稻谷整粒與粉碎水分測試方法的對比分析

陳玉侖 趙三琴 邱 威 顧家冰 丁為民 李毅念 夏立民

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，南京 210031）

稻谷整粒與粉碎水分測試方法的對比分析

陳玉侖 趙三琴 邱 威 顧家冰 丁為民 李毅念 夏立民

（南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，南京 210031）

通過連續(xù)測試在一定含水量區(qū)間內(nèi)的稻谷籽粒含水量，對比分析國家標(biāo)準(zhǔn)稻谷粉碎測試與國外稻谷整粒測試所得的含水量。結(jié)果表明，稻谷經(jīng)粉碎后測試含水量與整粒測試含水量在整個(gè)水分測試區(qū)間存在較大差異，整粒測試所得含水量大于粉碎測試所得含水量，并且隨著稻谷籽粒含水量的降低2種測試方法間含水量差異性逐漸減小，直至稻谷含水量達(dá)到11%左右時(shí)2種測試方法間無差異。因此總體來說整粒測試方法所得稻谷含水量測定結(jié)果更準(zhǔn)確可靠。

稻谷 水分測試 整粒 粉碎

稻谷的水分是指稻谷中含有的自由水和結(jié)合水的總稱［1］。稻谷水分是影響稻谷質(zhì)量的重要因素，也是稻谷儲(chǔ)存、收購、加工、運(yùn)輸環(huán)節(jié)中必須檢測的重要指標(biāo)。在我國，每年由于糧食含水量過高造成數(shù)百億噸糧食在儲(chǔ)存或運(yùn)輸中霉?fàn)€變質(zhì)，糧食水分檢測技術(shù)手段的不完善、不精確是造成這一損失的重要原因［2］。因此對稻谷含水量做出準(zhǔn)確檢測至關(guān)重要。然而現(xiàn)階段稻谷含水量有多種測試標(biāo)準(zhǔn)方法，并且每種測試方法其測試條件亦不一致，測試結(jié)果同樣存在不一致的現(xiàn)象，因此如何統(tǒng)一測試方法間的差異性，對指導(dǎo)實(shí)際測試稻谷含水量具有重要意義。

現(xiàn)階段稻谷含水量測試方法較多，但相對準(zhǔn)確的測試方法一般都采用高溫烘干法，而高溫烘干法同樣也有測試條件不一致的各種方法，其測試結(jié)果也存在較大差異［3－5］，本研究擬對 GB／T 5497—1985中粉碎稻谷［6］與文獻(xiàn)［7］中采用的整粒測試方法進(jìn)行對比分析，研究稻谷在一定含水量區(qū)間內(nèi)2種測試方法所測結(jié)果的差異性。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

徐稻3號(hào)：產(chǎn)自江蘇省徐州市；淮稻10號(hào)：產(chǎn)自江蘇省大豐市上海農(nóng)場。

1.2 試驗(yàn)儀器

DHG－9075A型電熱鼓風(fēng)干燥箱：上海一恒科學(xué)儀器有限公司；HK－04B型200 g搖擺式粉碎機(jī)：廣州市旭朗機(jī)械設(shè)備有限公司；FA2204B型電子天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品的準(zhǔn)備

將選用的稻谷樣品進(jìn)行清理去雜和調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)稻谷樣品含水量，計(jì)算出稻谷調(diào)質(zhì)后所需水分質(zhì)量，通過噴灑調(diào)質(zhì)稻谷含水量至收獲時(shí)含水量。經(jīng)調(diào)質(zhì)的稻谷密封放置在2℃下冷藏3 d，從而使稻谷籽粒之間和籽粒內(nèi)部水分分布均勻一致。試驗(yàn)開始后將稻谷直接放在室內(nèi)環(huán)境中，使稻谷在室內(nèi)環(huán)境中逐漸散失水分，從而獲得具有不同含水量的樣品，保證所測試稻谷含水量具有一定較均勻的含水量間隔。測試時(shí)用200 g搖擺式粉碎機(jī)將樣品粉碎后，放入密封的塑料袋中備用，同時(shí)取部分整粒樣品，分別進(jìn)行含水量測試。

1.3.2 稻谷含水量的測定方法

粉碎稻谷樣品采用國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T 5497—1985方法測定。整粒稻谷籽粒含水量測試方法參照文獻(xiàn)［7］的方法，此方法整粒稻谷籽粒測試質(zhì)量為10 g以上，溫度130℃，烘干時(shí)間19 h。此方法雖然ASABE［8］標(biāo)準(zhǔn)中仍然沒有列入，但現(xiàn)階段國外有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道中已經(jīng)普遍使用此方法進(jìn)行稻谷含水量的測試［9］。

每種方法每個(gè)含水量重復(fù)試驗(yàn)3次，保證3次重復(fù)或雙試驗(yàn)結(jié)果允許差不超過0.2%，求其平均數(shù)，即為稻谷的含水量。本試驗(yàn)全部含水量均以濕基表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 2種方法含水量測試結(jié)果比較

