CN1043480A - 化学外配气储藏法及其设备 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用化学气调剂在气密储仓外与仓内空气产生化学反应，改变仓内原有空气的成分和含量，以此达到常温长期储藏保护物品的化学外配气储藏法。

Description

本发明涉及的是一种用化学气调剂在气密储仓外与仓内空气产生化学反应，改变仓内原有空气的成分和含量，以此达到常温长期储藏保护物品的化学外配气储藏法。

气调法储存物品，大体上可分为两种：物理气调储存法、化学气调储存法。物理气调储存法中的全天候气调贮存多为永久性气调库，是目前常用的气调储存方式，可造气、控温、控湿，但投资巨大，建设周期长，能耗大，日常费用较高，不能大量推广。物理气调储存法中的非全天候气调储存一般采用的是简易密封容器，抽真空、充氮、充CO₂，投资小，但简易密封容器使用寿命短，不易保证气密，机械设备的能耗和维修造成储藏成本的提高。化学气调储藏法贮存物品大多采用简易密封塑料大棚封垛，内放脱氧剂，并充入CO₂。此方法只能凭经验进行一次性投药，充气，在投药后就无法再控制仓内气体成分和含量。在长期的储藏中，由于容器的泄、渗、漏气体，很难保证气体成分和含量不变。塑料大棚的封口劳动强度很大，每存取一垛都需重新封垛，费料、费工，如果直接投放薰蒸剂，还可造成对操作人员健康的危害，污染环境。对于一些珍贵物品，例如：中药材、毛皮等物品的储藏，使用这种价格低廉的储存方法难以达到长期保质的目的。

本发明的目的就是寻找一种既简便又安全可靠的防霉杀虫方法，此方法能够比较容易地实现整个储仓系统的气密性能和投放气调剂的灵活性能。在不开仓的情况下，随时可以投放气调剂和薰蒸剂，控制仓内的气体成分和含量及病虫害。

本发明设计的化学外配气储物方案是把储仓和投放气调剂的装置分成两个独立的既可分离开，又可是一个整体的密封体，然后用带控制气体流动装置的密封管道沟通，用阀门控制这个通道的进、排气口。只要储仓本身密封门、仪表接口、仓板、观察窗口等密封性能良好，关闭进出气阀门，就可控制储仓内的“小气候”保持较长时间。其工艺原理是将化学气调剂或薰蒸剂放入独立的可调节气调剂反应过程和更换气调剂或薰蒸剂的反应器内，通过带强制气体流动装置的封闭管道迴路，将适于储藏养护某种物品的气体送入独立的气密储物仓内，或是把气密储仓内的有害气体吸出与反应器内的化学气调剂进行化学反应，改变其成分或含量再送入储仓内，以此改变储仓内的储藏养护物品的环境条件，达到长期储物;如果使用有毒化学薰蒸剂，反应器内的有害气体处理设备将其吸收，处理。由于反应过程是在一个全封闭气密系统内循环进行，有害气体不会泄漏污染环境。这个全封闭气密系统是由单个或数个气密、防腐的物品储仓或箱、库，一组气调剂或薰蒸剂反应控制器，一套带强制气体流动装置的封闭管道迴路，一组监控测试仪表组成。带强制气体流动装置的封闭管道迴路，是沟通气密储仓和反应控制器间气体循环流动的通道，它把反应控制器内产生的所需气体用防爆、防腐轴流风机或靠气调剂反应后产生的压力差，经过反应控制器排气口和储仓带阀门的进气口送入储仓;同时把储仓内的气体经过储仓带阀门的排气口和反应控制器的进气口迴流到反应控制器内与化学气调剂进行化学反应，直至储仓内的气体成分和含量达到某种物品储藏保养条件，停止气流循环，并关闭储仓的进、排气阀门。在储仓内的进气口内设有气流分散装置，使进入仓内的气体快速分布均匀，避免产生进、排气的短路现象。气调剂或薰蒸剂反应控制器是本发明的核心装置，它是由二至三个由进、排气通道连通的独立的气调剂反应室组成。气调剂反应室内有若干层筛网，筛网上可放置化学气调剂或薰蒸剂。每个气调剂反应室都有与排、进气通道沟通的控制阀门和一个可开、关的密封门，通过这个密封门向气调剂反应室内投放或更换化学气调剂或薰蒸剂。这二至三个气调剂反应室可同时投放不同类型的气调剂或薰蒸剂，也可单独使用一个气调剂反应室。如果投入的气调剂或薰蒸剂反应后释放的气体是有害的，则其中可有一个气调剂反应室安装有害气体中和回收装置。若其中某一个气调剂反应室将投放化学气调剂，则需关闭其它气调剂反应室的全部阀门和密封门。化学气调剂或薰蒸剂投放后，关好密封门，并打开反应室的排、进气阀门，根据储仓内气体分布情况，可适情况间断地启动轴流风机，将化学气调剂反应后产生的气体送入储仓，并将储仓内的气体迴流到这个气调剂反应室内与气调剂进行化学反应。储仓内的配气成分和含量达到储物要求，则关闭进、排气阀门，如果化学气调剂或薰蒸剂反应完毕，或者需要更换其它气调剂、薰蒸剂，而储仓内配气成分和含量尚未达到储物要求，则先关闭进、排气阀门，再打开密封门，补充或更换气调剂或薰蒸剂。储藏的物品需先用化学薰蒸剂杀虫时，这种化学薰蒸剂散发有害气体，则需开启装有有害气体回收设备的反应室，当有害气体的浓度达到排放标准后，关闭控制阀门，打开密封门，取出回收处理有害气体的设备或试剂。气密、防腐物品储仓采用装配式箱结构，由最少六片玻璃钢标准制式板拼装成箱体，然后用密封胶密封缝口，成为气密储仓。气密储仓内的压强也是影响气密性的一个重要因素，同时也影响结构强度和造价。密封储仓内的压力变化，主要取决于气调剂本身的反应性质，如单一脱氧型气调剂，在达到脱氧深度时，将产生0.018-0.019的负压（空气中氧含量为20.9%），储仓就需要有足够的结构强度。因此使用本方法所用的气调剂必须是在脱氧的同时能释放出其它保护性气体，如CO₂，或是单一脱氧剂和单一保护型气体释放剂同时使用，使储仓内外压力基本保持平衡，以降低对气密性和结构强度的要求。本方案设计了两种与本方法配合使用的化学气调剂：不含水脱氧剂和脱氧，释放二氧化碳的复合型气调剂。

