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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，為了彌補此缺點日本使用系統(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，達到糧食自給率50%只用了560萬hm2農(nóng)地。

農(nóng)業(yè)在日本是高補助與保護產(chǎn)業(yè)，日本政府鼓勵小規(guī)模耕作，而不是美國的大規(guī)模耕作。尤其稻米是高保護產(chǎn)業(yè)，采用超高的490%的關(guān)稅阻擋外國米，1988年之前還限制進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口，日本是歐盟最大的糧食出口對象。

2016年日本人口總量為1.27億人，其中農(nóng)林業(yè)勞動力268萬人，占4.32%。當(dāng)前，日本年稻谷產(chǎn)量約900萬t，按照WTO的協(xié)議，日本每年還需進口77萬t大米，被稱為MA米。日本是世界上單位土地產(chǎn)出量第一的國家，水稻單產(chǎn)超過5000 kg/hm2。

在日本，水稻收獲含水率一般為18%~20%，儲存的安全水分為15%。日本的烘干機是從20世紀(jì)60年代開始發(fā)展起來的，通過技術(shù)進步和政府補貼政策的推動，早在1998年每100個農(nóng)戶平均烘干機保有量就達到42.3臺，全國烘干機保有量在110萬臺以上。

在機械烘干中，個體農(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)費運營。

1研發(fā)模式

日本烘干機的發(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、普通循環(huán)式烘干機和連續(xù)式烘干機幾個階段，目前小型烘干機以1~8t循環(huán)式為主導(dǎo)，大型烘干設(shè)備多為連續(xù)式。

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

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

日本烘干機企業(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。

烘干機年產(chǎn)量約3萬臺。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器人。生產(chǎn)的烘干機質(zhì)量好、精度高、自動化程度也高。

日本的烘干機研究組織主要分農(nóng)林水產(chǎn)省下屬的農(nóng)業(yè)機械研究所和烘干機生產(chǎn)企業(yè)。農(nóng)林水產(chǎn)省主要負責(zé)研究制定烘干機等農(nóng)業(yè)機械有效利用的指導(dǎo)性政策和急需解決的重大科研項目管理，農(nóng)業(yè)機械研究所主要進行烘干機有關(guān)的基礎(chǔ)研究和先進技術(shù)開發(fā)，生產(chǎn)企業(yè)則根據(jù)市場需求負責(zé)開發(fā)系列化的烘干機產(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，支出專項科研經(jīng)費資助“農(nóng)業(yè)機械緊急開發(fā)事業(yè)”項目，由農(nóng)業(yè)機械研究所和生產(chǎn)企業(yè)對急需的農(nóng)業(yè)機械進行研究開發(fā)，其中包括遠紅外稻谷烘干機。

遠紅外烘干機具有節(jié)能、低噪音等優(yōu)點，代表了日本當(dāng)今烘干機的發(fā)展方向，目前有超過3萬臺在使用。

在烘干機研究開發(fā)方面，日本十分重視技術(shù)創(chuàng)新，舍得投入經(jīng)費。農(nóng)業(yè)機械研究所設(shè)有稻谷烘干加工研究、實驗室，而烘干機生產(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)代化的研究和試驗手段。

如對遠紅外烘干機的研究，日本政府在1993—1997年每年提供8000萬日元（約合人民幣500萬元），由農(nóng)業(yè)機械研究所牽頭研制開發(fā)，待產(chǎn)品推向市場并有效益后，再根據(jù)貢獻大小和事先的約定，給農(nóng)業(yè)機械研究所利潤分成。

2品質(zhì)保障措施

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

在日本，水稻的收獲最佳時期是出穗后40~45天，積溫900~1000℃。如果過了適當(dāng)?shù)氖斋@時期，在降雨和結(jié)霜等氣象條件變化時，會使生長著的稻谷站稈爆腰率增加。站稈爆腰率不但影響機械干燥的質(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，一般認為干燥速度在0.8~1.0%/h以下比較適宜。同時，在用熱風(fēng)干燥時，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)生的活動熱等原因，稻谷層內(nèi)部溫度升高，此時容易產(chǎn)生褐變。對于20%以上的高水分稻谷，應(yīng)在8 h以內(nèi)進行干燥。

除了控制烘干過程，日本在品質(zhì)檢測和信息溯源方面，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農(nóng)戶的原料品質(zhì)。檢測流程為：進料粗選后在稻谷稱重量時采樣測定水分，用樣品烘干機將稻谷樣品烘干到15%后，用自動檢查裝備礱谷成糙米，同時去除掉末熟粒而得到每個樣品的整糙米率。

此外，使用食味計測定蛋白質(zhì)含量，顆粒評定儀測定每個米樣的內(nèi)在和外觀品質(zhì)，根據(jù)測定結(jié)果綜合決定每個農(nóng)戶稻谷的價格。

消費者對食品的安全越來越重視，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，通過多種方式提供給消費者。

利用品質(zhì)檢測儀是保證品質(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，近來利用蛋白質(zhì)分析儀進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)，通過稻田的彩色圖像來推測稻葉中的含氮量，通過施肥管理最終控制大米的蛋白質(zhì)含量。

稻谷收獲時用食味計等儀器測定稻谷中的蛋白質(zhì)含量，根據(jù)蛋白質(zhì)含量的多少進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)式烘干機烘干3000 t稻谷時的CO2排出量為401.5 t，按每噸糙米折算為0.136 t，而循環(huán)式烘干機烘干2500 t稻谷時則為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)境負荷，日本采取了低水分收割機技術(shù)、遠紅外烘干技術(shù)、太陽能利用技術(shù)和稻殼混合烘干技術(shù)等實用技術(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收割，這樣能有效減少烘干負荷。以低于2%正常水分收獲進入烘干機，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)，盡量達到低水分收割是對節(jié)能有效的。

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

遠紅外烘干機的節(jié)能效果受機種、稻谷初期水分、進料量、周圍氣候條件等多種因素影響，參考根據(jù)烘干成本，間接進行節(jié)能評價。以初期水分25%為例計算，遠紅外烘干機的成本較低，但具體低多少，沒有具體的數(shù)據(jù)。

太陽能利用技術(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)型自動反轉(zhuǎn)移送裝置，使谷物攪拌混合橫向移送同時進行烘干。此烘干方式受天氣影響較大，雨天時需要輔助熱源，晴天時不需要化石燃料，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，需要混合倉和混合烘干筒倉等設(shè)備體積較大等問題。

除上述4項節(jié)能技術(shù)，日本還使用生物質(zhì)燃料爐和儲藏中的冬季冷氣通風(fēng)技術(shù)，都能夠有效降低能耗。同時，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

在日本，為了確保烘干效率，確保烘干品質(zhì)，達到節(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，值得中國的烘干機制造企業(yè)學(xué)習(xí)。