湖南地區(qū)空調(diào)控溫儲(chǔ)糧應(yīng)用研究

周 濤，張 兵，劉 博，陳渠玲，甘平洋，李 娜

（1. 中南糧油食品科學(xué)研究院有限公司，長(zhǎng)沙 410008；2. 湖南糧食集團(tuán)，長(zhǎng)沙 410008；3. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128）

“民為國(guó)基，谷為民命”。糧食是國(guó)民生存和國(guó)家發(fā)展的主要資源，糧食安全是國(guó)家安全的重要基礎(chǔ)，我國(guó)糧食儲(chǔ)備量大，且儲(chǔ)藏周期長(zhǎng)，科學(xué)合理地減少品質(zhì)損耗和降低保管能耗一直是我國(guó)糧食行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)[1]。溫度是決定儲(chǔ)糧穩(wěn)定性的重要因素之一，目前針對(duì)稻谷不耐高溫儲(chǔ)藏的特性，在如今各項(xiàng)科學(xué)儲(chǔ)糧技術(shù)中，低溫儲(chǔ)糧技術(shù)無(wú)疑是關(guān)鍵手段[2]。通過空調(diào)控溫，使儲(chǔ)糧長(zhǎng)期保持在較低的溫度，能夠有效抑制糧堆內(nèi)有害生物的生命活動(dòng)及糧食的新陳代謝[3]，這也是我國(guó)各糧庫(kù)采取的主要措施[4]。

湖南省屬亞熱帶季風(fēng)氣候，該氣候以冬季干冷夏季濕熱為顯著特征，夏季日平均氣溫在30 ℃以上有85 d，氣溫高于35 ℃的炎熱日年平均約30 d。這種氣候狀況決定了湖南省應(yīng)以低溫儲(chǔ)糧為目標(biāo)，避免夏季高溫對(duì)糧食的不良影響[5]。

本課題通過研究空調(diào)控溫技術(shù)對(duì)稻谷糧溫、水分、脂肪酸值等指標(biāo)的影響及能耗的使用情況，探討湖南地區(qū)空調(diào)控溫的最佳使用時(shí)間段及能否獲得有效的經(jīng)濟(jì)效益，來為湖南省準(zhǔn)低溫科學(xué)儲(chǔ)糧提供有效的科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)倉(cāng)房

實(shí)驗(yàn)倉(cāng)采用開慧庫(kù)區(qū) OP6號(hào)倉(cāng)，對(duì)照倉(cāng)為OP8號(hào)倉(cāng)，兩倉(cāng)均為 2008年建高大平房倉(cāng)，朝向相同，長(zhǎng)35.6 m，寬23.6 m，檐高8 m，裝糧線6 m，倉(cāng)容3 800 t，墻體為磚混結(jié)構(gòu)，大門內(nèi)門板采用2 cm厚聚氨酯鋁板；倉(cāng)頂采用彩鋼瓦，噴上2～3 cm厚聚氨酯，加吊2 cm厚聚氨酯鋁板吊頂；窗戶采用聚氨酯鋁板定制內(nèi)窗；通風(fēng)口采用礱糠包隔熱，外加0.12 mmPE尼龍復(fù)合膜壓槽密閉。

1.2 儲(chǔ)糧情況

實(shí)驗(yàn)倉(cāng)與對(duì)照倉(cāng)均為散裝儲(chǔ)存 2016年湖南產(chǎn)早秈稻，入倉(cāng)品質(zhì)見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)倉(cāng)與對(duì)照倉(cāng)稻谷入倉(cāng)質(zhì)量情況

1.3 儲(chǔ)糧測(cè)控系統(tǒng)

糧情監(jiān)測(cè)采用鄭州貝博電子股份有限公司的糧情檢測(cè)系統(tǒng)，每倉(cāng)均勻設(shè)置55根（8組×6行）測(cè)溫電纜，每根的電纜分 4個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，共計(jì)152個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，布線如圖1所示。

圖1 電纜布置圖

1.4 設(shè)備

1.4.1 糧食儲(chǔ)藏專用空調(diào)

