稻米副产物加工利用现状及发展对策

2012-03-31施蕾

长江大学学报(自科版) 2012年11期

关键词：副产品米糠稻壳

施蕾

(长江大学农学院，湖北荆州 434025)

稻米副产物加工利用现状及发展对策

施蕾

(长江大学农学院，湖北荆州 434025)

对稻米加工中产生的主要副产物稻壳、碎米、米糠等的加工利用方式进行了综述，展望了产品利用途径，并探讨了稻米副产物加工产业发展对策。

稻米副产品；深加工；对策

我国是水稻种植大国，至今已有近7000年水稻种植历史。稻米作为主食在加工成大米的过程中产生约20%的稻壳、15%的碎米和10%的米糠等副产物[1]。据国家统计局数据，2011年我国稻米总产量20078万吨，分别产生约4000万吨稻壳、3000万吨碎米和2000万吨米糠。

长期以来，我国稻米加工主要集中在稻米初加工领域，对其副产品碎米、米糠、米胚、稻壳等利用较少，一般用作饲料或丢弃，造成了巨大的资源浪费和环境污染。国家发展改革委、国家粮食局发布的《粮食行业“十二五”发展规划纲要》中指出要明显提高稻米副产物综合利用率。可见，推进稻米加工副产物利用具有极大现实意义，通过合理利用可产生巨大的经济、社会和生态效益。为此，综述了稻米加工副产物的主要深加工利用途径，探讨了稻米副产物加工业发展对策，以期为提高企业核心竞争力、提升产品附加值，使企业获利、农民增收提供参考。

1 稻米副产物加工利用现状

1.1 稻壳

稻壳的主要成分是多缩戊糖、纤维素、灰分和木质素，还有少量的蛋白质、维生素和脂类[2]。稻壳深加工主要用作发电、吸附剂、化工材料、建材、生物制剂等。

1.1.1 稻壳发电

稻壳中可燃成分达70%以上，发热量12.5～14.6MJ/kg，约为标准煤的一半。稻壳挥发分高，达50%以上，较易着火燃烧[3-4]。近十年来，我国稻壳发电机组以每年30～40套的速度递增，且实现了企业自发电与国家电网自动切换。我国《可再生能源中长期发展规划》中明确提出到2020年生物质发电装机3000万kW，稻壳发电作为一种生物质能源发电途径符合国家发展需要。

稻壳发电主要通过2种技术路径实现。

(1)稻壳直燃发电稻壳进入专用锅炉后直接燃烧，产生高热蒸气进入气轮机做功，驱动发电机发电。燃烧的烟气经省煤器、空气预热器降温，再经电除尘器引风机由烟囱排至大气，余热可用于生产、生活供热。燃烧后的稻壳灰可作为建筑和化工材料[3]。稻壳直燃发电投资大、设备简单、效率高，适合大规模大米加工厂使用(3000kW装机以上)。目前应用较为成熟的是丹麦BWE公司的水冷振动炉排炉和Foster wheler的循环流化床锅炉。

(2)稻壳气化发电稻壳在燃料炉中与空气进行缺氧燃烧，燃烧时可产生可燃性混合气体。经除去灰尘和焦油等杂质后进入燃烧炉中燃烧。燃烧生成的高温气体驱动气轮机做功发电[5]。稻壳气化过程中产生大量余热可满足生产、生活供热，燃烧后产生的稻壳灰可作为其他化工产品原料。稻壳气化发电投资小、建设周期短，适合中小型加工企业使用(装机量小于800kW)。

1.1.2 化工材料

(1)糠醛糠醛尚无法通过石油化工原料合成，主要使用多缩戊糖含量高的玉米芯、甘蔗渣、稻壳等生产。稻壳在稀酸液中，加热加压可使稻壳中的缩聚戊糖水解成戊糖，戊糖再脱水生成糠醛[6]。目前，每吨糠醛的价格过万元，且市场需求旺盛，在我国南方地区使用廉价易得的稻壳作为替代原材料，具有巨大的应用前景。糠醛可用于橡胶、树脂等化工产品合成，也是多种药物的原料[6]。

(2)活性炭稻壳在低于800℃温度下缺氧燃烧可得到未完全燃烧的炭化稻壳，炭化稻壳进一步加工可生产稻壳活性炭。活性炭主要用来脱色、脱腥以及空气净化、污水处理等，在食品、印染、化工和环保等工业应用非常广泛[7]。

(3)水玻璃水玻璃即为硅酸钠。经燃烧后的稻壳灰中所含的SiO2在加温、加压的条件下与烧碱溶液发生反应，经分离即可得水玻璃。其主要用于电视荧光粉、粘接剂、洗涤剂、防火剂、防腐剂、展色剂、涂料等[7]。