不含水脱氧剂是由下列物质组成：

经活化处理的40目以上的铁粉    45-65%

木屑、珍珠岩等多孔物质组成的疏松分散剂    5-15%

氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾及氧化钙、碳酸钠为成分的氢气抑制剂    0.1-0.3%

活性碳    1-10%

活性白土    15-30%

氯化钠    5-15%

配方中所有成分均为干物料，将组分中的任一份，置于干燥箱中，在120℃，2小时条件下干燥处理，失重小于11%，然后均匀混合。铁粉通过氧化反应吸收空气中的氧，本身则由纯铁转化成氧化铁，疏松分散剂是给水分渗透提供毛细渗透途径，给铁粉提供良好的反应空间，还可以防止铁粉氧化后板结，气体吸附剂的作用是富集空气中的氧气。此脱氧剂的反应过程和加水时间、加水量有明显的对应关系。每次加湿后立即反应，反应一段时间后则缓慢停下来，因此只要控制加水时间和加水量就控制了反应速度，反应温度，也使反应更加彻底，与气调剂反应控制器配合使用，由反应控制器上的蒸气发生器调控加水时间和加水量，就可以实现对反应过程的调控。

脱氧、释放二氧化碳的复合型气调剂是由下列物质组成：

经过稳定化处理的FeSO₄·nH₂O （n＜7）

70-80%

碱性氧化物CaO    0-20%

CaCO₃0-26%

活性碳    1-8%

配方中的FeSO₄·nH₂O是经过了稳定化处理，使分子式中n稳定在7以下，因此可以调整配比，任选O₂及CO₂的浓度比。O₂浓度在1-20%之间可调，CO₂在0-60%之间可调。在空气湿度（相对湿度）小于65%的条件下，按配方比例将CaO，CaCO₃，活性碳充分均匀混合，然后与经过空气干燥箱进行脱水处理的FeSO₄·nH₂O均匀混合待用。

