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日本當代糙米儲存及其技術特點

2023-02-21 01:46郭嬋姣王祖遠
糧食加工 2023年1期
關鍵詞:糙米儲藏倉庫

郭嬋姣,王祖遠

(1.河南工大設計研究院,鄭州 450001;2.河南工業(yè)大學建筑學院,鄭州 450001)

1 日本的糙米儲存概況

日本自古就有利用天然雪的冷藏環(huán)境儲存稻米和其它農(nóng)作物的歷史。 這樣的“雪倉”類似一種天然冰箱,低溫儲糧環(huán)境可以保持溫度與濕度恒定,是儲存農(nóng)作物的最佳環(huán)境[1]。采用低溫儲存糙米是當代日本稻米存儲的特色,在收購、運輸和儲存環(huán)節(jié)以糙米為主,銷售前將其再加工成精米,可最大限度保持大米新鮮度, 達到食味優(yōu)良的目的[2]。 糙米(Brown Rice),為僅去除外殼而保留的全谷粒,含有皮層、糊粉層、胚芽,食用糙米有益于老年人降脂降糖。 影響糙米質(zhì)量的因素包括:溫度、濕度、光照,低溫環(huán)境有利于糙米儲存, 因此采用低溫儲藏是使糙米保持鮮度的有效方法。

伴隨日本“少子化”傾向不斷擴大,人口出生數(shù)量下降等因素, 日本國內(nèi)對于大米的消費需求也呈不斷降低的趨勢。 日本的糧食自給率為39%,人均年糧食消費量減少至59 kg/年[3]。 水稻種植面積從1967 年 的 314.9 萬 hm2減 少 到 2020 年 的 146 萬hm2, 水稻種植農(nóng)戶從1965 年的488.5 萬戶減少到2020 年的 69.9 萬戶,水稻生產(chǎn)量(糙米)從 1967 年的 1 426 萬 t 減少到 2020 年的 776 萬 t[4]。 近年來日本每年約降低10 萬t 的大米食用需求。日本政府儲備米的數(shù)量也在不斷下降,從1970~1980 年的峰值時期約 650~720 萬 t/年,1990 年陡然降低至 95 萬 t/年,1998 年再次回升至 297 萬 t/年后,2000~2020 年長期穩(wěn)定在約91 萬t/年的政府儲備米數(shù)量。這樣的大米儲備相較于2000 年以前已減少約1/3~1/2 的儲備數(shù)量。 至2020 年, 日本全國糙米總需求量在798 萬 t,生產(chǎn)總量在 776 萬 t,供需基本持平[5]。

糙米是一種活態(tài)物質(zhì), 儲存過程中自呼吸會消耗內(nèi)部成分,隨著各種酶和化學反應的進行,新鮮度逐漸下降。糙米儲存中的天敵是溫度、濕度、陽光,當溫度、濕度發(fā)生變化時,糙米質(zhì)量會變差(表1)。 糙米皮中含有油脂(16%),常溫下與空氣接觸后會發(fā)生氧化反應, 當呈現(xiàn)略微的黃色時說明糙米已經(jīng)開始氧化。貯藏過程中變質(zhì)的具體因素包括生物、化學和物理變化。 若溫度、濕度過高,糙米變質(zhì)速度會加快, 最終導致糙米中的淀粉和蛋白質(zhì)以及甜味和咸味成分被消耗。此外,微生物污染、害蟲、老鼠等因素也會影響糙米的存儲[6]。

表1 糙米老化的機理[7]

日本稻谷在生產(chǎn)區(qū)多以常溫儲存, 糙米在消費區(qū)采用低溫儲存。 將糙米低溫儲存,可抑制老化(品質(zhì)劣化)。 低溫貯藏相較于常溫有以下優(yōu)點:①因大米呼吸作用受到抑制, 使老化速度減慢; ②防止霉菌、害蟲滋生且無熏蒸;③儲存過程中重量損失少。儲存糙米低溫庫房溫度一般在15 ℃以下, 濕度為70%~75%,可抑制大米呼吸作用,延緩大米老化,盡可能延長米飯的美味[8]。 當糙米從低溫倉取出時,如果周圍環(huán)境濕熱,會使糙米表面結霜結露,應確保將其儲存在密閉容器中并逐漸恢復至室溫。

