浅层地能表层控温储粮系统储藏籼稻效果试验

吴树会　袁旭文　朱毅强　邓树华　周剑宇　苏振华　承潜凯

[摘要]为了研究浅层地能低温储粮系统应用于湖南省籼稻储藏的可行性，株洲湘渌米业有限责任公司对仓房气密性进行了改造，安装了浅层地能低温储粮系统，结合食品级惰性粉防治害虫技术，开展了浅层地能表层控温度夏储藏籼稻试验。结明表明，浅层地能表层控温储粮系统在控制温度、延缓粮食品质劣变方面具有显著效果，结合食品级惰性粉防治害虫技术，能够有效控制储粮害虫，经济效益、社会效益和生态效益显著。因此，浅层地能表层控温储粮系统是一项技术成熟的、值得大规模推广的储粮技术。

[关键词]浅层地能;绿色储藏;籼稻;度夏储藏

中图分类号：S379文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202004

低温储粮是世界公认的最绿色的科学储粮方法，具有延缓粮食劣变、抑制储粮害虫发生、降低粮食保管劳动强度三大突出优势[1]。传统的低温储粮主要利用冬季冷空气进行机械通风降温或通过机械制冷降温，一方面受气温条件的限制，难以实现高温季节的低温储粮，另一方面机械制冷运行成本高，电能消耗过多，环境友好性较差。因此，开发一种环境友好型的可依赖新能源，提高资源的有效利用率，不仅对粮食行业至关重要，也是人类生产、生活过程中维持社会可持续发展，保障自然和谐共生的关键所在。

浅层地能是指地球浅表层数百米内的土壤砂石和地下水中所蕴藏的低温热能，是一种可再生能源，温度较为恒定[2-3]。近年来，利用浅层地能作为建筑、仓储行业的能源成为研究的热点。我国部分粮库的管理和建设人员充分意识到绿色储粮的重要性，率先探索浅层地能在低温储粮系统中的应用[4-5]。目前，湖南省作为中高温高湿地区生态储粮区，高温高湿时间长，亟需绿色、高效、低成本的低温储粮技术，且尚无浅层地能低温储粮的应用报道。对此，株洲湘渌米业有限责任公司于2019年建设浅层地能低温储粮系统，并对系统储藏籼稻的效果开展了性能测试。

1 材料与方法

1.1 供试仓房

選择3幢建造时间相同、气密性相当、储粮品种相同、入粮时间相同的高大平房仓作为供试仓房。其中，2号仓、4号仓为试验仓，13号仓为对照仓。通风道全部采用地上笼，支风道为一机风道，风道材料为厚度2.5mm、直径500mm的镀锌钢板，采用桥形开孔，开孔率35%。

1.2 供试粮食

供试粮食基本情况如表1所示。

1.3 试验内容

1.3.1 浅层地能低温储粮系统

浅层地能低温储粮系统降温有两种模式，一种是表层控温，一种是整仓降温，具体情况如图1所示。表层控温适用于经历过冬季自然低温储藏后粮食的度夏储藏，整仓降温适用于夏季入仓时粮食温度过高急需通风降温的情况。本试验采用表层控温模式。当试验仓采用表层控温模式时，开启表层降温外机和表层降温内机，控制粮堆表层温度。

1.3.2 系统运行

试验仓安装浅层地能低温储粮系统，平均粮温达到20℃时或局部最高粮温达到25℃时，启动浅层地能表层控温储粮系统，待外温稳定的降低到25℃以下时，关闭系统。对照仓采用常规储粮技术，即采用机械通风降温和磷化氢熏蒸杀虫技术，定期检测供试粮堆温度、湿度和害虫变化情况，以及供试粮堆储存指标变化情况。每个仓房均独立安装电表，记录整个试验期间耗电量。运行期间定期检测仓房和粮堆温度、湿度变化情况，试验前后检测粮食储存品质，温度、湿度检测时间统一为上午10点。

