贾 林 王 帅 谷昊岩 杨会军
(中央储备粮秦皇岛直属库有限公司 066200)
粮食作为热的不良导体，粮堆“冷心热皮”是其重要特征，尤其是在我国第二至第五储粮生态区。应用常规储粮技术时，往往将“冷心热皮”作为粮食安全储藏的困扰，解决粮堆“冷心热皮”现象，对提高粮食的耐储性，保证粮食储存质量有重要的作用。随着我国粮食安全由数量安全向质量安全、营养安全转变以及科技兴粮政策的深入，将“冷心”资源作为基础，充分利用机械通风系统，开发出一套具有资源节约型和环境友好型的内环流控温储粮技术。内环流控温储粮技术，简称内环流技术，是指将通风系统和仓房组成一个回路，利用粮堆冬季通风蓄冷得到的“冷心”，将粮堆中低温空气通过环流管道送入到仓内空间，通过仓温的影响有效降低表层粮温[1]。内环流技术的应用，既解决了粮堆“冷心热皮”的困扰，又充分利用了粮堆内部的冷源，节能减排，从而达到储粮安全度夏，延缓粮食品质劣变的目的。
因地制宜是内环流技术应用的主要特点之一。不同储粮生态区域具有不同的温度、湿度、日照等气候特征，“冷心”资源大小也有所不同。本文收集并查阅了内环流技术开发应用以来的资料文献，从小麦、玉米和稻谷三种不同粮种入手，综述不同储粮生态区内环流技术应用特征及发展技术特征和能耗，以期为内环流技术大规模推广应用提供技术支持。
1.1 仓房要求
对门窗及孔洞用泡沫板、海绵等隔热材料封堵并采取塑料薄膜密闭；
对仓墙、屋面进行必要的隔热处理；
仓外环流管道、环流风机应进行隔热保温处理，保温层厚度不应小于30 mm；
检测仓房气密性、查漏补漏，使仓房气密性符合《粮油储藏技术规范》的要求。
1.2 温度控制
内环流技术应用于低温储粮时，通常应在仓温达到20℃～22℃时，启动环流风机，仓温为16℃～18℃时，关闭环流风机；
应用于准低温储粮时，通常应在仓温达到23℃～26℃时，启动环流风机，仓温为20℃～22℃时，关闭环流风机。
1.3 通风模式
按通风模式的不同，内环流技术主要应用模式有五种，分别为压入式降粮温通风模式、吸出式降粮温通风模式、压入式可回收部分“尾气”降粮温通风模式、压入式环流控温通风模式和吸出式环流控温通风模式，其中压入式环流控温通风模式和吸出式环流控温通风模式是内环流运行的主要应用模式。
1.4 注意事项
环流通风时，仓底金属风道“热桥”效应明显，有可能出现结露情况，应注意风道上粮食水分变化情况。环流通风会导致温差较大的区域从粮面向通风死角转移，应加强通风死角的粮情检测。
2.1 第一储粮生态区
第一储粮生态区又称青藏高原储粮区、高寒干燥储粮区，主要位于我国西藏、青海和四川北部等区域，全年15℃以上的时间0～70 d，1月气温-16℃～0℃，7月气温6℃～18℃，不仅“冷心”资源极为丰富，且自然条件下常年处于低温或准低温状态，延缓了粮食品质劣变，限制了仓虫和微生物的活动，是我国最适宜储粮的区域之一，无需采用较为复杂的控温储粮技术和杀虫措施[2]。
2.2 第二储粮生态区
我国第二储粮生态区又称蒙新储粮区、低温干燥储粮区，主要位于我国新疆、内蒙古、甘肃、辽宁以及河北北部、北京北部等区域，部分区域存在夏季高温持续时间长的现象，全年15℃以上的时间112 d～194 d，1月气温-20℃～-8℃，“冷心”资源丰富，主要种植的粮食品种为小麦和玉米[2]。
