糧堆物理性質(zhì)對(duì)糧食安全儲(chǔ)藏的影響

摘要：糧食安全是最重要的民生問(wèn)題，糧食儲(chǔ)藏是糧食安全的重要環(huán)節(jié)，糧堆的物理性質(zhì)在糧食安全儲(chǔ)藏中發(fā)揮著重要的作用。其影響著糧食的清理、干燥、通風(fēng)、氣調(diào)、熏蒸、糧倉(cāng)設(shè)計(jì)，以及糧堆內(nèi)各種生物的生命活動(dòng)等。文章綜述了糧堆的物理特性及其影響因素，著重分析了糧堆幾個(gè)主要的物理性質(zhì)在糧食安全儲(chǔ)藏中的利和弊，旨在為保障中國(guó)糧食安全儲(chǔ)藏提供參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：糧堆；糧食；物理性質(zhì)；安全儲(chǔ)藏

中圖分類號(hào)：TS205 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20240415

The impact of the physical properties of grain piles on food security storage

Yang Jie1， Xu Aidong2

（ 1. Agricultural Comprehensive Service Center of Shimenshan Town， Qufu， Shandong 273100； 2. School of Life Science and Engineering， Jining University， Qufu， Shandong 273100 ）

Abstract： Food security is the most important livelihood issue， grain storage is an important part of food security， the physical properties of grain piles play an important role in food security storage. It affects the cleaning， drying， ventilation， controlled atmosphere， fumigation， granary design and the life activities of various organisms in the grain pile. In this paper， the physical characteristics and influencing factors of grain piles were reviewed， The advantages and disadvantages of several main physical properties of grain piles in food security storage were analyzed in focus， it aimed to provide reference and basis for ensuring China’s food security storage.

Key words： grain piles； grain； physical property； security storage

糧食產(chǎn)量和糧食儲(chǔ)藏是影響糧食安全的主要因素。在糧食產(chǎn)量方面，我國(guó)是世界上最大的糧食生產(chǎn)國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023年我國(guó)糧食產(chǎn)量達(dá)到6.95億t，連續(xù)9年穩(wěn)定在6.50億t以上，糧食生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)“二十連豐”[1-3]。面對(duì)全球糧食危機(jī)，我國(guó)人均糧食高于國(guó)際糧食安全線。在糧食儲(chǔ)藏方面，據(jù)國(guó)家糧食和物資儲(chǔ)備局統(tǒng)計(jì)，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)糧食倉(cāng)房完好，倉(cāng)容量近7億t，倉(cāng)儲(chǔ)條件總體達(dá)到世界先進(jìn)水平，單從儲(chǔ)糧企業(yè)來(lái)說(shuō)，僅中國(guó)儲(chǔ)備糧管理集團(tuán)有限公司就在全國(guó)布局直屬庫(kù)和分庫(kù)980多個(gè)，覆蓋全國(guó)90%地級(jí)城市和13個(gè)糧食主產(chǎn)區(qū)95%的縣。政府糧食儲(chǔ)備數(shù)量足、質(zhì)量好，有效發(fā)揮了守底線、穩(wěn)預(yù)期、保安全的關(guān)鍵作用[4-5]。關(guān)于影響糧食安全儲(chǔ)藏的各類因素、糧食的儲(chǔ)藏技術(shù)、糧食儲(chǔ)藏期間發(fā)生的各種生理生化變化等方面的問(wèn)題已有諸多的研究和報(bào)道，而關(guān)于糧堆的物理性質(zhì)及物理性質(zhì)對(duì)糧食安全保藏的影響報(bào)道較少，本文就這一問(wèn)題展開探討。

1 糧堆的物理性質(zhì)

糧堆是糧食籽粒的聚集體，糧食在儲(chǔ)藏期間發(fā)生的所有變化均在糧堆內(nèi)進(jìn)行。糧堆是一個(gè)生態(tài)體系，既有糧食、雜草種子、害蟲和微生物等生物成分，也有水分、溫度、濕度、雜質(zhì)、氣體等非生物成分。糧堆的物理性質(zhì)通常是指糧食在儲(chǔ)藏、運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中反映出的物理屬性，如散落性、自動(dòng)分級(jí)、孔隙度、導(dǎo)熱性、吸附性、糧堆微氣流等，這些物理性質(zhì)主要取決于糧食本身的遺傳特性，也受環(huán)境條件的影響。糧堆的物理性質(zhì)影響著糧食的清理、干燥、通風(fēng)、氣調(diào)、熏蒸及糧倉(cāng)設(shè)計(jì)，也影響著糧堆內(nèi)各種生物的生命活動(dòng)及糧食的安全儲(chǔ)藏[6]109。

