中儲糧氮氣氣調儲糧:向化學(xué)藥劑說(shuō)“不”

2022-08-03 點(diǎn)擊數:1516

  糧食儲藏是糧食供應鏈上的重要一環(huán)。防止糧食污染,減少蟲(chóng)霉危害,確保糧食的數量和質(zhì)量安全。記者日前從中國儲備糧管理總公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中儲糧”)獲悉,由該公司研發(fā)并推廣應用的氮氣氣調儲糧技術(shù),向糧堆中充入氮氣替代化學(xué)藥劑熏蒸對糧食進(jìn)行害蟲(chóng)防治,在儲糧中實(shí)現化學(xué)藥劑的“零排放”。

  因顯著(zhù)的保鮮及蟲(chóng)霉防治效果和良好社會(huì )效益,2014年1月該技術(shù)榮獲中國糧油學(xué)會(huì )科學(xué)技術(shù)獎一等獎。

  傳統方法不綠色

  糧食儲藏是一門(mén)技術(shù)活,除了要保證適宜的溫度和濕度,還要防蟲(chóng)。

  據統計,全國每年由于霉變、蟲(chóng)害和鼠害造成的糧食損失約為總產(chǎn)的3%,折合150億公斤。其中,霉爛糧食達75億公斤,按人均每年250公斤口糧計算,相當于6000萬(wàn)人一年的口糧。

  過(guò)去,全國一直通用的是磷化氫氣體熏蒸技術(shù),但對保糧工作人員的身體有一定的潛在危害。近年來(lái),儲糧害蟲(chóng)抗藥性增強的問(wèn)題也越來(lái)越受重視。

  目前,低溫儲糧是公認的綠色儲糧方式,特別是利用自然低溫儲糧,是一種經(jīng)濟有效的綠色儲糧技術(shù)。然而受地域限制,低溫儲糧在冬季低溫資源豐富的東北、西北、華北等地優(yōu)勢明顯,而在中國南方地區,低溫儲糧成本就相對較高。而實(shí)施控溫儲糧,每年一般也要用磷化氫熏蒸,不能真正實(shí)現糧食的綠色儲藏。

  低溫和氣調是國際公認綠色儲糧技術(shù)

  目前迫切需要合理的稻谷儲藏技術(shù),確保稻谷的安全儲藏并保持稻米的原有的風(fēng)味、新鮮的品質(zhì)和良好的口感。為此,中儲糧總公司開(kāi)展了綠色儲糧技術(shù)的研發(fā)和推廣應用。這項技術(shù)是從空氣中分離氮氣,制氮過(guò)程對環(huán)境無(wú)污染,也不會(huì )對操作人員健康造成危害。

  低溫和氣調是國際公認的綠色儲糧技術(shù)。在北方地區,中儲糧總公司推廣了低溫和準低溫儲糧技術(shù)。通過(guò)自然通風(fēng)降溫、機械通風(fēng)降溫、利用地下冷源降溫和采用必要的隔熱、保冷處理,使糧食處于低溫(15℃以下)或準低溫(20℃以下)狀態(tài),以防止儲糧蟲(chóng)霉危害,控制儲糧品質(zhì)。目前,該公司在我國東北、西北、華北等年均氣溫較低的地區普遍采用低溫(15℃以下)或準低溫(20℃以下)儲糧。

  在華中、華東、華南及西南地區,因為氣候相對炎熱,實(shí)現低溫或準低溫儲糧的成本高,氣調儲糧是行之有效的綠色保鮮儲藏技術(shù)。氮氣氣調儲糧是從空氣中分離氮氣,通過(guò)糧庫地下預埋的供氣管道,充入氣密性達標的糧倉中,置換出糧堆內的氧氣,長(cháng)期保持高濃度氮氣,在糧堆內形成不利于害蟲(chóng)、霉菌生長(cháng)繁殖的生態(tài)環(huán)境,減弱糧食自身的呼吸代謝,實(shí)現蟲(chóng)霉物理防治、延緩糧食品質(zhì)變化、抑制發(fā)熱生霉等安全儲糧目的。

  氮氣氣調儲糧改變了儲糧害蟲(chóng)防治主要依靠化學(xué)藥劑的傳統模式,實(shí)現了儲糧化學(xué)藥劑的“零使用、零排放”,避免了微生物生長(cháng)可能產(chǎn)生的真菌毒素,防止了倉儲保管人員接觸化學(xué)藥劑可能的身心健康和安全生產(chǎn)風(fēng)險。

  高濃度的氮氣讓害蟲(chóng)活不過(guò)5天

  “氮氣氣調儲糧基本的技術(shù)原理是這樣的,空氣中79%左右是氮氣,還有20.8%是氧氣,我們的制氮技術(shù)就是要通過(guò)排除空氣中的氧氣,提取高濃度的氮氣,達到讓糧食減少氧化,讓害蟲(chóng)缺氧窒息而死、防止糧食霉變的目的?!敝袃Z總公司技術(shù)人員介紹說(shuō)。

  然而,氮氣氣調規?;瘧脟H上沒(méi)有先例。雖然從上世紀80年代我國就逐步開(kāi)展了相關(guān)研究和試驗,但因害蟲(chóng)防治、保鮮等關(guān)鍵技術(shù)未取得明顯突破。2004年,技術(shù)人員針對氮氣儲糧技術(shù),多次立項開(kāi)展研究,從儲糧專(zhuān)用制氮設備、糧倉氣密性改造、氣調充氣及氮氧高效置換工藝、氮氣濃度長(cháng)期保持及作業(yè)智能控制等方面,全面掌握了各項核心技術(shù)和工藝設備。