1.3.3 气密性改造

试验仓房气密性改造手段包括墙体隔热、地坪修复、仓顶吊顶等，气密性改造后，检测仓房的气密性。

1.3.4 害虫防治

待最高粮温上升至20℃时，在粮堆表层至深30cm处施用储粮防护剂食品级惰性粉，施用剂量为60kg/1 000m2，在粮情检测门处利用食品级惰性粉打防虫线。待对照仓害虫达到“一般虫粮”等级时，开展磷化氢环流熏蒸。

1.3.5 品质检测与检测方法

每月定期检测供试粮食储藏品质，检测指标为脂肪酸值和水分，脂肪酸值检测方法按《粮油检验 粮食、油料脂肪酸值测定》（GB/T 5510—2011）执行，水分检测方法按《食品安全国家标准 食品中水分的测定》（GB 5009.3—2016）执行。

1.3.6 试验时间

2019年4月至2019年12月。

1.3.7 数据处理方法

采用DPS数据处理软件和Excel办公软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 仓房气密性

仓房气密性是仓房保温隔热的重要因素。各供试仓房气密性如图2所示，经仓房气密性改造后，试验仓2号仓、4号仓的仓房气密性显著高于未改造的对照仓13号仓。经显著性分析表明，试验仓2号仓、4号仓的仓房气密性无显著性差异，2号仓、4号仓的仓房气密性与对照仓13号仓之间存在显著性差异（P<0.05）。

2.2 温度控制

2.2.1 最高粮温

供试仓最高粮温变化情况如图3所示。试验仓2号仓和4号仓最高粮温变化较为平缓，且基本保持一致，最高粮温最大值分别为22.8℃和22.6℃;对照仓13号仓最高粮温随着外温的变化呈现先上升后下降的总体趋势，最高粮温达36.2℃。结果表明，浅层地能表层控温储粮系统在控制最高粮温方面效果显著，较好地实现了准低温储粮。

2.2.2 最低粮温

供试仓最低粮温变化情况如图4所示。3个供试仓最低粮温均随着时间的延长而逐渐升高，试验仓2号仓和4号仓最低粮温增长较为平缓且基本保持一致，最高值分别为12.8℃和12.2℃，对照仓13号仓最低粮温增长较为积极，最高值达17.9℃。结果表明，浅层地能表层控温储粮系统在控制最低粮温方面效果显著。

2.2.3 平均粮温

供试仓平均粮温变化情况如图5所示。3个供试仓平均粮温均随着时间的延长整体呈现增长趋势，试验仓2号仓和4号仓平均粮温增长较为平缓，且基本保持一致，最高值分别为18.8℃和18.5℃，对照仓13号仓平均粮温增长较为积极，最高值达26.8℃。结果表明，浅层地能表层控温储粮系统在控制平均粮温方面效果显著，较好地实现了准低温储粮。

2.3 害虫防治

供试仓所储粮食虫粮等级情况如表2所示。试验仓2号仓和4号仓度夏期间虫粮等级一直维持在“基本无虫粮”等级，对照仓13号仓于7月份达到“一般虫粮”等级，8月初开展磷化氢环流熏蒸。结果表明，在控制温度的条件下，利用食品级惰性粉防治储粮害虫的方法效果显著。

2.4 延缓品质劣变

2.4.1 水分

供试仓所储粮食水分变化情况如图6所示。试验仓水分损失较小，两个试验仓的水分损失均为0.1%，对照仓的水分损失较大，为0.2%。结果表明，浅层地能表层控温储粮系统在保持粮食水分方面效果显著。

2.4.2 脂肪酸值

供试仓所储粮食脂肪酸值变化情况如图7所示。3个供试仓脂肪酸值均随着储藏时间的延长呈现增长趋势，试验仓2号仓和4号仓的脂肪酸值变化较小，增长率分别为6.4%和5.1%，对照仓13号仓的脂肪酸值增长较快，增长率达21.5%，显著高于试验仓房的增长率。结果表明，浅层地能表层控温储粮系统在延缓粮食品质劣变方面效果显著。

