谷物化学与品质分析稻谷自然干燥特性与品质的研究刘建伟 徐润琪 包清彬(四川工业学院包装与食品工程系,成都 610039)摘要 研究了不同自然干燥条件下的稻谷干燥特性及其对稻谷干燥品质,特别是对稻谷爆腰发生的影响。
结果表明:采用控制干燥速度和避免过度干燥的室外阴干的方法,可以有效地降低稻谷爆腰率,提高稻谷干燥品质。
关键词 稻谷 自然干燥 干燥特性 干燥品质 爆腰率 稻谷干燥是稻谷收获后在产地进行的加工过程,其目的是为了防止稻谷霉烂变质、提高稻谷的储藏性和加工性。
稻谷干燥就是利用自然的(太阳能)或人工的加热方法,使稻谷水分蒸发除去的一个过程。
自然干燥方法,由于不受场地限制、不需要设备投资和能源消耗,至今仍被包括我国在内的大多数发展中国家广泛采用。
但是,自然干燥方法受人为因素和自然条件的影响较大,干燥品质难以保证。
随着社会经济的进步,我国也会向先进国家广泛采用的人工(机械)干燥方向发展。
但从环境保护、节省能源及绿色食品考虑,利用太阳能进行农产品干燥的应用研究同样受到重视并取得一定成果。
【1】 表1 1998年稻谷试样及干燥实验结果试样编号品种(产地)采集时间干燥条件环境空气温度(℃)湿度(%)干燥时间(h)干燥速度(%/h)含水率(%wb)初始干燥终储藏终爆腰率(%)398B1桂朝2号(红光)9月5日室内阴干26.566.027.615.6 2.0 398B1A桂朝2号(红光)9月5日室外晒干31.750.78.0 3.4627.613.183.2 398B1B桂朝2号(红光)9月5日室外晒干31.750.717.00.8527.613.228.0 398B1C桂朝2号(红光)9月5日室外晒干31.750.717.00.9127.613.220.4 398B1D桂朝2号(红光)9月5日室外阴干31.750.725.00.5427.613.88.4 398B2桂朝2号(红光)9月5日室外阴干31.750.711.5 1.2427.614.115.09.2 398B3桂朝2号(红光)9月5日室外晒干31.750.78.5 2.8627.611.514.136.5 98B4冈优22(红光)9月7日室内阴干26.566.024.615.910.6 98B4A冈优22(红光)9月7日室外晒干33.046.5 6.0 2.1224.613.031.6 98B4B冈优22(红光)9月7日室外阴干33.046.58.0 1.3324.613.618.0 98B4C冈优22(红光)9月7日室外阴干33.046.511.0 1.0624.613.618.0 98B4D冈优22(红光)9月7日室外阴干33.046.517.00.6224.614.111.6 98B4E冈优22(红光)9月7日室外阴干33.046.518.00.5924.614.210.8 98B5冈优22(红光)9月7日室外阴干33.046.511.50.6924.615.115.712.8 98B6冈优22(红光)9月7日室外晒干33.046.58.5 1.3324.613.314.526.0 98B7汕优149(银丰)9月10日室外晒干15.846.7 98B82优838(银丰)9月10日室外晒干15.67.6 398B9小香谷(郫筒)9月11日室外晒干15.639.2 注:3为常规稻谷,其余为杂交稻谷。
稻谷干燥品质指标主要包括稻谷干燥终了的含水率和爆腰率。
稻谷爆腰是由于急速的干燥或吸湿造成米粒收缩或膨胀不均匀引起的【2】,快速干燥和过度干燥很容易发生稻谷爆腰,而稻谷爆腰率过高会造成碾米时碎米的大量发生。
