白士剛賈富國(guó)

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院1，哈爾濱 150030)

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院2，哈爾濱 150030)

糙米加濕調(diào)質(zhì)參數(shù)對(duì)糙出白率的影響

白士剛1賈富國(guó)2

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院1，哈爾濱 150030)

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院2，哈爾濱 150030)

研究了加濕調(diào)質(zhì)參數(shù)對(duì)糙出白率的影響。根據(jù)調(diào)質(zhì)與未調(diào)質(zhì)糙米碾米加工精度相同，確定與不同加濕調(diào)質(zhì)參數(shù)對(duì)應(yīng)的糙出白率。采用同位素示蹤方法，建立精米吸水率的數(shù)學(xué)模型，分析了加濕調(diào)質(zhì)參數(shù)對(duì)糙出白率的影響規(guī)律，給出不同加濕調(diào)質(zhì)參數(shù)組合下，碾米加工應(yīng)該采用的糙出白率。結(jié)果表明:糙米加濕調(diào)質(zhì)有利于提高糙出白率，存在既有利于糙出白率又可以提高整精米率的調(diào)質(zhì)參數(shù)組合，初始含水率15%的糙米在整精米率最優(yōu)的調(diào)質(zhì)參數(shù)組合下(加濕量1.5%，潤(rùn)糙時(shí)間60 min)，糙出白率提高1.3%。

糙米 加濕調(diào)質(zhì) 糙出白率 同位素示蹤

糙米調(diào)質(zhì)碾米技術(shù)從20世紀(jì)80年代末開(kāi)始在日本迅速發(fā)展，出現(xiàn)了多種方式及裝置［1－3］。20世紀(jì)90年代后期，山下律也等［4］開(kāi)展了糙米加濕后水分滲透機(jī)理的研究，得出糙米加濕后8 h左右水分分布均勻，并指出了糙米的含水率對(duì)碾后大米品質(zhì)的影響。國(guó)內(nèi)糙米加濕調(diào)質(zhì)的研究起步較晚，20世紀(jì)90年代后期開(kāi)始出現(xiàn)稻谷(糙米)加濕調(diào)質(zhì)研究［5－6］。2003年開(kāi)始，國(guó)內(nèi)研究人員開(kāi)展了大米加工工藝中糙米加濕調(diào)質(zhì)工藝及設(shè)備的研究，獲得了針對(duì)碾米性能的優(yōu)化調(diào)質(zhì)工藝參數(shù)［7－11］，并應(yīng)用同位素示蹤技術(shù)研究了糙米內(nèi)部水分傳遞規(guī)律，指出在加濕后糙米形成外大內(nèi)小的水分梯度，在潤(rùn)糙過(guò)程中水分梯度不斷減小，8 h左右皮層與胚乳吸水率相同［12］。

由于糙米吸濕后形成水分梯度，即皮層含水率高于胚乳［12］，若仍按照原始糙米的糙出白率(質(zhì)量分?jǐn)?shù))進(jìn)行碾米加工，將使碾白精度存在偏差。但關(guān)于糙米加濕調(diào)質(zhì)對(duì)糙出白率影響的研究未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)旨在研究糙米加濕調(diào)質(zhì)參數(shù)對(duì)糙出白率的影響規(guī)律，為糙米加濕調(diào)質(zhì)設(shè)備和大米加工設(shè)備的研制及調(diào)質(zhì)碾米工藝提供技術(shù)參數(shù)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

粳稻(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)水稻研究所提供)，品種為東農(nóng)419，產(chǎn)于2005年，儲(chǔ)藏1年，含水率為13.3%。在調(diào)質(zhì)試驗(yàn)前24 h將糙米進(jìn)行多次噴霧加濕(單次加濕量小于0.5%，加濕間隔8 h以上)。為避免加濕后糙米吸濕或失水，將加濕后糙米用雙層塑料密封袋密封，每間隔2 h翻動(dòng)一次，促進(jìn)糙米水分均勻，試驗(yàn)前測(cè)定水分。然后隨機(jī)抽取，作為試驗(yàn)樣品。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

自制逆流循環(huán)式糙米加濕調(diào)質(zhì)機(jī);LS5801液體閃爍計(jì)數(shù)器:貝克曼公司;SY95－PC+PAE5全自動(dòng)碾米檢測(cè)儀:韓國(guó)雙龍機(jī)械產(chǎn)業(yè)社。

1.3 試驗(yàn)方法

采用同位素示蹤技術(shù)考察不同加濕調(diào)質(zhì)參數(shù)和糙出白率(通過(guò)全自動(dòng)碾米檢測(cè)儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)碾米機(jī)內(nèi)精米質(zhì)量，控制糙出白率)組合下精米的吸水率，建立數(shù)學(xué)方程。按照加濕調(diào)質(zhì)處理的糙米與原始糙米保持相同的碾白精度的原則，反推糙出白率關(guān)于加濕調(diào)質(zhì)參數(shù)的數(shù)學(xué)方程。討論加濕調(diào)質(zhì)參數(shù)對(duì)糙出白率的影響規(guī)律，并且給出不同加濕調(diào)質(zhì)參數(shù)下，碾米加工應(yīng)該采用的糙出白率。

