CN116686869A - 一种蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，依次经过蒸汽处理、微波处理与缓苏处理；其中采用低场核磁共振技术检测稻谷在不同阶段的水分相态的变化，其中T21峰为结合水峰，T23峰为自由水峰；与处理前的稻谷原料相比，蒸汽处理完成后稻谷的水分分布为T21峰和T23峰向右迁移率在1～2％，且稻谷水分含量增加0.5～2.0％；微波处理后稻谷的T21峰和T23峰向左迁移并恢复原位，且稻谷水分含量与稻谷原料相比减少0.2～1.2％。本发明能保证处理后的稻谷碎米率维持稳定的同时，使处理后的稻谷的口感得到有效改善，并减少稻谷在储藏期内的劣变，降低稻谷储藏中的虫害及发霉等的发生。

Description

一种蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺
技术领域
本发明涉及稻谷处理技术领域，具体涉及一种蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺。
背景技术
我国是稻谷生产大国，稻谷生产受季节的限制，因此稻谷的安全储藏极为重要。一般来说，稻谷的储藏周期为16个月左右，然而稻谷在储藏期间如脂肪酶、淀粉酶及蛋白酶等内源性酶活动容易导致稻谷品质劣变，同时，稻谷储藏期间易霉变、易陈化、易吸湿返潮、易生虫影响储存期，极大的影响了稻谷的加工食用品质和商业价值。因此，开发节能高效稻谷处理方法，以减少稻谷储藏的品质劣变及霉菌等的生长，对于稻谷的储藏及我国的粮食安全具有重要意义。
公开号为CN109631500A的中国专利公开了基于玻璃化转变的微波与热风联合复式稻谷干燥方法，其将玻璃化转变技术与微波和热风联合干燥技术相结合，在稻谷颗粒内、外水分梯度处在≤6％的情况下，用微波使其快速升温，在稻谷达到橡胶状态时用热风进行干燥，该方法能有效降低爆腰率，并节省干燥时间和降低能耗，然而处理后的稻谷储藏品质仍然较差，且霉菌易生长等问题无法解决。公开号为CN107712042A的中国专利公开了一种分步式稻谷干燥方法，其包括超临界流体处理步骤和变温热风干燥处理步骤，其利用超临界流体良好的溶解性和热均匀性，对谷壳进行一定的软化降解处理，在变温干燥过程中通过逐步升温的过程使谷粒的干燥与吸湿保持在一定相对稳定的范围内，从而使稻谷的品质更高，然而该方法处理后的稻谷在储藏期间，品质仍然容易劣变，储藏品质难以保证。
现有技术中微波处理和蒸汽处理稻谷均是常用的技术，然而无论是微波处理和蒸汽处理技术均存在爆腰现象，碎米率高、处理效果差、储藏品质差。本发明旨在开发一种蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，以更好地改善稻谷的储藏品质，减少稻谷在储藏期内的劣变，并改善口感，增加稻谷的储藏稳定性和安全性。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，以更好地改善稻谷的加工品质及储藏品质，并改善口感，减少稻谷在储藏期内的劣变，增加稻谷的储藏稳定性和安全性。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，包括如下步骤：
蒸汽处理：采用高温蒸汽对平铺的稻谷原料进行加热加湿处理；
微波处理：将经过蒸汽处理的稻谷进行微波处理；
缓苏处理：将经过微波处理的稻谷送入密闭空间内进行保温缓苏处理，缓苏处理完成后装入粮仓即可；
采用低场核磁共振技术检测稻谷在不同阶段的水分相态的变化，其中T21峰为结合水峰，T23峰为自由水峰；
与处理前的稻谷原料相比，蒸汽处理完成后稻谷的水分分布为T21峰和T23峰向右迁移率在1～2％，T21峰面积处理前后变化率需小于2-3％，T23峰面积处理前后变化率需小于1-2％，且稻谷水分含量增加0.5～2.0％；
微波处理后稻谷的T21峰和T23峰向左迁移并恢复原位，且稻谷水分含量与稻谷原料相比减少0.2～1.2％。
低场核磁共振技术检测中，稻谷内的水分分布呈现三个峰，分别代表三种水分存在状态，T2出峰时间变化范围在0.1-1000ms，其中T21峰出现的时间在0.1-2ms之间，其代表结合水；T22峰出现的时间在2-20ms之间，代表半结合水；T23峰出现的时间在20-500ms之间，代表自由水。本发明中，仅通过控制T21峰和T23峰的迁移率即可。
