稻穀乾燥機作業原理

台中區農業改良場／何榮祥

前言

　　稻米一向被稱國人的主食，其生產主要滿足國內的需求。近年來由於 經濟發展和國民所得的提高，國人食米的消費量由民國65年每人每年130公 斤降至75年的78.7公斤，81年64公斤，15年間每人每年食米消費量大幅減 少了50%，整體稻米的消費型態已由量的需求轉為質的需求。為因應此一 趨勢，政府農政單位從稻米品種選育、栽培管理技術與加工技術等多方改 進，已使稻米品質大為改善。但台灣地處亞熱帶，潮濕多雨，常年溫度亦 高，稻穀收穫後必需立即進行乾燥，以避免產生霉變，造成損失，傳統日 曬法受天候影響甚鉅，品質難以控制；使用乾燥機可免天候影響，適當的 操作更可維持一定品質水準。目前台灣稻穀乾燥機雖已廣泛的為農民採用 ，但農民常採用快速烘乾法，導致稻穀之胴裂，降低碾米品質。同時亦有 可能因稻穀水份急速下降或烘乾至稻穀含水率過低，影響稻米品質。為避 免因乾燥不當造成損害，並確保其產品品質，目前全台已有50餘農會在農 林廳補助下，設立濕穀乾燥中心，農會直接收購濕稻穀並自行乾燥，但其 作業能量較諸台灣稻穀產量，所佔比例仍極為有限，故仍有待諸多農友在 使用乾燥機時多加留意，切忌貪快，以免數月辛勤耕作收穫，功虧一匱。

　　一般說來稻穀含水率若超過20%則儲存困難，在25℃以下，含水率15%的稻穀最多也僅可儲存約1年(表一)，國內穀倉溫度往往超過30℃，且稻穀 存倉時間有亦可能長達兩年上，所以政府在收購稻穀時，要求稻穀含率水 率不得超過13%，但一般做為小包裝良質米使用之稻穀儲存期間不超過半 年，其乾燥後含水率約14～15%。

表一、稻米含水率與存倉期間

日曬法乾燥的米比較好嗎？

　　傳統日曬法是將稻穀舖在曬場上，利用日光曝曬並配合人工適時翻動 ，以期乾燥均勻，可是乾燥期間極易受天候影響，在一期作收穫時若逢連 續晴天，在高溫之下，稻穀可能因乾燥過快，造成大量胴裂，若逢雨季， 又很難適時乾燥，二期作收穫時氣溫較低，雖無乾燥過快之顧慮，但乾燥 時間過長，費時費工，且容易參雜砂石，因此無法穩定有效控制品質。相 較下乾燥機除了可以避免天候的影響，更具有省時、省工及清潔效果，可 合理調節乾燥速度，使品質更容易控制，因此只要正確使用乾燥機，即可 得到高品質的稻穀。

乾燥原理

　　乾燥的目的在於均勻除去穀粒內部的水份。由於穀粒質地緊密，所含 水份難以液態形式傳遞，一般先要將稻殼表面的水份汽化後再由乾燥的空 氣帶走。在乾燥過程中，穀粒表面水份首先被蒸發，而致表面水份含量降 低，但穀粒中心部分水份仍高，於是中心部分的水份逐漸向外擴散，此種 擴散現象與表面水份蒸發型態不同，其擴散速率非常緩慢，尤其在乾燥末 期，此種現象更為明顯。

　　乾燥空氣也有程度上的差異，通常以「濕度」表示。完全不含水份的 乾空氣，濕度為零；乾空氣吸取水份到不能再吸取水份時，其濕度為100%，也就是所謂的「飽和」。所以濕度愈低表示空氣愈乾燥，也就是愈具乾 燥能力。另外，當空氣被加熱時，會受熱膨脹，比重減輕，濕度降低，乾 燥能力增加。

　　乾燥的空氣具有乾燥能力，相反的，乾燥的稻穀亦具有從潮濕的空氣 中吸取水份的能力，亦即所謂「回潮」。所以在空氣濕度低，空氣乾燥能 力大於稻穀回潮能力時，稻穀即被乾燥；相反的，空氣濕度高，稻穀回潮 能力大於空氣的乾燥能力時，稻穀含水率將回升。若空氣的乾燥能力與稻 穀的回潮能力相等，此時稻穀可維持一穩定的含水率，我們稱此含水率「 平衡含水率」。也就是將農產品置於某一特定溫度與濕度的環境下，經一 般長時間之後，農產品含水率會達到某一固定值，如環境的溫度與濕度不 再變化，則置於該環境下的農產品含水率也不再增減而達到一平衡狀態， 此一固定值含水率稱為平衡含水率。在不同空氣溫度與濕度下，農產品的 平衡含水率值也不同。平衡含水率可做為判斷農產品在某一大氣環境下是 否會發生減少水分即乾燥現象或發生增加水份即回潮現象。舉例來說，假 設一期作收穫期間大氣溫度平均為30度，空氣相對濕度為75%，則稻穀平 衡含水率根據表二大約為13.89%，也就是稻穀在這個環境下經過一段時間 後，其含水率將上升至13.89%，這就是為什麼農友在繳交政府收購之公糧 時，刻意將稻穀乾燥至含水率13%以下，並儘早繳至農會，以免檢驗時水 份過高而被拒收的原因。

　　瞭解上述乾燥原理後我們就可利用溫度計、濕度計與平衡水份表(表二)，來決定是否需要加熱以降低濕度，或是只要送風就可達到乾燥效果。溫 度太低，即使仍有乾燥能力，但乾燥時間會拖長；相反的，若提高溫度用 濕度甚低的空氣來乾燥，由於乾燥速度加快可能引起稻米胴裂，尤其在乾 燥末期應特別注意。

