吳樹(shù)會(huì)　袁旭文　朱毅強(qiáng)　鄧樹(shù)華　周劍宇　蘇振華　承潛凱

[摘要]為了研究淺層地能低溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)應(yīng)用于湖南省秈稻儲(chǔ)藏的可行性，株洲湘淥米業(yè)有限責(zé)任公司對(duì)倉(cāng)房氣密性進(jìn)行了改造，安裝了淺層地能低溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)，結(jié)合食品級(jí)惰性粉防治害蟲(chóng)技術(shù)，開(kāi)展了淺層地能表層控溫度夏儲(chǔ)藏秈稻試驗(yàn)。結(jié)明表明，淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)在控制溫度、延緩糧食品質(zhì)劣變方面具有顯著效果，結(jié)合食品級(jí)惰性粉防治害蟲(chóng)技術(shù)，能夠有效控制儲(chǔ)糧害蟲(chóng)，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益顯著。因此，淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)是一項(xiàng)技術(shù)成熟的、值得大規(guī)模推廣的儲(chǔ)糧技術(shù)。

[關(guān)鍵詞]淺層地能;綠色儲(chǔ)藏;秈稻;度夏儲(chǔ)藏

中圖分類(lèi)號(hào)：S379文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202004

低溫儲(chǔ)糧是世界公認(rèn)的最綠色的科學(xué)儲(chǔ)糧方法，具有延緩糧食劣變、抑制儲(chǔ)糧害蟲(chóng)發(fā)生、降低糧食保管勞動(dòng)強(qiáng)度三大突出優(yōu)勢(shì)[1]。傳統(tǒng)的低溫儲(chǔ)糧主要利用冬季冷空氣進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)降溫或通過(guò)機(jī)械制冷降溫，一方面受氣溫條件的限制，難以實(shí)現(xiàn)高溫季節(jié)的低溫儲(chǔ)糧，另一方面機(jī)械制冷運(yùn)行成本高，電能消耗過(guò)多，環(huán)境友好性較差。因此，開(kāi)發(fā)一種環(huán)境友好型的可依賴(lài)新能源，提高資源的有效利用率，不僅對(duì)糧食行業(yè)至關(guān)重要，也是人類(lèi)生產(chǎn)、生活過(guò)程中維持社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，保障自然和諧共生的關(guān)鍵所在。

淺層地能是指地球淺表層數(shù)百米內(nèi)的土壤砂石和地下水中所蘊(yùn)藏的低溫?zé)崮?，是一種可再生能源，溫度較為恒定[2-3]。近年來(lái)，利用淺層地能作為建筑、倉(cāng)儲(chǔ)行業(yè)的能源成為研究的熱點(diǎn)。我國(guó)部分糧庫(kù)的管理和建設(shè)人員充分意識(shí)到綠色儲(chǔ)糧的重要性，率先探索淺層地能在低溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)中的應(yīng)用[4-5]。目前，湖南省作為中高溫高濕地區(qū)生態(tài)儲(chǔ)糧區(qū)，高溫高濕時(shí)間長(zhǎng)，亟需綠色、高效、低成本的低溫儲(chǔ)糧技術(shù)，且尚無(wú)淺層地能低溫儲(chǔ)糧的應(yīng)用報(bào)道。對(duì)此，株洲湘淥米業(yè)有限責(zé)任公司于2019年建設(shè)淺層地能低溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)儲(chǔ)藏秈稻的效果開(kāi)展了性能測(cè)試。

1 材料與方法

1.1 供試倉(cāng)房

選擇3幢建造時(shí)間相同、氣密性相當(dāng)、儲(chǔ)糧品種相同、入糧時(shí)間相同的高大平房倉(cāng)作為供試倉(cāng)房。其中，2號(hào)倉(cāng)、4號(hào)倉(cāng)為試驗(yàn)倉(cāng)，13號(hào)倉(cāng)為對(duì)照倉(cāng)。通風(fēng)道全部采用地上籠，支風(fēng)道為一機(jī)風(fēng)道，風(fēng)道材料為厚度2.5mm、直徑500mm的鍍鋅鋼板，采用橋形開(kāi)孔，開(kāi)孔率35%。

1.2 供試糧食

供試糧食基本情況如表1所示。

1.3 試驗(yàn)內(nèi)容

1.3.1 淺層地能低溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)