  例如在氮氣分離設備方面,研發(fā)并不斷升級的儲糧專(zhuān)用制氮設備與其它行業(yè)常規制氮機相比,可節約能耗30%—50%,因此其也帶動(dòng)了制氮行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

  良好的氣密性是氮氣氣調儲糧成敗的關(guān)鍵。我國大部分磚混糧倉氣密性普遍較差,若采用常規氣密改造方法,不但成本高,氣密性維持時(shí)間也短。通過(guò)攻關(guān),技術(shù)人員提出了采用塑料薄膜對糧倉進(jìn)行五面密閉提高倉房氣密性的新工藝,針對墻體敷設薄膜和糧面薄膜的無(wú)縫連接,開(kāi)發(fā)了塑鋼異形雙槽管和充氣膨脹氣密壓條,大大提高了倉房氣密性,為氣密達標提供了新方法,簡(jiǎn)化了操作,降低了成本,特別是發(fā)明的實(shí)倉掛膜工藝,進(jìn)一步減輕了勞動(dòng)強度,從實(shí)用性角度提升了儲糧技術(shù)水平。

  如何維持糧倉內的氮氣濃度是實(shí)現氮氣氣調儲糧的另一難題。之前,國內外均未解決。自然狀態(tài)下,將高濃度氮氣充入糧堆后,因存在壓差,氮氣會(huì )迅速向倉外擴散,糧堆內氮氣濃度迅速降低。

  “為了破解這個(gè)難題,我們在糧面敷設的塑料薄膜內充入98%以上濃度的氮氣,在糧面上形成氮氣氣囊,利用氣囊體積的自然變化使氣囊內維持微正壓,從而長(cháng)時(shí)間保持糧倉內氮氣高濃度?!迸c此同時(shí),他們開(kāi)發(fā)了氣調儲糧智能控制系統,對氣密處理完成的倉房,實(shí)現了充氮工藝的自動(dòng)控制,降低氮氣氣調儲糧技術(shù)的勞動(dòng)強度,提高其性能和精度。

  實(shí)驗表明,98%的氮氣濃度維持時(shí)間28天以上,可完全防治甲蟲(chóng)、蛾類(lèi)、螨類(lèi)等儲糧害蟲(chóng)的成蟲(chóng)、幼蟲(chóng)、卵等各種蟲(chóng)態(tài);長(cháng)期維持95%氮氣濃度,可抑制害蟲(chóng)種群繁殖,直至種群消失;98%以上氮氣濃度可抑制儲糧真菌生長(cháng),預防糧食發(fā)熱生霉。目前,中儲糧的技術(shù)可使糧堆內氮氣濃度達到98%,而主要儲糧害蟲(chóng)成蟲(chóng)在這樣的氣體中活不過(guò)5天。

  保鮮效果好且成本低

  經(jīng)檢測,氮氣儲糧對糧食溫度、水分沒(méi)有明顯影響,而且在減少了氧氣的氧化作用之后,糧食營(yíng)養成分的代謝更少,糧食籽粒呼吸作用減弱,新陳代謝緩慢,糧食籽粒生活力保持好,干物質(zhì)損失小,糧食色澤、氣味、加工、蒸煮、食用、營(yíng)養等品質(zhì)保持好。

  迄今該公司已開(kāi)展氣調儲糧建設庫點(diǎn)150多個(gè),建設規模超過(guò)1000萬(wàn)噸。推廣應用區域由南方高溫高濕地區逐漸向中部地區擴展,儲藏品種由稻谷逐漸擴展到大豆、玉米、小麥,使我國的氣調儲糧技術(shù)實(shí)現了跨越式發(fā)展。規?;膽脤?shí)踐表明,氮氣氣調儲糧技術(shù)是我國長(cháng)江流域及以南地區經(jīng)濟可行的糧油產(chǎn)后減損及綠色保鮮儲糧技術(shù),與傳統儲糧技術(shù)相比,其優(yōu)勢明顯。

  在經(jīng)濟成本方面,相對低溫儲糧,氮氣成本較低。而為了進(jìn)一步降低成本,針對體積數千立方米到一萬(wàn)立方米的大糧倉,如何用氮氣高效置換糧堆內的氧氣,中儲糧總公司開(kāi)展了大量充氣工藝優(yōu)化研發(fā),形成了包括稀釋法、環(huán)流法、置換法、尾氣利用、抽氣強排法等多種工藝。目前,通過(guò)設備創(chuàng )新升級、充氣工藝優(yōu)化及倉房氣密性改造技術(shù)革新,氮氣氣調儲糧技術(shù)的運行成本已與使用化學(xué)藥劑防治儲糧害蟲(chóng)相當。

  氮氣氣調在中儲糧的應用帶動(dòng)了整個(gè)糧食行業(yè)技術(shù)進(jìn)步,目前,上海、福建、廣東、浙江、廣西、北京、山西等省市,已有50多家地方糧庫開(kāi)始應用氮氣氣調儲糧技術(shù),為全行業(yè)綠色儲糧技術(shù)應用起到顯著(zhù)示范效果。

  第八屆國際儲藏物氣調與熏蒸大會(huì )在成都召開(kāi)時(shí),36個(gè)國jia的100多位外賓和260多位國內專(zhuān)家、學(xué)者對中國氣調技術(shù)取得的成果給予了高度評價(jià)。

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