氮氣氣調(diào)儲糧:向化學藥劑說“不”

制氮照片

倉外管道照片

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

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

    因顯著的保鮮及蟲霉防治效果和良好社會效益，2014年1月該技術榮獲中國糧油學會科學技術獎一等獎。

    傳統(tǒng)方法不綠色

    糧食儲藏是一門技術活，除了要保證適宜的溫度和濕度，還要防蟲。

    據(jù)統(tǒng)計,全國每年由于霉變、蟲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6000萬人一年的口糧。

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

    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。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(qū)，低溫儲糧成本就相對較高。而實施控溫儲糧，每年一般也要用磷化氫熏蒸，不能真正實現(xiàn)糧食的綠色儲藏。

    低溫和氣調(diào)是國際公認綠色儲糧技術

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

    低溫和氣調(diào)是國際公認的綠色儲糧技術。在北方地區(qū)，中儲糧總公司推廣了低溫和準低溫儲糧技術。通過自然通風降溫、機械通風降溫、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(qū)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(qū)，因為氣候相對炎熱，實現(xiàn)低溫或準低溫儲糧的成本高，氣調(diào)儲糧是行之有效的綠色保鮮儲藏技術。氮氣氣調(diào)儲糧是從空氣中分離氮氣,通過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(nèi)的氧氣，長期保持高濃度氮氣，在糧堆內(nèi)形成不利于害蟲、霉菌生長繁殖的生態(tài)環(huán)境，減弱糧食自身的呼吸代謝，實現(xiàn)蟲霉物理防治、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(diào)儲糧改變了儲糧害蟲防治主要依靠化學藥劑的傳統(tǒng)模式，實現(xiàn)了儲糧化學藥劑的“零使用、零排放”，避免了微生物生長可能產(chǎn)生的真菌毒素，防止了倉儲保管人員接觸化學藥劑可能的身心健康和安全生產(chǎn)風險。

    高濃度的氮氣讓害蟲活不過5天

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

    然而，氮氣氣調(diào)規(guī)模化應用國際上沒有先例。雖然從上世紀80年代我國就逐步開展了相關研究和試驗，但因害蟲防治、保鮮等關鍵技術未取得明顯突破。2004年，技術人員針對氮氣儲糧技術，多次立項開展研究，從儲糧專用制氮設備、糧倉氣密性改造、氣調(diào)充氣及氮氧高效置換工藝、氮氣濃度長期保持及作業(yè)智能控制等方面，全面掌握了各項核心技術和工藝設備。

    例如在氮氣分離設備方面，首次研發(fā)并不斷升級的儲糧專用制氮設備與其它行業(yè)常規(guī)制氮機相比，可節(jié)約能耗30%—50%，因此其也帶動了制氮行業(yè)的技術進步。

    良好的氣密性是氮氣氣調(diào)儲糧成敗的關鍵。我國大部分磚混糧倉氣密性普遍較差，若采用常規(guī)氣密改造方法，不但成本高，氣密性維持時間也短。通過攻關，技術人員首次提出了采用塑料薄膜對糧倉進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縫連接，開發(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，簡化了操作，降低了成本，特別是發(fā)明的實倉掛膜工藝，進一步減輕了勞動強度，從實用性角度提升了儲糧技術水平。

    如何維持糧倉內(nèi)的氮氣濃度是實現(xiàn)氮氣氣調(diào)儲糧的另一難題。之前，國內(nèi)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，氮氣會迅速向倉外擴散，糧堆內(nèi)氮氣濃度迅速降低。

    “為了破解這個難題，我們在糧面敷設的塑料薄膜內(nèi)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(nèi)維持微正壓，從而長時間保持糧倉內(nèi)氮氣高濃度?！迸c此同時，他們開發(fā)了氣調(diào)儲糧智能控制系統(tǒng)，對氣密處理完成的倉房，實現(xiàn)了充氮工藝的自動控制，降低氮氣氣調(diào)儲糧技術的勞動強度，提高其性能和精度。

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

    保鮮效果好且成本低

    經(jīng)檢測，氮氣儲糧對糧食溫度、水分沒有明顯影響，而且在減少了氧氣的氧化作用之后，糧食營養(yǎng)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、營養(yǎng)等品質(zhì)保持好。

    迄今該公司已開展氣調(diào)儲糧建設庫點150多個，建設規(guī)模超過1000萬噸。推廣應用區(qū)域由南方高溫高濕地區(qū)逐漸向中部地區(qū)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(diào)儲糧技術實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。規(guī)?；膽脤嵺`表明，氮氣氣調(diào)儲糧技術是我國長江流域及以南地區(qū)經(jīng)濟可行的糧油產(chǎn)后減損及綠色保鮮儲糧技術,與傳統(tǒng)儲糧技術相比，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。而為了進一步降低成本，針對體積數(shù)千立方米到一萬立方米的大糧倉，如何用氮氣高效置換糧堆內(nèi)的氧氣，中儲糧總公司開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，通過設備創(chuàng)新升級、充氣工藝優(yōu)化及倉房氣密性改造技術革新，氮氣氣調(diào)儲糧技術的運行成本已與使用化學藥劑防治儲糧害蟲相當。

    氮氣氣調(diào)在中儲糧的應用帶動了整個糧食行業(yè)技術進步，目前，上海、福建、廣東、浙江、廣西、北京、山西等省市，已有50多家地方糧庫開始應用氮氣氣調(diào)儲糧技術，為全行業(yè)綠色儲糧技術應用起到顯著示范效果。

    第八屆國際儲藏物氣調(diào)與熏蒸大會在成都召開時，36個國家的100多位外賓和260多位國內(nèi)專家、學者對中國氣調(diào)技術取得的成果給予了高度評價。