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优质稻谷利用干燥设备技术保鲜干燥方法研究

产品分类 干燥机械设备 混合机械设备 制粒机械设备 粉碎机械设备 其他辅助设备 干燥设备配件
摘 要 将水分为16. 0 %~18. 6 %的新收割优质稻谷采用包装打围、中间散存的方式储藏,分别使用热风就仓干燥,自然风就仓干燥和低温储藏干燥等方法进行干燥处理,同时也使用低温烘干机和自然晾晒等方法进行干燥处理。结果表明:各种干燥处理都达到了满意的效果,达到预期干燥水分,干燥均匀,未增加裂纹粒(爆腰粒) ,发芽率、黄粒米率、整精米率、脂肪酯值和粘度等重要品质指标未发生明显变化,品质新鲜。通过试验找到了稻谷保鲜干燥方法,可与保鲜储藏稻谷的方法配套,为保鲜大米加工常年提供新鲜稻谷原料。
  新收割的稻谷,一般水分都在20 %~30 % ,为了能较长时间的储藏和运输,必须对其进行干燥。干燥的方法很多,但在我国用得最多的,还是最古老的自然晾晒法。它所需设备简单、节能、经济,但干燥条件难于控制,易发生曝晒或干燥水分过低,因而形成稻谷裂纹粒增多,碾米时碎米率增加,进而影响稻谷质量。通过调研和实验对稻谷的收割期、自然晾晒干燥条件及对稻谷爆腰率的影响做过一些研究报导〔1~4〕。他们调查发现,干燥到水分12.5 %以下的稻谷,其爆腰率可达47 %。他们实验发现,晾晒干燥速度过快,超过1. 2 %水分/h的降水速度,爆腰率大为增加。这些干燥条件,农民很难掌握。加之近年来,农村很多劳力外出务工,稻谷收获季节缺乏劳力,又难寻晾晒场地,因此很多农户愿意收割后就将稻谷卖掉,哪怕价格低点,也不愿自行晾干再卖,这无疑加重了粮库的干燥负担。
  另一干燥设备干燥方法就是烘干机加热干燥法,但在我国主要用于北方高水分玉米的烘干,用在稻谷干燥上较少,因为这些干燥设备烘干机多属高温快速烘干机,用它烘稻谷不但爆腰率增多,还要严重影响品质和口味。特别是对日本的稻谷烘干机做过些报导。报导说,用于稻谷的烘干机,应是低温慢速烘干机,介质温度不要超过50 ℃,稻谷温度不要超过35 ℃,在大通风量作用下,烘出的稻谷才能保证质量。在上世纪60年代,国外的一些农场和仓库开始使用“就仓干燥”方法对新收入仓的潮粮在仓内进行干燥,然后就仓储藏,后来把这种干燥方法称作“就仓干燥”。这种干燥方法简单、经济,不必购置价格可观但使用期很短的机械烘干设备,仅利用粮库常用的通风设备和空气加热器即可。而且这种方法还减少了一些输送环节,减少了粮粒的破损和损耗,因而降低了干燥成本。但它也存在较为严重的缺点,就是上下粮层干燥不均匀,下层过干燥而上层又干燥不到位。高影等〔8〕用就仓干燥方法对我国南方稻谷进行过干燥试验,取得较好效果,但仍然存在上下粮层干燥不均匀的问题。
  本试验研究的目的是在现有粮食利用干燥设备干燥的方法中,找出适合我国国情的,经济实用、易于推广,并能保持稻谷原有品质的干燥方法,与稻谷保鲜储藏方法相结合,能常年为市场提供新鲜可口的大米。
  1  材料与方法
  1. 1  试验稻谷
  2003 年新收获“D 优—68”优质籼稻,产地四川省广汉市,粒型长宽比≥2. 8 ,水分为16. 0 %~18. 6 %(按水分分段存放) 。
  1. 2  主要机械设备
  烘干机:上海生产的NEWPRO —120 型良质米干燥机。通风机: 四川生产的离心风机4 - 72 -12No 60型,功率5. 5 kW。就仓干燥用加热器:成都生产的SRD —12 型加热器,最大功率12 kW。谷物冷却机: GLA85型,北京生产。粮温巡测系统:数字式测温仪TC6600 ,四川生产。LDQ —1400W 型多功能扦样器及LDS —ID型电脑粮食测水仪等。
