1. 降水的條件是在一定的溫度下,空氣達到一個怎樣的狀況
用洞道式(廂式)乾燥機,用不同的乾燥溫度和風量對稻穀進行乾燥,繪製得出乾燥速率曲線,並測定了乾燥前後的爆腰率、出糙率、脂肪酸值的變化情況。結果表明:熱風溫度高的試驗中的稻穀降水率要高於熱風溫度低的試驗;風量大的試驗中的稻穀降水率要高於熱風風量低的試驗;稻穀的平均乾燥速率總的趨勢隨著熱風溫度的提高而增大;隨著熱風乾燥溫度的提高,稻穀的爆腰率有比較明顯的增大趨勢,脂肪酸值隨熱風溫度波動變化,出糙率隨熱風溫度呈波動變化。
關鍵詞:乾燥溫度;風量;出糙率;爆腰率;脂肪酸值
我國是一個農業生產大國,每年我國稻穀年產量達1.2億噸,佔世界稻穀總產量的31%[1]。中國加入WTO以後,稻米特別是(粳米)是唯一受益的糧食產業[2]。稻穀每年收獲1~2次,潮濕的稻穀在不利的外界環境下會誘發昆蟲和微生物的繁殖,造成稻穀發熱、發酵、變質和發芽率下降。因此,稻穀的乾燥是稻穀收獲後的重要的環節。
稻穀籽粒的化學成分主要有碳水化合物、蛋白質、水分、脂類、礦物質及維生素等,這些物質在乾燥過程中,會因乾燥能量供給方式、溫度、濕度、去水速率的不同,在比例、形態以及物性上發生變化。由於種皮組織容易吸水,糊粉層含有大量的蛋白質使其在結構上較胚乳部分堅韌,胚乳的澱粉層缺乏彈性,不耐拉力[3]。稻米這種變化的非均特性以及文獻[4]指出的在一定條件下存在水分和溫度變化引起的玻璃化轉變是稻穀產生爆腰的內在原因。這決定了稻穀是一種較難乾燥的物料、具有不同於其它穀物的乾燥特性。同時,稻穀還是一種熱敏性的很高的物料。在人工乾燥條件下,隨著乾燥強度的提高,乾燥品質難以保證,乾燥後的稻米出現不同程度的品質損傷,最常見的損傷現象就是出現應力裂紋,即爆腰,出現爆腰的稻穀種子發芽率,生活力嚴重下降,甚至全部喪失。造成稻米的食用品質變壞,粘度小,米飯香味變淡。作為食用稻穀,在碾磨加工時稻米很容易被碾碎,使得整精米率下降,碎米量增加,嚴重的影響了稻米的出米率和市場價值,從而影響了稻米的經濟效益。在國際市場上,高等級大米(碎米率低於10%)與低等級大米(碎米率高於20%)的差價約為100美元/t[5]。因此加強對稻穀乾燥特性的了解,選擇合適的乾燥工藝及乾燥條件,保證乾燥後的稻穀品質尤為重要。
國內外很多人研究了稻穀乾燥特性,包括稻穀水分隨乾燥時間而變化的曲線,稻穀溫度隨時間而變化的曲線及稻穀乾燥速度隨乾燥時間而變化的曲線,王俊[6]等經過試驗證明,微波乾燥穀物發芽率高,爆腰率低。乾燥儲藏後脂肪酸的含量比熱風乾燥的低,建立了穀物微波乾燥的水分和熱量傳遞模型,確定了水分擴散系數。鄭先哲[7]通過各種乾燥條件下的水稻薄層乾燥試驗,建立了乾燥條件與水稻乾燥爆腰增長率之間的數學模型,結果表明模型預測值與試驗測定值相吻合。劉建偉[8]等研究了不同自然乾燥條件下的稻穀乾燥特性及其稻穀乾燥品質,特別是稻穀產生爆腰的影響,美國和日本學者在乾燥對稻穀品質影響方面作過許多研究工作。ElaineT[9]的研究認為,在同樣的乾燥條件下,最終水分高(15%)的稻米比低水分(12%)的相比,水分越高其香味大,粘度大,硬度小。清水直人等學者[10]研究了稻米中脂肪酸影響品質的原因,認為在稻米內部,脂肪酸容易與直鏈澱粉結合,抑制其糊化,因此,使得米飯的粘度下降。鄭先哲[11]採用神經網路方法預測乾燥後稻米品質。鄭先哲等[12]研究了乾燥條件對稻米理化成分的影響,結果表明,乾燥溫度是導致稻米食味下降的主要因素。吳連連[13]詳細介紹了稻穀乾燥的基本特點。