2 糙米的儲存方式與設施

劉厚清、河野元信[9]曾指出優(yōu)良食味的大米與品種有關但不絕對,還與大米的產(chǎn)地、氣候、栽培技術及農(nóng)藝等因素相關,并受收獲時期、干燥技術、儲藏、加工和煮飯技術的影響,將收獲后的稻谷及時干燥,干燥工藝合理性是提供優(yōu)良食味大米關鍵所在。在糙米儲藏過程中,經(jīng)過“烘干—儲藏—碾米加工—深加工”等環(huán)節(jié),最終抵達消費端(表2)。 日本大米的流通途徑中,從生產(chǎn)者到最終消費者可通過農(nóng)協(xié)、農(nóng)戶直銷、農(nóng)戶消費(包含無償贈送)等途徑實現(xiàn)。糧食倉儲企業(yè)常采用大型共同烘干儲藏設施(Large co-drying storage facility), 將需要入倉的濕糧進行烘干處理。 首先進行粗選、計量、品質(zhì)檢測及原料分倉等工作,隨后對稻谷進行烘干作業(yè),干燥后的稻谷進入筒倉儲藏。 在出糧時,進行礱谷作業(yè),最后將加工好的糙米出貨。

表2 日本稻米的儲藏現(xiàn)狀[1]

糙米保存中的一項重要步驟是將稻谷烘干。 日本規(guī)定干燥后稻谷的平均水分為15%~16%(w.b),我國規(guī)定的安全儲藏水分為13%~15%(w.b)。對于儲藏稻谷來說,入庫原糧的水分偏差越小越好[10]。 截至2009 年, 日本擁有770 所大型共同烘干儲藏設施,3800 所共同烘干設施,基本上遍布每個地區(qū)[11]。 共同烘干中心采用的干燥設備可分為: 循環(huán)式、 儲藏式、稻殼混合式3 種干燥方式[2]。 通常烘干時的最高糧溫為35 ℃以下, 降水速度維持在0.5%~0.9%/h,這樣爆腰率增加最低。 烘干后的爆腰率為5%以下,烘后稻谷水分約為14%~15%(w.b)。 烘干設備可分為農(nóng)戶用小型循環(huán)式烘干機 (Circulating dryer for farmers),容量為 1~10 t;室外型循環(huán)式烘干機(Outdoor circulating dryer),容量為 60 t。 在稻谷儲藏的過程中, 可使用筒倉進行儲藏, 以谷冷機來降低糧溫。儲存形式上多采用純散裝儲存,以獲得較好的體積比, 也可根據(jù)實際要求采用柔性集裝袋(Flexible container bag)、紙袋(Paper bag)將糙米進行包裝后再以低溫儲藏。

2.1 按儲存溫濕度分類

①低溫儲存設施, 可以控制到指定室內(nèi)空氣條件的儲糧設施,如15 ℃,70%;②半冷庫設施,無控制空調(diào),但設施是“絕緣”的,盡可能防止外部熱量的侵入;③常溫儲藏設施,指未特別采取環(huán)保措施的儲糧設施。

2.2 按倉庫形態(tài)分類

按照儲存糙米的倉儲設施形態(tài)分類, 可將其分為:平床式倉庫、平床框架式、立體低溫庫、雪藏冷庫等類型。這樣的分類方法體現(xiàn)出,糙米在儲存過程中因包裝與堆放方式不同,而呈現(xiàn)出的儲存差異。

2.2.1 平床式倉庫

平床式低溫倉庫(平地倉庫系統(tǒng))的庫內(nèi)溫度可自動控制在15 ℃,相對濕度60%~70%,倉內(nèi)側壁掛設木條,將包裝糧食與墻壁隔開,防止紙袋破損與結露現(xiàn)象的產(chǎn)生。儲存1 000 t 糙米時的空調(diào)制冷能力為20 000~40 000 kCal/h,冷凍機輸出的電力為7.5~15 kW。 日本糙米儲藏中,以紙袋集裝袋對糙米進行低溫儲藏為特色。 低溫倉庫內(nèi)多采用木制托盤(Palette)上部堆放包裝紙袋的方式,疊放紙袋之間幾乎沒有空隙,有容積效率高的收納效果,便于叉車或電動起重機進行裝卸 (圖1)。 一個托盤可放置7袋(210 kg)×6 層(約 1.26 t)。 灌裝糙米的紙袋主要有兩種規(guī)格:一種為每個可裝30 kg 糙米的紙袋;另一種為可裝載1 t 的集裝袋。 同時,也可在平床式倉庫中加入能放置柔性集裝袋的網(wǎng)格狀框架, 將集裝袋疊放在框架中。 這樣的堆放方式可保障糧袋的穩(wěn)定性與收納效率。在進出糧作業(yè)上,以后進先出的方式在外部指定區(qū)域采用橋式起重機進行進出糧作業(yè)。平床式倉庫建設成本較低,倉庫運行以人工成本為主, 部分低溫庫房采用空調(diào)制冷則還包含用電成本。由于內(nèi)部設備較少,因此儲存適應性強且用途廣泛。與其它類型儲存方式相比,平床式倉庫在運行使用中需要耗費大量人力成本, 對工作人員操作技能要求較高。在低溫儲存的情況下,尤其在高溫季節(jié)進出糧時, 工人需反復暴露于巨大的室內(nèi)外溫差環(huán)境之中,作業(yè)人員的人體熱舒適度較差。

