“双碳”目标下稻米产业绿色发展的创新途径

摘要：目前稻米产业流通环节存在从田间至仓厂作业粗放，加工环节干谷接收与储存设施设备简陋、脱壳与谷糙分离流程长、过度加工严重、环境粉尘多且能耗高等问题。针对存在的问题，提出了采用现代技术从田间源头把控原粮内在品质、采用热风与微波相结合的二次干燥工艺并结合杀虫杀菌、采用净谷流通或糙米流转模式、采用高效低能耗稻米加工除尘系统以及适度加工和瓶颈技术攻关等创新途径。

关键词：绿色稻米产业；二次干燥；净谷流通

中图分类号：F323.5 文献标志码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20240305

Innovative ways of green development of rice industry under the goal of carbon peak and carbon neutrality

Yang Xiaoya1， Yang Zhenhe2

（ 1.Hunan Polytechnic of Water Resources and Electric Power， Changsha， Hunan 410131； 2.Hunan Grain and Oil Product Quality Monitoring Center， Changsha， Hunan 410000 ）

Abstract： There are some problems in the green rice industry： extensive operation from the field to the warehouse factory， simple dry grain receiving and storage facilities in the processing link， long separation process from shell and grain coarse， serious excessive processing， high environmental dust and high energy consumption. In view of the existing problems， put forward innovation ways from the perspective of the modern technology from the field source to control the raw food internal quality， the combination of hot air and microwave secondary drying process combined with insecticidal sterilization， the net valley circulation or brown rice circulation mode， using low energy efficiency rice processing dust removal system， and moderate processing and bottleneck technology research.

Key words： green rice industry； secondary drying； clean grain circulation

为实现2030年前碳达峰和努力争取2060年前实现碳中和，国家出台了许多政策，带动相关产业的绿色升级。《中国制造2025》作为实施制造强国战略首个10年的行动纲领，明确提出努力构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系，制造业正改变传统模式，推行绿色技术[1]。粮食产业是一个传统产业，在绿色发展的大潮中也不可能独善其身。

1 粮食产业绿色发展是必然之路

政策方面，2023年5月，农业农村部等6部门在《关于加快粮食产地烘干能力建设的意见》中提出绿色发展、保障安全等原则，要求强化节能、高效、低碳烘干储粮技术装备推广应用，确保噪音、震动、粉尘、烟气等符合环保要求，促进粮食烘干绿色发展[2]。近几年，粮食行政管理部门也频出鼓励政策和绿色发展措施。随着国家对粮食产业的重视，中央和地方政府相继推出了优质粮油工程及其升级版建设、中国好粮油评选等项目，先后发布多个相关行业标准和团体标准，引导产业向更环保更高效节能的方向发展。

市场方面，随着经济的增长和人民生活水平的提高，消费者对大米等主食的需求正在发生变化。肉类、蛋类、奶类在一日三餐中的比重进一步提升，使得稻米作为主食米饭的直接消费量将越来越少，人均用量减半将是趋势。普通大米市场的所谓“稻强米弱”可能长期存在，消费市场将倒逼稻米产业转变传统模式，通过科技创新引领其向健康、低耗、高效的绿色生产模式转型。稻米产业是连接水稻种植与大米消费的重要环节，是保证国家粮食安全的基础环节。在稻米产业中烘干与加工是主要的能耗环节，目前我国谷物烘干机保有量超过14.42万台，年加工大米超过1亿t，稻米加工业在实现“双碳”目标上也可大有作为，走绿色发展是必然之路。

2 稻米产业绿色发展存在的问题

经过多年的发展，我国稻米产业已在技术装备和集约化经营方面取得了显著进步。稻米绿色产业涉及种子、农田及水利灌溉设施、种植的绿色化和产后从田间到餐桌的绿色收储与加工、绿色营销和绿色消费等诸多环节，其中大量的相关技术问题和管理问题，均有待于深入研究，本文主要探讨稻谷产后的相关技术性问题。

2.1 稻米过度加工

碾米是为了将不利于人体消化的皮层适度除掉，改善大米的口感，提高色香味特性。过度加工造成能耗提高、营养下降、出品率降低[3]。中国粮油学会粮油营养分会《稻米营养减损加工与美味白皮书》指出，国内稻米加工糙米出米率平均比日本同行低1.5%～2.0%[4]。主要有三个方面原因：一是大米加工生产方面。企业盲目迎合部分消费者对产品“白、亮、美”的需求而过度碾抛，把大米的功能性成分去掉，作为饲料留给了动物，没有从原粮品质提升、营养健康、节粮减耗、科技创新等重点方面破解产业难题。二是粮机制造方面。为满足加工企业对白、亮、美的追求，粮机企业开发并提供了过度碾白、抛光大米的技术装备。三是法规规范方面。还没有强制的出米率管制法规，对粮食资源高效利用的激励力度还不足以引起企业的高度重视，稻谷资源高效利用主要停留在提倡的方式上。

