中温高湿储粮区的进口大豆浅圆仓绿色集成工艺储藏实践*

戚 浩

(中国储备粮管理集团有限公司福建分公司 350008)

我国大豆常年消费量超过1亿吨[1]，2019年进口大豆约占全国大豆消费总量的90%[2]。自1996以来，我国成为了大豆净进口国，对外依存度已超过80%[3]，近年来，保持稳定大豆进口来源国是加拿大、美国和乌拉圭，巴西、印度、俄罗斯和乌克兰的进口量有所提高，阿根廷、巴拉圭的进口量下降[4]。我国大豆进口量持续增长，在2000至2020年间，年平均增长12%[5]，2021年大豆进口量达9652万吨[1]。一般大豆脂肪含量大约在20%左右，蛋白质含量在40%左右，易发生油脂氧化、易吸湿，导致大豆本身具有较差的储藏稳定性，不耐高温，易出现吸湿生霉、浸油赤变、发芽力丧失等现象。由于进口大豆脂肪含量远高于国产大豆，加之进口大豆杂质含量高、入境前储藏环境较差等原因，导致其储藏期间更易脂肪氧化、吸湿，常常出现走油赤变、发热、发霉、生虫和结露等问题，给进口大豆的安全储藏带来了严重挑战。针对进口大豆储藏技术目前还缺乏成熟的、可推广的通用技术，多为基层单位在实践中个性化的探索性研究，如浅圆仓存储异常粮情的处置技术[6]、南方地区高大平房仓的存储技术[2]、空调控温技术[7，8]、进口大豆浅圆仓智能通风技术[9]及存储期间进口大豆品质变化[10]等。在东南沿海地区，高温高湿的气候条件是进口大豆安全储藏不利客观因素，亟需寻找系统性、符合区域特点的进口大豆绿色安全储藏技术。

本文结合东南沿海地区气候特点，在中温高湿储粮区——第五区，针对浅圆仓控温绿色储粮技术，从控温工艺、设备运行时机、安全储藏效果等方面，集成机械通风技术、富氮气调技术、内环流均温技术和空调控温技术等绿色储粮措施，开展进口大豆浅圆仓绿色安全存储工程实践探索，以期为进口大豆的绿色安全储藏提供实践支撑。

1 材料和方法

1.1 试验仓房

中央储备粮厦门直属库有限公司的浅圆仓XM102仓，内径为24 m，装粮线高25.82 m，设计仓容为8330 t；仓墙为钢筋砼结构，厚度28 cm。正压500 Pa降至250 Pa的气密性645 s。

浅圆仓XM205仓，内径为24 m，装粮线高25.82 m，设计仓容为8330 t；仓墙为钢筋砼结构，厚度28 cm。正压500 Pa降至250 Pa气密性为695 s。

1.2 储粮情况

试验储藏进口大豆基本情况见表1。

表1 试验储藏进口大豆基本情况

1.3 仪器与设备

两仓均配套了相同的智能充氮系统、内环流均温系统、专用空调控温系统、数字测温系统及阀控式防分级装置等储粮设备。

1.3.1 控温配套系统 智能充氮系统：变压吸附式制氮机，产气量400 Nm3/h，出口浓度为99.7%。内环流均温系统：内环流风机型号HF-250PE，额定功率255 W。专用空调控温系统：上海生产，型号YGLA-022DA/A，制冷量22.8 kW，功率9.1 kW。数字测温系统：北京生产，型号VER 9.4-20140815。

1.3.2 辅助设备 氧气浓度检测仪，德国生产，型号X-am5000。谷物冷却机，上海生产，型号YGLA-130DA/A，制冷量137 kW，功率61.9 kW。

1.4 试验方法

1.4.1 富氮气调工艺 氮气通过浅圆仓底部地槽口，经铺设通风管道进入大豆粮堆，从下向上进行充气，粮仓内气体经由上端管道输送至仓外。

1.4.2 内环流均温工艺 在XM102仓和XM205仓均安装内环流均温系统，工艺流程如下：在靠近仓内壁20 cm～40 cm处，垂直将Φ110 mm PVC管插入粮堆1 m，再采用同口径的PVC管和三通连接管将每根间隔约1 m的垂直PVC管连接组合成半圆形通风管道，覆盖整仓四周粮面。在通风管道中间放置内环流吸出式风机，接通电源。

1.4.3 空调控温工艺 粮仓专用空调对仓内空间气体进行循环制冷，用以延缓气调期间仓温及表层粮温的升高，如图1。

图1 空调控温工艺空调安装示意图

1.4.3 绿色储粮集成工艺 首先利用冬季冷源，开展冬季机械通风作业，机械通风结束后，立即开展目标浓度为95%的富氮气调储粮作业，若发现有储粮害虫发生，将在4月份，将氮气目标浓度升至98%，开展气调杀虫作业。储存时间至5月，进行空调控温作业，空调在0：00～6：00夜间运行，若仓外圈表层粮温高于26℃时，开启内环流风机作业，外圈表层粮温低于23℃时，停止环流均温，保持空调控温作业。

