日本当代糙米储存及其技术特点

郭婵姣，王祖远

（1.河南工大设计研究院，郑州 450001；2.河南工业大学建筑学院，郑州 450001）

1 日本的糙米储存概况

日本自古就有利用天然雪的冷藏环境储存稻米和其它农作物的历史。 这样的“雪仓”类似一种天然冰箱，低温储粮环境可以保持温度与湿度恒定，是储存农作物的最佳环境[1]。采用低温储存糙米是当代日本稻米存储的特色，在收购、运输和储存环节以糙米为主，销售前将其再加工成精米，可最大限度保持大米新鲜度， 达到食味优良的目的[2]。 糙米（Brown Rice），为仅去除外壳而保留的全谷粒，含有皮层、糊粉层、胚芽，食用糙米有益于老年人降脂降糖。 影响糙米质量的因素包括：温度、湿度、光照，低温环境有利于糙米储存， 因此采用低温储藏是使糙米保持鲜度的有效方法。

伴随日本“少子化”倾向不断扩大，人口出生数量下降等因素， 日本国内对于大米的消费需求也呈不断降低的趋势。 日本的粮食自给率为39%，人均年粮食消费量减少至59 kg/年[3]。 水稻种植面积从1967 年 的 314.9 万 hm2减 少 到 2020 年 的 146 万hm2， 水稻种植农户从1965 年的488.5 万户减少到2020 年的 69.9 万户，水稻生产量（糙米）从 1967 年的 1 426 万 t 减少到 2020 年的 776 万 t[4]。 近年来日本每年约降低10 万t 的大米食用需求。日本政府储备米的数量也在不断下降，从1970～1980 年的峰值时期约 650～720 万 t/年，1990 年陡然降低至 95 万 t/年，1998 年再次回升至 297 万 t/年后，2000～2020 年长期稳定在约91 万t/年的政府储备米数量。这样的大米储备相较于2000 年以前已减少约1/3～1/2 的储备数量。 至2020 年， 日本全国糙米总需求量在798 万 t，生产总量在 776 万 t，供需基本持平[5]。

糙米是一种活态物质， 储存过程中自呼吸会消耗内部成分，随着各种酶和化学反应的进行，新鲜度逐渐下降。糙米储存中的天敌是温度、湿度、阳光，当温度、湿度发生变化时，糙米质量会变差（表1）。 糙米皮中含有油脂（16%），常温下与空气接触后会发生氧化反应， 当呈现略微的黄色时说明糙米已经开始氧化。贮藏过程中变质的具体因素包括生物、化学和物理变化。 若温度、湿度过高，糙米变质速度会加快， 最终导致糙米中的淀粉和蛋白质以及甜味和咸味成分被消耗。此外，微生物污染、害虫、老鼠等因素也会影响糙米的存储[6]。

表1 糙米老化的机理[7]

日本稻谷在生产区多以常温储存， 糙米在消费区采用低温储存。 将糙米低温储存，可抑制老化（品质劣化）。 低温贮藏相较于常温有以下优点：①因大米呼吸作用受到抑制， 使老化速度减慢； ②防止霉菌、害虫滋生且无熏蒸；③储存过程中重量损失少。储存糙米低温库房温度一般在15 ℃以下， 湿度为70%～75%，可抑制大米呼吸作用，延缓大米老化，尽可能延长米饭的美味[8]。 当糙米从低温仓取出时，如果周围环境湿热，会使糙米表面结霜结露，应确保将其储存在密闭容器中并逐渐恢复至室温。

2 糙米的储存方式与设施

刘厚清、河野元信[9]曾指出优良食味的大米与品种有关但不绝对，还与大米的产地、气候、栽培技术及农艺等因素相关，并受收获时期、干燥技术、储藏、加工和煮饭技术的影响，将收获后的稻谷及时干燥，干燥工艺合理性是提供优良食味大米关键所在。在糙米储藏过程中，经过“烘干—储藏—碾米加工—深加工”等环节，最终抵达消费端（表2）。 日本大米的流通途径中，从生产者到最终消费者可通过农协、农户直销、农户消费（包含无偿赠送）等途径实现。粮食仓储企业常采用大型共同烘干储藏设施（Large co-drying storage facility）， 将需要入仓的湿粮进行烘干处理。 首先进行粗选、计量、品质检测及原料分仓等工作，随后对稻谷进行烘干作业，干燥后的稻谷进入筒仓储藏。 在出粮时，进行砻谷作业，最后将加工好的糙米出货。

表2 日本稻米的储藏现状[1]