表二、稻穀之平衡含水率(濕基)

乾燥過程一般可分三個期間：

1.預熱期：由於農產品初溫較熱空氣溫度為低，加熱之後農產品溫度逐漸提上到乾燥空氣的濕球溫度，此時乾燥速率會增加，待到達恆率乾燥期即維持固定值。

2. 恆率乾燥期：所謂恆率乾燥期是指單位時間內自農產品單位面積蒸發出去的水分量為定值。農產品表面含有飽和水分，乾燥過程中由於熱空氣與農產品表面蒸氣壓 差，促使水氣移動到熱空氣流中。此一時期影響乾燥速率因素為農產品表面積、熱空氣之溫度、濕度及速度。由於質量交換速率平衡了熱傳速率，所以農產品表面維 持恆溫，且等於熱空氣的濕球溫度。

3.減率乾燥期：農產品水分由內部向表面移動的量逐漸減少，使得濕潤表面積開始減少，反之物料表面已乾燥面積及表面溫度則漸增，直到整個表面達到完全乾燥程度，此時表面溫度昇高到熱空氣乾球溫度。

乾燥機作業原理

　　箱式乾燥機：此種乾燥機構造簡單、造價廉，不用時可拆開折疊貯藏 。使用時稻穀堆積於有孔網板上方，空氣經油爐加熱後，以1/4～1馬力風 機送入網板下方空間，再經網孔向上通過物料層。乾燥稻穀時，每批乾燥 量約為600～1000公斤，屬於一種定置式厚層乾燥系統中，在厚層乾燥系統 中，由首先與熱風接觸的下層物料開始乾燥，熱風向上移動時將下層物料 蒸發之水分帶往上層，因往上移動的空氣溫度降低濕度增加，乾燥能力亦 隨之降低，此時若上層物料溫度低於露點溫度則有凝結水產生，故上層物 料仍處高含水率狀態。乾燥進行一段時間之後，待下層已全部乾燥到平衡 含水率時，乾燥層移到中間層物料，乾燥面則移到上層與中間層的介面上 。待乾燥層移到上層後，上層物料含水率才會逐漸減少。由於箱式乾燥機 具有這種由下往上逐層漸次乾燥的特性，故乾燥均均性不佳，為求乾燥均 勻需經常攪拌翻堆，費時費工，近年來在稻穀乾燥上已被市場淘汱，目前 僅應用於龍眼等特殊農產品之乾燥。

 　　循環式乾燥機：循環式乾燥機物料倒入 進料斗後，即由斗升機運送到乾燥機頂部， 物料由頂端往下掉落時，依次經過貯留槽和 乾燥室，最後落入輸送部，由螺旋輸送機運 往斗升機進料端，再次運往乾燥機頂部，物 料在乾燥機頂部與底部之間來回循環運動。 乾燥室內有數個錐形隔板，導引物料以散落 狀態或薄層狀態通過隔板間際，熱風透過隔 板孔洞吹向隔板間隙內的物料。循環式乾燥 機採用「間歇性的加溫」與「長時間均化」 互相交替而成，而構造原理如圖一。稻穀在 「乾燥層」當適當熱風加溫後，使穀粒表面 水分蒸發，再由排風機排出機外，經一定時 間加溫後，稻穀由於斗昇機送至上方之「均 化層」，利用穀粒內層與外層水分含量差異 ，以較長期時間讓水分由內層向外層擴散， 促使水分均化，如此反覆至乾燥至所要求之 含水率為止。

如何保持米質

1. 適時、適量的收穫：有好的原料才有好的產品。在瞭解乾燥機的乾燥原理後我們可以知道，正確的使用乾燥機最多只能保持原有送烘乾稻穀之品質。太早收穫會產生 過多青米，過熟收穫時稻穀易受收穫機與乾燥機之機械碰撞作用造成損壞，或稻穀在植株上受日夜溫差之冷熱膨脹收縮而產生胴裂。一般晴天收穫時，以米粒含水率 25%，槁葉水份75%左右為收穫適期，收穫量配合乾燥機之作業能量以「即收即乾」為原則，避免高水份的稻穀因堆積發熱，致使稻米品質變劣。若在雨天搶割 時數量太多，可先將稻穀乾燥至含水率18%左右，暫時出倉儲存，並於最短時間內進行第二次乾燥至所需之含水率。
2. 適當的調節溫度：由前面所述可知，乾燥溫度太高會導致稻米品質變劣，而乾燥溫度太低不合經濟效益。同時乾燥溫度又隨大氣溫度、濕度與入穀量而異，「平衡水 份表」使用亦不方便。為了方便，一般乾燥機上都備有熱風溫度表，可做為設定溫度之參考。在兼顧作業效率與米質的要求下，乾燥初期稻穀含水率在25%以上 時，配合稻穀之數量，選擇溫度設定表之最高溫度值進行乾燥，待稻穀含水率降至20～18%間再將熱風溫降低5度，並乾燥至所需之含水率即可。切忌貪快而任 意提高熱風溫度，以免造成大量胴裂。
3. 乾燥到適當的含水率：適當的乾燥溫度可以保持米質，但乾燥時間過久造成過度乾燥，此時除了乾燥造成之胴裂外，儲存期間亦會因吸濕作用造成胴裂，影響品質。 目前政府收購之稻穀因需做2～3年之長期儲存，為防止霉變，造成損失，故需乾燥至13%以下，但其它自用或做為小包裝良質米使用之稻穀，其儲存期一般不超 過半年，故只要乾燥至14~15%左右即可。
4. 注意乾燥機的保養：適時、適當的保養、檢修，可維持機械的優良性能。尤其是燃燒爐部份，避免燃油燃燒不完全，導致稻米含有油煙味，並浪費燃料。