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对富氮气调储藏技术在稻谷储藏中的认识

时间:2014-04-15 09:10:41        

    21世纪,全球人口不断增长,耕地面积却逐年减少。粮食问题显得尤为突出,并且随着生活水平的逐步提高,人们对食品卫生的要求越来越高,这对粮食部门的储存、运输、销售等环节提出了严峻的考验。

    粮食是有生命的活体,在储存过程中其生命活动仍在继续运行,不可避免的受到害虫和微生物的侵害。同时储藏过程中随着时间的延长,虽未发热变霉,但由于酶的活性成分,呼吸降低,原生质胶体结构松弛,物理化学性状改变,生活力减弱, 导致粮食失活陈化,造成利用品质和食用品质变劣。

    近年来,我国粮食年均产量在5000亿kg左右。其中,35%由国家收购,分别储存在国家储备粮库、地方粮库和粮食加工企业粮库;农户储粮约占粮食年总产量的65%。全国每年由于霉变、虫害和鼠害造成的粮食损失约为总产的3%,折合150 亿kg。其中,霉烂粮食达75 亿kg,按人均每年250kg口粮计算,相当于6000 万人一年的口粮。因此,目前迫切需要合理的稻谷储藏技术,确保稻谷的安全储藏并保持稻米的原有的风味、新鲜的品质和良好的口感。

一、 稻谷的储藏特性

    稻谷具有完整的外壳,能缓和稻米吸湿,对虫霉有一定的抵抗力,所以在保管过程中,稻谷有较高的储藏稳定性。在正常储藏条件下,稻谷的生活力,第一年很强,呼吸旺盛,一年以后,则逐渐减弱,变化较小,储藏稳定性相应增高。故存放一年以后,稻谷储藏性即比较稳定。稻谷具有以下特性。 

(一) 容易陈化,不耐高温

    粮食在储藏过程中,由于受诸多内外因素的影响,会发生一系列的生理,生化变化。如果储藏时间过长或储藏不善,往往会使粮食失去应有的食用加工品质,甚至发热、霉变、有害有毒物质增加,这种现象被称做陈化。粮食的陈化过程是一个连续的、波动的、由量变到质变复杂的过程,既是粮食本身的生理变化,又是粮食生化变化的自然现象。是由粮食籽粒中各主要化学组成成分的性质决定的。这些化学成分在储藏过程中会呈现一系列的变化,这些变化往往是劣变,另外储藏方式不当,害虫危害等也会加快粮食陈化。同时高温会促进稻谷脂肪酸增加,引起品质下降。在35℃下储藏的各种水分的稻谷,脂肪酸的含量都有不同程度的增加。加工大米的等级也明显降低。水分和温度越高,脂肪酸上升、品质下降就越明显。但是,水分低的稻谷对高温却有较强的抵抗力。

(二)容易发热、霉变 

    稻谷在储藏期间,由于其本身呼吸作用以及微生物与害虫生命活动的综合影响,往往会发热、霉变,从而影响其品质。

 1. 稻谷发热  

    新收获的稻谷,生理活性强,早中稻入库后粮堆内的积热难以散发,在一、二周内上层粮温往往会突然上升,超过仓温10—15℃,出现发热现象,即使水分正常的稻谷,也会出现这种现象。 

2. 稻谷霉变  

    微生物是一类个体微小、结构简单,分解代谢能力特别强的低等生物。贮粮微生物与粮食贮藏关系十分密切。在所有的贮粮微生物中,霉菌对贮粮安全和贮粮品质影响最大,特别是其中低温干生性种类,能在较低的温度和干燥条件下分解粮食有机质,引起粮食发热霉变。粮食上常见的霉菌有曲霉、青霉、毛霉和根霉,其中曲霉和青霉对贮粮安全影响最大。曲霉菌对有机质的分解能力极强,广泛存在于各种粮食中。低水分粮食的变质,几乎都是曲霉活动造成的。有些曲霉在代谢过程中能产生毒素,使粮食带毒,危害人体健康。青霉菌分布极广,种类繁多,是对有机质破坏极强的一类霉菌。还有些具有浓烈的霉味或分泌色素,使粮食变色变味。毛霉对环境的适应性强,生长迅速,经常参与高水分粮食的发热霉变。因其具有嫌气性的特点,在高水分密闭贮藏的粮食中,可引起发酵变质。根霉属于中温、高湿性霉菌,大多为好氧菌,有的能耐低氧,在适宜条件下能很快导致高水分粮食霉烂变质。 稻谷霉变的过程,通常分为初期变质、生霉和霉烂三个阶段。在稻谷保管工作中,通常以达到生霉阶段作为发生霉变事故的标志。 