圖1 貨架尺寸與移動機架式存儲

2.2.2 立體低溫倉庫

這種新型立體低溫庫 (FIBC Automatic Warehouse),也稱“集裝袋自動倉庫”、“固定機架系統(tǒng)”。技術特點為在倉庫內(nèi)設置多排上部可放置多個柔性集裝袋的固定貨架。雖然容積效率比平床式倉庫低,但每個柔性集裝袋都放置于架子之上, 因此柔性集裝袋上沒有荷載,可通過增加臺架數(shù),來增加倉庫總存儲容量。采用立體貨架每平方米糙米的容量為:貨架10 層時2.5 t/㎡,貨架 24 層時可達4.5 t/㎡。內(nèi)部糧食搬運采用自動叉車(Automatic forklift),可實現(xiàn)從任何機架處由外部操作自由進出。 設計貨架時需考慮托盤尺寸、糙米放入柔性容器時的包裝尺寸、柔性容器如何與托盤配合(與托盤錯位)等情況。 碼垛機最高行駛速度一般設定為63 m/min (空載時為80m/min), 最高起升速度為 20 m/min (空載時為40m/min)。采用機架方式(移動機架式),貨架可一次移動一排,雖然貨架結構復雜,但堆垛機行走所需空間只有一個,提高了容積效率。

2.2.3 雪藏冷庫

雪是天然制冷劑, 將糙米或大米儲存在雪藏冷庫中既新鮮又環(huán)保。 在日本北海道沼田町設有日本第一個雪藏冷庫,可貯存700 t 稻米。 據(jù)統(tǒng)計,利用1 t 雪來冷藏,相當于節(jié)約10 L 汽油并減少約30 kg的二氧化碳排放。 每年3 月末, 冷庫需儲存堆積夠1 500 t 的雪。 雪藏冷庫中的大型控制臺可將恒溫4℃、濕度為75%的空氣送進倉庫之中。 在這樣的溫度、 濕度條件下, 稻子處于最接近自然環(huán)境的狀態(tài)中,即便長期保存,大米口感也不會變差。 低溫貯藏與 “氮替代包裝”、“吸氧劑內(nèi)包包裝”、“冬眠密閉包裝”相結合,效果更佳。還有如“稻谷冷凍貯藏技術”,冷凍貯藏時低于冰點的溫度下。 冷凍貯藏稻米和冬季通風降溫貯藏稻谷的對比試驗發(fā)現(xiàn), 冷凍貯藏稻谷可以抑制大米的呼吸和生理活動, 保持稻米的品質(zhì)。雪屋保管費用較低,儲存過程中不需用藥。 有些倉內(nèi)有熏蒸設備, 可滿足對儲存溫度管理的多種需求[12]。以往北海道的大米銷量一般,究其原因是因口感不如名牌米。自從使用雪藏冷庫儲存后,北海道的“雪中米”逐漸馳名于日本國內(nèi)外[13]。

