绿色生态储粮技术

绿色生态储粮技术

粮油储藏研究组张洪清

2013 年 5 月

国家粮食局科学研究院Academy of State Administration of Grain

粮食储运国家工程实验室 (NEL-Grain S&L)

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目录

一、国家粮食局科学研究院简介二、粮油储藏技术研究组简介三、粮油仓储科技需求四、常用粮油仓储技术五、正在研发和试验的实用新技术六、未来 10 年粮食仓储行业发展方向

一、国家粮食局科学研究院简介

我院成立于 1957 年，最初名为粮食部科学研究所，随着主管部门的调整，曾分别更名为商业部科学研究院、国内贸易部科学研究院及国家粮食储备局科学研究院，现隶属于国家粮食局，是国家粮食局直属的唯一一家公益性科研机构。

国家粮食局科学研究院办公大楼


主要任务是围绕粮食收购、储存、运输、粮油资源精深加工、粮油食品安全等方面开展科学研究和科技支撑服务。同时开展粮油仓储物流加工设施的工程设计、技术咨询和仓储物流设备、检测仪器的开发等。主要研究领域包括：粮油储藏与品质保鲜、粮油资源加工转化及综合利用、粮油食品营养与安全控制、粮油标准及检测、粮食物流工程、粮食技术经济与产业发展战略等。


粮食储运国家工程实验室中试实验室

我院现有 5 个专业研究室、 1 个粮油工程设计院、 1 个仪器设备研发中心以及若干科研条件平台。国家有关部委依托我院设立了粮食储运国家工程实验室、国家粮食局粮油质量检测仪器工程技术研究中心和国家粮食局粮油质量检验测试中心等研发创新和服务平台。我院所属粮油工程设计院拥有 5 项甲级资质。


近十年来，我院承担了粮食产后流通领域大量的科学研究、工程设计和技术咨询等工作，其中承担国家各类重点研究课题 200 余项，制修订国家及行业标准 300 余项，设计大型粮食储备库、物流中心、港口及粮油加工厂 1000

余座，拥有一大批研究成果及创新技术。其中我院牵头完成的“粮食储备‘四合一’新技术研究开发与集成创新”项目获得 2010 年度国家科技进步一等奖，为促进粮食行业进步做出了突出贡献。


二、粮油储藏技术研究组简介

国家粮食局科学研究院（简称粮科院）粮油储藏技术研究组是粮科院储运科研板块下属研究组。本研究组主要职责和研究领域包括绿色生态储粮技术研究、大农户储粮技术研究与装备研究、成品粮储藏技术研究、粮食仓储安全防护技术研究、粮食储运装备及信息化技术开发以及粮油及副产物高效节能干燥技术开发等。


本研究组研究团队共有职工 12 名，其中研究员 2 名，副研究员 1 名，助理研究员 6 名，在读研究生 6 名。


2005 年以来，本研究组共主持、参与承担国家科技支撑计划、 863 计划、农业科技成果转化资金项目、国家自然基金等 20 余项，获国家发明专利 2 项，应用专利 6 项。粮油储藏技术研究组拥有国内第一个粮食储藏中试试验平台，拥有 3 个 180吨实验仓以及 6

