碾米機現(xiàn)場試驗中判斷物料水分含量的測試方法探討*

歐小軍 蔣立茂 徐涵秋 李和平 劉思賢 曾姝莉

四川省農(nóng)業(yè)機械鑒定站，四川成都

農(nóng)機鑒定（總第98期）

本欄目由本刊與四川省農(nóng)機鑒定站合辦

按相關(guān)標(biāo)準要求，開展碾米機性能現(xiàn)場試驗時，應(yīng)對試驗物料進行含水率測試，以判斷物料是否符合試驗要求。稻谷水分含量不僅與稻谷的新鮮度、食用價值和經(jīng)濟價值有著密切關(guān)系，也是判斷稻谷質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，直接影響稻谷存儲、碾米加工。當(dāng)?shù)竟人趾枯^高時，稻谷的流動性較差，易造成堵塞和谷糙分離困難，降低脫殼效率，碎米率高，易造成動力消耗過大，增加加工成本；而稻谷水分含量過低時，雖有利于脫殼，但其皮層與胚乳結(jié)合緊密，研削困難，同樣不利于加工。稻谷籽粒由稻殼和糙米組成，其各部分含水率不同，一般情況下稻谷外殼水分含量最低，其次是皮層，水分含量最高的是胚乳部分。目前，稻谷水分測定按照GB/T 5497-1985 《糧食、油料檢驗水分測定法》 進行，雖然標(biāo)準中第一法105 ℃恒重法已被GB 5009.3-2016 《食品安全國家標(biāo)準 食品中水分的測定》 所替代，但其余部分內(nèi)容所示方法仍在應(yīng)用。相關(guān)文獻資料顯示，GB/T 5497-1985 中第二法定溫定時烘干法，即130 ℃烘40 min，在實際工作中仍有采用，是檢測效率較高的方法。如何在現(xiàn)場試驗時對物料稻谷的水分含量進行快速測試，以判斷稻谷含水率是否符合規(guī)定要求，是碾米機械性能測試的一項重要基礎(chǔ)工作。因此，本文用 “快速水分測定儀” 與 “恒溫干燥箱+電子天平” 兩種方式，分別采用GB 5009.3-2016 中第一法直接干燥法和GB/T 5497-1985第二法定溫定時烘干法兩種試驗方法開展了比對試驗，以探究現(xiàn)場試驗中判斷物料稻谷水分量的測試方法。

1 試驗概況

首先測試稻殼質(zhì)量占比，再分別測試稻殼、糙米的水分，最后通過綜合計算得出稻谷水分。每份稻谷樣品通過電動礱谷機剝殼后，先用電子天平稱量稻殼重量，計算得出稻殼質(zhì)量占比；再按照現(xiàn)行稻谷水分測試方法GB/T 5497-1985中樣品制備由稻谷整粒粉碎改為通過礱谷機剝殼后的稻殼和糙米分別粉碎，然后按GB 5009.3-2016 中第一法直接干燥法和GB/T 5497-1985 第二法定溫定時烘干法，分別使用快速水分測定儀與恒溫干燥箱+0.1 mg 電子天平對粉碎后的稻殼和糙米小樣進行測試，分別稱取樣品，烘干稱重，計算各自的水分含量（其中，使用快速水分測定儀是由程序自動計算顯示水分含量結(jié)果），最后按稻殼、糙米質(zhì)量占比計算出稻谷水分。

1.1 主要儀器和用具

1） 水分測定儀2 臺，烘干溫度范圍40～160 ℃，分度值精度1 mg，其中，MA35 水分測定儀的稱量范圍20 mg～35 g，MA45水分測定儀的稱量范圍20 mg～45 g；

