应用气象学 第六章 商品储运、产销与气象.ppt

第六章 商品储运 产销与气象 主要内容 商品仓储的气象条件 粮食油种储存的气象条件 中药材仓储气象条件 商品仓储移运中的气象环境影响 本章重点 库内易霉期 易霉度 粮面结露 氧饱和点 气调储藏 后熟作用 陈化 中药材安全水分 平衡水分 有效积湿量等基本概念 易霉期 易霉度的计算 粮食油种储藏 中药材仓储及气象产销的气象条件分析 本章难点 易霉度计算 中药材出霉日数计算 商品仓储的气象条件 易霉期的确定 易霉度的计算 霉变指数预测服务 气象条件对商品的仓储与移运具有重要影响 其中主要是温度和湿度 高温高湿常引起商品的霉变 虫蛀 老化 溶化 串味等损伤 为了保证商品质量 使用价值 性能或可靠性不受损失 在商品的运输 装卸 储存和流通等过程中应不受温度 湿度变化的影响 以及雨 雪 大风 太阳辐射 沙尘等的损害 对百余种商品的储存的温湿条件分析表明 大多数商品的安全储存温度小于30 相对湿度小于80 其中由微生物引起的霉变危害最为频繁 微生物生育繁殖的适宜温度为20 30 相对湿度随温度升高而降低 f 75 为微生物繁殖的临界相对湿度 图8 1为一般霉菌生长和耐湿霉菌生长的温湿度范围 由此可推算仓库外的空气温度和湿度 确定库内商品不安全储存时段 温度 普通霉菌生长范围耐湿霉菌生长范围403020105060708090100相对湿度 图8 1霉菌生长的温湿度范围 商品的霉变是因霉菌 酵母菌及细菌等微生物寄生在商品上引起 由于微生物细胞中含有70 85 的水分 所以多数霉菌在 75 时不能正常发育 表8 1霉菌宜于繁殖的相对湿度 一般来说 根据微生物对物品的作用及对人体的影响 将其划分为4大类 病原微生物 这是指那些让人体致病的微生物群 腐败微生物 是指那些使食品及其他易霉物品腐败变质的微生物群 无效微生物 这类微生物的存在对人体既无害又无益 有益微生物 是指对人体有益的微生物群 通常引起物体霉变的霉菌又可细分为毛霉属 根霉属 曲霉属 红曲霉属4类 表8 2各类霉菌生长温度要求表 易霉期的确定 易霉期即库内温湿度超过安全储存标准的持续日数 各类商品的易霉期不完全一致 视商品的组成部分 物理化学性质而异 也与所在地区的气候特征有关 可根据商品的不安全储存的温湿度标准 分别定出不安全储存易霉警戒期初日及终日及持续日数 还需考虑雨季的初终日 因为在当地雨季 常出现持续高温天气 相应气温也较高 库房不易进行自然通风 考虑雨季影响时 可采用易霉期的修正法 当易霉期初日的前期和终日的后期仍处于雨季时 1 当旬平均气温 23 该旬的平均气温与平均相对湿度的无单位数值之和 105 2 该旬旬雨量 50 可将易霉期向前或向后延伸 在亚热带 热带季风区 每年不仅在梅雨季储存商品易霉变 各地易霉期还发生在梅雨之后的高温高湿期 各地易霉期通常与雨季长短有关 我国南方雨季开始早 结束迟 易霉期长 北方则较短 沿海地区因水汽含量充沛 易霉期较内陆长 对防霉来说 适时自然通风降温降湿和封闭库房是仓储行中最经济 实用的有效方法 易霉度的计算 易霉度 D为库外温度高于警戒温度的积累值 n为储存易霉期中的总日数 Ti为易霉期中高于25 时日平均气温 K为相对湿度订正系数 f为易霉期中逐日平均相对湿度 M KD 以日平均温度为25 可得湿热地区商品不安全储存的初终日和易霉度 高温高湿地区易霉度高 如广州 南宁 易霉期长的地区 易霉度不一定高 如成都气温 25 天数多 6 21 9 1 但易霉度不高 表7 3湿热地区商品不安全储存的易霉期初终日和易霉度计算值 防治措施 一般进入易霉期前 要抓住机会做好自然通风 降温 散湿工作 尽量使库内的温度 湿度降至较低水平 然后密闭保温保湿 在易霉期中进行自然通风 要根据天气预报适时进行 