專利名稱：一種戶用氣調(diào)貯糧系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種戶用貯糧系統(tǒng)，特別是涉及一種氣調(diào)貯糧系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成與使用方法，屬于谷類的微生物保存領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
糧食產(chǎn)后損失是一個(gè)世界性問題，根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織的調(diào)查，全世界每年糧食霉變損失3%，蟲害損失5%，合計(jì)8%。我國國家糧食局調(diào)查顯示，我國農(nóng)村有2. 4億多農(nóng)戶存糧，每年儲(chǔ)存量約占全國糧食總產(chǎn)量的60%以上。由于農(nóng)民在糧食產(chǎn)后儲(chǔ)藏、運(yùn)輸?shù)确?br> 面的不科學(xué)，我國糧食產(chǎn)后損失8%至10%。其中，主要是農(nóng)戶儲(chǔ)糧損失，全國每年僅農(nóng)戶儲(chǔ)存糧食損失即達(dá)1500萬噸至2000萬噸，造成損失180億到240億元。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我國糧食主產(chǎn)區(qū)農(nóng)戶大多采用傳統(tǒng)方式，儲(chǔ)糧裝具大多十分簡陋，防護(hù)措施少，儲(chǔ)糧性能差，鼠害、蟲害、霉變問題嚴(yán)重，導(dǎo)致了糧食在儲(chǔ)存環(huán)節(jié)損失浪費(fèi)巨大。目前，我國糧食儲(chǔ)藏技術(shù)主要包括自然脫氧和真空充氮、CO2置換、分子篩或膜分離制氮、使用除氧劑等方式。其中，自然脫氧儲(chǔ)存的應(yīng)用主要是通過糧食、微生物和害蟲自身的呼吸作用，將塑料薄膜密閉帳幕或氣密庫內(nèi)糧?？紫吨械腛2消耗殆盡，并相應(yīng)積累了高濃度的CO2，改變了氣體組成，從而在低氧條件下達(dá)到抑菌、殺蟲的效果。自然脫氧儲(chǔ)存方式操作簡單，但是周期長，降氧緩慢，同時(shí)降低了糧食的品質(zhì)。真空充氮、CO2置換等人工氣調(diào)技術(shù)能將O2濃度降低到2%以下，使霉菌生長受到抑制，害蟲也很快死亡，這種技術(shù)可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中能較快達(dá)到設(shè)計(jì)所需的低氧狀態(tài)，并能較好保持糧食的品質(zhì)，但工業(yè)CO2源價(jià)格較貴、氮?dú)饧兓杀据^高，無法在農(nóng)戶家庭糧食貯藏中使用。

發(fā)明內(nèi)容
為解決糧食自然脫氧儲(chǔ)存的周期過長以及人工氣調(diào)儲(chǔ)存耗能大、成本高的難題，本發(fā)明提供了一種適用于農(nóng)戶的糧食貯藏系統(tǒng)。本發(fā)明通過選取含有機(jī)碳生物質(zhì)廢棄物等為底物，利用微生物的呼吸與發(fā)酵作用產(chǎn)生CO2供糧食貯藏使用。這樣既能有效利用生物質(zhì)廢棄物，又能低能耗地完成貯糧脫氧，綠色環(huán)保。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種戶用氣調(diào)貯糧系統(tǒng)，包括存放糧食的儲(chǔ)糧倉體，其特征在于戶用貯糧系統(tǒng)還包括通過氣路管道與儲(chǔ)糧倉體連接的微生物脫氧裝置；所述微生物脫氧裝置是利用含有機(jī)碳生物質(zhì)廢棄物原料經(jīng)微生物作用產(chǎn)生CO2的裝置。上述戶用氣調(diào)貯糧系統(tǒng)由儲(chǔ)糧倉體與微生物脫氧裝置兩部分構(gòu)成，儲(chǔ)糧倉體與微生物脫氧裝置間通過氣路管道連接。具體是微生物脫氧裝置下部開口連接抽/加氣泵經(jīng)氣路管道連接至儲(chǔ)糧倉體下部的進(jìn)氣閥；儲(chǔ)糧倉體上部的排氣閥經(jīng)氣路管道連接至微生物脫氧裝置。儲(chǔ)糧倉體中存放糧食，微生物脫氧裝置利用微生物呼吸與發(fā)酵原理消耗系統(tǒng)中O2并產(chǎn)生CO2泵入儲(chǔ)糧倉體，置換出儲(chǔ)糧倉體中空氣送入微生物脫氧裝置，O2供微生物繼續(xù)消耗利用。