◎ 吳宗霖，馬國(guó)平，劉衛(wèi)軍，王 彬，張藝林

（中央儲(chǔ)備糧新鄭直屬庫(kù)有限公司，河南 新鄭 451100）

大豆（Glycine max）作為我國(guó)食用油和植物蛋白的重要來(lái)源，是我國(guó)的主要儲(chǔ)備糧種之一[1]。目前，進(jìn)口大豆已成為我國(guó)油脂生產(chǎn)原料的主要來(lái)源[2]。在大豆儲(chǔ)藏過(guò)程中，為降低質(zhì)量損耗、提升品質(zhì)，糧庫(kù)普遍采用低溫儲(chǔ)糧的方法。通過(guò)控制淺圓倉(cāng)內(nèi)溫度，使大豆處于適宜儲(chǔ)存的溫度下，提高大豆儲(chǔ)藏穩(wěn)定性。通過(guò)增強(qiáng)淺圓倉(cāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的隔熱保溫性能，可有效控制低溫儲(chǔ)糧過(guò)程[3]。

在儲(chǔ)藏大豆的過(guò)程中，淺圓倉(cāng)倉(cāng)頂長(zhǎng)時(shí)間暴露在強(qiáng)太陽(yáng)輻射與外界高溫環(huán)境下，熱量通過(guò)淺圓倉(cāng)頂部與壁面?zhèn)鬟f至倉(cāng)內(nèi)，引起大豆溫度和含水量等發(fā)生變化，造成倉(cāng)內(nèi)空氣溫度和糧堆上層溫度上升。在高溫環(huán)境下大豆極易吸濕生霉、浸油赤變，其食用及加工品質(zhì)的價(jià)值降低，嚴(yán)重危害大豆的安全儲(chǔ)藏[4-5]。因此，采用合適的隔熱材料降低倉(cāng)頂溫度，對(duì)大豆的安全儲(chǔ)藏至關(guān)重要。目前，我國(guó)糧庫(kù)常用的隔熱材料有聚苯乙烯（Polystyrene，PS）板材、聚氨酯（PolyUrethane，PU）板材[6]、菱鎂板[7]、水泥基泡沫保溫板[8]等。近年來(lái)，隔熱涂料逐漸被應(yīng)用于糧食儲(chǔ)藏設(shè)備改造中，通過(guò)在淺圓倉(cāng)倉(cāng)頂外面鋪設(shè)隔熱涂料降低糧堆上部氣流向下的熱量傳導(dǎo)，從而降低糧堆溫度與濕度[9-10]。

為進(jìn)一步了解不同隔熱材料對(duì)淺圓倉(cāng)隔熱效果的影響，本試驗(yàn)選用菱鎂板、1#反射隔熱涂料和2#反射隔熱涂料進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)比分析淺圓倉(cāng)倉(cāng)頂和倉(cāng)內(nèi)溫度、濕度以及大豆水分含量等的變化，以明確菱鎂板和瓦諾陶瓷微粒水性反射隔熱涂料對(duì)實(shí)現(xiàn)大豆低溫儲(chǔ)藏的效果，并為利用隔熱保溫材料對(duì)大豆倉(cāng)房糧溫控制效果提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)施

倉(cāng)房：試驗(yàn)倉(cāng)房類型為中央儲(chǔ)備糧新鄭直屬庫(kù)有限公司淺圓倉(cāng)，淺圓倉(cāng)直徑30.00 m，裝糧線高18.00 m。倉(cāng)房主要由倉(cāng)體、糧溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)等組成。分別選用21號(hào)倉(cāng)、74號(hào)倉(cāng)和75號(hào)倉(cāng)淺圓倉(cāng)為試驗(yàn)倉(cāng)房。21號(hào)倉(cāng)涂抹1#反射隔熱涂料，74號(hào)倉(cāng)在倉(cāng)頂鋪菱鎂板隔熱材料，75號(hào)倉(cāng)涂抹2#反射隔熱涂料。

各淺圓倉(cāng)內(nèi)存放的糧食均為進(jìn)口大豆，糧情基本情況如表1所示。隔熱材料為菱鎂板、1#反射隔熱涂料和2#反射隔熱涂料進(jìn)行試驗(yàn)。菱鎂板具有隔熱功能，這種隔熱原理主要是菱鎂板通過(guò)與原倉(cāng)頂間形成空氣流動(dòng)層，減少外界熱輻射通過(guò)屋面進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)。兩種反射隔熱涂料是通過(guò)涂料中高反射率顆粒和顏填料將大部分紅外熱量反射回?zé)嵩?，達(dá)到隔熱作用。