且方法应得当 要求通风后库内相对湿度和商品含水率不增加 特别应注意库内地表 顶棚 门窗等部位的温湿度变化 霉变指数预测服务 镇江市气象局沈兴建 朱莜英 2001 27 12气象 研制了霉变指数预测系统并进行决策服务 5个月的实际应用表明 准确率达97 4 霉变指数预测服务系统于2001年5月1日起投入试运行 从6月27日起在 121 信箱正式对公众发布霉变指数预报 为了确定霉变指数 首先要设计一个霉变函数 霉变函数的计算形式如下 式中MB为函数的因变量 T MB U MB E MB 为函数的自变量 分别代表霉变温度 霉变相对湿度 霉变水汽压之分段函数值 霉变函数中各变量T MB U MB E MB 的具体计算如下 231级霉变指数较小 空气干燥或气温偏低 不易发生霉变 12 5 24 292级霉变指数偏小 空气较干燥或气温较低 难以发生霉变 20 3 30 353级霉变指数正常 食品类物品易生霉28 7 36 414级霉变指数偏大 气温较高或空气较潮湿 较易发生霉变 23 8 425级霉变指数较大 环境处在高温高湿状况下 易发生霉变 14 7 2级283235373级23442623294级3164642155级0427303 霉变指数5月6月7月8月9月 1级4640016 历年5 9月霉变指数频数分布 其它方法 其中n为预报日之前持续达到条件的日数 T为日最高气温 qs为日最大相对湿度 在易霉期中 出现霉变的程度由易霉度M的大小来反映 根据M值的大小 易霉度可分为如下3级 1 0时为1级 表示不会发霉 您没有必要采取防霉措施 2 0 30时为2级 表示可能会发霉 此时发霉条件开始形成 要采取通风措施经常打开门窗 使室内通风透气 消除霉菌生长的条件 3 30时为3级 表示容易发霉 除采取通风措施外 还应把生石灰等干燥剂放于保存物品附近 以起到防腐杀菌作用 粮食 油种 储存的气象条件 粮食存储期间的安全程度 除与自身的品质 含水量的多少有关 还与自然环境的温度 湿度 气体以及粮堆其它生物的活动等多种因素有关 因此必须研究粮堆的温湿度变化规律 通风与粮油呼吸 陈化的关系 储粮生态系统群落与环境因子的相关性注 表示相关性最大 表示相关性较大 表示有一定影响 粮 油种 堆温度变化规律 粮食是不良导体 其导热率与木材差不多 粮粒空隙间的自然对流极其微弱 日变化仅限于表层 年变化虽明显 但滞后较长 约推迟1 2月 变幅也小 在仓房中 三温 气温 仓温 粮温 关系是 气温变化影响仓温 仓温变化影响粮温 正常情况下 粮温随外界气温的升降而升降 而变幅减小 出现极值的时间滞后一个月左右 每年三月 9月 出现最低 高 温度 所以 冬季粮温高于气温 囤中粮温高于四周 下部粮温高于中部 中部粮温高于上部 夏季则相反 粮温变化随仓库 粮堆大小 散装或不同包装方式 入库时间 粮粒含水率 含杂质量和通风特征等因素而异 如仓库隔热性能好 粮堆变温小 大粮堆温差小 粮温变化小 因粮粒导温率比空气大 比水的小 故空隙越大 粮温变化越小 粮粒含水率越大 粮温变化越大 粮堆发热 储粮生态系统中由于热量的聚集 使储粮 粮堆 温度出现不正常的上升或粮温该降不降反而上升的现象 称为粮堆发热 粮堆发热违反粮温正常规律变化 导致储粮生态系统内粮食出现异常现象 继而发展为粮食霉变 影响其品质 从粮堆的组成来看 造成粮堆发热的有生物热源和环境热源 生物热源 主要包括粮食微生物 储粮害虫和粮食本身所释放的热量 据资料介绍 粮堆发热主要是微生物引起 特别是以曲霉和青霉为代表的霉菌活动 在粮食发热过程中提供了大量的热量 霉菌的呼吸强度比粮食本身的呼吸强度要高上百倍乃至上万倍 如正常干燥小麦呼吸强度为0 02 0 1CO2ml g 24h 而培养二日的霉菌 黑曲霉 则为1576 