1.3.1 含水率測(cè)定

采用103℃恒重法(GB/T 10358—1989)。

1.3.2 糙出白率測(cè)定

未調(diào)質(zhì)糙米的糙出白率為出碾米機(jī)大米質(zhì)量占進(jìn)碾米機(jī)凈糙米質(zhì)量的比例。分別稱取進(jìn)機(jī)凈糙米質(zhì)量和出碾米機(jī)大米質(zhì)量，即糙出白率=出碾米機(jī)大米質(zhì)量/進(jìn)碾米機(jī)凈糙米質(zhì)量(未加濕)×100%。未調(diào)質(zhì)糙米的糙出白率由全自動(dòng)碾米檢測(cè)儀設(shè)定為90%，即碾磨至精米質(zhì)量占進(jìn)機(jī)凈糙米質(zhì)量的90%時(shí)碾米機(jī)自動(dòng)停機(jī)。

糙米加濕后，胚乳部分亦吸收水分，導(dǎo)致精米質(zhì)量增加，為了與原始糙米的糙出白率進(jìn)行比較，調(diào)質(zhì)糙米的糙出白率設(shè)定為出碾米機(jī)大米質(zhì)量占進(jìn)調(diào)質(zhì)機(jī)凈糙米質(zhì)量的比例。分別稱取進(jìn)調(diào)質(zhì)機(jī)凈糙米質(zhì)量和出碾米機(jī)大米質(zhì)量，即調(diào)質(zhì)糙米的糙出白率=出碾米機(jī)大米質(zhì)量/進(jìn)調(diào)質(zhì)機(jī)凈糙米質(zhì)量(未加濕)× 100%。

在建立精米吸水率數(shù)學(xué)模型的試驗(yàn)中，為便于全自動(dòng)碾米檢測(cè)儀設(shè)定，將調(diào)質(zhì)后進(jìn)碾米機(jī)糙米的糙出白率(即調(diào)質(zhì)后進(jìn)碾米機(jī)糙米糙出白率=出碾米機(jī)大米質(zhì)量 /調(diào)質(zhì)后進(jìn)碾米機(jī)凈糙米質(zhì)量×100%)作為試驗(yàn)參數(shù)，再將其轉(zhuǎn)化為調(diào)質(zhì)糙米的糙出白率。

1.3.3 同位素示蹤試驗(yàn)方法

1.3.4 放射性測(cè)量

稱取100 mg左右樣品，立即加入含有0.4 mL的雙氧水和0.5 mL的高氯酸的閃爍杯中封閉，然后按不同加水量直接加入氚水，則其全部與糙米混合，吸水率=加水量/樣品質(zhì)量×100%。經(jīng)消化后用液體閃爍計(jì)數(shù)器測(cè)量放射性(cpm值)。

1.3.5 建立精米吸水率數(shù)學(xué)模型

采用二次旋轉(zhuǎn)正交組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，選擇調(diào)質(zhì)參數(shù)初始含水率(m)、加濕量(a)、潤(rùn)糙時(shí)間(t)及調(diào)質(zhì)后進(jìn)碾米機(jī)糙米糙出白率(w)為考察因素，以精米吸水率(e)為考察指標(biāo)，進(jìn)行試驗(yàn)，共36組，每組重復(fù)3次，每次取3個(gè)平行樣，建立精米吸水率數(shù)學(xué)模型。因素水平編碼見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)因素水平編碼表

2 結(jié)果與分析

2.1 吸水率與cpm值的關(guān)系方程

精米吸水率與cpm值關(guān)系試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。采用多項(xiàng)式回歸擬合吸水率(y)與cpm值(x)關(guān)系方程:y=7×10－5x+0.212 6，相關(guān)系數(shù)在0.98以上，這說(shuō)明回歸方程擬合較好，可將cpm值轉(zhuǎn)化為吸水率實(shí)際值。

表2 吸水率與cpm值關(guān)系

2.2 精米吸水率的數(shù)學(xué)模型

精米吸水率試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 精米吸水率試驗(yàn)方案與結(jié)果

經(jīng)SAS軟件處理，得到精米吸水率回歸方程:

y=0.997－0.037x1+0.218x2+0.043x3+0.043x4+0.006x12+0.045x1x2－0.004x1x3－0.005x1x4－0.038x22+0.017x2x3+0.013x2x4－0.029x32+0.007x3x4－0.018x42

將上述方程經(jīng)值類轉(zhuǎn)換可得變量實(shí)際值方程:

