稻米硬度黏度自動(dòng)測量系統(tǒng)及其評價(jià)分析的研究.pdf

1、隨著人們生活水平的提高，對稻米品質(zhì)的要求愈來愈高。稻米品質(zhì)中最重要的食味品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中，多數(shù)指標(biāo)的檢測尚處于采用人工感官評定或常規(guī)的理化檢測方法的階段，因方法的主觀性強(qiáng)、準(zhǔn)確性差、耗時(shí)長，嚴(yán)重制約了稻米品質(zhì)的改良。稻米食味品質(zhì)的表述、測量及相關(guān)技術(shù)是衡量、評價(jià)稻米品質(zhì)的前提，在系統(tǒng)分析食味品質(zhì)人工感官評定的基礎(chǔ)上，圍繞米飯口感這一關(guān)鍵指標(biāo)，借助于機(jī)械工程學(xué)科的力學(xué)相關(guān)測量和分析技術(shù)，建立米飯硬度、黏度等質(zhì)構(gòu)特性新的表述和測量方法，力求研究出

2、一種簡單、快捷、準(zhǔn)確的品質(zhì)量化測定新方法和儀器，這對于完善我國稻米品質(zhì)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。據(jù)此，本文開展了基于材料特性的稻米硬度黏度自動(dòng)測量系統(tǒng)的研究，通過研明米飯質(zhì)構(gòu)特性的測量機(jī)理，建立適合米飯質(zhì)構(gòu)特性檢測的測試技術(shù)與方法，實(shí)現(xiàn)對米飯硬度等質(zhì)構(gòu)特性新的量化表征方法，并對品種、施肥水平、栽插方式稻米硬度黏度的實(shí)例評價(jià)以及稻米內(nèi)部微組織結(jié)構(gòu)觀察，驗(yàn)證自動(dòng)測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與適用性。主要研究結(jié)果如下:
　　

3、 1.在闡明稻米有機(jī)固體物材料力學(xué)特性基礎(chǔ)上，運(yùn)用材料(金屬、有機(jī)物)力學(xué)性能測量原理與方法，建立了能滿足米飯粒硬度、黏度測量精度要求高、反應(yīng)靈敏的米飯硬度、黏度自動(dòng)測量系統(tǒng)，其中硬件系統(tǒng)為雙懸臂梁應(yīng)力-應(yīng)變測量系統(tǒng)、自動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置、數(shù)據(jù)采集卡、電源系統(tǒng)和箱體結(jié)構(gòu);軟件系統(tǒng)為運(yùn)行過程控制模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)管理模塊和人機(jī)界面，并進(jìn)行了硬、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化集成。通過該自動(dòng)測量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對米飯粒進(jìn)行直接加載和卸載的硬度、黏

4、度的自動(dòng)測量。
　　 2.通過對米飯粒力變形曲線即對米飯粒直接加載和卸載過程的曲線特征量分析，找出了能有效反映稻米主要質(zhì)構(gòu)參數(shù)硬度、黏度的加載和卸載曲線斜率。建立了選取被測米飯粒“力-位移”加載、卸載曲線的平均斜率大小作為衡量米飯粒硬度、黏度大小的量化表征方法;提出了加載、卸載曲線平均斜率標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算方法，使米飯粒硬度、黏度的大小用0～10之間的實(shí)數(shù)值來進(jìn)行表達(dá)。自動(dòng)測量系統(tǒng)能夠分辨不同品種稻米的硬度、黏度差異，能夠分辨同一品種

5、稻米的硬度、黏度隨米飯放置時(shí)間變化的狀態(tài)。通過與日本食味計(jì)的對比試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法在檢測稻米品質(zhì)方面的正確性和適用性。
　　 3.通過不同品種、施肥水平、栽培方式下稻米硬度、黏度的測量與評價(jià)，進(jìn)一步驗(yàn)證自動(dòng)測量系統(tǒng)的應(yīng)用可靠性。
　　 ①51個(gè)供試水稻品種硬度值變動(dòng)在7.07-7.75之間;黏度值變動(dòng)在7.7-8.17之間。按硬度值聚類51個(gè)品種劃分為4類，第一類硬度值在7.07-7.28之間，含鎮(zhèn)稻210等9個(gè)品種，第二

6、類硬度值在7.29-7.44之間，含鎮(zhèn)稻158等18個(gè)品種，第三類硬度值在7.44-7.56之間，含武粳13等18個(gè)品種，第四類硬度值在7.59-7.75之間，含常粳09-8等6個(gè)品種。按黏度值聚類51個(gè)品種劃分為4類，第一類黏度值在7.70-7.79之間，含武28181等7個(gè)品種，第二類黏度值在7.82-7.91之間，含常優(yōu)2等14個(gè)品種，第三類黏度值在7.93-8.0之間，含鎮(zhèn)稻158等19個(gè)品種，第四類黏度值在8.02-8.17之

7、間，包括鎮(zhèn)稻158等11個(gè)品種。按硬度、黏度值綜合聚類51個(gè)品種也劃分為4類，第一類含鎮(zhèn)稻210等4個(gè)品種;第二類含T712等14個(gè)品種;第三類含泰粳394等27個(gè)品種;第四類含常粳09-8等6個(gè)品種。四種類型品種的硬度值和黏度值均呈同步遞增趨勢。
　　 ②不同施氮水平下，不同品種對硬度、黏度值響應(yīng)均呈拋物線關(guān)系，施氮水平達(dá)到17.5 Kg/666.7m2時(shí)，硬度值最高。
　　 ③栽插方式對稻米的硬度、黏度有影響，硬度值

8、分別是早直播＞手插＞水直播＞機(jī)插＞拋秧＞機(jī)條播＞免耕拋秧，旱直播方式下稻米硬度最高，免耕拋秧方式下稻米硬度最低。黏度值分別是手插＞旱直播＞水直播＞機(jī)插＞免耕拋秧＞機(jī)條播＞拋秧，手插方式下稻米黏度最高，拋秧方式下稻米黏度最低。
　　 4.運(yùn)用材料金相組織分析方法，采用光學(xué)顯微鏡(放大400倍)觀察各品種在不同施氮水平下的稻米組織晶粒的大小、分布與連接狀態(tài)等內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。晶粒較小，晶粒排列較規(guī)整的稻米品種其硬度高、黏度大，晶粒較大且

9、排列不規(guī)整的稻米品種硬度低、黏度小。從材料金相組織上證明了自動(dòng)測量系統(tǒng)在原理與方法上的正確性，其測量所得到的硬度與黏度值能夠反映稻米食味品質(zhì)的內(nèi)在物質(zhì)組織基礎(chǔ)特征。
　　 稻米硬度黏度的自動(dòng)測量與量化表征，更直觀、真實(shí)地反映了米飯的軟硬與粘黏的特性，克服了如日本食味計(jì)等現(xiàn)有測試儀器以稻米各成分的光學(xué)特性，如蛋白質(zhì)、直鏈淀粉等的透過光或反射光后再參考相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式來間接確定米飯質(zhì)構(gòu)特性的測量不足，同時(shí)也符合現(xiàn)有稻米硬度黏度測量的表達(dá)