稻谷制米论文

用洞道式(厢式)干燥机，用不同的干燥温度和风量对稻谷进行干燥，绘制得出干燥速率曲线，并测定了干燥前后的爆腰率、出糙率、脂肪酸值的变化情况。结果表明：热风温度高的试验中的稻谷降水率要高于热风温度低的试验；风量大的试验中的稻谷降水率要高于热风风量低的试验；稻谷的平均干燥速率总的趋势随着热风温度的提高而增大；随着热风干燥温度的提高，稻谷的爆腰率有比较明显的增大趋势，脂肪酸值随热风温度波动变化，出糙率随热风温度呈波动变化。关键词：干燥温度；风量；出糙率；爆腰率；脂肪酸值我国是一个农业生产大国，每年我国稻谷年产量达2亿吨，占世界稻谷总产量的31%[1]。中国加入WTO以后，稻米特别是(粳米)是唯一受益的粮食产业[2]。稻谷每年收获1～2次，潮湿的稻谷在不利的外界环境下会诱发昆虫和微生物的繁殖，造成稻谷发热、发酵、变质和发芽率下降。因此，稻谷的干燥是稻谷收获后的重要的环节。稻谷籽粒的化学成分主要有碳水化合物、蛋白质、水分、脂类、矿物质及维生素等，这些物质在干燥过程中，会因干燥能量供给方式、温度、湿度、去水速率的不同，在比例、形态以及物性上发生变化。由于种皮组织容易吸水，糊粉层含有大量的蛋白质使其在结构上较胚乳部分坚韧，胚乳的淀粉层缺乏弹性，不耐拉力[3]。稻米这种变化的非均特性以及文献[4]指出的在一定条件下存在水分和温度变化引起的玻璃化转变是稻谷产生爆腰的内在原因。这决定了稻谷是一种较难干燥的物料、具有不同于其它谷物的干燥特性。同时，稻谷还是一种热敏性的很高的物料。在人工干燥条件下，随着干燥强度的提高，干燥品质难以保证，干燥后的稻米出现不同程度的品质损伤，最常见的损伤现象就是出现应力裂纹，即爆腰，出现爆腰的稻谷种子发芽率，生活力严重下降，甚至全部丧失。造成稻米的食用品质变坏，粘度小，米饭香味变淡。作为食用稻谷，在碾磨加工时稻米很容易被碾碎，使得整精米率下降，碎米量增加，严重的影响了稻米的出米率和市场价值，从而影响了稻米的经济效益。在国际市场上，高等级大米(碎米率低于10%)与低等级大米(碎米率高于20%)的差价约为100美元/t[5]。因此加强对稻谷干燥特性的了解，选择合适的干燥工艺及干燥条件，保证干燥后的稻谷品质尤为重要。国内外很多人研究了稻谷干燥特性，包括稻谷水分随干燥时间而变化的曲线，稻谷温度随时间而变化的曲线及稻谷干燥速度随干燥时间而变化的曲线，王俊[6]等经过试验证明，微波干燥谷物发芽率高，爆腰率低。干燥储藏后脂肪酸的含量比热风干燥的低，建立了谷物微波干燥的水分和热量传递模型，确定了水分扩散系数。郑先哲[7]通过各种干燥条件下的水稻薄层干燥试验，建立了干燥条件与水稻干燥爆腰增长率之间的数学模型，结果表明模型预测值与试验测定值相吻合。刘建伟[8]等研究了不同自然干燥条件下的稻谷干燥特性及其稻谷干燥品质，特别是稻谷产生爆腰的影响，美国和日本学者在干燥对稻谷品质影响方面作过许多研究工作。ElaineT[9]的研究认为，在同样的干燥条件下，最终水分高(15%)的稻米比低水分(12%)的相比，水分越高其香味大，粘度大，硬度小。清水直人等学者[10]研究了稻米中脂肪酸影响品质的原因，认为在稻米内部，脂肪酸容易与直链淀粉结合，抑制其糊化，因此，使得米饭的粘度下降。郑先哲[11]采用神经网络方法预测干燥后稻米品质。郑先哲等[12]研究了干燥条件对稻米理化成分的影响，结果表明，干燥温度是导致稻米食味下降的主要因素。吴连连[13]详细介绍了稻谷干燥的基本特点。孙正和[14]在干燥速度和干燥方式上对稻谷爆腰的影响进行了较为系统的研究，认为在谷物干燥过程中，稻谷表面失水收缩，内部水分高于表层水分，使其表层受拉应力作用，当拉应力超过极限时，就出现应力裂纹。在稻谷干燥时谷粒内部将产生温度梯度和水分梯度，单纯温度差引起爆腰的可能性小。李业波等人的研究表明[15～16]，水稻在干燥时产生爆腰的主要影响因素有：品种、初始水分、介质(热空气)的温度和相对湿度、干燥时间。杨国峰等[17]研究了稻谷干燥温度和时间对稻谷裂纹形成的影响。