1.1 糧食的散落性

糧食是散粒體，糧粒間的內(nèi)聚力很小，糧食在自然下落形成糧堆時(shí)，由于糧粒的移動(dòng)性和重力作用，糧粒會(huì)向四周滑落形成一個(gè)圓錐體，這種特性稱為糧食的散落性。圓錐體的斜面與底面水平線之間的夾角稱為自流角（自然坡度或靜止角），散落性的大小可用自流角來(lái)表示，自流角越大散落性越小，自流角越小散落性就越大[6]110。散落性是糧食保藏中一個(gè)非常重要的物理性指標(biāo)，正確掌握散落性在糧食安全保藏中的作用，須先了解影響散落性的因素，見表1[7]。

1.2 糧食的自動(dòng)分級(jí)

當(dāng)糧食在移動(dòng)或散落時(shí)，各成分具有不同的散落性，性質(zhì)相似的成分趨于聚集在同一部位，在糧堆中形成不同的集結(jié)區(qū)，引起糧堆組成成分的重新分布，這種現(xiàn)象稱為自動(dòng)分級(jí)。根本原因是糧堆的組成成分復(fù)雜，糧粒、草籽、雜質(zhì)等成分的形狀、重量、比重各不相同，糧粒有飽滿、癟瘦，破碎之分，雜質(zhì)有輕也有重，導(dǎo)致糧食散落時(shí)摩擦力和重力不同、運(yùn)動(dòng)軌跡不同。自動(dòng)分級(jí)是糧食在振動(dòng)、移動(dòng)、入倉(cāng)時(shí)不可避免的一種現(xiàn)象，是糧食保藏中一個(gè)非常重要的物理性指標(biāo)，正確掌握自動(dòng)分級(jí)在糧食安全保藏中的應(yīng)用，須先了解影響自動(dòng)分級(jí)的因素，見表2[8]。

1.3 糧食的孔隙度

糧堆中的糧粒間存在一定的孔隙，孔隙體積與糧堆體積的百分比稱為孔隙度，而糧食所占的體積百分比為密度，孔隙度與密度之和為100%，密度越大孔隙度越小，密度越小孔隙度越大[9]。孔隙度與糧食儲(chǔ)藏過(guò)程的通風(fēng)、導(dǎo)熱、水分傳遞、氣調(diào)儲(chǔ)藏及化學(xué)藥劑熏蒸等密切相關(guān)，對(duì)糧食內(nèi)部的溫度、濕度、氣體成分和品質(zhì)保持起著至關(guān)重要的作用。孔隙度是糧食保藏中一個(gè)非常重要的物理性指標(biāo)，正確掌握孔隙度在糧食安全保藏中的應(yīng)用，須先了解影響孔隙度的因素，見表3[10-11]。

1.4 糧食的導(dǎo)熱性

糧食傳遞熱量的性能稱為糧食的導(dǎo)熱性，熱能在糧堆內(nèi)的傳導(dǎo)方式有兩種，一種是依靠糧粒的直接接觸而傳遞能量，速度較慢，另一種是依靠糧粒間隙的氣體流動(dòng)來(lái)傳遞能量，糧堆內(nèi)的阻力很大，氣體流動(dòng)較慢，熱能的傳導(dǎo)速度也較慢，所以，糧食是熱的不良導(dǎo)體。導(dǎo)熱性是糧食保藏中一個(gè)非常重要的物理性指標(biāo)，在糧食保藏方法的選擇、糧堆的散熱等方面都有非常重要的應(yīng)用，正確掌握導(dǎo)熱性在糧食安全保藏中的應(yīng)用，須先了解影響導(dǎo)熱性的因素，見表4[12-14]。

1.5 糧食的吸附性

糧食具有多孔性的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)，氣體或異味與糧食的表面和毛細(xì)管內(nèi)壁接觸后，被吸在糧食表面、進(jìn)入毛細(xì)管內(nèi)部，在毛細(xì)管內(nèi)凝結(jié)成液體或與糧食內(nèi)部的物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)，即通過(guò)吸著、吸收、毛細(xì)管凝結(jié)和化學(xué)性吸附，把氣體或異味吸附在糧食內(nèi)外，這些現(xiàn)象總稱為糧食的吸附。被吸附的氣體或異味也可從糧食表面或毛細(xì)管內(nèi)部釋放出來(lái)，這是吸附的逆轉(zhuǎn)，也稱解吸。糧食在儲(chǔ)藏中與周圍環(huán)境中的各種氣體或異味不斷地進(jìn)行吸附與解吸，一定條件下，吸附和解吸會(huì)達(dá)到平衡，即單位時(shí)間內(nèi)吸附與解吸的氣體數(shù)量相等。吸附性是糧食儲(chǔ)藏中一個(gè)非常重要的物理性指標(biāo)，與糧食儲(chǔ)藏中的藥劑熏蒸、氣調(diào)保藏等都有密切的關(guān)系，正確掌握吸附性在糧食安全保藏中的應(yīng)用，須先了解影響吸附性的因素，見表5[6]111。

