稻谷干燥技術的研究進展

李逸鶴

（江蘇財經職業技術學院 糧食與食品藥品學院，江蘇淮安 223003）

水稻作為我國三大主要糧食作物之一，全國每年水稻總產量在2億t以上，占全國糧食總產量的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1000萬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可以提高烘干效率，使耗能減少，達到節能減耗的效果。目前，我國已建成5500多個糧食產后服務中心，極大地緩解了稻谷烘干的緊迫需求。但與世界農業發達國家相比，在烘干技術和烘干設備方面還存在一定差距。因此，稻谷烘干技術的研究對提高我國稻谷烘干領域的發展水平具有重要的現實意義。

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，使之實現安全儲藏。因此，稻谷干燥處理是保證稻谷質量、提高經濟效益和推動農業現代化的重要手段之一。

1.1 提高稻谷的儲藏品質

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

1.2 提高稻谷加工品質

加工高水分稻谷時，有難脫殼、碎米多、低出米率、低產量、高耗能和高生產成本等問題，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量。因此，稻谷干燥處理可以使稻谷加工品質得到改善、經濟價值得到提高[3]。

1.3 提高稻谷的食用品質

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

2 稻谷干燥技術的研究進展

稻谷籽粒自身的結構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，利用太陽光產生的熱能使稻谷內部的水分受熱蒸發，從而降低稻谷水分[5]。該干燥方法簡單、經濟、易操作，但所需晾場面積大、干燥周期較長、受環境因素影響大，且稻谷中雜質含量易增加，籽粒易破碎，干燥后水分不可控，不能適應現代工業化生產的需要。

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，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、設備簡單、處理量大和干燥溫度可控，但能耗高、對物料品質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量，增加其經濟價值[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好、時間短、成本低，但耗能多、任務量大。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。在真空狀態下，水的相變溫度比常壓低，使得水分易于蒸發。在低壓下，物料和環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、能耗低等優點，但也存在設備成本高、環境要求高等缺點。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。在真空恒溫干燥環境中，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

微波干燥技術通過高頻電磁波使稻谷內部水分子等極性分子的運動增速，產生摩擦熱，使稻谷內部和表面快速升溫，促使稻谷內部的水分快速蒸發逸出，最終實現干燥目的。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、能源利用率高等優點，但易干燥不均勻，干燥品質不宜控制，不適宜進行規模化糧食干燥應用。因此，利用微波對稻谷進行大規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，谷物內部吸收遠紅外線，轉化為熱能，提高稻谷的溫度，使內部水分快速蒸發，從而實現糧食的干燥[5]。該方法具有干燥效率高、干燥品質好、能耗低、殺蟲滅菌等優點，但其脫水性較差，使得其在應用中受限。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，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，且干燥效率明顯優于熱風干燥[9]。同時，可以很好地協調干燥能耗和稻谷品質之間的平衡關系。但是，針對大批量稻谷干燥，該方法操作要求復雜，尾氣能量回收還需進一步研究。因此，目前該方法進行商業應用較少。

2.8 聯合干燥方法

聯合干燥方法是通過多種干燥方法聯合干燥，充分發揮各種干燥方法的優勢，最終實現提升物料干燥品質、提高干燥效率的目的。該方法也是現今國內干燥技術領域的主要研究方向之一。目前，常用的聯合干燥方法有熱風微波聯合干燥、熱風紅外聯合干燥、滲透熱風聯合干燥、熱風真空聯合干燥等。通過聯合干燥方法可以降低爆腰率，改善產品品質，提高干燥速率，減少能量消耗，節約時間與成本[8]。因此，聯合干燥方法目前被廣泛應用，同時也是未來主要的發展方向之一。

3 稻谷干燥效果的評價

稻谷干燥效果的好壞對其后續加工、食用存在重要影響。因此，在稻谷干燥時，不僅要實現高效、快速干燥，還要保證稻谷干燥后品質良好，而爆腰率、整精米率和食味品質是干燥后稻谷品質的重要評價指標[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量。干燥方法和干燥條件是稻谷粒產生爆腰的重要因素，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生較大的溫度梯度和水分梯度，導致稻谷籽粒出現應力集中而使表面產生裂紋，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，稻谷不易發生爆腰現象，且干燥后稻谷的品質得到了提高[10]。干燥時引入緩蘇工藝可以有效降低稻谷爆腰率，改善稻谷的質量。

3.2 整精米率

整精米是稻谷經過脫殼制成糙米，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量的百分比。同種稻谷，整精米率越高，則食用品質、出米率和經濟價值越高，因此整精米率是評價干燥后稻谷品質的主要指標之一，對稻谷的經濟價值有直接影響。稻谷的品種及烘干介質決定稻谷整精米率的高低，在適宜的處理條件下，聯合干燥方法可以提升稻谷干燥品質，提高整精米率[7]。

3.3 食味品質

稻谷的食味品質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降低的根本原因。因此，低溫干燥處理的稻谷食味品質要優于高溫干燥處理，為保證稻米干燥后的食味品質，干燥溫度不應超過45 ℃[6]。同時，及時干燥處理的稻谷的食味品質要優于延時處理的稻谷。

4 結語

干燥是稻谷收獲后的一個重要環節，稻谷干燥可以有效降低糧食資源浪費，是實現節糧減損的有效途徑，對保障糧食安全有重要意義。因此，稻谷干燥領域的研究和創新有利于改善稻谷的儲藏品質和加工品質，推動糧食干燥設備的良性進步，促進我國農業現代化發展。在“綠色低碳、節能減排”的發展趨勢下，稻谷干燥技術的高效、節能、保質也必將成為未來主要的發展方向。