本研究进行了在自然干燥条件下的稻谷干燥实验,目的是探讨减少稻谷爆腰的合适的干燥方法和工艺。
1 实验材料与方法111 实验材料本研究于1998年9月水稻收获期,在四川省郫县境内共采集稻谷材料5个(常规稻谷2个品种,籼型杂交稻谷3个品种),按材料和实验条件编号如表1所示。
其中试料编号98B1～98B6是湿稻谷,其余为干稻谷。
112 实验方法11211 干燥条件 1121111 室内阴干 室内阴干是把收获后稻谷薄摊于室内并随时搅拌进行干燥。
本研究把该干燥条件作为稻谷爆腰发生最少的比较基准。
1121112 室外阴干 室外阴干是把收获后稻谷薄摊在竹编晒垫上,并用PVC彩条布遮阳,避免太阳直接照射稻谷,稻谷摊开厚度为2.5cm,每隔半小时搅拌混合一次。
本研究把该干燥条件作为稻谷爆腰发生较少的接近于实用的干燥条件。
1121113 室外晒干 室外晒干是把收获后稻谷薄摊在与室外阴干场地相邻的水泥地面上,太阳直接照射稻谷,稻谷摊薄厚度为2.5cm,每隔半小时搅拌混合一次。
该干燥条件基本上与实际的稻谷自然干燥条件相同。
1121114 稻谷厚度和搅拌频率 为了弄清稻谷摊薄厚度和搅拌时间间隔对干燥过程和干燥品质的影响,设定稻谷厚度分别为单层、1.5cm和2.5cm,搅拌时间间隔分别为30分钟和1小时,并将重量为100～400g不等的稻谷试样分别放入白色塑料盘内进行干燥。
干燥条件见表1。
11212 环境空气的温、湿度测定 将干湿球温度计和数字式温、湿度计置于室外阴干的相同条件下,每隔一定的时间间隔测定温、湿度。
11213 含水率测定1121311 称重计算法 对于放入白色塑料盘内进行干燥的稻谷,干燥中用电子天平称出测定稻谷失去的水分,然后计算稻谷的含水率(湿基)。
1121312 绝干法 对于所有试样的初始含水率和部分干燥中及干燥终了的稻谷含水率,采用135℃—24h—10g方法测定(湿基)。
11214 干燥速度 干燥速度定义为单位时间(小时)的含水率减少量(%/h)即干减率,本研究用稻谷干燥至含水率14%的平均干燥速度表示。
11215 爆腰率测定 将干燥终了的稻谷用PVC塑料袋密封后放置72小时,用人工剥去谷壳得整粒糙米300粒,再用米粒透视器(日本,kett科学研究所)目视观测米粒裂纹,参照日本粮食厅谷物检查标准【3】:以一条裂纹的深度超过1/2糙米厚度,两条裂纹的深度均超过1/3糙米厚度,两条以上的裂纹(无论深浅)均定为爆腰米粒。
爆腰米粒数占米粒总数的百分比即爆腰率。
2 结果与分析211 干燥条件与干燥过程21111 室内阴干的干燥过程 在室内阴干的干燥条件下,由于室内空气温度较低(平均为26.5℃),湿度较高(平均为66%R.H.),至干燥终了所需的干燥时间太长(约5～7天),一般情况下实用价值不大。
21112 室外阴干和室外晒干的比较 图1表示同时进行的接近于实用规模的室外阴干(98B2)和室外晒干(98B3)对比干燥实验(1998年9月5～6日)的环境空气温、湿度变化。
温、湿度范围分别为26.5～35.0℃(平均为31.7℃)和45%～66%R.H.(平均为50.7%R.H.)。
室外阴干的稻谷表面温度与环境空气的温度相同,受辐射热的影响,室外晒干的稻谷表面温度比室外阴干的平均高10℃左右(最高达46℃)。
在此条件下进行干燥实验的过程如图2所示。
室外阴干和室外晒干的干燥速度如表1所示,分别为1.24%/h和2.86%/h。
