优质冷鲜米加工技术研究

郭亚丽,杨会宾,李志方,张朝富,程 科,黄文雄,谢 健,左家瑞

(国粮武汉科学研究设计院有限公司//国家粮食和物资储备局谷物加工工程中心,湖北 武汉 430079)

大米又称稻米,是稻谷经清理、砻谷、碾米、成品整理等工序后制成的食物。大米含有稻米中近64%的营养物质和90%以上的人体所需的营养元素,是中国大部分地区人们的主要食品。为了迎合消费者过去对大米外观“精、白、亮”的需求,大米加工企业通过增加碾白道数、多机轻碾,或是加大碾白、抛光压力,以提高大米的加工精度。与此同时,加工过程中米粒温升不断升高,爆腰等频频出现,造成碎米率较高、出米率下降、大米品质下降等问题,同时增加了电耗、能耗等损耗。

近些年,随着生活水平的提高,越来越多的消费者对主粮的要求逐渐提高,大米不仅要能吃饱,更要口感好、更安全、更营养,所以稻米在加工、储藏过程中的品质保持越发重要。为进一步做大做强优质稻米产业,提升品牌影响力和知名度,目前亟需改进优质大米加工技术,有效控制加工过程中的大米产品温升以及爆腰、碎米增加的情况,提高生产工艺水平与产品质量,为高品质产品的生产加工提供技术支撑。

1 加工、储藏环节影响大米品质的主要因素

稻谷加工的目的是以最小的破碎程度将胚乳与其他部分分离,制成有较好食用品质的大米。除烘干、储藏环节,稻谷加工过程中的砻谷、碾米和抛光是关键的三大工序,均对大米的外在质量及口感有较大影响。

1.1 稻谷干燥

稻谷在收获期间,遇长时间连续阴雨,不能及时干燥,堆内发热,产生黄变。黄变的稻谷称为黄粒米,也称为黄变谷、沤黄谷或稻箩黄。同时,稻谷的胶体结构疏松,在强烈阳光下曝晒或在高温下烘干,都会增加爆腰率和变色率。因此,潮湿稻谷最好进行适当干燥。

干燥的目的就是降低稻谷的含水率以达到安全贮藏的要求,是稻谷收获后必要的处理过程。稻谷属于热敏性物料,尤其在高水分含量时对温度变化敏感度非常高,干燥条件选择不当会直接导致稻谷爆腰率增加[1]。爆腰后的稻谷外观品质变差,加工过程中还易出现碎米,严重影响加工品质。

1.2 稻谷储藏

稻谷在储藏期间,往往会发热、霉变、生芽,导致稻谷品质劣变,丧失生命力,造成重大损失。 因此,在稻谷储藏过程中,要善于利用有利因素,抑制不利因素,防止发热、霉变、生芽,确保稻谷安全储藏。

稻谷经过一段较长时间的储藏后渐渐失去种用价值;米质变脆,加工易碎,出米率低;黏性降低,酸度增加,色泽不良,食味不好,失去新鲜感和固有的香气,甚至出现难闻的异味——陈米味,这种现象称为“陈化”。稻谷陈化的速度,对于不同种类、不同水分和不同温度的稻谷是不相同的。通常籼稻比较稳定,粳稻次之,糯稻最易陈化。水分、温度都较低时,稻谷陈化速度慢。稻谷陈化是其生理变化的自然规律,在储藏中除应积极努力创造良好的储藏条件(如低温干燥、合理通风密闭、严防虫害等)延缓和避免陈化。

1.3 稻谷加工

稻谷加工过程中,砻谷工序的工艺效果对成品产量、质量、出米率、加工成本的高低有很大影响。从砻谷的工艺效果、产量、脱壳率、单位胶耗指标来看,关键取决于进机稻谷的质量,从砻谷机理论上讲,稻谷纯度越高、粒度越整齐饱满,其工艺效果越好,而纯度越低、粒度越不整齐,其工艺效果越差。

在稻谷加工过程中70%以上的碎米产生在砻谷和碾米工段。通常米机的“单位产量碾白运动面积”是一定的,碾白室内米粒密度越大,内压力越大,米粒在碾削过程中的温度升高越快。同时,目前的碾米机,其穿过碾米室风力低,也会造成会造成碎米率和爆腰率增多。

大米抛光技术是利用抛光机将粘附在米粒表面的糠粉去掉,让大米表面更加白净光滑,储存时间更长。此外,抛光还可以改善大米口感,使大米更加美观,易煮熟。但抛光机在工作时,会产生金属切削和摩擦的热量,使大米中的脂肪和蛋白质氧化。如果抛光过度,则会产生异味,并影响口感。

