石墨烯低温远红外辐射干燥稻谷干燥特性与品质研究

为研究稻谷的石墨烯低温远红外干燥特性及其对稻谷干燥品质的影响,以辐射温度、排粮流量和除湿风量为影响因素,以整精米率和应力裂纹指数增值为评价指标,用自制的循环式石墨烯低温远红外干燥机进行稻谷干燥试验,通过BBD（Box-Behnken设计）响应面法,分析了低温远红外干燥对稻谷干燥品质的影响以及工艺参数优化。结果表明：影响稻谷干燥特性和品质的最主要因素是辐射温度,其次是排粮流量和除湿风量。随着辐射温度的升高,稻谷干燥速率和应力裂纹指数增值逐步增大,整精米率则逐步降低。与同温度的热风干燥相比,石墨烯低温远红外干燥平均干燥速率和干燥品质均有显著提高。经优化后,稻谷最佳石墨烯低温远红外干燥工艺条件为：辐射温度43℃、排粮流量4kg/min、除湿风量193m3/h,此时应力裂纹指数增值为9,整精米率为79.75%,稻谷干燥品质最佳。这说明利用石墨烯低温远红外干燥稻谷,可以明显提高干燥速率并改善稻谷干燥品质。     

混流静态房式谷物干燥机试验验证

针对当前广泛应用的各类谷物干燥机普遍存在高温快速干燥爆腰率高、低温干燥脱水速率低、循环干燥破损率高、热能利用率低和烘干成本高等问题,介绍了一种混流静态房式谷物干燥机,其采用“保温控湿、热风循环利用、混流通风、薄层大风量静态持续干燥”的谷物机械干燥新方法,可解决谷物干燥爆腰率高、损伤率高和脱水效率低等系列问题,实现热风循环利用,提高烘干热效率。2017—2019年,在同等干燥条件下应用该机与其他类型烘干机、人工晾晒等谷物干燥方式开展了多批次干燥稻谷及杂交水稻种子的对比试验及性能验证工作。结果表明,该机在烘干效果、效率及烘干成本等各方面明显优于其他类型烘干机,在水稻种子干燥方面也有突出表现。经第三方检验检测机构检测,该型干燥机干燥谷物的籽粒脱水速率1.3%/h,爆腰率≤0.01%,籽粒破损率≤0.02%;干燥水稻种子的脱水速率0.9%/h,干燥种子的发芽率和破损率与自然晾晒级相当。      

四向通风混流干燥段内稻谷流动特性研究——基于EDEM

针对四向通风混流干燥段内稻谷的流动特性，运用三维激光扫描方式提取稻谷几何尺寸，基于离散元法，应用EDEM软件对干燥段内稻谷的流动特性进行了数值模拟，并通过试验台的试验证明了仿真结果的准确性。仿真模拟及试验表明：仿真结果与稻谷实际流动情况基本一致，稻谷在四向通风混流干燥段内呈现空间S型轨迹差速流动，相邻角状管之间中心区域的稻谷流速最高，其值为0.036m/s。研究结果可为后期稻谷热风干燥段的结构优化设计提供重要参考。     

对我国稻谷干燥的认识和设备开发

论文介绍了稻谷干燥的特点,我国稻谷干燥设备开发的情况、存在的问题和解决的建议,重点阐述了稻谷干燥过程中爆腰、缓苏和干燥速率等关键技术问题,简单论述了目前稻谷干燥技术的发展趋势和在我国实现稻谷干燥机械化的建议。     

粮食多场协同干燥系统设计与技术模式应用

以提高粮食干燥过程去水速率、改善干燥品质、减少干燥能耗为目的,基于干燥系统热能结构分析及客观能势利用,综合考虑粮食干燥过程中的多种势场,设计了一种红外热辐射、引风逆混流多场协同干燥系统。结合粮食产地区域特征及农业经营模式,采用了双干燥主塔联机的形式形成干燥装备,实现了系统节能和模式节能。试验结果表明:系统内粮食干燥过程的平均去水速率为2. 95%w. b./h,较传统的横流干燥方式提高2倍以上,粮温降低约11℃,爆腰增率低于1%。     

稻谷热泵干燥速率控制技术初步研究

针对稻谷热泵干燥技术进行实验研究,根据稻谷热泵干燥速率控制原理,在基于历史数据和实时数据的智能控制模式的基础上,提出了高效智能稻谷干燥速率控制技术,克服了历史数据智能控制技术对大量历史数据和试验数据的依赖以及实时数据控制技术反应速度慢且需要不断更新数据的缺点,实现了快速和精准控制。     