型號(hào)為 TS–LS051，廠家為河南天碩機(jī)電設(shè)備工程有限公司，總功率為 6.8 KW，風(fēng)機(jī)額定功率/電流為0.5 kw/0.9 A，制冷量12.6 KW，風(fēng)量3 200 m3/h，送風(fēng)距離26 m，防腐介質(zhì)磷化氫，防腐等級(jí)大于 0.2%，溫度控制范圍 20～30 ℃，自動(dòng)控制。

1.4.2 檢測(cè)儀器與設(shè)備

BLA–1800糧食多功能取樣器：臺(tái)州市京奧糧用器材廠；HY–4調(diào)速多用振蕩器：上海浦東物理光學(xué)儀器廠；JLGJ45檢驗(yàn)礱谷機(jī)：浙江臺(tái)州市糧儀廠；FA1104N電子天平：上海菁海儀器有限公司；JXFM110錘式旋風(fēng)磨：上海嘉定糧油儀器有限公司；202電熱恒溫干燥箱：北京市光明醫(yī)療儀器有限公司等。

1.4.3 試劑

無(wú)水乙醇、酚酞指示劑、不含二氧化碳的蒸餾水、0.01 mol/L氫氧化鉀-體積分?jǐn)?shù)95%乙醇溶液。

1.5 方法

1.5.1 扦樣與檢測(cè)方法

倉(cāng)房取樣采用 5點(diǎn)加全倉(cāng)三層的取樣方法對(duì)儲(chǔ)藏過程中的稻谷進(jìn)行取樣，5個(gè)點(diǎn)的平面分布如圖2所示。在糧堆四個(gè)角距相鄰兩墻各1 m處及糧倉(cāng)水平中心五處各取 3層樣品，即離糧面0.5，2.5，4.5 m三層，將每一層的5點(diǎn)樣品混合均勻作為全倉(cāng)每層的樣品，每份樣品 250 g，共18份。每個(gè)月定期取樣，對(duì)樣品按照國(guó)標(biāo)方法進(jìn)行檢測(cè)，并做好各項(xiàng)記錄（包括電表耗電情況），保證檢測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)有效。

圖2 糧倉(cāng)中取樣點(diǎn)的分布圖

1.5.2 高溫季節(jié)控溫措施

1.5.2.1 空調(diào)自動(dòng)控溫 實(shí)驗(yàn)倉(cāng)OP6采用空調(diào)自動(dòng)控溫措施，將空調(diào)溫度設(shè)置為 25 ℃，保證倉(cāng)溫能控制在25 ℃以下，當(dāng)倉(cāng)溫高于25 ℃時(shí)空調(diào)將自動(dòng)運(yùn)行降溫，低于或等于 25 ℃時(shí)空調(diào)測(cè)處于待機(jī)狀態(tài)?？照{(diào)全天24 h開啟，運(yùn)行時(shí)間為2018年5月15日至9月3日。

1.5.2.2 軸流風(fēng)機(jī)排除積熱 對(duì)照倉(cāng)OP8采用軸流風(fēng)機(jī)排除積熱方式控溫，利用夜間氣溫下降且符合通風(fēng)條件的時(shí)機(jī)，打開糧面上部窗子和糧面上部軸流風(fēng)機(jī)，使得冷空氣由窗口進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)與熱空氣進(jìn)行熱交換，最后熱空氣自軸流風(fēng)機(jī)口排出倉(cāng)外，把白天太陽(yáng)輻射傳入倉(cāng)內(nèi)的熱量帶走，降低倉(cāng)內(nèi)空間溫度。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫、倉(cāng)溫、表層均溫和整倉(cāng)均溫變化情況

2.1.1 氣溫與倉(cāng)溫變化情況

由圖3可知，氣溫在6月大幅度驟升，由5月29日的22.7 ℃上升到6月19日的35.6 ℃，OP8倉(cāng)倉(cāng)溫則在7月大幅度上升，由6月28日的23.9 ℃上升到7月30日的31.9 ℃，這是由于糧堆“冷心”的作用，可間接影響倉(cāng)溫，使得倉(cāng)溫變化滯后于氣溫，說明倉(cāng)房隔熱性較好。而 OP6倉(cāng)溫基本穩(wěn)定在 27 ℃以下，空調(diào)設(shè)置溫度為25 ℃，說明空調(diào)控溫并不能使倉(cāng)溫完全達(dá)到預(yù)期設(shè)定的溫度目標(biāo)，但能較好的抑制倉(cāng)溫的上升。

