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日志

一种检测稻米加工精度的新方法

已有 173 次阅读 2013-8-27 09:21 | 检测

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碾磨是生产精米过程中一个重要的操作,碾米是指稻谷经砻谷脱壳后得到的糙米,通过碾磨或磨擦压力从胚乳上去除外糠层和部分胚。胚层去除的程度被定义为加工精度,由于包括成分测定和食味评价等的大米品质检验都需要对大米加工精度的精确测定,而准确把握碾米过程的碾白程度变化,也可以为碾米工艺与设备的操作调整及自动控制提供可靠的信息。因此,大米加工精度的检测具有十分重要的意义。
目前,国内外对大米加工精度的检测,主要采用目测法和染色法。由于这两种方法存在着主观性强、随意性大、准确性不高和效率低等缺陷,因此,研究大米加工精度的客观检测方法和技术,正成为人们关注的课题。
根据现行的国家标准,稻米加工精度等级主要是通过加工后稻米表面皮层残留量来判定。稻米的营养成分主要有脂肪、蛋白质、碳水化合物、纤维素。其中,脂肪、蛋白质、纤维素和灰分主要集中于稻米皮层,因此稻米皮层中含量显著高于胚乳。很多研究都报道了大米的各种化学成分如脂质、灰分、维生素、B族维生素、磷化物以及色素都聚集在外胚层,随加工精度发生变化。BajajAroraChhibbarSidhu的研究报道了大米中矿物质随碾磨程度的加深的变化情况,发现精碾后的大米P的损失情况为5371%Ca的损失情况为5796%Mg的损失情况为6298%。大米的胚乳部分主要是由蛋白质和淀粉组成。由此可见,大米皮层所含的营养物质与灰分要远远高于胚乳,所以大米皮层物质所产生的电导率也应大于胚乳物质电导率。
SinghN.SinghH.,&BakshiM.S.等人一直在进行用电导率检测粮食灰分含量的研究。1998年他们报道了用电导率检测小麦灰分含量,比传统的方法即将样品置于600℃的马弗炉中灰化56h后测定氧化残留物,更加快速、简便。2000年,SinghN.等人又研究了用电导率预测大米灰分含量的方法,在该研究中,发现大米灰分含量随着碾磨时间的延长显著递减,而灰分含量与电导率又呈显著相关,由此得出用电导率表示灰分含量与加工精度是一种较为简单、快速的方法。但由于该研究的主要目的是为了研究大米灰分含量与电导率之间的关系,所以在大米加工精度与电导率相关性方面没有作进一步探索。
本研究拟通过检测不同碾磨精度大米粉碎后浸出液的电导率,比较和分析测定值的特性及其与加工精度的相互关系,目的在于探讨简便实用的精确检测大米加工精度新方法。

试验材料和方法
1.1 试验材料
产自江西、广东、江苏、吉林、黑龙江和湖北6个地区的2008年稻谷样品。采集的稻谷用样品袋包装后放入4℃的冰箱中贮藏。
1.2 试验仪器与设备
三立式捣精机,双龙机械产业;JNMJ-3砂辊砻谷机,台州市新恩精密粮仪有限公司;电子天平(精确度0.01),常熟市金牛砝码仪器有限公司;JXFM110锤式旋风磨,上海嘉定粮油仪器有限公司;HHS电热恒温水浴锅,天津市华北试验仪器有限公司;XK96-B快速混匀器,姜堰市新康医疗器械有限公司;YXJ-3调速离心机,江苏金坛石化仪器厂;数字电导仪,上海大普仪器有限公司;紫外可见分光光度仪,北京普析通用仪器有限公司。
1.3 试验方法
1.3.1 碾减率的测定
每个样品分别称取200g,经砻谷机脱壳,手选出带壳粒,红粒米和霉变发黑的米粒,各称取18g10个样品装入样品袋中。然后进行碾磨,碾磨时间分别设定为010s20s30s40s50s60s70s80s90s。称量碾磨后样品质量,并计算碾减率。
1.3.2 电导率的测定
对称取1.3.1碾磨后的样品每个称取10g,用锤式旋风磨进行粉碎,过50目筛,称取1g于试管中,加入25mL蒸馏水,放入水浴中,在温度分别为30℃的水浴锅中分别加热3h,每隔15min用混匀器振荡1min。收集混合液置于4000r/min的离心机中离心。收集上清液测电导率。
1.3.3 各精度等级大米的电导率区间的制定
选取江苏、河南、吉林、安徽、湖北、黑龙江所产粳稻,将碾磨时间设定为40s50s60s70s80s,得到不同加工精度的大米样品,粉碎进出后测定各样品的电导率。然后成立一个由3位评定人员组成的大米加工精度评定小组,按照国标GB135486采用美蓝溶液染色法(NMG)进行样品等级的评定,取算术平均值作为样品的评定结果,据此制定出各精度等级大米的电导率区间。
1.3.4 评定预测结果
将江苏稻谷砻谷后糙米的碾磨时间分别设定为40s50s60s70s80s进行碾磨,每个碾磨时间重复3次。测定其粉碎后浸出试样溶液的电导率,根据上述各精度等级大米的电导率,判定其加工等级,并与人工染色评定结果进行比较,评定其预测准确性。