1.4.4 试验过程 XM205仓，2021年1月28日开始充氮作业至9月30日散气，5月20日根据表层粮温，开展空调控温作业和内环流均温作业。

XM102仓，于2021年4月22日，开始充氮作业至8月12日散气，同样是5月20日根据表层粮温开展间断式空调控温作业和内环流均温作业，8月19日开始谷冷通风降温作业。

1.4.5 数据统计与处理 每周检测平均粮温和氮气浓度，粮温数值为平均粮温，由粮情测温系统给出，数据均使用Graphpad Prism 7.0进行处理。

2 结果与分析

2.1 粮温控制效果分析

由于XM102与XM205冬季通风后的平均粮温相差较小，且均采用绿色储粮集成工艺，进口大豆粮温控制效果如图2所示，试验期间1月28日至9月30日，XM102仓平均粮温低于20℃，维持时间为203 d，日均上升速度为0.044℃/d，平均粮温稳步上升且上升速度较慢。8月19日后，平均粮温即将突破20℃，进行谷冷降温作业，粮温降低后开始正常静态保管。XM205仓平均粮温低于20℃，维持时间为245 d与XM102相比延长了42 d，日均上升速度为0.038℃/d与XM102相比降低0.006℃/d。整个试验期间XM205仓采取了控温气调工艺，平均粮温上升平稳，而XM102仓前期未采取控温气调工艺，导致2021年3月18日～4月22日平均粮温上升较快。

图2 试验过程中XM102仓和XM205仓粮温情况

2.2 粮堆氮气浓度维持效果分析

粮堆氮气浓度维持效果如图3所示，2021年1月28日，XM205仓充氮浓度至95.4%，后经过自身耗氧将浓度提升到5月20日最大峰值99.5%，同时5月20日已开启空调控温作业和内环流均温作业，开始逐步下降直到9月30日结束试验，粮温接近20℃。期间氮气浓度98%以上的维持天数达98 d，氮气浓度95%以上的维持天数245 d。

图3 试验过程中XM102仓和XM205仓氮气浓度情况

2021年4月22日，XM102仓充氮浓度至98.7%，后经过自身耗氧将浓度提升到5月20日最大峰值99.8%，同时5月20日已开启空调控温作业和内环流均温作业，开始逐步下降直到8月12日温度即将突破20℃开始谷冷降温作业。期间氮气浓度98%以上的维持天数达98 d，氮气浓度95%以上的维持天数112 d。

2.3 储粮害虫治理效果分析

采用绿色储粮集成工艺，进口大豆存储期间害虫治理效果如表2，试验结束后，各仓均未发现活虫。

表2 试验前后进口大豆储藏期间储粮害虫密检测情况

2.4 集成工艺经济效益分析

储藏期内XM102仓制氮系统运行48.5 h，能耗5596.8 kW·h，空调控温系统累计运行1222.5 h，耗能11126 kW·h，内环流均温系统累计运行113.5 h，耗能58.0 kW·h，两台谷冷机均运行70.5 h，累计耗能8000 kW·h，总能耗为24780.8 kW·h。XM205仓制氮系统运行38 h，耗能4377.9 kW·h，空调控温系统累计运行1252.5 h，耗能11400 kW·h，内环流均温系统累计运行146 h，耗能74.6 kW·h，总能耗为15852.5 kW·h，相比XM102仓节省了8928.3 W·h。

2021年1月28日至9月30日的储粮能耗见表3。XM102仓与XM205仓的氮气气调和空调控温，内环流均温的吨粮能耗差别并不是很大，只是这三项的吨粮总能耗XM205仓少0.113 kW·h/t。加上谷冷的能耗后，XM205仓总单位能耗比XM102仓能耗少0.595 kW·h/t，XM205仓吨粮成本比XM102仓能耗少0.357元/t。

表3 进口大豆浅圆仓绿色集成工艺储粮能耗情况

3 讨论与结论

本试验集成优化机械通风技术、富氮气调技术、内环流均温技术和空调控温技术等绿色储粮措施，开展进口大豆浅圆仓绿色安全存储实践探索，结果表明结合储粮区气候条件，利用冬季通风后，立即开展气调、控温等储粮技术，可进行中温高湿储粮区浅圆仓进口大豆长期安全储藏，同时有利于节能降耗。

3.1 中温高湿储粮区浅圆仓储藏的进口大豆在冬季通风后，立即开展控温气调工作既可以有效降低保管难度，又可有效降低0.595 kW·h/t的吨粮保管能耗。

3.2 中温高湿储粮区浅圆仓储藏的进口大豆在冬季通风后，立即开展控温气调工作，可减少谷冷机的使用频率。

3.3 中温高湿储粮区浅圆仓储藏的进口大豆在冬季通风后，立即开展控温气调工作，可大大延长平均粮温(<20℃)保持时间，并维持氮气浓度在95%以上。