稻米硬度黏度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)及其評(píng)價(jià)分析的研究.pdf

1、隨著人們生活水平的提高，對(duì)稻米品質(zhì)的要求愈來(lái)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(cè)尚處于采用人工感官評(píng)定或常規(guī)的理化檢測(cè)方法的階段，因方法的主觀(guān)性強(qiáng)、準(zhǔn)確性差、耗時(shí)長(zhǎng)，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(cè)量及相關(guān)技術(shù)是衡量、評(píng)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(píng)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(cè)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(cè)量方法，力求研究出

2、一種簡(jiǎn)單、快捷、準(zhǔn)確的品質(zhì)量化測(cè)定新方法和儀器，這對(duì)于完善我國(guó)稻米品質(zhì)評(píng)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(kāi)展了基于材料特性的稻米硬度黏度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的研究，通過(guò)研明米飯質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)量機(jī)理，建立適合米飯質(zhì)構(gòu)特性檢測(cè)的測(cè)試技術(shù)與方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)米飯硬度等質(zhì)構(gòu)特性新的量化表征方法，并對(duì)品種、施肥水平、栽插方式稻米硬度黏度的實(shí)例評(píng)價(jià)以及稻米內(nèi)部微組織結(jié)構(gòu)觀(guān)察，驗(yàn)證自動(dòng)測(cè)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(cè)量原理與方法，建立了能滿(mǎn)足米飯粒硬度、黏度測(cè)量精度要求高、反應(yīng)靈敏的米飯硬度、黏度自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，其中硬件系統(tǒng)為雙懸臂梁應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)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(guò)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(guò)該自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)米飯粒進(jìn)行直接加載和卸載的硬度、黏

4、度的自動(dòng)測(cè)量。
　　 2.通過(guò)對(duì)米飯粒力變形曲線(xiàn)即對(duì)米飯粒直接加載和卸載過(guò)程的曲線(xiàn)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(xiàn)斜率。建立了選取被測(cè)米飯?！傲?位移”加載、卸載曲線(xiàn)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(xiàn)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(lái)進(jìn)行表達(dá)。自動(dòng)測(cè)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(guò)與日本食味計(jì)的對(duì)比試驗(yàn)驗(yàn)證了該方法在檢測(cè)稻米品質(zhì)方面的正確性和適用性。
　　 3.通過(guò)不同品種、施肥水平、栽培方式下稻米硬度、黏度的測(cè)量與評(píng)價(jià)，進(jìn)一步驗(yàn)證自動(dòng)測(cè)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(lèi)51個(gè)品種劃分為4類(lèi)，第一類(lèi)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(lèi)硬度值在7.29-7.44之間，含鎮(zhèn)稻158等18個(gè)品種，第三類(lèi)硬度值在7.44-7.56之間，含武粳13等18個(gè)品種，第四類(lèi)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(lèi)51個(gè)品種劃分為4類(lèi)，第一類(lèi)黏度值在7.70-7.79之間，含武28181等7個(gè)品種，第二類(lèi)黏度值在7.82-7.91之間，含常優(yōu)2等14個(gè)品種，第三類(lèi)黏度值在7.93-8.0之間，含鎮(zhèn)稻158等19個(gè)品種，第四類(lèi)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(lèi)51個(gè)品種也劃分為4類(lèi)，第一類(lèi)含鎮(zhèn)稻210等4個(gè)品種;第二類(lèi)含T712等14個(gè)品種;第三類(lèi)含泰粳394等27個(gè)品種;第四類(lèi)含常粳09-8等6個(gè)品種。四種類(lèi)型品種的硬度值和黏度值均呈同步遞增趨勢(shì)。
　　 ②不同施氮水平下，不同品種對(duì)硬度、黏度值響應(yīng)均呈拋物線(xiàn)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(duì)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(guān)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(cè)量系統(tǒng)在原理與方法上的正確性，其測(cè)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(cè)量與量化表征，更直觀(guān)、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(cè)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(guò)光或反射光后再參考相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)間接確定米飯質(zhì)構(gòu)特性的測(cè)量不足，同時(shí)也符合現(xiàn)有稻米硬度黏度測(cè)量的表達(dá)