糙米加湿调质参数对糙出白率的影响

白士刚贾富国

(东北农业大学理学院1，哈尔滨 150030)

(东北农业大学工程学院2，哈尔滨 150030)

糙米加湿调质参数对糙出白率的影响

白士刚1贾富国2

(东北农业大学理学院1，哈尔滨 150030)

(东北农业大学工程学院2，哈尔滨 150030)

研究了加湿调质参数对糙出白率的影响。根据调质与未调质糙米碾米加工精度相同，确定与不同加湿调质参数对应的糙出白率。采用同位素示踪方法，建立精米吸水率的数学模型，分析了加湿调质参数对糙出白率的影响规律，给出不同加湿调质参数组合下，碾米加工应该采用的糙出白率。结果表明:糙米加湿调质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调质参数组合，初始含水率15%的糙米在整精米率最优的调质参数组合下(加湿量1.5%，润糙时间60 min)，糙出白率提高1.3%。

糙米 加湿调质 糙出白率 同位素示踪

糙米调质碾米技术从20世纪80年代末开始在日本迅速发展，出现了多种方式及装置［1－3］。20世纪90年代后期，山下律也等［4］开展了糙米加湿后水分渗透机理的研究，得出糙米加湿后8 h左右水分分布均匀，并指出了糙米的含水率对碾后大米品质的影响。国内糙米加湿调质的研究起步较晚，20世纪90年代后期开始出现稻谷(糙米)加湿调质研究［5－6］。2003年开始，国内研究人员开展了大米加工工艺中糙米加湿调质工艺及设备的研究，获得了针对碾米性能的优化调质工艺参数［7－11］，并应用同位素示踪技术研究了糙米内部水分传递规律，指出在加湿后糙米形成外大内小的水分梯度，在润糙过程中水分梯度不断减小，8 h左右皮层与胚乳吸水率相同［12］。

由于糙米吸湿后形成水分梯度，即皮层含水率高于胚乳［12］，若仍按照原始糙米的糙出白率(质量分数)进行碾米加工，将使碾白精度存在偏差。但关于糙米加湿调质对糙出白率影响的研究未见报道。本试验旨在研究糙米加湿调质参数对糙出白率的影响规律，为糙米加湿调质设备和大米加工设备的研制及调质碾米工艺提供技术参数和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

粳稻(东北农业大学水稻研究所提供)，品种为东农419，产于2005年，储藏1年，含水率为13.3%。在调质试验前24 h将糙米进行多次喷雾加湿(单次加湿量小于0.5%，加湿间隔8 h以上)。为避免加湿后糙米吸湿或失水，将加湿后糙米用双层塑料密封袋密封，每间隔2 h翻动一次，促进糙米水分均匀，试验前测定水分。然后随机抽取，作为试验样品。

1.2 试验设备

自制逆流循环式糙米加湿调质机;LS5801液体闪烁计数器:贝克曼公司;SY95－PC+PAE5全自动碾米检测仪:韩国双龙机械产业社。

1.3 试验方法

采用同位素示踪技术考察不同加湿调质参数和糙出白率(通过全自动碾米检测仪实时监测碾米机内精米质量，控制糙出白率)组合下精米的吸水率，建立数学方程。按照加湿调质处理的糙米与原始糙米保持相同的碾白精度的原则，反推糙出白率关于加湿调质参数的数学方程。讨论加湿调质参数对糙出白率的影响规律，并且给出不同加湿调质参数下，碾米加工应该采用的糙出白率。

1.3.1 含水率测定

采用103℃恒重法(GB/T 10358—1989)。

1.3.2 糙出白率测定

未调质糙米的糙出白率为出碾米机大米质量占进碾米机净糙米质量的比例。分别称取进机净糙米质量和出碾米机大米质量，即糙出白率=出碾米机大米质量/进碾米机净糙米质量(未加湿)×100%。未调质糙米的糙出白率由全自动碾米检测仪设定为90%，即碾磨至精米质量占进机净糙米质量的90%时碾米机自动停机。

