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我国谷物干燥机械化发展情况的思考

  我国是世界上人口最多的国家,粮食生产安全始终是国家的头等大事。中国作为世界上最大的粮食生产国和消费国,在保证粮食生产可持续发展方面采取了一系列行之有效的措施,从2004年至2011年,粮食连续8年增产,2011年全国粮食总产量达到11424亿斤(约合5.71亿吨),创造了国内粮食年总产量新的历史纪录。面对粮食连年丰收,在珍惜农业发展来之不易的好局面同时,我们也在思索如何减少粮食收获后因天气变化、晾晒等生产环节造成的损失。据有关部门统计,因气候影响,谷物来不及晒干或未达到安全水分造成霉变、发芽等原因,造成的粮食损失就高达5%。若按年产5亿吨粮食计算,相当于2500万吨粮食坏掉了。因此,从这一意义来讲,大力发展谷物干燥机械化势在必行。
  
  一、谷物干燥机械化的概念
  
  谷物干燥是农业生产中重要的步骤,也是农业生产中的关键环节,是实现粮食生产全程机械化的重要组成部分。谷物干燥机械化技术是以机械为主要手段,采用相应的工艺和技术措施,人为地控制温度、湿度等因素,在不损害谷物品质的前提下,降低谷物中含水量,使其达到国家安全贮存标准的干燥技术。
  
  二、谷物干燥机械化的分类及优势
  
  谷物干燥机分类:
  
  1、按加热方式,干燥机分为对流式、传导式、辐射式、介电式等类型。
  
  (1)对流式干燥机又称直接干燥机,是利用热的干燥介质与湿物料直接接触,以对流方式传递热量,并将生成的蒸汽带走;
  
  (2)传导式干燥机又称间接式干燥机,它利用传导方式由热源通过金属间壁向湿物料传递热量,生成的湿分蒸汽可用减压抽吸、通入少量吹扫气或在单独设置的低温冷凝器表面冷凝等方法移去。这类干燥机不使用干燥介质,热效率较高,产品不受污染,但干燥能力受金属壁传热面积的限制,结构也较复杂,常在真空下操作;
  
  (3)辐射式干燥机是利用各种辐射器发射出一定波长范围的电磁波,被湿物料表面有选择地吸收后转变为热量进行干燥;
  
  (4)介电式干燥机是利用高频电场作用,使湿物料内部发生热效应进行干燥。
  
  上述干燥机的优势:
  
  采用高性能蒸发器,超大换热面积,传热温差小,蒸发器出口空气温度更稳定;
  
  采用高效气水分离结构,油水分离效率高。
  
  2、按湿物料的运动方式,干燥机可分为固定床式、搅动式、喷雾式和组合式;
  
  3、按结构,干燥机可分为厢式干燥机、输送机式干燥机、滚筒式干燥机、立式干燥机、机械搅拌式干燥机、回转式干燥机、流化床式干燥机、气流式干燥机、振动式干燥机、喷雾式干燥机以及组合式干燥机等多种
  
  三、国外谷物干燥机械化发展趋势
  
  国外粮食干燥机械的研究起步于20世纪40年代,50年代到60年代发达国家基本上实现了谷物干燥机械化,60年代到70年代谷物干燥实现了自动化,70年代到80年代谷物干燥向高效、优质、节能、降低成本、电脑控制方向发展,90年以后谷物干燥设备已经达到系列化、标准化。近年来,在谷物干燥过程的计算机摸拟方面取得了较大的进展,传统软件和专用软件的不断开发,对谷物干燥机械的设计和产品质量的改进起到了极其重要的作用。
  
  日本是全球谷物干燥机械化程度最高的国家之一,其谷物干燥机械产业拥有悠久的发展历史和深厚的研发实力。日本谷物干燥机械化起步于20世纪50年代后期,通过不断的科技进步,特别是政府政策的支持,其技术水平已居世界领先地位,谷物干燥机械化率达到92%。
  
