糧食控溫儲藏與保質減損技術研究進展

姚錫鵬 舒在習 賈溫倩

[摘要]糧食是維持人們生活的必需品，也是維持社會穩定的重要物質基礎。我國每年新收獲的糧食數量龐大，需要對收獲的糧食進行儲藏，而在儲藏過程中會面臨糧食品質下降的問題，因此如何延緩糧食品質下降成為倉儲工作者重要的研究內容。溫度是影響儲糧品質變化的重要環境因子，溫度越高，糧食陳化速度越快。隨著我國儲糧技術的發展，控溫技術在儲糧保質減損方面發揮了重要作用。將溫度控制在低溫或準低溫范圍內，儲糧品質下降緩慢，有利于減少因蟲霉及自身新陳代謝而造成的損耗，從而提高儲糧的穩定性。

[關鍵詞]控溫儲糧;保質減損;品質變化;溫度

中圖分類號：S379 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202001

控溫儲糧技術是根據所在地區的氣候特點，結合儲糧倉房圍護結構的隔熱處理改造，冬季通風降溫，夏季控溫保冷，使儲糧長期保持較低的溫度水平，有效抑制糧堆內有害生物的生命活動和糧油籽粒的呼吸代謝，從而減少糧食損失，達到保鮮的目的。控溫技術以其安全、經濟、綠色、有效等特點，已成為目前和今后儲糧技術的發展方向。本文主要綜述幾種常見的控溫技術在糧食儲藏中的應用，評價儲糧保質減損的成效。

1 控溫儲糧技術研究現狀

溫度是影響糧食變質的主要因素，溫度升高會引起糧食籽粒呼吸作用加強、微生物代謝速率加快，導致糧食含水量、出糙率、整精米率、發芽率快速下降，脂肪酸值快速上升，陳化的速度也會相應變快[1]，不符合儲糧保質減損的要求。利用相關的控溫技術延緩糧食儲藏溫度上升，盡可能將其控制在低溫或者準低溫儲藏的范圍內。目前，我國糧食儲藏中常見的控溫技術主要包括倉房氣密隔熱技術、機械制冷控溫技術、機械通風降溫技術以及冷心內環流控溫技術。

1.1 倉房氣密隔熱技術

外界與糧倉內部的熱量傳遞主要以熱傳導的方式經倉頂和倉墻傳入糧倉內部，其中經倉頂傳遞的熱量約是經倉墻傳遞的16倍，因此倉頂隔熱比倉墻更為重要。目前，倉頂隔熱方式包括倉頂采用屋頂架空層，倉頂外表面附貼隔熱材料、涂刷淺色反光隔熱涂料、搭蓋遮陽網、安裝屋面冷水噴淋系統，倉頂內表面增設聚氨酯發泡層、附貼隔熱材料、吊頂等;而倉墻隔熱方式包括設置夾心隔熱墻、倉墻內側附貼泡沫板等隔熱材料、倉內四周增設袋裝稻殼圍包、倉墻外側涂刷淺色反光隔熱涂料、倉墻內外增設聚氨酯發泡層等[2]。另外，除了對糧食倉房進行隔熱處理外，還可以對糧堆進行隔熱處理，能夠有效阻隔外界熱量與糧堆進行熱交換，減少糧堆受外界溫度的影響。

孫振北[3]比較了倉頂菱鎂板架空隔熱和倉內吊頂隔熱兩種隔熱方式的效果，分別與對照倉相比，倉溫、上層平均糧溫和整倉平均糧溫分別下降了5.3℃、5℃、1.8℃和3.8℃、3.1℃、2.3℃，均能有效阻止倉頂熱量的傳遞，隔熱效果顯著，但菱鎂板架空隔熱成本比倉內吊頂隔熱成本高。陳鎰飛等[4]開展稻殼壓蓋儲藏稻谷控溫試驗，研究發現通過稻殼壓蓋處理后，糧面溫度比倉溫變化速度慢，在第二年氣溫回升的季節，試驗倉的平均糧溫比對照倉低1℃～3℃。在夏季高溫季節時，平均糧溫能控制在20℃以內，實現稻谷準低溫儲藏。

