我国低温储粮技术应用现状与思考

我国低温储粮技术应用现状与思考＊向长琼　周　浩　张华昌　陶　诚（中储粮成都粮食储藏科学研究所　６１００９１）摘　要　概述了低温储粮的基本原理，总结了我国现阶段自然低温、机械通风、机械制冷以及积极运用新能源进行低温储粮的技术措施，简要分析了目前国内低温储粮存在的问题，并对今后的发展做了一些思考。

关键词　低温储粮　技术体系　应用　现状 低温储粮是通过控制温度，使粮食处于１５℃以下的低温状态，提高粮食储藏稳定性的一种控温储藏技术。

粮食低温储藏可以预防和消除粮食储藏过程中的自然发热现象，减少药剂用量，减少粮食在储藏期间干物质、维生素和粮食固有风味的损耗，最大限度地保持粮食原有的新鲜品质，是全世界公认的最为安全、可靠、符合绿色环保要求的储粮保鲜技术。

目前世界上已有５０多个国家应用了低温储粮技术，特别是欧、美、日等国家和地区具有代表性。

德国首次提出机械制冷低温储粮，研发了谷物冷却机，现机械制冷低温储粮技术已被德国粮食仓储业普遍采用，完全替代了化学药剂的使用。

美国国会在１９８９年一份研究报告中，明确指出了低温储藏作为防止粮食发生霉变和虫害的主要方法。

日本是进行低温储藏研究最早的国家，上世纪５０年代，日本就正式建造了低温储粮仓库，此外，还研究了利用海底低温水下储藏粮食的技术并成功地用于实仓储粮。

在我国，低温储粮技术已进行了广泛的探索应用，且在成品粮的储存上已初具规模，呼和浩特、上海、长沙、四川等多地都建立了成品粮储备低温仓，使得成品粮的安全储存得到了一定的保障。

我国幅员辽阔，气候条件各异。

我国的低温储粮技术既不能像日本那样大规模地发展机械制冷低温仓，也不能像美国等国采用机械通风冷却为主，甚至视为唯一的低温方法。

我们应根据自身自然条件、经济条件及粮食仓储的现状，建立健全具有中国特色的低温储粮技术体系。

纵观我国低温储粮的应用实践，主要有以下几种方式。

１　自然低温储粮自然低温储粮是利用自然冷源来降低和维护粮温的低温储藏技术，可充分利用有利的自然条件，符合节能、环保的理念，但受地理位置、气候条件及季节的限制较大。

我国低温储粮有充足的自然冷源，可因地制宜地最大限度利用自然低温条件。

１．１　利用洞仓、地下仓实现低温储粮洞仓、地下仓是根据地形地貌修建的一种储粮仓型。

它利用土层等自然低温资源实现粮食低温储粮，具有密闭、隔热和便于机械化作业的特点。

近年来，针对这两种仓型的应用实践主要从两个方面展开：一是研究这两种仓型建筑技术、结构设计以及机械化配套。

如付明堂［１］主要研究了地下仓在土压力作用下的变形与应力分布规律。

涂成顺［２］计算分析了地下大直径钢筋混凝土筒仓仓壁在填土和装粮不同阶段的内力和位移变化，仓壁受力特点、厚度取值，比较了不同方案仓壁的受力性能及经济性能。

郭明利［３］分析了桩围复合式新型地下仓的结构形式，计算了施工过程和使用过程中结构的受力和变形，找到了桩直径、腰梁竖向间距等参＊收稿日期：２０１５－０１－０５通讯地址：成都市青羊区广富路２３９号３２幢数对结构受力和变形的影响规律。

这些研究成果为地下仓的设计提供了理论上的依据。

二是综合分析洞仓和地下仓的储粮技术措施，探索这两种仓型低温储粮的技术路线。

李焕喜等［４］通过对伊春市南岔国家粮食储备库的石平洞仓的储粮情况进行研究，证明洞仓储粮自然损耗低，无需化学药剂的防治，鼠类无法生存，经济效益好，可达到常年低温储粮的目的。

