稻谷干燥技术的研究进展

　　李逸鹤

　　（江苏财经职业技术学院 粮食与食品药品学院，江苏淮安 223003）

　　摘　要：干燥是稻谷产后重要的加工处理环节之一，对稻谷的储藏品质、加工品质和食用品质有极大的影响。我国每年有超过1 000 万t 的谷物因不能及时干燥而影响其正常使用，从而造成稻谷资源的浪费。因此，稻谷干燥的研究对粮食行业具有重要的现实意义和经济价值，同时也是节粮减损的有效手段。本文研究了稻谷干燥技术的意义、方法及对干燥效果的评价，以期为稻谷干燥在粮食行业中的应用提供参考。

　　关键词：稻谷；干燥技术；粮食品质

　　水稻作为我国三大主要粮食作物之一，全国每年水稻总产量在2 亿t 以上，占全国粮食总产量的 31.2%。目前，我国每年由于干燥不及时而影响其正常使用的稻谷超过1 000 万t[1]。因此，研究如何高效、快速地干燥稻谷对减少稻谷损失具有重要意义。

　　稻谷作为热敏型作物，对干燥温度较为敏感。同时，稻谷的颖壳坚硬，在烘干过程中水分不宜向外扩散，增加了稻谷的烘干难度[2]。因此，高效的稻谷烘干技术可以提高烘干效率，使耗能减少，达到节能减耗的效果。目前，我国已建成5 500 多个粮食产后服务中心，极大地缓解了稻谷烘干的紧迫需求。但与世界农业发达国家相比，在烘干技术和烘干设备方面还存在一定差距。因此，稻谷烘干技术的研究对提高我国稻谷烘干领域的发展水平具有重要的现实意义。

　　1　稻谷干燥的意义

　　稻谷干燥是将稻谷中水分降到一定水平，使之实现安全储藏。因此，稻谷干燥处理是保证稻谷质量、提高经济效益和推动农业现代化的重要手段之一。

　　1.1　提高稻谷的储藏品质

　　刚收获的稻谷水分含量高，如果不能及时干燥，会出现霉变、发芽等劣变现象，从而使稻谷的储藏品质降低[2]。稻谷干燥后，降低了稻谷霉变、发芽等风险，有利于稻谷的长期保存。

　　1.2　提高稻谷加工品质

　　加工高水分稻谷时，有难脱壳、碎米多、低出米率、低产量、高耗能和高生产成本等问题，而干燥后的稻谷强度增加，物料易分离，提高了加工效率和产量。因此，稻谷干燥处理可以使稻谷加工品质得到改善、经济价值得到提高[3]。

　　1.3　提高稻谷的食用品质

　　在高温高湿的环境中，稻谷的组成成分会发生改变，如稻谷中游离脂肪酸含量增加、稻谷籽粒出现玻璃化转变等现象，从而降低其营养价值和食味品质[4]。干燥后稻谷避免了潮热、霉变等现象的出现，保证了稻米的新鲜程度，改善了稻米的食味品质。

　　2　稻谷干燥技术的研究进展

　　稻谷籽粒自身的结构特点及组成成分的干燥特性，使得稻谷干燥难于其他谷物[3]。目前国内干燥稻谷的主要方法有自然晾晒干燥、热风干燥、干燥- 缓苏分程干燥、真空干燥、微波干燥、远红外干燥和过热蒸汽干燥等。

　　2.1　自然晾晒干燥方法

　　自然晾晒干燥是将收获后的稻谷平铺在晒场上，利用太阳光产生的热能使稻谷内部的水分受热蒸发，从而降低稻谷水分[5]。该干燥方法简单、经济、易操作，但所需晾场面积大、干燥周期较长、受环境因素影响大，且稻谷中杂质含量易增加，籽粒易破碎，干燥后水分不可控，不能适应现代工业化生产的需要。

　　2.2　热风干燥方法

　　热风干燥方法是一种常用的稻谷干燥方法，是以高温空气作为干燥介质，利用空气中的热量将物料中的水分带出，从而降低水分。该方法干燥效果好、干燥时间短、设备简单、处理量大和干燥温度可控，但能耗高、对物料品质影响较大且干燥不均匀。热风干燥的最大影响因素是干燥温度，通过改变干燥温度可以控制烘干进程及烘干效果。当干燥温度为40 ℃时，可以提高烘干效果，改善烘干后的稻谷质量，增加其经济价值[6]。相对湿度也会影响热风干燥的效果，相对湿度越低，则干燥的周期越短，干燥的速率越高。