吨 -2吨系列实验仓，配套研究仪器装置完备，是国内最先进的粮食储藏研究平台。

三、粮油仓储科技需求

1 、重大技术需求

（ 1 ）检测害虫，防虫杀虫；（ 2 ）检测霉菌，防霉抑霉；（ 3 ）检测品质，保质保鲜；（ 4 ）检测污物，绿色安全。

2 、绿色生态储粮技术定义

更准确的描述了我国绿色储粮技术的内涵。

绿色——“安全、环保”；

生态——“和谐的”、“可持续的”；

储粮技术——“有效、经济”；

三者合一是中国储粮管理和技术人员的追求。

（ 1 ）粮油原粮、成品粮、半成品粮和食用植物油。（ 2 ）仓储仓：仓型、仓房、油罐等储藏粮油的设施。储：在粮库中储藏的行为。（ 3 ）科技包括管理科学技术。

3 、粮油仓储科技内涵

粮仓设备，准备充分！数量质量，检测准确！进出搬倒，节能增效！粮油储藏，减损保质！

4 、粮油仓储工艺的新思考

（ 1 ）仓储工艺分成四段

（ 2 ）仓储工艺内容

① 粮仓设备准备充分（技术）

仓型选择、仓库建设、旧仓维修、清理消杀、器材设备准备② 数量质量检测准确（技术）

粮食入仓磅秤称重、扦样检测品质质量和卫生指标、粮食等级确定，储藏期间数量质量检测等（数字信息技术）。

③ 进出搬倒节能增效（技术）

清理干燥（整理及烘干）、装卸运输（搬倒及进出仓）、平整粮面、新入粮的熏蒸杀虫处理等。④ 粮油储藏减损保质（技术）

粮情检测分析，压盖密封、防护措施、储藏品质检验、通风降温、气调熏蒸等。

（ 2 ）仓储工艺内容

1 、管理技术 “一符四无”、“星级粮库”等，精细化管理”2 、检测技术（ 1 ）入库检验在线称重、现场取样、实验室检验和定等级。（ 2 ）储藏检验：温度检测、害虫检测、霉菌检测、湿度或水分检测、气体检测、品质检测、安全检测。

三、常用粮油仓储技术

3 、储藏技术目的：控温、控湿、控虫、控霉和保质（ 1 ）建仓时考虑的技术：防水、防潮、保温、隔热、气密（浙江：外翻梁密闭双层隔热屋顶的设计！）（ 2 ）进粮时考虑：季节影响，冬季入粮温度低！包装堆码技术和四散技术（ 3 ）进粮后技术均温通风——包括自然、机械通风、熏蒸气调技术、谷冷降温技术等。


（ 4 ）储藏期间技术 ① 保持品质技术控制仓温技术：包括晚上开门窗、仓顶喷淋、仓顶外墙刷白、仓外绿化、仓内吊顶发泡隔热、密封仓窗门、排积热、空间空调降温、太阳能浅层地能（浙江：井水仓内盘管换热）、谷冷机降仓温等。


② 控制粮温技术包括自然通风（开门窗时机）；机械通风（秋冬季分段、上下行、双向、膜下横向！）；谷物冷却（整仓由下而上、环流谷冷）；粮面密封压盖（ PA/PE五层共挤尼龙薄膜、保温材料、双层冷气囊）


4 、粮油进出仓技术目的：低耗、高效、不破碎、分级！（ 1 ）设计时充分重视自流——节能方便！（ 2 ）设备自动化程度要高

5 、粮油仓房维护和设备维修技术目的：保证下次进粮安全


五、正在研发和试验的实用新技术

（一）新型食品级惰性粉杀虫技术（二）储粮霉菌绿色治理技术（三）组合式粮食干燥储存技术（四）机械通风技术

1. 发现新型食品级惰性粉杀虫作用新机理 :（采用环境扫描电镜、气质连用等方法手段研究）

（ 1 ）惰性粉造成节间膜磨损具有创新性，在世界上首次发现并提出（ 2 ）害虫虫体快速失水导致死亡食品级惰性粉粉粒磨损节间膜，降低活动能力；吸收体液，虫体失水，快速死亡，可能是其杀虫机理。