1.4 大米包装、储藏

大米对温度敏感,过高的温度容易导致大米变质和孳生虫害。大米容易受潮变质,因此干燥储存是保持大米品质的关键。湿度过高容易导致大米受潮,湿度过低则可能使大米变干而失去弹性。

因此,大米在加工后需要采用适当的方式进行储存和保鲜,以保持其品质和可食用性。

2 “四低”优质冷鲜米加工技术

鲜米虽然只是大米的一种形态,但它又不同于一般的大米,它是采用当季稻谷恒温恒湿保存,于当季研磨脱壳后,真空保存,并在开封后45 d之内食用的大米。鲜米是在稻谷储藏、稻谷加工、产品包装、产品配送等环节均按照高标准加工而成的高品质大米。

围绕低温、低速干燥,低温、低氧存储,低温升加工,低氧包装等大米加工全过程关键技术研究,开发完成优质冷鲜米加工成套技术。

2.1 低温、低速干燥

谷物干燥工艺通常有烘干-缓苏干燥、低温干燥、低速干燥、高温短时干燥等。热风干燥过程对稻谷品质影响较明显的因素主要包括:稻谷初始含水率、干燥热风温度、缓苏操作、稻谷终了含水率等。研究表明,初始含水率是影响稻米爆腰的最主要因素[2]。稻谷的初始含水量主要受到收获时间、品种和产地等的影响。张慧明[3]对稻谷及时干燥的特性和品质进行了研究,确定恰当的收获期为适熟期开始第8天进行收获,及时干燥后整精米率最高且食味品质较好。

本着“适时收割、及时脱粒、保质干燥”的原则,宜采用低温(50℃以下)、低速干燥(0.8%/h～1.0%/h),如低温分段降水、加入多次缓苏过程等。即稻谷收获后,不在地上堆放,直接清选尽快干燥。环境温度在25°C以上的地区、稻谷水分在24%以上时,收获后10～ 12 h内进行干燥最佳,水分越大,应越短时间内进行干燥[4]。粮食烘干过快或是冷却过快均易产生爆腰,但风温不同,粮食爆腰率与烘干速度的关系是有区别的。低温大风量和高温小风量相比爆腰率会更高,但在保证粮食爆腰率小于3%的前提下,低温大风量可以使烘干速率从1%/h提高到8%/h。综上,为了保证粮食的烘干品质,烘干速度不可太快,一般应控制在5%/h以下。可通过缓苏的过程来控制降水速率,以保证稻米较低水平的爆腰率[5]。

2.2 低温、低氧存储

随着干燥温度或储粮温度的升高,储藏过程中稻米内部脂肪酸含量增大,使稻米的陈化程度加深[6-7],米粒黄变,蒸煮后产生异味,影响稻谷的经济价值和食用品质。对于稻谷的储藏要采取适宜的低温和湿度、气密或者低氧气调,从而降低虫害活力,降低脂肪酸值,减少霉菌滋生及真菌毒素危害[8]。一是在低温季节,尽可能通过适时、合理地运用自然通风、机械通风技术,将基础粮温降到最低;二是科学使用空调控温、除湿,使储存的稻谷长期处于相对低温状态,抑制虫霉对粮食的危害,保持储粮品质的稳定性。

确保稻谷品质的最有效途径就是低温储粮[9],即控制粮温在20℃以下的储藏技术。低温储粮可借助自然低温空气或机械制冷的冷却空气来实现,低温低湿的空气经过风机与粮食进行热交换,使粮食保持在较低的温度条件下。施灿璨施灿璨、姚明兰等[10-11]研究发现利用自然冷资源低温储粮方法可以延缓较高含水率稻谷在较低仓储温度下的储藏品质变化。低温储粮可以改善粮堆内的生态环境,有效抑制霉菌的产生和繁殖,延缓储存稻谷脂肪的氧化、水解,以及碳水化合物、蛋白质、酸性物质劣变,降低粮食呼吸强度,抑制粮食新陈代谢,减少粮食熏蒸用药量,确保粮食的食用品质和营养价值,保持储粮品质的稳定性,实现较好的经济效益。

国内采用低温储粮方式有:自然通风冷却低温储粮、机械通风低温储粮、机械制冷低温储粮和粮堆隔热保冷低温储粮等。低温储藏技术是在冬季通入冷风,使粮温达到10℃以下,形成冷芯。进行低温密闭储藏,使粮温不超过15℃,仓温维持在20℃以下。仓房的隔热措施主要有:仓体刷白、仓顶表面喷涂反光材料、仓内吊顶、隔热材料压盖粮面、增加仓壁和隔热材料厚度[12],使仓房的隔热性能和气密性能达到低温储藏的要求。通过通风降温和制冷设备抑制粮温的上升,防止出现“冷芯热皮”现象。可以有效控制稻谷的品质变化,同时达到节约能源,保护环境的目的[13]。