　　2.3　干燥- 缓苏分程干燥方法

　　干燥- 缓苏分程干燥方法是将高水分谷物通过干燥- 缓苏- 干燥的处理方式进行分段干燥。缓苏阶段有助于物料内部水分向表面扩散，从而提高干燥阶段的速率[3]。该方法干燥稻谷品质好、时间短、成本低，但耗能多、任务量大。分程干燥可以对高水分的稻谷进行高效干燥，可缩短干燥时间，干燥效果均匀、质量好，同时，可显著降低稻谷爆腰率。其中，缓苏时间对稻谷爆腰率的降低有显著影响[4]。

　　2.4　真空干燥方法

　　真空干燥方法是在真空状态下，通过加热使高水分稻谷中的水分快速逸失，从而降低稻谷的水分。在真空状态下，水的相变温度比常压低，使得水分易于蒸发。在低压下，物料和环境之间水分梯度较大，加快了稻谷的水分扩散速度，从而加快了物料的干燥[7]。该方法具有干燥速度快、干燥效果好、能耗低等优点，但也存在设备成本高、环境要求高等缺点。真空干燥的平均速率高于热风干燥，且可以提升稻谷干燥后的品质。在真空恒温干燥环境中，初始稻谷水分含量越高，干燥速率会越快，而干燥时间会明显缩短。

　　2.5　微波干燥技术

　　微波干燥技术通过高频电磁波使稻谷内部水分子等极性分子的运动增速，产生摩擦热，使稻谷内部和表面快速升温，促使稻谷内部的水分快速蒸发逸出，最终实现干燥目的。因此，针对高水分且表皮坚硬的谷物更适合使用微波干燥方法。在合适的微波功率、干燥时间及干燥温度≤ 50 ℃的工艺参数下，可以使稻谷爆腰率降低，提升整精米率，提高稻谷的干燥品质和食用价值[8]。该方法具有升温快、用时短、选择性好、能源利用率高等优点，但易干燥不均匀，干燥品质不宜控制，不适宜进行规模化粮食干燥应用。因此，利用微波对稻谷进行大规模干燥也是未来研究的方向之一。

　　2.6　远红外干燥方法

　　远红外干燥方法是利用合适波长的远红外线作用于稻谷表面，谷物内部吸收远红外线，转化为热能，提高稻谷的温度，使内部水分快速蒸发，从而实现粮食的干燥[5]。该方法具有干燥效率高、干燥品质好、能耗低、杀虫灭菌等优点，但其脱水性较差，使得其在应用中受限。通过合适的波长进行远红外干燥，可以提高烘干速率，提升谷物质量。在干燥温度＜ 45 ℃的情况下，红外干燥能迅速降低稻谷水分，且能耗比普通热风干燥降低70%[1]。

　　2.7　过热蒸汽干燥方法

　　过热蒸汽干燥方法是以水蒸汽为干燥介质，通过水蒸汽与物料直接接触以减少物料的水分含量，从而干燥物料。此方法可以使能源利用率提高，净能耗降低，且干燥效率明显优于热风干燥[9]。同时，可以很好地协调干燥能耗和稻谷品质之间的平衡关系。但是，针对大批量稻谷干燥，该方法操作要求复杂，尾气能量回收还需进一步研究。因此，目前该方法进行商业应用较少。

　　2.8　联合干燥方法

　　联合干燥方法是通过多种干燥方法联合干燥，充分发挥各种干燥方法的优势，最终实现提升物料干燥品质、提高干燥效率的目的。该方法也是现今国内干燥技术领域的主要研究方向之一。目前，常用的联合干燥方法有热风微波联合干燥、热风红外联合干燥、渗透热风联合干燥、热风真空联合干燥等。通过联合干燥方法可以降低爆腰率，改善产品品质，提高干燥速率，减少能量消耗，节约时间与成本[8]。因此，联合干燥方法目前被广泛应用，同时也是未来主要的发展方向之一。

