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稻谷干燥技术与米质
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前言
稻米一向被称为国人的主食，其生产主要是为满足国内的需求。近年来由于经济发展和国民所得的提高，国人食米的消费量由65年每人每年130公斤降低至75年的78.7公斤，81年的64公斤，15年间每人每年食米消费量大幅减少了50%，整体稻米的消费型态已由量的需求转为质的需求。为因应此一趋势，政府农政单位从稻米品种选育、栽培管理技术与加工技术等多方改进，已使稻米品质大为改善。但台湾地处亚热带，潮湿多雨，常年温度亦高，稻谷收获后必需立即进行干燥，以避免产生霉变，造成损失。传统日晒法受天候影响甚巨，品质难以控制；使用干燥机则可免天候影响，适当的操作更可维持一定的品质水准。目前台湾稻谷干燥机虽已广泛的为农民采用，但农民常采用快速烘干法，导致稻谷之胴裂，降低碾米品质。同时亦有可能因稻谷水份急速下降或烘干至稻谷含水率过低，影响稻米品质。为避免因干燥不当造成损害，并确保其产品品质，目前全台已有50余农会在农林厅补助下，设立湿谷干燥中心，农会直接收购湿稻谷并自行干燥，但其作业能量较诸台湾稻谷产量，所占比例仍极为有限，故仍有待诸多农友在使用干燥机时多加留意，切忌贪快，以免数月辛勤耕作收获，功亏一匮。
一般说来稻谷含水率若超过20%则储存困难，在25℃以下，含水率15%的稻谷最多也仅可储存约1年(表一)，国内谷仓温度往往超过30℃，且稻谷存仓时间亦有可能长达两年以上，所以政府在收购稻谷时，要求稻谷含水率不得超过13%，但是一般做为小包装良质米使用之稻谷储存期间均不超过半年，其干燥后含水率约为14~15%。
日晒法干燥的米比较好吗？
传统日晒法是将稻谷铺在晒场上，利用日光曝晒并配合人工示时翻动，以期干燥均匀，可是干燥期间极易受天候影响，在一期作收获时若逢连续晴天，在高温之下，稻谷可能因干燥过快，造成大量胴裂，若逢雨季，又很难适时干燥，二期作收获时气温较低，虽无干燥过快之顾虑，但干燥时间过长，费时费工，且容易参杂砂石，因此无法稳定有效控制品质。相较下干燥机除了可以避免天候的影响，更具有省时、省工及清洁效果，可合理调节干燥速度，使品质更容易控制，因此只要正确使用干燥机，即可得到高品质的稻谷。
干燥原理
干燥的目的在于均匀除去谷粒内部的水份。由于谷粒质地紧密，所含水份难以液态形式传递，一般先要将稻壳表面的水份汔汽化后再由干燥的空气带走。在干燥过程中，谷粒表面水份首先被蒸发，而致表面水份含量降低，但谷粒中心部分水份仍高，于是中心部分的水份逐渐向外扩散(如图一)，此种扩散现象与表面水份蒸发的型态不同，其扩散速率非常缓慢，尤其在干燥末期，此种现象更为明显。
干燥空气也有程度上的差异，通常以「湿度」表示。完全不含水份的干空气，湿度为零；干空气吸取水份到不能再吸收水份时，其湿度为100%，也就是所谓的「饱和」，所以湿度愈低表示空气愈干燥，也就是愈具干燥能力。另外，当空气被加热时，会受热膨胀，比重减轻，湿度降低，干燥能力增加。
