新型降温方式在大米中的应用试验

唐春辉，陈子光,*，陈世杰，黄嘉琪，陈兆斌，黄志健

1.佛山市粮食集团有限公司南海储备分公司 (佛山 528000)2.佛山直属粮食储备库有限公司 (佛山 528000)

成品粮大米是由稻谷碾去内、外颖、果皮和种皮后的白米，由于胚乳直接外露，易受外界温、湿、氧等环境因素的影响和害虫、霉菌的直接侵害，容易吸湿返潮，引起发热发霉变质。温度、水分是影响大米储存品质的重要因素[1]。随着大米储备量不断增加，轮换频繁且地处高温高湿的华南地区，新入库大米的粮温易受气温的影响，难以满足安全储粮的要求。为此，快速、安全、有效地降低新入库大米的粮温，确保储存安全，减少微生物、害虫对大米的损害，能够有效的延缓大米品质劣变，延长储存时间，对粮食安全储藏有着十分重要的意义[2-3]。

在实垛储存成品包装大米时发现，仅采用空调控温对实垛内部降温效果不显著，降到理想温度所需时间较长，能源利用率低，保管成本也随之增加。特此开展了新型降温方式的探究，研究布置PVC管道并辅以离心风机通风降温的大米堆垛的降温效果。

1 材料和方法

1.1 储粮基本情况

储存大米的高大平房仓均为2018年交付使用，仓房长宽为21 m×60 m，仓容为3 000 t，仓内平均分成8个堆垛，且仓内均安装了五套控温空调机组，仓房结构设施基本一致。试验组选用本库的P1仓07堆，对照组选用P2仓07堆，各堆位储粮情况见表1。

表1 试验仓与对照仓储粮概况

1.2 主要设备

谷物智能无线粮情测控系统，CF-3.5A型大米专用离心风机3台，单台功率2.2 kW，风量3 000～4 800 m3/h；PVC管道“一横两竖”三组，管径Φ160 mm，管上均匀钻有Φ8 mm孔洞，开孔率约为25%，空调为SLG-400WDL(-3)-BFT型并联式蒸发螺杆低温冷水机组，总功率296 kW，仓内单台空调分机功率为4.93 kW。

1.3 方法

1.3.1管道布置

成品包装大米入仓时，试验堆在大米离地第二层上按照“一横两竖”组合均匀布置3组PVC管道，情况见图1。试验堆中PVC管道均匀分布在堆垛内，底部横管与大米专用离心风机连接，内部管道连接处选用PVC材质的三通联接，横管末端及竖管顶端均覆有盖子，这样可以有效的使冷气在米堆内部均匀扩散，提高堆垛内部与冷气的接触面积。对照堆内不布置管道，实心堆垛。

待米堆成垛，入库完毕后，通过空调控温来调节仓内温度，试验堆开启大米专用离心风机向米堆中鼓入冷气，使堆垛内部空气流通。

试验组从2022年6月29日开始通风，每天上午9点开启两台空调及离心风机，下午5点关闭，每天降温时长为8 h；对照组于2021年9月12日大米入库后仅通过空调调节仓温来进行降温，每天上午9点开启两台空调至下午5点；在试验期间两粮堆温度均由谷物智能无线粮情测控系统每日定时上午8点半测温并保存记录，待达到降温目的后，扦样检测，对比分析通风前后水分变化情况及通风成效。

图1 试验堆PVC管道布置示意图

1.3.2测温电缆布置

试验堆和对照堆均严格按照《粮油储藏技术规范》GB/T 29890—2013布置测温电缆[4]，大米堆垛测温电缆的布置方式见图2。每个堆垛布置上、中、下三层测温电缆，每层两条，总计6条；每条测温电缆有5个测温点，共计30个测温点，中层两条电缆的3号测温点所测温度的均值即为中心点粮温。采用“N”字型的布线方法，让测温点测得温度能够准确有效地反映粮堆整体情况及实际温度。测温电缆接头处外接采集器，联通谷物智能无线粮温测控系统后即可实现每日定时无线测温并存档，方便了保管人员对于仓内粮温的把控。