  目前,广泛种植水稻的国家或地区,如日本、韩国、台湾等,积极推广发展水稻调质干燥设备。2009年,日本水稻调质干燥设备保有量为2.5万台左右。水稻调质干燥机械的生产商,如日本的山本、佐竹、静冈和金子,韩国的国际、韩成、新兴及台湾的三九,都以此种类型作为干燥水稻的基本机型。
  
  四、国内谷物干燥机械化现状
  
  我国谷物干燥机械的发展是从解放初期仿制日本、前苏联等国外的干燥机开始的。由于当时谷物干燥机械结构复杂、耗用钢材多、造价高,不适合于农村的经济和体制状况,仅在国有农场、粮库及集体企业使用。90年代以来。随着农村改革的深入发展,农村经济和农业生产力水平有了较快的提高,专业化、集约化的规模经营也有了新的发展。特别是大型粮库、国有农垦系统的种子和粮食生产基地,逐步装备起成套的谷物干燥设备,并与仓储、加工等设施配套成龙,成为我国谷物烘干机械的主要应用代表。同时,也引进了国外先进国家和地区谷物干燥机械,国内一些院校及有关科研单位也相继研制出了适合地区特点的系列谷物干燥设备,服务于国内粮食系统。谷物干燥技术的发展,逐步使烘干机械走向成熟、完善,同时也加快了农业现代化步伐。2010年,我国日加工干燥能力100吨以下的企业为4741个,100~200吨的企业为754个,200~400吨的企业为132个,400~1000吨的企业为38个,1000吨以上的企业为10个。
  
  近年来,谷物干燥机已被列入了农业部和部分省的购机补贴目录,并得到了各级主管部门的重视和推广。对于水稻的种植区域,如浙江、安徽、江苏、江西等地的许多农机大户和农机合作社而言,干燥机械已经成为一种“刚性需求”,正受到购机补贴政策越来越多的“眷顾”。例如浙江绍兴地区,2012年针对谷物烘干机在原有60%购置补贴基础上,补贴标准提高到购置额的80%-90%。
  
  五、推广机械化干燥技术的必要性与迫切性
  
  目前,国内干燥机械保有量以年均50%左右的增幅快速攀升,但每年机械烘干谷物仅占全国谷物总产量的1%左右,而世界发达国家机械谷物烘干能达到总产量的95%左右,可见我国谷物烘干机械发展远远不能适应于谷物生产发展需要。
  
  (一)机械化收获的迅速发展打破了原有生产环节间的协调与平衡,导致粮食品质的下降和损失
  
  农业生产有许多环节组成,多年的积累与完善才得以形成一套各环节间协调与平衡的生产模式。早年的人工收获方式:稻割倒后一般在田间晾晒一两天或数天,一方面有一定的后熟作用,更主要的是让谷物水分降低(一般可降到18%以下),脱粒后稻谷就可以短期保存而不变质,再将此谷物分批在小块晒场晾晒,达到长期保存水分(14.5%左右)。近年机械化收获的快速推进和跨区作业,导致了高效快速的机械化收获方式与原始的谷物干燥方式严重不适应,致使大批高水分的谷物无法及时晾晒(没有场地、下午或傍晚收获无法晾晒)、装在口袋里或被堆积在一起,时间一长(数小时内)就开始发热,导致大米的食味、品质大幅下降,时间长的甚至霉变。
  
  (二)新农村建设需要机械化谷物干燥
  
  部分省市(如江苏、浙江等)的社会主义新农村建设纲要对新农村建设在设施、环境建设方面都作了较详细的规定,机械化干燥可以杜绝在公路上晒粮等造成的交通隐患,也可以使农村门前屋后环境整洁。
  
