粮食安全储藏水分控制指标的创新与发展

粮食安全储藏水分控制指标创新及发展摘 要：本文通过引用相关理论成果、最新研究进展、典型成功案例，论述了粮 食安全水分定义内涵变革、偏高水分粮食概念创新、安全水分理论发展、安全储 藏水分控制指标突破以及配套技术集成创新，从侧面印证了从观念创新、理论创 新到技术创新一个较为完整创新过程，希望对我国粮食仓储科技和实践过程中创 新行为有所借鉴。关键词：粮食储藏，安全水分，生态储粮，创新1安全水分概念历史沿革及发展创新在粮油储藏学中，将在一定温度范围内，可使粮食处于安全储藏状态所对应 水分数值，称作粮食“安全水分”。对粮食储藏而言，安全水分无疑是最重要、 最可靠水分界限。在储粮实践中，粮食水分只要控制在安全水分值以内，统称为 “安全粮”，在正常情况下，一年四季均处在稳定储藏状态中，可长期安全储藏； 当粮食水分含量高于安全水分值时，即称为“高水分粮”，其生命活动极其旺盛， 容易引起发热、霉变等储粮隐患，甚至造成坏粮事故。从安全水分概念定义中，我们可明确得知：安全水分及温度范围是密切相关, 它是建立在温度、水分对储粮安全性影响联合作用基础上。事实上，在不同温度 条件下，粮食安全水分值是不同，也就是说这种安全水分值是随着温度变化而变 化。这种随温度变化着临时性安全水分值很难直接应用于储粮实践之中，为此， 国内储藏专家在总结大量试验结果和实践经验，以及借鉴国外相关理论研究成果 基础上，提出了 “一般禾谷类粮食安全水分是以温度为0C时、水分安全值18%为 基点，在030C温度范围内，温度每升高5,安全水分降低设”经验规律，用 于指导储藏过程中对粮食水分选择和控制。众所周知，粮食储藏温度始终会受到环境温度影响，特别是对于需要进行长 期储备（泛指储藏时间超过1年储备）粮食，若按上述经验规律，会因一年四季 环境温度变化，造成不同时期对应着不同安全水分值。若依此在季节变换或温度 变化时适时调整粮食水分，显然是很难操作，也不符合粮食仓储工作实际。在综 合考虑了影响粮食长期储藏安全性多方面因素基础上，最终将粮食需要过夏这个 关键因素作为重点考虑对象，并以次作为确定粮食安全水分值主要前提。在原商 业部1987年10月颁布试行并实施至今粮油储藏技术规范“粮油储藏质量标 准”条款中，特别在“按水分量划分储粮等级”说明中，除明确了 “粮食水分超 过安全水分标准”称为“高水分粮食”以外，还根据粮食水分及储藏环境温度关 系，划分为安全粮食（即“可在当地安全过夏粮食”）、半安全粮食（即“只能在 气温较低季节短期储存，而不能在当地安全过夏粮食”）和危险粮食（即“极易 发热霉变粮食” ）o由于全国各地气候条件不同，各地粮食部门在执行此规范时， 均根据当地气候特征（特别是夏季高温及持续时间），针对不同粮食种类，将其能 够安全储藏顺利过夏水分值，作为当地该粮食种类安全水分控制指标，并成为本 地执行此规范时补充规定中核心内容，一直沿用至今。部分地区还在补充规定中 细化了半安全粮和危险粮等级标准，将“半安全粮”限定为“超过当地安全水分 值0. 1%"0. 5%,只能在气温较低季节短期储存而不能在当地安全过夏粮食”；将 “危险粮”限定为“超过当地安全水分0.5%1乐 极易发热霉变粮食”。长期以来，绝大多数粮食仓储企业均按照上述规范和各地相关补充规定，分 别采取烘干、晾晒、通风降水等多种粮食干燥措施，将需要长期储备粮食水分严 格控制在当地安全水分标准以下。这种通过降低粮食水分来实现粮食安全传统储 粮方法虽然有效，但同时引起了粮食在储藏23年后普遍存在着水分减量损耗过 高和品质发生不可恢复性变化现象，这不仅造成了一定粮食资源浪费，使粮食仓 储企业蒙受了相应经济损失，而且还降低了粮食食用品质，限制了粮食综合利用 途径。同时，使我国优质粮食在国内外市场上供求量、价格和用途受到了不同程 度影响和限制。