在每个气调剂反应室均设有接口，可接U型管压力计，测气仪和增湿器插头。在储仓侧壁上设有用U型管压力计控制的压力安全控制器接口和测气仪接口。便携式O₂和CO₂分析仪可随时与气调剂反应室或储仓的接口连通，检测反应室，仓内的O₂和CO₂含量。U型管压力计，固定设置在每个气调剂反应室和储仓上，随时观测气调剂反应情况和两者之间的压差。带有温度计的毛发式湿度计设置在储仓的观察窗处，随时检测储仓内湿度变化情况。

本发明设计的化学外配气储藏法，改变了过去的传统的化学气调法的直接投药配气方式，较容易地实现了投药的灵活性和储仓的气密性。在不开仓的情况下，随时可以投放或调换一种或多种气调剂和薰蒸剂，控制气调剂或薰蒸剂的释放量以及仓内的气体成分和含量、病虫害等，而不影响储仓的气密性。所用设备结构简单，操作容易，无动力机械，能耗极低。仪表均为便携式，可随时拆装，多仓使用。对环境无污染，对人体健康安全可靠，并且成本低廉。

附图：化学外配气储藏法设备总装示意图

其中：

1.进气阀    2.排气阀    3.蒸汽发生器

4.有害气体处理装置    5.进、排气通道

6.网板支架    7.气调剂网板    8.U型管压力计

9.仪表检测接口    10.进气迴路管

11.带轴流风机的排气管    12.储仓密封门

13.气调剂反应控制器    14.气密储仓

15.带强制气体流动装置的封闭管道迴路

16.密封门    17.储仓进、排气阀门    18.反应室

19.气调剂反应控制器进、排气口。

实施例1：

取木筋骨架间距为500mm，骨架断面50×40mm，板厚为5mm，最大板重为90kg的玻璃钢箱板，采用对角接口，箱外木螺栓固定，接合缝处用树脂糊缝，组装成一个16米³（4×2×2米）容积的气密储仓14。气密储仓上设有两个储仓进、排气阀门17。

用3mm厚的钢板焊好三个独立的四边框（1000×500×500mm），然后用法兰加垫板密封顶、底板连成整体，组装成气调剂反应控制器13，有效投放容积为0.75米³。反应室18内壁焊有若干层气调剂网板支架6，气调剂网板支架上置有气调剂网板7。在最底层的反应室内设置一个有害气体处理装置4。每个反应室装有一个进气阀1，一个排气阀2和一个密封门16。进、排气通道5安装在反应室进气阀和排气阀外。中间夹置蒸汽发生器3。在反应室外壁上装有U型管压力计8和测试仪接口9。

气密储仓和气调剂反应控制器之间由直径（内径）为300mm的进气迴路管10和排气迴路管11构成的带强制气体流动装置的封闭管道加迴路15连接，其一端与气密储仓的进、排气阀门17相对接，另一端与气调剂反应控制器进、排气口19相对接。在排气迴路管内置-T30N°-3型，功率40W的防腐、防爆玻璃钢轴流风机。管道全部采用玻璃钢材料，法兰加垫板密封。在储仓内进气口设有一个百页式气流导向装置。

实施例2：

取4个0.5米³的玻璃钢箱，箱板厚3mm，上开盖。侧面留有观察窗，并装有气调剂反应控制器。在每个箱中均配有温度计，U形管压力计。箱中分别放入贝母、人参、莲子心、黄芪、枸杞子、当归、党参等中药材。把供试的仓虫、玉米象花斑皮囊、药材甲放在用80目细网封严的瓶子中投入箱中。1号箱为对照箱，加入药材和仓虫，然后封仓。2号箱为单一脱氧剂箱，此箱是先把药材及仓虫摆好，封盖，再在侧面气调剂反应控制器内投放好500克由40目以上的铁粉250克，氢氧化钙0.7克，活性碳20克，活性白土130克，氧化钠49.3克，膨胀珍珠岩50克，按照实施例4方法混配而成的不含水脱氧剂，通过气调剂反应后产生的压差，自然循环，把箱内气体转换成所需指标。3号箱为脱氧、释放二氧化碳及抑菌剂箱，气调剂投放量为1.15kg由FeSO₄·nH₂O 842克，CaO 140g，CaCO₃98克，活性碳60克，按照实施例5方法混配而成的脱氧释放二氧化碳复合型气调剂，抑菌剂RQA 10克，投入方法与2号箱相同。4号箱为单一脱氧释放二氧化碳箱，氧调剂投放量为1.15kg，由FeSO₄·nH₂O 820克，CaO 100克，CaCO₃160克，活性碳70克，按照实施例5方法混配而成的脱氧释放二氧化碳复合型气调剂，投入方法与3号箱相同。经过半年的封存现场实验，除1号箱有虫蛀霉变外，其它2、3、4号箱中的三种不同配方的气调剂对霉菌和仓虫均有明显的抑制效果。由于密封材料与设备选择适当，各种气体指标均达到要求，并保持稳定：2号箱氧气为1.2%，3号箱氧气为1.4%、二氧化碳为20%，4号箱氧气为4.4%、二氧化碳为34%。外界温、湿度变化对其无明显影响，特别是霉雨季节起到一定的防潮作用。经开箱检查仓虫均已干瘪而死亡。存储药材经过储存前、后成分分析，含量无明显差异。对3号箱药材进行抑菌剂残留量测定，均无残留。

