稻谷等温干燥-缓苏过程数值模拟及优化

利用稻谷干燥热湿传递数学模型,对稻谷等温干燥-缓苏过程进行数值模拟,对比分析了缓苏条件下干燥稻谷籽粒内部水分分布变化规律。结果表明：与热风温度60?℃下单纯干燥过程相比,缓苏降低了稻谷内部的水分梯度峰值,缩短了干燥时间,同时将籽粒干燥终了水分梯度降低接近50%。通过参数研究,发现缓苏温度、缓苏比和缓苏时间是缓苏过程的重要参数,并提出干燥-缓苏过程的优化机制,即在稻谷籽粒干燥缓苏过程初期设置短时缓苏、中期单纯干燥、后期长时缓苏,可有效地降低水分梯度过程最大值和终了值,缩短缓苏时间和减少次数。本研究为稻谷干燥缓苏提供了理论和技术支持。     

稻谷薄层热风干燥工艺优化及数学模型拟合

对稻谷进行薄层热风干燥,采用正交试验方法研究稻谷在不同热风温度、初始含水率和热风风速条件下的热风干燥特性,比较10种数学模型在稻谷热风干燥中的适用性。结果表明:稻谷在热风干燥过程中没有出现明显的恒速干燥阶段,且干燥主要发生在降速干燥阶段;热风温度是影响稻谷热风干燥的最主要因素,其次是初始含水率;取初始含水率20%、热风温度50℃、热风风速1.4 m/s的方案为稻谷的最优热风干燥工艺,此时的最佳数学模型为Page模型;缓苏可有效抑制稻谷的爆腰率,缓苏温度越高,缓苏时间越长,缓苏效果越好;当初始含水率24%、热风温度40℃时,实验值和模型值的相对平均误差分别为1.563%和1.474%,表明模型预测的干燥曲线和实验所得的干燥曲线一致性较好;随着热风温度的升高,稻谷的有效水分扩散系数变大,经热风温度从40℃升高到60℃,其有效水分扩散系数由9.69×10~(-10) m~2/s增加到10.77×10~(-10) m~2/s,稻谷的干燥活化能为47.1 k J/mol。     

稻谷热风干燥关键技术工艺优化的研究

为解决稻谷在热风干燥过程中籽粒出现应力裂纹(爆腰)的难题,文章主要针对稻谷热风干燥过程中的多个影响因素进行探讨,并在此基础上选择出热风温度、风速、干燥后缓苏时间3个关键因素,采用响应面分析方法,以稻谷籽粒的应力裂纹率为响应值,进一步对热风干燥关键技术工艺进行优化。结果表明,稻谷热风干燥较佳工艺条件为:热风温度40℃、风速0.25m/s、缓苏时间30min、稻谷初始水分含量控制在25%以下,稻谷干燥后采取慢速冷却方式(15℃),在此条件下能够有效降低稻米在干燥过程中的应力裂纹率。     

干燥后玉米水分不均匀度影响因素的分析与建议

本文根据对顺流式、顺逆流式、混流式、横流式、双塔玉米干燥机及小型玉米干燥机进行全面技术性能测试结果，分析影响玉米干燥后水分不均匀度高的因素。通过对工艺结构的研究分析和实际测试结果的线性分析，认为玉米干燥机工艺结构、穿越粮层风速和粮层厚度是影响干燥后玉米水分不均匀度的主要因素，并针对已有玉米干燥机及新建玉米干燥机，分别提出解决问题的方法。     

玉米籽粒缓苏干燥过程动力学分析

对玉米籽粒的缓苏干燥过程进行了理论分析,并假设玉米籽粒为轴对称结构、各向同性的均匀物质,建立了玉米籽粒的缓苏干燥数学模型,利用COMSOL Multiphysics模块进行了热质传递过程的模拟研究。结果表明,该模型可较好地模拟玉米籽粒的干燥过程。利用该模型模拟研究了不同干燥条件下玉米籽粒温度、干燥时间、缓苏时间、缓苏度的变化及其对干燥速度的影响。结果表明,玉米籽粒内外温度在3~5 min内即可达到热风温度,玉米籽粒内部最大水分梯度出现在热风干燥5~10 min后,不同干燥阶段不同初始含水率对缓苏度的影响很小,缓苏60 min水分梯度可以基本消除。利用该优化工艺参数对玉米籽粒交替进行热风干燥和缓苏干燥,可使总的热风干燥时间最少,实现节能目的。     

