CN103575572A - 仓储粮食霉变气味分布式采样装置及采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种仓储粮食霉变气味分布式采样装置，包括：采集点，为一个空心圆筒，圆筒侧壁上分布有小孔，圆筒侧壁内侧覆盖有过滤网，采集点设置在需要采集霉变气体的地方；采样器，用于收集来自采集点的霉变气味，并在收集完之后释放出来，输送给检测设备；气泵，置于采样器的气流末端，抽取采样器释放的气体，采样器、气泵通过主连接管连通，采集点的两端各自通过一个三通阀连接在主连接管上。通过设置相应三通阀的阀门的开关状态来实现采集点的选择。本发明还公开了一种利用上述采样装置进行采集的方法。本发明的优点在于：以气体自由扩散的方式获得霉变气味，通过外界气体流动输送霉变气味，避免了抽气产生的负压带来的粉尘污染和管道堵塞。

Description

仓储粮食霉变气味分布式采样装置及采样方法

技术领域

本发明属于检测技术领域，具体涉及一种仓储粮食霉变气味分布式采样技术。

背景技术

粮食霉变是大规模粮食存储必须解决的一个问题。确保我国基本粮食安全的底线是，每年全国粮食总产量至少增加1%。为此需每年投入上千亿元，及其他巨量人力物力，而我国每年因霉变造成的粮食产后损失高达2100万吨，占全国粮食总产量的4.2%，是每年新增粮食产量的4倍多。因此，实时掌握仓储粮食的存储状况，及时发现、定位和消除隐患，保证储粮质量，是现今粮食储备运行维护的重点。

目前实际应用中检测方法是：通过测量粮食温度、湿度，并与以往的数据进行比较估计；若发现异常，采用铁杆插粮堆、脚踩粮面、手扒粮堆等方式检查粮食散落性；扦样用仪器检测储粮水分，实验室做微生物培养。如中国第201010250248.5号专利申请公开了一种“粮食粮库内粮食温湿度检测装置”，中国专利第200810055014.8公开了一种“在线测量粮库粮食温度、水分的数字传感装置”。但采用上述方法能否及时发现粮食霉变，依赖于检测人员的工作经验。

粮食霉变实质是粮食内部微生物活动过程，除了改变粮粒的外观色泽、硬度，还会生成大量碳原子数在7-8之间的羟基类、醛基类、酮基类、硫化物等有机挥发性化合物(volatile organic compound,VOC)，因而散发出霉味、哈败味、酸败味或甜味等霉变气味。就技术难度和成本而言，气味检测是目前仓储粮食霉变自动化检测领域内最易于实现的方式。如中国专利申请第200910079043.2号公开了“一种储藏粮食活性检测装置及其方法”，该装置包括:微型气泵，用于从粮食样品罐中吸取粮食的气味；传感器阵列，连接微型气泵，用于输出与气味相互作用后产生的电信号；信号采样与转换电路，连接微型气泵、传感器阵列，用于控制微型气泵的工作，从传感器阵列采样电信号并进行转换处理；及计算机，连接信号采样与处理电路，用于控制信号采样与转换电路的工作，对信号采样与转换电路处理后的数据进行特征值提取与分析，并根据分析结果对粮食的品质和/或活性程度进行评判。又如中国专利申请第201210013707.7号公开了一种“粮库储粮品质便携式快速检测装置”，包括气体采样装置和微处理装置；所述气体采样装置包括壳体，壳体内设有气敏传感器；所述气敏传感器一侧的壳体上设有单向截止进气阀，另一侧的壳体上设有微型气泵和单向截止放气阀，所述微型气泵和单向截止放气阀相连；所述气敏传感器通过传感器接口与微处理装置相连。上述专利只限于霉变气体的检测方法，不涉及霉变气体的收集方法。

美国专利US4314027号则采用吸附剂收集粮食样品散发的VOC物质，然后使用气相色谱仪分析收集的VOC物质中是否存在与霉变相关的物质。吸附剂具有一定的选择性，可针对性地采样与霉变相关的物质。气相色谱仪由色谱柱和检测器组成，色谱柱可以分离不同的VOC物质，由检测器依次检测出各种物质的成分和浓度。但是采样粮食样品、将装填吸附剂的采样管安装到气相色谱仪的进气口仍然需要人工操作，尚未实现自动化。

粮食霉变是由初期到严重，由局部逐渐扩大，因此尽早发现意义重大。由于储粮内部致密，粮粒之间空隙较小，气体不易扩散，安装在粮堆上方空间的气体传感器无法测得粮堆内的霉变情况，贻误发现霉变的时机。如果粮堆内的每个测试点上都安装气体传感器，则在成本上无法承受。虽然气体传感器技术多年前就开始应用于霉变检测，但是仍然需要扦样，取少量样品进行分析，所以气体检测只能作为传统监测方法的补充，并不能减少人工成本。

目前储粮内部气体采样的难点在于，粮堆内部致密，且存在大量粉尘，抽气需要大功率气泵，不可避免地也将粉尘带入管道，对检测造成干扰，甚至堵塞管道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够准确的在线采样粮堆内部指定位置的霉变气味的仓储粮食霉变气味分布式采样装置。

