巨菌草高温快速干燥设备设计与试验

为了解决巨菌草含水率高、不易贮藏,以及自然晾晒中人工劳动强度大、营养损失大的问题,设计了一套大型高秆禾草高温快速干燥设备。基于传热传质理论,进行了关键参数计算与关键部件的设计,通过力学分析与FLUENT流体仿真进行优化,并对控制单元进行了设计。以最终含水率、水活度、色泽度、粗蛋白含量、酸性洗涤纤维含量和中性洗涤纤维含量为评价指标,进行了设备的干燥试验,并与新鲜物料、自然晾晒干燥进行对比分析。结果表明:高温快速干燥后,巨菌草的最终含水率为(16±1.82)%,水活度为0.564 8,生产率为2.73 t/h;与新鲜物料相比,亮度值L和蓝黄值b均无显著性差异,红绿值a增加了1.43;粗蛋白含量与酸洗中洗纤维含量均无显著性变化,粗蛋白质量分数较新鲜物料下降0.6个百分点。与自然晾晒相比,高温快速干燥后巨菌草的粗蛋白质量分数增加了0.63个百分点,且具有较好的表观质量。试验结果表明,该套设备改善了干燥后巨菌草的表观质量和品质,满足了巨菌草干燥的要求。     

玉米果穗深床层热风干燥特性试验

为了提高玉米果穗干燥均匀性和干燥效率,降低干燥品质损失,通过研制玉米果穗深床层干燥试验台,并进行不同风速（0.5、1m/s）、热风温度（常温（即室温）,50、60、70℃）以及料层厚度（180、360、540、720mm）下玉米果穗干燥特性以及品质试验研究,确定最佳的玉米果穗深床层干燥工艺与参数。试验结果表明,提高热风温度和风速均会提高干燥速率,风速0.5m/s时,热风温度50、60、70℃条件下第1层的干燥时间分别为28、20、14h,而常温通风干燥下192h后含水率仅下降到20%,随着热风温度的降低,干燥时间显著延长;提高热风风速有利于提高干燥速率,第3、4层玉米果穗干燥速率受风速的影响大于第1、2层;随着料层的增加,各干燥条件下干燥速率显著降低,干燥时间延长;常温条件下果穗各料层长时间处于高湿环境,从而在玉米果穗高含水率阶段采用常温通风干燥方式容易造成内部高湿和发热现象;干燥过程中玉米籽粒含水率先下降,果穗芯轴的含水率高于籽粒。与对照组相比,各组干燥物料的亮度均下降,提高热风风速和温度会降低亮度;常温通风干燥玉米籽粒电导率最低,随着温度和风速的提高,电导率升高,表明籽粒内部结构破坏较大;干燥后玉米籽粒淀粉含量和可溶性糖含量均有所减小,其中70℃、0.5m/s条件下玉米淀粉含量最低,60℃和70℃、0.5m/s条件下玉米可溶性糖含量较低。根据研究结果,确定玉米果穗深床层干燥工艺为先热风干燥后常温通风干燥的方式,热风温度50℃或60℃、风速0.5m/s、通风管路单侧料层厚度为360mm为较优的果穗热风干燥工艺参数。     

牧草干燥技术与装备研究进展

优质牧草是现代畜牧业健康发展的基石,需要对种植、田间管理、收获和加工等各环节进行科学把控。干燥是牧草产后加工的关键环节,显著影响牧草质量和品质变化。为了对我国牧草加工产业发展提供参考和技术支持,本文归纳了现有牧草收获与干燥加工工艺,概述并分析了国内外主要干燥方式下牧草干燥特性和干燥设备研究现状。牧草主要的干燥方式包括自然干燥、热风干燥、高温快速干燥、太阳能干燥等,近年来国内学者对不同干燥方式下牧草干燥特性研究较多,干燥技术逐渐成熟,但与国外牧草干燥机械化生产技术相比,仍存在一定的差距。例如,存在收获、干燥工艺不匹配,干燥设备缺少设计标准,企业规模较小等问题。制定标准化牧草干燥加工工艺,加强牧草联合干燥技术研究,发展特色牧草干燥技术体系,实现牧草干燥设备大型化、智能化、集成化,将是我国牧草机械化干燥加工产业的发展方向。     