2.3 新型冷庫技術實例

創(chuàng)立于1946 年4 月的日本淺野運輸倉庫株式會社,以運輸倉庫低溫、準低溫倉為代表,搭建了一個被稱為“ASANO 低溫系統(tǒng)”的倉庫群(表 3)。 三個低溫倉建筑面積8 985 m2(2 723 坪),半低溫倉庫建筑面積2 778 m2(842 坪),大米庫的最大庫容為2.3萬t,為滋賀縣內(nèi)規(guī)模最大的儲存庫。 這里最初是一家由日本政府指定, 負責存儲政府儲備大米的低溫倉庫?,F(xiàn)在這里不僅儲存大米與食品,還可用于電子與工業(yè)產(chǎn)品的低溫、半低溫儲存,如半導體和薄膜等物料[15]。淺野運輸倉庫以可靠和安全的質(zhì)量,完善的溫度、濕度控制,實現(xiàn)對儲存糧食的管理。 倉庫通過專有技術來保障儲糧品質(zhì), 從冰箱入口到后部均安裝了天花板管道,結合獨特的進氣系統(tǒng),使冷空氣循環(huán)抵達倉內(nèi)每個角落。先進降溫設施的采用,能夠?qū)崿F(xiàn)對倉內(nèi)區(qū)域均勻的存儲溫度與濕度控制。 在控制面板的管理上,糧倉內(nèi)的溫度、濕度、通風、風幕(防止外界空氣和害蟲的進入) 由可視化控制面板進行統(tǒng)一管理。 糧倉門采用重型安全門,12 cm 厚的防盜門能夠保障貴重貨物的安全與保持倉內(nèi)空氣涼爽,安全傳感器負責夜間監(jiān)控門的打開與關閉。2019 年4 月, 淺野1 號低溫庫和淺野2 號低溫庫的空調(diào)設備更換為新型落地風管式大型變頻空調(diào)。除此之外,倉內(nèi)還安裝有除濕機和加濕機, 以保持穩(wěn)定的低溫儲糧環(huán)境。在制冷量方面,每個車廂安裝兩臺制冷量充足的空調(diào), 同時建立危機管理和質(zhì)量維護。 于2021 年8 月建立半低溫倉庫, 將1 號倉庫2 樓800坪改為半低溫倉庫(25 ℃以下)。 每個車廂都配備了大型空調(diào)和電梯(200 坪×4 車廂),采用新型吸頂式大型變頻空調(diào)。與低溫倉庫一樣,天花板管道從倉庫入口安裝到倉庫后部, 使冷風均勻分布在倉內(nèi)每個角落,從而實現(xiàn)穩(wěn)定的低溫環(huán)境。

表3 日本淺野運輸倉庫株式會社的倉庫類型[15]

在ASANO 東部分布有名古屋港、中部國際港;西部有關西國際空港、神戶空港、神戶港、大阪港;北部有舞鶴港、敦賀港,地理位置處于連接日本東、西、北重要港口的中心位置,地理位置得天獨厚(圖2)?;跍\野所在的滋賀縣里東市的地理位置優(yōu)勢,處于日本國內(nèi)物流中心, 淺野運輸倉庫株式會社提出了“地の利、器の利、用の利”[19]的公司運營口號,顯示出地理位置、倉庫本體、管理運營等因素成為打造高效物流體系的最大動力。

圖2 日本淺野運輸倉庫株式會社的地理位置圖[14]

2.4 家中大米儲存方式

日本國內(nèi)有多家糧食儲藏設備供應商, 多年來致力于將收獲狀態(tài)的大米保存至最佳食用狀態(tài)。MK精工(MK Seiko)就是一家長期專注于低溫儲藏的企業(yè),其所研發(fā)的“Aji no Fresh 倉庫”,目前已上市20多年, 以獨特技術抑制了糙米的氧化并能夠始終保持新鮮味道。該產(chǎn)品不僅可用來儲存大米,還可用于儲存蔬菜和干糧。 根據(jù)安裝位置和存儲容量等使用環(huán)境的不同,提供有60 余種豐富的產(chǎn)品陣容(圖3)。從強調(diào)設計感并具有時尚摩登風格的“標準ARG 系列”,到帶有加熱功能的“ARW 系列”,再到臨時儲存蔬菜的“ARV 系列”,從農(nóng)民到普通家庭均可廣泛使用, 實現(xiàn)了將日本自古以來長期使用的雪藏冷庫與當代時尚設計的融合[1]。

圖3 日本MK Seiko 產(chǎn)品陣容[1]

在日本,大米被視為與蔬菜類似的農(nóng)產(chǎn)品,米飯美味的標準以碾米日期后的一個月為期限, 這是可以品嘗大米優(yōu)良風味的最佳期限[17]。 這兩年由于日本食品標簽標準的修訂, 在精米袋上標注的碾米日期更換了新的標注方式。 以往糙米和精米產(chǎn)品都是采用“年/月/日”的方式來表示,但從2020 年3 月27日(令和 2 年 3 月 27 日)起,將采用“年/月/旬(上旬/中旬/下旬)”的方式來表示(圖4)。 在政策制定者看來,更改后擴大范圍的粗略日期標簽方式,能夠有效減少食品損失、削減管理成本、應對災害發(fā)生、降低環(huán)境負荷[18]。 由于以往在產(chǎn)品管理和消費行為上過分強調(diào)新鮮, 大米往往會因碾米日期過期而被丟棄或不再出售,從而增加了糧食損失,該新舉措的實施有望降低糧食損失。若超過此期限未能食用完畢,則需要將大米放入密閉容器, 并盡快將其存放在冰箱中保存。與正常儲存相比,這樣可以延緩大米變質(zhì)的過程[19]。在物流效率改善方面,以往商業(yè)上習慣以碾米日期為基礎盡快安排商品入店銷售, 因此存在短期發(fā)貨需求,致使商品發(fā)貨頻率越來越高,產(chǎn)生運輸油耗增多及配送成本增加的負擔。