2.2 稻谷从田间至仓厂环节作业粗放，收割、转运、干燥和储存装备与设施有待提质升级

优良食味的大米与品种、产地气候、栽培技术及农艺等因素相关，也受收割成熟度、干燥技术、原粮储藏、加工和煮饭技术的影响。稻谷产后收割、干燥、储存等环节处理不够精细，严重制约了高品质稻米的发展。一是田间收割方面，稻谷在收获时带入杂质，田间去杂能力还有待提高，另外受季节天气和收割机械操作时间安排等的影响，成熟度把控不精准。二是湿谷干燥方面，产地烘干能力不足，处理不及时或不当，湿谷堆易发热，影响稻谷储藏安全及后续大米加工品质，且湿谷烘干温度、降水速度和缓苏控制不合理，导致稻谷产生裂纹，增加后期加工碎米率。水分没有控制在适宜范围内，也不利于后续砻碾，并影响稻米的口感。三是湿谷转运与储存方面，目前缺少专业装备，采用普通袋装和普通车箱会导致湿谷成堆存放难以及时通风散热。运输及存放时易发热等，对高品质原粮影响较大。

2.3 加工企业原粮接收与储存设施有待提质升级

一是干谷接收设施简陋。卸车效率低、作业时间长，对社会车辆占用时间长；缺少吸尘设施或结构设计不合理，吸尘效果差，作业环境粉尘多。二是原料大多采用简易仓（斗）储存，缺少低温储g5PB/NPH/LVKxVauWOgIdPk65cg88ifo9UCsQdjha04=存设施，不利于原粮保鲜保质。三是虫鼠雀防护设施简陋或者缺失，造成粮耗或导致污染。

2.4 清理设备密闭不严和吸尘装置设置不合理

清理设备的进出料敞口或密闭不到位，吸风口设置与风网设计不合理，沙克龙等卸料、除尘设备选择不当增加风阻，关风器因柔性杂质故障多等导致风网“跑冒漏”严重，影响车间卫生和安全，也造成大量的无效风量和风阻，增加能耗。

2.5 砻碾工段存在需要攻关的难题

目前砻谷与碾米等主要单机需要人工精细操作，智能化设备还不多。一是砻谷机的连续工作性能和自控程度有待进一步提升。近几年，砻谷机的研发发展较快，但与现代化绿色加工需求还有一些差距，还存在一些瓶颈技术问题，如快慢胶辊需要对换劳动强度大，设备震动与噪声等有待进一步改善，脱壳率、老糠含粮等工艺性能指标的智能化检测与反馈控制等等。二是谷糙分离筛的糙、谷调控需要人工操控，缺少智能精准控制技术装置。三是碾米机的重要核心参数与分层碾磨自动调控等核心技术有待研发。

2.6 前期工艺设计不够重视

部分加工企业不重视前期工艺设计，导致厂区分区分段不合理、物流不通畅、加工线适应性不强。对原粮的接收、老糠等副产物及下脚料的处理和存放、成品发运等考虑不全面，生产时内部物流交叉、场景混乱，卫生与安全设施不齐全，没有按粉尘防爆危险分区（20、21、22区）配备电器设备，与相关标准的要求有一定差距。

2.7 采用标准不高，部分标准尚待研究制定

一是采标或执行标准方面。近几年发布了一些与稻米加工相关的行业标准及团体标准，但市场上大部分企业仍然以GB/T 1354为产品标示标准，产品同质化严重，特色不明显。二是加工场所达标情况。部分加工场所与相关标准还有差距，特别是卫生、安全设施与管理等方面尚未达标。三是业内标准体系。大米加工涉及面广且品种多，业内标准体系还不健全，有些环节还需要制定新的标准或修订现有标准来进行规范，特别是加工工艺性能评价与检测、原料米产品等相关标准。

3 绿色稻米加工技术创新途径

实现稻米绿色加工，要在保证稻米产品的食用功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和粮食资源效率的关系，创新推进现代加工模式，节约粮食资源和能源。

