高温_高湿环境下稻谷储藏技术研究

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高温、高湿环境下稻谷储藏技术研究

宋永军，申好武，刘勇献

（中粮工程科技（郑州）有限公司，郑州

450053）

摘要：在高温、高湿环境下稻谷不易储藏，通过各种先进手段和措施，以及缜密、科学的计算，确保高温、高湿环境下稻谷能够安全储藏。

关键词：高温；高湿环境；稻谷安全储藏；保温；隔热；谷物冷却；安全含水率

Researchonpaddystoragetechniquesunderhightemperature,highhumidity

SongYongjun，ShenHaowu，LiuYongxian

environment

（COFCOEngineeringTechnology（Zhengzhou）Co.，Ltd.，Zhengzhou450053，China）

Abstract：Paddyisnoteasytostorageunderhightemperaturesandhighhumidityenvironment，Throughhightemperaturesandhighhumidityenvironmentcanbesafelystored.insulation；coolingthegrain；themoisturecontentofthesecurity

中图分类号：S226.6

文献标识码：B

avarietyofadvancedtoolsandmeasures，aswellascareful,scientificcomputing，toensurepaddyunderKeywords：hightemperaturehighhumidityenvironment；paddysafestorage；maintainingthetemperature；

文章编号：1007－3582（2014）05－0016－05

截止到目前为止，国内外粮食仓储行业皆尚未形成完整成熟的仓储技术理论体系，尤其是关于稻谷在高温、高湿环境下长期安全储藏问题的研究成果更是屈指可数。众所周知，粮食是关系国计民生的特殊商品，粮食安全不仅事关国民经济的平稳发展，事关社会和谐及稳定，而且也是世界各国应对国际金融危机，事关国家自立的重要基础。据统计，我国六成人口以大米为主食，四成人以面食为主食，因此研究粮食的安全储存问题，特别是高温、高湿地区稻谷的安全储藏问题，则尤显重要。

下面通过中粮工程科技（郑州）有限公司做的一个工程实例：中东地区一粮食战略储备项目，来说明在高温、高湿环境下稻谷的安全储藏问题。

收稿日期：2014-05-05作者简介：宋永军（1982-），男，工程师；专业方向为食品科学与工程。

申好武（1965-），男，高级工程师；专业方向为供热通风与空调工程。

刘勇献（1957-），男，教授级高工；专业方向为粮食加工工程。

1稻谷的特性

稻谷籽粒具有完整的稻壳保护，对虫、霉的危害具有一定的抵抗能力。稻谷耐储性差，易陈化，经过夏季高温，脂肪酸值升高，发芽率下降，对高温抵抗性较弱。稻谷胶体结构疏松，每经高温或发热，就会引起品质劣变。稻谷在不同温度和湿度条件下允许储存的大致时间请见表1。

表1稻谷在不同温度和湿度条件下允许储存的时间表

粮食温度/℃

水分率/%≤13.036012060302010允许储存的时间/d

从表1中可以看出，只有保证稻谷的储粮温度低于25℃以内，含水率小于12.5%时，稻谷储存期限可达一年，当温度大于25℃后，储藏时间锐减。

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项目所在地的气候条件详见表2。

表2项目所在地气候条件表

月份最高温度℃最低温度℃最大湿度%最小湿度%234567810119

30.338.539.550.246.647.448.343.141.334.017.218.017.026.029.230.830.528.624.719.1688589969693939383783536606855465878

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2.1.5通过配备的智能粮情测温系统进行实施检

测，根据不同的粮情和室外气候条件，选择适当的通风或者制冷手段进行粮情控制。2.2从设计角度采取措施

采取的主要措施内容如下。2.2.1仓型选择

筒仓一般分为钢筋混凝土仓和钢板仓，由于钢筋混凝土仓的保温、隔热和密闭效果远远好于钢板仓，所以我们选择使用钢筋混凝土仓型。见图1。

从表2中可以看出，当地属于高温、高湿地区，储粮条件异常恶劣，自然条件下极难储存稻谷。

2高温、高湿地区稻谷安全存储措施

针对稻谷的不易储存性以及当地这种极端恶劣的储粮气候条件，为保证稻谷安全存储一年，中粮工程科技（郑州）有限公司主要从运营管理模式和设计两个方面采取措施，具体措施如下。2.1从运营操作角度采取措施

采取的主要措施内容如下。2.1.1进仓粮食的品质控制

粮食进仓储存前，必须进行粮食品质的检化验，粮食品质符合储存要求才能入仓储存。2.1.2进仓粮食的含水量控制

对进仓前的稻谷含水量进行严格的控制，含水率<13.5%的高水分粮食可以用通风机降水，降水与降温相结合。含水率13.5%～15%的高水分粮食，先入仓暂存，经烘干机降水后，含水率达到12.5%的安全水分后才可以入仓储存。2.1.3进仓粮食的杂质含量控制