立式机械冲击式超微粉碎机分级结构的改进设计

针对当前结构立式机械冲击式超微粉碎机加工的成品物料存在粒度分布较宽且有大颗粒夹带的问题,为了提高其立式分级结构分级性能,对分级室内导流罩轴向位置变化、分级叶轮轴向尺寸变化对分级性能的影响进行研究,该研究在现有分级室结构基础上提出了两种改进结构,改进结构一：导流罩上沿与上端盖贴合,阻断导流罩与上端盖间物料流通路径,分级轮轴向尺寸不变;改进结构二：导流罩位置不变,分级轮叶片高度加高,加高后分级轮叶片上沿距离出料口底端部3 mm。对改进前后结构进行分级性能试验,利用CFD软件,采用气-固两相流的数值模拟方法对分级室内流场进行数值模拟,分析不同结构下流场变化规律来解释试验结果。结果表明：相比改进前,两种改进结构都有效避免了大颗粒进入成品物料,从分级粒径、分级效率及分级精度指数三个指标对比得出改进结构二分级效率及分级精度均优于另外两种结构,改进结构一分级得到的产品更细,但分级效率低。该研究结果可为CWFJ型立式机械超微粉碎机分级室流场研究和结构优化提供方法和理论依据。     

热风红外联合干燥装置均风板的设计与试验

为提高苜蓿干燥过程中的均匀性和热利用效率，设计了一台热风红外联合干燥装置，并进行了干燥腔内均风板结构的优化设计，分析了在侧向进风条件下的不同结构参数对流场均匀性的影响。采用数值分析与试验相结合的方法，通过单因素和正交试验对均风板进行结构参数优化，以均风板级数、孔径、孔径比、开孔率和均风板间距为试验因素，以气流速度的变异系数为评价指标，确定了最佳的结构参数并进行试验验证。仿真结果表明：在结构参数为一级均风板孔径12mm、孔径比0.75、二级均风板开孔率12.57%、两级均风板间距20mm时，整体流场的变异系数最低为6.15%。验证试验结果显示：平均速度的相对偏差为4.92%,流场的变异系数的相对偏差小于2%,空气流速的相对偏差低于12%,气流均化效果明显。研究结果可为苜蓿干燥装置均风板的优化设计提供理论参考。     

基于介质湿度控制的苹果片红外漂烫传热模拟与试验

为了揭示空气介质对苹果片红外漂烫的传热作用机制以及对膨化干制的影响，该研究将介质湿度控制技术用于苹果片红外漂烫预处理中，利用数值模拟方法并结合苹果漂烫干燥试验，解析不同介质湿度下苹果片红外漂烫的传热传质规律，探究基于介质湿度控制的红外漂烫预处理对干燥效率和膨化干燥后产品色泽的影响。研究结果表明，基于红外辐射与对流传热原理的数学模型，并考虑物料水分蒸发与蒸汽冷凝能够较好描述红外漂烫的传热传质过程。物料含水率与温度模拟结果的相对误差为0.54%和0.39%。在恒定120℃红外加热温度下，介质相对湿度对苹果片红外漂烫的热质传递、漂烫后干燥效率与产品色泽均具有明显的影响。在低湿的状态下（1%相对湿度）进行红外漂烫，物料表面水分快速向空气介质中蒸发扩散，伴随的水分蒸发耗热量占物料吸热总量的40%，致使物料升温缓慢。将介质湿度提高至50%相对湿度能够抑制苹果片表面的水分蒸发，同时介质中水蒸气冷凝放热能够大幅提高漂烫初期的物料升温速度，漂烫120 s后物料中心温度迅速提高至86.8℃。因此，提高红外漂烫的介质湿度能显著提高漂烫后苹果片干燥速率与产品色泽。与1%相对湿度相比，在120℃、50%相对湿度下红外漂烫后苹果片的预干燥时间缩短了8.3%，苹果片干燥的色差值与褐变指数分别降低了55.6%和37.4%，护色效果优于热水漂烫。研究结果为苹果片等果蔬高质高效干燥的红外漂烫预处理工艺开发提供了新思路。