偏高水分玉米“表干内湿、控温保水”储粮新工艺研究Ⅲ生产性试验

针对粮库偏高水分粮"储藏难"与长期储粮"失水多"的管理难点,依据生态体系的储粮原理,提出应用储粮通风、补冷控温等技术集成的"表干内湿、控温保水"储粮新工艺。选择中储粮铜川库15号仓为试验仓、16号仓为对照仓:15号仓按照储粮新工艺要求,运用降低表层粮堆水分、控制粮堆低温等技术,使度夏期间平均粮温不超过17.5℃,对7月下旬的少量蛾类害虫采取2次防护作业,实现了准低温安全储藏;16号仓开展安全水分玉米的常规储粮,度夏期间平均粮温较高,局部超过30℃,6月份开始生虫,其间采取2次防护作业、1次熏蒸作业。对郑州某粮库进行验证试验:2019年3月间按"表干内湿"工艺要求,对9号仓偏高水分玉米实施80 h的吸出式通风,再利用空调控仓温、内环流控粮温等措施,到8月下旬玉米仓温为23℃,整个粮堆松散、粮情稳定,避免了出现反复发热、处理不及的局面。两地试验结果表明:"表干内湿、控温保水"储粮新工艺较好解决了粮库的技术难题,实现了偏高水分玉米安全储藏的目的。同时讨论了偏高水分粮储存模式研究的必要性,分析了储粮新工艺保管偏高水分粮的应用效果、经济效益。储粮新工艺简化了偏高水分粮保管环节,提高了粮库的储粮稳定性及经济效益。     

立筒仓内环流均衡温湿度储粮效果研究

在冬季通风降温散湿、春季除湿均温的基础上,通过立筒仓内环流控温技术,有效控制粮堆温度、水分.在达到均衡立筒仓玉米温湿度、节能降耗目的的同时,实现了偏高水分玉米度夏期间的安全储藏.     

小麦增水调质与微生物变化的研究

采用普通喷雾法对小麦进行增湿,结果表明,水分在5h内迅速向籽粒内部扩散,并逐渐趋向于籽粒水分的均衡,增湿温度、增水量和小麦品种对水分扩散速率没有明显的影响.在常规储藏条件下,水分不超过12 4%的增湿小麦带菌量稳定;在低温储藏条件下,水分不超过13 9%的增湿小麦带菌量稳定.同时,采用着色法探讨了干、湿粮麦混合时水分的变化规律.结果表明,温度、干湿比对混合麦的水分传递速率有影响.混合麦的总带菌量变化在同一比例的干麦和湿麦之间无明显差异;在不同比例的混合麦之间,随干湿比减小、储藏温度升高带菌量增加,霉变速率加快,储藏期变短.     

玉米储藏霉变条件及其品质研究

将玉米置于1.5 m×0.95 m×1.2 m的模拟仓中,于室温(25~35℃)下储藏,定期观察玉米色泽、气味和发霉情况,并测定脂肪酸值、容重、不完善粒和糊化特性等品质指标。结果表明:水分含量为14%的玉米储藏60 d后,仍呈现玉米固有的色泽、气味和亮度,脂肪酸值略有上升,但在宜存范围;容重由755 g/L降至735 g/L,不完善粒上、中、下层均增多;最终黏度和峰值黏度略有下降,糊化温度基本稳定。最终黏度降低了300 m Pa·s,峰值黏度降低了44 m Pa·s,回生值下降260 m Pa·s,糊化温度在82~84℃之间波动。水分含量为17%的玉米储藏12 d后,上、中层不完善粒多于下层;52 d后,颜色变暗,上层和中层玉米籽粒开始发霉;储藏60 d脂肪酸值已升至90 mg/100 g;容重上层和中层下降幅度基本一致,由715 g/L降至665 g/L,而下层容重下降较少,下降了30 g/L;最终黏度降低480 m Pa·s,峰值黏度基本稳定,回生值降低100 m Pa·s,糊化温度均在(84±2)℃范围内波动。     