结果与讨论
2.1 大米碾磨时间与粉碎后浸出液电导率的关系
如图1所示,不同碾磨时间大米粉碎后浸出液电导率随着碾磨时间的延长逐渐递减,递减规律为:在030s范围内递减速率最快,在3060s之间递减速率逐渐减缓,在碾磨后期,电导率的变化量变化很小。
这与碾磨的整个过程是符合的:糙米由果皮、种皮、外胚乳、胚乳及胚组成。碾米作用是将米粒从外层向内部依次将果皮、种皮、糊粉层和部分胚除掉,使谷粒的内部组织露出表面。碾磨的初始阶段,相对松软的果皮层和种皮层被很快碾除;随着碾磨过程的进行,紧接着糊粉层继续被碾除,一小部分胚乳也随之被碾磨下来,而胚乳中产生电导率物质的含量相对较少,从而导致这部分碾磨时间的大米粉碎后浸出液的电导率递减速率趋缓;而在碾磨后期,大米皮层几乎碾尽,坚硬的胚乳难于碾磨,所以导致大米粉碎后浸出液电导率变化量很小。由表1可知,大米粉碎后浸出液电导率与碾磨时间的回归方程的回归系数均大于0.9636,说明两者之间存在显著相关性。
2.2 大米粉碎后浸出液电导率与碾减率的相关性分析
由图2可知,大米粉碎后浸出液的电导率随着碾减率的增大而减小,这是因为随着碾减率的增大,大米表面营养物质与灰分含量越来越少,所以电导率也随之降低。表2显示了这种递减趋势的显著性关系,回归系数均在0.9560以上。
2.3 大米加工精度的定量分级标准的制定与预测
20℃下,对6组产地为江苏、河南、吉林、安徽、湖北、黑龙江的粳稻测定不同碾磨时间下的电导率,得到6组试样的电导率见表3

粳稻不同碾磨时间的电导率(μs/cm/g)
样品 碾磨时间(s)
 40 50 60 70 80
江 苏 168.4 157.8 146.7 142.6 134.5
河 南 165.6 152.9 145.4 140.3 135.2
吉 林 164.2 156.2 149.5 139.2 136.4
湖 南 163.1 158.3 151.1 143.4 134.7
湖 北 172.1 159.4 145.7 140.8 137.8
黑龙江 163.9 160.7 150.6 140.3 134.2


以人工评定小组对不同碾磨时间样品的加工等级进行判别,结果见表4
根据人工判定结果,可以得出国家标准规定的4个加工精度等级大米的电导率区间见表5。此表相当于粳稻加工精度等级的定量国家标准,根据该表给出的定量数据,可以对其他不同加工精度粳稻稻米样品进行加工精度预测。
6为根据表5确定的电导率区间,对15个稻米样品加工精度的预测结果与判定小组判定结果的比较。结果显示,采用电导率区间的定量判定结果中14个与采用人工染色发放的判定结果相一致。1个不一致的判断结果中,发生在对表外级大米的判断上,而对标一、标二和特级大米的判断,全部一致。这表明,采用电导率作为表内大米精度等级的定量判定,具有较高的准确性。

结论
(1)加工精度对大米粉碎后浸出液的电导率影响很大,加工精度越低,电导率越高;加工精度越高,电导率越低,而且,随着加工精度的提高,电导率变化越来越小。
(2)大米粉碎后浸出液电导率与加工精度之间存在着密切的关系。通过测定大米粉碎后浸出液的电导率,可以确定大米的加工程度从而确定其精度等级。
(3)大米粉碎后浸出液的电导率,可以作为中国大米加工精度的定量判定标准,以此方法作为大米加工精度等级的判定,与目前的目测法和染色法相比较,具有客观、准确和方便的特点,有一定的实用价值。
(4)由于不同品种大米的营养物质含量有一定的差异,因此,若要以该方法建立中国大米加工精度的定量标准,还需要进行大量的试验以获取充分的数据。

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