高水分稻谷干燥工艺试验研究

针对中国南方地区稻谷收获季节需及时干燥高水分稻谷的市场要求,采用试验方法,在分批循环式稻谷干燥机上试验了低恒温干燥、变温干燥和变温干燥过程中增加缓苏时间的三种干燥工艺。依据试验结果,分析稻谷含水率、干燥介质温度、稻谷温度、缓苏烘干时间比等参数之间的联系与相互作用。试验表明：稻谷含水率高于21%时,降水速率可大于每小时1%,可采用60～70℃的介质。当稻谷含水率小于18%时,介质温度应小于60℃,降水速率小于每小时1%。当高水分稻谷进行了3～4次烘干缓苏后,利用中间缓苏仓增加缓苏时间,使稻谷内部与表层的温度、水分趋于平衡,有利于改善烘后品质和后续工艺的干燥降水。该结论对高水分稻谷干燥工艺设计和设备研制具有实用参考价值。     

干燥过程对紫花苜蓿粗蛋白含量影响规律的试验研究

该文用二次正交旋转组合设计试验方法，探讨干燥因素对紫花苜蓿干燥生产率及其品质的影响，研究干燥温度、表观风速、初始含水率和干燥时间对苜蓿粗蛋白含量的影响规律。利用单因素分析法分析各因素与试验指标的关系，确定各因素在二次非线性模型中的主次顺序。试验分析结果表明，初始含水率对苜蓿品质影响最大，干燥温度次之，干燥时间再次之，表观风速的影响最小。通过优化与试验验证，得出了在温度为176.5℃、表观风速为0.32 m/s、初始含水率为79%wb、干燥时间为3 min的条件下，干制苜蓿的粗蛋白含量高，色泽翠绿，气味芳香的结论。     

玉米丸粒化种子的薄层干燥试验及其干燥模型

玉米丸粒化种子刚制成后其含水率比较大，必须及时干燥。其干燥工艺的合理选择对提高干燥效率，减少能耗，保证质量非常重要。采用正交试验的方法，对玉米丸粒化种子进行了3因素3水平的干燥试验，得出其干燥曲线为指数曲线，并分析各试验因素对干燥特性的影响。同时对不同风温下的干燥曲线进行了模型比较，采用多元线性回归分析程序，经拟合得出适合于玉米丸粒化种子的数学模型为Page模型。玉米丸粒化种子干燥特性不同于非丸粒化种子，丸粒化种子有其特定的薄层干燥方程。该模型能较好地预测各干燥阶段的干燥速率及含湿量，确定合理的干燥工艺以便调控干燥环境，达到高效低耗的目的。     

稻谷逆流循环干燥瞬态解析模型

为了解析稻谷逆流循环干燥过程,基于热质传递理论构建了瞬态解析模型,并采用一阶迎风有限差分格式数值求解,给出了整仓含水率、粮温、干燥段介质温度、含湿量的瞬态变化特征。模拟研究显示,当干燥条件恒定时,系统内含水率随时间和空间均呈现下降期、平台期交替的阶梯变化特征,稻谷温度沿粮流方向呈现下降期、上升期交替的锯齿状分布特征;含水率极大值点在第一干燥段内往复迁移,极小值点则始终处在第二干燥段出粮口处;整仓含水率变异系数随时间变化范围0.006～0.059,当干燥经历完整循环周期时,变异系数最小。不同干燥条件下的模拟发现,进气温度、初始含水率越大,平均干燥速率越大,但粮流速度的变化对平均干燥速率的影响较小。干燥试验显示,在动态干燥条件下,排粮含水率和温度解析值与实测值的变化趋势一致,含水率的解析均方根误差为0.99%,粮温的解析均方根误差为0.49℃,证实了循环干燥解析模型的有效性与可靠性。研究结果为循环干燥系统分析、状态跟踪与参数动态匹配提供了数学解析方法。     