辽宁地区盛产优质稻米一直享誉日本、东南亚等市场，但因过于 注重粮食储存安全而严格控制入仓粮食水分，造成其食用品质明显下降，在上世 纪末曾出现过出口量锐减情况。2000年，日本一家长期采购东北优质稻米综合贸 易公司一一日本三菱商事株式会社，明确提出了要在我省寻求一家能够常年稳定 供应水分含量在14. 5%15. 5% “辽粳294”优质稻米合作意向。但由于我省绝大多 数储存稻谷仓储企业因缺乏对所谓“半安全粮”和“危险粮”常年储备经验，错 过了这一利润丰厚订单。鉴于此事，我所专门立项开展了粮食保鲜储藏技术研 究课题，首次将“高于安全水分值0.11%非安全水分稻谷”定义为“偏高水 分稻谷”，经过为期1年半专项研究和实仓试验，证实了在辽宁地区常年储藏偏高 水分稻谷可行性，并先后在鞍山、盘锦地区指导3家优质稻谷储藏及加工企业对水 分在14. 5%15. 5%范围内偏高水分稻谷进行了保鲜储藏。随着我国粮食流通体制改革不断深入，粮食购销市场出现了多元化格局。粮 食市场全面放开，以及出于经济利益驱使，不论是北方还是南方，无论是夏粮还 是秋粮，收获后不进行彻底晾晒和整理就直接出售现象越来越普遍，造成进入市 场交易粮食不同程度地存在着水分较高情况。这对于必须在规定4个月轮空期内 按时完成轮换计划中央储备粮承储企业而言，为掌控粮源，将不可避免地大量收 购高水分粮，部分承储库即使不具备粮食干燥条件也不得不轮入部分偏高水分粮, 即增加了储粮安全度夏难度，也给安全储粮带来一定影响。鉴于这种情况，中国 储备粮管理总公司（以下简称“中储粮总公司”）于2003年初下发了关于开展 中央储备粮安全储藏水分研究通知（中储粮综200334号。文件，要求位于不同 储粮生态区域各分公司组织辖区内中央储备粮承储企业，通过开展专题研究和实 仓试验，合理上调和重新确定中央储备粮安全储藏水分控制指标。按照上述文件 精神，在2003年4月2004年10月期间，我所和中储粮总公司辽宁分公司共同 立项开展了偏高水分粮食安全储藏技术研究开发课题研究，针对2种仓型（浅 圆仓和高大平房仓），选择不同水分段偏高水分玉米（平均水分在14. 4%14. 8%, 最高水分达15. 3%）和偏高水分稻谷（平均水分在15. 2%15. 8%,最高水分达 16.9%）,分别在辽宁5个典型区域8个承储库点开展了 “经历2个夏季、安全储 藏1年以上”实仓试验，最终证实了在本地区具备良好保温隔热性能新建大型仓 房内，玉米安全储藏水分控制指标上调0.5%、粳稻安全储藏水分控制指标上调 0.5%1%是完全可行。及此同时，在黑龙江、吉林、辽宁、河南、江苏、安徽、 湖北、江西、四川等地部分中央储备粮承储企业，也开展了不同规模、不同水分、 不同粮种偏高水分粮食储藏实践。大多数中央储备粮承储企业和管理部门一致认 为：随着新建仓房储粮性能提高和储粮新技术普及，人为调节粮食储存环境能力 大大提高，粮食安全储存水分完全可以根据储粮环境改善而合理上调。除华南高 温高湿地区外，各地在上报粮食安全水分标准建议时，均在原有当地储粮安全水 分标准基础上上调了 0.5%,东北、华北和西北地区还将当地粳稻安全储藏水分标 准上调了 1%。2004年9月，中储粮总公司对各分公司上报安全储藏水分标准进 行了研究分析，组织国内多名储藏专家和仓储管理人员，编制了中央储备粮安 全储存水分及配套储藏技术操作规程（试行），分地区、分品种规定了中央储备 粮安全储存水分标准，以及入仓粮食质量条件、储藏技术要求、操作规程和作业 管理。2005年1月，该规程以企业标准形式在中储粮系统内颁布实施，各分公司 纷纷组织辖区内具备条件承储库积极开展偏高水分粮食安全储藏，部分分公司还 制定了涉及偏高水分粮食储藏实施细则、技术应用要点等补充规定。为全 面验证上述企业标准科学性和可行性，2005年6月，中储粮总公司专门立项开展 了偏高水分粮食安全储藏技术研发及集成示范课题，在辽宁、江苏、江西、 福建和广西地区选择典型中央储备粮直属库开展偏高水分粮食安全储藏示范，并 委托我所和成都粮食储藏科学研究所进行技术指导，以促进偏高水分粮食安全储 藏技术推广和普及。