糙米加濕調質參數對糙出白率的影響

白士剛賈富國

(東北農業大學理學院1，哈爾濱 150030)

(東北農業大學工程學院2，哈爾濱 150030)

糙米加濕調質參數對糙出白率的影響

白士剛1賈富國2

(東北農業大學理學院1，哈爾濱 150030)

(東北農業大學工程學院2，哈爾濱 150030)

研究了加濕調質參數對糙出白率的影響。根據調質與未調質糙米碾米加工精度相同，確定與不同加濕調質參數對應的糙出白率。采用同位素示蹤方法，建立精米吸水率的數學模型，分析了加濕調質參數對糙出白率的影響規律，給出不同加濕調質參數組合下，碾米加工應該采用的糙出白率。結果表明:糙米加濕調質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質參數組合，初始含水率15%的糙米在整精米率最優的調質參數組合下(加濕量1.5%，潤糙時間60 min)，糙出白率提高1.3%。

糙米 加濕調質 糙出白率 同位素示蹤

糙米調質碾米技術從20世紀80年代末開始在日本迅速發展，出現了多種方式及裝置［1－3］。20世紀90年代后期，山下律也等［4］開展了糙米加濕后水分滲透機理的研究，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碾后大米品質的影響。國內糙米加濕調質的研究起步較晚，20世紀90年代后期開始出現稻谷(糙米)加濕調質研究［5－6］。2003年開始，國內研究人員開展了大米加工工藝中糙米加濕調質工藝及設備的研究，獲得了針對碾米性能的優化調質工藝參數［7－11］，并應用同位素示蹤技術研究了糙米內部水分傳遞規律，指出在加濕后糙米形成外大內小的水分梯度，在潤糙過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(質量分數)進行碾米加工，將使碾白精度存在偏差。但關于糙米加濕調質對糙出白率影響的研究未見報道。本試驗旨在研究糙米加濕調質參數對糙出白率的影響規律，為糙米加濕調質設備和大米加工設備的研制及調質碾米工藝提供技術參數和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

粳稻(東北農業大學水稻研究所提供)，品種為東農419，產于2005年，儲藏1年，含水率為13.3%。在調質試驗前24 h將糙米進行多次噴霧加濕(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翻動一次，促進糙米水分均勻，試驗前測定水分。然后隨機抽取，作為試驗樣品。

1.2 試驗設備

自制逆流循環式糙米加濕調質機;LS5801液體閃爍計數器:貝克曼公司;SY95－PC+PAE5全自動碾米檢測儀:韓國雙龍機械產業社。

1.3 試驗方法

采用同位素示蹤技術考察不同加濕調質參數和糙出白率(通過全自動碾米檢測儀實時監測碾米機內精米質量，控制糙出白率)組合下精米的吸水率，建立數學方程。按照加濕調質處理的糙米與原始糙米保持相同的碾白精度的原則，反推糙出白率關于加濕調質參數的數學方程。討論加濕調質參數對糙出白率的影響規律，并且給出不同加濕調質參數下，碾米加工應該采用的糙出白率。

1.3.1 含水率測定

采用103℃恒重法(GB/T 10358—1989)。

1.3.2 糙出白率測定

未調質糙米的糙出白率為出碾米機大米質量占進碾米機凈糙米質量的比例。分別稱取進機凈糙米質量和出碾米機大米質量，即糙出白率=出碾米機大米質量/進碾米機凈糙米質量(未加濕)×100%。未調質糙米的糙出白率由全自動碾米檢測儀設定為90%，即碾磨至精米質量占進機凈糙米質量的90%時碾米機自動停機。

糙米加濕后，胚乳部分亦吸收水分，導致精米質量增加，為了與原始糙米的糙出白率進行比較，調質糙米的糙出白率設定為出碾米機大米質量占進調質機凈糙米質量的比例。分別稱取進調質機凈糙米質量和出碾米機大米質量，即調質糙米的糙出白率=出碾米機大米質量/進調質機凈糙米質量(未加濕)× 100%。

在建立精米吸水率數學模型的試驗中，為便于全自動碾米檢測儀設定，將調質后進碾米機糙米的糙出白率(即調質后進碾米機糙米糙出白率=出碾米機大米質量 /調質后進碾米機凈糙米質量×100%)作為試驗參數，再將其轉化為調質糙米的糙出白率。

1.3.3 同位素示蹤試驗方法

1.3.4 放射性測量

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/樣品質量×100%。經消化后用液體閃爍計數器測量放射性(cpm值)。

