循环式谷物干燥机干燥过程的模拟计算和分析

论述了利用薄层干燥方程理论建立的可模拟循环式谷物干燥机的干燥模型。用此模型可以计算出干燥水稻所需的干燥时间、能耗、缓苏程度系数,以及干燥过程中谷物水分变化和排气温、湿度的变化。经实际验证,所建模型模拟计算结果与试验结果基本相符,可用于分析此类干燥机的工作情况,为研发和改进此类干燥设备提供了有效技术手段。通过模型计算,选择适当的风温和风量,可较好地兼顾干燥时间和能量消耗的需求;模型计算表明干燥初期使用较低的风温,以后逐步升温的变温干燥可节约能量,提高稻谷品质;适当增大干燥段的容量可较大幅度降低干燥时间和能耗。     

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。     

热风干燥联合真空降温缓苏提升黄秋葵干制品品质

为提升黄秋葵热风干燥产品品质,试验将真空降温缓苏技术应用于黄秋葵热风干燥过程中。研究了不同缓苏时长下黄秋葵干燥特性和品质指标的变化规律;利用Weibull分布函数分析缓苏处理对黄秋葵热风干燥过程中水分扩散机制的影响;采用一元非线性回归分析构建适用于黄秋葵真空降温缓苏-热风联合干燥过程中干燥特性和品质指标随缓苏时长变化的学数模型;以总干燥耗时、总干燥能耗、复水比、色相角以及总营养物质保存率为指标,对不同缓苏时长下的黄秋葵热风干燥进行加权综合评价。结果表明：缓苏处理能够提升黄秋葵热风干燥速率,且随着缓苏时长的延长其促进作用会增强;Weibull分布函数能够准确描述（R2>0.99且离差平方和χ2处于10-4数量级）黄秋葵真空降温缓苏-热风联合干燥过程中水分比随干燥时间的变化规律;常用函数一元非线性回归分析能够构建出黄秋葵真空降温缓苏-热风联合干燥过程中各干燥特性和品质指标随缓苏时长的变化规律的动力学模型;联合干燥过程中,缓苏60 min处理的综合评分值最高为0.55,在干燥温度和风速分别为60℃、1.5 m/s条件下,该缓苏时长较适合应用于黄秋葵热风干燥。研究表明,真空降温缓苏处理能够提升黄秋葵热风干燥的干燥速率和干燥品质,该文可为真空降温缓苏技术在高品质黄秋葵干制品工业生产上的应用提供理论依据。     

水稻顺混流干燥工艺的研究

文章分析了顺混流干燥工艺和谷物受热温度对品质的影响,生产过程测定的数值与通过求解扩散模型和编制的计算机软件程序求解出各种状态下的干燥参数相互一致     

以图像计算收缩率优化香菇真空缓苏干燥工艺

利用数字图像处理技术分析香菇干燥前后面积收缩率,是评价香菇干燥品质的有效方法。采用真空缓苏（间断）干燥是提高香菇干燥品质,节省能源的有效措施;通过四因素五水平二次回归正交试验设计,研究干燥室真空度、加热板温度、缓苏时刻含水率、缓苏时间4个因素对干燥过程中面积收缩率和干燥时间的影响,建立了多元回归数学模型;利用多目标非线性优化理论与方法,对香菇真空缓苏干燥工艺参数进行了优化并验证,确定最适宜的工艺参数为：加热板温度70℃,干燥室真空度0.09 MPa,缓苏时刻含水率70%,缓苏时间11.3 min,该参数对生产实际中的香菇干燥具有指导意义。     

切片土豆间歇干燥过程传热传质模拟研究

在土豆干燥中,常采用间歇干燥工艺以缩短净干燥时间、降低有效能耗和提高干后品质。干燥过程中土豆的物理化学性质和营养成分变化都与温度、水分和时间有关。如果能够准确地预测间歇干燥过程中土豆内部的水分分布、温度、水分变化,就能为合理选择间歇干燥较佳工艺提供依据。该文提出了间歇干燥缓苏过程模型,可随时定量求得缓苏段土豆片内部水分重新分布情况以及土豆片内部水分分布时所需缓苏时间,为制定间歇干燥工艺提供依据。     

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。     

降温缓苏多级顺流粮食干燥工艺的模拟研究

针对现实多级顺流粮食干燥机在结构及使用上的缺陷,依据粮粒在降温过程中内部水分扩散方程的相关理论,提出一种降温缓苏与顺流加热干燥相结合的降温缓苏多级顺流干燥工艺,并进行了该干燥工艺与理想型多级顺流干燥工艺的模拟对比试验,证明这种新干燥工艺具有更容易保证粮食品质,节能高效的优越性.     