实施例3：

选用实施例1的全封闭气密系统，把贝母、当归、括蒌、益智仁、黃芪、党参等中药材堆码在气密储仓中，安置温湿度表，把米象、花斑皮囊、药材甲等供试仓虫放入储仓中，封门，取样检菌。将38.8kg由FeSO₄·nH₂O 27.8kg，CaCO₃10kg，活性碳1kg，按照实施例5方法混配而成的脱氧释放二氧化碳复合型气调剂加入气调剂反应控制器的第一层反应室。将10kg由铁粉6.4kg，活性白土1.6kg，活性碳0.5kg，氯化钠1kg，膨胀珍珠岩或木屑0.5kg，碳酸钠、氧化钙0.02kg，按照实施例4方法混配而成的不含水脱氧剂加入气调剂反应控制器的第二层反应室，将60克磷化铝加入气调剂反应控制器的第三层反应室，密封。然后开启气调剂反应控制器第一、二层反应室的进、排气阀门和循环装置使气体交换，定期测试气体的各项指标。经过对配气检测，储仓内二氧化碳达25%，氧气达1.5%时，开启气调剂反应控制器第三层反应室的进、排气阀门和循环装置，薰蒸3天左右，储仓磷化氢浓度达500ppm。在这种低氧，低浓度磷化氢，高二氧化碳的条件下，封存一个星期，杀虫率为100%（见表1，2）。关闭气调剂反应控制器的进、排气阀门，将剩余磷化铝取出换能吸附、分解PH₃的活性碳1公斤，氢氧化钙1公斤，水200cc的混合物置于其中，开动轴流风机，强制气体循环，将PH₃气体浓度降至安全界限以下。

表1    仓虫活动情况

注：活动强+++    活动减弱++    活动弱+    100%不活动-

表2 试验前后检菌结果 单位：个／克

检菌类别		杂菌	霉菌	备注
					黄芪	实验前	576000	90
实验后	38000	80
				对照				有虫蛀
党参	实验前	3500	120
				实验后	1320	40
	对照							有虫蛀
				当归	实验前	631	230
实验后	579	37
					对照	1496
贝母	实验前	28720	190
				实验后	8000	27
	对照							有虫蛀
				栝蒌	实验前	9700	430
实验后	4500	190
					对照			有虫蛀

将正常储存与经过本方案进行储存的中药材进行裂解分析比较，储存前后含量无明显差异。

实施例4：

将300公斤粉碎至40目以上的铁粉，1公斤氢氧化钠、氢氧化钾，15公斤活性碳，95公斤活性白土，40公斤氯化钠，49公斤木屑，分别置于120℃的干燥箱中，放置2小时，失重小于11%，然后将其均匀混合。取混配好的脱氧剂500克与等量的含水型脱氧剂在空气相对湿度＜70%的环境中进行比较。本脱氧剂在空气中暴露5小时无任何变化。含水型脱氧剂却立即开始剧烈反应，反应同时产生高温和蒸发出大量水分。将本配方配制的不含水脱氧剂500克置入气调剂反应控制器内，开启气调剂反应控制器的蒸汽发生器，对其加湿，本脱氧剂开始反应，每次加湿后立即反应，反应一段时间后则缓慢停下来。不含水脱氧剂和含水型脱氧剂综合性能比较见表3。