糙米加湿后，胚乳部分亦吸收水分，导致精米质量增加，为了与原始糙米的糙出白率进行比较，调质糙米的糙出白率设定为出碾米机大米质量占进调质机净糙米质量的比例。分别称取进调质机净糙米质量和出碾米机大米质量，即调质糙米的糙出白率=出碾米机大米质量/进调质机净糙米质量(未加湿)× 100%。

在建立精米吸水率数学模型的试验中，为便于全自动碾米检测仪设定，将调质后进碾米机糙米的糙出白率(即调质后进碾米机糙米糙出白率=出碾米机大米质量 /调质后进碾米机净糙米质量×100%)作为试验参数，再将其转化为调质糙米的糙出白率。

1.3.3 同位素示踪试验方法

1.3.4 放射性测量

称取100 mg左右样品，立即加入含有0.4 mL的双氧水和0.5 mL的高氯酸的闪烁杯中封闭，然后按不同加水量直接加入氚水，则其全部与糙米混合，吸水率=加水量/样品质量×100%。经消化后用液体闪烁计数器测量放射性(cpm值)。

1.3.5 建立精米吸水率数学模型

采用二次旋转正交组合试验设计方法，选择调质参数初始含水率(m)、加湿量(a)、润糙时间(t)及调质后进碾米机糙米糙出白率(w)为考察因素，以精米吸水率(e)为考察指标，进行试验，共36组，每组重复3次，每次取3个平行样，建立精米吸水率数学模型。因素水平编码见表1。

表1 试验因素水平编码表

2 结果与分析

2.1 吸水率与cpm值的关系方程

精米吸水率与cpm值关系试验结果见表2。采用多项式回归拟合吸水率(y)与cpm值(x)关系方程:y=7×10－5x+0.212 6，相关系数在0.98以上，这说明回归方程拟合较好，可将cpm值转化为吸水率实际值。

表2 吸水率与cpm值关系

2.2 精米吸水率的数学模型

精米吸水率试验数据见表3。

表3 精米吸水率试验方案与结果

经SAS软件处理，得到精米吸水率回归方程:

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

将上述方程经值类转换可得变量实际值方程:

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

回归方程F检验:F1=3.83＜F0.01(10，11)= 4.54，说明回归方程拟合较好，又因F2=13.34＞F0.05(14，21)=2.20，说明方程在α水平是显著的，即试验数据与所采用的二次数学模型相符合。

2.3 调质糙米的糙出白率的计算

利用精米吸水率与试验条件关系经验方程θ(m，a，t，w)，根据调质与未调质处理碾米加工精度相同(去除吸入水分后的糙出白率与未调质糙米相同，未调质糙米的糙出白率为90%)，列方程(1):

在碾米加工试验中，初始含水率m，加湿量a和润糙时间t等试验条件给定，则θ(m，a，t，w)化为:

将式(2)代入式(1)可简化为:

c1，c2由试验的调质参数确定:

c1=3.325－0.005m+0.026a

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

在确定的调质参数下求解式(3)，即得到与调质参数相对应的调质后进碾米机糙米的糙出白率w(表1)。则调质糙米的糙出白率:

2.4 糙米加湿调质参数对糙出白率的影响

2.4.1 初始含水率对糙出白率的影响

加湿量固定为1.5%，润糙时间因素分别固定为10、60和110min，考察初始含水率对糙出白率的影响，得到图1所示的曲线。由图1可见，随着初始含水量的增加，调质糙米的糙出白率的缓慢下降，因为初始含水率高，精米的吸水率则较低［12］。也可以看出，初始含水量参数对糙出白率影响较弱。这是因为初始含水量变化引起精米吸水率的变化较小［12］。