稻谷的滚筒式气体射流冲击干燥实验研究

将滚筒式气体射流冲击干燥机应用于稻谷干燥,主要研究风温、风速及滚筒转速对稻谷干燥速率、发芽率和爆腰率的影响。结果表明:稻谷的滚筒式气体射流冲击干燥属于降速干燥,且风温对干燥速率、发芽率和爆腰率的影响显著,风速对发芽率影响明显,滚筒转速对干燥速率和干燥后稻谷的品质影响不显著。研究给出了合理的干燥工艺参数:稻谷的滚筒式气体射流冲击干燥较为合理的风温为60℃,风速为23m/s,滚筒转速为3. 5r/min。本研究为稻谷快速、优质干燥提供了一种新型的技术与装置支持。     

低温循环谷物干燥机的研制

为了解决稻谷不及时干燥造成稻谷霉烂变质的问题,提高稻谷品质,确定了低温循环谷物干燥机的总体结构方案,完成了缓苏储粮段、干燥段、卸粮段、斗式提升机等主要系统的设计计算,成功进行了稻谷干燥试验。通过稻谷干燥试验表明,每批次处理量为15 000 kg,干燥速率为0.9%/h,干燥能力为13.75 t%/h。该机具有降水幅度大、干燥均匀等特点,可适合干燥稻谷、小麦等作物。     

稻谷变温均质干燥装置工艺优化与性能试验

为研究装置干燥均匀性和稻谷干燥特性,通过多因素试验,以干燥温度、滚筒倾角、滚筒转速为影响因素,以干燥时间和干燥速率为评价指标,考察指标对稻谷干燥特性的影响,分析不同干燥工艺对稻谷爆腰率的影响。试验结果表明,影响稻谷干燥时间和干燥速率的主次因素顺序为：干燥温度、滚筒倾角、滚筒转速,最优干燥工艺为干燥温度55℃、滚筒倾角2°、滚筒转速40r/min。验证试验通过含水率均匀度K判定,最佳干燥工艺参数为干燥温度55℃、滚筒倾角2°、滚筒转速60r/min。在此条件下,稻谷干燥时间为191min,干燥速率为0.036％/min,稻谷含水率均匀度为99.6%,稻谷干燥效果最优。研究结果可以为稻谷变温均质干燥装置研制和工艺制定提供参考。     

基于玻璃化转变的稻谷变温热风干燥工艺研究

为保证稻谷干燥后品质、提高干燥效率,基于不同含水率稻谷的玻璃化转变温度,提出变温热风干燥工艺。采用三因素五水平中心组合试验方法,以稻谷温度、初始含水率和热风风速为影响因素,以稻谷爆腰指数、整精米率和干燥时间为评价指标,研究稻谷玻璃化转变温度、恒温和变温干燥特性,模拟解析稻谷干燥过程中传热传质规律,以5、10、15℃的变温幅度进行变温干燥试验。结果表明,稻谷玻璃化转变温度与其含水率呈负相关,恒温干燥最佳工艺参数为稻谷温度47℃、初始含水率22.0%、热风风速0.50 m/s,干燥后稻谷爆腰指数70、整精米率57.67%、干燥时间195 min;与恒温干燥相比,以5℃和10℃为变温幅度的变温干燥工艺,干燥后稻谷爆腰指数分别降低了20和10,整精米率提高12.6、7.7个百分点,干燥时间缩短30 min和60 min。研究表明,基于玻璃化转变的稻谷变温热风干燥工艺明显改善了稻谷干燥后品质,提高了干燥效率。     

联合收割机排气联合远红外在机稻谷干燥试验台的设计

利用联合收割机内燃机的排气余热产生的热风联合远红外在机干燥能够有效实现谷物的干燥节能,并防止稻谷发生霉变。为了验证该在机干燥方案的可行性并优化在机干燥工艺,以联合收割机的谷物提升搅龙和收粮箱为基础,搭建了联合收割机排气联合远红外在机稻谷干燥试验台。该试验台能够实现收割速度、干燥风温和风速以及2个远红外加热器功率的多因素组合试验,模拟了在联合收割机中直接进行谷物干燥的作业环境。该试验台的搭建为优化在机干燥设备和干燥工艺等方面研究提供有利的平台。     

水稻干燥变温混配装置设计与试验

为解决水稻干燥过程中热源波动大、变温工艺要求快速调整温度的需求,设计了一种配合负压干燥机变温控制的同轴侧入式壳形变温干燥混配装置。以气流旋转驱动壳体内叶片导向配风为径向混合方式,采用机电联动式齿盘精量调节阀门开度,实现高效气流均匀混合。为提高变温控制精度以及混配温度的稳定性,应用神经元网络预测与回归试验设计方法分析混配阀门开度与热风温度、风机频率及系统温度差值的关系,建立了变温混配装置的混合控制模型。利用大涡模拟的原理,借助Fluent软件对变温干燥混配装置进行混合温度场模拟,得到了最佳混配效果的距离为26.85 cm,模拟结果与红外线热像验证图吻合良好。试验研究表明：变温控制满程时间为0.75 s,最大变温温差的均值为0.96℃,控制合格率达84%以上。出机水稻含水率在合理范围内,干燥后水稻品质较优,满足生产要求。     

