[00111363]储粮霉变CO2在线监测技术及配套系统研究

1、项目来源 本项目为国家自然科学基金项目“储粮中虫、霉活动位点的空间定位和危害度预测研究（31271948）”和国家重点基础研究“973”项目子课题“储粮真菌早期监测预警基础（2013CB127804）”,项目是根据食品安全、粮食仓储行业生产需要而选题,项目资助经费共191万元。项目从2009年1月开始进行储粮霉菌呼吸特性研究,至2014年6月,完成实仓储粮虫霉活动CO2在线监测实践,历经近6年时间。 2、应用领域和技术原理 本项目成果主要应用于粮食储藏安全监测的技术领域,提高储粮虫霉活动监测的可靠性和检测准确性,判断或预测粮堆中是否出现虫霉危害活动,准确找到虫霉的活动位点,危害活动的发展趋势。 本项目技术原理是粮食中虫霉活动可以产生二氧化碳气体,同时二氧化碳气体在粮堆中具有较好的扩散性,通过在粮堆中建立二氧化碳浓度监测网点,利用一定时间间隔监测到的二氧化碳浓度值与基准参数的比值变化,判断或预测粮堆中是否出现虫霉危害活动,以及虫霉活动危害度的发展趋势。此外,根据二氧化碳在粮堆中的扩散特性进行监测点的优化设置,在虫霉没有对储粮及其品质造成明显破坏前,准确找到粮堆中虫霉的活动部位,防止虫霉活动导致的储粮损失。 3、主要性能指标 （1）研究了芽麦吸湿过程中的微生物活动及品质变化情况,探明了芽麦储藏吸湿特性,确立了芽麦吸湿与品质劣变及微生物活动间的关系。 （2）研发了用于粮仓中粮堆多通路二氧化碳浓度的自动巡测装置,该装置每次只需与一个顶埋在仓内特定部位的输气管道接遇并进行检测,减少每个检测点的检测吸气量,可用于粮堆外远程监测粮堆中害虫和霉菌的危害活动。 （3）研究粮堆中CO2的形成、霉菌活动产生CO2及其在粮堆中的扩散规律,建立了粮仓储藏粮堆中虫霉危害活动的定位方法。 （4）通过在粮堆中设立CO2浓度监测网点,建立粮堆各监测位点安全储藏条件下的CO2气体浓度变化基准,利用一定时间间隔CO2浓度值与基准参数的比值变化,建立了粮仓储粮虫霉活动危害度预测的方法。 4、与国内外同类技术比较 我国的粮食储备规模大,储藏时间长,储藏期间发生虫霉危害活动难以避免。虫霉生长导致储粮严重的损失,某些霉菌还可以产生有毒代谢产物,对人和动物的健康造成严重的危害。储粮中虫霉活动监测对储粮安全具有及其重要的作用。 目前,国内外粮食仓储行业对储粮虫霉危害活动的定位普遍采用温度检测法,但温度在粮堆中的传导速度慢,必须非常密集设点才能获得虫霉活动的信息,通常每个粮仓需要设数百个监测点。即使如此,其监测的灵敏度仍不理想,当发现某些区域粮食温度异常升高时,往往该区域的粮食已经出现虫霉生长现象,造成的损害己经不可挽回。近几年,人们针对粮食中虫霉活动可以产生二氧化碳气体,该方法设备简单,人工逐点检测的可靠性也较高,但需要逐一手工连接输气管道进行检测,不仅速度慢、效率低,而且劳动强度很大。最大的缺陷地在于,夏季是虫霉最易发生危害活动的时期,但粮仓往往需要进行熏蒸杀虫处理,在该环节的熏蒸和和散气三个多月周期内,操作人员不能进入仓内进行检测,从而给储粮安全监测造成不确定性。 针对检测二氧化碳浓度监测储粮粮仓中虫霉危害活动的特点,项目开发了一种粮仓中粮堆多通路二氧化碳浓度自动巡测装置,每次只需要与一个顶埋在仓内特定部位的输气管道接遇并进行检测,减少每个检测点的检测吸气量,有利于检测准确度,该装置具有结构简单,操作和维护方便,检测准确可靠的特点。 5、成果的创造性、先进性 本项目研究创新性表现在： （1）探明了芽麦在不同湿度环境中的吸湿特性,芽麦吸湿与其储藏品质、微生物活动间的关系。 （2）研发了一种粮仓中粮堆多通路二氧化碳浓度自动巡测装置。 （3）建立了一种粮仓粮食储藏的粮堆中虫霉活动定位的方法。 （4）建立了一种粮仓储粮中虫霉活动危害预测的方法。 6、作用意义（直接经济效益和社会意义） 本项目研究结果对于提高粮食仓储行业对储粮虫霉活动的监测水平,保障粮食安全储藏具有重要的意义。经测算,本系统使用可使仓储虫霉活动在早期及时发现,在采取通风或熏蒸处理时,可减少粮仓通风所需电力消耗30%以上,减少强通风导致粮食水分降低约1%的质量损失,综合估算,该技术应用可为每吨粮食节省保管费用约10元钱。 按一个中等规模的粮食储备库测算,常年储粮规模约2亿公斤,则至少可为该粮库节约储粮保管费用200万元/年。若将本项目研究成果推广到全国其他粮库应用,每年可为国家节省数亿元的仓储管理费用。