稻谷干燥技術(shù)的研究進展

李逸鶴

摘 要：干燥是稻谷產(chǎn)后重要的加工處理環(huán)節(jié)之一，對稻谷的儲藏品質(zhì)、加工品質(zhì)和食用品質(zhì)有極大的影響。我國每年有超過1 000萬t的谷物因不能及時干燥而影響其正常使用，從而造成稻谷資源的浪費。因此，稻谷干燥的研究對糧食行業(yè)具有重要的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟價值，同時也是節(jié)糧減損的有效手段。本文研究了稻谷干燥技術(shù)的意義、方法及對干燥效果的評價，以期為稻谷干燥在糧食行業(yè)中的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：稻谷；干燥技術(shù)；糧食品質(zhì)

Research Progress of Rice Drying Technology

LI Yihe

（Jiangsu Vocational and Technical College of Finance and Economics，

College of Grain and Food Medicine， Huaian 223003， China）

Abstract： Drying is one of the important post-production processing links of paddy， which has a great influence on the storage quality， processing quality and edible quality of paddy. Every year in China， more than 10 million tons of grains cannot be dried in time to affect their normal use， thus causing a waste of paddy resources. Therefore， the study of paddy drying has important practical significance and economic value to the grain industry， and it is also an effective means to save grain and reduce losses. In this paper， the significance， method and evaluation of drying effect of paddy drying technology are studied in order to provide reference for the application of paddy drying in the grain industry.

Keywords： rice; drying technology; grain quality

水稻作為我國三大主要糧食作物之一，全國每年水稻總產(chǎn)量在2億t以上，占全國糧食總產(chǎn)量的31.2%。目前，我國每年由于干燥不及時而影響其正常使用的稻谷超過1 000萬t[1]。因此，研究如何高效、快速地干燥稻谷對減少稻谷損失具有重要意義。

稻谷作為熱敏型作物，對干燥溫度較為敏感。同時，稻谷的穎殼堅硬，在烘干過程中水分不宜向外擴散，增加了稻谷的烘干難度[2]。因此，高效的稻谷烘干技術(shù)可以提高烘干效率，使耗能減少，達到節(jié)能減耗的效果。目前，我國已建成5 500多個糧食產(chǎn)后服務(wù)中心，極大地緩解了稻谷烘干的緊迫需求。但與世界農(nóng)業(yè)發(fā)達國家相比，在烘干技術(shù)和烘干設(shè)備方面還存在一定差距。因此，稻谷烘干技術(shù)的研究對提高我國稻谷烘干領(lǐng)域的發(fā)展水平具有重要的現(xiàn)實意義。

1 稻谷干燥的意義

稻谷干燥是將稻谷中水分降到一定水平，使之實現(xiàn)安全儲藏。因此，稻谷干燥處理是保證稻谷質(zhì)量、提高經(jīng)濟效益和推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要手段之一。

1.1 提高稻谷的儲藏品質(zhì)

剛收獲的稻谷水分含量高，如果不能及時干燥，會出現(xiàn)霉變、發(fā)芽等劣變現(xiàn)象，從而使稻谷的儲藏品質(zhì)降低[2]。稻谷干燥后，降低了稻谷霉變、發(fā)芽等風險，有利于稻谷的長期保存。

1.2 提高稻谷加工品質(zhì)

加工高水分稻谷時，有難脫殼、碎米多、低出米率、低產(chǎn)量、高耗能和高生產(chǎn)成本等問題，而干燥后的稻谷強度增加，物料易分離，提高了加工效率和產(chǎn)量。因此，稻谷干燥處理可以使稻谷加工品質(zhì)得到改善、經(jīng)濟價值得到提高[3]。

1.3 提高稻谷的食用品質(zhì)

在高溫高濕的環(huán)境中，稻谷的組成成分會發(fā)生改變，如稻谷中游離脂肪酸含量增加、稻谷籽粒出現(xiàn)玻璃化轉(zhuǎn)變等現(xiàn)象，從而降低其營養(yǎng)價值和食味品質(zhì)[4]。干燥后稻谷避免了潮熱、霉變等現(xiàn)象的出現(xiàn)，保證了稻米的新鮮程度，改善了稻米的食味品質(zhì)。

2 稻谷干燥技術(shù)的研究進展

稻谷籽粒自身的結(jié)構(gòu)特點及組成成分的干燥特性，使得稻谷干燥難于其他谷物[3]。目前國內(nèi)干燥稻谷的主要方法有自然晾曬干燥、熱風干燥、干燥-緩蘇分程干燥、真空干燥、微波干燥、遠紅外干燥和過熱蒸汽干燥等。