  1. 3  试验地点及试验仓
  试验在川粮米业股份有限责任公司广汉米厂的大仓内进行。就仓干燥采用包装打围,中间散装的方式进行。打围仓长12 m ,宽4. 5 m ,堆高2. 5 m。在进粮前安装好地上笼风道:一机三风道,风道间中心距1. 5 m ,边风道中心距围墙边0. 75m。共做3个打围仓,其中一个用于通热风就仓干燥(空气经过加热器具) ,一个用于通自然风就仓干燥,另一个用于通冷风就仓低温储藏干燥(空气经谷物冷却机) 。为了保冷,在冷风就仓低温储藏干燥仓围墙内侧加一层10cm厚的聚氯乙烯硬泡沫塑料板,装粮之后,在粮面上加盖一层上述泡沫板,在泡沫板上再压盖一层装有稻壳的麻袋。装粮时,在打围墙内侧与潮粮之间隔一塑料薄膜,以免围墙内稻谷受潮。
  1. 4  粮食干燥方法
  1. 4. 1  热风就仓干燥 根据前人的研究和经验:就仓干燥稻谷的水分不要高于18 %〔9〕和就仓干燥上层粮较底层难干燥〔8〕,在粮食入仓时,我们严格掌握粮食水分,特别是上层粮食水分不高于下层水分的原则。在其中一个打围仓内装入稻谷74.1 t ,粮堆高2. 5 m ,此时空气途径比为(2. 5 m + 0. 75 m) / 2. 5 m =1.3。连接好空气加热器、通风机和风道,称此仓为热风就仓干燥仓。选有代表性的10 个点,作为测温点和测水点,每点分上、中、下3层,经扦样测定,该仓处理前平均水分为18 %。从预备试验得知,本试验用的加热器和风机组合后,可提高空气温度3 ℃左右。为此,我们掌握仓外大气湿度高于80 %,不通风干燥;仓外大气湿度低于65 %时,可通风干燥,但不加热。
  本干燥试验是稻谷保鲜储藏试验的一部分,而保鲜储藏方法是低温和准低温,因此储藏水分可略高于安全水分(一般可在14. 5 %左右) ,又考虑到储藏通风降温中的水分损耗,我们把干燥的目标水分定在15 %。在用吹风方式干燥时,当10 个测水点底层水分只要有1~2点达到14. 7 %时,就要停止吹风干燥,而改成吸风方式干燥(此时不需加热器) 。当吸风干燥时,10 个测水点的上层水分只要有1~2点达14. 7 %时,停止吸风,再改成吹风,如此反复,直到上下层都有14. 7 %水分点时,停止通风,干燥完成,这时中层水分最高。在干燥过程中,每天测粮温,3~5 天用电脑测水仪测水分。
  1. 4. 2
  自然风就仓干燥 自然风就仓干燥与热风就仓干燥基本相同,只是吹入不加热的空气。因为用来干燥粮食的空气温度低,干燥速度更慢,所以装入干燥仓的稻谷的水分也要略低一些,我们控制在16 %左右。装粮时同样要注意上层粮食水分不要高于底层。该仓共装入稻谷77. 8 t ,平均水分15. 9 % ,粮堆高2. 5 m,空气途径比为1. 3 。装满粮后,只要把风机和风道连接就可通风干燥,但当外界空气湿度高于70 %时不通风,因为干燥效率太低,严重时稻谷还会吸潮。干燥的目标水分也是15 %,吹风与吸风相互转换的指示水分也是14. 7 % ,其它都同热风就仓干燥一样。