杨航柱等［５］采用机械通风、隔热密闭、自动补冷等综合低温技术，摸索出了一套地下仓低温综合储粮的技术路线。

梁军民等［６］结合陕西关中地区的气候特点，通过对地下仓进行准低温隔热改造，结合密闭管理，降低了仓温和粮温。

运用洞仓、地下仓进行低温储粮时，应注意：一是仓址的选择。

应综合考虑交通、工程造价以及运营成本等因素，对地形、地质、地貌作充分考虑。

地下仓常建在地下水位低、土壤含水率小、四周排水通畅的地带。

洞仓多选在山体宽厚、土质均匀、无岩口破碎带的地点。

二是这两种仓型对于防潮有较高的要求。

三是目前我国这两种仓型的单仓仓容较小、仓群占地面积较大，机械化程度不是很高。

１．２　采用隔热保冷措施实现低温储粮１．２．１　仓内粮面压盖为缓解外界热量进入粮堆，利用隔热材料对粮面进行压盖，可减少热量向粮堆传递，是保持粮堆低温状态的有效手段。

目前常用的压盖材料有聚苯乙烯泡沫板、稻壳、挤塑聚苯乙烯保温板、ＰＥＦ高分子隔热保温板、隔热充气垫、麻袋、腈纶棉被等等。

而这几种材料中，以聚苯乙烯泡沫板性价比最高。

刘圣安等［７］、陈光杰等［８］通过比较几种粮面压盖材料，均证明聚苯乙烯泡沫板是一种价廉物美的粮面压盖隔热保温材料。

丁光志等［９］应用聚苯乙烯（ＥＰＳ）泡沫板对基建房式仓储存稻谷粮面进行压盖，经过２１个月储存，两年的高温度夏试验，证明应用聚苯乙烯（ＥＰＳ）泡沫板进行粮面压盖，可有效降低粮温３℃～４℃，延缓储粮品质劣变速度，达到了隔热控温的目的。

应注意的是，聚苯乙烯泡沫板在使用和存放时应避免长期受阳光照射，防止其老化。

粮面压盖措施对保温效果影响很大，有利于冷却通风后的温度保持和粮温的均匀性。

在压盖过程中，可选择合理压盖方式。

如陈加忠等［１０］在试验过程中，每通风１２ｈ解除粮面边缘、地上笼和通风口上方的粮面压盖，通风４０ｈ后，恢复地上笼和通风口上方粮面压盖，结束通风后恢复全仓压盖。

由此可以多次改变通风途径，使得通风更均匀。

１．２．２　仓顶改造仓顶导热是仓温、粮温上升的主要原因。

对仓顶进行改造，能有效降低仓温和表层粮温上升幅度。

目前的仓顶改造措施主要有三种。

一是仓顶涂刷隔热涂料、增加保温隔热层。

隔热涂料多以白色为主，据报道目前常见的有太阳能热反射涂料、隔热防水瓷漆、ＦＧ热反射涂料、丙烯酸反光涂料等；保温隔热材料则包括发泡聚氨酯、聚苯板、憎水珍珠岩等，其中以发泡聚氨酯效果最好。

路书增［１１］通过选用菱镁材料和聚苯乙烯泡沫粘结的复合板作为改造材料，在屋顶安装保温隔热层，从而起到隔热和防雨的双重功效。

二是增加隔热架空层或仓内吊顶。

之前的架空层采用多种材料，如黏土砖、水泥板、彩钢板以及玻璃纤维板等。

近年来，很多新型材料被开发出来。

如用菱镁板为主要材料，表面铺设带铝箔ＳＢＳ防水卷材，效果较理想。

常用的吊顶材料有：聚苯乙烯泡沫、安克声岩棉板、彩板和阻燃泡沫塑料加工的双面彩钢复合板、彩钢隔热板等。

三是仓顶安装喷淋系统。

利用水的蒸发作用带走仓顶积热，减弱热传导，可达到降低仓温、控制粮温的目的。

和国文等［１２］、景桂文［１３］通过抽取地下水，向金平等［１４］通过实施以井水屋面喷淋并结合多种控温方式，达到降低粮温的目的。

１．２．３　仓墙改造对于仓房墙体的改造常见的有几个方面。

一是通过增大维护结构的厚度或者加设封闭空间层以减缓温度的升高。

大量的研究结果表明，实心墙的隔热性能随墙体的厚度增加而增加，但实心墙的隔热性能不如空心墙。

刘强等［１５］在仓顶和墙体外侧加设轻质材料形成整体流动的空气间层，可有效控制夏季室外热作用对粮温的影响。

姜汉东等［１６］根据烟囱原理构筑仓墙、仓屋面内外夹层结构，形成整体风道，利用地面至屋脊风道中因温差产生的动态气流，及时带走外墙和屋面所吸收的太阳辐射热量，减少辐射热对内层结构的影响。