糙米保存中的一项重要步骤是将稻谷烘干。 日本规定干燥后稻谷的平均水分为15%～16%(w.b)，我国规定的安全储藏水分为13%～15%(w.b)。对于储藏稻谷来说，入库原粮的水分偏差越小越好[10]。 截至2009 年， 日本拥有770 所大型共同烘干储藏设施，3800 所共同烘干设施，基本上遍布每个地区[11]。 共同烘干中心采用的干燥设备可分为： 循环式、 储藏式、稻壳混合式3 种干燥方式[2]。 通常烘干时的最高粮温为35 ℃以下， 降水速度维持在0.5%～0.9%/h，这样爆腰率增加最低。 烘干后的爆腰率为5%以下，烘后稻谷水分约为14%～15%（w.b）。 烘干设备可分为农户用小型循环式烘干机 （Circulating dryer for farmers），容量为 1～10 t；室外型循环式烘干机（Outdoor circulating dryer），容量为 60 t。 在稻谷储藏的过程中， 可使用筒仓进行储藏， 以谷冷机来降低粮温。储存形式上多采用纯散装储存，以获得较好的体积比， 也可根据实际要求采用柔性集装袋（Flexible container bag）、纸袋（Paper bag）将糙米进行包装后再以低温储藏。

2.1 按储存温湿度分类

①低温储存设施， 可以控制到指定室内空气条件的储粮设施，如15 ℃，70%；②半冷库设施，无控制空调，但设施是“绝缘”的，尽可能防止外部热量的侵入；③常温储藏设施，指未特别采取环保措施的储粮设施。

2.2 按仓库形态分类

按照储存糙米的仓储设施形态分类， 可将其分为：平床式仓库、平床框架式、立体低温库、雪藏冷库等类型。这样的分类方法体现出，糙米在储存过程中因包装与堆放方式不同，而呈现出的储存差异。

2.2.1 平床式仓库

平床式低温仓库（平地仓库系统）的库内温度可自动控制在15 ℃，相对湿度60%～70%，仓内侧壁挂设木条，将包装粮食与墙壁隔开，防止纸袋破损与结露现象的产生。储存1 000 t 糙米时的空调制冷能力为20 000～40 000 kCal/h，冷冻机输出的电力为7.5～15 kW。 日本糙米储藏中，以纸袋集装袋对糙米进行低温储藏为特色。 低温仓库内多采用木制托盘（Palette）上部堆放包装纸袋的方式，叠放纸袋之间几乎没有空隙，有容积效率高的收纳效果，便于叉车或电动起重机进行装卸 （图1）。 一个托盘可放置7袋（210 kg）×6 层（约 1.26 t）。 灌装糙米的纸袋主要有两种规格：一种为每个可装30 kg 糙米的纸袋；另一种为可装载1 t 的集装袋。 同时，也可在平床式仓库中加入能放置柔性集装袋的网格状框架， 将集装袋叠放在框架中。 这样的堆放方式可保障粮袋的稳定性与收纳效率。在进出粮作业上，以后进先出的方式在外部指定区域采用桥式起重机进行进出粮作业。平床式仓库建设成本较低，仓库运行以人工成本为主， 部分低温库房采用空调制冷则还包含用电成本。由于内部设备较少，因此储存适应性强且用途广泛。与其它类型储存方式相比，平床式仓库在运行使用中需要耗费大量人力成本， 对工作人员操作技能要求较高。在低温储存的情况下，尤其在高温季节进出粮时， 工人需反复暴露于巨大的室内外温差环境之中，作业人员的人体热舒适度较差。

图1 货架尺寸与移动机架式存储

2.2.2 立体低温仓库

这种新型立体低温库 （FIBC Automatic Warehouse），也称“集装袋自动仓库”、“固定机架系统”。技术特点为在仓库内设置多排上部可放置多个柔性集装袋的固定货架。虽然容积效率比平床式仓库低，但每个柔性集装袋都放置于架子之上， 因此柔性集装袋上没有荷载，可通过增加台架数，来增加仓库总存储容量。采用立体货架每平方米糙米的容量为：货架10 层时2.5 t/㎡，货架 24 层时可达4.5 t/㎡。内部粮食搬运采用自动叉车（Automatic forklift），可实现从任何机架处由外部操作自由进出。 设计货架时需考虑托盘尺寸、糙米放入柔性容器时的包装尺寸、柔性容器如何与托盘配合（与托盘错位）等情况。 码垛机最高行驶速度一般设定为63 m/min （空载时为80m/min）， 最高起升速度为 20 m/min （空载时为40m/min）。采用机架方式（移动机架式），货架可一次移动一排，虽然货架结构复杂，但堆垛机行走所需空间只有一个，提高了容积效率。