1.2 機械制冷控溫技術

夏季是糧食最容易受到高溫和蟲霉影響的季節，是一年中儲糧事故最容易發生的時間段，采取控溫技術將糧食溫度控制在低溫環境或準低溫環境，有利于糧食安全度夏。當糧庫在夏季不能滿足低溫儲糧的要求時，可以采用機械制冷設備快速降低糧溫，例如谷物冷卻機、風管機、糧倉專用空調等[5]。

安西友[6]開展了4臺空調補冷和一機一倉谷冷機補冷控溫效果對比試驗。通過前后兩年對同一倉糧食分別使用谷冷機和空調進行補冷控溫效果比較，以及同一年度分別使用兩種制冷設備進行補冷控溫效果比較，發現兩者均能達到基本相同的控溫效果，但是4臺空調補冷控溫耗電量約是一機一倉谷冷機補冷控溫的2倍，成本過高。Griffiths G.Atungulu等[7]認為利用谷物冷卻機降低糧溫，具有提高糧食干燥能力、降低糧食水分、保證稻米數量與品質和降低儲藏難度的作用，有利于延緩糧食品質下降。葉貴發[8]在簡易糧棚內利用薄膜帷幕進行準低溫儲糧實驗，前期利用谷冷機將平均糧溫從29℃降至20℃，后期利用空調制冷環流控溫將平均糧溫控制在24℃，綜合運用谷冷機與內環流降溫技術，降溫效果明顯。

1.3 機械通風降溫、降水技術

為了節約場地和勞動力成本，農品在收獲糧食后會將新收獲的高水分糧直接投入市場，簡化糧食的整曬環節，甚至省略。同時由于糧食收購市場進一步放開，新型大米加工業的興起，部分大米加工企業認為用含水量偏高的大米加工出來的大米成色好看，導致部分農民將未經整曬的稻谷直接出售[9]。新收獲的稻谷水分比較高，更容易引起糧堆發熱霉變、蟲害等事故，因此在秋冬季分階段將外界冷空氣通入糧堆內部進行降溫降水，穩定糧食的溫度和水分含量，有利于糧食儲藏。

史改俠[10]利用機械通風對糧倉整體進行降溫，試驗發現在秋冬季采取通風降溫后，倉內溫度降低5℃;而在夏季選擇氣溫較低的時段以機械通風方式進行降溫降水處理后，倉內溫度降低7℃，糧食水分降低0.7%，證明機械通風技術能為糧食創造一個相對有利的儲存條件。張青峰等[11]在杭州開展平房倉機械通風降水應用試驗，利用當地冬春季節大氣相對濕度低，在天氣干燥的時機進行分階段的機械通風。試驗發現在合理的通風條件下采用離心風機壓入式通風，對于含水量超過安全水分1.0%以內的糧食，可以在短時間內對其達到降水目的，并將平均糧溫控制在20℃以下，有利于儲糧安全度夏。

1.4 冷心內環流控溫技術

冷心內環流控溫技術是通過倉內底部通風地籠、倉外通風口、環流風機、倉外保溫管、倉內空間與糧堆形成一個閉合回路，在環流風機的作用下，從糧堆底部的通風地籠抽出冷氣經倉外保溫管注入倉房上部空間，使倉內空氣在系統中循環運行，不與外界空氣接觸產生熱交換，達到降低倉內空間溫濕度、保持糧食水分和延緩品質劣變的目的，有利于實現低溫或準低溫儲糧[12]。

梁兆岷等[13]開展了高大平房倉內環流控溫技術準低溫儲藏試驗，研究表明應用了內環流控溫技術的試驗倉倉溫和表層糧溫均保持在25℃以下，平均糧溫控制在20℃以下，符合準低溫儲糧要求，但是由于糧堆空間較熱的空氣向下與冷的糧心接觸，倉內濕度在試驗開始時快速下降，糧食表面出現輕微結露現象，水分增加。張克明[14]提供了一種內環流控溫減損儲糧系統，根據設定值開啟環流風機進行倉內環流，將糧堆“冷心”帶到糧堆表層及四周，在不損失水分的情況下降低糧堆表面和四周的糧溫，使糧食處于一個溫度較低的環境中，具有高效、綠色、節能的特點。