迁移率为稻谷处理前后，T21峰或T23峰的出峰位置或出峰时间的迁移率，越往右出峰时间越晚，越往左出峰时间越早。
进一步地，微波处理和缓苏处理过程中，T21峰面积处理前后变化率均小于2-3％，T23峰面积处理前后变化率均小于1-2％。
进一步地，蒸汽处理及微博处理过程中，稻谷的平铺厚度为2～5cm。
进一步地，蒸汽处理过程中，蒸汽温度为90～110℃，蒸汽时间为8～15min。
进一步地，微波处理过程中，微波功率为1～4kw/kg稻谷，微波时间为1～5min。
进一步地，缓苏处理过程中，温度保持45～55℃，空气湿度保持60～90％，处理时间为30～90min。
进一步地，低场核磁共振技术检测过程中，CPMG脉冲的参数为：SF：18MHz、P1：14μs；P2：27μs，O1：418001Hz；TW：2000ms；TD：150828；NECH：2000；NS：32。
进一步地，经过缓苏处理后的稻谷与稻谷原料相比，经过缓苏处理后的稻谷硬度降低3％以上，粘度提升85％以上。
进一步地，经过缓苏处理后的稻谷与稻谷原料，在同等条件下储藏八个月与储藏一个月相比，经过缓苏处理后的稻谷硬度增加40～45％，稻谷原料增加75～80％；经过缓苏处理后的稻谷降低50～55％，稻谷原料降低60～65％。
有益效果：本发明所述的一种蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，其有效结合蒸汽预热吸水、微波高温脱水及缓苏处理，且创造性地以不同步骤中核磁共振检测的T21峰和T23峰的迁移率为指标，从而控制蒸汽处理和微波处理中水分分布的波动程度进而完成对稻谷的处理，使过程节点可控且易于控制，并且意想不到的使现有技术中通过高温蒸汽处理或微波处理导致稻谷劣变和稻谷储藏品质差的现象得到有效改善，在不增加碎米率的前提下，稳定地处理稻谷，处理后的稻谷的口感得到有效改善，且减少稻谷在储藏期内的劣变，储藏品质同样得到改善，提高了稻谷的商业价值。
本发明所述的蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，其保证了稻谷内内源性酶的灭活效果及对稻谷内虫卵、霉菌等的杀害效果，可有效延缓稻谷储藏过程中的品质劣变及降低稻谷储藏中的虫害及发霉等的发生。
本发明所述的蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，其操作简易，节点易于控制，处理时间短，能耗低，适合推广应用。
附图说明
图1为实施例1中蒸汽-微波处理达标的稻谷、对照例1中经过蒸汽处理的稻谷、对照例2中经过微波处理的稻谷、对照例3中未处理的稻谷原料以及对照例4中蒸汽-微波处理水分未达标稻谷的横向弛豫时间T2反演图谱变化趋势图。
图2为实施例1中处理后的稻谷与对照例3中未处理的稻谷原料在储藏期间脂肪酶活动度变化。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本发明。
实施例1
蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，包括如下步骤：
蒸汽处理：取0.2kg除杂后的稻谷平铺在网孔传送带上，网孔以稻谷不掉落为准，稻谷平铺厚度为2cm，采用100℃蒸汽对稻谷进行加湿处理，使与处理前的稻谷原料相比，蒸汽处理完成后稻谷的水分分布为T21峰和T23峰向右迁移率在1.5％左右，且稻谷水分含量增加1.0％，该过程处理时间为10min。
微波处理：将经过蒸汽处理的稻谷送入微波设备中，稻谷平铺厚度为2cm，微波功率为1kw/kg稻谷，使与处理前的稻谷原料相比，微波处理后稻谷的T21峰和T23峰向左迁移并恢复原位，且稻谷水分含量与稻谷原料相比减少0.5％，该过程处理时间为1.5min。
微波处理和缓苏处理过程中，T21峰面积处理前后变化率均为2.5％左右，T23峰面积处理前后变化率均为1.5％左右；
缓苏处理：将经过微波处理的稻谷输送至密闭缓苏仓内，在温度为45℃，空气湿度为85％的条件下保温30min，缓苏处理完成后装入粮仓即可。
对照例1
本对照例所述的稻谷处理工艺，包括如下步骤：
蒸汽处理：取0.2kg除杂后的稻谷平铺在网孔传送带上，网孔以稻谷不掉落为准，稻谷平铺厚度为2cm，采用100℃蒸汽对稻谷进行加湿处理，处理时间为10min。处理完成后测定稻谷的质构特性变化。