对进仓前的粮食需要全部经过清理筛进行清理，去除大部分的杂质，以免杂质在仓内积聚，使粮食发热或者滋生病虫害。2.1.4进仓粮食的温度控制

要求稻谷入仓温度≤35℃，符合要求的粮食进仓后，用谷物冷却机将仓内温度尽快降低并稳定在25℃以内。

图1钢筋混凝土仓型图

2.2.2仓体保温

稻谷仓仓顶、仓壁、仓体均作保温处理，保温材料采用100mm厚发泡聚氨酯。详细做法参见图2。

图2仓体保温图

2.2.3仓顶设置钢结构遮阳棚

为了适应长期储粮要求，在稻谷仓仓顶设置钢结构遮阳棚，大大减少了太阳对仓顶的辐射，有效降低了仓顶外表面的温度，从而降低了仓内的温度。详细做法参见图3。

图3仓顶遮阳棚图

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2.2.4配置谷物冷却机和通风机

对于稻谷仓，每个仓配置6台谷物冷却机，其中2台用于仓壁，4台用于仓心。冷却分为整仓冷却作业和正常维持粮温冷却作业两个程序。仓底通风分区图见图4。

2.2.6求

通过缜密的科学计算，保证满足稻谷储存要

计算过程如下：

稻谷仓型选用直径28m的钢筋混凝土仓，仓壁厚0.30m，装粮高度31.5m，单仓容量均为9960t。

（1）稻谷仓冷负荷负计算①围护结构耗冷量Q1由于仓内外温差引起的冷负荷Q1=∑（tzx-tn）×K×F；

K——传热系数，w/m2；详见表4、5、6；tzx——仓外计算温度，℃；详见表3；tn——仓内计算温度，取25℃；计算结果详见表7。

F——维护结构面积，m2；详见表4、5、6；

表3项目所在地温度参数表

图4仓底通风分区示意图

所在地吸收系数ρ=0.75换热系数=20室外温度=50.2室外相对湿度

/℃

室外综合温度tzx

太阳辐射热J当量温升△t2南3.4东

北

西水平

谷物冷却系统循环采用闭式循环，可以有效降低运营费用，提高降温效率。详细做法详见图5。

5.32.55.311.3

53.655.552.755.561.5

护结构内表面换热系数αw=8.72W/m2℃；

吸收系数ρ=0.86

材料钢筋混凝土板聚氨脂泡沫塑料

图5仓外固定仓壁循环风管图

外换热内换热合计

表4仓型维护结构传热系数表

导热系数厚度20.04723.366.50.1热阻22.128

维护结构外表面换热系数αw=23.36W/m2℃，维

传热系数

0.042808220.15384615根据十五科研成果研究结论：环境温度对仓内稻谷影响主要发生仓壁、粮面、仓底板附近，为了维持粮温，根据仓内温度变化情况，启动2台谷物冷却机进行冷却作业。当环境温度低于20℃时，采用通风机整仓维持粮温作业。