几种谷物横流干燥数学模型及其应用

该文通过综述国内外谷物横流干燥数学模型研究及应用情况,为国内开展同类研究提供借鉴和参考。该文详细介绍了美国学者建立的适用于谷物横流干燥的Bakker-Arkema偏微分方程模型、二维动态偏微分方程模型、分布式参数DP过程模型;并简要介绍了模型预测控制方法及其在连续式横流谷物干燥机上的研究与应用。DP过程模型是PDE模型的简化形式,能够较好地描述横流干燥过程,且模拟计算程序简单,非常适用于干燥过程的在线控制。美国研究人员以DP过程模型和MPC控制算法为基础开发出模型预测控制器,在塔式横流干燥机上获得成功应用。     

中国稻谷干燥现状和稻谷干燥设备的开发

介绍了我国稻谷干燥技术和干燥设备的现状,重点探讨了稻谷干燥的特点,如低温、大风量和干燥后必须缓苏等。对稻谷干燥中的爆腰问题作了深入的分析,对影响稻谷品质的主要因素如干燥速率、缓苏时间和爆腰率的测定时间和方法进行了讨论。对进一步发展我国的稻谷干燥技术提出了建议。     

Preservation of Head Rice Yield Under High‐Temperature Tempering as Explained by the Glass Transition of Rice Kernels

Tempering has been shown in literature to preserve head rice yield after heated air drying. Most reported tempering work was done adiabatically at a temperature below that for rice drying. In this study, the effect of a tempering temperature above that for rice drying on the whole kernel percentage was investigated. High‐temperature tempering is an effective way to preserve the whole kernel percentage for rice dried at a raised temperature (e.g., 60°C) at which head rice yield would otherwise incur a pronounced reduction without tempering. Tempering helped relax the strains inside a rice kernel induced by internal stresses developed during the drying process. The strains had two components (elastic component and viscous component) due to the viscoelasticity of rice kernels. The reduction of moisture content gradients inside a rice kernel during tempering helped eliminate the elastic component of the strains due to the elasticity of the rice kernel. Results showed that to effectively eliminate the viscous component of the strains due to the viscosity of the rice kernel, tempering temperatures must be kept well above the glass transition temperature of the rice kernel. A tempering temperature below the glass transition temperature failed to preserve the whole kernel percentage. For example, with a tempering temperature of 80°C and a tempering duration of 80 min, the whole kernel percentage for the rice with an initial moisture content of 20.4% wb dried at 60°C and 17% rh for 120 min down to 10.2% wb (10.2 percentage points of moisture content removal in one drying pass) was preserved to a level close to that of the control sample.     

粮食热风干燥含水率在线模型解析

为了揭示粮食在深床动态干燥过程中的含水率变化规律,指导干燥工艺设计,实现干燥过程实时跟踪与调控,提高干燥品质,降低能耗。基于薄层干燥水分扩散模型、深层干燥质量守恒原理、态函数和不可逆热力学分析方法,建立并求解了粮食深床干燥基础方程,获得了顺流、逆流、横流和静置层干燥方式下粮食含水率和干燥速率分布解析式,解析出了粮食在顺流层内经历持续降速干燥的过程,逆流层内存在干燥速率的极值点,在通风温度、湿度、送风量相同的干燥条件下,逆流干燥速率明显高于顺流,表明了逆流干燥能量利用效果优于顺流;粮食在横流和静置层内的干燥特性相同,进风侧和出风侧的干燥速率相差很大,在层厚度0.5 m、粮食含水率20%以上时,出风侧的干燥速率几乎为0,干燥的均匀性较差。在5HP-3.5型循环式缓苏干燥机上的试验结果显示,深层干燥解析值与实测值间的最大偏差为0.69%,极差范围为-0.27%~0.69%,从粮食干燥的惯性特征推断,产生偏差的原因主要是仪器检测误差。解析方法对实现粮食深床干燥过程动态跟踪和调控,指导干燥设计,降低干燥能耗、提高干燥效率和干燥机产能等具有重要意义。     

