稻谷含水率分布及变化规律

利用计算机和单粒水分测定装置,测定稻谷干燥、缓苏、混合过程中稻谷的含水率分布,研究了稻谷与稻谷、稻谷与介质之间的水分交换机理和宏观运动规律。结果表明,在干燥初始阶段,如果谷层较厚或风量较小,高湿稻谷含水率偏差可能会随着干燥过程的进行而有增大的趋势,但最终的稻谷含水率趋向一致,加大风量可以提高干燥的均匀性;干湿稻谷混合后,稻谷含水率偏差随着混合时间的增加,按指数规律减小,稻谷的平均含水率越低,混合后的含水率偏差就越小。     

一种薄层干燥新模型的建立

现有的薄层干燥模型不适合研究预热时间较长的高含水率物料的干燥特性。本文提出了一种能适合葱叶等高含水率物料的薄层干燥新模型。通过大量的实验对该模型进行了验证。     

生物物料颗粒空隙率对其干燥质量的影响

为研究干燥过程中生物物料颗粒结构对质量的影响,在不同的进口风温条件下,利用振动流化床干燥机对由清蛋白,面粉及麦麸构成的具有不同初始体积空隙率的混合物颗粒进行了干燥试验。建立了其干燥动力学及质量降解动力学的用于预测热力干燥过程中颗粒结构对产品质量的影响。     

南瓜浆滚筒干燥动力学模型

以辊式布料的单滚筒干燥机为对象进行南瓜浆滚筒干燥试验,探讨了滚筒干燥过程中物料的干燥动力学特性及其干燥动力学模型。根据物料的状态将滚筒干燥过程分为浆状和膜状两个阶段,测定了不同蒸气压力下物料的含水率,分析了干燥速率随蒸气压力和时间的变化规律。结果表明:物料中的水分大部分在浆状区中蒸发,蒸气压力越高,干燥速率越快;物料在膜状区中为降速干燥阶段,蒸气压力越高膜状区起始含水率越低,起始阶段的干燥速率越慢,干燥速率下降也越慢,干燥时间越短。膜状区物料含水率的试验数据与主要薄层干燥模型进行拟合,Midilli-Kucuk模型可以很好地预测南瓜浆滚筒干燥的动力学特性。     

稻谷干燥风量与谷物质量比的优化研究

研究了风量与谷物质量比对干燥速率的影响。当风量与谷物质量比增大时,干燥速率大幅度上升;但是当风量与谷物质量比增大到一定程度,干燥速率增大率明显减小。干燥初期稻谷的含水率较大时,加大风量可以大大提高干燥速率,而干燥后期风量对干燥速率的影响不明显。以风量与谷物质量比为基准,研究了饱和相对湿度线的移行规律,给出了不同热风温度和稻谷含水率下合理的风量与谷物质量比以及拟合方程。     

种子热风干燥发芽率的预测

根据谷物种子发芽率损失速率的正态分布理论，建立了种子热风干燥发芽率预测的数学模型。谷物种类包括大麦、小麦、玉米、高梁和大豆。以玉米为例，重点讨论了热风温度与种子初始水分对干燥过程中种子发芽率损失速率的影响。模拟结果表明，随着热风温度的升高和种子初始水分的增大，种子发芽率损失速率将增大。     

荔枝红外干燥均匀性与果壳孔隙分形色变研究

通过含水率试验拟合,比较了荔枝红外干燥过程各果含水率变化的均匀性,应用Image-Pro、SPSS软件,分析对比了干燥不同时刻荔枝果壳孔隙率均值差异及分形维数变化,由相对色差测定,研究了果壳表面色变过程。结果表明:荔枝红外干燥,各果含水率变化过程不均。初始质量较小果,含水率变化速率较大;随干燥时间增加,各果含水率变化速率减小,后期差距加大;干燥不同时刻果壳孔隙率随含水率降低显著性变化,其均值由0.519降至0.381、0.276、0.184,但分形维数由1.486升至1.674、1.708、1.800。荔枝红外干燥各果壳表面,初始DL、Db值变化大,后期变化小。     

基于低场核磁的马铃薯切片干燥过程水分迁移规律研究

为研究马铃薯切片热泵干燥过程中内部水分迁移规律,利用低场核磁共振技术检测横向弛豫时间T2,分析峰面积A2x的变化,建立水分变化动力学模型。结果表明：热泵干燥过程中,提高热风温度能够显著提高干燥速率,加快结合水、不易流动水以及自由水的迁移。干燥过程中自由水和结合水先于不易流动水发生变化,自由水含量在前90min基本保持不变,之后迅速下降,不易流动水和结合水含量均表现为先升高后降低的趋势。自由水被脱除后,不易流动水和结合水依次达到最大值,随着干燥进行不易流动水逐渐被脱除,随后结合水开始被脱除至干燥结束。马铃薯切片热泵干燥过程属于内部扩散控制,水分有效扩散系数范围为5.228×10-8～1.434×10-7m2/s,建立的干燥动力学模型决定系数均大于0.98,可用于预测马铃薯切片干燥过程中不同状态的水分迁移规律。     

Selection of Mathematical Models for Drying Grain in Thin-Layers

Several mathematical models or equations are used to describe thin-layer drying of agricultural grains. These are distributed parameter models, lumped parameter models and thin-layer drying equations. The assumptions frequently used are temperature equilibrium and surface moisture content equilibrium. There is no general analysis on the limitations of the models or equations and assumptions. The present article summarizes the results of an attempt to clarify the limits of the different models and assumptions. The heat and mass transfer Biot numbers were used to give the ranges where the simplified models or assumptions can be used without any significant error to predict the drying time and drying curve. Temperature equilibrium and surface moisture content equilibrium can be assumed in predicting the drying time or the drying curve without any significant error when the mass transfer Biot number is larger than 1000 and the heat transfer Biot number is less than 1. This is acceptable for most agricultural grains under practical drying conditions.     