红枣热风干燥工艺的试验研究

目前,红枣热风干燥工艺主要依靠人们长期以来的经验积累,缺少系统的研究,干燥的品质有待提高。根据影响红枣干燥的温度、湿度和风速3个主要因素设计了三因素三水平的正交试验。试验表明:温度对红枣的干燥速率和品质影响最大;热风温度越高,干燥速度就越快,红枣果皮红的程度越小,果皮的明度越小,红枣皱缩越严重,红枣糖分析出量越多;热风湿度对红枣糖分的析出量有显著的影响;热风风速对红枣果皮的明度有显著的影响。红枣干燥较优的工艺参数:温度为55℃,湿度为60%,风速为0.25m/s。     

稻谷固定床深层干燥的计算机模拟

针对稻谷固定床深层间歇干燥过程中的加热和缓苏两个阶段建立了数学模型，用C语言编制了相应的运算程序。用该模型计算了不同干燥介质温度和湿度、不同粮食初始含水率和温度条件下，不同层厚处稻谷的含水率和温度，计算结果与试验结果基本相符。     

地源热泵稻谷干燥机板翅换热器的设计与试验

针对稻谷干燥机作业成本过高和干燥后的物料品质差的问题,将地源热泵技术应用于稻谷干燥机,设计了一套板翅式换热器加热空气,计算得出芯体结构与技术参数,以降低单位作业量成本,提高干燥后的物料品质。试验研究表明:当环境温度为环境温度16℃、空气相对湿度53.2%时,地源热泵稻谷干燥机与燃油稻谷干燥机的稻谷含水率降低速率无明显区别,稻谷干燥性能可达到同等效果;地源热泵稻谷干燥机干燥稻谷的单位作业量成本0.040 7元,而燃油稻谷干燥机干燥稻谷的单位作业量成本为0.190 5元,单位作业量成本明显降低;地源热泵稻谷干燥机的稻谷干燥不均度干燥前后降低幅度0.40%小于燃油稻谷干燥机的0.72%;地源热泵稻谷干燥机的破损率增加值0.16%,小于燃油稻谷干燥机的0.31%,地源热泵稻谷干燥机的爆腰率增加值2.0%,小于燃油稻谷干燥机的3.0%,干燥后的物料品质明显提高。     

食品过热蒸汽撞击干燥的试验研究

研究了过热蒸汽撞击干燥过程中蒸汽温度和传热系数对样品的降水速度,温度场和干燥品质的影响规律,发现在研究的参数范围内,蒸汽的影响比传热系数显著。通过与热风撞击干燥的对比试验,发现过热蒸汽撞击干燥后样品淀粉糊化度明显高于热风撞击干燥,当介质温度高于３９３Ｋ时,过热蒸汽撞击干燥的干燥速度高于热风撞击干燥。     

稻谷固定床式深层干燥试验研究

以木反和通风板构建一台面积22．3m^2的固定床干燥机，采用燃油直接燃烧加热的方式对谷物进行干燥。在不同的热风温度、稻谷初始含水率及总厚度条件下，测定了稻谷干燥的均匀性、各层稻谷的温升曲线和干燥曲线，分析了干燥参数对干燥床性能的影响。研究表明：沿层厚方向存在显著的温度梯度，干燥逐层进行。热风温度越高、总厚度越大，分层干燥现象越明显。在定风量的条件下，热风温度要对干燥的热量消耗无明显影响；总厚度增加、稻谷初含水率降低，干燥的热量消耗呈降低趋势。     

鸡腿菇热风干燥工艺参数优化

为了提高鸡腿菇热风干燥速率及热风干燥后产品品质,对新鲜鸡腿菇进行了热风干燥实验,研究干燥过程中热风温度X1、热风风速X2和切片厚度X3对鸡腿菇干燥速率Y1、复水比Y2和干燥产品色差Y3的影响。采用综合评分法,结合响应面分析,对多指标进行综合优化,建立指标综合值与各因子之间的回归模型,求出最佳工艺参数组合。实验结果表明:鸡腿菇热风干燥过程中各因素对鸡腿菇干燥速率及干燥后产品质量都有显著影响(P <0. 05);在热风温度55℃、热风风速1. 35m/s、切片厚度4mm的最佳工艺参数组合下进行热风干燥,鸡腿菇热风干燥速率Y1=0. 301 g/min,干燥后产品复水比Y2=3. 61,色差Y3=21. 95,综合干燥效果达到最佳,与指标综合值模型预测值相对误差低于5%。本研究可为鸡腿菇热风干燥工业化生产提供参考。