  1. 4. 3  通冷风就仓干燥 通冷风就仓干燥(亦称低温储藏干燥) 与前面两种就仓干燥基本相同,只是通入的是经谷物冷却机冷却到10℃左右的空气,边储藏边干燥。因为干燥(储藏)的温度低,有利于稻谷原有品质的保持,有利于保鲜,但也由于温度低,干燥速度特别慢,因此,这种干燥不要求短期内完成(太浪费能源) ,而是在整个储藏期中完成。这种储藏干燥,一般都是储藏期较长,要度过夏季,以便在市场缺货时能提供品质新鲜稻谷(其它方式储藏的稻谷已开始变陈) 。通冷风干燥仓共装入稻谷75. 6 t ,平均水分为17 % ,上层水分略低于下层,干燥的目标水分为14. 5%。该仓储藏和干燥温度应始终低于15 ℃,一旦有的测温点温度达到15 ℃,立即通入冷风(温度为10 ℃,湿度为65 %) ,将粮温降至10 ℃左右即可停机。为做到这一点,每天测定粮温,10~20 天测1 次水分。
  1. 4. 4  “三久”烘干机干燥 按“三久”烘干机使用说明书操作,将24 t 水分为18. 6 %的稻谷,分两次干燥成14. 5%左右。
  1. 4. 5  自然晾晒干燥 从广汉新华粮库随机分取2003 年收购的“D 优—68”优质稻谷1 t 。该批稻谷是当地农民自然晾晒后交到粮库的,平均水分为13. 7 %。
  1. 5  稻谷品质检测项目及检测方法稻谷、大米水分,按GB/ T56497 - 1985 执行;稻谷发芽率, 按GB/ T5520 -1985 执行; 黄粒米, 按GB/ T5496 - 1985 执行;色泽气味,按GB/ T5492 -1985执行;整精米率,按GB/ 1350 - 1999 附录A 执行;脂肪酸值,按GB/ T15684 - 1985 执行;粘度,按GB/T15682 - 1995 执行。
  大米蒸煮特性试验(大米加热吸水率、米饭膨胀体积、米汤干物质,米汤pH 值、米汤碘蓝值) ,按王肇慈等1994年介绍方法〔10〕。稻谷裂纹粒,参照徐润琪等方法〔2〕,用人工剥去稻壳,在所得糙米中随机取100粒,用放大镜观察鉴别,如有一条裂纹,裂纹长度和深度过半的糙米粒计为裂纹粒;如有两条裂纹以上,不管长度和深度,均计作裂纹粒。
  2  结果与分析
  2. 1  干燥效果
  2. 1. 1  热风就仓干燥效果 从2003 年9 月22 日开始通风干燥,于10 月23 日结束,为时31 天,通风干燥171小时, 耗电2172 kW ·h , 单位通风量135m3/ h·t ,把74. 1 t 平均水分为18 %的稻谷干燥成平均水分为15.2 %(上层15. 1 %,中层15. 6 %,下层14. 9 %) ,基本达到15%干燥目标要求,且干燥均匀,水分梯度满足《储粮机械通风技术规程》〔11〕要求。在通风干燥过程中,粮温正常,没有发现高温点,每次通风完毕后,各测温点温度均在通入空气的温度上下,说明通风均匀,风道布设合理。
  2. 1. 2  自然风就仓干燥效果 2003 年9 月20 日开始通风干燥,10 月27 日结束,为时37 天,通风干燥126小时,单位通风量129 m3/ h·t ,耗电693 kW·h ,将77. 8 t 平均水分为15. 9 %的稻谷,干燥成平均水分为15%(上层14. 9 %,中层15. 3 %,下层14. 8 %) ,基本达到15 %干燥目标要求,且干燥均匀,粮堆水分梯度满足《储粮机械通风技术规程》中关于结束降水通风的要求。在通风干燥过程中,粮温正常,情况与热风就仓干燥相同。
  2. 1. 3  “三久”烘干机烘干效果 “三久”NEW2PRO —120 型良质米干燥机是低温慢速式烘干机,每批次可烘干12 t。按使用说明书进行设定和操作,把12 t 水分为18. 6 %的稻谷经7 小时干燥成14. 3 %,干燥均匀,耗电64 kW·h,用柴油107 kg。此烘干机装料、卸料很费时间,本试验中,3 个工人用1. 5 小时才把12 t 稻谷装完,卸料时,也是3 人各用1. 5 小时卸完。
