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　　日本稻谷烘干技術(shù)及節(jié)能措施

日本只有12%土地是可耕地，為了彌補(bǔ)此缺點(diǎn)日本使用系統(tǒng)化耕作零碎地，使得日本有世界最高的精密農(nóng)業(yè)成果也就是單位土地產(chǎn)量世界第一，達(dá)到糧食自給率50%只用了560萬(wàn)hm2農(nóng)地。

農(nóng)業(yè)在日本是高補(bǔ)助與保護(hù)產(chǎn)業(yè)，日本政府鼓勵(lì)小規(guī)模耕作，而不是美國(guó)的大規(guī)模耕作。尤其稻米是高保護(hù)產(chǎn)業(yè)，采用超高的490%的關(guān)稅阻擋外國(guó)米，1988年之前還限制進(jìn)口配額為總消耗量的7.2%以下。新規(guī)則公布后，日本關(guān)稅更是提高到了778%。但是小麥、黃豆之類還是依賴進(jìn)口，日本是歐盟最大的糧食出口對(duì)象。

2016年日本人口總量為1.27億人，其中農(nóng)林業(yè)勞動(dòng)力268萬(wàn)人，占4.32%。當(dāng)前，日本年稻谷產(chǎn)量約900萬(wàn)t，按照WTO的協(xié)議，日本每年還需進(jìn)口77萬(wàn)t大米，被稱為MA米。日本是世界上單位土地產(chǎn)出量第一的國(guó)家，水稻單產(chǎn)超過(guò)5000 kg/hm2。

在日本，水稻收獲含水率一般為18%~20%，儲(chǔ)存的安全水分為15%。日本的烘干機(jī)是從20世紀(jì)60年代開始發(fā)展起來(lái)的，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步和政府補(bǔ)貼政策的推動(dòng)，早在1998年每100個(gè)農(nóng)戶平均烘干機(jī)保有量就達(dá)到42.3臺(tái)，全國(guó)烘干機(jī)保有量在110萬(wàn)臺(tái)以上。

在機(jī)械烘干中，個(gè)體農(nóng)戶約占70%，其中大約10%是自然干燥，利用大型共同烘干儲(chǔ)藏設(shè)施（CE）有近800處，普通共同烘干設(shè)施（RC）約3700處，共同烘干比率為30%。共同烘干設(shè)備由農(nóng)協(xié)建立，收取烘干服務(wù)費(fèi)運(yùn)營(yíng)。

1研發(fā)模式

日本烘干機(jī)的發(fā)展從20世紀(jì)60年代至今，從技術(shù)發(fā)展角度講，基本上經(jīng)歷了平床靜置式烘干機(jī)、普通循環(huán)式烘干機(jī)和連續(xù)式烘干機(jī)幾個(gè)階段，目前小型烘干機(jī)以1~8t循環(huán)式為主導(dǎo)，大型烘干設(shè)備多為連續(xù)式。

1998年遠(yuǎn)紅外循環(huán)式烘干機(jī)械開發(fā)出來(lái)以后，逐年被大量使用，目前用戶新上的烘干機(jī)70%左右都是遠(yuǎn)紅外型。

但遠(yuǎn)紅外發(fā)生器是日本專業(yè)化工廠制造，并非烘干機(jī)企業(yè)自己生產(chǎn)。各烘干機(jī)制造企業(yè)生產(chǎn)的遠(yuǎn)紅外烘干機(jī)也有差異，主要是遠(yuǎn)紅外發(fā)生器在烘干機(jī)內(nèi)放置的位置不同。

日本烘干機(jī)企業(yè)主要由我們熟知的金子、山本和佐竹，此外靜岡、井關(guān)和大島也生產(chǎn)烘干機(jī)。

烘干機(jī)年產(chǎn)量約3萬(wàn)臺(tái)。這些企業(yè)都有80年以上的歷史，技術(shù)力量雄厚、管理水平高、注重新技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，下料、折彎等數(shù)控設(shè)備，焊接、成型加工和噴涂基本都是采用機(jī)器人。生產(chǎn)的烘干機(jī)質(zhì)量好、精度高、自動(dòng)化程度也高。

日本的烘干機(jī)研究組織主要分農(nóng)林水產(chǎn)省下屬的農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所和烘干機(jī)生產(chǎn)企業(yè)。農(nóng)林水產(chǎn)省主要負(fù)責(zé)研究制定烘干機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械有效利用的指導(dǎo)性政策和急需解決的重大科研項(xiàng)目管理，農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所主要進(jìn)行烘干機(jī)有關(guān)的基礎(chǔ)研究和先進(jìn)技術(shù)開發(fā)，生產(chǎn)企業(yè)則根據(jù)市場(chǎng)需求負(fù)責(zé)開發(fā)系列化的烘干機(jī)產(chǎn)品，既有分工側(cè)重，更有密切合作。