2.2.1 小麦 樊丽华等、李杰等、王士臣等分别在北疆地区、甘肃省张掖市和内蒙古莫旗地区高大平房仓内开展了内环流技术储藏小麦技术试验[3-5]。樊丽华等[3]将试验仓内环流自动温控器启动温度设定为24℃，停止温度设定为21℃，温度监测结果表明，夏季最高仓温为22.9℃，表层粮温最高为23.9℃，未使用杀虫药剂，控温保水效果明显，经济效益分析结果表明，利用内环流技术，年吨粮运行费用为0.15元/t，并通过保水和延缓粮食品质劣变进行增效，经济效益显著。李杰等[4]对空调和内环流技术实际效果进行了对比分析，结果表明，空调仓年运行吨粮费用1.65元/t，内环流技术仓年运行费用0.64元/t，空调控温储粮吨粮费用是内环流技术控温储粮吨粮费用的2～3倍。王士臣等[5]比较了内环流技术不同控温模式的经济效益变化情况，“20启16停”比“20启18停”耗电量高，但幅度不大，建议在保障仓房气密性和保温隔热性能优良的前提下，使用“20启16停”控温模式。
2.2.2 玉米 郭生茂等[6]在砖混仓、高大平房仓、浅圆仓三种不同仓型内进行玉米储藏内环流技术试验，主要工艺为冬季蓄冷、仓房隔热气密处理和夏季智能内环流，结果表明，三种仓型均能很好地实现控温储粮，粮堆越大，“冷心”资源越大，控温效果越好，其中，浅圆仓受墙体较薄传热快、环流风机功率和环流管道直径小等因素影响，不能很好控制“热皮”粮温。张小英等[7]指出，高大平房仓内采用内环流控温储粮技术储藏玉米，系统开启温度为27℃，关闭温度为24℃，度夏期间，平均粮温最高达10.9℃，实现了低温储粮。闫强等[8]加长了出风管道并合理开孔，避免了接近通风口靠近墙壁、窗户附近粮食结露现象的发生。
综上所述，第二储粮生态区应用内环流控温储粮技术，其技术特征主要包括仓外环流管道、环流风机必须进行隔热保温处理，保温层厚度不应小于30 mm；
应注意靠近墙壁、窗户附近的粮食存在结露的风险；
适合小麦、玉米等不同粮种储藏；
无需配套其他控温储粮技术，运行费用低，且能实现低温储粮；
同时，由于第二储粮生态区部分区域存在夏季时间短但温度高的现象，应注意控制粮食“热皮”现象的发生。第二储粮生态区是最适宜应用内环流控温储粮技术的区域之一。
2.3 第三储粮生态区
我国第三储粮生态区又称东北储粮区、低温高湿储粮区，主要位于我国黑龙江、吉林以及内蒙古和辽宁部分区域，全年15℃以上的时间55 d～122 d，1月气温-30℃～-12℃，“冷心”资源丰富，适宜自然低温储粮，害虫防治推荐使用储粮防护剂，主要种植的粮食品种为小麦、玉米、大豆和稻谷[2]。
2.3.1 小麦 祁智慧等[9]在吉林高大平房仓内开展了内环流控温储藏小麦效果评价，3月时粮堆表面采用棉被压盖的方式保温隔热，6月底至8月初开启内环流控温系统，全仓年最高粮温控制在22℃以下，有效均衡了粮堆温度和水分，减少了水分损失，抑制了虫霉生长，未使用杀虫剂，减缓了脂肪酸值的升高和发芽率的降低。
2.3.2 玉米 武强等[10]在辽北地区不同直径的浅圆仓开展了玉米内环流控温的储藏效果评价，结果表明，在控温效果方面，仓温均匀性良好，全年实现准低温储粮，内环流控温运行效率高，直径越大的浅圆仓控温效果越好；
在费用方面，与对照仓相比，内环流控温的浅圆仓电费减少约0.55元/t，每年可减少水分损失0.2个百分点。史钢强[11]研发了高大平房仓通风环流一体化系统，并以玉米为供试粮食进行了初步测试，证明该系统设计合理，运行稳定可靠。