2.1 自然晾曬干燥方法

自然晾曬干燥是將收獲后的稻谷平鋪在曬場上，利用太陽光產(chǎn)生的熱能使稻谷內(nèi)部的水分受熱蒸發(fā)，從而降低稻谷水分[5]。該干燥方法簡單、經(jīng)濟、易操作，但所需晾場面積大、干燥周期較長、受環(huán)境因素影響大，且稻谷中雜質(zhì)含量易增加，籽粒易破碎，干燥后水分不可控，不能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)化生產(chǎn)的需要。

2.2 熱風干燥方法

熱風干燥方法是一種常用的稻谷干燥方法，是以高溫空氣作為干燥介質(zhì)，利用空氣中的熱量將物料中的水分帶出，從而降低水分。該方法干燥效果好、干燥時間短、設(shè)備簡單、處理量大和干燥溫度可控，但能耗高、對物料品質(zhì)影響較大且干燥不均勻。熱風干燥的最大影響因素是干燥溫度，通過改變干燥溫度可以控制烘干進程及烘干效果。當干燥溫度為40 ℃時，可以提高烘干效果，改善烘干后的稻谷質(zhì)量，增加其經(jīng)濟價值[6]。相對濕度也會影響熱風干燥的效果，相對濕度越低，則干燥的周期越短，干燥的速率越高。

2.3 干燥-緩蘇分程干燥方法

干燥-緩蘇分程干燥方法是將高水分谷物通過干燥-緩蘇-干燥的處理方式進行分段干燥。緩蘇階段有助于物料內(nèi)部水分向表面擴散，從而提高干燥階段的速率[3]。該方法干燥稻谷品質(zhì)好、時間短、成本低，但耗能多、任務(wù)量大。分程干燥可以對高水分的稻谷進行高效干燥，可縮短干燥時間，干燥效果均勻、質(zhì)量好，同時，可顯著降低稻谷爆腰率。其中，緩蘇時間對稻谷爆腰率的降低有顯著影響[4]。

2.4 真空干燥方法

真空干燥方法是在真空狀態(tài)下，通過加熱使高水分稻谷中的水分快速逸失，從而降低稻谷的水分。在真空狀態(tài)下，水的相變溫度比常壓低，使得水分易于蒸發(fā)。在低壓下，物料和環(huán)境之間水分梯度較大，加快了稻谷的水分擴散速度，從而加快了物料的干燥[7]。該方法具有干燥速度快、干燥效果好、能耗低等優(yōu)點，但也存在設(shè)備成本高、環(huán)境要求高等缺點。真空干燥的平均速率高于熱風干燥，且可以提升稻谷干燥后的品質(zhì)。在真空恒溫干燥環(huán)境中，初始稻谷水分含量越高，干燥速率會越快，而干燥時間會明顯縮短。

2.5 微波干燥技術(shù)

微波干燥技術(shù)通過高頻電磁波使稻谷內(nèi)部水分子等極性分子的運動增速，產(chǎn)生摩擦熱，使稻谷內(nèi)部和表面快速升溫，促使稻谷內(nèi)部的水分快速蒸發(fā)逸出，最終實現(xiàn)干燥目的。因此，針對高水分且表皮堅硬的谷物更適合使用微波干燥方法。在合適的微波功率、干燥時間及干燥溫度≤50 ℃的工藝參數(shù)下，可以使稻谷爆腰率降低，提升整精米率，提高稻谷的干燥品質(zhì)和食用價值[8]。該方法具有升溫快、用時短、選擇性好、能源利用率高等優(yōu)點，但易干燥不均勻，干燥品質(zhì)不宜控制，不適宜進行規(guī)?；Z食干燥應(yīng)用。因此，利用微波對稻谷進行大規(guī)模干燥也是未來研究的方向之一。

2.6 遠紅外干燥方法

遠紅外干燥方法是利用合適波長的遠紅外線作用于稻谷表面，谷物內(nèi)部吸收遠紅外線，轉(zhuǎn)化為熱能，提高稻谷的溫度，使內(nèi)部水分快速蒸發(fā)，從而實現(xiàn)糧食的干燥[5]。該方法具有干燥效率高、干燥品質(zhì)好、能耗低、殺蟲滅菌等優(yōu)點，但其脫水性較差，使得其在應(yīng)用中受限。通過合適的波長進行遠紅外干燥，可以提高烘干速率，提升谷物質(zhì)量。在干燥溫度

＜45 ℃的情況下，紅外干燥能迅速降低稻谷水分，且能耗比普通熱風干燥降低70%[1]。

2.7 過熱蒸汽干燥方法

過熱蒸汽干燥方法是以水蒸汽為干燥介質(zhì)，通過水蒸汽與物料直接接觸以減少物料的水分含量，從而干燥物料。此方法可以使能源利用率提高，凈能耗降低，且干燥效率明顯優(yōu)于熱風干燥[9]。同時，可以很好地協(xié)調(diào)干燥能耗和稻谷品質(zhì)之間的平衡關(guān)系。但是，針對大批量稻谷干燥，該方法操作要求復(fù)雜，尾氣能量回收還需進一步研究。因此，目前該方法進行商業(yè)應(yīng)用較少。