短粒型稻谷热容的实验测定

热容是稻谷的重要热物性参数，被广泛应用在干燥工艺设计和干燥过程的计算机模拟中。稻谷的热容不仅受其含水率的影响，还受其品种甚至产地的影响。该研究根据混合测定法原理，用磁力搅拌式水卡计、电位计以及数字温度计等，组成一套测定装置，对我国南方产短粒型稻谷的热容进行测定，着重研究了稻谷的含水率对热容的影响。根据测定结果，通过回归分析的方法，建立起短粒型稻谷的热容随着含水率变化的数学方程。分析结果表明，利用此方程来计算不同含水率短粒型稻谷的热容，比利用国外的经验计算公式计算得到的数值具有更高的准确度。     

~(60)Coγ射线辐照处理对晚粳稻低温干燥特性的影响

本研究对晚粳稻经60 Coγ射线辐照预处理后进行低温热风干燥 ,探索了辐照剂量、热风温度和初始含水率对干燥过程及稻谷表面温度的影响。结果表明 ,经辐照处理的稻谷失水速率加快 ,相同时间内水分下降程度提高 ,其表面温度上升较快 ;稻谷的失水速率、相同时间内的水分下降程度及表面温度等都随着辐照剂量而增加 ,增高。辐照对稻谷在不同失水速率和含水率时其表面温度的变化规律也进行了研究。     

高湿稻谷节能干燥工艺系统设计与试验

为了降低高湿稻谷干燥耗能、提高干燥系统作业效率,基于高湿稻谷干燥特性和干燥传递理论,绘制出了高湿稻谷贮存干燥仓内通风去湿降温过程状态参数变化图,设计出了高湿稻谷贮存干燥仓,能够利用常温自然空气实现高湿稻谷干燥和有效回收干燥系统的烟气余热。应用结果显示,在风量谷物比为149 m3/(h·t)时,每间隔1 h,通风2 h,累计贮藏干燥18 h,可使初始含水率31.3%的稻谷平均含水率降低11.36%,回收烟气废热55.3%。针对南方高温高湿的气候特点,设计出了5HNH-15型稻谷逆流热风干燥机和节能干燥工艺系统。试验结果表明,系统的单位耗热量为2 939 kJ/kg,与国标≤7 400 kJ/kg相比,最高节能可达60%。该文指出了实现高湿稻谷优质、高效节能干燥,合理的工艺系统设计应以客观能势的利用为主,人为提供主观热能消耗为辅。研究结果为粮食干燥设计指明了高效节能途径,为大型粮食集中干燥工艺系统设计提供了参考。     

稻谷热风干燥缓苏工艺参数优化与试验

为提高稻谷干燥特性与营养品质,该研究探究了缓苏温度、缓苏起始时刻、缓苏时长、缓苏循环次数等缓苏工艺参数对稻谷爆腰增率、整精米率、蛋白质质量分数与脂肪酸值等干燥品质指标的影响。首先,通过单因素试验分析了稻谷干燥品质随缓苏工艺参数的变化趋势,得出爆腰增率、整精米率、蛋白质质量分数与脂肪酸值的权重均大于20%,为稻谷缓苏干燥的关键性指标;其次,通过隶属函数模型确定影响稻谷干燥品质的主要因素为：缓苏温度、缓苏起始含水率与缓苏时长;最后,以缓苏温度、缓苏起始含水率、缓苏时长为试验因子,采用Central-Composite试验,通过建立回归模型分析了各试验因素与品质指标之间的相互关系并阐释结果产生的原因。结果表明：优化参数组合为缓苏温度45 ℃、缓苏起始含水率21%、缓苏时长1.61 h,此参数组合下稻谷干燥后的爆腰增率6.63%、蛋白质质量分数5.39%、脂肪酸值11.68%,验证试验结果与优化结果间相对误差为2.97%。研究表明,优化后的缓苏干燥工艺明显改善了稻谷干燥品质,该结果可为生产实践及深入探究稻谷品质变化机理提供理论基础。     