2.3.3 稻谷 李佳等[12]指出，东北地区高大平房仓内应用内环流控温储藏稻谷，可有效控制粮温和仓温，全年实现准低温储粮，延缓稻谷品质劣变。
综上所述，第三储粮生态区使用内环流控温储粮技术，其技术特征主要包括加强仓房气密性改造、隔热保温处理，可配套使用压盖保温，运行费用低，能实现准低温储粮效果，但需要注意控制粮食储藏技术应用过程中的湿度变化。和第二储粮生态区一样，第三储粮生态区同样是最适宜应用内环流控温储粮技术的区域之一。
2.4 第四储粮生态区
我国第四储粮生态区又称华北储粮区、中温干燥储粮区，主要位于我国河南、山西、陕西、宁夏、江苏、山东、天津、以及河北、辽宁和安徽部分区域，全年15℃以上的时间143 d～192 d，1月气温-10℃～0℃，冬季寒冷干燥为储粮有利条件，“冷心”资源较为丰富，有利于使用内环流控温储粮技术，同时，高温持续时间长，害虫发生情况较为严重，需要采用适宜的杀虫技术确保粮食安全储藏[2]。
赵宗民等[13]指出，与空调控温相比，内环流控温技术具有降温、降仓湿、均温和保水效果好、吨粮成本低、劳动强度小、工作环境好等明显优势。付强等[14]通过检测小麦储藏的品质，指出采用内环流可以延长小麦储藏时间，有效控制小麦各项品质的同时，还可保证小麦储藏稳定性。在控温方面，赵光涛[15]利用空调控温与内环流控温相结合，以较低的温度抑制储粮害虫的发生，张美丽等[16]利用稻壳压盖和内环流控温储粮技术相结合，减少了磷化铝熏蒸剂量；
在储粮害虫方面，田军等[17]、高东辉等[18]、张振军等[19]采用内环流与储粮防护剂食品级惰性粉结合的储粮技术，实现准低温和免熏蒸储粮，探索出一条适合第四储粮生态区的绿色储粮之路；
李伟等采用内环流与氮气气调相结合的储藏技术；
在费用方面，赵宗民等[13]、王宝堂等[20]、李伟等[21]分别报道高大平房仓内应用内环流控温储粮技术年吨粮费用为0.75元、0.33元、0.28元。
第四储粮生态区内环流控温储粮技术是七大储粮生态区中应用最多、研究最广、形式最全的区域。第四储粮生态区应用内环流控温储粮技术，具有控温、抑制虫霉、均温均湿和保水效果好，延缓粮食品质劣变和害虫发生，吨粮保管费用低，减轻粮食保管人员劳动强度等优势，由于高温持续时间长，“冷心”资源难以持续维持，宜配合粮面压盖、空调控温等控温储粮技术以及储粮防护剂防护、氮气气调等杀虫技术。
2.5 第五储粮生态区
我国第五储粮生态区为中温高湿储粮区，主要位于我国湖南、湖北、江西、福建、浙江、上海、安徽南部等地，全年15℃以上的时间121 d～253 d，1月气温0℃～10℃，“冷心”资源一般，影响了内环流控温储粮技术的大规模推广应用；
同时，由于高温持续时间长，害虫发生情况较为严重，需要采用适宜的杀虫技术确保粮食安全储藏[2]。