θ=－148.631+0.094m－2.953a－0.018t+ 3.325w+0.006m2+0.09ma－0.005mw－0.154a2+ 0.001at+0.026aw－0.018w2

回歸方程F檢驗(yàn):F1=3.83＜F0.01(10，11)= 4.54，說(shuō)明回歸方程擬合較好，又因F2=13.34＞F0.05(14，21)=2.20，說(shuō)明方程在α水平是顯著的，即試驗(yàn)數(shù)據(jù)與所采用的二次數(shù)學(xué)模型相符合。

2.3 調(diào)質(zhì)糙米的糙出白率的計(jì)算

利用精米吸水率與試驗(yàn)條件關(guān)系經(jīng)驗(yàn)方程θ(m，a，t，w)，根據(jù)調(diào)質(zhì)與未調(diào)質(zhì)處理碾米加工精度相同(去除吸入水分后的糙出白率與未調(diào)質(zhì)糙米相同，未調(diào)質(zhì)糙米的糙出白率為90%)，列方程(1):

在碾米加工試驗(yàn)中，初始含水率m，加濕量a和潤(rùn)糙時(shí)間t等試驗(yàn)條件給定，則θ(m，a，t，w)化為:

將式(2)代入式(1)可簡(jiǎn)化為:

c1，c2由試驗(yàn)的調(diào)質(zhì)參數(shù)確定:

c1=3.325－0.005m+0.026a

c2=－148.631+0.094m－2.953a－0.018t+ 0.006m2+0.09ma－0.154a2+0.001at

在確定的調(diào)質(zhì)參數(shù)下求解式(3)，即得到與調(diào)質(zhì)參數(shù)相對(duì)應(yīng)的調(diào)質(zhì)后進(jìn)碾米機(jī)糙米的糙出白率w(表1)。則調(diào)質(zhì)糙米的糙出白率:

2.4 糙米加濕調(diào)質(zhì)參數(shù)對(duì)糙出白率的影響

2.4.1 初始含水率對(duì)糙出白率的影響

加濕量固定為1.5%，潤(rùn)糙時(shí)間因素分別固定為10、60和110min，考察初始含水率對(duì)糙出白率的影響，得到圖1所示的曲線。由圖1可見(jiàn)，隨著初始含水量的增加，調(diào)質(zhì)糙米的糙出白率的緩慢下降，因?yàn)槌跏己矢?，精米的吸水率則較低［12］。也可以看出，初始含水量參數(shù)對(duì)糙出白率影響較弱。這是因?yàn)槌跏己孔兓鹁孜实淖兓^?。?2］。

圖1 初始含水率對(duì)糙出白率的影響

2.4.2 加濕量對(duì)糙出白率的影響

潤(rùn)糙時(shí)間固定為60 min，初始含水率分別取13.5%、15.5%和17.5%，考察加濕量對(duì)糙出白率的影響，得到圖2所示的曲線。由圖2可以看出，在試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)，隨著加濕量的增加，糙出白率先增加，而后增加幅度逐漸下降。說(shuō)明在一定范圍內(nèi)(0.5%～2%)，加濕量的增加有利于提高糙出白率，加濕量過(guò)大(＞2%)則有利作用不明顯。反而，加濕量過(guò)大會(huì)造成糙米籽粒力學(xué)強(qiáng)度過(guò)低［13］。所以，適宜加濕量范圍為0.5%～2%，加濕量在此參數(shù)范圍既有利于糙出白率也有利于整精米率的提高［10］。

圖2 加濕量對(duì)糙出白率的影響

2.4.3 潤(rùn)糙時(shí)間對(duì)糙出白率的影響

初始含水率取 15.5%，加濕量分別固定為0.5%、1.5%和2.5%，考察潤(rùn)糙時(shí)間因素對(duì)糙出白率的影響，得到圖3所示的曲線?？梢?jiàn)，隨著潤(rùn)糙時(shí)間的增加，糙出白率下降。這是因?yàn)椴诿准訚窈蟀酌撞糠盅杆傥笤跐?rùn)糙過(guò)程中白米部分吸收的水分隨糙米整體水分的散失而下降，故糙出白率降低。應(yīng)該指出適當(dāng)?shù)臐?rùn)糙時(shí)間是形成恰當(dāng)水分梯度和提高籽粒間水分均勻度的必要因素。

圖3 潤(rùn)糙時(shí)間對(duì)糙出白率的影響

對(duì)于初始含水率15%的糙米，以整精米率最高為目標(biāo)的調(diào)質(zhì)參數(shù)的組合為加濕量1.5%，潤(rùn)糙時(shí)間60 min，此時(shí)整精米率66.9%。在此參數(shù)組合下，糙出白率為91.3%［10］。若以糙出白率最優(yōu)確定調(diào)質(zhì)參數(shù)，則加濕量2.5%，潤(rùn)糙時(shí)間10 min，此時(shí)糙出白率為92.4%，而整精米率61.0%，低于原始糙米整精米率。整精米率關(guān)系到大米的食用品質(zhì)，若以整精米率最優(yōu)來(lái)設(shè)定調(diào)質(zhì)參數(shù)，則此參數(shù)對(duì)糙出白率指標(biāo)亦有利。