仓内稻谷干燥的多尺度多层结构热质传递模拟及试验

为研究仓内稻谷干燥的热质传递机理,确定稻谷颗粒内部不同组织结构特性对干燥过程的影响,以仓内稻谷堆为研究对象,针对谷粒的多层结构问题,运用多尺度理论、热质传递原理和孔道网络方法等知识,建立了仓内稻谷热风干燥的多尺度多层结构热质传递模型,并进行了稻谷堆热风干燥试验,模拟分析了仓内稻谷的干基含水率、温度分布以及孔隙汽相的温度分布等情况。结果表明:建立的热质传递模型可有效模拟仓内稻谷干燥过程,干燥器尺度下仓内稻谷的平均干基含水率的模拟值与试验值的最大相对误差为7.6%,颗粒尺度下单颗粒稻谷干基含水率的模拟值与试验值的最大相对误差约为6.8%;稻谷颗粒内部传热比传质速率快,颗粒内存在较大的水分梯度。稻谷胚扩散系数对干燥的影响较大,其次是稻谷壳扩散系数,稻谷衣扩散系数影响最小。研究结果为稻谷就仓干燥的品质及工艺分析提供了理论基础。     

稻谷干燥温度对稻米食味品质影响规律的研究

研究了干燥条件对稻米理化成分的影响。试验结果表明,干燥温度是导致稻米食味下降的主要因素。高温干燥后稻米脂肪酸和直链淀粉含量升高,蛋白质含量变化不显著,内部结构由有序排列变得杂乱无序,并提出了稻谷临界干燥温度与初始含水率关系式T=e^{(5.021-0.058M)},这对保证稻米干燥后食味品质有很大意义     

稻谷深床干燥发芽率模型建立及影响因素

为了提高稻谷种子干燥品质,并解决已有稻谷干燥发芽率预测模型应用的局限性,利用深床干燥试验台进行水稻干燥二次回归正交旋转组合试验,构建并验证了稻谷固定深床干燥发芽率一阶动力预测模型,确定并优化模型参数为待定常数Z1=0.06011,待定常数Z2=0.02558,胚蛋白变性活化能E=194.18333,经检验模型预测误差平方和为0.48358,具有较高的预测精度。建立了试验因子与发芽率间关系的回归数学模型,分析了各因素对发芽率的影响规律, 利用贡献率法确定了各因素对发芽率影响的主次关系。比较两类模型并利用频数分析法进行了干燥工艺参数优化,给出了发芽率具有95%概率高于90%的参数范围,为种稻干燥生产和干燥设备的参数设计提供参考。     

Effects of tillage, seeding method and time of sowing on the establishment of mungbean in drying, previously puddled soil

Two field experiments were conducted on small plots in the Philippines to determine the effects of tillage, seeding method and time of sowing on the establishment of mungbean (Vigna radiata (L.) Wilczek cv. IPB-M79-17-79) in seedbeds created in drying soil that had been puddled as for an immediately preceding wetland rice crop.

Conditions following rice were simulated by flooding, puddling and then draining the plots. Mungbean was sown at 2–14 days after draining (DAD) as the soil dried. In one experiment, seeds were sown manually into plots that were either non-tilled or for which the surface 10 cm had been ploughed and harrowed. In a second experiment, manual sowing into non-tilled plots was compared with prototype machine seeding. Soil matric potential and temperature were monitored throughout the experiments, and germination and seedling emergence recorded.

Surface cultivation slowed the rate of water loss from depths below 5 cm and resulted in lower thermal diffusivity than in non-tilled soil. Germination results indicated that following drainage of a seedbed in previously puddled soil, manual sowing at a depth of 5 cm could be delayed until 8 DAD (while soil matric potentials remained > − 0.1 MPa) without a significant reduction in seed germination. The seeding machine was quicker and easier to use, but its constraint of shallow sowing (maximum depth 2 cm) meant that sowing could be delayed only to 5 DAD before germination and emergence were inhibited. Predictions of germination from measured values of temperature and water potential were made using equations derived from controlled-environment studies. Differences from germination observed could probably be accounted for by seed/soil/water contact effects, which appeared to be especially important in dry soil (< − 0.7 MPa). Subsequent seedling emergence was, however, often severely restricted in non-tilled soil by soil mechanical constraints in the drying, strengthening seedbed. In the first experiment, these conditions were alleviated by the cultivation treatment; in the second, disturbance of surface soil before drainage resulted in greater emergence and faster seedling growth.     