局地气候下不同初始水分稻谷静态储藏的模拟研究

为保证稻谷在储藏期间的品质,对粮堆在不同初始湿基水分条件下静态储藏过程进行研究具有重要意义。基于局部热平衡以及多孔介质热湿耦合理论,建立了仓储稻谷在静态储存条件下粮堆内部传热传质数学模型,通过有限元软件COMSOL Multiphysics模拟了秋冬季和春夏季两个时间段内初始湿基水分为14%、16%、19%条件下中试圆筒粮仓(高度为6 m、直径为3 m)在静态储粮时热湿耦合迁移过程。研究结果表明：对于长时间储藏的粮堆,外界温度以及稻谷自身呼吸对粮堆的热湿传递影响具有累积作用,能对粮堆内部的热湿传递产生持续效应;而外界温度对粮堆温度的影响与粮堆的初始湿基水分又有着有很大关系,初始湿基水分为19%的粮堆在储藏期间温湿度均较高,该工况下稻谷活性相对较大,呼吸散热散湿量多,粮堆始终处于高温高湿的危险储粮状态。在初始湿基水分较高工况下储粮易造成稻谷霉变等变化,进而降低稻谷品质。     

偏高水分玉米“控温保水”储粮新工艺研究Ⅱ不同储藏温度对玉米品质的影响

对两种水分含量(13.80%、15.30%)玉米在4个储藏温度(15、20、25、30℃)进行180 d的模拟试验。研究表明:在相同储藏期内,水分含量越高、储藏温度越高,游离脂肪酸含量和菌落总数越高,发芽势和发芽率越低;粮食水分、储粮温度对玉米的储藏品质影响明显。随着储藏时间的延长,玉米籽粒中的过氧化氢酶活性呈现下降趋势,且水分含量15.30%的玉米籽粒在25℃、30℃时各指标的变化要比水分含量13.80%的更快,而在15℃、20℃时,两种水分玉米籽粒的变化趋势相对缓和。因此,玉米脂肪酸值在不同储存条件下的超标控制点不同,水分含量15.30%的玉米在20℃、水分含量13.80%的玉米在25℃下的安全储藏期为180 d。本研究为应用"表干内湿、控温保水"储粮新工艺保存偏高水分玉米提供了理论依据与技术支持。     

小麦临界水分附近微生物活动的特点

研究了不同储藏温度及不同品种的小麦在临界水分附近微生物活动的特点.结果表明:在低水分条件下,灰绿曲霉最早开始生长;水分含量为14%的小麦样品,30℃下储藏28 d后,灰绿曲霉占总带菌量的比例由27.72%增至96.78%.温度对小麦储藏过程中微生物活动的临界水分有重要影响,储藏温度每升高5℃,试验小麦微生物活动的临界水分降低0.5%.小麦品种对临界水分微生物活动也有一定影响,水分含量同为14.5%的"温6"和"矮丰68"小麦样品在25℃下经35 d储藏后总带菌量变化规律相似,但霉菌的菌相有较明显的差异.     

静态粮堆冷却与干燥通风温湿度模拟研究

小麦储藏过程中,温度和水分是安全储粮的关键因素,通风过程中小麦堆的温度和水分的模拟研究对于安全储粮具有指导意义。文章基于局部热质平衡原理采用Fortran程序建立了一套新的数学模型,围绕静态粮堆冷却与干燥通风过程,通过对不同通风情况下粮堆温度和水分变化的模拟研究,阐明了粮堆通风过程中温度和水分变化的一般规律。结果表明:对于小麦堆的干燥过程,小麦堆的温度先升高达到峰值26℃后又逐渐趋近于进风温度,随着通风时间的增加,小麦堆水分普遍降低;对于小麦的冷却过程,小麦堆的温度随着进风状态的改变而改变;通过模拟结果以及实验结果的对比分析,文中模型对温度的模拟结果的误差最大只有2℃,测量和预测水分的最大差值为1.19%。     