  2. 1. 4  冷风就仓储藏干燥效果 冷风就仓干燥,其实就是低温储藏(15 ℃以下) ,因为冷风干燥需要很长时间,在本试验中进行了10个月,从2003 年9 月23 日开始, 至2004 年7 月29 日结束, 把水分为17. 0 %的稻谷干燥成14. 8%。在这期间,只要粮温高于15 ℃,就吹10 ℃左右冷风,到粮温降到10 ℃左右时停止吹风。一般5~7 天开一次机,但在12 月初至2月末可不用谷物冷却机(制冷机) ,而直接把仓外空气吹入粮堆进行降水降温。本试验中用制冷机吹入冷风时间为310 小时,共耗电24800kW·h ,因为干燥缓慢,所以干燥较为均匀,也没有发热、生霉、长虫现象。
  2. 2  干燥费用
  本试验研究的重点是各种干燥处理的效果及对粮食品质的影响,对干燥费用记录不全面,而且各种干燥处理的程度也不同,如“三久”烘干机只记录了电、油费用和烘干时的装卸人工费,对其它费用没记录;对热风和自然风就仓干燥只记录了风机和加热器的用电费用,而对入仓人工费用没考虑,拟把它列入储藏入仓费中;冷风就仓干燥设备干燥的时间较长,所用电费不但包括干燥费,还包括低温保管费,很难将两者分开;人工自然晾晒干燥费,也只能从其它粮库的开支情况借用。尽管如此,通过有限的干燥费用比较,还是能看出些问题。现把有关情况汇总成表1 。
  从表1看出,各种干燥方法中,费用最低的是自然晾晒,其次是就仓干燥,再次是烘干机,费用最高的是低温储藏干燥,其干燥费用是就仓干燥的10倍,是自然晾晒30倍,但它除干燥费用外,还包括一年的保管费,由于温度低,还节省了杀虫处理费。但应指出,由于本试验带有试验仓性质,规模小,费用高,如果改成实仓规模费用肯定要降低。
  2. 3  干燥对稻谷品质的影响
  各种干燥方法及干燥前后稻谷品质变化情况如表2 。
  从表2 看出,本试验中所采用的几种干燥方法都不影响稻谷发芽率,保持干燥前后发芽率不变,即使是在低温储藏干燥10 个月后, 发芽率也只降低3. 5%。在干燥过程中裂纹粒都没有增加,包括自然晾晒方法,并没有出现徐润琪〔2〕调查中那么高的裂纹粒,也许是因为水分还不够低(只降到13. 7%) 。黄粒米也并未因较长时间干燥(就仓干燥30 多天,低温干燥10 个月)而增加。就仓干燥没有使脂肪酸值增加;“三久”烘干机的干燥使脂肪酸值略有增加, 从15. 7 mgKOH/ 100g升至18. 6mgKOH/ 100g ;10 个月的低温储藏干燥,脂肪酸值从15. 7 mgKOH/ 100g升到19. 5 mgKOH/ 100g ,上升速度相当慢。整精米率干燥前后的变化较大,但这并不是裂纹粒影响的,而是受水分影响的。干燥前水分较高,而整精米率低;干燥后水分较低,整精米率提高了,都在50 %以上。从这个试验来看,整精米率不受这些干燥方法的影响,而受稻谷含水率的影响。粘度值同样表现出干燥后的值高于干燥前的值,但这不是干燥对粘度的不良影响,若是有不良影响应是粘度值降低,而不是升高。试验中粘度值升高可能是受“后熟”的影响,干燥后,稻谷完成了“后熟”,也就是说完成了生理成熟,使粘度值达到最高。
  通过上述分析,我们可以看出这些干燥方法对稻谷品质没有不良影响,可以很好的保持稻谷干燥前的品质。
  3  讨论