披碱草种子的气流冲击式转筒干燥试验

为研究气流冲击式转筒干燥结构参数（喷管直径、喷嘴高度与喷管倾角）与工艺参数（风温、风速与转筒转速）变化对牧草种子干燥速率与发芽率的影响,该文将气流冲击式转筒干燥技术应用于披碱草种子干燥,并通过Design-Expert 7.0软件对试验进行优化设计,建立了试验条件范围内平均干燥速率的预测模型。试验结果表明：气流冲击式转筒干燥技术可较好的应用于披碱草种子的干燥,干燥后的披碱草种子达到了国家一级种子标准;在试验条件范围内,风温、风速、风温和分支喷管倾角交互作用、风速和转筒转速交互作用对平均干燥速率的影响显著,影响大小依次为：风温＞风速＞风速和转筒转速交互作用＞风温和分支喷管倾角交互作用;各因素及其交互作用对发芽率的影响不显著。该研究为气流冲击式转筒干燥技术应用于种子的干燥提供了技术依据。     

A Model for Quantification of Temperature Profiles via Germination Times

Current methodology to quantify temperature characteristics in germination of seeds is predominantly based on analysis of the time to reach a given germination fraction, that is, the quantiles in the distribution of the germination time of a seed. In practice interpolation between observed germination fractions at given monitoring times is used to obtain the time to reach a given germination fraction. As a consequence the obtained value will be highly dependent on the actual monitoring scheme used in the experiment. In this paper a link between currently used quantile models for the germination time and a specific type of accelerated failure time models is provided. As a consequence the observed number of germinated seeds at given monitoring times may be analysed directly by a grouped time-to-event model from which characteristics of the temperature profile may be identified and estimated. Simulations indicate that the performance of the proposed methodology is satisfactory irrespective of the actual monitoring scheme. Finally, the model is applied to a quinoa germination experiment studying the impact of soil salinity.     

磁场对稻谷干燥特性的影响

针对稻谷的传统干燥过程存在能量消耗大,发芽率低和爆腰率高等缺点,把磁场引入稻谷干燥过程中,能快速而经济地降低稻谷的水分并保持其良好品质。采用永磁场强化稻谷的干燥过程,比较干燥时间、发芽率和爆腰率的变化。结果表明：在相同功率下稻谷在磁场中干燥时间比无磁场时缩短5％,平均失水速率加大,稻谷的发芽率有所升高、爆腰率下降;随着干燥功率的增加,磁场对稻谷的发芽率和爆腰率的影响加大。在试验基础上探讨了磁场对稻谷干燥过程的影响机理。     

基于光声光谱和TCA迁移学习的稻种活力检测

种子活力是决定水稻产量的最重要因素之一,但目前水稻种子活力的近红外和高光谱等无损检测方法易受种子表皮颜色影响,且所建模型难以适应新品种。该研究提出基于光声光谱技术的稻种活力无损检测方法并结合迁移学习进行新品种稻种活力检测。首先,对Y两优、龙粳、南粳、宁粳、武运粳、新两优等具有区域代表性的典型6种水稻品种,进行高温高湿人工老化处理,得到0~7 d老化时间的水稻种子;再通过调制频率获得8种不同深度的光声光谱信息,用主成分分析、竞争性自适应重加权算法对光谱降维得到特征光谱后,对Y两优、龙粳、南粳、宁粳、武运粳分别建立偏最小二乘回归（Partial Least Squares Regression,PLSR）、反向传播神经网络（Back Propagation Neural Network,BP）、广义回归神经网络（Generalized Regression Neural Network,GRNN）、支持向量回归模型（Support Vector Regression,SVR）、深度卷积神经网络（Convolutional Netural Network,CNN）的稻种活力预测模型,并选择最优调制频率;最后,通过迁移学习将建立的模型迁移到新两优稻种进行活力预测。结果表明,光声光谱最佳扫描频率为300 Hz,CNN预测模型精度较高,相关系数和均方根误差分别优于0.990 9、低于0.967 5;且经过迁移学习,仅需通过对源域数据的训练,即可直接对新品种稻种的活力进行精确预测;通过TCA迁移学习后,新两优稻种活力预测的相关系数从0.718 5提高到0.990 3。研究表明,采用光声光谱深度扫描技术对不同种类稻种的活力进行高精度检测是可行的,且经过迁移学习,仅需80粒新品种稻种信息即可实现稻种活力的精确预测。     

