新型降溫方式在大米中的應用試驗

唐春輝，陳子光,*，陳世杰，黃嘉琪，陳兆斌，黃志健

1.佛山市糧食集團有限公司南海儲備分公司 (佛山 528000)2.佛山直屬糧食儲備庫有限公司 (佛山 528000)

成品糧大米是由稻谷碾去內、外穎、果皮和種皮后的白米，由于胚乳直接外露，易受外界溫、濕、氧等環境因素的影響和害蟲、霉菌的直接侵害，容易吸濕返潮，引起發熱發霉變質。溫度、水分是影響大米儲存品質的重要因素[1]。隨著大米儲備量不斷增加，輪換頻繁且地處高溫高濕的華南地區，新入庫大米的糧溫易受氣溫的影響，難以滿足安全儲糧的要求。為此，快速、安全、有效地降低新入庫大米的糧溫，確保儲存安全，減少微生物、害蟲對大米的損害，能夠有效的延緩大米品質劣變，延長儲存時間，對糧食安全儲藏有著十分重要的意義[2-3]。

在實垛儲存成品包裝大米時發現，僅采用空調控溫對實垛內部降溫效果不顯著，降到理想溫度所需時間較長，能源利用率低，保管成本也隨之增加。特此開展了新型降溫方式的探究，研究布置PVC管道并輔以離心風機通風降溫的大米堆垛的降溫效果。

1 材料和方法

1.1 儲糧基本情況

儲存大米的高大平房倉均為2018年交付使用，倉房長寬為21 m×60 m，倉容為3 000 t，倉內平均分成8個堆垛，且倉內均安裝了五套控溫空調機組，倉房結構設施基本一致。試驗組選用本庫的P1倉07堆，對照組選用P2倉07堆，各堆位儲糧情況見表1。

表1 試驗倉與對照倉儲糧概況

1.2 主要設備

谷物智能無線糧情測控系統，CF-3.5A型大米專用離心風機3臺，單臺功率2.2 kW，風量3 000～4 800 m3/h；PVC管道“一橫兩豎”三組，管徑Φ160 mm，管上均勻鉆有Φ8 mm孔洞，開孔率約為25%，空調為SLG-400WDL(-3)-BFT型并聯式蒸發螺桿低溫冷水機組，總功率296 kW，倉內單臺空調分機功率為4.93 kW。

1.3 方法

1.3.1管道布置

成品包裝大米入倉時，試驗堆在大米離地第二層上按照“一橫兩豎”組合均勻布置3組PVC管道，情況見圖1。試驗堆中PVC管道均勻分布在堆垛內，底部橫管與大米專用離心風機連接，內部管道連接處選用PVC材質的三通聯接，橫管末端及豎管頂端均覆有蓋子，這樣可以有效的使冷氣在米堆內部均勻擴散，提高堆垛內部與冷氣的接觸面積。對照堆內不布置管道，實心堆垛。

待米堆成垛，入庫完畢后，通過空調控溫來調節倉內溫度，試驗堆開啟大米專用離心風機向米堆中鼓入冷氣，使堆垛內部空氣流通。

試驗組從2022年6月29日開始通風，每天上午9點開啟兩臺空調及離心風機，下午5點關閉，每天降溫時長為8 h；對照組于2021年9月12日大米入庫后僅通過空調調節倉溫來進行降溫，每天上午9點開啟兩臺空調至下午5點；在試驗期間兩糧堆溫度均由谷物智能無線糧情測控系統每日定時上午8點半測溫并保存記錄，待達到降溫目的后，扦樣檢測，對比分析通風前后水分變化情況及通風成效。

圖1 試驗堆PVC管道布置示意圖

1.3.2測溫電纜布置

試驗堆和對照堆均嚴格按照《糧油儲藏技術規范》GB/T 29890—2013布置測溫電纜[4]，大米堆垛測溫電纜的布置方式見圖2。每個堆垛布置上、中、下三層測溫電纜，每層兩條，總計6條；每條測溫電纜有5個測溫點，共計30個測溫點，中層兩條電纜的3號測溫點所測溫度的均值即為中心點糧溫。采用“N”字型的布線方法，讓測溫點測得溫度能夠準確有效地反映糧堆整體情況及實際溫度。測溫電纜接頭處外接采集器，聯通谷物智能無線糧溫測控系統后即可實現每日定時無線測溫并存檔，方便了保管人員對于倉內糧溫的把控。

