呂榮文 秦曉亮 包烏蘭 卜艷玲

(沈陽南方谷物有限公司 110000)

玉米是世界性谷物糧食，也是重要的糧食作物，不僅是重要的食品原材料，還大量被用作飼料、工業(yè)加工及其他消費(fèi)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用。在糧食收購、儲藏過程中，水分含量與容重檢測是玉米品質(zhì)的兩個重要指標(biāo)。2020年以來隨著養(yǎng)殖業(yè)的恢復(fù)、工業(yè)玉米需求量的增加、玉米種植面積減小且受到自然災(zāi)害、進(jìn)口玉米減少等綜合因素影響，出現(xiàn)了國內(nèi)玉米價格同比上漲現(xiàn)象。糧食安全問題既是一個重要的經(jīng)濟(jì)問題，又是一個重要的政治問題。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部部長在解讀2021年中央一號文件時強(qiáng)調(diào)了糧食安全決不能出問題。因此將玉米通過不同方式降至安全標(biāo)準(zhǔn)水分，研究玉米容重與水分的關(guān)系有著重要的意義[1][2]。

諸多試驗(yàn)表明玉米水分和容重之間的關(guān)系復(fù)雜，影響容重高低的因素不僅有水分和降水方式，還有其他因素，如產(chǎn)地、品種、籽粒表面光滑度、胚乳質(zhì)地、籽粒的大小、形狀、雜質(zhì)、成熟度、收割前自然環(huán)境等。以往研究文獻(xiàn)表明，糧食容重與降水的關(guān)系總體呈負(fù)相關(guān)，晾曬玉米容重高于烘干玉米。但不同品種，同品種不同產(chǎn)地的玉米水分和容重變化關(guān)系可能會有差異，目前還沒有一個可以概括所有玉米容重與降水關(guān)系的變化規(guī)律。因此本研究對沈陽周邊玉米進(jìn)行試驗(yàn)，觀察自然晾曬方式玉米容重與水分的關(guān)系；通過自然晾曬方式和烘干方式對比，比較兩種不同降水方式的容重差異，對糧食企業(yè)收購玉米具有指導(dǎo)意義[3～8]。

1 材料與方法

1.1 材料

供試用糧為2020年10月收獲的沈陽地區(qū)玉米，初始水分為(32±3)%，樣本數(shù)量為15個。

1.2 儀器設(shè)備

GHCS-1000容重儀；AUY220萬分之一天平；101A-1ET電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；JFSD-100-II谷物粉碎機(jī)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 水分測定 定溫定時烘干法：用已烘至恒重的鋁盒(直徑4.5 cm)稱取定量試樣2 g(精確至0.0001 g)，放入烘箱內(nèi)溫度計周圍的烘網(wǎng)上，在(130±2)℃烘箱中干燥40 min，蓋好取出放在干燥器內(nèi)冷卻后稱量。

式中：m1——(130±2)℃烘干前試樣及鋁盒質(zhì)量,g；

m2——(130±2)℃烘干后試樣及鋁盒質(zhì)量,g；

m0——已恒重的鋁盒質(zhì)量，g。

1.3.2 容重測定 按GB/T 5498執(zhí)行。安裝：打開箱蓋，取出所有部件，放穩(wěn)鐵板底座。電子稱校準(zhǔn)調(diào)零：接通電子稱電源，打開電子稱開關(guān)預(yù)熱，并按照GHCS-1000使用說明書進(jìn)行校準(zhǔn)，然后將帶有排氣砣的容量桶放在電子稱上，將電子稱清零。測定：取下容量筒，倒出排氣砣，將容量筒安裝在鐵板底座上，插上插片，并將排氣砣放在插片上，套上中間筒。關(guān)閉谷物筒下部的漏斗開關(guān)，將制備好的試樣倒入谷物筒內(nèi)，裝滿后用板刮平。再將谷物筒套在中間筒上，打開漏斗開關(guān)，待試樣全部落入中間筒后關(guān)閉漏斗開關(guān)。握住谷物筒與中間筒接合處，平穩(wěn)迅速地抽出插片，使試樣與排氣砣一同落入容量筒內(nèi)，再將插片準(zhǔn)確、快速地插入容量筒豁口槽中，依次取下谷物筒，拿起中間筒和谷物筒，倒凈插片上多余的試樣，取下中間筒，抽出容量筒上的插片。稱量：將容量筒放在電子稱上稱量，稱量的質(zhì)量即為試樣容重(g/L)。雙試驗(yàn)允許差不超過3 g/L，求其平均數(shù)即為測定結(jié)果，測定結(jié)果取整數(shù)。

在實(shí)際收糧現(xiàn)場，對于高水分玉米，大多采用直接測定方法即時估測容重。為了使本試驗(yàn)更貼近現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)，因此本次試驗(yàn)對于水分高于18%的玉米沒有進(jìn)行降水后再測定容重，全過程采用直接測定容重方法，對于水分高于18%的玉米容重檢測值僅作參考。