淺層地能低溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)降溫有兩種模式，一種是表層控溫，一種是整倉(cāng)降溫，具體情況如圖1所示。表層控溫適用于經(jīng)歷過(guò)冬季自然低溫儲(chǔ)藏后糧食的度夏儲(chǔ)藏，整倉(cāng)降溫適用于夏季入倉(cāng)時(shí)糧食溫度過(guò)高急需通風(fēng)降溫的情況。本試驗(yàn)采用表層控溫模式。當(dāng)試驗(yàn)倉(cāng)采用表層控溫模式時(shí)，開(kāi)啟表層降溫外機(jī)和表層降溫內(nèi)機(jī)，控制糧堆表層溫度。

1.3.2 系統(tǒng)運(yùn)行

試驗(yàn)倉(cāng)安裝淺層地能低溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)，平均糧溫達(dá)到20℃時(shí)或局部最高糧溫達(dá)到25℃時(shí)，啟動(dòng)淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)，待外溫穩(wěn)定的降低到25℃以下時(shí)，關(guān)閉系統(tǒng)。對(duì)照倉(cāng)采用常規(guī)儲(chǔ)糧技術(shù)，即采用機(jī)械通風(fēng)降溫和磷化氫熏蒸殺蟲(chóng)技術(shù)，定期檢測(cè)供試糧堆溫度、濕度和害蟲(chóng)變化情況，以及供試糧堆儲(chǔ)存指標(biāo)變化情況。每個(gè)倉(cāng)房均獨(dú)立安裝電表，記錄整個(gè)試驗(yàn)期間耗電量。運(yùn)行期間定期檢測(cè)倉(cāng)房和糧堆溫度、濕度變化情況，試驗(yàn)前后檢測(cè)糧食儲(chǔ)存品質(zhì)，溫度、濕度檢測(cè)時(shí)間統(tǒng)一為上午10點(diǎn)。

1.3.3 氣密性改造

試驗(yàn)倉(cāng)房氣密性改造手段包括墻體隔熱、地坪修復(fù)、倉(cāng)頂?shù)蹴數(shù)龋瑲饷苄愿脑旌?，檢測(cè)倉(cāng)房的氣密性。

1.3.4 害蟲(chóng)防治

待最高糧溫上升至20℃時(shí)，在糧堆表層至深30cm處施用儲(chǔ)糧防護(hù)劑食品級(jí)惰性粉，施用劑量為60kg/1 000m2，在糧情檢測(cè)門(mén)處利用食品級(jí)惰性粉打防蟲(chóng)線。待對(duì)照倉(cāng)害蟲(chóng)達(dá)到“一般蟲(chóng)糧”等級(jí)時(shí)，開(kāi)展磷化氫環(huán)流熏蒸。

1.3.5 品質(zhì)檢測(cè)與檢測(cè)方法

每月定期檢測(cè)供試糧食儲(chǔ)藏品質(zhì)，檢測(cè)指標(biāo)為脂肪酸值和水分，脂肪酸值檢測(cè)方法按《糧油檢驗(yàn) 糧食、油料脂肪酸值測(cè)定》（GB/T 5510—2011）執(zhí)行，水分檢測(cè)方法按《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測(cè)定》（GB 5009.3—2016）執(zhí)行。

1.3.6 試驗(yàn)時(shí)間

2019年4月至2019年12月。

1.3.7 數(shù)據(jù)處理方法

采用DPS數(shù)據(jù)處理軟件和Excel辦公軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 倉(cāng)房氣密性

倉(cāng)房氣密性是倉(cāng)房保溫隔熱的重要因素。各供試倉(cāng)房氣密性如圖2所示，經(jīng)倉(cāng)房氣密性改造后，試驗(yàn)倉(cāng)2號(hào)倉(cāng)、4號(hào)倉(cāng)的倉(cāng)房氣密性顯著高于未改造的對(duì)照倉(cāng)13號(hào)倉(cāng)。經(jīng)顯著性分析表明，試驗(yàn)倉(cāng)2號(hào)倉(cāng)、4號(hào)倉(cāng)的倉(cāng)房氣密性無(wú)顯著性差異，2號(hào)倉(cāng)、4號(hào)倉(cāng)的倉(cāng)房氣密性與對(duì)照倉(cāng)13號(hào)倉(cāng)之間存在顯著性差異（P<0.05）。