(三) 容易黄变 

    稻谷在收获期间,遇长时间连续阴雨,不能及时干燥,就往往会在堆内发热,产生黄变。黄变的稻谷称为黄粒米,也称为黄变谷、沤黄谷或稻箩黄。 稻谷的这些特性是稻谷品质劣变的主要原因。国内外粮食工作者目前在研究稻谷这些特性方面已经取得成就。而目前稻谷安全绿色储藏新技术对延缓稻谷的陈化、变质有一定的作用。 

二、 影响稻谷储藏的因素

    影响粮食储藏的因素很多,粮食本身的品质、水分含量的高低、储藏环境的温度、湿度、保管粮食的仓房条件等,特别是储藏环境的温度,对稻谷的品质会产生明显的影响 。

(一) 温度

    高温能够促进稻谷脂肪酸增加而导致品质下降。稻谷对温度比较敏感,温度越高,陈化速度越快。据有关专家测试,在常温下,稻谷储藏年限为2~3年。但在5~10度低温下陈化速度较慢。

(二) 水分与湿度

    稻谷中各种生理生化反应都必须有水的参与。含水量高的稻谷呼吸旺盛,生理生化反应迅速。同时附着稻谷的微生物也迅速繁殖促进稻谷陈化加速。稻谷在高温高水分的储藏条件下,其品质劣变的速度更快。因为水分和温度促进脂肪酸酸败、蛋白质和淀粉变性。同时湿度的高低直接影响着稻谷的水分含量。按照平衡水分理论,当其周围的环境湿度较高时,就会吸收水分,使稻米的水分增高。反之,则会失去水分。

(三) 杂质

    杂质也是影响稻谷的储藏稳定性的重要因素之一。稻谷若清杂工作不彻底,常会使稻谷粒中夹带一些杂草、叶片、虫尸等。这些杂质中大部分物质生理活性较强,带细菌多、易吸湿、易发热、易腐烂,是稻米粒发热、增水、生霉、赤变的诱因。

(四) 微生物

    稻谷在收获、运输、储存、加工和销售等环节感染微生物一般都在75%~98%。稻谷在储存过程中感染了大量细菌,真菌,和各种酶。这些酶在储藏过程中起催化作用,常导致发热,产生怪味,结块,种子的发芽率降低等。稻米的烘烤性、含油量、蛋白质含量以及游离脂肪酸含量也会发生变化,而最危险的是产生真菌毒素。微生物既能引起脂肪的分解导致游离脂肪酸的增加,同时又能使游离脂肪酸自动氧化产生的挥发性羰基化合物不会累积太多。稻谷中的细菌尤其是真菌在稻米上繁育并形成菌落,且多半在胚部细胞和组织,使粮食重量损失和质量劣变。 

三、稻谷安全储藏技术

    储藏的稻谷应采用绿色储粮技术,即以可持续发展理论为指导,以储粮生态学为理论基础,在粮食储藏过程中,尽量少用或不用化学药剂,以调控储粮生态因子为主要手段,从而达到保护环境,避免储粮污染,确保储粮安全,使人们吃到新鲜营养可口无毒的放心粮的技术。目前我国正在从许多方面研究开发新的绿色储粮技术,如富氮气调储粮等。

(一)富氮储粮原理

    富氮储粮设备将空气中的氮气分离并富集起来,以一定的纯度,一定的压力,一定的温度,一定的流量输送到合适的仓房内,通过粮仓内的气调设施,将氮气在粮堆内均匀扩散开来,同时将粮堆内的空气逐步排出粮仓,使仓内的氮气浓度逐步增大。当粮堆内的氮气浓度达到一定值(氮气浓度96%以上)时,将破坏害虫及霉菌的生存环境,造成害虫窒息死亡,遏制粮食生理呼吸,延缓粮食陈化。