2.5 经济效益分析

2.5.1 耗电费用

供试仓房耗电量、吨粮耗电量和耗电费用情况如表3所示。试验仓2号仓和4号仓吨粮耗电量和电费基本保持一致，吨粮耗电量分别为1.34（kW·h）/t和1.33（kW·h）/t，電费分别为7 200元和7 098元;对照仓13号仓吨粮耗电量低于试验仓，为0.53（kW·h）/t，电费2 800元。与对照仓相比，试验仓利用浅层地能表层控温储粮系统储藏稻谷，耗电费用平均高出4 349元。结果表明，利用浅层地能表层控温储粮系统耗电量和耗电费用高于常规储藏技术。

2.5.2 节省水分的经济效益

试验仓具有较好的水分保持效果。以3个供试仓房平均粮食重量为基数，将节省的水分损失0.1%折算成粮食重量，根据2 600元/t的价格，计算经济效益，具体计算如式（1）所示。结果表明，利用浅层地能表层控温储粮系统，仅控制粮食水分损失一项所获得的直接经济效益达13 850元。水分节省的经济效益=平均粮食重量×节省的水分损失×2 600元/t=5 327t×0.001×2 600元/t≈13 850元。

2.5.3 销售的经济效益

根据利用浅层地能表层控温储粮系统储藏稻谷有利于延缓粮食品质劣变的试验结果，可以推测出试验稻谷出仓时，其品尝评分值显著高于对照仓。根据依质论价的市场规律，试验稻谷出仓销售时的价格将高于对照仓，即使按1kg粮食高于对照仓0.02元计算，所获得的销售经济效益=平均粮食重量×0.02=5 327t×0.02元/kg=106 540元。按3年储藏期计算，年经济效益=106 540元÷3=35 513元。

因此，与对照仓相比，利用浅层地能表层控温储粮系统储藏稻谷所获得的年经济效益=节省水分的经济效益+销售的经济效益-高出的耗电费用=35 513元+13 850元-4 349元=4 5014元。

3 结 论

试验结果表明，利用浅层地能表层控温储粮系统在湖南省度夏储藏籼稻，在控制最高粮温、最低粮温和平均粮温方面，效果显著，较好地实现了准低温储粮;在防治储粮害虫方面，结合食品级惰性粉防治害虫技术，使试验粮堆度夏期间虫粮等级一直处于“基本无虫粮”状态，实现了免熏蒸杀虫的目标;在延缓粮食品质劣变方面，试验仓粮食水分由13.4%下降至13.3%，水分损失与对照仓相比较小，脂肪酸值增长率分别为6.4%和5.1%，脂肪酸值增长速度与对照仓相比较为缓慢，延缓粮食品质劣变效果显著;在耗能方面，试验仓吨粮耗电量分别为1.34（kW·h）/t和1.33（kW·h）/t，高于对照仓;在经济效益方面，与对照仓相比，试验仓所获得的年经济效益高达45 014元。由此可见，浅层地能表层控温储粮系统是一项技术成熟的储粮技术，经济效益、社会效益和生态效益显著。

参考文献

[1]王若兰.粮油储藏学[M].北京：中国轻工业出版社，2008.

[2]江耀，卜云龙，周增产，等.浅层地能热泵技术在农业设施中的应用研究[J].内蒙古农业大学学报（自然科学版），2007， 28（3）：28-36.

[3]彭明文，刘向阳，柳鑫.平房仓稻谷浅层地能空间补冷准低温储藏试验[J].粮油仓储科技通讯，2018（1）：26-30.

[4]蒋源勇，侯兴之，杨国峰.利用浅层地能低温储藏粳稻的研究[J].粮食加工，2008，33（1）：93-96.

[5]朱启学，黎厚明，蒋天科，等.浅层地能低温实仓降温效果初探[J].粮油仓储科技通讯，2018（1）：9-12.