1993—1997年，農(nóng)林水產(chǎn)省提出的適應(yīng)21世紀(jì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的需求，支出專項(xiàng)科研經(jīng)費(fèi)資助“農(nóng)業(yè)機(jī)械緊急開發(fā)事業(yè)”項(xiàng)目，由農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所和生產(chǎn)企業(yè)對(duì)急需的農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行研究開發(fā)，其中包括遠(yuǎn)紅外稻谷烘干機(jī)。

遠(yuǎn)紅外烘干機(jī)具有節(jié)能、低噪音等優(yōu)點(diǎn)，代表了日本當(dāng)今烘干機(jī)的發(fā)展方向，目前有超過(guò)3萬(wàn)臺(tái)在使用。

在烘干機(jī)研究開發(fā)方面，日本十分重視技術(shù)創(chuàng)新，舍得投入經(jīng)費(fèi)。農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所設(shè)有稻谷烘干加工研究、實(shí)驗(yàn)室，而烘干機(jī)生產(chǎn)企業(yè)均有相應(yīng)的技術(shù)開發(fā)部，配備了精干的技術(shù)力量和現(xiàn)代化的研究和試驗(yàn)手段。

如對(duì)遠(yuǎn)紅外烘干機(jī)的研究，日本政府在1993—1997年每年提供8000萬(wàn)日元（約合人民幣500萬(wàn)元），由農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所牽頭研制開發(fā)，待產(chǎn)品推向市場(chǎng)并有效益后，再根據(jù)貢獻(xiàn)大小和事先的約定，給農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所利潤(rùn)分成。

2品質(zhì)保障措施

稻谷烘干的目的在于提高儲(chǔ)藏和加工品質(zhì)，因此，烘干過(guò)程中，適時(shí)收獲、減少爆腰率、防止褐變等非常關(guān)鍵。

在日本，水稻的收獲最佳時(shí)期是出穗后40~45天，積溫900~1000℃。如果過(guò)了適當(dāng)?shù)氖斋@時(shí)期，在降雨和結(jié)霜等氣象條件變化時(shí)，會(huì)使生長(zhǎng)著的稻谷站稈爆腰率增加。站稈爆腰率不但影響機(jī)械干燥的質(zhì)量，也影響精米成品率和口感。

干燥速度快也容易增加爆腰率。在干燥初期，稻谷水分越低越要降低干燥速度，一般認(rèn)為干燥速度在0.8~1.0%/h以下比較適宜。同時(shí)，在用熱風(fēng)干燥時(shí)，不導(dǎo)致發(fā)芽能力和食味下降的谷溫，大約為35℃。

如果將收獲后的高水分谷物堆積放置，由于稻谷的呼吸熱和微生物產(chǎn)生的活動(dòng)熱等原因，稻谷層內(nèi)部溫度升高，此時(shí)容易產(chǎn)生褐變。對(duì)于20%以上的高水分稻谷，應(yīng)在8 h以內(nèi)進(jìn)行干燥。

除了控制烘干過(guò)程，日本在品質(zhì)檢測(cè)和信息溯源方面，建設(shè)也相當(dāng)完善。

共同烘干設(shè)備一般是以混合處理為前提，在混合前需檢查每個(gè)農(nóng)戶的原料品質(zhì)。檢測(cè)流程為：進(jìn)料粗選后在稻谷稱重量時(shí)采樣測(cè)定水分，用樣品烘干機(jī)將稻谷樣品烘干到15%后，用自動(dòng)檢查裝備礱谷成糙米，同時(shí)去除掉末熟粒而得到每個(gè)樣品的整糙米率。

此外，使用食味計(jì)測(cè)定蛋白質(zhì)含量，顆粒評(píng)定儀測(cè)定每個(gè)米樣的內(nèi)在和外觀品質(zhì)，根據(jù)測(cè)定結(jié)果綜合決定每個(gè)農(nóng)戶稻谷的價(jià)格。

消費(fèi)者對(duì)食品的安全越來(lái)越重視，共同干燥設(shè)備不僅要追求高品質(zhì)和高效益，還導(dǎo)入了稻谷信息溯源系統(tǒng)，將生產(chǎn)加工流通中的所有信息，通過(guò)多種方式提供給消費(fèi)者。

利用品質(zhì)檢測(cè)儀是保證品質(zhì)、建立品牌的有效方法之一。一般蛋白質(zhì)含量低的大米味道好，近來(lái)利用蛋白質(zhì)分析儀進(jìn)行低蛋白稻谷的分類處理備受關(guān)注。利用水稻生育診斷系統(tǒng)，通過(guò)稻田的彩色圖像來(lái)推測(cè)稻葉中的含氮量，通過(guò)施肥管理最終控制大米的蛋白質(zhì)含量。