3.1 从田间源头把控原粮的内在品质

前期在优选把控粮源品种和绿色种植的基础上，做好田间和各环节品质分析检测监测，根据原粮品质分析检测的情况，确定产品的定位，并选择相应的加工工艺技术。

（1）精细把控田间稻谷收割的成熟度（时点）。强化稻谷在田间成熟度的监测，采用图像识别等现代技术装备监测稻谷成熟度，根据成熟度适时收割，从田间源头把控原粮的内在品质。

（2）提高收割除杂效率，将杂质返还田间。一是精心操控，减少收割时稻秆、稻叶等杂质的带入量；二是从结构等方面提高收割机清杂性能，将湿谷中的杂质尽可能留在田间。

（3）采用湿谷通风转运与储存设施，为湿谷从田间至烘干前保质提供支撑。加强湿谷转运、干燥前后的处理，预防湿谷滋生霉菌、劣变和黄变等。一是研究并推广采用带通风功能的转运专用袋或小型车辆，对小湿谷堆及时通风散湿，防止发热。二是对烘前仓增加通风设备和仓容，提高湿谷保质处理能力。

3.2 采用热风与微波二次干燥工艺及时处理湿谷

一是采用二次烘干及时保质处理稻谷。稻谷收割后需要及时干燥处理，烘干作业具有季节性，而基地的烘干能力有限，可采用“烘干机烘干+通风仓保质通风+烘干机二次烘干”的工艺，延长烘干机作业时长，节省部分投资。二是采用烘干与微波杀虫“二合一”处理稻谷。研制微波与热风相结合的烘干工艺技术与装备。微波干燥物料利用的是微波的热效应，受热均匀，整体加热，物料内外温度上升速度快，具有干燥效率高等优点，适合二次烘干。微波杀虫方面，生物体吸收微波能量温度升高，可导致蛋白质变性、代谢紊乱、基因突变等，达到致死效果，并且对虫卵也有作用。

3.3 提升烘干中心的功能

根据企业规模、特点等，从传统的稻谷流转模式向净谷流通或糙米流转等新模式发展，分别采用净谷转运集中加工、稻谷储存糙米转运分散加工等模式。

（1）净谷流通模式。收割后的湿谷及时在烘干中心干燥至适宜加工的水分，采用强化田间除杂、烘前湿谷除杂、烘干过程风力除杂和烘后干谷除杂等方式相结合，在烘干中心将稻谷的杂质除掉成为净谷，采用净谷储存、净谷进加工厂集中加工。多工序分散除杂，将杂质留在田间和基地的烘干中心，并集中加工成稻壳、米糠等副产品，利于集中副产品利用。

（2）糙米转运模式（净谷储存+糙米转运+糙米短储的分散加工）。在烘干中心净谷的基础上，将稻谷在烘干中心就地脱壳制成糙米，采用集装袋或专用箱转运至各地的加工厂，加工厂接收糙米短期储存，根据需要将糙米加工成大米。这样可减少稻壳进城的运输量，将粉尘多的加工段留在了基地，有利于后端加工环境改善，糙米较白米更好储存。糙米流转模式还可以在小区或居家现碾鲜食。

3.4 强化工艺设计和适度加工

稻米加工是一个传统产业，因建设地域、地块、规模、产品定位、新技术新装备、投资限制、人力资源等多种因素的差异，每个工厂都应该结合具体情况进行规划设计。要进行系统的布局规划设计，科学合理利用每一块土地，充分优化建造效率、能耗成本、运营效益，建成生产高效、安全、智能、环保、节能、卫生、人文和谐的精益工厂，实现企业经济效益和社会效益最大化。考虑未来农文旅发展的需要，加工车间的可视化、可体验也很重要。

工艺设计是稻米加工厂规划设计中最源头也是专业性很强的工作，工艺设计不仅要重点搞好加工主车间（生产线）内部的设计，同时应做好分区规划，物流规划设计，原粮的收储，副产物稻壳、米糠（米粉）、碎米以及清理下脚料的分类收集、整理（处理）包装与存储等。

加工生产线工艺流程要灵活，既要考虑能实现“一线多能”，即糙米、普米、精米、粥米及配合米或胚芽米等的加工，也需要考虑谷进米出、糙进米出、米进米出等多种来粮的加工，还应突出适度加工、多机轻碾（碾米不超四道+刷米或一抛）、糙米精选、糙米调质、低温研磨、一风多用、低能耗、米糠膨化工艺技术等特色。