3 結(jié)論

糙米加濕調(diào)質(zhì)有利于提高糙出白率。在試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)，調(diào)質(zhì)糙米的糙出白率隨加濕量增加而升高，隨潤(rùn)糙時(shí)間的增加而下降，而初始含水率對(duì)調(diào)質(zhì)糙米的糙出白率影響較弱，適宜加濕量范圍為0.5%～2%。存在既有利于整精米率又可以提高糙出白率的調(diào)質(zhì)參數(shù)組合，初始含水量15%的糙米在整精米率最優(yōu)的調(diào)質(zhì)參數(shù)組合下，即加濕量1.5%，潤(rùn)糙時(shí)間60 min，糙出白率提高1.3%。

［1］伊藤和彥，川村周三，池內(nèi)義則.玄米に關(guān)調(diào)質(zhì)する研究(第1報(bào))－薄層調(diào)質(zhì)實(shí)驗(yàn)［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)會(huì)志:日刊，1985，47(2):169－175

［2］伊藤和彥，川村周三，池內(nèi)義則.玄米に關(guān)調(diào)質(zhì)する研究(第2報(bào))－厚層調(diào)質(zhì)實(shí)驗(yàn)［J］.農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)會(huì)志:日刊，1986，47(4):443－45

［3］山本武一.谷物の加水裝置:日本，平2－17950［P］.1990－1－22

［4］山下律也.米の品質(zhì)と物性測(cè)定［J］.日刊，農(nóng)業(yè)物產(chǎn)研究:日刊，第三集，1997:1－17

［5］王九菊.食用早秈米著水調(diào)質(zhì)精加工技術(shù)研究［J］.江西食品工業(yè)，2003(4):27－28

［6］金增輝.凈糙米著水加工工藝研究［J］.糧食與飼料工業(yè)，1995(7):21－23

［7］賈富國(guó).逆流循環(huán)式糙米加濕調(diào)質(zhì)機(jī)的設(shè)計(jì)［J］.農(nóng)機(jī)化研究，2005(2):113－114

［8］賈富國(guó)，白士剛.糙米加濕調(diào)質(zhì)過(guò)程中最佳一次加濕量的研究［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2005，20(6):1－3

［9］賈富國(guó)，鄧華玲，鄭先哲，等.糙米加濕調(diào)質(zhì)對(duì)其碾米性能影響的試驗(yàn)研究［J］，農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2006，22(6):180－183

［10］白士剛，賈富國(guó).糙米加濕調(diào)質(zhì)參數(shù)對(duì)整精米率影響的研究［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2005，20(6):1－3

［11］白士剛，賈富國(guó).糙米加濕調(diào)質(zhì)參數(shù)對(duì)碾米能耗的影響［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2009，24(2):5－7

［12］賈富國(guó)，王福林，白士剛，等.基于同位素示蹤技術(shù)的糙米調(diào)質(zhì)后各層水分分布規(guī)律的研究［J］.中國(guó)糧油學(xué)報(bào)，2007，22(6):8－11

［13］白士剛，賈富國(guó).糙米加濕調(diào)質(zhì)參數(shù)對(duì)籽?？箟簭?qiáng)度的影響［J］.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，40(4):102－105.

Effect of Moisture Conditioning of Brown Rice on White Rice Yield

Bai Shigang1Jia Fuguo2
(School of Science，Northeast Agricultural University1，Harbin 150030)
(School of Engineering，Northeast Agricultural University2，Harbin 150030)

In order to study the effect of moisture conditioning of brown rice on white rice yield，the method of isotopic tracing was applied to establish a mathematical model of water absorption by SAS software.Using the mathematical model of water absorption the white rice yield of brown rice was computed according to different moisture conditioning parameters.Results:Moisture conditioning is beneficial to white rice yield.There is a parameter combination that is beneficial to both white rice yield and head rice rate.The white rice yield of the brown rice with initial moisture content 15%increases 1.3%and an optimal head rice rate is simultaneously gained at the optimal parameter combination of moisture addition 1.5%and conditioning time 60 min.

brown rice，moisture conditioning，white rice rate，isotopic tracing

S377 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1003－0174(2010)11－0001－04

黑龍江省自然科學(xué)基金(C200908)

2009－10－25

白士剛，男，1977年出生，講師，農(nóng)產(chǎn)品加工與貯藏

賈富國(guó)，男，1965年出生，副教授，農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)及設(shè)備