在優(yōu)化結(jié)構(gòu)中，儲(chǔ)糧倉體內(nèi)腔下部固定多孔隔板，多孔隔板與儲(chǔ)糧倉體底板之間保留間距，微生物脫氧裝置中送入的氣體從多孔隔板下部的開口進(jìn)入儲(chǔ)糧倉體，在充滿多孔隔板與儲(chǔ)糧倉體底板之間的空間后向上擴(kuò)散，能夠均勻進(jìn)入糧食顆粒間的空隙，較完全地實(shí)現(xiàn)氣體置換。儲(chǔ)糧倉體還可以連接干燥器，當(dāng)氣體置換完畢后對(duì)儲(chǔ)糧倉體進(jìn)行干燥。微生物脫氧裝置是微生物利用含有機(jī)碳的生物質(zhì)廢棄物等通過發(fā)酵與呼吸產(chǎn)生CO2氣體的裝置，主要包括相互連接的生物脫氧室與O2檢測(cè)儀。裝置上部開有進(jìn)料口，用于向生物脫氧室內(nèi)填裝含有機(jī)碳的生物質(zhì)廢棄物以及接種發(fā)酵菌種。生物質(zhì)廢棄物在生物脫氧室內(nèi)經(jīng)微生物作用產(chǎn)生C02。O2檢測(cè)儀用于檢測(cè)生物脫氧室的O2含量。當(dāng)O2檢測(cè)儀檢測(cè)值保持在2%以下時(shí)，表明儲(chǔ)糧倉體中O2含量達(dá)到糧食保藏條件，脫氧操作結(jié)束。在優(yōu)選設(shè)計(jì)下，生物脫氧裝置上設(shè)有氣體收集袋與減壓閥?；谏鲜黾Z食貯藏系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種利用上述系統(tǒng)完成的糧食貯藏方法，·具體技術(shù)方案如下一種利用上述戶用氣調(diào)貯糧系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的糧食貯藏方法，首先將糧食存放于儲(chǔ)糧倉體中并密閉儲(chǔ)糧倉體；其特征在于其次在生物脫氧室內(nèi)填裝含有機(jī)碳生物質(zhì)廢棄物，接種微生物菌劑，密閉生物脫氧室，將微生物脫氧裝置連接至儲(chǔ)糧倉體，打開抽/加氣泵與進(jìn)氣閥使生物脫氧室中氣體經(jīng)氣路管道進(jìn)入儲(chǔ)糧倉體，同時(shí)打開排氣閥保持儲(chǔ)糧倉體與生物脫氧室間的循環(huán)氣路暢通；當(dāng)生物脫氧室內(nèi)O2含量保持在2%以下時(shí)，關(guān)閉儲(chǔ)糧倉體與生物脫氧室間氣路，打開干燥器，對(duì)儲(chǔ)糧倉體干燥除濕。上述方法中，微生物菌劑可以選擇根霉(Rhizopus sp.)與釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的混合菌。含有機(jī)碳生物質(zhì)廢棄物中接種微生物菌劑后密閉生物脫氧室，微生物以生物質(zhì)廢棄物中的纖維素、淀粉等作為底物，通過呼吸過程消耗02，隨后通過液化、糖化、發(fā)酵轉(zhuǎn)化為醇、有機(jī)酸類并產(chǎn)生C02。這樣，生物脫氧室中的氣體以CO2與N2為主。連接儲(chǔ)糧倉體與微生物脫氧裝置之間的氣路管道，打開抽/加氣泵與儲(chǔ)糧倉體上的進(jìn)氣閥，使生物脫氧室內(nèi)氣體經(jīng)氣路管道進(jìn)入儲(chǔ)糧倉體進(jìn)行氣體置換。同時(shí)打開儲(chǔ)糧倉體排氣閥，保持儲(chǔ)糧倉體與生物脫氧室間的循環(huán)氣路暢通。生物脫氧室內(nèi)氣體從下部進(jìn)入儲(chǔ)糧倉體，將空間內(nèi)O2含量相對(duì)較高的空氣向上擠壓通過排氣閥進(jìn)入生物脫氧室，微生物利用O2呼吸產(chǎn)生的CO2以及空氣中剩余的N2又進(jìn)入儲(chǔ)糧倉體，如此循環(huán)往復(fù)，最終將儲(chǔ)糧倉體中的空氣置換為以CO2與N2為主要成分的氣體，造成了儲(chǔ)糧倉體內(nèi)高CO2與N2的糧食貯藏環(huán)境。當(dāng)微生物脫氧裝置中的O2含量保持在2%以下時(shí)，關(guān)閉儲(chǔ)糧倉體與微生物脫氧裝置間的氣路，繼續(xù)保持儲(chǔ)糧倉體的密封，打開干燥器，對(duì)儲(chǔ)糧倉體進(jìn)行干燥除濕。干燥除濕程度根據(jù)儲(chǔ)藏糧食品種有所不同，分別干燥至相應(yīng)的安全水分標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)氣調(diào)貯糧系統(tǒng)設(shè)計(jì)有氣體收集袋時(shí)，在上述操作方法中，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)可以通過氣體收集袋膨脹程度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部壓力，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)壓力過大時(shí)，打開減壓閥排出氣體。