小麦增水调质与微生物变化的研究

采用普通喷雾法对小麦进行增湿，结果表明，水分在5h内迅速向籽粒内部扩散，并逐渐趋向于籽粒水分的均衡，增涅温度、增水量和小麦品种对水分扩散速率没有明显的影响．在常规储藏条件下，水分不超过12．4％的增湿小麦带菌量稳定；在低温储藏条件下，水分不超过13．9％的增涅小麦带菌量稳定．同时，采用着色法探讨了干、湿粮麦混合时水分的变化规律．结果表明，温度、干漫比对混合麦的水分传递速率有影响．混合麦的总带茼量变化在同一比例的干麦和湿麦之间无明显差异；在不同比例的混合麦之间，随干湿比减小、储藏温度升高带菌量增加，霉变速率加快，储藏期变短。     

玉米储藏期霉菌活动及玉米主要品质变化研究

对两个玉米品种在不同水分条件下进行模拟储藏,定期测定玉米中脂肪酸、蛋白质的变化及微生物活动情况.结果表明:低水分玉米微生物代谢活动弱,水分含量15%以上的高水分玉米中微生物活性值在第10天开始明显上升,在50 d时,活性值高出低水分玉米10倍以上.储藏期玉米脂肪酸值呈上升趋势,水分越高,上升越快,水分含量15.4%的玉米脂肪酸值在第20天时上升趋势开始加快.水分含量15.4%的玉米水溶性蛋白含量在储藏期变化明显,而盐溶蛋白含量相对稳定,当水分含量升高至18%以上时,两种蛋白含量都会发生较大变化.低水分玉米中醇溶蛋白含量变化不大,而水分含量为18.5%的玉米在储藏20 d醇溶蛋的含量开始迅速下降,60 d后其含量下降了22%.     

干热杀虫过程中温度和小麦水分含量对谷蠹死亡率的影响

研究了干热空气处理过程中,不同温度和水分含量的小麦粮堆谷蠹Rhizopertha dominica(Fabricius)成虫和幼虫的死亡情况.主要结果为:当粮温从25℃经20 min以上的时间升至50~60℃后,在保持至5 min时即有一定数量的害虫死亡.水分含量分别为12%、14%和16%的粮堆在保温50℃的情况下,成虫和幼虫死亡率达100%的时间均为60、80、100 min;在保温55℃的情况下,成虫死亡率达100%的时间为40、40、60 min,幼虫死亡率达100%的时间为40、60、60min;在保温60℃的情况下,成虫死亡率达100%的时间为5、20、25 min,幼虫死亡率达100%的时间均为20 min.说明粮食水分含量较低时,相应条件下的害虫死亡率升高,粮食水分升高时完全致死害虫需要较长的时间.同样处理温度下延长时间害虫死亡率显著提高,升高温度可以使完全致死粮堆内害虫的时间显著缩短.     

玉米气调储藏品质变化规律的研究

通过对不同水分含量(13.5%、15.0%、17.0%)的玉米,在不同温度(自然温度、18℃、25℃),不同气体(空气、98%N2、40%CO2)条件下建立正交试验并模拟储藏,研究玉米在储藏过程中品质的变化规律,并对相关数据进行回归处理和方差分析.结果表明:随着储藏时间的延长,发芽率的变化呈由高到低的趋势;脂肪酸值和丙二醛含量呈由低到高的趋势;玉米含水量、储藏气体成分、储藏温度及储藏时间对发芽率、脂肪酸值和丙二醛含量有显著性的影响,对发芽率、脂肪酸值和丙二醛含量影响的大小均为:玉米含水量>储藏时间>储藏温度>储藏气体成分;同时,98%N2和40%CO2气调储藏较常规气体储藏有显著的抑制玉米品质降低的效果,且CO2优于N2气调储藏.     