稻谷收獲時(shí)用食味計(jì)等儀器測(cè)定稻谷中的蛋白質(zhì)含量，根據(jù)蛋白質(zhì)含量的多少進(jìn)行分類后再混合烘干，有利于優(yōu)良稻谷的加工。

3節(jié)能減排措施

節(jié)減化石能源來(lái)削減CO2發(fā)生量，已成為全世界應(yīng)該解決的課題，節(jié)能減排是日本農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要任務(wù)之一。日本農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需化石能源已經(jīng)非常少，只占全產(chǎn)業(yè)的百分之幾，日本政府仍以農(nóng)業(yè)中生產(chǎn)量和種植面積最多的大米生產(chǎn)為中心，實(shí)施農(nóng)業(yè)方面的減排。

日本農(nóng)民每生產(chǎn)1 hm2水稻所消耗的能源是16526 kJ，其中烘干約占40%。在烘干設(shè)備的CE中，連續(xù)式烘干機(jī)烘干3000 t稻谷時(shí)的CO2排出量為401.5 t，按每噸糙米折算為0.136 t，而循環(huán)式烘干機(jī)烘干2500 t稻谷時(shí)則為184.8 t和0.092 t。

日本烘干能耗分布情況

（每1hm2的能源總消耗量：16526 kJ）

為了降低環(huán)境負(fù)荷，日本采取了低水分收割機(jī)技術(shù)、遠(yuǎn)紅外烘干技術(shù)、太陽(yáng)能利用技術(shù)和稻殼混合烘干技術(shù)等實(shí)用技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

低水分收割技術(shù)是指在收割的最佳期內(nèi)盡量在水稻水分下降時(shí)收割，這樣能有效減少烘干負(fù)荷。以低于2%正常水分收獲進(jìn)入烘干機(jī)，能源消耗可以降低23%，而且水分差越大，其削減效果就越明顯。所以，在水稻收割期內(nèi)，盡量達(dá)到低水分收割是對(duì)節(jié)能有效的。

遠(yuǎn)紅外烘干技術(shù)是對(duì)遠(yuǎn)紅外放射體進(jìn)行加熱，利用放射出的遠(yuǎn)紅外線和放射體加熱的殘熱進(jìn)行烘干。所以，大多被利用到循環(huán)式烘干機(jī)內(nèi)，不同的烘干機(jī)廠家，其放射體設(shè)置、熱風(fēng)室和集谷室等的位置有所不同。

遠(yuǎn)紅外烘干機(jī)的節(jié)能效果受機(jī)種、稻谷初期水分、進(jìn)料量、周圍氣候條件等多種因素影響，參考根據(jù)烘干成本，間接進(jìn)行節(jié)能評(píng)價(jià)。以初期水分25%為例計(jì)算，遠(yuǎn)紅外烘干機(jī)的成本較低，但具體低多少，沒(méi)有具體的數(shù)據(jù)。

太陽(yáng)能利用技術(shù)，是在玻璃室內(nèi)或透明溫室內(nèi)，設(shè)置縱向相連接的平面單元式烘干箱，利用旋轉(zhuǎn)型自動(dòng)反轉(zhuǎn)移送裝置，使谷物攪拌混合橫向移送同時(shí)進(jìn)行烘干。此烘干方式受天氣影響較大，雨天時(shí)需要輔助熱源，晴天時(shí)不需要化石燃料，是利用自然能源的節(jié)能系統(tǒng)。

稻殼混合干燥技術(shù)是將高水分稻谷和烘干后的稻殼混合，反復(fù)混合使稻谷的水分移至烘干后的稻殼，直到達(dá)到最終烘干水分的烘干方式。此烘干方式與循環(huán)式烘干機(jī)相比，可以節(jié)省煤油約30%、節(jié)省電力約40%，節(jié)能效果較高。但是，存在稻殼烘干設(shè)備需要使用化石燃料，需要混合倉(cāng)和混合烘干筒倉(cāng)等設(shè)備體積較大等問(wèn)題。

除上述4項(xiàng)節(jié)能技術(shù)，日本還使用生物質(zhì)燃料爐和儲(chǔ)藏中的冬季冷氣通風(fēng)技術(shù)，都能夠有效降低能耗。同時(shí)，目前日本還在嘗試糙米烘干技術(shù)、生物質(zhì)煤油混合利用熱風(fēng)控制技術(shù)等，降低CO2排放。

4結(jié)束語(yǔ)

在日本，為了確保烘干效率，確保烘干品質(zhì)，達(dá)到節(jié)能減排的目的，不斷引入新的干燥技術(shù)，并導(dǎo)入新的技術(shù)手段，值得中國(guó)的烘干機(jī)制造企業(yè)學(xué)習(xí)。