本发明采用以下技术方案解决上述技术问题的：一种仓储粮食霉变气味分布式采样装置，包括：

采样点(1)为一个空心圆筒，圆筒侧壁上分布有小孔，圆筒侧壁内侧覆盖有过滤网。小孔和过滤网将粮粒、粉尘和水滴隔离在采样点(1)外侧，而采样点(1)附近粮食的霉变气味可以扩散至采样点(1)的空腔内并达到平衡。采样点(1)设置在粮堆内不同位置以及其他需要采样霉变气体的地方。

采样器(2)用于收集来自采样点(1)的霉变气味，并在收集完之后释放出来，输送给相应的检测设备，所述的采样器(2)由吸附剂(8)、容器(9)和加热器(10)三部分组成，吸附剂(8)填充在容器(9)内，加热器(10)置于容器(9)外，对吸附剂(8)加热；

气泵(3)置于上述采样器(2)的气流末端，抽取采样器(2)释放的气体；

采样器(2)、气泵(3)通过主连接管(6)连通，采样点(1)的两个端各自通过一个三通阀(7)连接在主连接管(6)上。通过设置相应三通阀(7)的阀门的开关状态来实现采样点(1)的选择；

采样点(1)和三通阀(7)设置在粮堆内；采样器(3)安装在粮堆外；气泵(4)安装在粮堆外。

具体的，所述圆筒侧壁上的小孔直径在0.3mm到0.7mm之间，优选0.5mm。

进一步的具体的是，霉变气味采样过程中，气流从外界环境开始，依次通过过滤器(5)、流量控制器(4)、采样点(1)、采样器(2)、气泵(3)，再回到外界环境。气流将采样点(1)内的霉变气体带入采样器(2)；

来自采样点(1)的气流通过采样器(2)，吸附剂(8)对气体中的霉变气味选择性吸附。待吸附一定的时间后，加热器(10)对吸附剂(8)加热，之前被吸附的霉变气味释放出来，随气流输入相应的检测设备。

该仓储粮食霉变气味分布式采样装置还可以包括监控气流流量的流量控制器(4)，流量控制器(4)连接在主连接管(6)上，设置在采样点(1)的前端，流量控制器(4)安装在粮堆外。

该仓储粮食霉变气味分布式采样装置还可以包括滤除外界环境中的干扰气体的过滤器(5)，过滤器(5)连接在主连接管(6)上，设置在采样点(1)的前端，过滤器(5)安装在粮库外。

本发明所提供的采样点(1)可采用不锈钢、表面阳极化铝。

本发明所提供的采样点(1)的过滤网可采用目数大于100的不锈钢过滤网和Gore-Tex布料。

本发明所提供的容器(9)为一圆管，可采用的材料为玻璃、硅和惰性金属，例如不锈钢，内部填充吸附剂(8)。可选的吸附剂(8)包括Tenax TA、Tenax GR、活性炭、Carbotrap C、Carbopack B、CarbopackX、Carboxen1000。可选的加热器(10)包括电阻式、红外加热、半导体加热器。

本发明还公开了一种利用上述仓储粮食霉变气味分布式采样装置进行采样的方法，包括下述步骤：

步骤1：清洗主连接管(6)和采样器(2)，设置三通阀(7)的状态，将所有的采样点(1)与主连接管(6)隔离，加热器(10)对吸附剂(8)加热，气泵(3)工作，将主连接管(6)和采样器(2)内部残存的霉变气味清除干净；

步骤2：加热器(10)停止加热，气泵(3)继续工作，气流将吸附剂(8)的温度降到室温，设置三通阀(7)的状态，将进行采样的采样点(1)与主连接管(6)连通，气流通过采样点(1)，将采样点(1)内部的霉变气味带入到采样器(2)，被吸附剂(8)吸附干净；

步骤3：设置三通阀(7)的状态，采样点(1)与主连接管(6)隔离，加热器(10)对吸附剂(8)加热，之前吸附的霉变气味逸出；

步骤4：由气泵(3)或其他方法，例如其他气泵，压缩气体将逸出的霉变气味驱使离开采样器(2)，输入相应的检测仪器内。

本发明的优点在于：以气体自由扩散的方式获得霉变气味，通过外界气体流动输送霉变气味，避免了抽气产生的负压带来的粉尘污染和管道堵塞；通过分布式气路对仓储粮食局部霉变气体采样，能够实现每个粮仓利用一个气体传感器在线检测粮堆内部上百个检测点的霉变状况，极大地改善了检测的效率和成本。