表3    两种脱氧型气调剂综合性能比较

（以含水分脱氧剂的基数为100计）

实施例5：

将52.16公斤FeSO₄·nH₂O粉碎至40目以上，放置在真空干燥箱中进行脱水处理，使其n＜7。将5.64公斤CaO粉碎至40目以上，在空气相对湿度小于65%的条件下，与10公斤的CaCO₃，2公斤的活性碳充分混合均匀，最后加入经过脱水处理的FeSO₄·nH₂O（n＜7）均匀混合。

取500克混配好的复合型气调剂在空气相对湿度＜70%的条件下，暴露5小时，无任何变化。在隔绝空气的条件下封存半年，无任何变化。取其12公斤对1立方米空气进行处理，二氧化碳含量最高达66%，氧最低达零。含水量为0.8%。

Claims (10)

1、一种在常温下利用化学气调剂储藏物品的化学外配气储藏法，其特征在于将化学气调剂或薰蒸剂放入置于气密储仓外的气调剂反应控制器内，通过连接气调剂反应控制器和气密储仓的带强制气体流动装置的封闭管道迴路，将气调剂释放出的气体送入气密储仓或将气密储仓内的有害气体吸出与气调剂进行化学反应。

2、根据权利要求1所述的化学外配气储藏法，其特征在于此方案是由一个包括一组气调剂反应控制器，单个或数个气密储仓，一套连接两者的带强制气体流动装置的封闭管道迴路，一组监控测试仪表等设备的全封闭气密系统来实现。

3、根据权利要求2所述的化学外配气储藏法的全封闭气密系统，其特征在于气调剂反应控制器包括：二个或三个由进、排气通道连通的气调剂反应室，每个反应室与进、排气通道连通的进、排气阀，夹在进、排气阀之间的蒸汽发生器，设置在反应室侧面的密封门，反应室内由网板支架托着的气调剂网板或其中一个反应室装设的有害气体处理装置，反应室外壁上装设的U型管压力计和测试仪表接口，电源插头。

4、根据权利要求1、2所述的化学外配气储藏法的全封闭气密系统，其特征在于气密储仓是由最少六片玻璃钢标准制式板拼装成箱体，用密封胶封口而成，箱体上设有密封门，观察窗以及测试仪表接口。

5、根据权利要求1、2所述的化学外配气储藏法的全封闭气密系统，其特征在于带强制气体流动装置的封闭管道迴路是由两根一端与气密储仓进、排气阀连接，另一端与气调剂反应控制器进、排气口连接的封闭管道构成，在封闭管道内装一台防爆、防腐轴流风机，在储仓进气口内装一气流分散装置。

6、根据权利要求1、2所述的化学外配气储藏法的全封闭气密系统，其特征在于监控测试仪表是由固定设置在每个气调剂反应室和储仓上的U型管压力计，设置在储仓侧壁上的由U型管压力计控制的压力安全控制器，设置在储仓观察窗处的带有温度计的毛发式湿度计，便携式O₂和CO₂分析仪组成。

7、根据权利要求1所述的化学外配气储藏法，其特征在于气调剂或薰蒸剂为：不含水脱氧剂、脱氧释放二氧化碳复合型气调剂、挥发性和弱挥发性薰蒸剂。

8、根据权利要求1、7所述的化学外配气储藏法的不含水脱氧剂，其特征在于它是由下列组分混配而成：

经活化处理的40目以上的铁粉  45-65%

木屑、珍珠岩等多孔物质  5-15%

氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氧化钙、碳酸钠

0.1-0.3%

活性碳  1-10%

活性白土  15-30%

氧化钠  5-15%

全部组分为100%

9、根据权利要求1、7所述的化学外配气储藏法的脱氧，释放二氧化碳复合型气调剂，其特征在于它是由下列组分混配而成：

FeSO₄·nH₂O（n＜7） 70-80%

CaO  0-20%

CaCO₃0-26%

活性碳  1-8%

全部组分为100%

10、根据权利要求1、7所述的化学外配气储藏法的挥发性和弱挥发性薰蒸剂，其特征在于它们是：

磷化铝  RQA