(4)白炭黑稻壳中无定型结构SiO2含量高达21%，是制备白炭黑的理想原料。将稻壳燃烧后经碱化再酸化、沉淀、洗涤、干燥即可得。通常可与水玻璃联产经济效益更明显。白炭黑是一种重要的化工原料，可用作耐高温、高绝缘性材料，广泛应用于陶瓷、光纤、太阳能、橡胶、造纸等工业[2,6-7]。目前国内益海(佳木斯)已有一定的生产规模，但产品质量目前无法达到国际标准。

1.1.3 建筑材料

燃烧后的稻壳灰掺入混凝土中会使建筑的坚固性、抗腐蚀性增强；稻壳灰与石灰反应可制成具有防潮、不结块特性的稻壳灰水泥；稻壳灰添加到涂料中，可使涂料常见的龟裂现象消失。稻壳与水泥、树脂混合均匀后，制成具有防火、防水、隔热性能砖块。经粉碎后的稻壳粉可与塑料树脂、碳酸钙、阻燃剂等配料采取一定的配比，制成致密性好、易加工的型材[8-9]。

1.2 碎米

碎米具有与整粒米在形态上具有差异，其化学组成完全相同，一般不作为口粮销售。碎米主要由淀粉与蛋白质组成。

1.2.1 大米淀粉

大米中淀粉的质量分数占其干物质的90%左右[10]，颗粒均一，粒径约为2～8μm。大米淀粉糊化后吸水快，质构柔滑，具有脂肪的口感，且容易涂抹开[11]。大米淀粉通常采用碱法处理，利用其不溶于水的特性分离制备。天然大米淀粉可用于羹汤、沙司和方便米饭中作为增稠剂；替代脂肪用于低脂食品和化妆品。大米淀粉消化率高达98%～100%，并且大米淀粉中的结合蛋白具有完全非过敏性，可用于婴幼儿食品和部分特殊食品[12]。

大米淀粉还可以通过物理、化学和酶法处理等方法加以改性以满足特殊的需要。例如不能被胰淀粉酶酶解的抗性淀粉，具有吸附效果的多孔淀粉、慢速消化淀粉等。其中，经次氯酸盐氧化后的大米氧化淀粉还可用于造纸、纺织、建筑行业。

1.2.2 大米蛋白

大米中的蛋白质含量为7%～9%。大米蛋白属于低过敏性蛋白，含丰富的赖氨酸，其生物价为77。大米蛋白可加工成蛋白粉、蛋白饮料、蛋白发和培养基等[13-14]。国内对大米蛋白的研究热点主要集中在大米改性蛋白、功能性多肽、抗性蛋白、可食用涂膜等高附加值产品。大米蛋白含量超过90%的产品的国际贸易价比大豆分离蛋白的价格高约40%。

1.3 米糠

米糠含有稻米中60%～70%的生理活性物质，主要是生育酚、生育三烯酚、谷维素、二十八碳烷醇、α-硫辛酸、角鲨烯、神经酰胺、六磷酸肌醇酯等[15-16]。米糠主要被用作饲料，其中的有效成分未被合理利用。对米糠进行产品开发主要涉及到米糠油、米糠膳食纤维、米糠蛋白、米糠多糖等，主要应用于食品、日化和医药三大行业中。

1.3.1 米糠油

米糠中含油率为16%～22%，且米糠油中油酸和亚油酸比例约为1∶1。米糠油中含有谷维素、角鲨烯、生育三烯酚等功能性生理活性物质，具有预防心血管疾病、降低胆固醇、改善血液微循环等功能[16]。“十二五”食品工业规划中明确提出了要加快研发和推广米糠油，可见其发展前景广阔。

目前，我国不到15%的米糠用于制取米糠油，由于米糠中富含多种油溶性物质，精制较为困难，且酸价高、色泽深难以作为高档食用油而提升附加值[17]。

1.3.2 米糠膳食纤维

经脱脂后的米糠中膳食纤维的含量可达30%～50%。膳食纤维能够平衡人体营养、调节机体功能，可改善人体肠道功能，降低胆固醇吸收[18]。米糠膳食纤维被添加在焙烤食品中以提高持水性、柔软性；加入面制品中使强度增强；也可制成低热型火腿。米糠膳食纤维在饮料、早餐和休闲食品中，用来改善食品的口感和营养。经超微粉碎处理后的米糠膳食纤维口感差的问题，将其制成咀嚼片直接食用。米糠油与米糠膳食纤维的联产使其经济效益更明显[18-19]。