整体布局和设施设备应符合《大米加工企业设计规范》《大米加工企业良好操作规范》《稻米加工技术规程》《粮食加工、储运系统粉尘防爆安全规程》等相关标准的规定。

3.5 对加工工艺技术与装备提质或研发攻关

（1）采用液压翻板（带称重计量功能）或前轮吊升（后轮固定）卸车装备，提高汽车卸粮速度，相应改善劳动强度。同时，液压翻板可代替地磅，减少占地面积。

（2）开发并推广使用“高效散粮汽车卸粮作业吸尘装置”，改善卸粮作业环境。散粮汽车卸粮作业产生粉尘外溢主要有以下几种情况：一是卸下的粮食将下粮坑中的空气挤出，空气携带粉尘外溢；二是卸下的粮食以一定速度与下粮坑或下粮坑中的粮食产生冲击而形成扬尘；三是卸粮作业时卸下的连续粮流形成了前后两个分隔的扬尘区，其扬尘向两个不同的方向外溢。“高效散粮汽车卸粮作业吸尘装置”针对两个扬尘区顺粉尘外溢的两个方向顺流捕捉扬尘，能减少粮流中粉尘与粮食分离，减少粉尘外溢量。两个扬尘区顺流吸尘，捕捉扬尘的效率更高，控制粉尘所需风量相对较小，从而实现高效吸尘和节能的目的。

（3）优化风网设计，使用“高效低能耗稻米加工除尘系统”，提高风网稳定性，降低能耗。在稻米加工过程中，清理、去石、砻谷、谷壳分离、碾米、刷米（抛光）、白米分级、提升等各种设备均需吸风，风量的稳定是确保这些主要设备工艺性能的重要条件[5] 。一条稻米加工生产线每小时可能有几万或十多万立方米的含尘空气需净化处理。除尘设备投资占比较高。常规除尘风网系统采用2级除尘，由风管、弯头、沙克龙（含关风器）、布袋除尘器（含关风器）、风机等组成，该系统中沙克龙阻力大、弯头与变径管多、连接风管长，风网阻力大导致能耗高，关风器还易被柔性杂质堵塞影响风网的稳定。高效低能耗稻米加工除尘系统没有阻力大的沙克龙和易堵塞的关风器，系统内连接风管短、弯头和变径管少，系统阻力小，能耗低，工作性能稳定，除尘效果好，能耗也低。

（4）加大对砻谷机、碾米机、谷糙分离筛等主要单机加工设备的研究力度。强化基础技术研发和攻关，如砻谷机快慢辊胶耗同步技术、砻谷机脱壳率和老糠含粮监测与智能调控技术、谷糙分离筛自动调控技术、基于皮层结构的分层碾米碾磨程度精准控制智能化技术，以及新型砂带轻碾设备等关键技术与装备，为稻米加工实现真智能化提供基础技术支撑。

3.6 强化相关标准制修订和产品质量监测

为提升稻米加工行业的绿色发展水平和产品质量，可采取以下措施：

一是强化企业参与标准制定。根据企业的技术实力和生产实际情况，鼓励企业参与相关标准的制修订工作，以提高标准的实用性。二是鼓励企业在产品上标示企业标准。科学制定和修订企业标准，通过产品标示标准来准确反映企业核心技术和优势。通过高标准树立企业核心竞争力，打造具有特色的产品，增强市场竞争力。通过标准化来规范行业竞争，淘汰不符合标准的企业，提高行业竞争门槛。三是加强质量监测。重视工艺性能和产品质量的检测工作，加强检测技术人员的继续教育和检测设备的更新。利用在线监测仪器设备实时监控工艺性能，严格执行原料、生产过程和成品的质量检测，确保设备高效运行和产品质量稳定。

参考文献

[1]胡丽娜.我国装备制造业转型升级面临的挑战与财政支持政策[J].长白学刊，2023（1）：113-122.

[2]中国政府网.农业农村部 国家发展改革委 财政部 自然资源部生态环境部 国家粮食和物资储备局关于加快粮食产地烘干能力建设的意见[EB/OL].（2023-05-09）[2023-12-26].https：// www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202305/content_6857350.htm.

[3]王瑞元.中国食用植物油加工业的现状与发展趋向[J].粮食科技与经济，2010，35（3）：7-9+19.

[4]央广网. 走出精米白面的饮食误区[EB/OL].（2020-11-10）[2023-11-30].https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1682944362203337431&wfr=spider&for=pc.

[5] 湖南省粮油科学研究设计院.高效低能耗稻米加工除尘系统：CN203635017U[P].2014-06-11.