对照例2
本对照例所述的稻谷处理工艺，包括如下步骤：
微波处理：将稻谷原料送入微波设备中，稻谷平铺厚度为2cm，微波功率为1kw/kg稻谷，过程处理时间为1.5min。处理完成后测定稻谷的质构特性变化。
对照例3
本实施例的稻谷原料不经过任何处理。
对照例4
具体处理过程同实施例1，但微波时间为1min，蒸汽-微波处理后其水分含量增加1.2％，微波处理和缓苏处理过程中，T21峰及T23峰向右迁移率和面积处理前后变化率未在范围内。
(一)测定实施例1中碎米率及各阶段水分分布变化。
碎米率测定：参考国标GB/T5503—2009《粮油检验-碎米检验法》测量碎米率：先取0.2kg稻谷，脱壳之后，采用碾米机，碾磨60s后，得到精米样品，然后测定碎米率。
水分分布变化：用低场核磁共振技术测定稻谷水分分布，具体操作步骤为：将处理好的稻谷取5g放入核磁管中，选择CPMG脉冲序列，测定样品的横向驰豫时间T2。CPMG脉冲的参数设置为：SF＝18MHz；P1＝14μs；P2＝27μs，O1＝418001Hz；TW＝2000ms，TD＝150828，NECH＝2000；NS＝32。每个样品的测定重复三次。
实施例1中经过本发明技术方案处理的技术与各对照例中的稻谷在碎米率上的对照结果如表1所示。
表1稻谷碎米率的对照结果图
项目 碎米率(％)
对照例3 10.25±0.83a
对照例1 15.25±1.13b
对照例2 20.38±0.61a
对照例4 13.52±0.95a
实施例1 11.08±1.14a
由表1可知，仅采用蒸汽或微波处理稻谷，会大幅度增加到处加工过程中的碎米率，但如蒸汽-微波处理条件不适当，最终也会显著增加稻谷的碎米率。本发明所述的技术方案通过蒸汽阶段和微波阶段通过温度和水分的独特控制，不会导致稻谷的碎米率大幅上升，其中稻谷经过蒸汽处理时，由于谷壳的物理屏障作用，稻谷在蒸汽处理时吸收的水分大多集中在稻谷或糙米表面，并未完全进入糙米内部，而进一步用低剂量短时间的微波处理后，蒸汽过程中吸收的水分随着微波过程中温度的增加而蒸发，在整个过程中，为达到稻谷水分变化进行精确控制，保证稻谷内部水分梯度合理变化，创造性的通过结合水T21峰和自由水T23峰的迁移率指标进行控制，通过对不同稻谷进行处理筛选出适宜各品种稻谷的处理条件，进而达到稳定化稻谷储藏品质的目的。
实施例1中的稻谷、各对照例中未处理的稻谷原料、经过蒸汽处理的稻谷以及进一步经过微波处理的稻谷中横向弛豫时间T2反演图谱变化趋势图如图1所示。可知，采用本发明的技术方案处理过程中稻谷内部的水分梯度变化合理，稻谷最终的水分分布变化不大。
(二)质构特性测定。
采用质构仪测定糙米的质构特性。称取糙米10.0g(±0.02g)于蒸煮铝盒中，加12mL蒸馏水，米和水的比例为1：1.2。将蒸煮铝盒中加好水的样品放入蒸锅，蒸煮35min，保温20min，取出样品。质构仪上装好P/36R探头，测前速度为5mm/s，测中速度为1mm/s，测后速度为1mm/s，测后速度要与测中速度保持一致。压缩比为70％。随机选取3粒完整的糙米平行放置在测试台上，重复七次，保存并记入数据。结果如表2所示。
分别测定实施例1、对照例1、对照例2、对照例3中稻谷的质构特性，并进行对比，结果如表2所示。
分别测定实施例1与对照例1的稻谷在储藏1个月、3个月、6个月、8个月后的质构特性并进行对比，结果如表3所示。
表2不同处理方法对稻谷质构特性的影响
表3本发明处理方法对稻谷储藏品质的影响
如表2可知，不同的处理方式对稻谷质构特性影响不同，与仅通过蒸汽处理或微波处理或未经过任何处理的稻谷相比，本发明能有效降低大米硬度并增加粘度，大大改善了大米的口感。
结合实施例1、对照例1和对照例2可知，若仅采用单独的高温蒸汽处理或微波处理，即便将分步骤的水分变化控制在同样的范围内，得到的产品质构特性也不佳。说明本发明的结果是各步骤结合的结果。
由表3可知，本发明所述的技术方案与未经过处理的稻谷相比，储藏品质更好，且储藏过程中大米硬度和粘度等质构特性变化幅度更小，产品性能更为稳定。
(三)测定稻谷储藏期间的脂肪酶活动度、霉菌变化以及储藏期间的质构变化。
参考国标GB/T5523-2008《粮油检验-粮食、油料的脂肪酶活动度的测定》测定脂肪酶活动度，将0.2kg稻谷砻谷去壳，得到的糙米用粉碎机粉碎60s，过80目筛，再测脂肪酶活动度。