　　3　稻谷干燥效果的评价

　　稻谷干燥效果的好坏对其后续加工、食用存在重要影响。因此，在稻谷干燥时，不仅要实现高效、快速干燥，还要保证稻谷干燥后品质良好，而爆腰率、整精米率和食味品质是干燥后稻谷品质的重要评价指标[4]。

　　3.1　爆腰率

　　爆腰是指稻谷籽粒表面存在不同程度的裂纹，其存在会增加碎米率，影响出米率，同时也会使成品的外观欠佳，蒸煮性变差，从而影响到成品的质量。干燥方法和干燥条件是稻谷粒产生爆腰的重要因素，因此爆腰率是稻谷干燥效果的一项重要评价指标，也是重要的检验项目。干燥稻谷时，干燥温度高会使稻谷籽粒产生较大的温度梯度和水分梯度，导致稻谷籽粒出现应力集中而使表面产生裂纹，最终形成爆腰[3]。稻谷干燥后爆腰率的增值不得超过3%，但较高的温度和较高的湿度会增加稻谷的爆腰率。研究表明，干燥温度为45 ℃、降水速率＜ 5% 时，稻谷不易发生爆腰现象，且干燥后稻谷的品质得到了提高[10]。干燥时引入缓苏工艺可以有效降低稻谷爆腰率，改善稻谷的质量。

　　3.2　整精米率

　　整精米是稻谷经过脱壳制成糙米，然后通过碾米加工成标准三级米（符合GB/T 1354—2018 规定）时，达到完整米粒3/4 及以上长度的米粒，整精米率则是指整精米占净稻谷试样质量的百分比。同种稻谷，整精米率越高，则食用品质、出米率和经济价值越高，因此整精米率是评价干燥后稻谷品质的主要指标之一，对稻谷的经济价值有直接影响。稻谷的品种及烘干介质决定稻谷整精米率的高低，在适宜的处理条件下，联合干燥方法可以提升稻谷干燥品质，提高整精米率[7]。

　　3.3　食味品质

　　稻谷的食味品质指咀嚼蒸煮后的大米给食用者口腔、味觉等留下的感官印象，是评价稻米品质的最终指标[8]。稻谷干燥温度过高会使稻谷中的游离脂肪酸含量增加，加剧陈化，淀粉糊化被抑制，这也是干燥后稻谷食味品质降低的根本原因。因此，低温干燥处理的稻谷食味品质要优于高温干燥处理，为保证稻米干燥后的食味品质，干燥温度不应超过 45 ℃ [6]。同时，及时干燥处理的稻谷的食味品质要优于延时处理的稻谷。

　　4　结语

　　干燥是稻谷收获后的一个重要环节，稻谷干燥可以有效降低粮食资源浪费，是实现节粮减损的有效途径，对保障粮食安全有重要意义。因此，稻谷干燥领域的研究和创新有利于改善稻谷的储藏品质和加工品质，推动粮食干燥设备的良性进步，促进我国农业现代化发展。在“绿色低碳、节能减排”的发展趋势下，稻谷干燥技术的高效、节能、保质也必将成为未来主要的发展方向。

　　参考文献

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　　[2] 熊书剑, 孙卫红. 不同干燥技术对稻谷品质影响的研究综述[J]. 江苏农业科学,2016,44(2):18-22.

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　　[4] 张慧明. 稻谷及时干燥特性和品质的研究[D]. 哈尔滨: 东北农业大学,2012.

　　[5] 丁超. 稻谷红外干燥的动力学特性及对稻米储藏品质的影响研究[D]. 南京: 南京农业大学,2015.

　　[6] 郑先哲, 周修理, 夏吉庆. 干燥条件对稻谷加工品质影响的研究[J]. 东北农业大学学报,2001(1):48-52.

　　[7] 孟国栋. 稻谷热风- 真空联合干燥特性及工艺优化研究[D]. 重庆: 西南大学,2019.

　　[8]王磐.稻谷的微波热风联合干燥特性研究[D].武汉: 华中农业大学,2017.

　　[9] 王学成, 张绪坤, 马怡光, 等. 过热蒸汽干燥及应用研究进展[J]. 农机化研究,2014,36(9):220-225.

　　[10] 刘冬梅, 刘立意, 辜松. 稻谷干燥爆腰的试验研究 [J]. 农机化研究,2005(4):167-168.