王钦等[22]、吴文强等[23]采用了专用空调控温和内环流相结合的储粮技术。为了降低费用，王钦等[22]采用夜间开启空调补冷，年吨粮费用为1.1元，吴文强等[23]采用阶段式通风做好冬季蓄冷工作，能耗略低于一般空调。赵永夫等[24]针对旧房式仓储粮度夏时粮温高、温差大的问题，采用小型谷物冷却机膜下间歇内环流冷却试验，经过67.5 h的运行，试验仓仓温比对照仓低6.2℃，整仓平均粮温比对照仓低1.3℃，最高粮温比对照仓低2.2℃。闵炎芳等[25]开展了内环流均温、墙体“热皮”控温与储粮风管机空调补冷三结合的综合控温应用试验，与单独使用空调控温模式相比，内环流与空调控温相结合的控温储粮形式可以有效解决储粮度夏期间“热皮”部位粮温偏高、“热皮”区域储粮品质下降过快的问题，但能耗较高，年单位能耗达5.635 kW·h/t。
因此，第五储粮生态区单独应用内环流控温储粮技术已不能满足准低温储粮的需要，在应用时，既需要做好冬季蓄冷和春季保冷工作，又需要结合空调、谷冷机等机械制冷技术。由于度夏时间长，温度高，本区域应用内环流控温储粮技术能耗明显高于第四储粮生态区。鉴于内环流控温储粮技术在均温、均湿、防结露等方面有着其它控温储粮技术无法比拟的优势，因此，第五储粮生态区仍适宜使用内环流控温储粮技术。
2.6 第六和和第七储粮生态区
我国第六储粮生态区为中温低湿储粮区，主要位于我国贵州、云南等地，全年15℃以上的时间173 d～224 d，1月气温2℃～10℃，“冷心”资源较为匮乏。我国第七储粮生态区为高温高湿储粮区，主要位于我国广东、广西、海南等地，全年15℃以上的时间289 d～352 d，1月气温10℃～26℃，几乎没有“冷心”资源[2]。
在我国南方高温高湿地区，玉米在三大粮食品种中储藏难度系数最大，主要原因是我国南方所储玉米来源主要是外地调运，在长途运输过程中，造成玉米温度和水分不均匀，增加了玉米储藏局部发热或结露的风险。为了发挥内环流控温储粮技术均温均湿的优势，部分粮食科技工作者尝试利用内环流控温储粮技术在第七储粮生态区储藏玉米，尚未发现储藏稻谷和小麦。杨富东等[26]研究了南方高温高湿地区膜下空调内环流控温储粮技术与氮气气调杀虫技术相结合应用储藏玉米的可行性，结果表明，试验仓均温、均湿、均氮和控温效果良好，实现了准低温储粮，且试验仓年单位能耗为3.85 kW·h/t，采用空调控温和氮气气调储藏的对照仓年单位能耗为4.21 kW·h/t，试验仓年单位能耗低于对照仓。黄昕等[27]指出，运用内环流控温储粮技术储藏玉米时，均温、均水效果显著，与谷物冷却机通风相比能耗更低，资金投入少，水分损耗更少。
综上所述，内环流控温储粮技术在第六和第七储粮生态区应用时，其主要特征是无“冷心”资源可用，必须利用机械制冷作为冷源，且主要用途是储藏更加注重均温、均湿的玉米。第六和第七储粮生态区不推荐使用内环流控温储粮技术。
低温储粮技术通过控制温度，既实现了延缓粮食品质劣变的需求，又实现了抑制储粮害虫，不使用化学杀虫剂的要求，是世界公认的最为绿色的储粮技术。然而，国际上通用的谷物冷却机低温储粮技术因具有高能耗的特征，导致其应用长期处于应急处理的状态。近年来，随着内环流、浅层地能、粮仓专用空调等技术的成熟，江苏、浙江、四川、湖南、广西等地相继发文，重点支持低温绿色储粮技术推广与应用。同时，将内环流储粮技术与其它控温技术相结合，升级成为内环流低温储粮技术，将有效克服机械制冷高能耗的不足，充分发挥自然冷源的优势，具有能耗低、使用成本低、保管效果好、不使用化学药剂等优势，应当成为未来低温储粮技术应用的主要形式而得到更大规模的推广应用。
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