表1 試驗(yàn)倉(cāng)房糧情基本情況表

倉(cāng)頂溫度選用熱偶式測(cè)溫儀，倉(cāng)內(nèi)糧情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由糧情檢測(cè)軟件、測(cè)控主機(jī)、糧溫檢測(cè)模塊、溫濕度傳感器、測(cè)溫電纜、微型氣象站及連接線纜等部分構(gòu)成。

1.2 試驗(yàn)方法

倉(cāng)頂溫度檢測(cè)主要利用熱電偶測(cè)溫儀選擇朝陽(yáng)面進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集。倉(cāng)內(nèi)糧堆分別設(shè)置330個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，測(cè)溫電纜分3圈分布，內(nèi)圈有3根測(cè)溫電纜，中圈有9根測(cè)溫電纜，外圈18根測(cè)溫電纜，每根測(cè)溫電纜垂直方向均勻分布11個(gè)檢查測(cè)點(diǎn)（圖1）。利用糧情監(jiān)測(cè)軟件進(jìn)行糧溫?cái)?shù)據(jù)采集、記錄倉(cāng)溫的變化情況，每周定時(shí)測(cè)定倉(cāng)房各位點(diǎn)溫度信息并上傳至系統(tǒng)內(nèi)。

圖1 測(cè)溫電纜分布示意圖

水分含量測(cè)定方法參照GB 5009.3—2016中糧食、油料的水分測(cè)定方法，分別由中儲(chǔ)糧新鄭直屬庫(kù)質(zhì)檢中心和中儲(chǔ)糧鎮(zhèn)江直屬庫(kù)質(zhì)檢中心進(jìn)行檢測(cè)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，SPSS 25.0處理數(shù)據(jù)，差異顯著性利用單因素方差分析法分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同隔熱材料淺圓倉(cāng)溫度分析

2.1.1 倉(cāng)頂溫度分析

通過(guò)記錄2022年6月27日—8月1日晴天條件下某3天倉(cāng)頂朝陽(yáng)面溫度，比較21倉(cāng)、74倉(cāng)、75倉(cāng)的倉(cāng)頂溫度發(fā)現(xiàn)（圖2），與鋪設(shè)菱鎂板的74倉(cāng)相比，噴涂1#反射隔熱涂料的21倉(cāng)和2#反射隔熱涂料的75倉(cāng)倉(cāng)頂溫度分別可降低約9.44 ℃和8.55 ℃，74倉(cāng)的倉(cāng)頂溫度顯著高于21倉(cāng)和75倉(cāng)（P＜0.05），而21倉(cāng)和75倉(cāng)的倉(cāng)頂溫度差異不顯著（P＞0.05）。說(shuō)明兩種反射隔熱涂料均可有效降低淺圓倉(cāng)的倉(cāng)頂溫度。

圖2 不同隔熱材料對(duì)倉(cāng)頂溫度的影響圖

2.1.2 倉(cāng)內(nèi)溫度分析

通過(guò)比較3個(gè)試驗(yàn)倉(cāng)的溫度變化情況發(fā)現(xiàn)，21倉(cāng)的倉(cāng)內(nèi)溫度整體下降4.7 ℃，74倉(cāng)的倉(cāng)內(nèi)溫度下降不明顯，75倉(cāng)的倉(cāng)內(nèi)溫度整體下降1.8 ℃（圖3）。在測(cè)試第1周（2022年6月27日—7月4日），3個(gè)淺圓倉(cāng)的倉(cāng)內(nèi)溫度隨著室外環(huán)境溫度的上升而下降，表明3種隔熱材料均具有較好的隔熱降溫效果。其中，倉(cāng)內(nèi)溫度下降速率分別為21號(hào)倉(cāng)0.43 ℃·d-1＞75號(hào)倉(cāng) 0.19 ℃·d-1＞ 74號(hào)倉(cāng) 0.14 ℃·d-1，使用 1#反射隔熱涂料隔熱的倉(cāng)內(nèi)溫度下降速率是菱鎂板和2#反射隔熱涂料的1～2倍。在測(cè)試第3周（2022年7月11日—7月18日），當(dāng)室外溫度上升7.0 ℃時(shí)，74號(hào)倉(cāng)、75號(hào)倉(cāng)的倉(cāng)內(nèi)溫度表現(xiàn)出上升趨勢(shì)，均上升2.0 ℃，而21號(hào)倉(cāng)的倉(cāng)內(nèi)溫度仍保持下降趨勢(shì)。通過(guò)對(duì)3個(gè)倉(cāng)房的倉(cāng)內(nèi)溫度變化分析可以得出：使用1#反射隔熱涂料進(jìn)行倉(cāng)頂隔熱時(shí)，倉(cāng)內(nèi)溫度逐漸降低，直至溫度恒定，且不易受外界溫度的影響，具有較好的隔熱效果。