1.6 糧食的吸濕性

糧粒對(duì)水汽的吸附與解吸（散濕）的性能稱為糧食的吸濕性。糧粒是多孔毛細(xì)管膠體物質(zhì)，能夠使水蒸氣通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入內(nèi)部并凝聚；糧粒具有很大的吸附面積，使水蒸氣分子能在表面發(fā)生單分子層或多分子層的吸附；另外，是糧粒中的糖類、脂類、蛋白質(zhì)等存在很多親水基團(tuán)，這些基因?qū)λ肿佑休^強(qiáng)的吸附力，所以，糧食具有很強(qiáng)的吸濕性。在一定的溫度、濕度下，糧食的吸濕和散濕速度相等，此時(shí)，糧食中的水分含量叫平衡水分。吸濕性是糧食儲(chǔ)藏中一個(gè)非常重要的物理性指標(biāo)，糧食儲(chǔ)藏中水分的變化主要與吸濕性有關(guān)，另外，吸濕性也與糧食的發(fā)熱、霉變、結(jié)露、返潮、儲(chǔ)藏穩(wěn)定性、儲(chǔ)藏品質(zhì)等都有密切的關(guān)系，正確掌握吸濕性在糧食安全保藏中的應(yīng)用，須先了解影響吸濕性的因素，見表6。

1.7 糧堆微氣流

糧堆內(nèi)的空氣，由于溫差的存在會(huì)發(fā)生速度極低的流動(dòng)稱為糧堆微氣流。糧堆微氣流受溫差、糧堆密封程度、糧堆孔隙度、糧倉(cāng)類型和儲(chǔ)糧方式等因素的影響，其方向、速度會(huì)不斷變化。糧堆微氣流也是糧食儲(chǔ)藏中一個(gè)非常重要的物理性能指標(biāo)，糧堆微氣流的運(yùn)動(dòng)不僅影響糧食、微生物、儲(chǔ)糧昆蟲的生命活動(dòng)，也影響糧堆傳熱、水分轉(zhuǎn)移、氧和二氧化碳傳輸及熏蒸時(shí)毒氣的擴(kuò)散，與糧食安全保藏有著密切的關(guān)系[15]。

需要說(shuō)明的是，糧倉(cāng)內(nèi)僅靠糧堆內(nèi)微氣流運(yùn)動(dòng)和藥劑自身的擴(kuò)散、滲透等常規(guī)施藥方法，很難實(shí)現(xiàn)熏蒸毒氣在糧堆內(nèi)各部位的均勻分布來(lái)殺死害蟲，所以，常采用環(huán)流熏蒸或充氮?dú)庹{(diào)方式殺死害蟲。

2 糧堆的物理性質(zhì)對(duì)糧食安全儲(chǔ)藏的影響

糧堆的物理性質(zhì)與糧食的安全儲(chǔ)藏有著密切的關(guān)系，是糧食儲(chǔ)藏中不可忽視的重要指標(biāo)，不同的物理性質(zhì)在糧食儲(chǔ)藏中起著不同的作用，同一種物理性質(zhì)對(duì)糧食儲(chǔ)藏也有利弊之分，或利或弊從不同的方面影響著糧食的安全儲(chǔ)藏，見表7。

3 結(jié) 語(yǔ)

由生物成分和非生物成分組成的糧堆，是一個(gè)可控的生態(tài)體系。糧堆的物理性質(zhì)是糧食安全儲(chǔ)藏的重要指標(biāo)，正確認(rèn)識(shí)、掌握和利用糧堆物理性質(zhì)中有利的一面，避免或減少不利的一面，根據(jù)不同的儲(chǔ)藏目的和要求，揚(yáng)其所長(zhǎng)，避其所短，掌握其變化規(guī)律、采取有效的措施，減少糧食在儲(chǔ)藏期間的損失、延緩糧食品質(zhì)下降、延長(zhǎng)糧食的保質(zhì)期，確保糧食的安全儲(chǔ)藏。

參 考 文 獻(xiàn)

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