（一）新型食品级惰性粉杀虫

锯谷盗成虫腿节与胫节处脊沟扫描电镜图（放大 1 万倍） A ：腿节与胫节节间膜完整。 B, C ：新型食品级惰性粉处理后的腿节与胫节节间膜磨损状。

A CB


表 2 食品级惰性粉处理后锯谷盗的体重及差异显著性比较

时间（ d ）

锯谷盗体重（ mg ）

对照 1g/m2 3g/m2

0 0.46±0.001A 0.49±0.002a 0.46±0.008A

1 0.52±0.003B 0.39±0.027b 0.37±0.006B

注：小写字母表示 0.05 的显著水平，大写字母表示 0.01 的显著水平

食品级惰性粉处理后试虫体重减轻明显


放大的试虫清洁触角动作（体视照片）

2. 储粮上应用食品级惰性粉非常安全。采用食品级惰性粉为主要原料，符合中华人民共和国国家标准 GB2760—

2010

无急性和慢性毒性、未见致癌报道！获发明专利授权！


食品分类号食品名称最大使用量 /(g/kg) 01.03 乳粉（包括加糖乳粉）和奶油 15.0 粉及其调制产品02.05 其他油脂或油脂制品（仅限植脂末） 15.003.0 冷冻饮品（ 03.04 食用冰除外） 0.505.01.01 可可制品（包括以可可为主要 15.0 原料的脂、粉、浆、酱、馅等）06.01 原粮 1.2 (g/kg) 0.15(g/kg)10.03.01 脱水蛋制品（如蛋白粉、蛋黄 15.0 粉、蛋白片）11.06 其他甜味料（仅限糖粉） 15.012.01 盐及代盐制品 20.012.09 香辛料类 20.012.10.01 固体复合调味料 20.014.06 固体饮料类 15.016.07 其他（豆制品工艺用） 0.025 （复配消泡剂用，以每千克黄豆的使用量计）

中华人民共和国国家标准 GB2760—2010

食品级惰性粉与国内外同类产品在小麦中的应用剂量比较

商品名称生产国和公司推荐剂量主要

成分拌粮处理 /g/kg

表面处理 /g/m2

食品级惰性粉中国（本课题研发） 0.05 ～

0.151 ～ 3

二氧化硅

SilicoSec 德国 (Biofa AG,Munsingen) 2 20

硅藻土

Insecto美国（ Insecto Natrual

Products Inc)0.7

Dryacide 澳大利亚 (Entosol Ltd.) 1

DDDE以色列（ Hazan Pest Control

Ltd ） 2

DiaFil 610

美国（ Celite Corporation) 8

DE 1

普粮泰中国 0.5 g/kg 硅藻土和

溴氰菊酯混合Protect-It

加拿大 (Hedley Technologies Ltd.)

0.5 g/kg


3 、食品级惰性粉防治储粮害虫技术示范试验

（ 1 ）三种技术方法空仓杀虫处理

（ 1 ）三种技术方法防虫线处理( 中穗库首创 )

（ 1 ）三种技术方法粮堆表层处理

专题一

（ 2 ）应用剂量：•空仓及空间处理： 1-3g/m2 ；•防虫线处理： 120g/m2×10-20cm 。•表层处理小麦 100mg/kg 粮（ 50g/m2) ，玉米和稻谷 150mg/kg 粮 (75g/m2) ，大豆 50 mg/kg 粮 (25g/m2), 糙米 100mg/kg 粮（ 50g/m2) ；


膜分离降氧机

惰性粉拌合层

（ 3 ）新拓展：与富氮低氧技术、通风技术、熏蒸技术结合使用，地下仓应用。

专题一：（ 4 ） 25个应用示范库，示范规模 80 万吨以上

部分示范库示范仓图片

北京市西南郊粮食仓库

中央储备粮三河直属库

小麦

糙米

西安西粮公司马腾空储备库地下仓

南昌粮食仓库

重庆市上桥粮食中转库

中央储备粮常德直属库

惰性粉和低氧两项技术的结合应用

广东湛江北站国家粮食储备中转库—锈赤扁谷盗防治

1 、储粮上应用防霉剂非常安全

采用食品级防霉剂为主要原料，符合中华人民共和国国家标准 GB2760—2010

（二）储粮霉菌绿色治理技术

2 、对于粮食品质影响很小或基本没有影响

发芽率、粗蛋白含量、脂肪酸值、淀粉糊化 RVA粘度特性、面筋吸水率淀粉糊化的 DSC 、蒸煮品质、水溶性氮指数和粗脂肪含量的影响很小，有的还有改善的作用，比如随着防霉剂添加剂量的增大，回生值减小的趋势，表明防霉剂可能起到防霉保鲜的作用。