2 稻米副产物加工产业发展对策

随着我国稻米产量的逐年增加，传统加工方式已很难进一步提升其附加值。近年来，广大科技工作者对稻米副产物加工利用行了大量卓有成效的研究，部分已经在工业中得到了应用。但是，与国外相比还具有较大的差距，主要体现在：企业对稻米副产品循环利用提升附加值的意识不高，满足于现有加工方式所获利润；稻米加工企业分散，副产品较难收集，且标准不统一；加工技术和装备落后，产品品质较低；生产自动化程度低，能耗高，用工量大，物流成本高企，导致产品利润较低。

虽然我国稻米加工业已经得到了长足的发展，但是其副产品加工能力尚处于低水平阶段。因此，大力发展稻米副产物加工有利于提升稻米加工业整体水平，还有利于降低稻米加工企业生产成本。

2.1 加强政策引导

稻米副产品加工利用符合循环经济的“减量化、再利用、资源化”原则，是我国稻米加工业实现可持续发展战略的必然选择，是走新型工业化道路的重要途径之一，对“十二五”提出的加快转变经济发展方式有重要的意义。同时，在粮食主产区发展稻米副产品加工业，为大宗农产品增值转化提供了另一条途径。在我国，稻米副产品加工业起步晚、层次低、规模小、布局散，仅有不到1/3的稻壳和1/5的米糠被深加工利用，且尚未形成一定的产业规模。因此，政府要加强规划指导、提高企业发展稻米副产品利用意识、指引稻米副产加工产业发展方向，对稻米加工及稻米副产品加工企业要继续加大扶持力度，制定符合我国国情的稻米副产品综合利用产业发展专项规划，逐步引导。

2.2 加大资金扶持

有研究表明，我国大部分农产品加工企业抵抗财务风险的能力较弱，这其中最主要的来自于资金风险，稻米副产品加工企业也不例外。稻米副产品加工企业原材料采购季节性强且价格波动大、筹资渠道狭窄、产品销售受国内外市场的影响大等特点，且我国稻米副产品加工企业尚处于起步阶段，多属于稻米加工企业的延伸项目，企业自有资金不足，融资能力差，贷款门槛高[20]。资金问题正是困扰稻米副产品加工企业进一步发展的根结。因此，要继续加大资金扶持力度，保障企业稳步发展。一是财政支持。国家、省、市、县涉农相关部门要设立稻米深加工利用的专项建设资金，优先选取具有一定规模的稻米副产品深加工企业的技术引进、设备改造、品牌推广、平台建设、产品推介等进行有计划的分类扶持；市、县财政部门利用贷款贴息、先征后补、以奖代补、投资参股等方式灵活处理；发展多元化投资渠道，引入社会资本、外资企业投资等进入稻米副产品加工行业。二是税收扶持。落实涉及稻米副产品加工的相关税收扶持政策，按规定免征、减征企业所得税。对认定为高新技术企业，减按15%的税率征收所得税。三是金融支持。放宽信贷政策，增加信贷额度，保障资金供给。对成长性好、竞争力强的稻米副产品加工企业，其授信额度要逐年增加；实行各级有关部门向金融部门推荐政策，优先贷款，并给予利率优惠；对于企业的原材料采购、技术改造等项目，可根据企业发展情况发放短中期流动资金贷款和中长期贷款；大力支持发展前景好、经济效益明显的稻米副产品加工高新技术企业中小企业板上市融资，分担企业风险；开展稻米副产品加工企业融资担保。

2.3 推进平台建设

长期以来，我国稻米加工企业呈现出多、散、小的特点，这就使稻米副产品加工的原料供应成为了发展瓶颈之一。同时，原材料的异地采购又会造成物流成本高企，难以获得利润甚至亏本经营，这就导致企业积极性不高，进一步限制产业发展。未来10年，我国计划将建成约100个粮食加工业园区[21]。这就需要抓住机遇，在稻米主产区建立稻米加工园区，使稻米加工企业集中化，产生大量的稻米加工副产物可保障一定数量的稻米副产品加工企业原材料供应；加快中小企业合并重组，实现企业规模化运行，也可避免重复建设；建立信息平台，为企业提供供给信息，促进稻米副产品产地就地或近地加工，避免劳动力资源浪费，降低加工成本。推进平台建设，可使企业优势互补，资源互为利用，构架合理的稻米加工体系，使大米、碎米、稻壳、米糠等能够物尽其用。