2.2 溫度控制

2.2.1 最高糧溫

供試倉(cāng)最高糧溫變化情況如圖3所示。試驗(yàn)倉(cāng)2號(hào)倉(cāng)和4號(hào)倉(cāng)最高糧溫變化較為平緩，且基本保持一致，最高糧溫最大值分別為22.8℃和22.6℃;對(duì)照倉(cāng)13號(hào)倉(cāng)最高糧溫隨著外溫的變化呈現(xiàn)先上升后下降的總體趨勢(shì)，最高糧溫達(dá)36.2℃。結(jié)果表明，淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)在控制最高糧溫方面效果顯著，較好地實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)低溫儲(chǔ)糧。

2.2.2 最低糧溫

供試倉(cāng)最低糧溫變化情況如圖4所示。3個(gè)供試倉(cāng)最低糧溫均隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸升高，試驗(yàn)倉(cāng)2號(hào)倉(cāng)和4號(hào)倉(cāng)最低糧溫增長(zhǎng)較為平緩且基本保持一致，最高值分別為12.8℃和12.2℃，對(duì)照倉(cāng)13號(hào)倉(cāng)最低糧溫增長(zhǎng)較為積極，最高值達(dá)17.9℃。結(jié)果表明，淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)在控制最低糧溫方面效果顯著。

2.2.3 平均糧溫

供試倉(cāng)平均糧溫變化情況如圖5所示。3個(gè)供試倉(cāng)平均糧溫均隨著時(shí)間的延長(zhǎng)整體呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，試驗(yàn)倉(cāng)2號(hào)倉(cāng)和4號(hào)倉(cāng)平均糧溫增長(zhǎng)較為平緩，且基本保持一致，最高值分別為18.8℃和18.5℃，對(duì)照倉(cāng)13號(hào)倉(cāng)平均糧溫增長(zhǎng)較為積極，最高值達(dá)26.8℃。結(jié)果表明，淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)在控制平均糧溫方面效果顯著，較好地實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)低溫儲(chǔ)糧。

2.3 害蟲(chóng)防治

供試倉(cāng)所儲(chǔ)糧食蟲(chóng)糧等級(jí)情況如表2所示。試驗(yàn)倉(cāng)2號(hào)倉(cāng)和4號(hào)倉(cāng)度夏期間蟲(chóng)糧等級(jí)一直維持在“基本無(wú)蟲(chóng)糧”等級(jí)，對(duì)照倉(cāng)13號(hào)倉(cāng)于7月份達(dá)到“一般蟲(chóng)糧”等級(jí)，8月初開(kāi)展磷化氫環(huán)流熏蒸。結(jié)果表明，在控制溫度的條件下，利用食品級(jí)惰性粉防治儲(chǔ)糧害蟲(chóng)的方法效果顯著。

2.4 延緩品質(zhì)劣變

2.4.1 水分

供試倉(cāng)所儲(chǔ)糧食水分變化情況如圖6所示。試驗(yàn)倉(cāng)水分損失較小，兩個(gè)試驗(yàn)倉(cāng)的水分損失均為0.1%，對(duì)照倉(cāng)的水分損失較大，為0.2%。結(jié)果表明，淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)在保持糧食水分方面效果顯著。

2.4.2 脂肪酸值

供試倉(cāng)所儲(chǔ)糧食脂肪酸值變化情況如圖7所示。3個(gè)供試倉(cāng)脂肪酸值均隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，試驗(yàn)倉(cāng)2號(hào)倉(cāng)和4號(hào)倉(cāng)的脂肪酸值變化較小，增長(zhǎng)率分別為6.4%和5.1%，對(duì)照倉(cāng)13號(hào)倉(cāng)的脂肪酸值增長(zhǎng)較快，增長(zhǎng)率達(dá)21.5%，顯著高于試驗(yàn)倉(cāng)房的增長(zhǎng)率。結(jié)果表明，淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)在延緩糧食品質(zhì)劣變方面效果顯著。

