现出一定的差异，会散发出能量不一的红外辐射。根据这一原理，在检测表面温度时，可以对红外辐射波长、强度进行检测，以此获得准确的表面温度数值。与传统接触式温度测量相比，该检测方法结果更可靠，并且操作简单，短时间内能够获得准确的目标温度数值。然而，红外测温技术也存在一定的局限性，在检测粮食温度时容易受到周围环境的影响。

2.2 测温电缆技术

测温电缆技术包括热敏电阻与导线两个部分，热敏电阻能够敏感地感知温度的变化，且体积小、电阻大。在测温电缆作用下能够对粮堆温度进行实时监测，虽然应用该方法测量测温点周围粮食温度准确性高，但是可能有不易被发现的热点存在。

2.3 声层析成像法

作为一种非接触式测温方式，声层析成像主要利用的是声波原理。在气相条件下周围空气、温度等因素会影响到声波传播的速度，因此可以在待测区域放入声波收发器，对声波传播时间及路径进行测量，再通过一定的程序重现被测温度场。需要注意的是，在实际检测过程中要考虑声波的传播距离，确保其能够满足仓房跨度需要。并且，要明确粮粒空隙大小对声波速度的影响，并选择适当的方案予以修正和解决[3]。

3 粮食储藏中虫害的检测

3.1 电子鼻技术

电子鼻技术俗称气味分析法。通常，粮食感染害虫后会出现粮堆劣变，释放出特殊的气味，该气味可以通过特定的仪器檢测到。以往有研究对不同含虫粮食样品进行检测，结果发现其能够有效检测出害虫感染情况，但应用前需要建模，操作相对烦琐[4]。

3.2 近红外光谱法

有虫粮与无虫粮对近红外光谱吸收及反射会呈现出明显的差异。通常红外光谱对粮粒进行扫描后，害虫中所含的元素会对近红外光吸收及反射产生不同的反应，根据这一原理，可以结合不同害虫对近红外光的反应情况进行有效识别。该检测方法操作简单，是一种无损检测技术，且用时短。但若粮食虫害感染轻微，容易出现漏检情况，因此为确保检测的准确性，需要建模处理。

3.3 声检测法

收集粮堆中害虫活动发出的声音信号，并对信号放大处理以获得害虫种类及数量的相关结果，这种方法被称作声检测法。经过实践研究，声检测法检测病虫害的准确性明显提升，不但操作简单、结果快速，而且粮粒内外害虫都能被检测到[5]。美中不足的是该检测方法会受到环境噪音的影响，且难以发现虫卵及死虫。

3.4 图像识别法

随着现代计算机信息技术的不断发展，图像处理及识别技术在储粮病害检测中也得以应用。应用图像识别法对散装小麦仓谷蠹成虫进行检测，结果显示该检测技术能够有效识别虫害。值得关注的是，虽然外界因素对图像识别法无明显影响，能够准确识别明显的害虫，但由于粮食中或多或少会存在一定的杂质，容易影响检测结果，且目前该检测方法仅适用于谷蠹、大谷及绿豆等害虫的检测。

4 粮食储藏中微生物的检测

4.1 电子鼻检测

电子鼻检测储藏粮食中的微生物主要是通过模仿哺乳动物嗅觉，对储粮环境中各种气味进行鉴别、检测，但目前其检测储粮微生物仅处于试验阶段。通常，粮食储藏周期较长，当储粮发霉后，短时间内气味不会很明显，但随着储藏时间的增加，其散发的挥发性物质气味也会逐渐变浓。采用电子鼻检测则能够有效检测环境中的气体成分，及早发现发霉状况，并发出警报，从而使发霉问题能够得到及时的处理，在保障粮食储藏安全方面发挥着预见性的作用。除此之外，电子鼻检测还具有结果准确、不受人为因素影响等优势。

4.2 酶活性检测

当储藏粮食出现霉菌微生物感染后，会产生蛋白酶、过氧化氢以及生淀粉酶等酶类，研究发现酶活性与微生物数量呈现出明显的正相关关系，对酶活性的变化情况进行检测便于管理人员及早获得微生物数量情况，一般30min便能够完成测试。另外，与电子鼻检测技术相比，酶活性检測的结果不会受到死菌的影响，测定结果准确性高。酶活性检测技术对操作环境及操作技术方面的要求相对宽泛，这在一定程度上简化了操作流程，也无需提前创建无菌环境。该技术在检测领域已经取得了显著的效果，但在微生物种类方面还存在一定的局限性。

5 结 论

综上所述，粮食储藏期间为确保达到预期的储藏效益，进行储粮检测是非常必要的。随着现代科学技术的不断发展，粮食储藏检测技术也在不断更新、优化，在粮食水分、温度以及虫害等检测中发挥着极为重要的作用，但每种检测技术各有优势与不足之处，应加强检测技术与实际的结合，保障粮食储藏的有效性与安全性。

参考文献

[1]郑沫利，赵艳轲，陈思露，等.基于RDPSO-RBF的粮食产后储藏环节损耗评估模型[J].江苏农业科学，2020，48（8）：307-311.

[2]郑沫利，赵艳轲，闫敏，等.基于RDPSO-SVM的粮食产后储藏环节损耗智能评估方法[J].计算机与现代化，2020，13（3）： 72-76.

[3]张鹏.基于遗传算法的船舱粮食储藏环境参数PID控制[J].电声技术，2019，43（11）：59-61.

[4]王世霞.应用粮油储藏与检测技术为粮食安全保驾护航[J].中国食品，2019，24（22）：122.

[5]徐苏斌，赵子杰.从存储粮食到储藏艺术：筒仓类工业遗产再利用设计研究[J].新建筑，2019，13（5）：52-56.