附图说明

图1为本发明仓储粮食霉变气味分布式采样装置的组成框图。

图2为霉变气体采样点(1)的结构示意图。

附图标记：1-采样点，2-采样器，3-气泵，4-流量控制器，5-过滤器，6-主连接管，7-三通阀，8-吸附剂，9-容器，10-加热器

具体实施方式

参见图1，一种仓储粮食霉变气味分布式采样装置，包括采样点1，采样器2，气泵3，流量控制器4，过滤器5，主连接管6，三通阀7，吸附剂8，容器9，加热器10。

其中，采样点1设置在粮堆内若干位置、若干高度，以及其他霉变测试点处；采样器2安装在粮堆外，用于收集霉变气味；气泵3安装在粮堆；流量控制器4安装在粮堆外，用于监控气体流量；过滤器5安装在粮库外，用于滤除外界环境中的干扰气体，例如水蒸汽、汽油等有机挥发性物质，避免对检测产生干扰；主连接管6连接采样器2、气泵3、流量控制器4和过滤器5，采样点1的两个端各自通过一个三通阀7连接在主连接管6上。

采样器2由吸附剂8，容器9，加热器10组成。吸附剂8为TenaxTA，填充量200mg，容器9为内径4mm，外径6mm，长度15cm的玻璃管。加热器为缠绕在容器外侧的镍铬合金丝，100cm长，直径0.22mm，加热电压为24Vdc。采样点1内的霉变气味通过采样器2，被吸附剂8吸附。待气泵抽气持续2min后，加热器10对采样器14加热至230℃，之前被吸附的霉变气味逸出。

参见图2，霉变气体采样装置1为一个空心圆筒，进出气口分别设在圆筒的两个底面。圆筒侧壁上分布有0.5mm直径的小孔，圆筒内侧覆盖10层不锈钢过滤网，由氩氟焊工艺固定。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仓储粮食霉变气味分布式采样装置，其特征在于：包括：

采样点(1)，为一个空心圆筒，圆筒侧壁上分布有小孔，圆筒侧壁内侧覆盖有过滤网，采样点(1)设置在需要采样霉变气体的地方；

采样器(2)，用于收集来自采样点(1)的霉变气味，并在收集完之后释放出来，输送给检测设备，所述的采样器(2)由吸附剂(8)、容器(9)和加热器(10)三部分组成，吸附剂(8)填充在容器(9)内，加热器(10)置于容器(9)外，对吸附剂(8)加热；

气泵(3)，置于采样器(2)的气流末端，抽取采样器释放的气体；

采样器(2)、气泵(3)通过主连接管(6)连通，采样点(1)的两个端各自通过一个三通阀(7)连接在主连接管(6)上；

采样点(1)和三通阀(7)设置在粮堆内，采样器(3)安装在粮堆外；气泵(4)安装在粮堆外。

2.如权利要求1所述的仓储粮食霉变气味分布式采样装置，其特征在于：所述圆筒侧壁上的小孔直径在0.3mm到0.7mm之间。

3.如权利要求1所述的仓储粮食霉变气味分布式采样装置，其特征在于：该仓储粮食霉变气味分布式采样装置还可以包括监控气流流量的流量控制器(4)，流量控制器(4)连接在主连接管(6)上，设置在采样点(1)的前端，流量控制器(4)安装在粮堆外。

4.如权利要求1所述的仓储粮食霉变气味分布式采样装置，其特征在于：该仓储粮食霉变气味分布式采样装置还可以包括滤除外界环境中的干扰气体的过滤器(5)，过滤器(5)连接在主连接管(6)上，设置在采样点(1)的前端，过滤器(5)安装在粮库外。

5.如权利要求1所述的仓储粮食霉变气味分布式采样装置，其特征在于：所述采样点(1)可用不锈钢或者表面阳极化铝。

6.如权利要求1所述的仓储粮食霉变气味分布式采样装置，其特征在于：所述过滤网采用目数大于100的不锈钢过滤网和Gore-Tex布料。

7.如权利要求1所述的仓储粮食霉变气味分布式采样装置，其特征在于：所述容器(9)为一圆管。

8.如权利要求7所述的仓储粮食霉变气味分布式采样装置，其特征在于：所述容器(9)的材料为玻璃、或硅、或惰性金属

9.如权利要求1所述的仓储粮食霉变气味分布式采样装置，其特征在于：所述吸附剂(8)包括以下任一种：Tenax TA、Tenax GR、活性炭、Carbotrap C、Carbopack B、Carbopack X、Carboxen1000。

10.一种利用如权利要求1至9任一项所述的仓储粮食霉变气味分布式采样装置进行采样的方法，包括下述步骤：

步骤1：清洗主连接管(6)和采样器(2)，设置三通阀(7)的状态，将所有的采样点(1)与主连接管(6)隔离，加热器(10)对吸附剂(8)加热，气泵(3)工作，将主连接管(6)和采样器(2)内部残存的霉变气味清除干净；

步骤2：加热器(10)停止加热，气泵(3)继续工作，气流将吸附剂(8)的温度降到室温，设置三通阀(7)的状态，将进行采样的采样点(1)与主连接管(6)连通，气流通过采样点(1)，将采样点(1)内部的霉变气味带入到采样器(2)，被吸附剂(8)吸附干净；

步骤3：设置三通阀(7)的状态，采样点(1)与主连接管(6)隔离，加热器(10)对吸附剂(8)加热，之前吸附的霉变气味逸出；

步骤4：由气泵(3)压缩气体将逸出的霉变气味驱使离开采样器(2)，输入相应的检测仪器内。

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