以国标GB4789.15-2016《食品微生物学检验-霉菌和酵母计数》为参考，测定糙米中霉菌总数。
其中，实施例1与对照例3的稻谷在不同的储藏期内其脂肪酶活动度如图2所示。可知，储藏期间，稻谷的脂肪酶活动度均呈现下降的趋势。而本发明的技术对脂肪酶的活动度抑制作用有显著作用，经过本发明处理后的稻谷其脂肪酶的活动度较低，对稻谷的负面影响较少。
其中实施例1与实施例4的稻谷在不同的储藏期内其霉菌变化如表4所示。可知本发明所述的技术能有效抑制稻谷在储藏期间的霉菌生长，保证储藏安全。
表4稻谷储藏期间霉菌总数的变化
0月霉菌数(UFC/g) 8月霉菌数(UFC/g)
未处理 120.00±1.61 410.00±0.11
蒸汽-微波联合预处理 0 12.00±0.01
其中实施例1、对照例1～3的稻谷在不同的储藏期内其质构特性如表4所示，其中经过缓苏处理后的稻谷与稻谷原料，在同等条件下储藏八个月与储藏一个月相比，经过缓苏处理后的稻谷硬度增加40～45％，稻谷原料增加75～80％；经过缓苏处理后的稻谷降低50～55％，稻谷原料降低60～65％。可知与未处理的稻谷相比，本发明所述的技术能有效抑制稻谷硬度和粘性在储藏期间的变化。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
蒸汽处理：采用高温蒸汽对平铺的稻谷原料进行加热加湿处理；
微波处理：将经过蒸汽处理的稻谷进行微波处理；
缓苏处理：将经过微波处理的稻谷送入密闭空间内进行保温缓苏处理，缓苏处理完成后装入粮仓即可；
采用低场核磁共振技术检测稻谷在不同阶段的水分相态的变化，其中T21峰为结合水峰，T23峰为自由水峰；
与处理前的稻谷原料相比，蒸汽处理完成后稻谷的水分分布为T21峰和T23峰向右迁移率在1～2％，且稻谷水分含量增加0.5～2.0％；
微波处理后稻谷的T21峰和T23峰向左迁移并恢复原位，且稻谷水分含量与稻谷原料相比减少0.2～1.2％。
2.根据权利要求1所述的蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，其特征在于，微波处理和缓苏处理过程中，T21峰面积处理前后变化率为2-3％，T23峰面积处理前后变化率均为1-2％。
3.根据权利要求1所述的蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，其特征在于，蒸汽处理及微博处理过程中，稻谷的平铺厚度为2～5cm。
4.根据权利要求1所述的蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，其特征在于，蒸汽处理过程中，蒸汽温度为90～110℃，蒸汽时间为8-15min。
5.根据权利要求1所述的蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，其特征在于，微波处理过程中，微波功率为1～4kw/kg稻谷，微波时间为1-5min。
6.根据权利要求1所述的蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，其特征在于，缓苏处理过程中，温度保持45～55℃，空气湿度保持60～90％，处理时间为30～90min。
7.根据权利要求1所述的蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，其特征在于，低场核磁共振技术检测过程中，CPMG脉冲的参数为：SF：18MHz、P1：14μs；P2：27μs，O1：418001Hz；TW：2000ms；TD：150828；NECH：2000；NS：32。
8.根据权利要求1所述的蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，其特征在于，经过缓苏处理后的稻谷与稻谷原料相比，经过缓苏处理后的稻谷硬度降低3％以上，粘度提升85％以上。
9.根据权利要求1所述的蒸汽联合微波提高稻谷储藏品质的工艺，其特征在于，经过缓苏处理后的稻谷与稻谷原料在同等条件下储藏八个月与储藏一个月相比，经过缓苏处理后的稻谷硬度增加40～45％，稻谷原料增加75～80％；经过缓苏处理后的稻谷降低50～55％，稻谷原料降低60～65％。
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