基于核磁共振检测的小麦干燥特性实验研究

利用干燥箱装置进行小麦薄层恒温干燥实验,采用低场核磁共振技术检测小麦颗粒内部水分的不同结合形式并分析温度对干燥过程中各结合形式含水量及变化规律的影响。通过厚层横流式系统干燥实验验证和分析温度、风速以及缓苏过程对小麦干燥特性的影响。结果表明：小麦颗粒内化合水(T₂₁)与强结合水(T₂₂)是干燥过程中水分流失的主要来源。不同干燥温度对不同结合形式水分的散失和迁移的影响程度不同。适宜的温度和风速能够改善小麦的干燥均匀度、爆腰率,提升小麦整体干燥效果和小麦品质。在厚层横流式系统干燥厚层小麦实验中,适宜的穿透风速为0.4 m/s,温度70℃,此时小麦干燥均匀度为3.01%,爆腰率0.67%;在此条件基础上,先保持70℃干燥70 min,使干基含水率降至约20%,再用50℃干燥13 min后恢复70℃干燥30 min结束干燥的缓苏干燥方式,干燥效果最佳。     

低温干燥系统配置的改进及应用

1 低温干燥机 NEW PRO-120HH型低温干燥机的结构示意见图1。 1.1工艺参数及技术指标（见表1） 稻谷经干燥机上的提升机进入干燥仓,直至装满。干燥机工作时,利用燃烧机加热的热风在干燥部对稻谷进行干燥,加热温度可根据稻谷的水分及环境温度进行设定。经过一次干燥的稻谷,经回转阀排出集中在干燥机底部,     

低温热泵穿流干燥新鲜稻谷实验研究

利用自主研发的搅拌式-热泵穿流干燥仓,研究了新鲜稻谷的脱水过程.考察了热泵干燥条件对稻谷干燥品质和过程性能的影响.结果表明,稻谷热泵干燥一直处于降速干燥阶段;当热泵干燥温度为35℃时,干燥仓可用7.5h将300kg稻谷从25％的初始含水率降至14％,过程单位能耗为2022kJ/kg water,爆腰增率为1.3％.通过与热风干燥、自然晒干过程比较发现,较之自然晒干,热泵干燥可以大幅度缩短干燥时间,阻止稻谷发霉;较之热风干燥,温和的热泵干燥可以获得较低的爆腰增率,单位能耗低.该结论可以为基于热泵干燥技术的循环式干燥机以及间歇式大型干燥机械的开发提供依据.     

间歇干燥及缓苏对高水分稻谷干燥品质的影响

对高水分稻谷进行了间歇干燥,研究干燥段数和缓苏温度对稻谷干燥品质的影响,并应用隶属度分析法对干燥品质进行综合评价。结果表明,间歇干燥可缩短干燥时间,与连续干燥40℃缓苏组相比,4段60℃缓苏组的干燥时间缩短了26.36%。间歇干燥可显著地降低干燥后稻谷的爆腰率,提高整精米率。高温缓苏(50、60℃)时,缓苏温度对整精米率影响优于干燥段数。热风干燥后稻谷的脂肪酸值增加,发芽率降低。隶属度分析法得出优化后的干燥条件为:干燥段数为2段,缓苏温度为60℃,综合分为最大值0.80。     