2.8 聯(lián)合干燥方法

聯(lián)合干燥方法是通過多種干燥方法聯(lián)合干燥，充分發(fā)揮各種干燥方法的優(yōu)勢，最終實現(xiàn)提升物料干燥品質(zhì)、提高干燥效率的目的。該方法也是現(xiàn)今國內(nèi)干燥技術(shù)領(lǐng)域的主要研究方向之一。目前，常用的聯(lián)合干燥方法有熱風微波聯(lián)合干燥、熱風紅外聯(lián)合干燥、滲透熱風聯(lián)合干燥、熱風真空聯(lián)合干燥等。通過聯(lián)合干燥方法可以降低爆腰率，改善產(chǎn)品品質(zhì)，提高干燥速率，減少能量消耗，節(jié)約時間與成本[8]。因此，聯(lián)合干燥方法目前被廣泛應(yīng)用，同時也是未來主要的發(fā)展方向之一。

3 稻谷干燥效果的評價

稻谷干燥效果的好壞對其后續(xù)加工、食用存在重要影響。因此，在稻谷干燥時，不僅要實現(xiàn)高效、快速干燥，還要保證稻谷干燥后品質(zhì)良好，而爆腰率、整精米率和食味品質(zhì)是干燥后稻谷品質(zhì)的重要評價指標[4]。

3.1 爆腰率

爆腰是指稻谷籽粒表面存在不同程度的裂紋，其存在會增加碎米率，影響出米率，同時也會使成品的外觀欠佳，蒸煮性變差，從而影響到成品的質(zhì)量。干燥方法和干燥條件是稻谷粒產(chǎn)生爆腰的重要因素，因此爆腰率是稻谷干燥效果的一項重要評價指標，也是重要的檢驗項目。干燥稻谷時，干燥溫度高會使稻谷籽粒產(chǎn)生較大的溫度梯度和水分梯度，導(dǎo)致稻谷籽粒出現(xiàn)應(yīng)力集中而使表面產(chǎn)生裂紋，最終形成爆腰[3]。稻谷干燥后爆腰率的增值不得超過3%，但較高的溫度和較高的濕度會增加稻谷的爆腰率。研究表明，干燥溫度為45 ℃、降水速率＜5%時，稻谷不易發(fā)生爆腰現(xiàn)象，且干燥后稻谷的品質(zhì)得到了提高[10]。干燥時引入緩蘇工藝可以有效降低稻谷爆腰率，改善稻谷的質(zhì)量。

3.2 整精米率

整精米是稻谷經(jīng)過脫殼制成糙米，然后通過碾米加工成標準三級米（符合GB/T 1354—2018規(guī)定）時，達到完整米粒3/4及以上長度的米粒，整精米率則是指整精米占凈稻谷試樣質(zhì)量的百分比。同種稻谷，整精米率越高，則食用品質(zhì)、出米率和經(jīng)濟價值越高，因此整精米率是評價干燥后稻谷品質(zhì)的主要指標之一，對稻谷的經(jīng)濟價值有直接影響。稻谷的品種及烘干介質(zhì)決定稻谷整精米率的高低，在適宜的處理條件下，聯(lián)合干燥方法可以提升稻谷干燥品質(zhì)，提高整精米率[7]。

3.3 食味品質(zhì)

稻谷的食味品質(zhì)指咀嚼蒸煮后的大米給食用者口腔、味覺等留下的感官印象，是評價稻米品質(zhì)的最終指標[8]。稻谷干燥溫度過高會使稻谷中的游離脂肪酸含量增加，加劇陳化，淀粉糊化被抑制，這也是干燥后稻谷食味品質(zhì)降低的根本原因。因此，低溫干燥處理的稻谷食味品質(zhì)要優(yōu)于高溫干燥處理，為保證稻米干燥后的食味品質(zhì)，干燥溫度不應(yīng)超過45 ℃[6]。同時，及時干燥處理的稻谷的食味品質(zhì)要優(yōu)于延時處理的稻谷。

4 結(jié)語

干燥是稻谷收獲后的一個重要環(huán)節(jié)，稻谷干燥可以有效降低糧食資源浪費，是實現(xiàn)節(jié)糧減損的有效途徑，對保障糧食安全有重要意義。因此，稻谷干燥領(lǐng)域的研究和創(chuàng)新有利于改善稻谷的儲藏品質(zhì)和加工品質(zhì)，推動糧食干燥設(shè)備的良性進步，促進我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。在“綠色低碳、節(jié)能減排”的發(fā)展趨勢下，稻谷干燥技術(shù)的高效、節(jié)能、保質(zhì)也必將成為未來主要的發(fā)展方向。

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