圖4 修訂后得大米生產(chǎn)日期標簽顯示方式[18]

當糙米被加工成大米, 到了食用最后一個環(huán)節(jié)的家中儲存時,也有保持食味品質(zhì)的方法。大米水分含量低至13%~16%,本來就具有優(yōu)良的耐貯性。 可將大米存放在陰涼通風的地方,與儲存精米相比,糙米不會變質(zhì)。 適合大米的條件是低溫、干燥、避免陽光直射的背陰處。廚房不適合儲存大米,烹飪過程會導致環(huán)境溫度升高、濕度增大。為避免保存過程中的溫度變化,建議采用冷藏的方式保存。家中存放大米最好位置是冰箱。若冰箱沒有足夠的空間,也可將其存放在陰涼、黑暗、通風良好的地方,避免陽光直射與受潮。居民在家中想保證大米擁有最佳品質(zhì),可將大米分成小份貯存在冰箱冷藏柜中, 這樣存放的大米甜味不會散失, 蒸煮過程中也較容易將大米的甜味揮發(fā)出來。大米在冰箱里還能起到保冷劑的作用,達到節(jié)約電費的功效。 大米是較易腐爛生蟲的食物之一,因而不建議家庭一次性大量囤積存儲,按需隨時購入新鮮加工后的大米是保持米飯風味關鍵[20]。

3 對中國當代糧食保管的啟示意義

近年來隨著時代發(fā)展與國民經(jīng)濟水平的提升,中國當代年輕人生活節(jié)奏的加快,各種方便食品、預制菜等快速便捷的餐食, 越來越成為年輕群體消費的主流選擇。針對大米的消費也呈現(xiàn)出豐富化、多樣化、 高端化的發(fā)展趨勢。 大米作為烹飪中的基礎食材,可加工成白米飯、便當、咖喱飯、包裝米飯、壽司等多種類型。 多數(shù)消費者認為在每日食用大米數(shù)量有限的狀況下,應盡可能購買優(yōu)質(zhì)大米,同時采用好的球釜電飯煲蒸米,將大米的好口感激發(fā)出來,是品質(zhì)生活的體現(xiàn)。不同類型的大米因其特性各不相同,有的適合做壽司,有的適合做蓋澆飯,如“日本晴”黏度適中,適合做壽司;產(chǎn)于北海道的云母397 號米價格低廉并出飯多, 因此吉野家招牌牛肉飯多使用這種大米制作。

據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟(International Diabetes Federation,IDF)的統(tǒng)計研究測算,2021 年全球成年糖尿病患者數(shù)量達到5.37 億例, 全球約1/10 的成年人受此病影響。 預計至2045 年,中國糖尿病患者數(shù)量將達1.744 億人[21]。 基于龐大的糖尿病群體數(shù)量和糙米保留全谷粒的特性, 可為老年人提供降脂降糖的可能性, 在未來儲存與食用糙米或?qū)⒊蔀橐粋€健康食療的趨勢。 隨著國內(nèi)對高端食材不斷增長的需求, 越來越多消費者對食用優(yōu)質(zhì)大米的需求呈現(xiàn)增長趨勢。對于大米的消費也從以往單純吃飽,到追求健康、安全、營養(yǎng)、衛(wèi)生等方面的品質(zhì)提升。 因此,針對稻米的儲藏相對于以往的儲存方式而言, 進一步增加對儲存后食用品質(zhì)的提升,就顯得尤為重要。日本多年來在稻米儲存中所積累的眾多經(jīng)驗, 可以對中國未來大米的儲存與保管提供有益的經(jīng)驗啟示,對日本糙米儲存經(jīng)驗的吸收與借鑒, 將促進中國當代食品產(chǎn)業(yè)鏈向精致化、精細化、高端化的道路持續(xù)發(fā)展。

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