對重復(fù)試驗(yàn)測試含水量計(jì)算平均值，2個(gè)品種稻谷整粒和粉碎2種測試方法所測含水量如表1所示。

表1 2種稻谷水分測試方法所測含水量及其差異／%

稻谷籽粒經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后含水量與稻谷收獲時(shí)含水量處于一致區(qū)域，在室內(nèi)自然通風(fēng)干燥條件下，使其含水量逐漸降低到安全儲(chǔ)藏含水量，對此區(qū)間含水量的稻谷進(jìn)行了2種水分測試方法的對比分析。從表1測試結(jié)果可以看出整粒測試稻谷含水量基本始終大于粉碎測試方法，因此可以認(rèn)為整粒方法測試含水量相對來說測試結(jié)果較準(zhǔn)確。

從表1可以看出，隨著稻谷籽粒含水量的降低，2種測試方法所測得稻谷籽粒含水量存在一定的差異，僅僅當(dāng)含水量達(dá)到安全儲(chǔ)藏水分以下后，即含水量達(dá)12%以下時(shí)2種測試方法所測試的稻谷含水量基本無差異，也就是說差異性基本消除，如圖1所示。當(dāng)?shù)竟群吭?7%以上時(shí)，2種測試方法含水量差異基本上在1%以上，而含水量達(dá)到24%左右時(shí)其差異可以達(dá)到2%左右，而當(dāng)含水量降低到14%時(shí)仍然有0.6%～0.8%的含水量差異。即稻谷含水量從12%開始，隨著稻谷籽粒含水量的增加2種測試方法所測含水量差異性逐漸增大。

2.2 2種方法含水量測試結(jié)果分析

2.2.1 2種測試方法差異性分析

經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，數(shù)據(jù)處理分析顯示，采用國標(biāo)粉碎后測定稻谷含水量的方法存在水分偏低的現(xiàn)象，主要原因在于：

第一，國標(biāo)測試方法首先需要進(jìn)行粉碎稻谷籽粒，在粉碎的過程中，由于稻谷籽粒尺寸的減小，破壞了稻谷的整體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部顆粒完全暴露在外界環(huán)境和粉碎作業(yè)機(jī)械作用下，增加了樣品水分的蒸發(fā)面積，同時(shí)顆粒表面空氣流動(dòng)的速率較大，提高了樣品水分的蒸發(fā)速率。

第二，搖擺式粉碎機(jī)機(jī)體高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生大量的熱量，也會(huì)使樣品含水量損失相對比較快。同時(shí)樣品破碎顆粒與機(jī)體之間產(chǎn)生摩擦也會(huì)消耗水份。

第三，粉碎測試溫度較整粒測試溫度低，時(shí)間相對較短，存在內(nèi)部自由水和結(jié)合水仍然沒有完全從破碎顆粒中溢出的可能。整粒測試方法烘干過程中溫度較高達(dá)130℃，烘干時(shí)間較長達(dá)19 h，因此整個(gè)烘干過程中能夠保證籽粒內(nèi)部自由水和結(jié)合水從內(nèi)部溢出，所測試結(jié)果相對較準(zhǔn)確。

稻谷粉碎過程中存在水分消耗的情況，其消耗量直接與粉碎后物料的粒度和粉碎時(shí)間等直接相關(guān)，因此粉碎時(shí)物料粒度以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求為宜，粒度過大，烘干過程中水分散失較慢，粒度過小，水分容易由于環(huán)境濕度低而散失部分表面水分。與此同時(shí)，稻谷粉碎過程中由于物料與刀片作用時(shí)間較長產(chǎn)生大量熱，從而導(dǎo)致粉碎物料水分的散失。因此現(xiàn)有的國家標(biāo)準(zhǔn)稻谷粉碎水分測試方法可能存在一定的誤差。而對于粉碎過程中粉碎程度和發(fā)熱等可能對稻谷水分散失的影響在 GB 20264—2006［10］中進(jìn)行了較詳細(xì)的說明。

整粒測試與粉碎測試相比含水量整體較高，測定結(jié)果相對于粉碎測試準(zhǔn)確性高。由于整粒稻谷含水量測試方法籽粒不需要粉碎，減少粉碎設(shè)備對籽粒粉碎預(yù)處理，同時(shí)一次完成烘干過程不需要反復(fù)對樣品進(jìn)行烘干操作，整體測試過程操作相對簡單。由于稻谷整粒測試方法的優(yōu)越性，國外普遍采用此作為標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行稻谷含水量測試。

［7］中應(yīng)用AOAC標(biāo)準(zhǔn)方法與整粒稻谷測試含水量之間進(jìn)行了對比分析，并且以此為基礎(chǔ)總結(jié)出整粒稻谷測試含水量的具體方法，本試驗(yàn)研究粉碎方法測試稻谷含水量與整粒測定方法之間含水量測試差異，間接上亦是對粉碎方法測試稻谷含水量與AOAC標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行了對比，因此本研究中稻谷整粒測試含水量從理論上說是可靠的。