2.2.5配备先进智能的粮情测温系统

在控制室通过测温计算机可以直观地了解仓内温/湿度及粮堆内部温度变化情况。当发生异常时，系统发出报警，提醒管理人员采取通风或冷却等保粮措施。

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表5仓顶维护结构传热系数表

材料

导热系数厚度20.03323.368.720.1热阻23.030

传热系数

钢筋混凝土板

挤塑板外换热内换热合计

0.042808220.1146789

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表6仓底板维护结构传热系数

导热系数厚度热阻传热系数

22

钢筋混凝土板聚氨脂泡沫塑料0.0470.12.128

外换热23.60.04237288内换热6.50.15385合计材料

②稻谷呼吸耗冷量Q2Q2=G×q0；

由于稻谷的呼吸而产生的热量G——单仓谷物重量，9960×1000kg；计算结果详见表8。

q0——稻谷的呼吸热，5.810×10-4J/（kg·s）

表7稻谷仓围护结构耗冷量计算表

序号1

库房名称及温度（℃）计算面积维护结构室外计算温度名称50.347.550.348.4

50.2

56.3（m2）803.84803.84803.84803.84877.40803.84传热系数020.400.400.400.400.300.40

35

库内外温差（℃）修正系耗冷量25.322.525.323.431.3数n111111小计

982098189820920812945602419531

备注稻谷仓温度25℃

西仓壁北仓壁东外仓壁南仓壁屋顶仓地坪

单个稻谷仓

表8稻谷呼吸耗冷量

单仓谷物重量

稻谷呼吸热耗冷量备注稻谷单仓

Q3=（K×G×C×（t1-t2）×1000）/Z

t1——谷物的初始温度，取35℃；t2——谷物的最终温度，取25℃；C——稻谷的比热，取1.98kJ/kg·℃；K——不均匀系数，取1.2；计算结果详见表9。

③稻谷冷却降温耗冷量Q3稻谷冷却冷负荷（w）

Z——谷物冷却时间，10×24×3600s；

表9稻谷冷却耗冷量

单仓谷物重量

稻谷呼吸热稻谷初始温度

稻谷终了温度

降温时间不均匀系数

耗冷量备注

④管理耗冷量Q4

本工程仓内没有人员作业、没有门的开启、照明灯具平时不开启，故没有开门、人员操作、照明耗冷冷、间歇运转耗冷量Q4

Q4=1000n1n2N（1-η）

其中n1——安装系数（电动设备实耗功率与安n2——同时使用系数（库房内同时使用的安装

N——电动设备的安装功率

η——电机效率，无因次，一般取0.9；计算结果详见表10、表11。

表10维持粮温作业管理冷负荷表

安装功率安装系数1同时使用系数2电机效率耗冷量（w）19备注稻谷单仓

装功率之比），一般取0.7左右，无因此；功率与总安装功率之比）

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表11稻谷整仓冷却作业管理冷负荷表

安装功率安装系数1

同时使用系数2

电机效率耗冷量（W）备注稻谷单仓

15℃时，湿度≤85%，制冷量Q0=85kW。③整仓冷却降温时，回风温度减送风温度小于等于15℃时，湿度≤85%，制冷量Q0≥85kW。④粮仓冷却时配置谷物冷却机台数N1N1=Qj/Q0=5.325，选取6台，能够满机即可满足整仓冷却要求。

足稻谷整仓冷却要求。即单仓6台配置6台谷物冷却

（2）稻谷仓冷负荷组成

谷物冷却冷负荷由围护结构冷负荷、稻谷呼吸冷负荷、稻谷降温冷负荷、管理冷负荷组成。

计算负荷Qj=ε×（Q1+Q2+Q3+Q4）详见表12。

表12整仓冷却作业机器冷负荷Qj表

维护机构耗冷量/W（Q1稻谷呼吸稻谷降管理耗冷量/W

温耗冷耗冷量/W

量/W

安全系数稻谷仓冷负荷备注/kW3结论

通过采取上述运营管理模式和技术措施，首先在理论上确保设计的正确性和准确性。在项目正式运营后，通过及时的跟踪和回访，实践表明，在两年的运营期内，整体运行状况良好，所储稻谷安全、稳定。

事实证明本设计措施可以完全确保可以确保稻谷在高温、高湿地区的安全储藏。已经为国内外高温、高湿地区粮食，尤其是稻谷的安全储藏提供了相对科学、成功的经验，也必将促进该领域跨越式发展。参考文献：

［1］张来林，不同储藏温度及储藏方法对稻谷品质的影响

［J］.粮食与饲料工业，2011年No.7:1-19.

［2］万忠民，不同储藏温度下稻谷的品质劣变［J］.粮食与食

品工业，2004/3:49-51

（Q2（Q3（Q4单仓

（3）谷物冷却机选型

作。要求谷物冷却机必须带回风口及温、湿度控制装不利环境下选取冷凝温度，维持粮温时，送风温度≤（上接第8页）

2.4谷物冷却系统循环采用闭式循环系统

①谷物冷却机应能够在当地最不利环境下工

置，作业时不得使仓内粮食结露。②厂家根据当地最

系统的稳定运行，确保储粮安全。2.7配备先进智能的粮情测温系统

谷物冷却系统循环采用闭式循环，可以有效降低运营费用，提高降温效率。

闭式循环系统能源利用效率是直流式的4倍。2.5谷物冷却机采用移动设备

在控制室通过测温计算机可以直观地了解仓内温/湿度及粮堆内部温度。发生异常时，系统发出报警。提醒管理人员采取通风或冷却等保粮措施。

以上7条主要措施是保证储粮安全的关键。也是安全储粮创新点的核心技术。

该项目选用合适的仓型，储粮工艺合理，设备可靠先进，物料破碎率低、自动化程度高、劳动强度低、生产效率高、作业噪音低、生产环境好等特点。

至今项目运行良好，业主非常满意。

配备移动设备，大大降低一次性投入，节约工程成本。

2.6谷物冷却设备选用德国进口设备

由于国内谷物冷却机的发展还比较缓慢，尤其是在当地如此恶劣的环境下，国内的设备运行不稳定，效率低，不能保证设备谷冷系统的稳定运行，采用谷物冷却设备技术非常成熟的德国设备，确保本

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