干燥的空气具有干燥能力，相反的，干燥的稻谷亦具有从潮湿的空气中吸取水份的能力，亦即所谓「回潮」。所以在空气湿度低，空气干燥能力大于稻谷回潮能力时，稻谷即被干燥；相反的，空气湿度高，稻谷回潮能力大于空气的干燥能力时，稻谷含水率将回升。若空气的干燥能力与稻谷的回潮能力相等，此时稻谷可维持一稳定的含水率，我们称此含水率为「平衡含水率」。也就是将农产品置于某一特定温度与湿度的环境下，经一段长时间之后，农产品含水率会达到某一固定值，如环境的温度与湿度不再变化，则置于该环境下的农产品含水率也不再增减而达到一平衡状态，此一固定值含水率称为平衡含水率。在不同空气温度与湿度下，农产品的平衡含水率值也不同。平衡含水率可做为判断农产品在某一大气环境下是否会发生减少水分即干燥现象或发生增加水分即回潮现象。举例来说，假设一期作收获期间大气温度平均为30度，空气相对湿度为75%，则稻谷平衡含水率根据表二大约为13.89%，也就是稻谷在这个环境下经过一段时间后，其含水率将上升至13.89%。这就是为什么农友在缴交政府收购之公粮时，刻意将稻谷干燥至含水率13%以下，并尽早缴至农会，以免检验时水份过高而被拒收的原因。
了解上述干燥原理后我们就可利用温度计、湿度计与平衡水份表(表二)，来决定是否需要加热以降低湿度，或是只要送风就可达到干燥效果。温度太低，即使仍具有干燥能力，但是干燥时间会拖长；相反的，若提高温度用湿度甚低的空气来干燥，由于干燥速率加快可能引起稻米胴裂，尤其在干燥末期应特别注意。
干燥过程一般可分为三个期间：
1.预热期：由于农产品初温较热空气温度为低，加热之后农产品温度逐渐提上到干燥空气的湿球温度，此时干燥速率会增加，待到达恒率干燥期即维持固定值。
2.恒率干燥期：所谓恒率干燥期是指单位时间内自农产品单位面积蒸发出去的水分量为定值。农产品表面含有饱和水分，干燥过程中由于热空气与农产品表面蒸气压差，促使水气移动到热空气流中。此一时期影响干燥速率的因素为农产品表面积、热空气之温度、湿度及速度。由于质量交换速率平衡了热传速率，所以农产品表面维持恒温，且等于热空气的湿球温度。
3.减率干燥期：农产品水分由内部向表面移动的量逐渐减少，使得湿润表面积开始减少，反之物料表面已干燥面积及表面温度则渐增，直到整个表面达到完全干燥程度，此时表面温度升高到热空气干球温度。
干燥机作业原理
箱式干燥机：此一种干燥机构造简单、造价廉，不用时可拆开折叠贮藏。使用时稻谷堆积于有孔网板上方，空气经油炉加热后，以1/4~1马力风机送入网板下方空间，再经网孔向上通过物料层。干燥稻谷时，每批干燥量约为600~1000 公斤，属于一种定置式厚层干燥系统，在厚层干燥系统中，由首先与热风接触的下层物料开始干燥，热风向上移动时将下层物料蒸发之水分带往上层，因往上移动的空气温度降低湿度增加，干燥能力亦随之降低，此时若上层物料温度低于露点温度则有凝结水产生，故上层物料仍处高含水率状态。干燥进行一段时间之后，待下层已全部干燥到平衡含水率时，干燥层移到中间层物料，干燥面则移到上层与中间层的介面上。待干燥层移到上层后，上层物料含水率才会逐渐减少。由于箱式干燥机具有这种由下往上逐层渐次干燥的特性，故干燥均匀性不佳，为求干燥均匀需经常搅拌翻堆，费时费工，近年来在稻谷干燥上已被市场淘汱，目前仅应用于龙眼干等特殊农产品之干燥。
循环式干燥机：循环式干燥机物料倒入进料斗后，即由斗升机运送到干燥机顶部，物料由顶端往下掉落时，依次经过贮留槽和干燥室，最后落入输送部，由螺旋输送机送往斗升机进料端，再次运往干燥机顶部。物料在干燥机顶部与底部之间来回循环运动。干燥室内具有数个锥形隔板，导引物料以散落状态或薄层状态通过隔板间隙，热风透过隔板孔洞吹向隔板间隙内的物料。循环式干燥机采用『间歇性的加温』与『长时间均化』互相交替而成，其构造原理如图二。稻谷在『干燥层』受适当温度的热风加温，使谷粒表面水分蒸发，再由排风机排出机外，经一定时间加温后，稻谷由斗升机送至上方之『均化层』 ，利用谷粒内层与外层水分含量差异，以较长时间让水分由内层向外层扩散，促使水分均化，如此反覆至干燥至所要求之含水率为止。