稻谷颗粒内部传质及其应用

本文推导了用于分析稻谷颗粒内部水分扩散的三层体模型。并编制了用于分析干燥和缓苏过程中颗粒内部水分扩散和颗粒降水速度的模拟软件。经验证模拟结果与实验结果能很好的逼近。并利用该软件分析了颗粒内部水分的扩散过程及间歇干燥过程中间歇比和循环周期对降水速度的影响。     

Thin-Layer Models for Intermittent Drying of Rough Rice

Thin-layer drying data was collected for rough rice from 108 treatments. Four thin-layer equations were derived by regression analysis to predict the drying behavior for deep-bed drying of rough rice. The proposed equations consider the effects of drying air temperature, drying air absolute humidity, drying time interval, and tempering time interval. Drying air temperature range was 35–65°C, drying air absolute humidity range was 10–26 g/kg of dry air, drying time interval was 5–15 min, and tempering time interval was 40–120 min. In addition, the variations of moisture content with tempering time intervals and drying time intervals were considered. Within the tempering time interval range of 40–120 min and drying time interval of 5–15 min, a shorter drying time interval and a longer tempering time interval are preferable in a recirculating type rice dryer.     

~(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。     

Infrared Drying Characteristics of Long‐Grain Hybrid,Long‐Grain Pureline,and Medium‐Grain Rice Cultivars

The objective for this study was to investigate the effectiveness of scaled‐up infrared (IR) heating followed by tempering steps to dry freshly harvested rough rice. An industrial‐type, pilot‐scale, IR heating system designed to dry rough rice was used in this study. The heating zone of the equipment had catalytic IR emitters that provided heat energy to the sample as it was conveyed on a vibrating belt. The sample comprised freshly harvested rough rice of long‐grain pureline (Cheniere), long‐grain hybrid (6XP 756), and medium‐grain (CL 271) cultivars at initial moisture contents of 23, 23.5, and 24% wb, respectively. Samples at a loading rate of 1.61 kg/m² were heated with IR of radiation intensity 5.55 kW/m² for 30, 50, 90, and 180 s followed by tempering at 60°C for 4 h, at a product‐to‐emitter‐gap size of 450 mm, in one‐ and two‐pass drying operations. Control samples were gently natural air dried in an equilibrium moisture content chamber set at relative humidity of 65% and temperature of 26°C to moisture content of 12.5% wb. The effects of IR treatments followed by tempering on percentage points of moisture removed, head rice yield, energy use, rice color, and pasting characteristics were evaluated. For all cultivars, percentage point moisture removed increased with increase in IR drying duration. For all rice cultivars, one‐pass IR treatments for 180 s resulted in head rice yield significantly lower than that of rice dried with natural air in the controlled‐environment conditions (P < 0.05). Energy required to dry rice increased with increase in drying duration. Viscosity values of all the experimental samples were significantly greater (P value < 0.05) than that of the control samples for all the cultivars, except those treated with IR for 180 s. There was a significant difference (P < 0.05) in the color index (ΔE ) of treated milled samples and the controls. In conclusion, the study provided information crucial to understanding the effects of scaled‐up radiant heating and tempering of rough rice on drying rates and rice quality for long‐grain pureline, long‐grain hybrid, and medium‐grain rice cultivars.     

基于玻璃化转变的稻谷爆腰产生机理分析

稻谷爆腰是造成碎米的主要原因之一,为此,人们一直在探讨产生稻谷爆腰的机理.介绍了一种新的稻谷爆腰机理--基于玻璃化转变的稻谷爆腰机理.根据该机理分析了稻谷干燥和缓苏过程中爆腰的产生原因.基于玻璃化转变的稻谷爆腰机理,干燥过程中,当稻谷颗粒由外表向里形成玻璃态时,颗粒内部形成玻璃态和橡胶态两个部分.由于玻璃态和橡胶态的弹性模量和膨胀系数有很大的差别,因此在一定水分梯度条件下,银纹(微裂纹)从两者交界处产生,并可能进一步扩展成爆腰.稻谷缓苏过程中,颗粒内部如果存在橡胶态区,则其不同含水率部分就会在不同水分梯度下分别进入玻璃态,如果此时水分梯度足够,就会引起各部分不均匀收缩和各不相同的应力、应变,这样使玻璃态层产生大量银纹,银纹持续生长即产生爆腰.最后,介绍了两种控制稻谷爆腰的干燥工艺--变温干燥工艺和高温干燥工艺.