1.3.5 建立精米吸水率數學模型

采用二次旋轉正交組合試驗設計方法，選擇調質參數初始含水率(m)、加濕量(a)、潤糙時間(t)及調質后進碾米機糙米糙出白率(w)為考察因素，以精米吸水率(e)為考察指標，進行試驗，共36組，每組重復3次，每次取3個平行樣，建立精米吸水率數學模型。因素水平編碼見表1。

表1 試驗因素水平編碼表

2 結果與分析

2.1 吸水率與cpm值的關系方程

精米吸水率與cpm值關系試驗結果見表2。采用多項式回歸擬合吸水率(y)與cpm值(x)關系方程:y=7×10－5x+0.212 6，相關系數在0.98以上，這說明回歸方程擬合較好，可將cpm值轉化為吸水率實際值。

表2 吸水率與cpm值關系

2.2 精米吸水率的數學模型

精米吸水率試驗數據見表3。

表3 精米吸水率試驗方案與結果

經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

將上述方程經值類轉換可得變量實際值方程:

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:F1=3.83＜F0.01(10，11)= 4.54，說明回歸方程擬合較好，又因F2=13.34＞F0.05(14，21)=2.20，說明方程在α水平是顯著的，即試驗數據與所采用的二次數學模型相符合。

2.3 調質糙米的糙出白率的計算

利用精米吸水率與試驗條件關系經驗方程θ(m，a，t，w)，根據調質與未調質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質糙米相同，未調質糙米的糙出白率為90%)，列方程(1):

在碾米加工試驗中，初始含水率m，加濕量a和潤糙時間t等試驗條件給定，則θ(m，a，t，w)化為:

將式(2)代入式(1)可簡化為:

c1，c2由試驗的調質參數確定:

c1=3.325－0.005m+0.026a

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

在確定的調質參數下求解式(3)，即得到與調質參數相對應的調質后進碾米機糙米的糙出白率w(表1)。則調質糙米的糙出白率:

2.4 糙米加濕調質參數對糙出白率的影響

2.4.1 初始含水率對糙出白率的影響

加濕量固定為1.5%，潤糙時間因素分別固定為10、60和110min，考察初始含水率對糙出白率的影響，得到圖1所示的曲線。由圖1可見，隨著初始含水量的增加，調質糙米的糙出白率的緩慢下降，因為初始含水率高，精米的吸水率則較低［12］。也可以看出，初始含水量參數對糙出白率影響較弱。這是因為初始含水量變化引起精米吸水率的變化較小［12］。

圖1 初始含水率對糙出白率的影響

2.4.2 加濕量對糙出白率的影響

潤糙時間固定為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，在試驗參數范圍內，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。說明在一定范圍內(0.5%～2%)，加濕量的增加有利于提高糙出白率，加濕量過大(＞2%)則有利作用不明顯。反而，加濕量過大會造成糙米籽粒力學強度過低［13］。所以，適宜加濕量范圍為0.5%～2%，加濕量在此參數范圍既有利于糙出白率也有利于整精米率的提高［10］。

圖2 加濕量對糙出白率的影響

2.4.3 潤糙時間對糙出白率的影響

初始含水率取 15.5%，加濕量分別固定為0.5%、1.5%和2.5%，考察潤糙時間因素對糙出白率的影響，得到圖3所示的曲線。可見，隨著潤糙時間的增加，糙出白率下降。這是因為糙米加濕后白米部分迅速吸水，而后在潤糙過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。應該指出適當的潤糙時間是形成恰當水分梯度和提高籽粒間水分均勻度的必要因素。

圖3 潤糙時間對糙出白率的影響

對于初始含水率15%的糙米，以整精米率最高為目標的調質參數的組合為加濕量1.5%，潤糙時間60 min，此時整精米率66.9%。在此參數組合下，糙出白率為91.3%［10］。若以糙出白率最優確定調質參數，則加濕量2.5%，潤糙時間10 min，此時糙出白率為92.4%，而整精米率61.0%，低于原始糙米整精米率。整精米率關系到大米的食用品質，若以整精米率最優來設定調質參數，則此參數對糙出白率指標亦有利。

3 結論

糙米加濕調質有利于提高糙出白率。在試驗參數范圍內，調質糙米的糙出白率隨加濕量增加而升高，隨潤糙時間的增加而下降，而初始含水率對調質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質參數組合，初始含水量15%的糙米在整精米率最優的調質參數組合下，即加濕量1.5%，潤糙時間60 min，糙出白率提高1.3%。

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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 文獻標識碼:A 文章編號:1003－0174(2010)11－0001－04

黑龍江省自然科學基金(C200908)

2009－10－25

白士剛，男，1977年出生，講師，農產品加工與貯藏

賈富國，男，1965年出生，副教授，農產品加工技術及設備