陶瓷微粒水性反射隔热涂料在油罐中的应用试验

◎ 张艺林，王晓弯，郝芳囡，马国平，吴宗霖，王 彬

（1.中央储备粮新郑直属库有限公司，河南 新郑 451100；2.河南工业大学 粮食和物资储备学院，河南 郑州 450001）

菜籽油是由我国第一大油料作物油菜的种子压榨而成，具有营养价值高、易吸收等优点，因此受到广大消费者的喜爱。菜籽油作为我国主要食用油之一，每年消费量约占我国食用植物油总量的35%，成为市场上的重要油品[1]。植物油在储藏过程中，外界因素如氧气、温度、日照强度等的作用会使其发生自动氧化反应，从而降低其感官品质，破坏营养价值[2]。因此，随着我国菜籽油储存规模的扩大，实现低温储油、延缓油脂氧化变质成为储粮工作中的重要课题。

温度是影响粮食安全储藏的重要因素，低温储粮已成为一项公认的绿色储粮技术，具有安全、可靠、合理和符合绿色储粮发展方向等优势，也是确保粮食安全储藏和品质保鲜的重要方式[3]。对于油脂来说，其也是防止和减缓油脂氧化酸败的重要手段之一[4]。目前，常通过建设罩棚、聚氨酯保温、罐顶喷水、使用罐壁隔热材料等方法对油罐进行“降温”[5]。近年来，反射隔热涂料逐渐被应用于粮食储藏设备改造中。其中，热反射材料除能起到隔热保温作用外，还具有防腐性能较强、使用寿命较长、安全、环保等优点[6]。

使用陶瓷微粒水性反射隔热涂料是一种成本低、效果优的控温储粮措施，该涂料的反射原理类似于普通太阳热反射涂料，能将主要热量来源的近红外波段光（0.72～2.50 μm）反射出去，其吸收的热能则主要以红外辐射（8.0～13.5 μm）的方式通过大气红外窗口发射到外部空间。因此，该涂料应当具有0.72～2.50 μm波段内强反射，8.0～13.5 μm 波段内强辐射，且其中含有的改性阻热材料能有效减少热传递，从而有效减小被涂物体表面及内部温度的升高幅度[7]。本研究旨在通过对罐顶表面涂有陶瓷微粒水性反射隔热涂料的油罐与未涂反射隔热涂料的油罐进行对比，探究该涂料的隔热效果，以及对储藏菜籽油品质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选取中央储备粮新郑直属库26 号罐为试验油罐，罐顶表面喷涂陶瓷微粒水性反射隔热涂料；27 号罐为对照油罐，罐顶表面未喷涂陶瓷微粒水性反射隔热涂料；两罐均为钢板结构，高17.85 m，直径10.0 m，钢板厚度为1 cm，设计容量为1 000 t，储存油量为750 t。

陶瓷微粒水性反射隔热涂料；硫代硫酸钠；三氯甲烷-冰乙酸混合液；碘化钾饱和溶液；1%淀粉指示剂；氢氧化钾；乙醚-异丙醇混合液；酚酞指示剂。

1.2 仪器与设备

WSC-01C 数字测温仪，上海浦东三聊仪表厂；FED115 恒温烘箱，宾得；AL204 电子天平，梅特勒；DMA4501 检验用电炉，IKA；UPR-II-10T 优普系列超纯水机，四川优普超纯科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 罐内油温及罐顶表面温度的检测

2023 年4 月12 日至6 月15 日每 天14:00 对大气温度、油温、罐内空间温度、罐顶温度进行测量。采用普通温度计测量大气温度；采用数字测温仪分别从菜籽油上液面下1 m、油高中部、下液面上1 m 处测量温度，取3 个测量点油温的算术平均值作为平均油温。如果其中有1 个测量点油温与平均油温相差大于1 ℃，则必须在上部和中部、中部和下部测量点之间各加测1 个测量点，最后取这5 个测量点的算术平均值作为最终油温；采用表面热电偶温度计对罐顶温度进行测量，分为东、南、西、北4 个方位，每个方位等距离取2 个点进行测量，具体位置见图1。

图1 罐顶表面温度测温点示意图

1.3.2 油脂扦样方法

使用油脂扦样器按《中央储备粮质量抽查扦样检验管理办法》及《粮食、油料检验扦样、分样法》（GB/T 5491ü 1985）规定的扦样要求，从油罐的上、中、下层位置扦取油脂样品后按照1 ∶3 ∶1 比例混合。

1.3.3 油脂品质指标检测方法

每隔10 d 从26 号罐及27 号罐油罐扦取国产菜籽油油样，对其水分及挥发物、酸价和过氧化值进行测定。油脂的水分及挥发物、酸价、过氧化值的测定分别参照《食品安全国家标准 动植物油脂水分及挥发物的测定》（GB 5009.236ü 2016）、《食品安全国家标准 食品中酸价的测定》（GB 5009.229ü 2016）、《食品安全国家标准 食品中过氧化值的测定》（GB 5009.227ü 2016）。

