稻米及米饭的力学流变学特性的研究及其应用探讨

农产品的力学——流变学特性是设计有关加工机械、工艺的理论依据，而且可为减少其在收获、加工、贮藏、装运等环节的机械损伤，质量控制，开发新的消费产品以及质量评价提供新的途径及最佳参数。目前国内、外虽有一些研究农产品的力学——流变学特性的报道，但在这些研究中大多是研究大豆、小麦、玉米的，而稻米研究的非常少，相关报道少见，国外偶有研究，但只考虑了外界因素，还未见有关于稻米的品质性状对其力学——流变学特性的影响的研究。关于米饭粘弹性研究的也很少，以往评价米饭的食用品质主要是通过专家的感官品尝，这种方法存在很多弊端。因此，该课题的研究可以弥补前人的不足，以期达到对稻米及米饭的力学——流变学特性更完善的研究，为其加工处理、改良品质及品质鉴定提供更可靠的理论依据。 本文通过理论分析及试验研究相结合的方法，对稻米及米饭的力学流变学特性进行了研究。首先将稻米看成椭球体，应用图象识别的方法提取三轴尺寸，利用曲率半径公式推导出稻米籽粒在平板挤压时接触点处的曲率半径，应用赫芝(Hertz)接触理论分析了稻米籽粒的挤压方程及接触面上的应力分布，推导出稻米籽粒的挤压弹性模量。应用剪切理论分析了稻米及米饭的双面剪切的应力分布。理论分析了稻米及米饭籽粒的流变学模型及用z变换法识别了其松弛特性参数。然后通过试验研究了稻米籽粒的挤压力学特性，剪切力学特性及应力松弛特性，获得了稻米籽粒的挤压特性指标如弹性模量、挤压破坏能、挤压破坏力、挤压破坏应力，获得了剪切特性指标如稻米籽粒硬度、剪切破坏能、剪切破坏力及剪切破坏应力，获得了应力松弛特性指标如Maxwell单元个数、松弛模量、松弛时间等。研究了稻米的含水率、试验加载速度及品种对稻米的挤压特性指标、剪切特性指标及松弛特性指标的影响，通过多项式回归及多元逐步回归建立了力学指标随影响因素变化的回归方程，用于预测和控制稻米加工过程中的机械损伤。为了对稻米进行食用品质评定研究了米饭的剪切及松弛特性，获得了与米饭品质特性相关的力学流变学特性指标，如米饭硬度、剪切破坏能、剪切破坏力及米饭力松弛参数，研究了不同品种对米饭的力学流变学特性影响的因素，通过多元逐步回归建立了回归方程，用于预测稻米的食用品质及进行稻米的食用品质评定。