上述操作方法中，含有機(jī)碳生物質(zhì)廢棄物等可以先進(jìn)行預(yù)處理，具體是將含有機(jī)碳固體廢棄物等截成2 3cm長，煮沸l(wèi)Omin，浙水冷卻至室溫，干燥至含水量55飛5%待用。本發(fā)明提供的戶用氣調(diào)貯糧系統(tǒng)還可采用分體式設(shè)計(jì)，即儲(chǔ)糧倉體與微生物脫氧裝置間的氣路連接可拆卸。當(dāng)微生物脫氧裝置為一個(gè)儲(chǔ)糧倉體脫氧后，關(guān)閉儲(chǔ)糧倉體的所有出入氣口，并將微生物脫氧裝置移至下一處儲(chǔ)糧倉體，連接氣路后進(jìn)行脫氧操作。本發(fā)明提供的系統(tǒng)與方法還可用于其它農(nóng)產(chǎn)品或中藥材的貯藏。本發(fā)明提供了一種以氣調(diào)為特征的糧食脫氧貯藏的系統(tǒng)與方法。本發(fā)明系統(tǒng)將微生物脫氧裝置與儲(chǔ)糧倉體結(jié)合，利用微生物產(chǎn)生CO2通過氣體置換實(shí)現(xiàn)糧食的CO2與N2氣調(diào)貯藏。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明為普通農(nóng)戶家庭糧食儲(chǔ)藏提供了一種簡便易行的氣調(diào)貯藏技術(shù)的裝置和方法，解決了糧食儲(chǔ)藏技術(shù)中的CO2源成本高，氮?dú)鈿庹{(diào)裝置需要專門純化設(shè)備，造價(jià)不菲的技術(shù)缺陷，使農(nóng)戶戶用糧倉也能夠通過運(yùn)用氣調(diào)技術(shù)實(shí)現(xiàn)糧食的低氧貯藏；本系統(tǒng)利用微生物呼吸與發(fā)酵作用提供CO2,發(fā)酵所需的含有機(jī)碳生物質(zhì)廢棄物等在農(nóng)村常年可得，無需專門購買，系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)節(jié)約；利用含有機(jī)碳生物質(zhì)廢棄物等發(fā)酵為糧食儲(chǔ)藏提供CO2，還能夠同時(shí)解決農(nóng)村秸桿處置的常見的問題，避免秸桿焚燒造成的環(huán)境污染，系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)節(jié)約綠色環(huán)保；分體式設(shè)計(jì)的戶用貯糧系統(tǒng)可利用一個(gè)微生物脫氧裝置為多個(gè)儲(chǔ)糧倉體脫氧，如果幾個(gè)家庭共同使用本發(fā)明系統(tǒng)，可以節(jié)約可觀的投資成本。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖I是一種戶用氣調(diào)貯糧系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的數(shù)字標(biāo)記分別是I儲(chǔ)糧倉體 11進(jìn)糧口 12出糧閥 13進(jìn)氣閥 14排氣閥15多孔隔板 16干燥器 2微生物脫氧裝置 21生物脫氧室2 202檢測(cè)儀 23抽/加氣泵 24氣體收集袋 25減壓閥。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例一如圖I所示，制備一種戶用氣調(diào)貯糧系統(tǒng)。圖I是戶用氣調(diào)貯糧系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。戶用氣調(diào)貯糧系統(tǒng)，包括存放糧食的儲(chǔ)糧倉體I，還包括可通過氣路管道與儲(chǔ)糧倉體I連接的微生物脫氧裝置2 ;微生物脫氧裝置2是利用含有機(jī)碳生物質(zhì)廢棄物原料經(jīng)微生物作用產(chǎn)生CO2的裝置。微生物脫氧裝置2包括相互連接的生物脫氧室21與O2檢測(cè)儀22，生物脫氧室21下部開口連接抽/加氣泵23再經(jīng)氣路管道連接至儲(chǔ)糧倉體I下部的進(jìn)氣閥13。微生物脫氧裝置2上部開口連接氣體收集袋24，微生物脫氧裝置2與氣體收集袋24間有必要的閥門。氣體收集袋24采用塑料、橡膠等不透氣材料制成。微生物脫氧裝置2上部有減壓閥25。儲(chǔ)糧倉體I上部開有排氣閥14，排氣閥14經(jīng)氣路管道連接至生物脫氧室21。