流化床O2/CO2气氛对烟煤焦反应速率的影响研究王文康1,卜昌盛1,熊金琴1,王昕晔1,张居兵1,朴桂林1,张孝勇2

流化床O₂/CO₂燃烧是实现煤炭清洁利用及近零碳排放的有效技术之一. 为进一步探究工业流化床O₂/CO₂燃烧条件下的煤颗粒燃烧机制,本研究在小型流化床试验台上,通过在线测量流化床出口烟气中O₂和CO的浓度,深入考察了O₂/CO₂取代O₂/N₂后,不同的床层温度(800～900 ℃)、O₂浓度(4%～10%)及颗粒粒径(2～8 mm)下的烟煤焦燃烧特性. 实验结果表明:O₂/CO₂气氛下,煤焦反应速率随床层温度的升高、O₂浓度的升高和颗粒粒径的降低而增加; 煤焦燃烧反应由O₂扩散控制,气化反应由反应动力学控制; 相较于O₂/N₂气氛,低床温下,O₂/CO₂气氛下的O₂扩散速率降低是煤焦反应速率改变的主要原因; 高床温下,除O₂/CO₂气氛下O₂的扩散速率降低外,煤焦气化反应对煤焦反应速率的影响同样不可忽略.     

利用CO_2检测法监测大型粮仓储粮的虫霉危害

在装粮高度为6 m的大型粮仓中进行粮堆内CO2气体浓度监测试验,研究小麦自身呼吸及昆虫和霉菌活动产生CO2气体的特点.结果表明,安全水分小麦呼吸水平较低,6个月中检测的CO2浓度最高值仅为0.06%.昆虫活动可显著提高粮堆中的CO2气体浓度,4头/kg昆虫可使粮堆下层的CO2气体浓度升高至2%以上.在粮堆中埋设20 kg水分20%以上的小麦作为模拟霉变品,监测霉菌活动产生的CO2气体浓度,结果发现,1 d后距霉变点上下0.5 m的部位CO2气体浓度分别升高了4.3和3.0倍,3 d后距霉变点水平距离2 m的部位CO2气体浓度升高了2.9倍;与粮堆测温方法相比,当模拟霉变点的温度随着霉菌的活动升高16℃时,水平相距1 m和2m的部位未检测到温度的显著变化(p>0.05).因此,在粮仓中采用测定CO2气体的方法监测虫霉活动可显著提高监测灵敏度.     

夏季通风抑制高水分小麦微生物活性的研究

在夏季高温环境下,试验了不通风(0 m/s)和以0.02、0.04、0.06、0.08 m/s的粮堆表面风速进行通风的情况下,水分含量分别为14.0%、14.5%和15.5%的小麦在不同时间的微生物活性变化.结果显示:在不通风的情况下,小麦中微生物活性随储藏时间延长而增长,水分含量15.5%的小麦在28 d达到安全储藏活性临界值(500 U).在以粮堆表面风速0.02⁰.08 m/s进行通风的情况下,上述小麦中的微生物活性均被显著抑制,且不同风速对小麦的微生物活性抑制结果差异不显著.在夏季高温环境中,高水分小麦以0.02 m/s的粮堆表面风速每天通风6 h可明显抑制其中的微生物活性,在一定时间内实现安全储藏.     

储粮中霉菌活动的生理状态与粮堆CO_2浓度变化的相关性

研究了不同生理状态霉菌活动导致粮堆中CO2浓度变化的规律.结果表明:安全水分粮食自身呼吸作用释放CO2的量少且速率恒定;霉菌在粮食中生长一般经历孢子萌发、菌丝生长和子代分生孢子形成阶段,可使粮堆的CO2浓度变化呈现"S"形曲线,其中霉菌在菌丝生长期的CO2产生速率最高.改变粮堆的温、湿度等条件会显著影响霉菌生长速率,但粮堆霉菌生长导致CO2浓度升高的"S"形曲线变化形式不变.因此,可以通过粮堆CO2浓度变化监测结果了解储粮中霉菌活动的生长状态,甄别储粮受霉菌危害的风险程度.     