不同干燥方法与干燥程度对稻米胴裂之影响
稻谷干燥速度过快会造成大量胴裂，影响稻米品质，但干燥速度过低，干燥时间延长，又会导致干燥机作业效率低落，本场参考国内外资料与农友常用之方法，选择下列四种方法，A.65℃定温干燥，B.45℃定温干燥，C.55℃干燥至稻谷含水量为20%，改为50℃干燥至16%，再以47℃干燥之三段式处理，D.50℃干燥至稻谷含水量为18%，停机8小时，再改以45℃干燥之二段式处理，配合将稻谷干燥至12、13、14、15%等不同的含水率后，测定其理化性质，其结果显示，不同干燥方法与稻谷含水率对稻米重胴裂与胴裂总计有极显著之影响。其中高温干燥会造成大量胴裂，此外干燥后稻谷含水率愈低，胴裂率亦有上升之趋势，而稻米之胴裂率中又以重胴裂为主(图三)。因此不当的干燥方式与过份的干燥均会导致胴裂率之增加，而胴裂的稻谷将会造成日后碾米的重大损失，图四为76年第1期作稻谷在不同干燥方法之下，其稻谷含水率之变化，处理ABCD之平均干减率为1.05、0.4、0.89、0.49%/hr，而胴裂率为A>C>D>B(图四)，其中CDB三个处理胴裂率较低且差异不太大，但"C"处理平均干减率为0.8%/hr，较"D"及"B"两处理之高出甚多，此乃"C"处理在干燥初期以较高(55℃)之温度予以快速干，待稻谷水分降至20%及16%以后再分别将温度降低为50℃及47℃。 "C"处理，稻谷在干燥初期含水量甚高，其含水量之变化呈一直线下降趋势，稻谷水每一干燥循环中，其表层被热风所除去之水分，可在均化层中，借着扩散作用由内层获得补充，以抑制水分梯度的形成，进而避免造成高胴裂率，并能兼具高干燥效率。 "D"处理的结果与"C"处理类似，稻谷含水率在18%以前含水率变化亦呈直线下降，但因初期使用之干燥温度“C”为低，故平均干减率较低，且原设计中拟借停机8小时来强化稻谷之均化效果，以减少胴裂之发生，结果显示效果不佳，且需多占用干燥机8小时，此举亦会降低干燥机之使用频率，增加使用成本。 "A"处理所使用之干燥温度最高，但在干燥初期(含水率18%以前)，其干燥效率与"C"处理不相上下，因此以65℃之高温进行干燥除了会导致高胴裂率外，尚有浪费燃料的缺点。
不同成熟度与干燥方法对稻米胴裂之影响
根据调查稻谷在田间随著成熟度之增加，稻谷含水率随之下降，其胴裂率亦随之增加，干燥后亦同，以龙岩189号为例，调查在不同收获期于机器采收前以人工收割及机器收割后糙米之胴裂率列于表三，二期以人工收获之胴裂率平均为12.3%，以机器收获者为13.5%，一期作以人工收获之胴裂率平均为15.31%，以机器收获后之胴裂率为18.24%，显示稻谷在机器收获前已有胴裂发生，而以机器收获有增加胴裂之趋势，在二期作约增加1%，一期作增加约3%，就一、二期作比较，一期作的胴裂率比二期作高。但一、二期作生产之稻谷，无论以人工收获或机器收获，均以晚收之胴裂率最高，适收者次之，早收者最低，即胴裂率随著成熟度之增加而增加，其中超过收获适期之晚收处理干燥后，稻米胴裂有急速恶化之现象，早收之稻谷在田间收获时其稻谷含水率均在30%以上，利用机械干燥需占用较久之时间，并消耗较多能源，使干燥机之作业能量降低，而提高使用成本。