这类措施可有效降低粮温，但也存在投资费用高或者操作麻烦等问题。

二是对仓墙附加隔热材料或涂刷隔热涂料，以提高维护结构的热阻性能。

张来林等［１７］利用ＬＴ系列柔性反光隔热防水材料处理向阳壁面，门窗及通风口用ＰＥＦ隔热保温板处理，效果较好。

王海明等［１８］在底面涂料上用太阳热Ｍ－１表涂涂刷。

陈诗学等［１９］在仓房屋面喷涂菲柯特防水隔热涂料，可以有效控制仓温和粮温随气温上升的速度和幅度，是一种低成本的控温储粮方法。

但是，若新建仓房，外墙涂层易出现龟裂现象，加之墙体沉降，内墙面容易出现返潮、粮食结块，可能会影响墙体的防潮性能和仓容库貌。

另外，在粮仓外四周种植常绿树木，也有利于储粮的低温保存。

如李宗良［２０］等在仓墙四周种植青藤，有一定的效果。

２　机械通风低温储粮机械通风低温储粮是利用自然冷空气，通过机械通风系统对粮堆进行强制通风，使粮温下降并保持低温的储藏技术。

该技术需要利用自然冷源，受气候条件和季节性的限制，随气温下降，一般采用分阶段通风降低粮温，环境低温持续较长的地区可采用小风量、长时间通风降温。

由于采用强力通风，强制冷却，冷却效果好于自然低温储藏。

经过几十年的探索发展，机械通风技术在我国粮食仓储行业中已经应用得很成熟。

各项技术措施都有可依据的标准规范，在此不再赘述。

３　机械制冷低温储粮机械制冷低温储粮是利用机械制冷设备产生的冷源，降低储粮温度，实现低温储藏的储粮技术。

常用的制冷设备包括谷物冷却机、空调等。

主要用于成品粮及耐热性差的原粮储藏，也用于发热粮的应急处理。

此项技术受环境限制小，降温效果好，但一次性投资较大，使用过程中能耗偏高。

３．１　谷物冷却机低温储粮谷物冷却机是一种可移动式的制冷调湿通风机组，而谷物冷却机低温储粮则是通过向粮堆通入冷却后的控湿气体，使粮堆温度降到低温状态，从而实现低温储粮的一种技术措施。

这种储粮技术不受自然气候条件的限制，可人为地调节机组出风口的温湿度，特别适用于一些品质受温度影响较大的粮食品种，如：稻谷、玉米、大豆等。

经过多年的生产实践，谷冷机低温储粮已逐步被认同，应用范围较广。

如赵红九等［２１］、黄爱国等［２２］分别利用谷物冷却机采用负压通风方式进行降低粮温储藏试验，均达到了保水降温的效果，且单位能耗分别为国家标准中冷却机通风降温单位能耗的４２％、３３％。

谷冷机低温储粮在应用过程中，应注意几点：一是“吸风式”（根据风机所在位置）出风温湿度难以控制平衡，抗干扰能力差，并且难以适应干燥气候条件。

因此，可采用“吹风式”的结构［２３］。

二是应用谷冷机低温储粮技术对仓房的隔热性能有一定的要求，若隔热性能较差，冷却通风后粮温回升很快，经济效益不高［２４］。

三是应选用高效的谷冷机，并且合理地掌握谷冷机低温储粮应用技术要点以尽可能实现高效率、低能耗的降温［２５］。

３．２　空调制冷低温储粮利用空调制冷进行低温储藏，能有效补充仓内空间冷源，延缓粮温升高，减少储藏期间的损耗，延缓储粮品质变化速度。

潘军家等［２６］利用屋顶风机控制仓拱温度，利用空调控制仓温，把粮堆表层平均粮温控制在２０℃以内，创造了准低温的储粮环境。

许海峰［２７］采用空调对双层薄膜间补冷，形成粮堆与仓房内空间热源的物理隔离，既能节省费用又可在高温季节实现准低温储粮的目的。

刘中立［２８］利用空调制冷配合吊顶、防晒网隔热防辐射、局部通风等多种方式，解决了高水分稻谷度夏难的问题。

安晓鹏等［２９］将空调主机和内机均安装在经避震处理的小车上，可以自由移动，每次制冷作业无需拆装，可灵活地一机多仓利用，减少了投入成本，提高了设备利用率。