2） 實驗用電動礱谷機1臺；

3） 實驗用電動粉碎機1 臺，篩孔直徑Φ1.5 mm，粉碎細度通過圓孔篩的大于90%；

4） 電熱鼓風(fēng)干燥箱1 臺，控溫范圍10～250 ℃，溫控精度1 ℃；

5） 箱式電阻爐1 臺，控溫范圍0～1 050 ℃，溫控精度1 ℃；

6） 電子天平1臺，稱量范圍0 ～110 g，測量精度0.1 mg；

7） 干燥器3個，內(nèi)部直徑Φ215 mm，內(nèi)含變色硅膠，呈藍色；

8） 其他用具：稱量瓶80個，規(guī)格40 mm×25 mm。

1.2 樣品與樣品制備

從某糧庫不同位置處扦樣10 個，每個樣品1 kg，均為安全儲藏水分稻谷，用分樣器進行分樣。從平均樣品中分得所需小樣100 g，用篩子除去雜質(zhì)、礦物質(zhì)和粉塵等作為測定樣品。然后將測定樣品經(jīng)電動礱谷機剝殼后，稱量稻殼質(zhì)量，計算稻殼質(zhì)量百分比；再將稻殼和糙米倒入電動粉碎機分別碎粉后，通過圓孔篩的細料，裝入磨口瓶中備用。

1.3 樣品稱取

分別稱取粉后的稻殼2 g 左右，糙米4 g 左右（所用儀器測量精度為0.1 mg）。

1.4 操作步驟和方法

1） 將MA35水分測定儀程序設(shè)置為130 ℃烘40 min，MA45水分測定儀程序設(shè)置為130℃烘40 min，把稱量好的稻殼、糙米小樣均勻平鋪放入鋁箔盤內(nèi)，每份小樣測2 次，記錄數(shù)據(jù)，并計算平均值；

2） 開啟箱式電阻爐，設(shè)定為130 ℃；開啟電熱鼓風(fēng)干燥箱，設(shè)定為105 ℃。

3） 將40 個編號玻璃制的稱量瓶及蓋子放入130 ℃箱式電阻爐中，40個編號玻璃制的稱量瓶及蓋子放入105 ℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中，加熱1 h，取出蓋好，置于不同的干燥器內(nèi)冷卻0.5 h，稱量記錄數(shù)據(jù)，并重復(fù)干燥至前后兩次質(zhì)量差不超過2 mg。

4） 將之前制備好的10個平均樣品中按稻殼2 g左右和糙米小樣4 g左右，分別稱重加入玻璃制的稱量瓶中，加蓋稱量記錄數(shù)據(jù)，每個平均樣品的稻殼和糙米小樣按GB 5009.3-2016 中第一法直接干燥法和GB/T 5497-1985 第二法定溫定時烘干法兩種試驗方法分別測2 次取平均值，即每個平均樣品的小樣稱量4份。

5） 將稱量好的40 個糙米小樣稱量瓶和40 個稻殼小樣稱量瓶，其中20 個糙米小樣稱量瓶和20 個稻殼小樣稱量瓶放入130 ℃箱式電阻爐，瓶蓋按編號一一對應(yīng)放在稱量瓶旁，烘干40 min后，蓋好取出放入干燥器中冷卻30 min后稱重記錄數(shù)據(jù)。

6） 將另外20 個糙米小樣稱量瓶和20 個稻殼小樣稱量瓶放入105 ℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中，瓶蓋按編號一一對應(yīng)放在稱量瓶旁，干燥3h后，蓋好取出放入干燥器冷卻30 min后稱重記錄數(shù)據(jù)，再放入105 ℃電熱鼓風(fēng)干燥箱中，干燥1 h后，放入干燥器冷卻30 min后稱重記錄數(shù)據(jù)。

7） 105 ℃4 h 直接干燥法的兩次獨立測定結(jié)果的絕對差值不得超過算術(shù)平均值的10%；130 ℃40 min 定溫定時烘干法雙試驗的結(jié)果允許差不得超過0.2%。如果出現(xiàn)水分異常樣品，取其備份小樣，重新測試水分。