  3. 1  从试验结果看,本试验中所选用的几种干燥方法都能达到干燥均匀,保持稻谷的原有品质不变(如发芽率,脂肪酸值,粘度等) ,不增加碎米率,因此都能与稻谷保鲜储藏配套使用。其中,自然晾晒法最方便、最便宜,但需要大的场地和大量劳力,且条件难以控制(不能曝晒,不能过干),因此从社会、技术发展的角度看,它的使用将越来越受到限制。比较实用的还是低温慢速烘干机和就仓干燥法,但烘干机设备昂贵,使用季节性强,使用期短,一般粮库承受不起。因此,目前可行的是就仓干燥,它不需添置贵重设备,而且使用成本也比较低,一般粮库可以接受。当然,就仓干燥有些关键技术必须掌握,有些地方还需要发展完善。最好的、最具有发展前途的还是低温储藏干燥法,它能较长时间保持品质新鲜,但它的设备过于昂贵,运行成本太高,一般粮库是无法接受的。
  3. 2  就仓干燥方法可以推广,但在推广中要注意关键技术的掌握,否则干燥会不均匀,而且还有坏粮的危险。第一,潮粮水分不能超过18%。有些学者认为谷物水分在18 %以下,其水为结合水,它们释放困难,干燥困难,被微生物利用也困难。而18 %以上的水为自由水,失去容易,干燥容易,也易于被微生物利用,粮食生霉特别快。第二,单位通风量要大。这是由于粮食中的水分是以水蒸气的形式被空气带走,而空气容纳水蒸气的能力很低,特别是在温度较低时,因而只有通过大风量才能较快把粮食中的水分带走。我国《机械通风储粮技术规程》〔11〕中对通风降水的最低通风量有规定,但数值较低,而《储粮新技术教程》〔13〕则认为,水分为20 %以下的粮食通风降水时,单位通风量选80~200 m3 / h·t ,是适宜的。本试验采用129~135 m3 / h·t。第三,空气途径比要小,途径比越小干燥得越均匀。《机械通风储粮技术规程》要求在通风降水时,其空气途径比为1. 2~1. 5,本试验的空气途径比为1. 3。第四,为了防止底层粮食过干和上层粮食干燥不到位,可采取吹风干燥与吸风干燥相结合的方式,本试验取得较为满意效果。但如粮层过高,如5 m或更高,这时中层降水可能困难,可使用粮仓局部处理机对中层粮食通风降水,会取得较好的效果。第五,新建的高大平房仓不适合用于通风降水,因为它的风道间距较大,是根据通风降温的要求而设计的,空气途径比一般都在1.5 或以上。此外,由于它的仓容大,一般都在4000~5000 t ,要保证单位通风量在80m3 / h·t以上,很难找到合适的通风机。而适合就仓干燥的仓容最好是500~1000 t ,通风道按通风降水的空气途径比进行设置,就是说风道要密些。
  3. 3
  低温储藏干燥法是较为理想的储粮方法,它把低温干燥和低温储藏有机的结合在一起,减少了很多中间的转运环节,降低费用,减少损失,有利于保持稻谷原有的品质。从本试验结果看,低温储藏干燥10个月,品质仍新鲜如初,这无疑提高了储藏稻谷的商品价值,在夏季能有新鲜大米出售,丰富了市场,满足了部分消费者的需求。当然低温储藏干燥的成本也最高,但本试验中的费用并不代表低温储藏干燥的真实情况,因为本试验只是试验性,很多花费不合理,一旦低温储藏干燥走向实仓,费用将会大为降低。目前西欧一些国家,如法国、德国、比利时、英国等正大量采用低温储藏干燥技术。他们把从田间收获的水分为17 %~18 %的粮食,不经干燥直接入仓,用谷物冷却机吹冷风降低粮温,经数次或数十次降温处理,到出仓时,已降到适合加工的粮食水分。他们这样处理粮食,并未增加很多费用,只是购置设备花费较大,因为这样处理,节省了干燥费用、部分运转费用和杀虫费用,由于粮食质量好,还增加了销售收入。我们也应在有条件地区或粮库推广该项技术,但重要的是要有隔热保温仓库,谷物冷却机和足够的电力。

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