图1 初始含水率对糙出白率的影响

2.4.2 加湿量对糙出白率的影响

润糙时间固定为60 min，初始含水率分别取13.5%、15.5%和17.5%，考察加湿量对糙出白率的影响，得到图2所示的曲线。由图2可以看出，在试验参数范围内，随着加湿量的增加，糙出白率先增加，而后增加幅度逐渐下降。说明在一定范围内(0.5%～2%)，加湿量的增加有利于提高糙出白率，加湿量过大(＞2%)则有利作用不明显。反而，加湿量过大会造成糙米籽粒力学强度过低［13］。所以，适宜加湿量范围为0.5%～2%，加湿量在此参数范围既有利于糙出白率也有利于整精米率的提高［10］。

图2 加湿量对糙出白率的影响

2.4.3 润糙时间对糙出白率的影响

初始含水率取 15.5%，加湿量分别固定为0.5%、1.5%和2.5%，考察润糙时间因素对糙出白率的影响，得到图3所示的曲线。可见，随着润糙时间的增加，糙出白率下降。这是因为糙米加湿后白米部分迅速吸水，而后在润糙过程中白米部分吸收的水分随糙米整体水分的散失而下降，故糙出白率降低。应该指出适当的润糙时间是形成恰当水分梯度和提高籽粒间水分均匀度的必要因素。

图3 润糙时间对糙出白率的影响

对于初始含水率15%的糙米，以整精米率最高为目标的调质参数的组合为加湿量1.5%，润糙时间60 min，此时整精米率66.9%。在此参数组合下，糙出白率为91.3%［10］。若以糙出白率最优确定调质参数，则加湿量2.5%，润糙时间10 min，此时糙出白率为92.4%，而整精米率61.0%，低于原始糙米整精米率。整精米率关系到大米的食用品质，若以整精米率最优来设定调质参数，则此参数对糙出白率指标亦有利。

3 结论

糙米加湿调质有利于提高糙出白率。在试验参数范围内，调质糙米的糙出白率随加湿量增加而升高，随润糙时间的增加而下降，而初始含水率对调质糙米的糙出白率影响较弱，适宜加湿量范围为0.5%～2%。存在既有利于整精米率又可以提高糙出白率的调质参数组合，初始含水量15%的糙米在整精米率最优的调质参数组合下，即加湿量1.5%，润糙时间60 min，糙出白率提高1.3%。

［1］伊藤和彦，川村周三，池内义则.玄米に关调质する研究(第1报)－薄层调质实验［J］.农业机械学会会志:日刊，1985，47(2):169－175

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

［4］山下律也.米の品质と物性测定［J］.日刊，农业物产研究:日刊，第三集，1997:1－17

［5］王九菊.食用早籼米着水调质精加工技术研究［J］.江西食品工业，2003(4):27－28

［6］金增辉.净糙米着水加工工艺研究［J］.粮食与饲料工业，1995(7):21－23

［7］贾富国.逆流循环式糙米加湿调质机的设计［J］.农机化研究，2005(2):113－114

［8］贾富国，白士刚.糙米加湿调质过程中最佳一次加湿量的研究［J］.中国粮油学报，2005，20(6):1－3

［9］贾富国，邓华玲，郑先哲，等.糙米加湿调质对其碾米性能影响的试验研究［J］，农业工程学报，2006，22(6):180－183

［10］白士刚，贾富国.糙米加湿调质参数对整精米率影响的研究［J］.中国粮油学报，2005，20(6):1－3

［11］白士刚，贾富国.糙米加湿调质参数对碾米能耗的影响［J］.中国粮油学报，2009，24(2):5－7

［12］贾富国，王福林，白士刚，等.基于同位素示踪技术的糙米调质后各层水分分布规律的研究［J］.中国粮油学报，2007，22(6):8－11

［13］白士刚，贾富国.糙米加湿调质参数对籽粒抗压强度的影响［J］.东北农业大学学报，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 文献标识码:A 文章编号:1003－0174(2010)11－0001－04

黑龙江省自然科学基金(C200908)

2009－10－25

白士刚，男，1977年出生，讲师，农产品加工与贮藏

贾富国，男，1965年出生，副教授，农产品加工技术及设备