刘斌[18]认为快速干燥后谷粒内部形成的水分梯度是水稻产生裂纹的主要原因，干燥裂纹主要出现在干燥结束后的存放期。孟宪玲[19]等研究了在相同的干燥周期、不同的供热方式(高温供热与低温供热)，稻谷在双循环红外辐射与热风联合的振动流化床上的脱水量及爆腰增加率。本文主要针对相同初始含水率，不同的干燥温度和风量条件下的稻谷薄层干燥的干燥特性，及其干燥后的品质变化进行研究。为确定合理的干燥工艺和控制稻谷干燥爆腰产生提供依据。1 材料1 样品准备供试稻谷购自于南京郊区农村，稻谷的原始含水率为89%。原始的爆腰率为15%，原始的出糙率为0%，脂肪酸值为2mgKOH/100g。2 实验试剂氢氧化钾，无水乙醇和酚酞。3 实验仪器电热恒温箱：南京生产，分析天平：上海生产，电动粉碎机：上海生产，干燥装置(如图所示)：鼓风机(BYF7122，370W)；电加热器(4kW)，干燥室(180mm×180mm×1250mm)；称重传感器(LVDT-5型)；孔板流量计，南京生产。电动振荡器：深圳生产。橡胶辊筒砻谷机：浙江生产。4 实验方法1 热风干燥　开启风机，并调节风量为3m3/s，4m3/s，5m3/s。打开仪控柜电源开关，加热器通电加热，干燥室温度(干球温度)设定并恒定在30℃，40℃，50℃，60℃。当干燥室的温度恒定在设定值时候，将样品稻谷十分小心的放置于称重传感器上。用秒表记录时间和脱水量。待稻谷达到预期的含水量时，即为实验终结时，关闭仪表电源，然后小心的取下稻谷，收集起来。关闭风机，切断总电源。后期绘制干燥曲线。2 水分测定实验　105℃恒重法。3 脂肪酸测定　参照GB/T15684-1995的方法进行。4 爆腰率的测定　48h后用干燥处理过的稻谷手工剥壳，糙米置于玻璃板上，板下用手电筒照射，用放大镜逐个进行检查，以100粒糙米中挑选出的裂纹粒数为稻谷的爆腰率。(每个样品做3次平行实验，结果取平均值)。5 出糙率的测定　参照GB/T5495的方法进行。2 实验数据1 干燥实验数据在干燥过程中，可以考虑在不影响稻谷品质的情况下，适当增加热风温度和风量，以加大稻谷干燥的速率，提高干燥机的干燥效率。这样，既提高了生产率，又可减少能源的消耗。1 干燥温度为30℃时不同风量的干燥情况由表1～3可以看出，干燥温度一样的情况下，风量越大，稻谷达到安全水分所需要的时间就越短，降水的速度越快分别为285min，260min，220min。实验进行一段时间以后干燥速度减慢，因为稻谷的内部扩散速度相比较于表面蒸发速度慢，因而干燥速度逐渐较小，干燥速度也逐渐变小。2 干燥温度为40℃时不同风量的干燥情况由表4～6可以看出：干燥温度为40℃的干燥时间明显都比30℃的少，40℃时最长风量3m3/s所需要的时间170min也比30℃的最快的差了近50min。其它风量分别为150min，142min，风量对干燥速度的影响较小。3 干燥温度为500C时不同风量的干燥情况表7 50℃、3m3/s风量时的干燥情况由表10～12可知：最短所需要的时间为39min，最长需要的时间为72min。2 干燥条件对稻谷品质的影响稻米品质包括外观品质、营养品质、蒸煮品质、食用品质和加工品质等多个方面[20]。干燥过程中，温度是关键的干燥参数，对稻谷干燥的品质影响很大。增加干燥温度，能减少干燥时间，提高干燥效率，但稻谷的品质会受到影响。表13 不同干燥温度处理后的稻谷的品质指标 温度(℃) 原始 30 40 50 60爆腰率(%) 15 30 35 49 62脂肪酸值(mgKOH/100g) 2 6 4 6 1出糙率(%) 00 60 50 90 1 干燥温度对稻谷脂肪酸值的影响　脂肪对稻米的食用品质及稻米的品质劣变有着极大的影响。由表13可以看出，经过干燥处理后，稻米的脂肪酸含量有轻微的升高，特别是30℃和60℃的脂肪酸值，因为30℃的干燥时间最长，60℃的干燥温度最高，可知，干燥温度和干燥时间对稻米的脂肪酸值有一定的影响。这是因为干燥使酶在稻米中的活性增高，产生游离脂肪酸，脂肪酸进一步氧化分解成醛基化合物，经气相色谱分析可知，戊醛和乙醛是使陈米产生臭味的主要物质。