利用近红外光谱与PCA-SVM识别热损伤番茄种子

为了研究近红外光谱技术用于热损伤种子快速无损识别的可行性,该文以120粒番茄种子为研究对象,其中60粒番茄种子通过高温加热处理的方式成为热损伤种子组,其他60粒番茄种子为正常种子组,利用实验室自主搭建的近红外光谱检测系统获取单粒番茄种子在980~1 700 nm范围内的光谱,分别采用偏最小二乘判别法(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)和支持向量机(support vector machines,SVM)建立了番茄种子热损伤的定性分析模型。试验结果表明:2种判别模型的验证集总正确率均大于96%,均可用于热损伤种子的判别。其中,基于主成分分析(principal component analysis,PCA)预处理的光谱数据构建的支持向量机模型的判别效果最好,其校正集和验证集的判别正确率均为100%,更适用于种子热损伤识别。因此,应用近红外光谱技术可快速无损识别热损伤番茄种子,为种子检验提供了一种新的方法。     

温度和光照对不同预处理野生甘草种子萌发和幼苗生长的影响

为确定甘草种子萌发和幼苗生长的最佳温度和光照条件,利用生化培养箱研究了不同温度和光照条件对浓硫酸预处理、清水预处理的野生乌拉尔甘草种子萌发及幼苗生长的影响。结果表明:（1）浓硫酸预处理能够显著提高甘草种子发芽率,且发芽更整齐;（2）甘草种子从10~40℃都可以发芽,但过低或过高的温度会延缓甘草种子的发芽进程且抑制幼苗生长,乌拉尔甘草出芽和幼苗生长最适宜的温度是20~30℃;（3）清水预处理的种子适宜在光照10 h/d条件下萌发,浓硫酸预处理能够降低甘草种子萌发对光的依赖性,全黑暗条件能够促进甘草幼苗胚根和胚轴的生长。野生乌拉尔甘草种子适宜在20~30℃、光照10 h/d条件下萌发,20℃最适宜甘草幼苗胚根生长,30℃最适宜胚轴生长     

热风和真空干燥玉米的品质评价与指标筛选

为了能对热风和真空干燥后玉米的品质作出合理的评价,对在2种干燥方式和强度下处理的玉米样品物理、生理生化指标进行测定与分析,利用主成分分析法,对干燥后玉米的品质评价指标进行筛选。结果表明,对热风干燥,在温度低于60℃、干燥速率小于4.21%/h时,玉米裂纹率低于35%;当温度高于75℃、干燥速率大于4.65%/h时,玉米电导率急剧升高,丙二醛（MDA）含量、脂肪酸值增加,过氧化物酶（POD）活力下降;玉米初始含水率越高,品质指标受干燥强度的影响越大;而对于真空干燥,当温度低于75℃、干燥速率小于5.56%/h时,玉米裂纹率小于35%,温度高于75℃、干燥速率大于5.56%/h时,电导率和MDA含量、脂肪酸值增加,POD活力下降。主成分分析得到热风干燥玉米的关键评价指标为裂纹率、脂肪酸值、POD活力、MDA含量和电导率;真空干燥玉米的关键评价指标为裂纹率、发芽率、POD活力和电导率,所建立的综合评价模型可反映玉米的干燥品质特性。