1.5 綜合控溫儲糧技術

近年來，隨著我國控溫儲糧技術的不斷改進，多種控溫方式相結合的綜合控溫技術得到廣泛應用，更容易將糧溫控制在低溫或準低溫的條件下，提高儲糧的質量。宋峰等[15]在夏季結合糧堆壓蓋密閉、屋面噴水、排風扇排熱、空調制冷等控溫措施，有效將倉溫控制在25.0℃以內，表層糧溫控制在22.0℃以內，有利于糧食安全度夏。孫肖東等[16]針對以前壓蓋和谷冷機控溫技術的不足，在夏季空調控溫的基礎上通過降溫保水通風措施、聚氯乙烯塑料薄膜密閉、冷氣填充薄膜的補冷技術控制糧溫上升，與對照倉相比倉溫低0.6℃，上層糧溫低5.5℃，全倉平均糧溫低4.91℃，最高糧溫低3.17℃，控溫期間無儲糧害蟲活動，提高了儲糧的穩定性。

2 控溫技術對儲糧保質減損的作用

2.1 控溫技術對儲糧保質的作用

糧食及油料在儲藏過程中，隨著儲藏時間的延長，其雖未發熱、霉變，但品質已逐漸下降，糧油在糧油儲藏過程中發生陳化是不可避免的現象。控溫儲糧技術能夠將糧堆溫度控制在低溫或準低溫的條件下，減少糧堆受外界溫度因素的影響，延長糧油的儲藏期限[17]。常用于評價糧油儲存品質變化的指標有感官品嘗評分值、脂肪酸值、發芽率和可溶性淀粉含量[18]。

楊洋等[19]將不同儲藏年限的稻谷加工成大米，經過蒸煮后進行感官評價，結果顯示儲藏年份越久的稻谷口感越差，說明米飯的風味隨著儲藏時間的延長而逐步降低，并且儲藏時間越長影響越明顯，同時儲藏溫度越高，品嘗評分值越低。Park C E等[20]探究在不同儲藏溫度（4℃、20℃、30℃與40℃）下糙米理化特性的變化，發現儲藏在較高溫度（30℃與40℃）條件下的糙米脂肪酸值高于儲藏在較低溫度（4℃與20℃）環境下的糙米脂肪酸值。儲藏4個月后，4℃儲藏環境下的糙米脂肪酸值從2.27mgKOH/100g上升到4.74mgKOH/100g，而在20℃、30℃與40℃的儲藏條件下分別上升到8.91mgKOH/100g、12.25mgKOH/100g和14.37mgKOH/100g，說明低溫儲藏能延緩稻谷脂肪酸值的上升。郭超等[21]在高大平房倉中采用空調進行控溫儲糧研究，分析糧堆上、中、下各層脂肪酸值的變化情況，結果表明兩倉稻谷的脂肪酸值均呈緩慢上升趨勢，但對照倉的脂肪酸值比空調倉的變化幅度大，空調倉稻谷脂肪酸值從23.1mgKOH/100g升高至24.9mgKOH/100g，升高了7.8%，而對照倉稻谷脂肪酸值從22.8mgKOH/100g升高至26.1mgKOH/100g，升高了14.5%，說明空調控溫儲糧對延緩稻谷脂肪酸值升高具有顯著作用。Qiu Shuo等[22]研究不同糙米品種在超低溫儲藏、低溫儲藏和常溫儲藏三種不同儲藏方式下生理指標的變化情況，結果表明在超低溫儲藏條件和低溫儲藏條件下糙米發芽率變化不大，而在常溫儲藏條件下的糙米發芽率最后都變為0，說明低溫儲藏能延緩種子發芽力的下降。Zhou Zhongkai等[23]測定糙米在4℃和37℃兩種不同溫度的條件下儲藏一定時間后可溶性淀粉的含量，結果顯示在37℃的條件下可溶性淀粉含量較少，說明可溶性淀粉含量隨溫度的升高而降低。