2.4 支持龙头企业做大做强

农副产品加工龙头企业在行业内具有资金、人才、市场优势，扶持龙头企业能发挥其开拓市场、引导生产、加工转化、销售服务等作用[22]。按照“资金优先、人才优先、项目优先”的原则，着力培育一批科技含量高、具有区域竞争优势的龙头企业。龙头企业做大做强可起到带动稻米加工企业产业链延伸、培育新兴市场、促进技术进步的效果，真正做到将我国稻米副产品加工业从资源优势转变为市场、技术优势。目前，我国益海(佳木斯)、湖南金健米业、中兴能源(湖北)等区域性龙头企业在当地政府的大力扶持下，其稻壳生物质发电、淀粉糖、大米蛋白、米糠油等深加工方面取得了一定的成绩。

2.5 规范行业发展

稻米副产品加工行业尚处在起步阶段，国内已有30余家企业涉足。随着市场和技术的成熟，会有更多的企业进入。若不加以规范，将会导致行业不合理发展、工厂重复建设、市场的无序化竞争、产品品质低劣等现象发生。行业的规范需要政府、企业、科研机构的综合发力。一是吸纳政府、企业、科研机构组建中国稻米副产品加工行业协会，整合优势资源探索行业发展方向，规范行业布局，优先设置在稻米主产区和市场需求大的区域；二是建立企业市场准入制度。建立稻米副产物深加工产品对应的质量标准和对口检测机构，特别是涉及稻米中的功能性成分，要严把质量关。稻壳生物质发电要严格把控环评关，以经济和社会效益为准绳，不能以牺牲环境为代价。

2.6 增加科技投入

我国稻米副产品加工业科技水平低，依赖国外的技术，主要表现在高新技术应用、高纯度产品制备、自动化装备制造等方面。要改变这一现状，就需要鼓励自主创新，提供科研创新资金支持。各级科技部门设立“稻米副产品利用研究与开发专项资金”，鼓励科研院所与相关企业联合申报，开展关键共性技术攻关与推广。对于属于国际前沿性研究可纳入“973”项目范围。对技术先进、经济和社会效益明显的企业和科研院所进行先期资助、后期奖励，特别是稻壳生物质发电设备研发、米糠油脱酸、药品级神经酰胺和六磷酸肌醇酯制备等技术难题以先期资助为主。企业设立奖励基金，加大对稻米副产物深加工项目关键技术和核心设备的研发、升级改造的资金投入。

2.7 培养实用型人才

我国自建国初期就设立粮食专业学校，开办了粮食加工专业，但是其人才培养中涉及稻米副产品加工的少且浅显。而稻米副产品的加工利用又涉及到食品、生物、化工、机械、医药等多学科交叉领域，这就导致了相关专业人才的匮乏。依托传统粮食深加工特色的高等院校及科研院所，采取“订单式”定向培养方式，培养适合稻米副产品加工业发展的专业人才；加强国际合作交流，采取定期交流、联合培养、聘请专家等方式，加快先进科技成果的吸收转化；加强稻米副产品加工业从业人员职业技能培训，提高从业人员素质。以高等院校和行业协会培训为主体，企业内部培训为辅，理论与实践相结合，要注重实际操作技能。

[1]Shih F F.Value-added uses of co-products from the milling of rice[A]．Food of 21st Century-Food and Resource, Technology, Environment(Ⅱ)[C].Beijing：China Light Industry Press，2000:406-410.

[2]刘学彬.稻壳的综合利用[J].现代化学农业,1996,(11):37-38.

[3]刘化.大米加工企业稻壳发电发展现状[J].粮食与饲料工业，2010,(2):1-3.

[4]王圣保,杨立新.我国稻壳生物质能源发电技术应用与产业发展规划研究[J]．农机化研究，2011,(9):10-14.

[5]Bridgwatert T．Biomass for energy[J].J Sci Food Agr,2006,86:1755-1768.

[6]刘小梅,郑典模,温圣达.稻壳的资源化利用[J].山东化工,2008,37(5)：35-37.

[7]朱永义.稻壳综合利用技术与产业化前景[J].粮食加工,2010,35(1):43-45.

[8]蔡碧琼,陈新香,黄明堦.稻壳的综合利用及研究进展[J].农产品加工学刊,2010,(4):55-56.

[9]于秋生,伍立新,陈林,等.稻谷的全利用[J].中国科技成果，2011,12(14):64-68.

[10]迟明梅,方伟深.碎米资源的综合利用[J].粮食加工，2006,31(4):39-41.

[11]丁文平,王月慧,丁霄霖.大米淀粉胶凝和回生机理的研究[J].粮食与饲料工业,2003,(3):11-16.

[12]彭雅丽,吴卫国.国内外变性淀粉发展概况及国内研究趋势分析[J].粮食科技与经济,2010,35(3):51-52.

[13]阳仲秋,林亲录,刘星.大米蛋白的提取及其产品开发[J].中国食物与营养，2009,(3):27-29.