如表1所示,各干燥实验的室外阴干速度的平均值为0.87%/h、室外晒干为1.92%/h。
由此可见,在环境空气温湿度条件相同的情况下,室外晒干主要受辐射热的影响,其干燥速度大约比室外阴干快1倍,也即室外阴干比室外晒干多用约1倍的干燥时间。
值得注意的是:在前述天气情况下,室外晒干因干燥迅速,稻谷内外干燥程度相差较大,存放时稻谷外层吸湿较多,一般需要一天半左右的时间才能干燥完毕;而室外阴干只需要两天时间,两者相比室外阴干所需的额外干燥时间并不多。
21113 稻谷厚度对干燥过程的影响 在其它干燥条件相同的情况下,稻谷摊开厚度越厚干燥速度越慢。
由表1和图3可见,在室外晒干的条件下,单层稻谷干燥的速度约为2.1%/h;在室外阴干的条件下,稻谷厚度为单层、1.5cm 和2.5cm 时的干燥速度分别约为1.3%/h 、1.0%/h 和0.6%/h。
图1 稻谷干燥的环境空气温湿度图2 稻谷干燥曲线图3 稻谷干燥曲线21114 搅拌频率对干燥过程的影响 如图3所示,在其他干燥条件相同的情况下,编号为98B4D 和98B4E 试样(包括表1中的98B1B 和98B1C )干燥过程很接近。
由此可见,在设定的30分钟和1小时搅拌一次的条件范围内,干燥时的搅拌频率对干燥过程影响不大。
212 干燥条件与稻谷爆腰的关系21211 室内阴干 在室内阴干的条件下,由于干燥时间长、水分移动缓慢,谷壳内米粒的收缩或膨胀较均匀,稻谷不易发生爆腰。
如表1所示,室内阴干的爆腰率,低者在5%以下,高者不超过10%。
因此,可以认为室内阴干的平均爆腰率不会超过10%。
21212 室外晒干 如表1所示,室外晒干的爆腰率较高,最低为20.4%、最高83.2%、平均40.3%。
由于该干燥条件接近于实际的最苛刻的干燥条件,干燥速度快、稻谷很容易发生爆腰。
另外,实测的稻谷表面温度高达41～46℃,这也是造成稻谷爆腰率高的原因之一。
结合前面的讨论,虽然室外晒干有快速干燥的优点,但是其稻谷爆腰率高,在碾米过程中可能产生大量碎米,从而造成大米品质低下和粮食加工损失的问题不能忽视。
21213 室外阴干 如表1所示的实验结果表明,室外阴干的爆腰率普遍较低,平均为12.1%,大大低于室外晒干,接近于室内阴干。
例如:其它条件相同的98B4(室内阴干)、98B5(室外阴干)和98B6(室外晒干)的爆腰率分别为10.6%、12.8%和26.0%。
这是由于室外阴干的干燥速度与室外晒干相比较慢,稻谷表面温度也基本与环境空气温度一致,最高不超过35℃,谷壳内米粒的收缩或膨胀较均匀,因而稻谷爆腰发生较少。
由此可见,室外阴干可以使稻谷干燥速度达到适度,减少稻谷爆腰的发生。
特别是在稻谷收获期连日晴好的天气情况下,采用简便实用的室外阴干方法,能够有效地控制稻谷爆腰的发生,从而提高干燥品质。
21214 稻谷厚度和搅拌频率 由表1可知,在其它条件相同的情况下,稻谷摊开厚度越薄,搅拌时间间隔越长,干燥速度越快(但可能会不均匀),稻谷爆腰发生越多,室外晒干的这个规律更明显。
例如:室外晒干的98B1A (单层)、98B1B (厚度2.5cm 、搅拌1次/h )和98B1C (厚度2.5cm 、搅拌2次/h )其爆腰率分别为83.2%、28.0%和20.4%;室外阴干的98B4B (单层)、98B4C (厚度1.5cm 、搅拌2次/h )、98B4D (厚度2.5cm 、搅拌2次/h )和98B4E (厚度2.5cm 、搅拌1次/h )其爆腰率分别为18.0%、18.0%、11.6%和10.8%。