因此,稻谷储藏时,为抑制其品质发生劣变,应首选低温储粮,当低温不易实现时,可考虑气调储藏等方法。

2.3 低温升加工

2.3.1砻谷工序

砻谷是影响稻谷加工的关键一环。现实加工中,进砻谷机的稻谷不全为粒度完全整齐、纯度高的稻谷,而是由大部分粒度完整的稻谷、一部分经谷糙分离设备分离出来的回砻谷组成,回砻谷中有完整稻谷、半脱壳稻谷、整糙、碎糙米以及极少部分未能分离出来的稻壳。以这样的混合体进入到砻谷机中进行砻谷,而后进入到后道谷糙分离工艺进行分离,容易造成恶性循环。

优质冷鲜米采用回砻谷净化技术,通过重力谷糙分离机和色选机组合,使回砻谷含糙率由通常15%～70%降至3%以下,可避免回砻谷对糙米的损伤。重力谷糙分离机依据稻谷与糙米密度和表面粗糙度的差别进行谷糙分离,保证净糙中含谷量达标;回砻谷则进入色选机依据稻谷与糙米颜色的差别进行净化,分离得到的回砻谷含糙米极少,纯度高,回砻谷含糙率可降至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。稻谷超过20%的破碎来源于收获、流通和加工环节,而实际生产中,糙米破碎率在加工环节一般可达到15%～20%[14]。碎米的产生极大地降低了粮食加工厂的产量,也会对成品米质量指标产生影响。按照碾白作用不同,碾米机可分为擦离型、碾削型和混合型三类;按照碾辊材料划分,碾米机可分为铁辊和砂辊两种;而根据碾辊主轴安装方式又可将其分为横式和立式两类。大米加工过程中米粒温升较高,造成米粒表面皲裂、爆腰,导致碎米增加,同时引起米粒内在品质变化、米质劣变。经碾米、擦米以后的白米温度较高,且米中还含有少量的米糠、糠片,一般用室温空气吸风处理,以利长期贮存。

在碾米过程中,结合产量、质量情况,常采用“多机轻碾”工艺,目前大米加工厂多数采用三机出白,而一些大型的加工厂则采用四机出白甚至更多,其不仅可降低碾白室内米粒密度、压力,降低碾米过程的增碎,提高大米加工的整精米率,而且能降低大米中糠粉的含量,使大米外观更加光洁。优质冷鲜米加工,在“多机轻碾”技术基础上,采用低能耗低破碎低温升自动碾米机进行加工,加工籼米三道碾白后,与普通碾米机相比,温升降低13℃,吨米电耗降低15.98 kW·h,增碎率降低8.4个百分点,节能降碎效果显著。结合自动碾米机控制系统技术,还可实现碾米机动态调节,自动协同平衡流量、分配碾白任务。同时,通过对留皮度等产品指标实时检测,反馈给碾米机组,实时进行工艺参数调节,进一步为产品质量提供保证。

2.3.3抛光工序

对于大米抛光不论是光亮度和增碎指标,根据实践证明,冷米抛光明显优于热米抛光。在抛光机前增加凉米工艺,使米温接近室温,不仅能提高白米抛光后的亮度,而且还可以降低增碎1%～2%,提高大米完整率,降低热效应造成的增碎。如果条件允许,可以考虑设一个米仓临时储放大米,等冷却24 h以后再抛光,效果会更明显。

2.4 低氧包装

在流通或者储藏过程中,米粒由于自身的呼吸作用以及微生物的影响,逐渐陈化,导致食用价值降低[15]。因此,需要采取合适的手段来延缓大米品质劣变。大米的保质期根据其不同的加工方式、包装方式等,存在一定差异。比如,真空包装,保质期可以达到12个月甚至更长;普通包装,可能只有几个月;散装大米的保质期,相对更短一些。此外,存放季节对大米的保质期也会有影响。

优质冷鲜米常采用低氧、真空包装。采用低氧保鲜包装,可以将大米的原有风味,更好地保留下来,并且这样的包装还能够防止大米霉变。在真空包装的状态下,大米可长时间保鲜。通过低温存储,让稻米持久保鲜。

3 总结

冷鲜米加工技术涵盖了干燥、储存、加工、包装等大米收储加工全过程,具有温升低(不超过15℃)、米粒承受压力小、增碎少(减少约6个百分点以上)、裂纹粒少(或爆腰率低)等特点,最大程度保留大米营养,为消费者提供新鲜健康的大米。

对于优质大米加工而言,冷鲜米加工技术便是最具发展潜力的技术成果。通过全过程的低温技术,可以维持营养成分稳定,保持产品口感和有效储存期,有效提升产品品质,达到绿色、安全和放心食用的目的,持续推动优质大米产业高质量发展。