1.4 数据处理

利用Excel 2016 进行数据统计，SPSS 25.0 处理数据；利用单因素方差分析法分析差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同温度下阴、晴天对罐顶表面温度的影响

由于阴、晴天日照强度不同，为探究不同温度下日照强度对反射隔热涂料的影响，对2023 年4 月12 日至6 月15 日阴、晴天罐顶表面温度数据进行分类整理取平均值，结果如图2 所示。随着温度的升高，26 和27 号罐的罐顶温度也呈上升趋势，且在相同温度范围内，26 号和27 号罐阴天的罐顶表面温度均低于晴天。查阅文献[8]发现，由于油罐本身是钢板结构，高强度日照会对罐顶温度造成较大影响。在相同的温度范围内的晴天条件下，涂有反射隔热涂料的26 号罐的罐顶温度显著低于27 号罐（P＜0.05），而阴天条件下26 号和27 号罐的罐顶温度没有显著性差异。结果表明，晴天条件下油罐的隔热效果显著优于阴天（P＜0.05），日照强度越强，反射隔热涂料的效果越好。

图2 不同温度下油罐阴、晴天罐顶表面温度图

2.2 反射隔热涂料对罐顶表面温度的影响

由图2 可知，日照强度对反射隔热涂料的效果具有一定影响，且在日照强度高时反射隔热涂料能起到更好的隔热作用。因此，本试验选取晴天的测量数据并作图，如图3 所示。试验期间，26 号罐的罐顶表面温度均显著低于27 号罐（P＜0.05）。在日照强度较高的条件下，两罐的罐顶表面温度之差也较高，最大温差可达到6.9 ℃。由此可知，反射隔热涂料能够有效减少罐顶受日光照射升温的幅度，从而达到隔热的效果。

图3 26 号和27 号罐的罐顶表面温度变化曲线图

2.3 反射隔热涂料对菜籽油罐内空间温度和油温的影响

为探究反射隔热涂料对油温的影响，记录2023 年4 月12 日至6 月15 日间，晴天条件下26 号和27 号罐罐内空间温度和上、中、下3 层油温数据，并进行分类整理。由表1 可知，越接近油罐底部，油温越低，这可能是由于热传导的作用，油罐上层油温往往最高[9]。与未涂热反射涂料的27 号油罐相比，26 号油罐罐内温度较低，罐内空间温度降低0.89 ℃，上层油温降低0.43 ℃，中层油温降低0.18 ℃，下层油温降低0.15 ℃，说明反射隔热涂料对油温具有一定影响，并且对上层影响最大。

表1 罐内空间平均温度及上、中、下3 层平均油温比较表

2.4 反隔热射涂料对菜籽油罐内平均油温的影响

表2 为26 号罐和27 号罐2023 年4 月12 日至6 月7 日间晴天条件下的罐内平均油温。由表2 可知罐内菜籽油的温度受气温的影响较大。反射隔热涂料有效地抑制了存油受日光照射发热而产生的升温，26 号和27 号罐存油的最高平均油温存在一定差异，27 号罐的最高油温普遍高于26 号罐0.1～2.0 ℃。且在气温较高时，如2023 年5 月15 日两罐的最大温差甚至达到了2 ℃，而气温较低时，两罐的平均油温则相差不大。由此说明，罐内油温受气温影响较大，反射隔热涂料能有效减少气温对油温的影响，具有一定的隔热效果。

表2 中央储备菜籽油26 号和27 号罐平均油温比较表 单位：℃

2.5 反射隔热涂料对菜籽油品质的影响

为探究反射隔热涂料对菜籽油品质的影响，对两个油罐的菜籽油样品每隔10 d 取样，进行水分及挥发物含量、酸价和过氧化值的检测。如表3 所示，两罐菜籽油水分及挥发物和酸价均无明显变化。水分及挥发物含量均为0.05%，这可能是由于水分及挥发物会随着储藏时间的延长慢慢降低直到平衡，其与外界环境达到相对稳定状态时的含量为0.05%～0.06%[9]。26 号罐和27 号罐的过氧化值则由3.4 mmol·kg-1分别增长到3.5 mmol·kg-1和3.7 mmol·kg-1，说明反射隔热涂料在减少罐顶表面温度及罐内油温升高的同时，也有效抑制了菜籽油的氧化变质。

表3 中央储备菜籽油26 号和27 号罐的水分及挥发物、酸价和过氧化值比较表

3 结论

在相同的温度范围内，日照强度会影响反射隔热涂料的隔热效果，且日照强度越强，隔热效果越好。同样，通过26 号罐和27 号罐的对比试验，发现反射隔热涂料能有效降低油罐罐顶表面温度和油温，且对上层油温的影响最大，极大地减少了存油受外界环境的影响，因此在食油保管中具有一定的应用价值。通过检测与对比两罐菜籽油的品质，发现反射隔热涂料能够减缓菜籽油过氧化值的升高，从而抑制其氧化变质。综上，陶瓷微粒水性反射隔热涂料可作为一种较好的控温储油、储粮措施使用，在粮油仓储领域有较好的应用前景。