2.5 經(jīng)濟(jì)效益分析

2.5.1 耗電費(fèi)用

供試倉(cāng)房耗電量、噸糧耗電量和耗電費(fèi)用情況如表3所示。試驗(yàn)倉(cāng)2號(hào)倉(cāng)和4號(hào)倉(cāng)噸糧耗電量和電費(fèi)基本保持一致，噸糧耗電量分別為1.34（kW·h）/t和1.33（kW·h）/t，電費(fèi)分別為7 200元和7 098元;對(duì)照倉(cāng)13號(hào)倉(cāng)噸糧耗電量低于試驗(yàn)倉(cāng)，為0.53（kW·h）/t，電費(fèi)2 800元。與對(duì)照倉(cāng)相比，試驗(yàn)倉(cāng)利用淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)儲(chǔ)藏稻谷，耗電費(fèi)用平均高出4 349元。結(jié)果表明，利用淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)耗電量和耗電費(fèi)用高于常規(guī)儲(chǔ)藏技術(shù)。

2.5.2 節(jié)省水分的經(jīng)濟(jì)效益

試驗(yàn)倉(cāng)具有較好的水分保持效果。以3個(gè)供試倉(cāng)房平均糧食重量為基數(shù)，將節(jié)省的水分損失0.1%折算成糧食重量，根據(jù)2 600元/t的價(jià)格，計(jì)算經(jīng)濟(jì)效益，具體計(jì)算如式（1）所示。結(jié)果表明，利用淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)，僅控制糧食水分損失一項(xiàng)所獲得的直接經(jīng)濟(jì)效益達(dá)13 850元。水分節(jié)省的經(jīng)濟(jì)效益=平均糧食重量×節(jié)省的水分損失×2 600元/t=5 327t×0.001×2 600元/t≈13 850元。

2.5.3 銷(xiāo)售的經(jīng)濟(jì)效益

根據(jù)利用淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)儲(chǔ)藏稻谷有利于延緩糧食品質(zhì)劣變的試驗(yàn)結(jié)果，可以推測(cè)出試驗(yàn)稻谷出倉(cāng)時(shí)，其品嘗評(píng)分值顯著高于對(duì)照倉(cāng)。根據(jù)依質(zhì)論價(jià)的市場(chǎng)規(guī)律，試驗(yàn)稻谷出倉(cāng)銷(xiāo)售時(shí)的價(jià)格將高于對(duì)照倉(cāng)，即使按1kg糧食高于對(duì)照倉(cāng)0.02元計(jì)算，所獲得的銷(xiāo)售經(jīng)濟(jì)效益=平均糧食重量×0.02=5 327t×0.02元/kg=106 540元。按3年儲(chǔ)藏期計(jì)算，年經(jīng)濟(jì)效益=106 540元÷3=35 513元。

因此，與對(duì)照倉(cāng)相比，利用淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)儲(chǔ)藏稻谷所獲得的年經(jīng)濟(jì)效益=節(jié)省水分的經(jīng)濟(jì)效益+銷(xiāo)售的經(jīng)濟(jì)效益-高出的耗電費(fèi)用=35 513元+13 850元-4 349元=4 5014元。

3 結(jié) 論

試驗(yàn)結(jié)果表明，利用淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)在湖南省度夏儲(chǔ)藏秈稻，在控制最高糧溫、最低糧溫和平均糧溫方面，效果顯著，較好地實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)低溫儲(chǔ)糧;在防治儲(chǔ)糧害蟲(chóng)方面，結(jié)合食品級(jí)惰性粉防治害蟲(chóng)技術(shù)，使試驗(yàn)糧堆度夏期間蟲(chóng)糧等級(jí)一直處于“基本無(wú)蟲(chóng)糧”狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了免熏蒸殺蟲(chóng)的目標(biāo);在延緩糧食品質(zhì)劣變方面，試驗(yàn)倉(cāng)糧食水分由13.4%下降至13.3%，水分損失與對(duì)照倉(cāng)相比較小，脂肪酸值增長(zhǎng)率分別為6.4%和5.1%，脂肪酸值增長(zhǎng)速度與對(duì)照倉(cāng)相比較為緩慢，延緩糧食品質(zhì)劣變效果顯著;在耗能方面，試驗(yàn)倉(cāng)噸糧耗電量分別為1.34（kW·h）/t和1.33（kW·h）/t，高于對(duì)照倉(cāng);在經(jīng)濟(jì)效益方面，與對(duì)照倉(cāng)相比，試驗(yàn)倉(cāng)所獲得的年經(jīng)濟(jì)效益高達(dá)45 014元。由此可見(jiàn)，淺層地能表層控溫儲(chǔ)糧系統(tǒng)是一項(xiàng)技術(shù)成熟的儲(chǔ)糧技術(shù)，經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益顯著。

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