圖3 氣溫與倉(cāng)溫變化圖

2.1.2 表層均溫與整倉(cāng)均溫變化情況

由圖3～4發(fā)現(xiàn)，空調(diào)控溫期間5月15日至9月3日，OP6表層均溫在25 ℃以下，同時(shí)整倉(cāng)均溫低于 20 ℃，但在空調(diào)停止運(yùn)行后，OP6表層均溫及整倉(cāng)均溫呈現(xiàn)一個(gè)輕微上升，并在兩周左右后局部溫度超過了 25 ℃，這說明利用空調(diào)控溫技術(shù)可有效的將糧倉(cāng)控制在準(zhǔn)低溫儲(chǔ)藏水平。兩倉(cāng)表層均溫溫差于 7月初逐漸增大，9月初趨于穩(wěn)定，而整倉(cāng)均溫卻相差不大，這點(diǎn)有效說明了空調(diào)發(fā)揮作用的主要時(shí)段為在7～8月高溫階段，且主要作用在糧堆表層，對(duì)糧堆較深層影響不大。

圖4 表層均溫與整倉(cāng)均溫變化圖

2.2 品質(zhì)變化

由表2可知，在實(shí)驗(yàn)期間常規(guī)倉(cāng)OP8較實(shí)驗(yàn)倉(cāng)OP6整體出現(xiàn)了水分丟失，黃粒米率和脂肪酸值增長(zhǎng)幅度更大的現(xiàn)象。在水分方面，OP6整倉(cāng)基本變化不大，表層（50 cm）失水較多，由12.6%下降到了12.1%，而OP8整倉(cāng)和各層皆存在些微水分損失，在0.2%左右的水平，這表明空調(diào)控溫使糧倉(cāng)達(dá)到準(zhǔn)低溫儲(chǔ)藏水平能起到一定保水作用，但會(huì)使糧堆表層丟失部分水分；在黃粒米率和脂肪酸值方面，OP6倉(cāng)整體黃粒米率上升0.3%，脂肪酸值增長(zhǎng)2 mgKOH/100 g，而OP8倉(cāng)整體黃粒米率上升0.5%，脂肪酸值增長(zhǎng)3.9 mgKOH/100 g，兩倉(cāng)皆出現(xiàn)一定程度的上升，但常規(guī)倉(cāng)OP8整體上升幅度更大，這表明空調(diào)控溫技術(shù)還能起到一定的延緩糧食黃變、陳化的作用，這對(duì)延長(zhǎng)儲(chǔ)備糧的輪換周期，保障糧食品質(zhì)起到關(guān)鍵的作用。

表2 OP6和0P8倉(cāng)稻谷水分、黃粒米、脂肪酸值變化情況

2.3 蟲害情況

由表3可知，在9月份，兩倉(cāng)均發(fā)生蟲害情況，其中 OP6倉(cāng)蟲害密度達(dá)到3頭/kg，且 OP8倉(cāng)在倉(cāng)內(nèi)有生物防治技術(shù)的運(yùn)用下，蟲害密度為8頭/kg，仍大于OP6倉(cāng)，這說明空調(diào)控溫技術(shù)的運(yùn)用還能一定程度上抑制蟲害密度的增長(zhǎng)，但倉(cāng)內(nèi)仍有蟲害的發(fā)生，因此無(wú)法僅靠空調(diào)控溫技術(shù)來達(dá)到避免熏蒸的效果。