圖2 測溫電纜布置示意圖

2 結果與討論

2.1 糧溫對比分析

試驗堆采用空調調節倉溫，堆垛內布置有3組PVC管道，并外接離心風機進行通風，本次通風的目的為將新入庫大米的糧溫控制在25 ℃以下，根據糧溫變化情況，7月8日為通風結束時間，每天通風8 h，累計通風時長88 h。通風結束后繼續觀察糧溫變化情況，記錄試驗堆的三溫及中心點糧溫。對照堆上一年僅采用空調控溫來降低糧溫，降溫時間為9月12日至11月15日共65 d，累計時長520 h，記錄其三溫及中心點糧溫。

根據記錄的數據作出對應的溫度變化趨勢圖，分別為圖3和圖4。試驗組比對照組的初始平均糧溫高0.5 ℃，中心糧溫低0.4 ℃。試驗組經過88 h的通風后，平均糧溫由28.6 ℃降至24.6 ℃，降低了4.0℃；中心點糧溫由29.0 ℃降至24.5 ℃，降低了4.5 ℃。對照組經過長達520 h的空調降溫后，平均糧溫由28.1 ℃降至25.8 ℃，降低了2.3 ℃；中心點糧溫由29.4 ℃降至25.7 ℃，降低了4.7 ℃。由圖3、圖4可知，試驗堆的平均糧溫和中心糧溫降溫效率遠大于對照堆，可以看出實垛中布置PVC管道并外接離心風機送風的降溫效果較好，均溫效果好，可以極大的降低大米在后續儲藏過程中出現結露的風險，較快地安全有效降低糧溫。

圖3 試驗堆糧溫變化趨勢

圖4 對照堆糧溫變化趨勢

2.2 水分對比分析

大米的水分含量是影響其質量的重要因素之一，如果水分含量過低，大米的新鮮度和食味會下降，在加工過程中碎米率也會明顯變高；就儲藏而言，水分過高不利于其保存，易受外界溫濕度的影響及微生物和害蟲的損害，而水分過低，則易在后期出庫、銷售及加工時出現“爆腰”。在保管過程中水分損失過多直接影響經濟效益，也對儲藏技術造成了挑戰[5-6]。試驗堆和對照堆在經過降溫后再次扦樣檢測，具體水分變化情況見表2。

在經過降溫后，試驗堆大米水分損失了0.4%，對照堆大米水分損失了0.3%；可以看出對照堆采用堆內布置PVC管道并輔以離心風機通風的降溫方式對水分的影響不大，兩堆垛降溫前后水分損失差異不大。

表2 試驗組和對照組降溫前后水分變化表

2.3 能效分析

試驗堆的平均糧溫降低了4.0 ℃，累計進行了88 h的通風，采用3臺大米專用離心風機，單臺離心風機額定功率為2.2 kW，離心風機能耗為580.8 kW·h，工業用電費以0.55 元/kW·h計，費用為319.44 元。試驗堆儲量為375 t，每噸大米通風成本為0.85元。降溫期間空調總能耗為867.68 kW·h，費用為477.22元，倉內儲量為3 000 t，每噸空調控溫成本為0.16元，每噸大米降溫成本為0.25元/℃。

對照堆平均糧溫降低了2.3 ℃，累計進行了520 h的空調降溫，總能耗為5 127.2 kW·h，費用為2 819.96元，每噸空調控溫成本為0.94元，每噸大米降溫成本為0.41元/℃，在降低相同溫度時，試驗堆所需能耗明顯少于對照堆，保證降溫效果的同時，也能實現節能降耗。

3 結論

通過兩種降溫方式的試驗對比可以看出，在大米堆垛內布置PVC管道并輔以離心風機送風的降溫形式可以在較短的時間內實現堆垛及內部中心點糧溫下降，水分損失不大，所需能耗較小，降溫效率高且均溫效果好；當大米堆垛內部出現高溫、高水分等異常狀況時，也可通過PVC管道外接風機來實現局部降溫降水，預防堆內出現結露，從根本上解決了實垛內部糧溫高、易吸濕返潮，引起發熱發霉變質等的問題，確保了大米在儲存過程中的安全，也一定程度上減輕了保管人員的后期工作負擔。

大米堆垛內部布置的PVC管道充當了空氣分配器的角色，可以讓氣體更有效的分布在米堆內部，隨著氮氣氣調技術的推廣運用，大米堆垛一般采用“六面密閉”的方式進行充氮，在非常有限的空間內，堆內的PVC管道可以有效地解決氮氣濃度不均的問題，提高氮氣氣調的效率，推動綠色儲糧技術的運用與發展，實現糧食的高效保管[7]。

在取得較好的試驗效果的同時，考慮到空調和風機的啟用時間相對固定，可能存在冷源、電量的浪費，為確保整套設施在后續降溫儲藏中的高效應用，可以從調控倉溫、風機啟用時間及管道的布置方式等方面考慮。如何在后續的降溫儲藏中更好的節約能源，還需進一步深入探索。