[科普中国]-爆腰率

简介

谷物在干燥过程中容易出现爆腰（即裂纹），尤其在遇到温度突变时，更严重。有爆腰的谷物在碾米加工时容易破碎，使整米率下降，从而降低了谷物的食用品质和市场价值，因此爆腰是制约谷物干燥生产的主要因素。

在米粒上有横向裂纹， 称为爆腰， 爆腰米粒占试样的百分率， 称为爆腰率。

产生爆腰的因素很多， 气候干旱、 病害、 过迟收获、 机械打击、 剧烈撞击， 以及高水分稻谷受到急剧的干燥和急剧的冷却， 或受潮吸湿时米粒内部与表面收缩膨胀不平衡等都可使稻谷爆腰。 爆腰不是稻谷固有的物理特性。1

形成原因1、干燥温度对稻谷爆腰率的影响

干燥介质的温度对稻谷爆腰率有直接影响。热风温度提高时，它传给粮食的热量就增多，从而增强了粮食表面水分的汽化能力，使粮粒内部水分转移的速度加快。此外，热风温度增高，则其饱和湿含量增加，带走水分的能力也加强。但热风温度过高，将严重影响谷物烘后品质，对稻谷来说，爆腰严重，蛋白质破坏，食用品质变坏。这是由于在干燥过程中，谷粒的水分形成内高外低的含水率梯度，使得水分由内向外移动。受热的谷粒形成外高内低的温度梯度，温度差使水分由外向内移动，两个相反的水分移动相互对抗，至使离谷粒表层附近，呈现一个水分移动的缓慢区，阻止水分迅速外移，且干燥温度越高，水分梯度和温度梯度越大，谷粒内部应力梯度也越大。这样，谷粒的外壳失水多，谷粒外层比含水较多的内部收缩得要快，致使谷粒产生应力和变形，产生爆腰。为了保证稻谷干燥后的品质，减少爆腰率，必须采用较低的热风温度。根据泰国水稻干燥的调查，干燥稻谷所用热风温度，一般在50℃以下，干燥水稻种子的热风温度则应在45℃以下，这样可有效降低稻谷干燥的爆腰率。为此，现代谷物干燥机均设置了随机热风温度检测控制系统及谷温传感器。此外，热风流速对干燥过程也有显著影响。适当增加干燥介质穿过粮层的速度，可加速粮食的干燥过程。当热风温度和粮食含水量相同时，热风流速在0.5 m/s以下范围内，干燥作用最为明显。

2、干燥速度

研究表明，稻谷干燥速度过快会使爆腰率增加。稻谷在急速干燥条件下，谷粒表层由于失水较多，水分降低过快，且谷粒内部水分向表面转移的速度跟不上表面水分蒸发速度，因而谷粒内部产生较大的水分梯度，表层失水多，体积收缩大，内部失水少，体积收缩小，这种体积收缩上的差异，将导致谷粒表层承受拉应力，中心承受压应力。当谷粒内部由于水分变化而引起的拉应力的变化超过了谷粒自身的抗拉强度极限后，裂纹就会产生。若过大的拉应力出现在谷粒表面，则裂纹出现在表面，若谷粒心部承受过大的拉应力，则裂纹首先在心部出现。稻谷抗拉强度极限的大小反映了单个稻谷颗粒降低抗裂纹出现的能力。当稻谷的干燥速度过快，谷粒表面由于温度过高可能会形成胶体状硬结，这一方面阻碍了谷粒内部水分向表面转移以补充蒸发，另一方面，谷粒内部由于温度过高将导致内部蒸汽压上升，当内压升至足够大时，蒸汽将沿谷粒腰部薄弱处冲出而形成“爆腰”。因此，采用较低的一次降水率和较低的干燥速率，可以减少裂纹的产生。如日本的循环式烘干机烘干稻谷时，每小时降水不超过1%，有效地降低了爆腰增加率。

3、干燥工艺

合理的稻谷干燥工艺可以有效减少爆腰增加率。稻谷干燥过程中，谷粒表层先干燥，而谷粒中心部分的水分来不及扩散，此时继续通以热风，干燥效率降低，且易产生爆腰。实际上，受热的谷粒如停止加热，谷粒本身的热量仍会使部分水分向外扩散，故在稻谷干燥中增加缓苏工艺很有必要，制定合理的干燥工艺流程，即采用干燥—缓苏—冷却工艺可有效地降低稻谷干燥的爆腰率。所谓缓苏，就是将干燥后的稻谷放入缓苏仓中保温一段时间，使谷粒内部水分向表面扩散，降低谷粒内外含水率梯度，消除谷粒由于干燥所产生的应力和变形。在缓苏期间，有一定温度的谷粒继续降水，同时，谷粒的内外水分在缓苏期间逐渐达到平衡。实验表明，缓苏处理对提高干燥降水、降低爆腰率、从而保证高的整米率和出米率是有效的，同时也是节能降耗的有效途径之一。对于高水分稻谷，可采用多级烘干或循环烘干，每次烘干后或每次循环中都有缓苏过程。

4、其他因素

稻谷干燥爆腰率除受干燥温度、干燥速度、干燥工艺的影响外，还受粮食的品种和特性、干燥前粮食的含水率、热风相对湿度、粮层厚度和粮层状态等因素的影响。在干燥过程中，由于稻谷品种不同，颗粒大小不同，干燥速度也不一样。颗粒大的谷粒与颗粒小的谷粒相比，由于它的比表面积小，所以，不容易干燥。粮食的原始含水率越大，则它所含有的自由水分也越多。当粮食的原始含水率较低时，则它所含的水分大部分是结合水分，而自由水分比结合水分是容易干燥的。粮食的含水率越高，则粮食越容易失去水分，所以，粮食干燥速度在等速干燥阶段要快一些，而在降速阶段则慢得多。粮食原始含水率越低，就越难以干燥，需要干燥的时间就越长，若干燥方法不合理，极易产生爆腰。

干燥室中粮层状态及粮层厚度对干燥过程有很大影响。由于粮层状态不同，热量与粮食接触时，传热系数不同，将影响干燥过程。干燥室中粮层的厚薄对干燥过程也有很大影响。热风流速一定时，适当的粮层厚度，就可以保证粮层中水分蒸发有足够的热量，加速粮食的干燥过程。但粮层过薄，则单位热耗增加，而且还可能使粮食过早出现表皮硬化，不仅增加了爆腰的可能性，而且会影响粮食品质，延缓干燥过程。热风相对湿度直接影响它的吸湿能力。当热风达到饱和湿度时，则不再吸收水分，失去干燥作用。因此，热风湿度也会影响干燥速率，从而影响稻谷干燥的爆腰率。2

不利影响爆腰使糙米子粒强度降低， 加工时容易被折断， 产生碎米， 使出米率降低。

爆腰率是评定稻谷工艺品质的重要指标。 爆腰率高的稻谷， 特别是裂纹多而深时， 不宜加工高精度大米， 否则会使碎米增加， 降低出米率， 是不经济的。1

测定取放大镜或爆腰灯一个，称量皿二个，从已清除杂质的样品中分出二份务为5克的试样，如为带壳籽粒，应仔细用手剥去外壳，然后肉眼和放大镜（或爆腰灯）从多方面观察，挑出有深裂纹，细裂纹的籽粒，分别放在已重量的称量皿中，称重。按下列公式计算爆腰率。

爆腰率=W1+W2/W*100%

式中：

W：试样重

W1：深裂纹粒重

W2：细微裂纹粒重

两组结果对照，误差不超过5%，取平均数作为最后结果。3