孫正和[14]在乾燥速度和乾燥方式上對稻穀爆腰的影響進行了較為系統的研究,認為在穀物乾燥過程中,稻穀表面失水收縮,內部水分高於表層水分,使其表層受拉應力作用,當拉應力超過極限時,就出現應力裂紋。在稻穀乾燥時穀粒內部將產生溫度梯度和水分梯度,單純溫度差引起爆腰的可能性小。李業波等人的研究表明[15~16],水稻在乾燥時產生爆腰的主要影響因素有:品種、初始水分、介質(熱空氣)的溫度和相對濕度、乾燥時間。楊國峰等[17]研究了稻穀乾燥溫度和時間對稻穀裂紋形成的影響。劉斌[18]認為快速乾燥後穀粒內部形成的水分梯度是水稻產生裂紋的主要原因,乾燥裂紋主要出現在乾燥結束後的存放期。孟憲玲[19]等研究了在相同的乾燥周期、不同的供熱方式(高溫供熱與低溫供熱),稻穀在雙循環紅外輻射與熱風聯合的振動流化床上的脫水量及爆腰增加率。本文主要針對相同初始含水率,不同的乾燥溫度和風量條件下的稻穀薄層乾燥的乾燥特性,及其乾燥後的品質變化進行研究。為確定合理的乾燥工藝和控制稻穀乾燥爆腰產生提供依據。1 材料
1.1 樣品准備
供試稻穀購自於南京郊區農村,稻穀的原始含水率為18.89%。原始的爆腰率為15%,原始的出糙率為77.0%,脂肪酸值為17.2mgKOH/100g。
1.2 實驗試劑
氫氧化鉀,無水乙醇和酚酞。
1.3 實驗儀器
電熱恆溫箱:南京生產,分析天平:上海生產,電動粉碎機:上海生產,乾燥裝置(如圖所示):鼓風機(BYF7122,370W);電加熱器(4kW),乾燥室(180mm×180mm×1250mm);稱重感測器(LVDT-5型);孔板流量計,南京生產。電動振盪器:深圳生產。橡膠輥筒礱谷機:浙江生產。
1.4 實驗方法
1.4.1 熱風乾燥開啟風機,並調節風量為0.3m3/s,0.4m3/s,0.5m3/s。打開儀控櫃電源開關,加熱器通電加熱,乾燥室溫度(干球溫度)設定並恆定在30℃,40℃,50℃,60℃。當乾燥室的溫度恆定在設定值時候,將樣品稻穀十分小心的放置於稱重感測器上。用秒錶記錄時間和脫水量。待稻穀達到預期的含水量時,即為實驗終結時,關閉儀表電源,然後小心的取下稻穀,收集起來。關閉風機,切斷總電源。後期繪制乾燥曲線。
1.4.2 水分測定實驗105℃恆重法。
1.4.3 脂肪酸測定參照GB/T15684-1995的方法進行。
1.4.4 爆腰率的測定48h後用乾燥處理過的稻穀手工剝殼,糙米置於玻璃板上,板下用手電筒照射,用放大鏡逐個進行檢查,以100粒糙米中挑選出的裂紋粒數為稻穀的爆腰率。(每個樣品做3次平行實驗,結果取平均值)。
1.4.5 出糙率的測定參照GB/T5495的方法進行。2 實驗數據
2.1 乾燥實驗數據
在乾燥過程中,可以考慮在不影響稻穀品質的情況下,適當增加熱風溫度和風量,以加大稻穀乾燥的速率,提高乾燥機的乾燥效率。這樣,既提高了生產率,又可減少能源的消耗。
2.1.1 乾燥溫度為30℃時不同風量的乾燥情況
由表1~3可以看出,乾燥溫度一樣的情況下,風量越大,稻穀達到安全水分所需要的時間就越短,降水的速度越快.分別為285min,260min,220min。實驗進行一段時間以後乾燥速度減慢,因為稻穀的內部擴散速度相比較於表面蒸發速度慢,因而乾燥速度逐漸較小,乾燥速度也逐漸變小。
2.1.2 乾燥溫度為40℃時不同風量的乾燥情況
由表4~6可以看出:乾燥溫度為40℃的乾燥時間明顯都比30℃的少,40℃時最長風量0.3m3/s所需要的時間170min也比30℃的最快的差了近50min。其它風量分別為150min,142min,風量對乾燥速度的影響較小。
2.1.3 乾燥溫度為500C時不同風量的乾燥情況
表7 50℃、0.3m3/s風量時的乾燥情況