不同收获期收割之稻谷，分别以45-40℃二段式干燥法及50-45-42℃三段式干燥法，将稻谷烘干到不同的水分含量，其胴裂发生率如表四。稻谷无论早收、适收或晚收，二段式干燥法中以将稻谷干燥到含水率为12%时之胴裂率最高，二期作平均为24.69%，一期作平均为30.01%，干燥到含水率为15%时之胴裂率最低，二期作平均为15.71%，一期作平均为19.57%。三段式干燥法之结果与二段式干燥法相似，即烘干到含水率越低时胴裂率越高。若就二段式与三段式两种干燥法相互比较，二段式的胴裂率二期作平均为19.24%，一期作平均为23.64%，三段式的胴裂率二期作平均为19.86%，一期作平均为23.67%，两种干燥法之胴裂率相差不到1%，可知胴裂率在二段式与三段式干燥法间并无显著差异存在。
吸湿与去湿对稻米胴裂的影响
干燥后稻谷在储存期间，稻谷会随大气温度、湿度之变化而改变，当稻谷含水率低于当时之平衡含水率时，稻谷会从空气中吸收水份，反之当稻谷含水率高于当时之平衡含水率时，空气会将稻谷中之水份除去，此种吸湿与去湿之现象会使稻米产生胴裂，无论是早收、适收或晚收，不同干燥程度的稻谷曝露于大气中后，其胴裂率在贮存过程中均逐日增加，其中又以含水率为12%之稻谷增加最显著，含水率为14%与15%之胴裂率增加较少，根据本场所做周年调查试验，稻谷所储存之室内月平均温度为17.5~32℃，年平均温度25℃，月平均相对湿度71.5~91%，在此温湿度下稻谷之平衡含水率亦在14~15%之间，故稻谷不宜过度干燥，以免储存期间因吸湿作用而增加胴裂。
如何保持米质
一、适时、适量的收获：
有好的原料才有好的产品。在了解干燥机的干燥原理后我们可以知道，正确的使用干燥机最多只能保持原有送烘干稻谷之品质。太早收获会产生过多青米，过熟收获时稻谷易受收获机与干燥机之机械碰撞作用造成损坏，或稻谷在植株上受日夜温差之冷热膨胀收缩而产生胴裂。一般晴天收获时，以米粒含水率25%，槁叶水份75%左右为收获适期，收获量配合干燥机之作业能量以「即收即干」为原则，避免高水份的稻谷因推积发热，致使稻米品质变劣。若在雨天抢割时数量太多，可先将稻谷干燥至含水率18%左右，暂时出仓储存，并于最短时间内进行第二次干燥至所需之含水率。
二、适当的调节温度：
由前面所述可知，干燥温度太高会导致稻米品质变劣，而干燥温度太低又不合经济效益。同时干燥温度又随大气温度、湿度与入谷量而异，「平衡水份表」使用亦不方便。为了方便，一般干燥机上都备有热风温度表，可做为设定温度之参考。在兼顾作业效率与米质的要求下，干燥初期稻谷含水率在25%以上时，配合稻谷之数量，选择温度设定表之最高温度值进行干燥，待稻谷含水率降至20~18%间再将热风温降低5度，并干燥至所需之含水率即可。切忌贪快而任意提高热风温度，以免造成大量胴裂。
三、干燥到适当的含水率：
适当的干燥温度可以保持米质，但干燥时间过久造成之胴裂外，储存期间亦会因吸湿作用造成胴裂，影响品质。目前政府收购之稻谷因需做2~3年之长期储存，为防止霉变，造成损失，故需干燥至13%以下，但其它自用或做为小包装良质米使用之稻谷，其储存期一般一超过半年，故只要干燥至14~15%左右即可。
四、注意干燥机的保养：
适时、适当的保养、检修，可维持机械的优良性能。尤其是燃烧炉部份，避免燃油燃烧不完全，导致稻米含有油烟味，并浪费燃料。
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