3 、应用剂量

超高水份玉米 29% ，使用剂量 1%

，如果水份在 16%以内，使用剂量为 1‰

； 19% 水份的稻谷，使用剂量 0.5‰ ；15.6% 水份的小麦，使用剂量 1‰ 。

粮堆表层放结露处理，推荐剂量为0.5‰ 。


第一排 ;露宝美丙酸钙第二排 ;山梨酸钾双乙酸钠第三排 ;百奥明那它霉素第四排 ; 对照防霉剂用量为1% 、 5% 、 1/10

超高水分（ 29% ）的玉米防霉。

不同防霉剂的防霉效果


4 、实仓应用 ---表层拌合，使用剂量为1‰

中央储备粮常德直属库 ---籼稻， 2000吨中央储备粮汨罗直属库 ---玉米， 2501吨四川广汉国家粮食储备库 ---籼稻， 4200吨


中央储备粮汨罗直属库


用户意见（二）储粮霉菌绿色治理技术

实仓应用结论：

可以有效的防治通风和内外温差引起的粮堆表层板结现象；

保障偏高水分粮安全储藏。


我国农户粮食收获后损失巨大，每年约为总产量的8%-10% 。目前困扰大农户的一个大难题是连片租种土地收获后大批量高水分粮晾粮干燥和安全储存问题，为大农户配备相应产量的烘干设备和晾晒场地不太现实。为此我们进行了适合种粮专业大户、家庭农场和农民合作社（下称大农户），高水分粮大规模自然干燥和安全储存的储粮仓和配套技术——大农户组挂式粮食干燥仓和安全储存技术的研制。

三、组合式粮食干燥储存技术

组合式粮食干燥储存技术组成：

（ 1 ）大农户组挂式粮食干燥仓（ 2 ）移动式反转输送机（ 3 ）自然通风翻倒晾粮干燥工艺（ 4 ）大农户粮食短期安全储存技术


（ 1 ）大农户组挂式粮食干燥仓


大农户安装建仓可选田间地头和房前屋后空地安放，节省土地；现场标准部件组建晾粮单元，单元之间利用键销和螺栓组挂成仓，农户可根据收获后的粮食产量，按需选定，或扩展仓容。晾粮单元：长 1m ，宽 2.5m ，高 2.4m ，体积 6.0m3 ，可装粮 4-5t ； 5 个单元组挂成 1 个 30m3 的组挂式干燥仓，仓容 20t 。单元之间留有长 0.2m ，宽 2.5m ，高 1.2m 的横向通透风道，单元粮层薄，自然风易穿透，高效利用自然风干燥粮食。 20t 仓容的组挂式粮食干燥仓吨粮造价小于 1000元。

大农户组挂式粮食干燥仓


（ 2 ）移动式反转输送机


设备不仅能用于粮仓单元间的互相倒粮，还可用于装粮入仓和卸粮装车，一机多用。设备产量： 5~30t/h ，设备功率： 0.75kW~4.2kW ，电压： 220V~380V 。

移动式反转输送机


（ 3 ）自然通风翻倒晾粮干燥工艺


基于组挂式粮食干燥仓的大批量高水分粮自然通风翻倒晾粮干燥工艺由自然通风晾粮干燥、监测粮堆温湿度、防积热结块的翻倒晾粮干燥三部分组成。



自然通风晾粮干燥：利用仓壁、仓底和单元之间通风道的高开孔率钢网结构，充分利用晾粮单元，进行自然通风，干燥仓内粮食。监测温湿度检测技术：组合温湿度传感器于一点，同时检测仓内单元中部粮温粮湿，监测粮情，防止积热结块。防积热结块的翻倒晾粮干燥：根据粮温粮湿监测结果，或翻倒粮食规程要求，利用反转输送机（或移动式斗式提升机），单元之间互相翻倒，松散粮食籽粒，防积热结块，加速高水分粮食自然通风干燥和降低粮食温度，翻倒次数愈多粮食干燥的越快。



组挂式粮食干燥仓装高水分玉米 20t ，自然干燥 22天内，经过三次翻倒，平均水分由 25.8%降到了 15.4% ，吨粮能耗（电耗） 0.36kWh ，折合金额0.2 元 /t 。该工艺根据监测粮温粮湿，实施单元自然通风翻倒晾粮干燥，保全了粮食原有营养成分。该工艺机械化装卸粮，成本低廉，节能环保。

（ 4 ）大农户粮食短期安全储存技术


组挂式粮食干燥仓的粮食不论是在晾粮干燥期间，还是处于短期储存状态，均可防雨防潮；监测粮堆温湿度，翻倒粮食，松散粮堆，防结块，防霉变，散积热；可施用药剂，防虫杀虫；具有防止鼠害功能；含水量 15% 的玉米，不施用药剂，防雨防潮储存，安全储存期约 3 个月到半年。