由表10~12可知:最短所需要的時間為39min,最長需要的時間為72min。
2.2 乾燥條件對稻穀品質的影響
稻米品質包括外觀品質、營養品質、蒸煮品質、食用品質和加工品質等多個方面[20]。乾燥過程中,溫度是關鍵的乾燥參數,對稻穀乾燥的品質影響很大。增加乾燥溫度,能減少乾燥時間,提高乾燥效率,但稻穀的品質會受到影響。
表13 不同乾燥溫度處理後的稻穀的品質指標
溫度(℃)
原始 30 40 50 60
爆腰率(%) 15 30 35 49 62
脂肪酸值
(mgKOH/100g) 17.2 18.6 17.4 17.6 18.1
出糙率(%) 77.00 76.60 75.50 74.90 75.902.2.1 乾燥溫度對稻穀脂肪酸值的影響脂肪對稻米的食用品質及稻米的品質劣變有著極大的影響。由表13可以看出,經過乾燥處理後,稻米的脂肪酸含量有輕微的升高,特別是30℃和60℃的脂肪酸值,因為30℃的乾燥時間最長,60℃的乾燥溫度最高,可知,乾燥溫度和乾燥時間對稻米的脂肪酸值有一定的影響。這是因為乾燥使酶在稻米中的活性增高,產生游離脂肪酸,脂肪酸進一步氧化分解成醛基化合物,經氣相色譜分析可知,戊醛和乙醛是使陳米產生臭味的主要物質。一旦游離脂肪酸與直鏈澱粉作用形成環狀結構,蒸煮時就會限制澱粉的膨脹,蒸煮後米飯變得硬度大且粘度小。高溫乾燥後因脂肪酸含量增加而易於劣變,食味下降。通過測定脂肪酸含量可以判斷稻米的陳化程度。
2.2.2 乾燥溫度對稻穀出糙率的影響由表13可知:隨著乾燥溫度的升高,稻穀的出糙率隨著都有所下降。但下降幅度不是很大。從表13中可以看出,經過乾燥處理後的稻米的糙米率都有所下降,從30~50℃時出糙率呈下降趨勢,隨著乾燥溫度的升高,糙米率隨著下降。但60℃乾燥的稻米出糙率又上升,導致這種原因的可能是乾燥的時間比較短。
2.2.3 乾燥溫度對稻穀爆腰率的影響結果表明:隨著乾燥溫度的增大,其爆腰率增值加大的趨勢非常明顯。乾燥溫度對爆腰率的影響是很大的,主要由於穀粒局部受熱不均,造成局部收縮不均和表面乾燥速率過快,導致內外濕度梯度過大造成了爆腰。3 結論
3.1 溫度和風量對降水的影響
熱風溫度高的實驗中的稻穀降水率要高於熱風溫度低的試驗;風量大的實驗中的稻穀降水率要高於熱風風量低的實驗;稻穀的平均乾燥速率總的趨勢隨著熱風溫度的提高而增大。乾燥溫度越高,風量越大,乾燥所需要的時間越短,速率越大。通過線性回歸分析,可知溫度越低的乾燥曲線越相近。可知,溫度較低的情況下,風量對乾燥曲線的影響較小,曲線就比較接近。稻穀在乾燥開始的一段時間內降水速度要快一點,熱風溫度高的試驗中的稻穀降水率要高於熱風溫度低的試驗。乾燥速度是先升高而後降低的趨勢,這是因為稻穀在乾燥過程中,乾燥開始時蒸發掉的水分是稻穀的機械水,這部分水存在於表面和粗毛管中,與稻穀結合鬆弛,以液態存在易於蒸發,當乾燥進行一段時間以後,開始去掉一部分物理化學結合水,這部分水是指吸附水,滲透水和結構水,和稻穀的結合比較牢固,難於去除,所以出現乾燥速度先快後慢的現象。
3.2 乾燥品質的變化
隨著熱風乾燥溫度的提高,稻穀的爆腰率有比較明顯的增大趨勢,脂肪酸值隨熱風溫度波動變動,出糙率隨熱風溫度呈波動變化。從經濟效益和稻穀品質雙方面考慮,實驗證明採取乾燥溫度為40℃大風量的乾燥工藝參數比較合理。參考文獻
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2. 全國有多少個叫朱文學的
朱文學這個名字在全國同名同姓🀄🈶168人。以四川省居多,其次是重慶市、廣東省、江蘇省、北京市等地方。