2.2.3 雪藏冷库

雪是天然制冷剂， 将糙米或大米储存在雪藏冷库中既新鲜又环保。 在日本北海道沼田町设有日本第一个雪藏冷库，可贮存700 t 稻米。 据统计，利用1 t 雪来冷藏，相当于节约10 L 汽油并减少约30 kg的二氧化碳排放。 每年3 月末， 冷库需储存堆积够1 500 t 的雪。 雪藏冷库中的大型控制台可将恒温4℃、湿度为75%的空气送进仓库之中。 在这样的温度、 湿度条件下， 稻子处于最接近自然环境的状态中，即便长期保存，大米口感也不会变差。 低温贮藏与 “氮替代包装”、“吸氧剂内包包装”、“冬眠密闭包装”相结合，效果更佳。还有如“稻谷冷冻贮藏技术”，冷冻贮藏时低于冰点的温度下。 冷冻贮藏稻米和冬季通风降温贮藏稻谷的对比试验发现， 冷冻贮藏稻谷可以抑制大米的呼吸和生理活动， 保持稻米的品质。雪屋保管费用较低，储存过程中不需用药。 有些仓内有熏蒸设备， 可满足对储存温度管理的多种需求[12]。以往北海道的大米销量一般，究其原因是因口感不如名牌米。自从使用雪藏冷库储存后，北海道的“雪中米”逐渐驰名于日本国内外[13]。

2.3 新型冷库技术实例

创立于1946 年4 月的日本浅野运输仓库株式会社，以运输仓库低温、准低温仓为代表，搭建了一个被称为“ASANO 低温系统”的仓库群（表 3）。 三个低温仓建筑面积8 985 m2（2 723 坪），半低温仓库建筑面积2 778 m2（842 坪），大米库的最大库容为2.3万t，为滋贺县内规模最大的储存库。 这里最初是一家由日本政府指定， 负责存储政府储备大米的低温仓库。现在这里不仅储存大米与食品，还可用于电子与工业产品的低温、半低温储存，如半导体和薄膜等物料[15]。浅野运输仓库以可靠和安全的质量，完善的温度、湿度控制，实现对储存粮食的管理。 仓库通过专有技术来保障储粮品质， 从冰箱入口到后部均安装了天花板管道，结合独特的进气系统，使冷空气循环抵达仓内每个角落。先进降温设施的采用，能够实现对仓内区域均匀的存储温度与湿度控制。 在控制面板的管理上，粮仓内的温度、湿度、通风、风幕（防止外界空气和害虫的进入） 由可视化控制面板进行统一管理。 粮仓门采用重型安全门，12 cm 厚的防盗门能够保障贵重货物的安全与保持仓内空气凉爽，安全传感器负责夜间监控门的打开与关闭。2019 年4 月， 浅野1 号低温库和浅野2 号低温库的空调设备更换为新型落地风管式大型变频空调。除此之外，仓内还安装有除湿机和加湿机， 以保持稳定的低温储粮环境。在制冷量方面，每个车厢安装两台制冷量充足的空调， 同时建立危机管理和质量维护。 于2021 年8 月建立半低温仓库， 将1 号仓库2 楼800坪改为半低温仓库（25 ℃以下）。 每个车厢都配备了大型空调和电梯（200 坪×4 车厢），采用新型吸顶式大型变频空调。与低温仓库一样，天花板管道从仓库入口安装到仓库后部， 使冷风均匀分布在仓内每个角落，从而实现稳定的低温环境。

表3 日本浅野运输仓库株式会社的仓库类型[15]

在ASANO 东部分布有名古屋港、中部国际港；西部有关西国际空港、神户空港、神户港、大阪港；北部有舞鹤港、敦贺港，地理位置处于连接日本东、西、北重要港口的中心位置，地理位置得天独厚（图2）。基于浅野所在的滋贺县里东市的地理位置优势，处于日本国内物流中心， 浅野运输仓库株式会社提出了“地の利、器の利、用の利”[19]的公司运营口号，显示出地理位置、仓库本体、管理运营等因素成为打造高效物流体系的最大动力。

图2 日本浅野运输仓库株式会社的地理位置图[14]

2.4 家中大米储存方式

日本国内有多家粮食储藏设备供应商， 多年来致力于将收获状态的大米保存至最佳食用状态。MK精工（MK Seiko）就是一家长期专注于低温储藏的企业，其所研发的“Aji no Fresh 仓库”，目前已上市20多年， 以独特技术抑制了糙米的氧化并能够始终保持新鲜味道。该产品不仅可用来储存大米，还可用于储存蔬菜和干粮。 根据安装位置和存储容量等使用环境的不同，提供有60 余种丰富的产品阵容（图3）。从强调设计感并具有时尚摩登风格的“标准ARG 系列”，到带有加热功能的“ARW 系列”，再到临时储存蔬菜的“ARV 系列”，从农民到普通家庭均可广泛使用， 实现了将日本自古以来长期使用的雪藏冷库与当代时尚设计的融合[1]。