1870ml 后者为前者的数万倍 粮堆中携带微生物是发热的根源 而环境条件是造成粮堆发热的直接原因 微生物的大量繁殖必须具备有利于其活动的条件 粮 油种 堆湿度变化规律 粮 油种 含水量变化 基本上按吸湿平衡规律进行 一定温度和相对湿度下 粮食的吸湿量和散湿量相等 粮食水汽压和周围空气中的水汽压相等而保持平衡的水分叫做平衡水分 温度不变时 空气相对湿度越大 平衡水分越大 相对湿度相同时 温度越高 平衡水分越低 从相对湿度75 80 起 粮粒含水量急剧增大 为粮堆发热霉变能提供有利条件 使粮食迅速毁坏 当粮仓堆内湿度比较高时 若遇明显温差 可产生粮面结露 当空气中的蒸汽含量不变 温度降低到一定程度 空气中的蒸汽能达到饱和状态 开始出现凝结水 这种现象称为结露 当粮堆某一粮层的温度降低到一定程度 使粮食孔隙中所含的蒸汽量达到饱和状态时 蒸汽就开始在粮粒表面凝结成小水滴 这种现象称为储粮结露 或粮堆结露 2 粮堆内部 湿热扩散 热粮 害虫热窝等因素引起结露 1 粮仓建筑结构 粮仓密闭性差 内外气体交换频繁 仓壁防潮隔气层性能差 结露成因 粮堆结露中的表层结露一般发生在季节转换时期 多发生在11月份前后 为防止结露 必须设法吸风排湿 通过自然气流合理调节温差 同时加强粮仓的密闭性 使之较长时间维持干燥状态 例如 气温下降季 粮堆中下层温热空气上升 在粮面结露 气温上升季 外界湿热空气侵入与粮堆相遇 使粮面结露 粮堆内部微气流 粮堆内的气体成分与一般空气的成分不同 由于环境内生物成分的呼吸作用使得O2含量减少 CO2含量增多 从而造成粮堆内部O2 CO2和N2的比例发生改变 另外还有一些陈粮所特有的气体成分增加 由于CO2的相对密度大于O2 使得粮堆上下两种气体分布不均 从上到下O2浓度逐渐降低 CO2浓度逐渐升高 粮堆中的气体成分与粮食的安全储藏关系密切 尤其在缺氧储藏中 除了测量温湿度 对气体成分的检测也很重要 气体成分检测技术 1 快速气体成分分析器 2 奥氏气体分析器 当温差2 3 时 形成稳定气流自高温流向低温 速度 V 0 1 1 0mm s 测定 用PH3气体示踪 用检流仪测定移向 用热球电风速计测定微速度 温差 气流检测 温湿度等对粮 油 代谢作用影响 温度 有效温度范围内湿度 临界水分气体成分 O2 CO2粮粒状况 不成熟粮粒 冻伤 粮粒 破碎粮粒 受潮发芽粮粒 后熟 发芽 陈化 检测大米是否 陈化 的主要检测指标为 脂肪酸值 粘度 品尝评分值和色泽气味 陈化粮是指长期 年以上 储藏 其黄曲霉菌 目前发现的最强致癌物质 摄氏度高温下仍可存活 粮油储藏是商品仓储中的大户 主要采取自然低温通风和密闭的储藏方式 选择通风时机很重要 以粮质 温度 含水率 为基础 以天气 低温 低湿 为条件 若以降温为主 则要求内外温差大 若以降湿为主 则按测试的粮食平衡水分调节 除温度差外 还应进行湿度比较 一般要求仓内水汽密度大于空气中水汽密度时 适于通风减湿 中药材仓储气象条件 中药材安全水分 中药材平衡水分 仓库内中药材霉变期预报 中药材安全水分 在一定温度下 药材能保持其质量和特色不发生霉害所含的适量水分 称为中药材安全水分 临界水分K T 水分是药材中的不稳定成分 是影响储存的关键性因子 超过安全水分的有效积湿量与发生初霉日数之间存在着相关 有效积湿量 Xij表示药材的日平均含水量 i表示某品种的试验日数 j为试验次数 Pi表示该品种发生初霉日数 温度一定 药材水分含量越高 则发生霉变的时间越短 当药材水分含量低于K T 时 C为负值 不可能发生霉变 如果令 则 经过n次试验 由最小二乘法可得 温度对药材发生初霉日数的影响 定存在一最适温度范围 温度越适宜 初霉日数越短 当空气湿度一定时 温度Tj与初霉日数Xj为一二次曲线 初霉日数 