2.2.2 2種測試方法差值擬合方程補(bǔ)償分析

通過分析整粒測試與破碎測試結(jié)果間的差值與整粒測試含水量的相關(guān)關(guān)系，擬合2種測試方法測試結(jié)果的回歸直線，從擬合的回歸方程可以看出，隨著稻谷含水量的降低，整粒測試與粉碎測試含水量差值基本呈直線下降，并且2個(gè)品種稻谷擬合方程近似一致（見圖1a，圖1b）；同時(shí)建立2個(gè)品種稻谷的混合模型，其擬合回歸方程與各個(gè)品種單一建立的擬合方程亦近似一致（見圖1c）。通過對關(guān)鍵含水量差值點(diǎn)分析（見表2），2種稻谷品種擬合方程計(jì)算預(yù)測的含水量差值在0.1%左右，結(jié)果非常接近，說明2個(gè)品種稻谷的擬合方程預(yù)測結(jié)果較接近，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值；采用混合模型擬合方程計(jì)算的關(guān)鍵含水量差值點(diǎn)結(jié)果處于2種品種稻谷計(jì)算結(jié)果之間，相對來說計(jì)算結(jié)果更準(zhǔn)確；同時(shí)利用整粒測試方法得到的含水量經(jīng)擬合方程可近似計(jì)算出2種測試方法含水量差值，從而可推測出粉碎測試方法所得的含水量；或即在已知粉碎測試方法所得的稻谷含水量，根據(jù)粉碎方式與整粒方式含水量間的擬合方程得到稻谷的整粒測試推測含水量（見圖2），即稻谷的真實(shí)含水量。當(dāng)2種測試方法所得含水量差值為零時(shí)，通過擬合方程計(jì)算所得2個(gè)品種稻谷的含水量分別為8.506 5%和8.663 7%，此值與稻谷內(nèi)部結(jié)合含水量值接近。如果采用2個(gè)品種稻谷的混合模型擬合方程計(jì)算2種測試方法差值，通過粉碎測試方法亦可推測整粒測試方法所得的真實(shí)稻谷含水量。

表2 擬合方程計(jì)算預(yù)測的整粒稻谷含水量／%

如果通過大量稻谷樣品進(jìn)行進(jìn)一步的含水量的測試研究，準(zhǔn)確測試出稻谷含水量的一定區(qū)間內(nèi)2種測試方法含水量的差值，以整粒測試結(jié)果為準(zhǔn)確值對粉碎測試結(jié)果進(jìn)行差值補(bǔ)償來糾正粉碎測試方法的不足，同樣可以獲得較準(zhǔn)確的測試結(jié)果，彌補(bǔ)粉碎測試方法的不足之處。

圖1 2種不同測試方法稻谷含水量差值隨含水量變化情況

圖2 整粒測試方法與粉碎測試方法含水量擬合方程

3 結(jié)論

稻谷在不同含水量情況下，通過采用粉碎和整粒2種不同含水量測試方法測試稻谷含水量，測試結(jié)果表明稻谷經(jīng)粉碎后測試含水量與整粒測試含水量在整個(gè)水分測試區(qū)間存在較大差異，整粒測試所得含水量大于粉碎測試所得含水量，并且隨著稻谷籽粒含水量的降低2種測試方法間含水量差異性逐漸減小，直至稻谷含水量達(dá)到11%左右時(shí)2種測試方法間無差異?？傮w來說整粒測試方法所得測定結(jié)果更準(zhǔn)確可靠，因此通過2種測試方法含水量差值的擬合方程，對利用粉碎測試方法得到的含水量經(jīng)擬合方程可近似計(jì)算出其準(zhǔn)確的含水量。

參考文獻(xiàn)

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Comparison Analysis on Testing Methods of Rice Moisture Content by Using Whole and Ground Grain

Chen Yulun Zhao Sanqin Qiu Wei Gu Jiabing DingWeimin Li Yinian Xia Limin

（College of Engineering，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210031）

Two testingmethods for ricemoisture content including ground grain in national standard and whole grain in abroad were used in this research.Ricemoisture content in a certain intervalwas tested using these two kinds of testingmethods.Comparison analysis of tested moisture content was performed using two testingmethods.Tested resultmanifested that there was large difference of ricemoisture content in the test interval between ground grain and whole grain.Ricemoisture content tested using ground grain was lower than that ofwhole grain.Difference of tested ricemoisture content between ground grain and whole grain decreased gradually with ricemoisture content lowering，and there was no difference of the tested rice moisture content between two testing methods when the rice moisture content lowered to about11%.Therefore，tested result of rice moisture content using whole grain wasmore correct and reliable than that of using ground grain.

rice，moisture content test，whole grain，ground grain

TS210.2；S379.1

A

1003－0174（2015）06－0130－04

時(shí)間：2014－12－30 16：59

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http：／／www.cnki.net／kcms／detail／11.2864.TS.20141230.1659.001.html

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金 （KYZ201161），高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（2013009711 0042）

2014－06－30

陳玉侖，男，1974年出生，講師，農(nóng)業(yè)物料特性及其農(nóng)業(yè)裝備

李毅念，男，1973年出生，副教授，農(nóng)業(yè)物料特性及其農(nóng)業(yè)裝備