表3 OP6和0P8倉(cāng)蟲害密度（主要害蟲）變化情況

2.4 效益分析

根據(jù)表4計(jì)量?jī)蓚}(cāng)用電費(fèi)用發(fā)現(xiàn)，空調(diào)控溫技術(shù)儲(chǔ)糧相較軸流風(fēng)機(jī)排除積熱方法儲(chǔ)糧每噸用電成本約高出 0.93元/噸，但在品質(zhì)方面，空調(diào)倉(cāng)OP6的糧質(zhì)新鮮度優(yōu)于常規(guī)倉(cāng)OP8，脂肪酸值上升幅度僅為常規(guī)倉(cāng)的50%，如果在輪換銷售中按質(zhì)論價(jià)，每噸糧預(yù)計(jì)可提高售價(jià)20元左右；在水分方面，空調(diào)倉(cāng)比常規(guī)倉(cāng)少丟失 0.3%的水分，每噸糧預(yù)計(jì)可產(chǎn)生7元左右的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)更有利于對(duì)接糧食的加工生產(chǎn)，降低碎米率；在倉(cāng)儲(chǔ)成本方面，空調(diào)控溫技術(shù)的運(yùn)用還能一定程度上抑制蟲害密度的增長(zhǎng)，減少施藥的熏蒸量，節(jié)約倉(cāng)儲(chǔ)成本。綜上，空調(diào)控溫儲(chǔ)糧技術(shù)既能保證糧食的數(shù)量，又能保證糧食的品質(zhì)和安全，顯著提高經(jīng)濟(jì)效益，或因儲(chǔ)糧品質(zhì)陳化程度較低，可延長(zhǎng)一年的儲(chǔ)存期，更有助于國(guó)家的糧食宏觀調(diào)控。若利用糧倉(cāng)專用空調(diào)控溫技術(shù)對(duì)優(yōu)質(zhì)中晚稻進(jìn)行準(zhǔn)低溫儲(chǔ)藏，則能更好體現(xiàn)該技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。

表4 OP6倉(cāng)與OP8倉(cāng)能耗情況

3 結(jié)論

本文根據(jù)空調(diào)倉(cāng)和常規(guī)倉(cāng)中的溫度變化，品質(zhì)變化及蟲害情況，分析空調(diào)控溫技術(shù)的在糧倉(cāng)中的運(yùn)用效果及經(jīng)濟(jì)效益，得出以下結(jié)論：

糧倉(cāng)專用空調(diào)能在高溫天氣時(shí)間段較好的抑制倉(cāng)溫增長(zhǎng)，但不能使倉(cāng)溫完全達(dá)到設(shè)置溫度以下，在糧倉(cāng)專用空調(diào)設(shè)置溫度為25 ℃的情況下，可保證糧堆達(dá)到準(zhǔn)低溫儲(chǔ)藏水平。兩倉(cāng)表層均溫溫差于 7月初逐漸增大，9月初趨于穩(wěn)定，而整倉(cāng)均溫卻相差不大，這點(diǎn)有效說明了空調(diào)發(fā)揮作用的主要時(shí)段為在7～8月高溫階段，且主要作用在糧堆表層，對(duì)糧堆較深層影響不大。

空調(diào)控溫使糧倉(cāng)達(dá)到準(zhǔn)低溫儲(chǔ)藏水平能起到一定的保水，延緩糧食黃變，陳化的作用，但空調(diào)的使用會(huì)使倉(cāng)內(nèi)糧堆表層丟失部分水分。

糧倉(cāng)專用空調(diào)控溫技術(shù)的運(yùn)用還能一定程度上抑制蟲害密度的增長(zhǎng)，但倉(cāng)內(nèi)仍有蟲害的發(fā)生，無(wú)法僅靠空調(diào)控溫技術(shù)來達(dá)到避免熏蒸的效果。

空調(diào)倉(cāng) OP6的糧質(zhì)新鮮度明顯優(yōu)于常規(guī)倉(cāng)OP8，且脂肪酸值上升幅度低于常規(guī)倉(cāng)，同時(shí)糧倉(cāng)專用空調(diào)控溫技術(shù)的運(yùn)用還能減少水分的流失及熏蒸的施藥量，既保證了糧食的數(shù)量，又保證了糧食的品質(zhì)和安全，相較于少許的能耗費(fèi)用，可產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

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