对应的最适宜温度 当环境温度27 29 时 药材最易霉变 中药材平衡水分 当温度一定时 湿度越高 药材平衡水分越大 此时霉菌新陈代谢越强 繁殖越快 使初霉日数明显缩短 在f 70 变化比较平缓 但在高湿下 平衡水分随相对湿度按指数递增 同时当相对湿度一定时 温度越高 平衡水分越低 反之相反 Yj exp 0 1Tj 2f 0 1 2表示品种系数 可按最小二乘法估计 当Yj Y环境时 可作为通风降湿的标志 可把Y环境转换为相应的温度和湿度 平衡水分可表示为 自然通风方法 充分利用自然风力 温度引起的压差以及库内高程差引起的压差 以达到库内空气循环流通与库外充分交换的目的 常开启通风面下部出气口和背风面上部出气口 使空气在库内倾斜窜流 同时促使冷空气从下部窗口进入 热空气从上部窗口排出 形成对流循环 预防方法 通风时间 上午8 10点库内温湿度达最大值而库外温湿度较低 此时可通风1 2小时 仓库内中药材霉变期预报 因子 不同温度和湿度条件下药材的初霉天数公式 其中 表示平均相对湿度和平均相对温度 下标j表示试验次数 a0 a1 a2为品种的拟合系数 商品仓储移运中的气象环境影响 商品在运输中受各种气象条件的制约 如雪 暴风雨等气象灾害迫使货物停运 多雨年货流量小 常把商品的包装看作封闭系统 可进行能量交换 在短时间的运输中起到保护商品免受过热或湿度变化太大的影响 但长途运输仍应注意车厢 船舱的热湿条件 必要时采取通风降温措施 1 温度车厢内气温一般高于室外3 5 运输中商品要保持离厢顶一定距离 温度日变化以干热带地区为最大 沙漠区高达40 可引起封闭包装件内商品产生水汽凝结现象 加速内装物受潮霉变 2 相对湿度商品海运若跨越不同气候带 必须注意底舱温湿度的变化 防止局部结露现象 尤其是散装粮食和钢铁 结露加速霉变和腐蚀 低湿常使纸张 木材 皮革 塑料产生干缩变形甚至龟裂 应在车船运输中防止 试验发现纸箱含水率增长9 抗压强度减低一半 为了保证商品质量 目前发展保温包装 高阻隔型聚合物的隔湿包装 以及为改善保鲜的控制气氛包装 抽真空或空气 3 雨雪狂风暴雨 此时雨滴下落倾角最大可达60 甚至近于水平 常使地面积水吹离浸湿堆放的商品包装件 从热带海洋至高纬 因水分蒸发大 云量多变 对商品运输很不利 雪花飘舞 影响面更大 不及时清除 一旦融化后果严重 4 太阳辐射太阳紫外辐射量虽然很弱 但对包装材料有重大影响 常使塑料 有机材料加速老化 应加以防护 红外辐射可使商品升温 加速商品产生物理 化学变化 对辐射敏感商品必须采取特殊防护措施 蔬菜安全外运的气候用冰量模式 举例 由于我国南北气候差异造成蔬菜生产的不同步 使四川成都成为外贸 内贸的名星产品 每年冬春发往 三北 地区的蔬菜通过铁路运输达7000多个车皮 因铁路冷藏车严重不足 发运的蔬菜95 均采用棚车 敞车等装运 在车内制作保温层 车内 筐内加冰 加冰量由经验决定 保鲜 必须科学计算用冰量 提高 土保温 运输的成功率 新鲜蔬菜承运气象条件 车内用冰量多少由始发站一次性决定 可先计算车厢热平衡中冷消耗 1 传热冷消耗Q1 S车 K车 T外 T内 T时 S车 棚车或敞车的外表面积K车 棚车或敞车的传热系数 与保温层 草垫 稻草等 性质 厚度有关 T时 传输时间 运输时间 T外 T内 分别为车厢外表阴面的平均温度和车内的平均温度 当T外 T内时 外界向车内传热 车内温度升高 反之 车内温度降低 2 漏热冷消耗Q2 为车门关闭不严等原因引起的车厢内外热传递 据经验 棚车Q2 0 1Q1敞车Q2 0 5Q1 3 太阳辐射冷消耗Q3车厢被太阳辐射的那部分车体温度升高 传热的温差不是 T外 T内 而是 T阳 T内 但 T外 T内 温差那部分热量已在Q1中计入 故计算Q3时应扣除那部分热量 Q3