稻谷热风与真空干燥特性及其加工品质的对比研究

比较稻谷热风与真空干燥特性及对其加工品质的影响,为有效改善稻谷加工品质提供依据。通过对初始水分为26.5%的稻谷进行热风和真空干燥试验,研究热风干燥和真空干燥对稻谷的干燥特性和其加工品质的影响。结果表明:干燥温度越高,稻谷的平均降水速率越大,且真空干燥平均最大降水速率大于热风干燥平均最大降水速率;热风干燥在干燥开始后的5～10min降水速率出现最大值,真空干燥在干燥开始后的5～15min降水速率出现最大值。随着干燥温度的升高,稻谷的爆腰率上升,出糙率和整精米率下降;相同的干燥温度下,真空干燥稻谷的加工品质优于热风干燥稻谷的,其中爆腰率最为明显。对于高水分稻谷采用真空干燥可以提高稻谷的加工品质。     

多干燥层批次式稻谷干燥机的间歇循环工艺研究

针对批次式稻谷干燥机的缓苏层与干燥层有效容积的比值在4~8,需连续循环工作时,增加了动力消耗及运动部件对稻谷损伤的问题,设计多干燥层批次式稻谷干燥机,使缓苏层与多个干燥层有效容积之和的比值1,并采用静止干燥与循环干燥相结合的间歇循环烘干工艺。现场试验表明:与现行稻谷干燥工艺相比较,该工艺可减少干燥机循环动力消耗40%,并使干燥机提升、布料、排料机构对稻谷损伤率降低50%,且在保证干燥品质的前提下,比相同容积的批次稻谷干燥机产量提高约3%。     

基于温湿度控制的箱式果蔬热风干燥机设计

设计了一种基于温湿度控制的箱式热风干燥机,该干燥机主要由内循环风机、加热管、加湿装置、称量装置和控制系统等部分组成。胡萝卜干燥(干燥温度60℃,热风相对湿度20%)试验表明,干燥室内部温湿度和风速流场均匀,不同位置干燥时间一致,均为6h;相同焓值下,不同温度的干燥介质物料升温曲线一致;干燥前期较高相对湿度,后期较低相对湿度有利于缩短干燥时间。     

稻谷干燥过程计算机模拟软件的初步研究

利用ＴｕｒｂｏＣ２．０编制了一个界面友好、操作方便的稻谷干燥过程模拟软件。该软件不权可以预测稻谷烘干后的平均水分、温度以及稻谷各层水分和温度分布、而且可以确定介质的温度、湿度、流量及稻谷的初始含水量对干燥机性能的影响。     

浅析玉米干燥机工艺结构对干燥后玉米水分不均匀度的影响

通过对顺逆流式、混流式玉米干燥机进行的全面技术性能测试,证实了使用混流式玉米干燥机干燥玉米后,其水分不均匀度要比使用顺逆流式玉米干燥机的低,通过对影响玉米干燥过程的工艺结构进行分析研究,探讨了解决玉米干燥后水分不均匀度高的方法。     

隧道式干燥机风速与温度分布及协调性

隧道式干燥机隧道内部风速和温度的分布不均匀是导致干燥效率低、干燥不均匀的主要原因。通过对隧道内风速分布规律的研究,为对设备进行进一步优化改造和对物料进行干燥参数实验研究提供理论依据。由于风速原因,致使设定温度与实际得到的介质温度并不相符,这就需要对温度进行校正。利用自行研制的隧道式热风干燥机对隧道内部的风速进行了研究,并研究了风速对实际介质温度的影响及其协调性。     

稻谷在超声波和热风联合作用下的干燥工艺研究

我国粮食干燥机存在的问题主要是燃料利用效率低,同时干燥后的粮食品质较低。以超声波干燥和热风干燥相联合的联合干燥方式进行稻谷干燥试验,探究超声波对稻谷干燥过程的影响。在热风温度为40℃,风速为3 m/s,超声波作用时间为3 min的条件下探究超声波功率、超声波作用时间间隔和超声波作用距离对稻谷干燥性能和品质的影响。结果表明,超声波在稻谷降速干燥阶段效果显著,干燥时间最快缩短25 min,降低能耗,同时爆腰率最高减少3.2%,发芽率最高增加5%,能够提高稻谷干燥后的品质。试验结果对超声波稻谷干燥设备生产具有一定的指导意义,前景广阔。     