一旦游离脂肪酸与直链淀粉作用形成环状结构，蒸煮时就会限制淀粉的膨胀，蒸煮后米饭变得硬度大且粘度小。高温干燥后因脂肪酸含量增加而易于劣变，食味下降。通过测定脂肪酸含量可以判断稻米的陈化程度。2 干燥温度对稻谷出糙率的影响　由表13可知：随着干燥温度的升高，稻谷的出糙率随着都有所下降。但下降幅度不是很大。从表13中可以看出，经过干燥处理后的稻米的糙米率都有所下降，从30～50℃时出糙率呈下降趋势，随着干燥温度的升高，糙米率随着下降。但60℃干燥的稻米出糙率又上升，导致这种原因的可能是干燥的时间比较短。3 干燥温度对稻谷爆腰率的影响　结果表明：随着干燥温度的增大，其爆腰率增值加大的趋势非常明显。干燥温度对爆腰率的影响是很大的，主要由于谷粒局部受热不均，造成局部收缩不均和表面干燥速率过快，导致内外湿度梯度过大造成了爆腰。3 结论1 温度和风量对降水的影响热风温度高的实验中的稻谷降水率要高于热风温度低的试验；风量大的实验中的稻谷降水率要高于热风风量低的实验；稻谷的平均干燥速率总的趋势随着热风温度的提高而增大。干燥温度越高，风量越大，干燥所需要的时间越短，速率越大。通过线性回归分析，可知温度越低的干燥曲线越相近。可知，温度较低的情况下，风量对干燥曲线的影响较小，曲线就比较接近。稻谷在干燥开始的一段时间内降水速度要快一点，热风温度高的试验中的稻谷降水率要高于热风温度低的试验。干燥速度是先升高而后降低的趋势，这是因为稻谷在干燥过程中，干燥开始时蒸发掉的水分是稻谷的机械水，这部分水存在于表面和粗毛管中，与稻谷结合松弛，以液态存在易于蒸发，当干燥进行一段时间以后，开始去掉一部分物理化学结合水，这部分水是指吸附水，渗透水和结构水，和稻谷的结合比较牢固，难于去除，所以出现干燥速度先快后慢的现象。2 干燥品质的变化随着热风干燥温度的提高，稻谷的爆腰率有比较明显的增大趋势，脂肪酸值随热风温度波动变动，出糙率随热风温度呈波动变化。从经济效益和稻谷品质双方面考虑，实验证明采取干燥温度为40℃大风量的干燥工艺参数比较合理。参考文献[1] 徐小东，崔政伟农产品和食品干燥技术及设备的现状和发展[J]农业机械学报，2005，36(12)：171～172[2] 陈德平，钱仁之浅论优大米生产[J]粮食与饲料工业，2001，(2)：13～14[3] 李长友，钟雨梅，郑振森稻谷干燥影响因素分析[J]现代农业装备[4] 刘木华，吴颜红，曾一凡等基于玻璃化转变的稻谷爆腰产生机理分析[J]农业工程学报，2004，20(1)：30～34[5] 徐泽敏，殷涌光，吴文福，尹力妍稻谷低温真空干燥的发展前景[J]农机化研究，2007，4：9～13[6] 王俊，金天明，许乃章稻谷的微波干燥特性及质热模型[J]中国粮油学报，1998，(5)，6～9[7] 郑先哲，王成芝水稻爆腰增率与干燥条件关系的试验研究[J]农业工程学报，1999(2)：194～197[8] 刘建伟，徐润琪，包清彬稻谷自然干燥特性与品质的研究[J]粮食储藏，2001(5)，37～41[9] ElaineTChampagne，KarenLBett，BryanT，Efects of drying conditions final moisture content and dgree of 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米加工设备别名水稻加工设备，大米加工成套设备等等大米加工设备工艺分 3 个阶段：稻谷预清理工段、砻谷分离工段、碾米及成品整理工段。稻谷清理工段工艺流程为：稻谷→初清→去杂 ( 沙石、金属及稗粒等 ) →净谷。砻谷分离工段工艺流程为：净谷→砻谷→稻壳分离→谷糙分离→净糙。碾米及成品整理工段工艺流程为：净糙→一次碾白→二次精碾→分级→凉米→白米分级→抛光→白米分级→二次抛光→滚筒精选→色选→配米→计量包装→成品入库。大米加工设备主要组成：杂粮清理机、去石机、砻谷机、分离机、碾米机、分级机、大米色选机、抛光机、输送机等。