  (三)提高百姓生活质量,生产真正的优质大米需要机械化谷物干燥
  
  为满足人们生活质量不断提高的需求,优质大米的生产除了品种、栽培方法、生长环境等措施外,更需要及时科学的干燥、储藏方法与装备来保证每一粒谷物的生物活性与新鲜度。据国外经验,高水分的谷物收获后3小时内应进入机器干燥,24小时内将其水分降到安全储存标准方可确保谷物生物活性与品质不受影响。
  
  (四)机械化干燥将显著减少粮食损失,节省土地占用
  
  干燥机械化技术的采用,使得谷物干燥不受气候、场地等条件的制约,特别在收获季节遇到阴雨灾害性天气,可大幅度减少霉变损失。如我国的长江中、下游地区,水稻收获季节均处于多雨、阴凉天气,不利于晒场作业。谷物干燥机的普及推广可减少晒场用地(规模种植地区的晒场与粮食种植面积比为1%-1.5%),一台12吨干燥机能满足600亩粮食种植面积的干燥作业,可置换出6亩晒场,江苏省3000万亩水稻面积,可节约晒场所用地30万亩,对于土地资源贫乏的江苏有巨大的现实意义。
  
  (五)有利于实现农业规模生产,促进土地流转、农业劳动力转移和农村城镇化建设。
  
  六、“十二五”期间我国谷物干燥机械化的发展趋势
  
  干燥机械化的推进加快了粮食生产抢收,促进了粮食生产环节作业效率和作业质量提升,起到了“抢农时、防灾害、促丰产”的效果。针对我国谷物干燥设备现状、结合广大农村市场需求,有关专家指出,我国谷物干燥设备的发展将呈现六大发展趋势。
  
  一是加快谷物烘干机械生产企业的改制、改组、改造,解决生产企业多、生产规模小、产品成本高、经济效益低问题,使谷物烘干机械生产集中度和专业化程度有较大提高,推动国内外市场开拓和产品售后服务体系建设,真正形成有实力的企业技术创新基地,带动全行业技术、质量、售后服务竞争能力的提高。
  
  二是要设计将高水分谷物一次降到安全标准的设备。在这方面有两种途径可以选择:一种是传统单一干燥模式,其二是采用联合干燥法,即将两种以上干燥方法的干燥机组合成一种新的干燥工艺,从当前世界各国谷物干燥技术发展来看,这是一种趋势;设计高效能谷物闪蒸干燥机。
  
  三是能高温、快速处理大批量高水分谷物。
  
  四是应用先进测控技术,实现干燥过程向自动化或半自动化方向发展。
  
  五是谷物干燥机的生产能力向两极发展。针对这种情况,产品生产厂家需要研制处理量在每小时20吨-30吨的大型化设备,一般由村、乡镇农机服务组织购买经营,或根据各地的经营形势,建立专业烘干机构。同时还应向小型、多功能方向发展,方便广大农户及地域分散的农民购买。
  
  干燥机的发展还要重视节能和能量综合利用,充分发挥不同地域的能源特点,如采用各种联合加热方式,移植热泵和热管技术,开发太阳能干燥机等;还要发展干燥机的自动控制技术、以保证最优操作条件的实现;另外,随着人类对环保的重视,改进干燥机的环境保护措施以减少粉尘和废气的外泄等,也将是需要深入研究的方向。
  
  “十二五”时期是我国传统农业向现代农业转变的重要发展阶段,是推进城乡统筹发展、建设社会主义新农村和中国特色农业现代化的关键时期,加强现代农业物质技术装备的建设,是加快农业发展方式的转变、加快农业现代化建设的重要内容和重要支撑。2010年国务院颁布实施了《关于促进农业机械化和农机工业又好又快发展的意见》,以及2012年,中央一号文件:依靠科技创新驱动,引领支撑现代农业建设、提升农业技术推广能力,大力发展农业社会化服务,国家政策的引导将进一步推进农业生产环节的机械化发展。因此,谷物干燥机械将迎来美好的春天。
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