2.2 控溫技術對儲糧減損的作用

糧食在儲藏中必定會發生損耗現象，據統計，我國糧食產后損失率超過8%，其中國家糧庫儲糧損失為0.2%，農民儲糧損失約8%～10%[24]，糧食存儲損耗成為我國糧食生產不可忽略的問題之一。影響糧食儲藏損耗的原因包括人為因素和自然因素，而自然因素是造成糧食損耗的關鍵因素，包括水分減量、雜質減量、糧食呼吸作用造成的損耗、儲糧害蟲危害造成的損耗以及因糧食發熱、霉變引起的損耗，其中水分含量的損耗最為顯著[25]。目前，我國倉儲行業利用控溫技術對糧食進行降溫保水儲藏已經取得很好的效果。余吉慶等[26]在昆明通過集成智能通風、保溫隔熱、糧面壓蓋和控溫通風技術開展稻谷在儲藏環節的保水減損試驗。對試驗倉采取保溫壓蓋處理，對照倉不做處理，兩倉均在夏季排除積熱、秋冬季降溫通風，測定儲藏2年后兩倉糧食的水分含量，結果顯示試驗倉的糧食水分下降0.6%，對照倉的糧食水分下降0.8%，試驗倉糧食水分減少量比對照倉低25%，說明倉房保溫密閉技術能有效阻斷倉房內外空氣流動，防止流動空氣帶走倉內糧食水分，而糧面壓蓋可以降低糧食水分的蒸發面，具有一定的保水作用。

另外，控溫儲糧技術可以有效抑制有害生物的生長，例如儲糧害蟲與微生物，它們只能在適宜的溫度范圍內才能生長繁殖，一旦超出適宜溫度范圍后，生命活動就會受到抑制。Deepak Kumar[27]認為大多數儲糧生物體在70%以上的相對濕度、20℃～40℃的溫度下會迅速生長，產生大量的熱量和水分，導致在糧堆內部形成發熱點，對整倉糧食造成危害。楊長舉[28]認為利用控溫儲糧技術將環境溫度控制在15℃以下時，大多數微生物的生長會受到抑制，在安全水分條件下的糧食可以實現穩定儲藏。張會娜等[29]認為低溫可以通過阻礙害蟲的新陳代謝、損害細胞膜、抑制酶活性和使細胞原生質脫水的機制來抑制害蟲生長，減少因害蟲造成的糧食損耗。目前，我國大多數糧庫主要采用自然低溫和機械制冷的方法來實現低溫或準低溫儲藏，在儲糧的第二年夏季中糧倉達到基本無蟲害的要求，實現免熏蒸綠色儲糧。

3 控溫儲糧技術存在的問題與發展趨勢

控溫儲糧是一項符合我國國情發展與綠色儲糧理念的技術，以“春季隔熱，延緩糧溫升高;夏季控溫，控制上層糧溫;秋冬蓄冷，降低基礎糧溫”為主要技術路線在我國得到普遍推廣，且取得了很好的經濟效益。據統計，我國應用控溫技術進行綠色儲糧的規模已超6 200萬t，其中智能通風規模約1 600萬t、氮氣氣調儲糧約1 500萬t、內環流控溫儲糧約1 300萬t、空調控溫規模約1 800萬t，但是控溫技術受地理因素條件限制較大，并不能滿足我國所有庫點的要求，需要不斷地實踐探索和總結經驗。

羅思媛等[30]提出控溫儲糧技術目前仍然存在著三個問題：第一，控溫儲糧基礎性研究有待深入;第二，關鍵技術有待解決，控溫儲糧經濟運行模式尚未建立;第三，控溫儲糧比較效益尚未被市場認可。劉浩等[31]介紹了通風降溫技術、制冷降溫技術、隔熱保冷技術和內環流均溫技術在保質減損方面的研究現狀，著重強調通風降溫環節是控溫儲糧的第一步，是控溫儲糧的關鍵點和難點，并提出我國因不同生態儲糧區溫度差異較大，應當結合當地具體情況制定適合不同區域的控溫技術規程，因地制宜，進一步優化參數。

參考文獻

[1] 宋永令，楊紹銘，王若蘭.儲藏溫度對稻谷品質和微生物含量的影響[J].食品科技，2018，43（9）：204-208.

[2] 舒在習，莫魏林.稻谷控溫儲藏技術體系的構成與發展趨勢[J].糧食加工，2014，39（1）：27-29.

[3] 孫振北.高大平倉倉頂控溫技術應用比較研究[D].鄭州：河南工業大學，2018.

[4] 陳鎰飛，張策，萬舉權.高大平房倉稻殼壓蓋儲藏稻谷控溫試驗[J].糧食問題研究，2011（1）：39-43.

[5] 張來林，朱同順，趙英杰.按“低溫儲糧”模式管理好儲備糧[J].糧油倉儲科技通訊，2004（3）：7-10.