表 1 稻殼質(zhì)量百分比

表2 稻谷小樣水分試驗數(shù)據(jù)匯總

表3 稻谷小樣水分試驗數(shù)據(jù)結(jié)果比較

2 測試結(jié)果

2.1 計算稻殼（A2） 和糙米（A1） 的質(zhì)量百分比

公式：A2=稻殼質(zhì)量/小樣質(zhì)量×100%，A1=1-A2

2.2 分別計算稻殼（M2） 和糙米（M1） 的水分含量

公式：水分=(m1-m2)/(m1-m3)×100%

式中，m1為稱量瓶（加蓋） 和試樣的質(zhì)量，g、m2為稱量瓶（加蓋）和試樣干燥后的質(zhì)量，g；m3為稱量瓶（加蓋）的質(zhì)量，g。

2.3 計算稻谷水分含量

公式：水分=M1×A1+M2×A2

按上述步驟與方法對10 份小樣，每份小樣進行兩次平行試驗，測得結(jié)果見表1和表2。

3 結(jié)果處理與分析

3.1 結(jié)果處理

將最終數(shù)據(jù)約到小數(shù)后一位，并計算兩次試驗結(jié)果偏差，見表3。

3.2 結(jié)果分析

通過制備10 個樣品的小樣，使用4 套不同的儀器設(shè)備，運用直接干燥法和定溫定時烘干法，分別測試稻殼和糙米的水分含量，最后按稻殼和糙米不同的質(zhì)量百分比計算出稻谷水分含量。每個小樣樣品都進行了兩次試驗，測定的水分含量結(jié)果偏差在0～0.2% 之間，均在標(biāo)準要求范圍之內(nèi)。說明儀器設(shè)備操作使用符合流程和要求，所測結(jié)果誤差較小。

以現(xiàn)行標(biāo)準GB 5009.3-2016 中第一法直接干燥法， 即105 ℃，4 h 干燥法所測結(jié)果為準確值，與其他儀器設(shè)備測得結(jié)果相比較，其中兩個快速水分測定儀的測試結(jié)果與準確值偏差在0～0.2 %；130 ℃，40 min 烘干法的測試結(jié)果與準確值偏差在-0.1 %～0.2 %之間；偏差符合標(biāo)準要求，測試數(shù)據(jù)有效且在誤差范圍之內(nèi)。

3.3 試驗現(xiàn)場使用快速水分測定儀進行測試時，需注意的問題

稻谷樣品的采集在物料堆的上、中、底層分別取樣，以防止儲存不當(dāng)造成稻谷水分差異較大；現(xiàn)場粉碎后的樣品及時裝入稱量瓶中備用，以防止環(huán)境溫濕度對粉料造成影響；稱量好的粉料要均勻平鋪在鋁箔盤內(nèi)且試樣厚度不超過5 mm，以防止試樣過厚而烘干不均勻。

4 結(jié)語

本文依據(jù)GB 5009.3—2016 中第一法105 ℃，4 h 干燥法，采用不同儀器設(shè)備和測試方法，結(jié)合文獻資料并開展比對試驗，對測試方法和結(jié)果處理方式進行了改進，在現(xiàn)場試驗中可實現(xiàn)快速判斷物料稻谷的水分含量是否符合規(guī)定要求。采用105 ℃，4h 干燥法和130 ℃，40 min 烘干法，雖然檢測結(jié)果準確、誤差符合標(biāo)準規(guī)定，但需在實驗室內(nèi)使用恒溫干燥箱及其他配套用具進行測試，不能滿足現(xiàn)場試驗的需要。因此，用程序設(shè)定相同的兩臺快速水分測定儀，采用一樣的測試方法和結(jié)果處理方式進行了比對試驗，測試結(jié)果與現(xiàn)行的105℃，4h 干燥法測試結(jié)果均在誤差允許范圍之內(nèi)，能滿足現(xiàn)場試驗實際需求，具有較好的可操作性。