图3 日本MK Seiko 产品阵容[1]

在日本，大米被视为与蔬菜类似的农产品，米饭美味的标准以碾米日期后的一个月为期限， 这是可以品尝大米优良风味的最佳期限[17]。 这两年由于日本食品标签标准的修订， 在精米袋上标注的碾米日期更换了新的标注方式。 以往糙米和精米产品都是采用“年/月/日”的方式来表示，但从2020 年3 月27日（令和 2 年 3 月 27 日）起，将采用“年/月/旬（上旬/中旬/下旬）”的方式来表示（图4）。 在政策制定者看来，更改后扩大范围的粗略日期标签方式，能够有效减少食品损失、削减管理成本、应对灾害发生、降低环境负荷[18]。 由于以往在产品管理和消费行为上过分强调新鲜， 大米往往会因碾米日期过期而被丢弃或不再出售，从而增加了粮食损失，该新举措的实施有望降低粮食损失。若超过此期限未能食用完毕，则需要将大米放入密闭容器， 并尽快将其存放在冰箱中保存。与正常储存相比，这样可以延缓大米变质的过程[19]。在物流效率改善方面，以往商业上习惯以碾米日期为基础尽快安排商品入店销售， 因此存在短期发货需求，致使商品发货频率越来越高，产生运输油耗增多及配送成本增加的负担。

图4 修订后得大米生产日期标签显示方式[18]

当糙米被加工成大米， 到了食用最后一个环节的家中储存时，也有保持食味品质的方法。大米水分含量低至13%～16%，本来就具有优良的耐贮性。 可将大米存放在阴凉通风的地方，与储存精米相比，糙米不会变质。 适合大米的条件是低温、干燥、避免阳光直射的背阴处。厨房不适合储存大米，烹饪过程会导致环境温度升高、湿度增大。为避免保存过程中的温度变化，建议采用冷藏的方式保存。家中存放大米最好位置是冰箱。若冰箱没有足够的空间，也可将其存放在阴凉、黑暗、通风良好的地方，避免阳光直射与受潮。居民在家中想保证大米拥有最佳品质，可将大米分成小份贮存在冰箱冷藏柜中， 这样存放的大米甜味不会散失， 蒸煮过程中也较容易将大米的甜味挥发出来。大米在冰箱里还能起到保冷剂的作用，达到节约电费的功效。 大米是较易腐烂生虫的食物之一，因而不建议家庭一次性大量囤积存储，按需随时购入新鲜加工后的大米是保持米饭风味关键[20]。

3 对中国当代粮食保管的启示意义

近年来随着时代发展与国民经济水平的提升，中国当代年轻人生活节奏的加快，各种方便食品、预制菜等快速便捷的餐食， 越来越成为年轻群体消费的主流选择。针对大米的消费也呈现出丰富化、多样化、 高端化的发展趋势。 大米作为烹饪中的基础食材，可加工成白米饭、便当、咖喱饭、包装米饭、寿司等多种类型。 多数消费者认为在每日食用大米数量有限的状况下，应尽可能购买优质大米，同时采用好的球釜电饭煲蒸米，将大米的好口感激发出来，是品质生活的体现。不同类型的大米因其特性各不相同，有的适合做寿司，有的适合做盖浇饭，如“日本晴”黏度适中，适合做寿司；产于北海道的云母397 号米价格低廉并出饭多， 因此吉野家招牌牛肉饭多使用这种大米制作。

据国际糖尿病联盟（International Diabetes Federation，IDF）的统计研究测算，2021 年全球成年糖尿病患者数量达到5.37 亿例， 全球约1/10 的成年人受此病影响。 预计至2045 年，中国糖尿病患者数量将达1.744 亿人[21]。 基于庞大的糖尿病群体数量和糙米保留全谷粒的特性， 可为老年人提供降脂降糖的可能性， 在未来储存与食用糙米或将成为一个健康食疗的趋势。 随着国内对高端食材不断增长的需求， 越来越多消费者对食用优质大米的需求呈现增长趋势。对于大米的消费也从以往单纯吃饱，到追求健康、安全、营养、卫生等方面的品质提升。 因此，针对稻米的储藏相对于以往的储存方式而言， 进一步增加对储存后食用品质的提升，就显得尤为重要。日本多年来在稻米储存中所积累的众多经验， 可以对中国未来大米的储存与保管提供有益的经验启示，对日本糙米储存经验的吸收与借鉴， 将促进中国当代食品产业链向精致化、精细化、高端化的道路持续发展。