燕麦气调储藏品质变化规律的研究

在不同水分含量(12%、13%、14%),不同储藏温度(15℃、22℃、30℃)及不同储藏气体成分(氮气、真空、空气)条件下建立正交试验模拟储藏,研究燕麦品质随储藏时间的变化规律,并借助SPSS软件对数据进行方差分析。结果表明:随着储藏时间的延长,燕麦的电导率、丙二醛含量及脂肪酸值均逐渐升高;燕麦含水量、储藏温度、储藏气体成分及储藏时间对燕麦电导率、丙二醛含量及脂肪酸值均有极显著影响,其对燕麦电导率的影响程度为:储藏时间储藏温度水分含量储藏气体成分;对燕麦中丙二醛含量的影响程度为:储藏时间水分含量储藏温度储藏气体成分;对脂肪酸值的影响程度为:储藏时间水分含量储藏气体成分储藏温度。     

偏高水分玉米“控温保水”储粮新工艺研究Ⅰ粮堆浅层通风降水的模拟试验

针对目前粮库亟待解决的"湿粮储藏难""粮食失水多"难题,依据维持储粮生态系统中温湿度的均衡就能保持粮食安全的储粮原理,将浅层通风降水、冬季冷却粮堆和夏季环流均温等技术优化集成,所形成的"表干内湿、控温保水"储粮新工艺,可有效破解长期困扰粮库"安全水分粮失水多、偏高水分粮难保管"的技术难题。本试验为"表干内湿、控温保水"储粮新工艺的前期工作,采用浅层通风降水方式,先在偏高水分玉米入仓后的粮堆内形成一个"外干内湿"的状态,为偏高水分玉米后续实施"控温保水"储粮新工艺、维持粮堆生态体系内外温湿度平衡创造条件,为"表干内湿、控温保水"储粮新工艺应用提供理论依据与技术支持。     

储粮通风模型的构建及其应用分析

温度和水分是小麦安全储存过程中2个非常重要的影响因素,对粮堆通风过程进行模拟仿真可以实现粮堆通风过程中粮温和水分含量的有效监控,确保储粮安全。文章基于多孔介质的传热传质理论,建立了粮堆内的通风模型,运用Fortran编程对储粮通风时粮堆内部热湿耦合传递过程及温度和水分变化规律进行了数值求解,并在昌乐县鲁中粮库通风期间进行了6 d的通风实验测试,将模拟结果与实测数据进行对比。结果表明:模型预测的温度、水分含量与其相应的实测数值的变化趋势相吻合,粮堆的水分含量最大相差0.93%,温度差值最大为2.1℃,偏差在可接受范围内;相同的工况下,采用建立的通风模型,Fortran编程模拟时间仅为0.256 s,耗时短,模型操作方便;通过程序调整物理参数,该模型也可以应用于其他具有复杂生物特性的物质储存中,有利于物质的安全储存,减少储存中的损耗。     

粮食吸湿及湿空气在粮堆中的扩散特性研究

研究了粮食的吸湿特性和湿空气在粮堆中的扩散特性.结果表明:粮食在湿空气中吸湿速度较快,安全水分小麦直接暴露于RH80%条件下,4 d左右水分即可达到基本平衡.但如果没有外部力量推动,湿空气在粮堆中扩散速度很慢,维持小麦、玉米和稻谷的初始相对湿度与环境相对湿度差值超过10%的条件,30 d、0.5 m粮层的相对湿度升高值均小于4%.温差对湿空气在粮堆中的扩散有较强的推动作用,在温差20℃和RH85%的条件下,对局部粮食的增湿速度,湿空气影响粮堆的深度和粮食的增湿量均显著大于无温差条件的结果.