基于离散元法的糙米匀料盘仿真优化设计

为提高糙米调质过程中的加湿均匀性,在现有匀料技术的基础上,设计了一种曲面式匀料盘。采用离散元法建立匀料盘仿真模型,分析了匀料盘结构参数及运行条件对料层厚度均匀度的影响规律,结合响应面分析法得到各因素的最优组合。仿真结果表明:曲面形式(抛物线系数)对糙米的分布影响极显著(P<0.01),进料量(导流管直径)对糙米的分布影响显著(P<0.05),匀料盘转速对糙米分布影响不显著(P>0.05);综合考虑匀料要求,确定最优结构参数为:匀料盘抛物线方程系数为0.02、导流管与匀料盘直径比为0.1875,最佳运行条件转速为183 r/min,此时料面厚度变异系数可达4.42%。仿真结果与验证结果基本一致,相对误差为2.62%,证明离散元单元法仿真分析曲面式匀料盘工作性能的可行性。

非浸泡复合酶法预处理改善糙米碾米性能

在糙米碾米过程中普遍存在碎米较多及碾米能耗高的问题,为改善糙米碾米品质,提出以纤维素酶和木聚糖酶的复合酶溶液处理替代常规水加湿方法的酶法预处理工艺。以贮藏期糙米(含水率15%以下)为原料,采用二次正交旋转中心组合设计试验,研究复合酶溶液处理工艺中复合酶配比、酶质量浓度、加液量及酶处理时间对碾米后整精米率和碾米能耗的影响规律,建立了各因素对整精米率和碾米能耗影响的数学模型。结果表明:构建的整精米率、碾米能耗与复合酶配比、酶质量浓度、加液量及酶处理时间之间的回归方程极显著(P<0.01),得到优化参数组合为纤维素酶和木聚糖酶质量比1.3∶1 g/g、复合酶溶液质量浓度65 mg/m L、加液量1.25%,酶处理时间102 min,该条件下整精米率为80.07%、碾米能耗为90.72 k J/kg。复合酶溶液处理后整精米率较加湿调质处理提高约3.98%,节约能耗约13.06%;较纤维素单一酶溶液加湿处理后整精米率提高约0.98%,节约能耗约5.48%。并通过微观结构分析证实了糙米皮层粗纤维的局部破损是其碾米性能改善的主要原因。研究结果可为实际生产条件下的酶法糙米预处理工艺提供参考。

提高发芽糙米得率的复合酶预处理工艺优化

为解决传统工艺生产发芽糙米浸泡时间长、生产效率低等问题,提出以纤维素酶和木聚糖酶的复合溶液代替蒸馏水浸泡发芽前糙米的新工艺。以糙米为原料,探究复合酶预处理工艺中酶解时间、酶解温度、复合酶浓度及配比对发芽糙米得率的影响规律,采用二次正交旋转中心组合设计试验,建立了各因素对发芽糙米得率影响的数学模型。结果表明:酶解时间、酶解温度、复合酶浓度及酶配比对发芽糙米得率影响显著(P<0.05),得到优化参数组合为:酶解时间135 min,酶解温度35℃,复合酶浓度0.57 g/L、纤维素酶和木聚糖酶质量比1.86:1,在此条件下,与传统工艺相比浸泡时间缩短62.5%、发芽糙米得率及γ-氨基丁酸含量分别提高约3.90%和3.86 mg/(100 g)。通过对酶解后糙米皮层微观结构的观察分析,糙米皮层在复合酶作用下部分降解,胚乳中淀粉更易与水分子相结合,从而吸水速率提升。研究结果可为发芽糙米生产提供参考。

糙米发芽前含水率提升工艺优化

糙米发芽前的吸水过程是导致籽粒裂纹的根本原因,制约着发芽糙米品质和口感。为降低发芽前糙米裂纹增率,探究了完整吸湿区间内各含水率水平糙米的最优吸湿速率。将糙米初始含水率至发芽含水率的完整区间分为若干子区间,在各区间内以不同加湿速率加湿至该区间目标含水率。探究各区间内裂纹增率的变化规律,建立裂纹增率与加湿速率变化规律的数学模型,以低裂纹增率为目标确定最优加湿速率。在此基础上,得出完整区间内以低裂纹增率及高效率为目标的加湿速率数学模型并试验验证。与前期分段加湿工艺相比,本优化工艺可降低发芽前糙米和发芽糙米裂纹增率(41.48±0.15)%和(43.67±0.26)%,糙米发芽率和γ-氨基丁酸含量增加(6.92±0.25)%和(25.03±0.18)%,为高品质发芽糙米的生产方法提供参考。

基于分段加湿法的待发芽糙米臭氧水预处理工艺优化

糙米吸湿发芽过程中微生物繁殖给发芽糙米带来安全隐患。为保障发芽糙米的安全性,研究基于分段加湿法的臭氧水灭菌预处理待发芽糙米工艺。以分段加湿后糙米为原料,研究糙米含水率、臭氧水初始质量浓度、臭氧水处理时间、臭氧水温度对灭菌率和发芽率的影响规律。采用二次正交旋转中心组合设计进行试验,建立了各因素对灭菌率和发芽率影响的数学模型。结果表明灭菌率、发芽率与各参数间回归方程极显著(P<0.01),优化参数组合为糙米含水率27.5%、臭氧水初始质量浓度4.7 mg/L、臭氧水处理时间6.5 min、臭氧水温度29.5℃,该条件下灭菌率和发芽率分别为(97.49±0.11)%和(91.89±0.26)%。与分段加湿后无灭菌处理相比,臭氧水预处理后发芽糙米菌落菌体浓度降低约5.20 lg CFU/g,发芽率和γ-氨基丁酸含量分别提高约0.49%和1.23 mg/(100 g)。研究证实优化后的预处理工艺既可有效灭菌又有利于糙米发芽。