優質冷鮮米加工技術研究

郭亞麗,楊會賓,李志方,張朝富,程 科,黃文雄,謝 健,左家瑞

(國糧武漢科學研究設計院有限公司//國家糧食和物資儲備局谷物加工工程中心,湖北 武漢 430079)

大米又稱稻米,是稻谷經清理、礱谷、碾米、成品整理等工序后制成的食物。大米含有稻米中近64%的營養物質和90%以上的人體所需的營養元素,是中國大部分地區人們的主要食品。為了迎合消費者過去對大米外觀“精、白、亮”的需求,大米加工企業通過增加碾白道數、多機輕碾,或是加大碾白、拋光壓力,以提高大米的加工精度。與此同時,加工過程中米粒溫升不斷升高,爆腰等頻頻出現,造成碎米率較高、出米率下降、大米品質下降等問題,同時增加了電耗、能耗等損耗。

近些年,隨著生活水平的提高,越來越多的消費者對主糧的要求逐漸提高,大米不僅要能吃飽,更要口感好、更安全、更營養,所以稻米在加工、儲藏過程中的品質保持越發重要。為進一步做大做強優質稻米產業,提升品牌影響力和知名度,目前亟需改進優質大米加工技術,有效控制加工過程中的大米產品溫升以及爆腰、碎米增加的情況,提高生產工藝水平與產品質量,為高品質產品的生產加工提供技術支撐。

1 加工、儲藏環節影響大米品質的主要因素

稻谷加工的目的是以最小的破碎程度將胚乳與其他部分分離,制成有較好食用品質的大米。除烘干、儲藏環節,稻谷加工過程中的礱谷、碾米和拋光是關鍵的三大工序,均對大米的外在質量及口感有較大影響。

1.1 稻谷干燥

稻谷在收獲期間,遇長時間連續陰雨,不能及時干燥,堆內發熱,產生黃變。黃變的稻谷稱為黃粒米,也稱為黃變谷、漚黃谷或稻籮黃。同時,稻谷的膠體結構疏松,在強烈陽光下曝曬或在高溫下烘干,都會增加爆腰率和變色率。因此,潮濕稻谷最好進行適當干燥。

干燥的目的就是降低稻谷的含水率以達到安全貯藏的要求,是稻谷收獲后必要的處理過程。稻谷屬于熱敏性物料,尤其在高水分含量時對溫度變化敏感度非常高,干燥條件選擇不當會直接導致稻谷爆腰率增加[1]。爆腰后的稻谷外觀品質變差,加工過程中還易出現碎米,嚴重影響加工品質。

1.2 稻谷儲藏

稻谷在儲藏期間,往往會發熱、霉變、生芽,導致稻谷品質劣變,喪失生命力,造成重大損失。 因此,在稻谷儲藏過程中,要善于利用有利因素,抑制不利因素,防止發熱、霉變、生芽,確保稻谷安全儲藏。

稻谷經過一段較長時間的儲藏后漸漸失去種用價值;米質變脆,加工易碎,出米率低;黏性降低,酸度增加,色澤不良,食味不好,失去新鮮感和固有的香氣,甚至出現難聞的異味——陳米味,這種現象稱為“陳化”。稻谷陳化的速度,對于不同種類、不同水分和不同溫度的稻谷是不相同的。通常秈稻比較穩定,粳稻次之,糯稻最易陳化。水分、溫度都較低時,稻谷陳化速度慢。稻谷陳化是其生理變化的自然規律,在儲藏中除應積極努力創造良好的儲藏條件(如低溫干燥、合理通風密閉、嚴防蟲害等)延緩和避免陳化。

1.3 稻谷加工

稻谷加工過程中,礱谷工序的工藝效果對成品產量、質量、出米率、加工成本的高低有很大影響。從礱谷的工藝效果、產量、脫殼率、單位膠耗指標來看,關鍵取決于進機稻谷的質量,從礱谷機理論上講,稻谷純度越高、粒度越整齊飽滿,其工藝效果越好,而純度越低、粒度越不整齊,其工藝效果越差。

在稻谷加工過程中70%以上的碎米產生在礱谷和碾米工段。通常米機的“單位產量碾白運動面積”是一定的,碾白室內米粒密度越大,內壓力越大,米粒在碾削過程中的溫度升高越快。同時,目前的碾米機,其穿過碾米室風力低,也會造成會造成碎米率和爆腰率增多。

大米拋光技術是利用拋光機將粘附在米粒表面的糠粉去掉,讓大米表面更加白凈光滑,儲存時間更長。此外,拋光還可以改善大米口感,使大米更加美觀,易煮熟。但拋光機在工作時,會產生金屬切削和摩擦的熱量,使大米中的脂肪和蛋白質氧化。如果拋光過度,則會產生異味,并影響口感。

1.4 大米包裝、儲藏

大米對溫度敏感,過高的溫度容易導致大米變質和孳生蟲害。大米容易受潮變質,因此干燥儲存是保持大米品質的關鍵。濕度過高容易導致大米受潮,濕度過低則可能使大米變干而失去彈性。