圖3 不同隔熱材料對(duì)倉(cāng)內(nèi)溫度變化的影響圖

2.1.3 糧堆上層溫度分析

糧堆垂直方向設(shè)置11層糧溫檢測(cè)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)各層檢測(cè)溫度分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)倉(cāng)內(nèi)溫度發(fā)生變化時(shí)，上層（1～4層）糧堆易受影響，中、下層（4～11層）糧堆溫度趨于穩(wěn)定狀態(tài)，故選取糧堆上層溫度進(jìn)行分析。糧堆是熱的不良導(dǎo)體，由圖4可知，糧堆上層溫度變化趨勢(shì)整體與倉(cāng)內(nèi)溫度變化趨勢(shì)相同。在測(cè)試第1周時(shí)，各試驗(yàn)倉(cāng)糧堆上層溫度均隨倉(cāng)內(nèi)溫度的下降而下降，分別降低了2.6 ℃（21號(hào)倉(cāng)）、1.0 ℃（74號(hào)倉(cāng)）和1.2 ℃（75號(hào)倉(cāng)）。在第1周測(cè)試后，3個(gè)倉(cāng)房表現(xiàn)出不同的溫度變化趨勢(shì)，21號(hào)倉(cāng)糧堆上層溫度下降速率逐漸減小，糧堆上層溫度逐漸趨于穩(wěn)定，維持在27.1 ℃，74號(hào)倉(cāng)和75號(hào)倉(cāng)受倉(cāng)內(nèi)溫度影響較大。

圖4 不同隔熱材料對(duì)糧堆上層溫度變化的影響圖

2.2 相對(duì)濕度變化

通過(guò)濕度監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)（圖5），21號(hào)倉(cāng)的倉(cāng)內(nèi)相對(duì)濕度相對(duì)穩(wěn)定（35%～45 %），且不隨室外環(huán)境溫度的變化而變化。而74號(hào)倉(cāng)和75號(hào)倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)相對(duì)濕度易受室外相對(duì)濕度的影響，在第1周和第4周倉(cāng)內(nèi)相對(duì)濕度變化趨勢(shì)與室外相對(duì)濕度相反，在第2周和第3周相對(duì)濕度變化與室外相同，且室外變化越大其倉(cāng)內(nèi)相對(duì)濕度變化就越大。

圖5 不同隔熱材料倉(cāng)房相對(duì)濕度變化圖

2.3 大豆水分含量變化

在安全水分內(nèi)（≤13.0%），大豆儲(chǔ)藏期的水分減量會(huì)降低經(jīng)濟(jì)效益，影響糧食的加工品質(zhì)。由表2可知，21號(hào)倉(cāng)和75號(hào)倉(cāng)的大豆水分含量在試驗(yàn)測(cè)試期間無(wú)變化，74號(hào)倉(cāng)大豆的水分含量于7月25日檢測(cè)時(shí)下降了0.3%，說(shuō)明1#和2#反射隔熱涂料可有效維持淺圓倉(cāng)大豆的水分，對(duì)儲(chǔ)藏期間的節(jié)糧減損具有較好的效果。

表2 不同隔熱材料倉(cāng)內(nèi)大豆水分變化表

3 結(jié)論

（1）與鋪設(shè)菱鎂板相比，1#和2#反射隔熱涂料均可降低約9 ℃的倉(cāng)頂溫度，能有效減少外界高溫對(duì)淺圓倉(cāng)內(nèi)部溫度及水分的影響。

（2）3種隔熱材料在試驗(yàn)第1周，隨著外界溫度的增加，倉(cāng)內(nèi)溫度均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，均表現(xiàn)出較好的隔熱降溫效果。在整個(gè)測(cè)試期間，鋪設(shè)菱鎂板的74號(hào)倉(cāng)和噴涂2#反射隔熱涂料的75號(hào)倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)溫度受外界溫度影響較大，而噴涂1#反射隔熱涂料的21號(hào)倉(cāng)，倉(cāng)內(nèi)溫度受外界溫度影響較小，在試驗(yàn)前3周倉(cāng)內(nèi)溫度保持下降趨勢(shì)至穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）3個(gè)淺圓倉(cāng)糧堆上層溫度變化趨勢(shì)與倉(cāng)內(nèi)溫度變化相似，噴涂1#反射隔熱涂料的21號(hào)倉(cāng)可有效降低糧堆上層溫度并維持糧堆上層溫度的穩(wěn)定。

（4）整體比較而言，噴涂1#反射隔熱涂料的淺圓倉(cāng)具有較好的隔熱效果，使倉(cāng)內(nèi)和糧堆上層溫度、濕度維持在較好的環(huán)境中，維持大豆水分不變，有利于節(jié)糧減損，提高經(jīng)濟(jì)效益。