[6] 安西友.魯西南地區均溫型谷物冷卻機控溫儲藏稻谷生產應用研究[D].鄭州：河南工業大學，2017.

[7] Griffiths G.Atungulu，R.E.Kolb，J.Karcher，et al.Postharvest technology：Rice storage and cooling conservation[M].Amsterdam：Elsevier，2019.

[8] 葉貴發.簡易糧棚糧食控溫儲藏方法探討[J].糧食儲藏，2016， 45（3）：50-52.

[9] 朱湖英.農業供給側改革背景下的糧食質量安全研究[D].湘潭： 湘潭大學，2017.

[10] 史改俠.機械通風控溫技術在糧食倉儲過程中的應用與研究[J].北京農業，2015（15）：271.

[11] 張青峰，馬磊，陳志連，等.高大平房倉機械通風降水應用實踐[J].糧油倉儲科技通訊，2018，34（5）：10-15.

[12] 許發兵.高大平房倉內環流控溫試驗[J].糧油倉儲科技通訊， 2017，33（4）：23-29+32.

[13] 梁兆岷，沈松，王旭峰，等.高大平房倉內環流控溫技術準低溫儲糧試驗[J].農業工程技術，2019，39（2）：25-26.

[14] 張克明.多措并舉 不斷提升儲糧管理水平[J].中國經貿導刊， 2017（21）：47-48.

[15] 宋鋒，雷彬，莫魏林，等.高大平房倉控溫儲糧技術應用研究[J].現代食品，2015（22）：30-37.

[16] 孫肖東，沈克鋒，胡永文，等.高大平房倉智能空調綜合控溫儲藏稻谷試驗[J].糧油倉儲科技通訊，2009，25（6）：31-33.

[17] 國家糧食局職業技能鑒定指導中心.糧油保管員[M].3版，北京：中國輕工業出版社，2016.

[18] 翟愛華，謝宏.糧油檢驗[M].北京：科學出版社，2011.

[19] 楊洋，曹川.不同儲藏溫度及儲藏時間對秈米品質變化研究[J].現代食品，2018（9）：193-196.

[20] Chan Eun Park，Yun Sook Kim，Kee-Jai Park，et al.Changes in physicochemical characteristics of rice during storage at different temperatures[J].Journal of Stored Products Research，2012（48）：25-29.

[21] 郭超，鄭妙，勞傳忠，等.空調控溫儲糧對稻谷脂肪酸值變化的影響[J].糧食科技與經濟，2015，40（4）：42-44.

[22] Qiu Shuo，Shuso Kawamura，SakikoFujikawa，et al.Long-term storability of rough rice and brown rice under different storage conditions[J].Engineering in agriculture，environment and food，2014，1（7）：40-45.

[23] Zhou Zhongkai，Yang Xue，Su Zhe，et al.Effect of ageing-induced changes in rice physicochemical properties on digestion behaviour following storage[J].Journal of Stored Products Research，2016（67）：13-18.

[24] 白繼光.儲藏物害蟲與防治（第二版）[M].北京：科學出版社， 2008.

[25] 趙學梅.糧食儲藏損耗及其應對措施[J].農民致富之友，2018 （7）：241.

[26] 余吉慶，雷永福，梁曉松，等.稻谷儲藏環節的保水減損技術集成試驗[J].糧油倉儲科技通訊，2015，31（6）：15-21.

[27] Deepak Kumar，Prasanta Kalita.Reducing postharvest losses during storage of grain crops to strengthen food security in developing countries[J].Foods，2017，1（6）：8.

[28] 楊長舉.控溫儲糧綜合治理儲糧有害生物[J].糧油倉儲科技通訊，2004（4）：28-32.

[29] 張會娜，呂建華，白旭光，等.控溫對儲糧害蟲防治作用的研究和應用進展[J].農業災害研究，2014，4（11）：30-34.

[30] 羅思媛，郭紅英，張杰.我國控溫儲糧的現狀及研究進展[J]. 糧食科技與經濟，2017，42（5）：41-43+48.

[31] 劉浩，王瀟蓉，李建雅，等.綜合控溫技術及對儲糧保質減損方面的研究現狀[J].糧食與食品工業，2017，24（2）：48-51.