因此,大米在加工后需要采用適當的方式進行儲存和保鮮,以保持其品質和可食用性。

2 “四低”優質冷鮮米加工技術

鮮米雖然只是大米的一種形態,但它又不同于一般的大米,它是采用當季稻谷恒溫恒濕保存,于當季研磨脫殼后,真空保存,并在開封后45 d之內食用的大米。鮮米是在稻谷儲藏、稻谷加工、產品包裝、產品配送等環節均按照高標準加工而成的高品質大米。

圍繞低溫、低速干燥,低溫、低氧存儲,低溫升加工,低氧包裝等大米加工全過程關鍵技術研究,開發完成優質冷鮮米加工成套技術。

2.1 低溫、低速干燥

谷物干燥工藝通常有烘干-緩蘇干燥、低溫干燥、低速干燥、高溫短時干燥等。熱風干燥過程對稻谷品質影響較明顯的因素主要包括:稻谷初始含水率、干燥熱風溫度、緩蘇操作、稻谷終了含水率等。研究表明,初始含水率是影響稻米爆腰的最主要因素[2]。稻谷的初始含水量主要受到收獲時間、品種和產地等的影響。張慧明[3]對稻谷及時干燥的特性和品質進行了研究,確定恰當的收獲期為適熟期開始第8天進行收獲,及時干燥后整精米率最高且食味品質較好。

本著“適時收割、及時脫粒、保質干燥”的原則,宜采用低溫(50℃以下)、低速干燥(0.8%/h～1.0%/h),如低溫分段降水、加入多次緩蘇過程等。即稻谷收獲后,不在地上堆放,直接清選盡快干燥。環境溫度在25°C以上的地區、稻谷水分在24%以上時,收獲后10～ 12 h內進行干燥最佳,水分越大,應越短時間內進行干燥[4]。糧食烘干過快或是冷卻過快均易產生爆腰,但風溫不同,糧食爆腰率與烘干速度的關系是有區別的。低溫大風量和高溫小風量相比爆腰率會更高,但在保證糧食爆腰率小于3%的前提下,低溫大風量可以使烘干速率從1%/h提高到8%/h。綜上,為了保證糧食的烘干品質,烘干速度不可太快,一般應控制在5%/h以下?？赏ㄟ^緩蘇的過程來控制降水速率,以保證稻米較低水平的爆腰率[5]。

2.2 低溫、低氧存儲

隨著干燥溫度或儲糧溫度的升高,儲藏過程中稻米內部脂肪酸含量增大,使稻米的陳化程度加深[6-7],米粒黃變,蒸煮后產生異味,影響稻谷的經濟價值和食用品質。對于稻谷的儲藏要采取適宜的低溫和濕度、氣密或者低氧氣調,從而降低蟲害活力,降低脂肪酸值,減少霉菌滋生及真菌毒素危害[8]。一是在低溫季節,盡可能通過適時、合理地運用自然通風、機械通風技術,將基礎糧溫降到最低;二是科學使用空調控溫、除濕,使儲存的稻谷長期處于相對低溫狀態,抑制蟲霉對糧食的危害,保持儲糧品質的穩定性。

確保稻谷品質的最有效途徑就是低溫儲糧[9],即控制糧溫在20℃以下的儲藏技術。低溫儲糧可借助自然低溫空氣或機械制冷的冷卻空氣來實現,低溫低濕的空氣經過風機與糧食進行熱交換,使糧食保持在較低的溫度條件下。施燦璨施燦璨、姚明蘭等[10-11]研究發現利用自然冷資源低溫儲糧方法可以延緩較高含水率稻谷在較低倉儲溫度下的儲藏品質變化。低溫儲糧可以改善糧堆內的生態環境,有效抑制霉菌的產生和繁殖,延緩儲存稻谷脂肪的氧化、水解,以及碳水化合物、蛋白質、酸性物質劣變,降低糧食呼吸強度,抑制糧食新陳代謝,減少糧食熏蒸用藥量,確保糧食的食用品質和營養價值,保持儲糧品質的穩定性,實現較好的經濟效益。

國內采用低溫儲糧方式有:自然通風冷卻低溫儲糧、機械通風低溫儲糧、機械制冷低溫儲糧和糧堆隔熱保冷低溫儲糧等。低溫儲藏技術是在冬季通入冷風,使糧溫達到10℃以下,形成冷芯。進行低溫密閉儲藏,使糧溫不超過15℃,倉溫維持在20℃以下。倉房的隔熱措施主要有:倉體刷白、倉頂表面噴涂反光材料、倉內吊頂、隔熱材料壓蓋糧面、增加倉壁和隔熱材料厚度[12],使倉房的隔熱性能和氣密性能達到低溫儲藏的要求。通過通風降溫和制冷設備抑制糧溫的上升,防止出現“冷芯熱皮”現象?？梢杂行Э刂频竟鹊钠焚|變化,同時達到節約能源,保護環境的目的[13]。