(二)试验仓房情况

    南京库选择20号仓(稻谷)。此仓长30米,宽21米,堆粮线高6米,仓容为设计仓容为2812吨;仓墙为砖混结构,仓顶为拱板(钢筋水泥混泥土)结构、屋面用挤塑泡模板作保温,并且使用SBS防水材料。仓房仓墙采取直贴或喷涂隔热保温材料。仓门采用气密性较好的挡粮板并在内侧采用塑料薄膜密闭,仓窗利用原密闭槽用塑料薄膜进行密闭处理。因此示范仓密闭性能好。

    20号仓的通风系统为2组1机三道地上笼式通风网,配置了2台5.5kW的混流风机;墙上安装了1台功率为0.75kW的轴流风机;隔层上安装了屋顶风机。示范仓已配备了完整的粮情检测系统以及埋设在粮堆中的N2气调储粮浓度检测系统,仓墙南侧安装了仓外固定式环流管道系统。上述设备完好,均能正常运行。开动富氮储粮机。过一段时间,打开氮气压力平衡罐阀门,开始向试验粮堆压入氮气。关闭实验仓出气口到三分之一开口,使粮堆中的气压一直处于正压状态,充氮12小时后,每5小时检测一次粮堆氮气浓度和出气口浓度,经过66小时后,仓房出气口浓度达到97%以上,粮堆中各点氮气浓度均达到96%以上,停止供氮气,关闭出气口和压力口阀门,改为每天上午9:00检测一次粮堆浓度,经过5天后粮堆氮气浓度降到95%时,继续向粮堆补气并检测浓度,直至保持粮堆氮气95%以上浓度16天以上,同时观察害虫活动和死亡情况,并分析结果:(1)氮气在绿色稻谷储粮中具有一定的灭菌作用。(2)杀虫效果良好,同时未发现书虱类害虫存活。(3)通过计算,新型富氮储粮费用较少。稻谷的品质在充入氮气后几乎没有发生变化,且受到虫害的影响几乎为零。所以富氮气调储藏技术可以确保稻谷安全储藏,并达到延缓品质劣变、控制虫霉危害的目的。

(三)稻谷安全储藏意义

    粮食在储藏过程中常受到虫、霉、鼠等有害生物侵害,造成量与质的损失以外,还受熏蒸药剂的影响,使粮食或多或少带有一定量的药剂残留,造成化学污染。中国已加入WTO,这给粮食的国际贸易开通顺畅渠道,也对粮食安全控制提出了更高的要求,若继续而频繁使用化学药剂熏蒸储粮害虫,必将形成绿色壁垒。随着社会的进步和物质生活水平的不断提高,人们对减少粮食及其产品中有害残留物的要求也越来越高。因此,实施绿色储粮具有极其重要的意义。它不仅是社会发展的需要,也是粮食储藏发展和人们生活水平提高的需要,是确保粮食安全、卫生、环保的必然选择。    

四、稻谷储藏技术展望

    粮食是人类赖以生存、繁衍的基础,与人民群众的生活关系极为密切,随着社会的发展进步、人民生活水平和自我保护意识的不断提高,广大消费者不再满足于吃得饱、吃得好,转而追求吃得安全、吃得健康。无污染、安全、优质、营养类的绿色食品(粮食),已成为现代人追求的消费时尚。绿色储粮技术,是尽量少用或不用化学药剂,以调控储粮生态因子为主要手段,从而达到保护环境,避免储粮污染,确保储粮安全,使人们吃到新鲜营养可口无毒的放心粮的技术。我国粮食储藏的实践证明,尊重与顺应大自然的生态规律,善于利用并保护自然界存在的生态机制与生态潜力,维护人类社会长远利益及其长久发展,把现代绿色科技的优势与传统储粮的精华技术结合起来进行绿色储粮是21世纪最明智的决策。只有这样,经过储藏过程的粮食及加工产品才有可能达到“安全和富有营养”的标准。开发研究绿色储粮技术,应该基于我国不同的储粮区域,最大限度地利用当地对储粮的有利生态条件和最新绿色科技成果为原则。目前我国正在从许多方面研究开发新的绿色储粮技术,如低温储粮、气调储粮、生物防治和综合治理害虫等。

    21世纪,生物技术、信息技术和微电子技术的快速发展必将会给我国的粮食仓储技术带来崭新的变化,使其朝着多样化、高品质、高效益、低损耗、低污染与环保型的方向发展。我相信,通过科技人员的不断努力,稻米储藏技术将得到更大的发展。


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