仓容自由组建 ( 价格： 2.8 万元 /20t)

干燥立体通风装卸操作方便

华北地区农户，储存 20吨玉米粒，水分从 28% 降到 14% ，用时 21天。翻倒粮食成本不到 10元，

组合式粮食干燥储存技术具有以下特点 :

仓容自由组建干燥立体通风装卸操作方便储存防雨防潮可安全储存粮食、有效保持品质、减少储粮损失、防止粮食污染，农民丰产增收效益十分明显。


四、机械通风技术

①能耗高：通风均匀性差，死角，阻力大； ②标准落后，误判，无效或有害通风；③配置不合理，通风后粮食损耗严重。

基础数据与理论研究：平衡水分与窗口理论研究；

新型通风技术研究：横向通风技术研究；

待研究问题。

1 、平衡水分与窗口理论研究

（ 1 ）我国粮食平衡水分和相对湿度研究

目前已经测试获取了稻谷、小麦、玉米、大豆等主要粮食品种的不同温度的平衡水分数据，并建立吸附解吸模型。

玉米：‥ ‥吸附 ‥ ‥解吸小麦： ‥ ‥吸附 ‥ ‥解吸

稻谷： ‥ ‥吸附 ‥ ‥解吸

大豆： ‥ ‥吸附 ‥ ‥解吸

（ 2 ）基于通风窗口理论的粮情控制模型 ——智能粮情检测分析模型的建立粮情报警系统粮情预测系统

粮情控制及粮堆安全状态判别方法

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通风窗口理论——建立通风智能控制模型

2 、横向通风技术研究利用中试基地 180 型试验仓，开展了横向通风技术研究

2 、横向通风技术研究180 型试验仓，东西两侧的横向通风道

2 、横向通风技术研究

理论成果：修正了通风阻力计算公式

通风方式幂函数 a b R2 R2

上行式通风 79.6 1.0275

0.9700 0.9997

下行式通风 97.6 1.0712

0.9757 0.9995

横向通风 40.9 1.0322

0.9982 0.9992

1.03229.81 40.9H L v 21 19.8( )H a v b v

其它成果：横向通风相关专利已经授权

2 、横向通风技术研究主要结论：横向通风系统的支风道、粮堆内部的均匀性远优于垂直通风系统；

通风气流穿过同样厚度粮层和同样粮堆风速时，横向通风阻力小于垂直通风阻力， 50% ，节能！

在单位通风量（ q ）小于 20m3/ht 时，风道总阻力 (Hp)都低于 65Pa ，远低于国标要求的小于100Pa 。

3 、膜下横向通风技术示范


1 、粮油储藏仓建设方面

（ 1 ）绿色生态储粮仓库建设在单仓实现气调、低温、绿色防治虫霉技术应用。用每个粮库的绿色生态储粮仓所占仓库总仓容的百分率来评价。

六、未来 10 年粮食仓储行业发展方向

（ 2 ）自动化储粮仓库建设在单仓实现入粮清理、干燥、进出仓、平整粮面、布置粮情检测系统的自动化作业。用每个粮库的自动化储粮仓所占仓库总仓容的百分率来评价。

（ 3 ）信息化储粮仓库建设在单仓实现粮堆温度、湿度、氧气浓度、二氧化碳浓度、害虫、霉菌和磷化氢浓度的数据在线检测和无线传输，再利用储粮专家系统分析检测的各种数据，提出粮情预警、粮情处理决策和粮油仓储管理等信息。用每个粮库的信息化储粮仓所占仓库总仓容的百分率来评价。

（ 4 ）现代化储粮仓库建设在绿色生态储粮仓的单仓实现机械自动化和信息智能化的全面融合，建成中国的现代化储粮仓库。

2 、现代化储粮仓库的核心技术方面

（ 1 ）多功能的粮情信息检测和传输技术（ 2 ）多层次的储粮专家系统的分析技术（ 3 ）多维向的粮情参数和因子的传感、采集和集成技术

（ 4 ）自动化的储粮进出仓输送技术和设备（ 5 ）基于太阳能、浅层低能和风能等的新能源低碳储粮技术（ 6 ）单元化的现代成品粮油储藏仓库设计和配套技术装备

谢谢！

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