高水分小麦干燥后的容重预测数学模型研究

吴宜芬

（句容市粮油中心化验室，江苏镇江 212434）

容重是指粮食、油料籽粒在单位容积内的质量，以克每升（g/L）表示[1]。容重是小麦籽粒大小、形状、整齐度、腹沟深浅、胚乳质地等质量的综合反映。GB 1351—2023《小麦》规定容重为小麦定等指标，3等为中等[2]。一般来说，籽粒短、成熟饱满、结构紧密及水分小的小麦容重大；而籽粒长、结构疏松、不饱满、水分大的小麦容重小[3]。影响小麦容重的主要因素有水分、杂质含量、籽粒形状和大小等，其中籽粒形状和大小主要由小麦品种和种植环境决定，杂质在容重测定前也会被清理，因此水分是影响小麦容重的最主要因素。

容重是小麦收购时定价的依据，但在收购水分过大的小麦时，由于无法判定其真实容重，导致很难定等、定价。因此，研究干燥方式及不同水分对容重的影响具有重要意义。收储企业收购小麦时可预估标准水分时小麦容重，既便于按等级分仓储藏，又便于合理定价。

1 材料与方法

1.1 材料

选取镇江市2023 年种植面积较广的新收获小麦，品种分别是扬麦20、扬麦25、镇麦18、镇麦15及宁麦13，均为高水分样品。试验样品初始质量情况见表1。每个品种小麦用分样器混合均匀后分成2份，一份通过自然晾晒进行干燥，一份用烘箱烘干进行干燥。为消除杂质影响，所有样品均用除杂机进行除杂处理，以半净粮进行试验。

表1 试验样品初始基本情况

1.2 仪器与设备

IM9500 近红外谷物分析仪，波通仪器公司；GZX-9140MBE 数显鼓风干燥箱，上海博迅医疗生物仪器股份有限公司；GHCS-1000A-P 谷物电子容重，杭州大吉光电仪器有限公司。

1.3 检测方法

水分测定按GB/T 24898—2010《粮油检验 小麦水分含量测定 近红外法》执行。

容重测定按GB/T 5498—2013《粮油检验 容重测定》执行。

测定前，使用经GB 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》中第一法（直接干燥法）测定的11%、15%、19%小麦水分梯度样品对近红外谷物分析仪进行核查，确保误差不超过±0.2%。

水分干燥方式：每个品种的小麦都均匀分成两份，一份以自然晾晒的方式进行干燥，每隔2 小时测一次水分和容重；另一份以烘箱烘干的方式进行干燥，烘箱模拟收购库点烘干设备，采用60 ℃低温烘干，烘干时每隔10 min 对其进行搅拌混匀，每隔30 min 拿出冷却至室温，测定其水分和容重。

2 结果与分析

2.1 干燥方式对小麦容重的影响

小麦样品经干燥处理后，间隔固定时间测定其水分和容重，结果见表2。

表2 小麦不同方式干燥后测得的水分与容重

根据表2 测定结果，分析不同干燥方式下各系列小麦的水分和容重变化，结果如图1—图3。

图1 扬麦系列小麦不同干燥方式后的水分和容重

图2 镇麦系列不同干燥方式后的水分和容重

图3 宁麦系列不同干燥方式后的水分和容重

对表2 和图1—图3 分析后可以发现：同一系列品种的小麦，烘干法和自然晾晒法的水分和容重变化趋势一致，但同一水分下，烘干法小麦的容重比自然晾晒小麦的容重要高1～4 g/L，粒型偏圆的品种小麦较明显。原因是在烘干时，小麦水分散失，籽粒体积缩小，形成更紧密的结构；另外烘干过程中不停 地混匀搅拌，会使尖部麦毛和突出部分被磨损，使其表面变得光滑。烘干温度越高，干燥速度越快，但过高的温度会影响小麦品质。

2.2 水分变化对小麦容重的影响

由表2 测定结果，分析水分变化对小麦容重的影响，结果见图4—图5。

图4 烘干法水分变化对小麦容重的影响

图5 自然晾晒法水分变化对小麦容重的影响

从图4—图5 可以看出：扬麦系列和镇麦系列小麦容重随水分变化趋势相似，水分大时变化幅度较大，水分小时变化幅度较平缓；宁麦系列容重随水分变化趋势总体比较平缓。当水分在15%以上时，每下降1%，容重增加6～15 g/L；水分在13%～15%之间时，每下降1%，容重增加3～9 g/L；水分在13%以下时，容重变化不太大，水分每下降1%，容重增加1～4 g/L。

2.3 小麦干燥后容重数学模型的建立

由于粮库收购高水分粮食多采用烘干机烘干方式，所以选择图4 采用烘干法时小麦水分对容重影响的相关性进行分析。

扬麦系列和镇麦系列粒型都偏圆，变化趋势相似，取平均值得到一条综合的趋势线，其回归方程为：y=-1.1X2+25X+660，R2=0.995 8。

宁麦系列籽粒偏细长，变化趋势较平缓，单独作一条趋势线，其回归方程为：y=-0.6X2+12.8X+720，R2=0.996 1。

根据上述回归方程推算小麦干燥后容重的数学模型，共得到烘干后小麦容重的两个数学模型，式（1）适合粒型偏圆的小麦，式（2）适合粒型偏细长的小麦。

式中：W 为预测干燥后小麦容重（g/L）；w 为初始容重（g/L）；x1为初始水分（%）；x2为安全水分或标准水分（%）。

根据2.1 的分析结论，自然晾晒的小麦容重在此基础上再减少1～4 g/L。

3 结语

通过研究烘干法和自然晾晒法小麦水分和容重的变化情况，发现同一系列的小麦品种，经两种干燥方式后小麦水分和容重变化趋势一致。在同一水分下，烘干法的小麦容重要比自然晾晒的小麦容重高1～4 g/L。通过分析水分和容重的相关性，分粒型建立了小麦干燥后预测容重的两个数学模型，该模型可以让收储企业尽量准确地估算小麦烘干后的容重，合理定等定价。

由于选取的小麦样品仅为镇江市种植面积较广的品种，而江苏小麦种植的品种有近30 个系列70 余种，其他系列品种的小麦水分和容重相关性是否与上述数学模型吻合，需要扩大样本量进一步研究分析。今后，可以分系列、分品种、分粒型建立数据库，以得到更加精准的数据模型。依据这些完整的数学模型形成指导性文件，对高水分小麦的容重进行准确预测，可有效降低收储企业的收购风险和储存风险。