因此,稻谷儲藏時,為抑制其品質發生劣變,應首選低溫儲糧,當低溫不易實現時,可考慮氣調儲藏等方法。

2.3 低溫升加工

2.3.1礱谷工序

礱谷是影響稻谷加工的關鍵一環?，F實加工中,進礱谷機的稻谷不全為粒度完全整齊、純度高的稻谷,而是由大部分粒度完整的稻谷、一部分經谷糙分離設備分離出來的回礱谷組成,回礱谷中有完整稻谷、半脫殼稻谷、整糙、碎糙米以及極少部分未能分離出來的稻殼。以這樣的混合體進入到礱谷機中進行礱谷,而后進入到后道谷糙分離工藝進行分離,容易造成惡性循環。

優質冷鮮米采用回礱谷凈化技術,通過重力谷糙分離機和色選機組合,使回礱谷含糙率由通常15%～70%降至3%以下,可避免回礱谷對糙米的損傷。重力谷糙分離機依據稻谷與糙米密度和表面粗糙度的差別進行谷糙分離,保證凈糙中含谷量達標;回礱谷則進入色選機依據稻谷與糙米顏色的差別進行凈化,分離得到的回礱谷含糙米極少,純度高,回礱谷含糙率可降至3%以下。

2.3.2碾米工序

碾米是大米加工最重要的一道工序,也是破碎率最高的工序。稻谷超過20%的破碎來源于收獲、流通和加工環節,而實際生產中,糙米破碎率在加工環節一般可達到15%～20%[14]。碎米的產生極大地降低了糧食加工廠的產量,也會對成品米質量指標產生影響。按照碾白作用不同,碾米機可分為擦離型、碾削型和混合型三類;按照碾輥材料劃分,碾米機可分為鐵輥和砂輥兩種;而根據碾輥主軸安裝方式又可將其分為橫式和立式兩類。大米加工過程中米粒溫升較高,造成米粒表面皸裂、爆腰,導致碎米增加,同時引起米粒內在品質變化、米質劣變。經碾米、擦米以后的白米溫度較高,且米中還含有少量的米糠、糠片,一般用室溫空氣吸風處理,以利長期貯存。

在碾米過程中,結合產量、質量情況,常采用“多機輕碾”工藝,目前大米加工廠多數采用三機出白,而一些大型的加工廠則采用四機出白甚至更多,其不僅可降低碾白室內米粒密度、壓力,降低碾米過程的增碎,提高大米加工的整精米率,而且能降低大米中糠粉的含量,使大米外觀更加光潔。優質冷鮮米加工,在“多機輕碾”技術基礎上,采用低能耗低破碎低溫升自動碾米機進行加工,加工秈米三道碾白后,與普通碾米機相比,溫升降低13℃,噸米電耗降低15.98 kW·h,增碎率降低8.4個百分點,節能降碎效果顯著。結合自動碾米機控制系統技術,還可實現碾米機動態調節,自動協同平衡流量、分配碾白任務。同時,通過對留皮度等產品指標實時檢測,反饋給碾米機組,實時進行工藝參數調節,進一步為產品質量提供保證。

2.3.3拋光工序

對于大米拋光不論是光亮度和增碎指標,根據實踐證明,冷米拋光明顯優于熱米拋光。在拋光機前增加涼米工藝,使米溫接近室溫,不僅能提高白米拋光后的亮度,而且還可以降低增碎1%～2%,提高大米完整率,降低熱效應造成的增碎。如果條件允許,可以考慮設一個米倉臨時儲放大米,等冷卻24 h以后再拋光,效果會更明顯。

2.4 低氧包裝

在流通或者儲藏過程中,米粒由于自身的呼吸作用以及微生物的影響,逐漸陳化,導致食用價值降低[15]。因此,需要采取合適的手段來延緩大米品質劣變。大米的保質期根據其不同的加工方式、包裝方式等,存在一定差異。比如,真空包裝,保質期可以達到12個月甚至更長;普通包裝,可能只有幾個月;散裝大米的保質期,相對更短一些。此外,存放季節對大米的保質期也會有影響。

優質冷鮮米常采用低氧、真空包裝。采用低氧保鮮包裝,可以將大米的原有風味,更好地保留下來,并且這樣的包裝還能夠防止大米霉變。在真空包裝的狀態下,大米可長時間保鮮。通過低溫存儲,讓稻米持久保鮮。

3 總結

冷鮮米加工技術涵蓋了干燥、儲存、加工、包裝等大米收儲加工全過程,具有溫升低(不超過15℃)、米粒承受壓力小、增碎少(減少約6個百分點以上)、裂紋粒少(或爆腰率低)等特點,最大程度保留大米營養,為消費者提供新鮮健康的大米。

對于優質大米加工而言,冷鮮米加工技術便是最具發展潛力的技術成果。通過全過程的低溫技術,可以維持營養成分穩定,保持產品口感和有效儲存期,有效提升產品品質,達到綠色、安全和放心食用的目的,持續推動優質大米產業高質量發展。