图2 测温电缆布置示意图

2 结果与讨论

2.1 粮温对比分析

试验堆采用空调调节仓温，堆垛内布置有3组PVC管道，并外接离心风机进行通风，本次通风的目的为将新入库大米的粮温控制在25 ℃以下，根据粮温变化情况，7月8日为通风结束时间，每天通风8 h，累计通风时长88 h。通风结束后继续观察粮温变化情况，记录试验堆的三温及中心点粮温。对照堆上一年仅采用空调控温来降低粮温，降温时间为9月12日至11月15日共65 d，累计时长520 h，记录其三温及中心点粮温。

根据记录的数据作出对应的温度变化趋势图，分别为图3和图4。试验组比对照组的初始平均粮温高0.5 ℃，中心粮温低0.4 ℃。试验组经过88 h的通风后，平均粮温由28.6 ℃降至24.6 ℃，降低了4.0℃；中心点粮温由29.0 ℃降至24.5 ℃，降低了4.5 ℃。对照组经过长达520 h的空调降温后，平均粮温由28.1 ℃降至25.8 ℃，降低了2.3 ℃；中心点粮温由29.4 ℃降至25.7 ℃，降低了4.7 ℃。由图3、图4可知，试验堆的平均粮温和中心粮温降温效率远大于对照堆，可以看出实垛中布置PVC管道并外接离心风机送风的降温效果较好，均温效果好，可以极大的降低大米在后续储藏过程中出现结露的风险，较快地安全有效降低粮温。

图3 试验堆粮温变化趋势

图4 对照堆粮温变化趋势

2.2 水分对比分析

大米的水分含量是影响其质量的重要因素之一，如果水分含量过低，大米的新鲜度和食味会下降，在加工过程中碎米率也会明显变高；就储藏而言，水分过高不利于其保存，易受外界温湿度的影响及微生物和害虫的损害，而水分过低，则易在后期出库、销售及加工时出现“爆腰”。在保管过程中水分损失过多直接影响经济效益，也对储藏技术造成了挑战[5-6]。试验堆和对照堆在经过降温后再次扦样检测，具体水分变化情况见表2。

在经过降温后，试验堆大米水分损失了0.4%，对照堆大米水分损失了0.3%；可以看出对照堆采用堆内布置PVC管道并辅以离心风机通风的降温方式对水分的影响不大，两堆垛降温前后水分损失差异不大。

表2 试验组和对照组降温前后水分变化表

2.3 能效分析

试验堆的平均粮温降低了4.0 ℃，累计进行了88 h的通风，采用3台大米专用离心风机，单台离心风机额定功率为2.2 kW，离心风机能耗为580.8 kW·h，工业用电费以0.55 元/kW·h计，费用为319.44 元。试验堆储量为375 t，每吨大米通风成本为0.85元。降温期间空调总能耗为867.68 kW·h，费用为477.22元，仓内储量为3 000 t，每吨空调控温成本为0.16元，每吨大米降温成本为0.25元/℃。

对照堆平均粮温降低了2.3 ℃，累计进行了520 h的空调降温，总能耗为5 127.2 kW·h，费用为2 819.96元，每吨空调控温成本为0.94元，每吨大米降温成本为0.41元/℃，在降低相同温度时，试验堆所需能耗明显少于对照堆，保证降温效果的同时，也能实现节能降耗。

3 结论

通过两种降温方式的试验对比可以看出，在大米堆垛内布置PVC管道并辅以离心风机送风的降温形式可以在较短的时间内实现堆垛及内部中心点粮温下降，水分损失不大，所需能耗较小，降温效率高且均温效果好；当大米堆垛内部出现高温、高水分等异常状况时，也可通过PVC管道外接风机来实现局部降温降水，预防堆内出现结露，从根本上解决了实垛内部粮温高、易吸湿返潮，引起发热发霉变质等的问题，确保了大米在储存过程中的安全，也一定程度上减轻了保管人员的后期工作负担。

大米堆垛内部布置的PVC管道充当了空气分配器的角色，可以让气体更有效的分布在米堆内部，随着氮气气调技术的推广运用，大米堆垛一般采用“六面密闭”的方式进行充氮，在非常有限的空间内，堆内的PVC管道可以有效地解决氮气浓度不均的问题，提高氮气气调的效率，推动绿色储粮技术的运用与发展，实现粮食的高效保管[7]。

在取得较好的试验效果的同时，考虑到空调和风机的启用时间相对固定，可能存在冷源、电量的浪费，为确保整套设施在后续降温储藏中的高效应用，可以从调控仓温、风机启用时间及管道的布置方式等方面考虑。如何在后续的降温储藏中更好的节约能源，还需进一步深入探索。