高温连续干燥与干燥-通风联合对稻谷品质的影响

利用不同的干燥方式对稻谷进行干燥,降至安全水分含量12%（湿基）,测定干燥后稻谷的整精米率（head rice yield,HRY）、脂肪酸值以及RVA特征值。结果表明：对于连续干燥作业,缓苏过程中存在一个临界缓苏时间,达到临界缓苏时间能显著提高整精米率,且干燥温度越高,该临界缓苏时间的出现越明显;但干燥温度高于60 ℃,且一次降水幅度不小于9.4%,缓苏温度与干燥温度相同时,通过延长缓苏时间,整精米率难以达到70%;对于干燥-通风联合作业,干燥温度高于60 ℃,且缓苏温度不低于干燥温度时,虽能保持较高整精米率（＞72%）,但稻米的RVA特征值（峰值黏度、最低黏度、崩解值、最终黏度、回生值）总体上随着干燥温度、缓苏温度的升高和缓苏时间的延长而增加,且存在一些波动,干燥温度、缓苏时间对其影响显著性低于缓苏温度。两种干燥方式的脂肪酸值都存在不同于恒低温干燥持续增加的变化趋势。     

微波、热风干燥对橙皮干燥特性及其品质影响的比较

采用热风干燥,微波干燥两种干燥方法对橙皮进行干燥。从干燥速率、温度分布、持水力、吸脂性和外形5 个方面对橙皮的干燥特性进行研究,并对处理后样品的品质进行比较。结果表明：干燥至相同的水分含量所需时间长短为：热风干燥＞微波干燥;热风干燥温度分布均匀,微波干燥中心温度高于边缘温度;微波功率和热风温度对橙皮持水力、吸脂性和外形影响明显;低热风温度和微波功率能得到较好的持水力和吸脂性,热风温度越高,橙皮干样质构越不均匀,边缘越卷,微波功率越高,成品越不均匀,收缩越大。     

流化床和薄层热风干燥对稻谷品质的影响

研究流化床和薄层热风干燥在干燥温度50、60、70 ℃条件下对高水分稻谷水分变化的影响,分析稻谷加 工品质（爆腰率）和稻米质构品质（硬度、黏着性、咀嚼性）的变化规律。结果表明：初始含水率相同的稻谷, 在同一干燥温度条件下流化床干燥速率大于薄层热风干燥,但是加工品质略差,对发芽率没有影响。干燥温度为 50 ℃时,流化床和薄层热风干燥稻米的品质较好。稻谷干燥温度和整精米率之间呈显著的负相关。流化床干燥后 稻米的硬度、黏着性、胶性与爆腰率呈显著性相关,薄层热风干燥后稻米黏着性、胶性与爆腰率呈显著性相关,其 他质构指标相关性均不显著。     

流化床干燥对稻谷爆腰增率及微观结构的影响

对25.0%±0.3%高水分稻谷进行流化床干燥,研究在不同干燥温度、降水幅度与缓苏时间下对稻谷爆腰增率的影响,并通过扫描电镜观察稻谷在不同条件下谷粒显微结构的变化情况。结果表明:干燥温度、降水幅度和缓苏时间及干燥温度与缓苏时间的交互作用对稻谷干燥后的爆腰增率影响极显著(p0.01),影响顺序为:干燥温度缓苏时间降水幅度。65℃干燥温度,3.0%降水幅度,3 h缓苏时间条件下,稻谷内部淀粉粒排列结构疏松,横断面细胞间的淀粉粒间间隙大,局部裂纹数量多。稻谷在干燥温度45℃、缓苏时间3 h、降水幅度1.5%的条件下,稻谷爆腰增率1.0%,干燥速率1.32 g H_2O·min~-1,可在保障稻谷加工品质的同时提高稻谷干燥速率。