实践表明：合理上调安全储粮水分标准，推广偏高水分粮食安全储藏技术， 还是根本上解决粮食产后数量和质量损失明显这一重大技术问题有效途径之一。 国家粮食局对此高度重视，特意在“十五”国家科技重大专项“粮食丰产科技工 程”产后领域科研项目中，专门设立了偏高水分玉米、稻谷保质储藏技术研究 及开发专题研究。在2004年6月至2006年10月项目执行期间，我所和成都粮 食储藏科学研究所除了重点研究开发了适合我国北方地区和南方地区偏高水分粮 食保质储藏新技术，并在东北平原、长江中下游地区共建立6个技术集成示范库 点以外，成都粮食储藏科学研究所还分别对水分高于原有安全水分标准0. 5%>1. 0% 和 1.5%左右粳稻、粉稻、玉米在 15±0. 5、20±0, 5> 25±0.5、30 + 0. 5 条件下室内模拟储藏正交实验，获得了 12886个实验数据，全面掌握了其品质和 微生物变化规律，科学确定了稻谷、玉米在不同温度条件下安全储藏适宜水分和 储藏期限，为重新科学确定稻谷、玉米安全储藏水分控制指标提供了坚实理论依 据。2安全水分相关理论发展及创新最初粮食“安全水分”确定是建立在“临界水分”理论基础之上。在粮油储 藏学中明确提出：在影响粮油劣变速度诸因素中，水分是最主要因素。水分对于 粮粒呼吸重要意义在于，水是粮粒呼吸过程中以及一切生化反应介质。一般情况 下，随着水分含量增加，粮油籽粒呼吸强度升高，当粮食水分增高到一定数值时， 呼吸强度就急剧加强，形成一个明显转折点，这个转折点对应粮食含水量称为粮 食“临界水分”。粮粒间隙空气相对湿度接近或超过75%时，各种粮食呼吸强度都 显著升高。因此，在常温下短期储藏最高安全水分应相当于75%相对湿度下粮食水 分；储藏13年粮食，其最高安全水分应降低到对应于65%相对湿度下粮食水分; 长期储藏或高温度夏粮食最高含水量则应相当于更低相对湿度下粮食水分。由此, “临界水分”理论成为确定粮食安全储藏水分指标主要理论基础。随后，“粮食 水分吸附和解吸”研究深入、“主要粮食平衡水分”确定和“水分活度”概念引 入，都不同程度地丰富和发展了建立在“临界水分”理论基础上“粮食安全水分” 理论。但是，这个阶段确立“粮食安全水分”相关理论，都是主要建立在粮油籽 粒生理化学、粮油籽粒及粮堆吸附特性等相对局限观点之上，虽然具有一定指导 意义，但缺乏系统性和全面性。2001年7月至2003年5月期间，在国家粮食局立项“十五”国家科技攻关计 划“粮食储藏及检测关键技术研究及设备开发”项目中，设立了“不同储粮生态 区域粮食储备配套技术优化研究及示范”课题。该课题在国内粮食行业知名学者 靳祖训教授指导下，由南京财经大学宋伟教授牵头、在郑州工程学院（现为河南 工业大学）及多家粮食科研院所、地方粮食局共同参及下，不仅科学划分了我国7 个生态储粮区域，还构建和完善了具有中国特色生态储粮理论体系，编著了中 国粮食储藏生态系统初稿。可以说，这是近年来我国粮油储藏学科中一项最引 人瞩目理论创新成果。粮食储藏生态学理论明确指出：粮堆是一个复杂人工生态体系，在此体系中 既有生物成分也有非生物成分，而粮食储藏稳定性则取决于这些生物、非生物成 分及环境间相互作用。从广义上讲，影响粮食储藏安全性主要因素包括：非生物 因素（粮食水分、原始质量、储藏温度、气候条件）；生物因素（储粮害虫、螭类、 微生物、脊椎动物）；技术经济因素（仓房条件、设备配置、地理环境）；管理因 素（人员素质、管理制度）等。这些因素相互关联、相互制约。从狭义上讲，储 粮环境因子（主要指温度、水分、湿度、气体成分等）及和生物因子（主要指粮 粒、储粮昆虫、微生物等）之间有着密切关系，并且相互作用，同时直接影响着 储粮稳定性。其中具体涉及粮食水分观点论述主要有：“温度和水分是影响一切生 物生命活动强弱两个重要生态因子，特别是对呼