2 結(jié)果與分析

2.1 自然晾曬方式玉米容重與水分的變化規(guī)律

水分與容重測定結(jié)果見表1～表3，表中每個序號代表1個樣品。水分與容重對比見圖1～圖3。通過表1試驗(yàn)結(jié)果可以看出，原糧起始平均水分由30.1%降至16.7%，此區(qū)間內(nèi)容重升高了80 g/L；繼續(xù)降至13.7%，此區(qū)間內(nèi)容重升高了19 g/L。通過表2試驗(yàn)結(jié)果可以看出，原糧起始平均水分由31.9%降至16.2%，此區(qū)間內(nèi)容重升高了87 g/L；繼續(xù)降至14.2%，此區(qū)間內(nèi)容重升高了11 g/L。通過表2試驗(yàn)結(jié)果可以看出，原糧起始水分由34.7%降至17.7%，此區(qū)間內(nèi)容重平均升高了80 g/L；繼續(xù)降至14.1%，此區(qū)間內(nèi)容重平均升高了17 g/L。從圖1～圖3可以看出，當(dāng)水分降至(14.0±0.5)%時，容重相對恒定；其中2，7，8，10，11，13號樣品水分由10%降至8%過程中，出現(xiàn)了容重小幅度減小現(xiàn)象。

表1 29%～31%水分區(qū)間自然晾曬方式玉米水分與容重測定結(jié)果 (單位：%，g/L)

表2 31%～33%水分區(qū)間自然晾曬方式玉米水分與容重測定結(jié)果 (單位：%，g/L)

表3 33%～35%水分區(qū)間自然晾曬方式玉米水分與容重測定結(jié)果 (單位：%，g/L)

圖1 29%～31%區(qū)間水分容重對比圖

圖2 31%～33%區(qū)間水分容重對比圖

圖3 33%～35%區(qū)間水分容重對比圖

2.2 自然晾曬玉米與烘干玉米容重差異對比

由表4可以看出，玉米水分降至14.0%左右時，起始水分在29%～31%、31%～33%、33%～35%三個不同水分區(qū)間兩種降水方式平均容重差值分別為10 g/L、16 g/L、20 g/L。由此可見，兩種降水方式平均容重差在10 g/L～20 g/L。

表4 兩種不同降水方式的容重對比

3 討論

3.1 自然晾曬玉米容重與水分的變化規(guī)律

本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，不同水分段的容重變化不相同，但總體上呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，即水分降低容重升高。玉米水分降低容重增加的主要原因是：玉米物理性質(zhì)發(fā)生了一系列變化，玉米比水的比重大(玉米1.11 g/cm3～1.25 g/cm3，水比重為1.00 g/cm3)，玉米水分減小比重增大，容重升高；籽粒體積縮小散落性增強(qiáng)，空隙度減小單位容積內(nèi)密度增大，容重升高[4][9]。部分樣品水分由10%降至8%過程中，出現(xiàn)了容重小幅度減小現(xiàn)象，可能是由于玉米在此水分區(qū)間籽粒體積變化微小，因此水分減小容重也隨之減小。研究表明，相同品種的玉米在不同水分段的容重變化不相同，但總體上呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)[5]。研究表明玉米水分降低，容重值升高[10～12]；玉米籽粒水分越高，容重越低[8]。這與本試驗(yàn)研究的結(jié)論相一致。

3.2 自然晾曬方式與烘干方式玉米容重差異對比

本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，自然晾曬方式降水比烘干方式降水容重高。水分降至14.0%左右，烘干方式比晾曬方式容重低10 g/L～20 g/L。這是因?yàn)榱罆窠邓挠衩鬃蚜１砥す饣仁艿降挠绊戄^小，它能反映出玉米的相對真實(shí)容重。研究報道，烘干降水的玉米籽粒，在玉米烘干降水的過程中，比晾曬降水容重低[4]；自然晾曬方式降水比烘干塔烘干方式降水容重高14 g/L～39 g/L[2]。本試驗(yàn)結(jié)論與上述學(xué)者研究的結(jié)論相一致。晾曬方式降水比烘干方式降水容重高，一方面由于玉米在降水的過程中表皮、胚、胚乳水分揮發(fā)速度不一致，籽粒外硬里軟，表皮粗糙程度增加，摩擦系數(shù)增大，導(dǎo)致容重下降。另一方面是由于玉米烘干的過程是急劇降水的過程，溫度增高的過程中玉米籽粒體積會膨脹，水分降低后致使單位容積內(nèi)的重量降低，致使玉米容重值有相應(yīng)降低。因此要提高容重就要控制表皮水分散發(fā)的速度，使表皮緩慢收縮，增加光滑度提高容重值。因此在實(shí)際降水過程中，要避免過度降水造成容重的降低，尤其是容重處在等級臨界值的玉米，過度降水還可能會出現(xiàn)玉米降等現(xiàn)象，給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失。

不同試驗(yàn)所研究的自然晾曬和烘干方式的容重差值不同，可能與玉米品種、產(chǎn)地、試驗(yàn)前玉米的水分和容重指標(biāo)、試驗(yàn)設(shè)計與檢測方法、烘干設(shè)備、烘干條件等有關(guān)，容重與降水的關(guān)系有待于進(jìn)一步深入探究。

4 結(jié)論

水分對玉米容重的影響是個復(fù)雜的過程，沈陽周邊優(yōu)質(zhì)玉米自然晾曬方式降水在不同水分段的容重變化不同，當(dāng)水分降至14.5%～13.5%時，容重相對恒定；兩種降水方式容重與水分總體上呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，自然晾曬方式降水比烘干方式降水容重高10 g/L～20 g/L。