儲(chǔ)糧倉體I內(nèi)腔下部固定多孔隔板15，多孔隔板15與儲(chǔ)糧倉體I底板之間保留間距；進(jìn)氣閥13開口于多孔隔板15與儲(chǔ)糧倉體I底板之間的空間。儲(chǔ)糧倉體I還連接干燥器16。本實(shí)施例中，戶用氣調(diào)貯糧系統(tǒng)可采用分體式結(jié)構(gòu)，即儲(chǔ)糧倉體I與微生物脫氧裝置2間的氣路管道可拆卸。實(shí)施例二采用實(shí)施例一中的戶用氣調(diào)貯糧系統(tǒng)進(jìn)行糧食貯藏的方法。含有機(jī)碳生物質(zhì)廢棄物玉米秸桿；微生物菌劑根霉與釀酒酵母菌液混合物，菌液濃度I X 107cfu/ml I X IO9Cfu/ml，混合比例(V/V) 1:1 2: I。首先將糧食存放于儲(chǔ)糧倉體I中并密閉儲(chǔ)糧倉體I ;將玉米秸桿截成2 3cm長，煮沸l(wèi)Omin，浙水冷卻至室溫，干燥至含水量55%飛5%待用；將冷卻后的玉米秸桿裝入生物脫氧室21，玉米秸桿的體積可占總?cè)莘e的2/3以上；向生物脫氧室21中接種微生物菌劑，接種量為玉米秸桿重量的1% 10% ;密閉微生物脫氧裝置2，玉米秸桿經(jīng)有氧呼吸與發(fā)酵后產(chǎn)生CO2,并將微生物脫氧裝置2與儲(chǔ)糧倉體I連接。打開微生物生物脫氧裝置2與儲(chǔ)糧倉體I間的氣路，用抽/加氣泵23將微生物生物脫氧裝置2中的氣體泵入儲(chǔ)糧倉體I。從下部進(jìn)入儲(chǔ)糧倉體的氣體通過多孔隔板15向上擴(kuò)散入糧堆，并將儲(chǔ)糧倉體I中原有的空氣從儲(chǔ)糧倉體I上部擠入微生物脫氧裝置2實(shí)現(xiàn)氣體置換。進(jìn)入微生物脫氧裝置2的O2被消耗，新產(chǎn)生的CO2與空氣中剩余的N2繼續(xù)進(jìn)入儲(chǔ)糧倉體I。經(jīng)過反復(fù)循環(huán)，儲(chǔ)糧倉體I中空氣最終被置換為以C02、N2為主的氣體。當(dāng)O2檢測(cè)儀22顯示微生物脫氧裝置2內(nèi)O2含量保持在2%以下時(shí)，關(guān)閉儲(chǔ)糧倉體I與生物脫氧 室21間氣路，打開干燥器16，對(duì)儲(chǔ)糧倉體I干燥除濕。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意氣體收集袋24變化，當(dāng)氣體收集袋24膨脹過大時(shí)，表明系統(tǒng)中壓力過大，需打開減壓閥25排氣。對(duì)一個(gè)糧倉脫氧完畢，可將微生物脫氧裝置2儲(chǔ)糧倉體I上移除，連接到下一個(gè)儲(chǔ)糧倉體1，繼續(xù)進(jìn)行脫氧儲(chǔ)糧。除采用玉米秸桿作為含有機(jī)碳底物外，本發(fā)明提供的家用糧食貯藏方法還可采用其它作物秸桿，玉米芯，麥麩，米糠等作為含有機(jī)碳底物。本發(fā)明的戶用氣調(diào)貯糧系統(tǒng)的裝置結(jié)構(gòu)及使用方法已經(jīng)通過具體的實(shí)例進(jìn)行了描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可借鑒本發(fā)明內(nèi)容，適當(dāng)改變?cè)?、工藝條件等環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的其它目的，其相關(guān)改變都沒有脫離本發(fā)明的內(nèi)容，所有類似的替換和改動(dòng)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，都被視為包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種戶用氣調(diào)貯糧系統(tǒng)，包括存放糧食的儲(chǔ)糧倉體(1)，其特征在于還包括通過氣路管道與儲(chǔ)糧倉體(I)連接的微生物脫氧裝置(2);所述微生物脫氧裝置(2)是利用含有機(jī)碳生物質(zhì)廢棄物原料產(chǎn)生CO2的裝置；所述儲(chǔ)糧倉體(I)與微生物脫氧裝置(2)的之間是不可拆卸的固定連接，或者是可拆卸的固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于所述微生物脫氧裝置(2)包括相互連接的生物脫氧室(21)與O2檢測(cè)儀(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述生物脫氧室(21)下部開口連接抽/加氣泵(23 )再經(jīng)氣路管道連接至儲(chǔ)糧倉體(I)下部的進(jìn)氣閥(13 );所述儲(chǔ)糧倉體(I)上部開有排氣閥(14)，排氣閥(14)經(jīng)氣路管道連接至生物脫氧室(21 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述儲(chǔ)糧倉體(I)內(nèi)腔下部固定多孔隔板(15)，多孔隔板(15)與儲(chǔ)糧倉體(I)底板之間保留間距，所述進(jìn)氣閥(13)開口于多孔隔板(15)與儲(chǔ)糧倉體(I)底板之間的空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述微生物脫氧裝置(2)上部開口連接氣體收集袋(24)，微生物脫氧裝置(2)與氣體收集袋(24)間有必要的閥門；微生物脫氧裝置(2)上部有減壓閥(25)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述儲(chǔ)糧倉體(I)還連接干燥器(16)。
7.一種利用權(quán)利要求6所述的戶用氣調(diào)貯糧系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的糧食貯藏方法，首先將糧食存放于儲(chǔ)糧倉體(I)中并密閉儲(chǔ)糧倉體(I);其特征在于其次向生物脫氧室(21)內(nèi)填裝含有機(jī)碳生物質(zhì)廢棄物，接種微生物菌劑，密閉生物脫氧室(21 )，連接儲(chǔ)糧倉體(I)與微生物脫氧裝置(2 )，打開抽/加氣泵(22 )與進(jìn)氣閥(13 )使生物脫氧室(21)中氣體經(jīng)氣路管道進(jìn)入儲(chǔ)糧倉體(I )，同時(shí)打開排氣閥(14)保持儲(chǔ)糧倉體(I)與生物脫氧室(21)間的循環(huán)氣路暢通；當(dāng)檢測(cè)氧氣含量保持在2%以下時(shí)，關(guān)閉儲(chǔ)糧倉體(I)與生物脫氧室(21)間氣路，打開干燥器(16 )，對(duì)儲(chǔ)糧倉體(I)干燥除濕。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于微生物菌劑接種量為含有機(jī)碳生物質(zhì)廢棄物原料重量的1% 10%，所述微生物菌劑是根霉與釀酒酵母菌液的混合物，菌液濃度I X 107cfu/ml I X 109cfu/ml,混合體積比例 I: I 2: I。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于所述含有機(jī)碳生物質(zhì)廢棄物經(jīng)預(yù)處理，具體是將生物質(zhì)廢棄物原料截成2 3cm長,煮沸IOmin,浙水冷卻至室溫,干燥至含水量55 65%待用。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品或中藥材的貯藏。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種戶用貯糧系統(tǒng)與貯糧方法。針對(duì)現(xiàn)有氣調(diào)貯糧技術(shù)中存在工業(yè)CO2源價(jià)格較貴、N2純化成本較高，無法在農(nóng)戶家庭糧食貯藏中使用的缺陷，本發(fā)明提供了一種以氣調(diào)為特征的糧食脫氧貯藏的系統(tǒng)與方法。貯糧系統(tǒng)包括通過氣路連接的儲(chǔ)糧倉體與微生物脫氧裝置，儲(chǔ)糧倉體中存放糧食，微生物脫氧裝置利用含有機(jī)碳生物質(zhì)廢棄物原料經(jīng)微生物作用消耗O2產(chǎn)生CO2，并將高CO2與高N2比例的氣體送入儲(chǔ)糧倉體中進(jìn)行氣體置換。經(jīng)循環(huán)置換，在儲(chǔ)糧倉體中造成高CO2與高N2環(huán)境貯藏糧食。本系統(tǒng)與方法還可用于其它農(nóng)產(chǎn)品或中藥材貯藏。本發(fā)明技術(shù)方案結(jié)構(gòu)簡潔、原理可靠，設(shè)備造價(jià)與運(yùn)行成本都很低廉，特別適用于農(nóng)村家庭型糧倉使用。
文檔編號(hào)A01F25/14GK102812826SQ20121031015
公開日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月28日
發(fā)明者李大平, 何曉紅, 占國強(qiáng), 陶勇 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院成都生物研究所