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。     

荔枝果肉热风干燥薄层模型

利用热泵干燥装置探讨了热风温度和热风风速对荔枝果肉干燥水分比MR和干燥速率U的影响。结果表明:荔枝果肉薄层热风干燥是内部水分扩散控制的降速干燥过程。对9种常见食品薄层干燥模型进行试验数据非线性拟合,通过比较评价决定系数R2、卡方χ2和标准误差eRMSE以及试验验证,结果显示Page模型是描述荔枝果肉薄层热风干燥过程的最优模型。不同干燥条件下有效水分扩散系数Deff和活化能Ea的求解结果表明,有效水分扩散系数Deff随热风温度和风速的增加而变大,平均活化能Ea为29.939 kJ/mol。     

Stochastic Modelling of Grain Drying: Part 2. Model Development

In Part 1 of this series of three papers, it was shown that the moisture content in maize reaching a dryer is approximatelynormallydistributed. In Part 2, stochastic drying models are developed for grain with an initial normal distribution in moisture content. It is shown that the moisture content is still normally distributed after one-dimensional drying (i.e. concurrent- or counter-flow drying), but is skewed after two-dimensional drying (i.e. crossflow drying). The models predict, for dried grain, both the average moisture content and its standard deviation to an acceptable accuracy.     

接触式超声强化热泵干燥苹果片的干燥特性

为研究接触式超声对热泵干燥的强化效应,在热泵干燥机内安装了一套超声波装置,并以苹果片为研究对象,进行接触式超声强化热泵干燥试验,研究超声波功率、干燥温度以及切片厚度对苹果片干燥特性的影响。结果表明:将物料放在超声辐射盘上进行热泵干燥强化,有利于加快物料内部传质过程;随着超声功率和温度的增加以及厚度的减小,物料所需干燥时间逐渐缩短,平均干燥速率逐渐增大;超声对干燥速率的影响随着物料含水率的降低而减弱;在温度较低及物料较薄时,接触式超声的强化效果较好,但其对干燥速率的影响随着温度升高及物料变厚而有所下降;有效水分扩散系数的数值范围为1.333×10-10~1.651×10-9m2/s,且随着超声功率及温度的升高而增大;经过接触式超声处理的苹果片,其组织结构中的孔洞明显增多与扩张,在60 W超声功率作用下还形成了较多微细孔洞,从而有利于物料内部水分迁徙与扩散。将接触式超声技术用于热泵干燥过程的强化,可有效提高热泵干燥速率,缩短物料干燥时间。     

新型卧式旋转干燥仓设计与优化

中国粮食干燥设备处于更新换代关键时期.在干燥过程中,干燥设备对粮食籽粒造成的机械损伤不容忽视.为克服传统粮食干燥设备对粮食品质造成的不利影响,本研究设计开发了一种新型卧式旋转干燥仓.该设备的特点是低温干燥,整仓缓慢旋转搅拌粮食,以保证粮食干燥后含水率的均一性,有效降低粮食干燥过程中的机械损伤,确保粮食干燥品质.本文详细...     

The Initial Phase of Convection Drying of Vegetables and Mushrooms and the Effect of Shrinkage

The results of measurements of loss of water in convection drying of slices of cut vegetables and mushrooms, not touching one another, indicate that the rate of drying of these products decreases from the beginning of the process. Consequently, almost all researchers have assumed that during the initial stage of drying, there is no stage of constant drying rate determined by conditions of external water exchange. Instead, it was assumed that models of the drying of these products from initial to final water content should be solutions of differential equations of internal mass diffusion or semi-empirical exponential equations. Such a view is not, however, compatible with the theory of convection drying of solids with high initial water content, such as vegetables and mushrooms. The results of studies presented in this paper, show that the initial stage of drying of red beet, onions, carrots, garlic and mushrooms, is a constant rate process determined by the known model of the theory of drying based on laws of external exchange of heat and water. Losses of water from 10 to 30% were compatible with the model, with a relative error of less than 1%, and from 40 to 50% with an error less than 5%. The introduction into the equation of a coefficient to allow for shrinkage of the products, extended the range of applicability of the model from 20 to 50% water loss with a relative error of less than 1%, and from 50 to 80% with an error of less than 5%.     

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。     

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。     

底墒和磷肥对旱地冬小麦产量及其品质的影响

【目的】分析山西省南部旱地小麦产量及品质对底墒和磷肥的响应。【方法】在山西省南部试验设土壤3个播前底墒水平(0~100 cm土层):W1(248 mm)、W2(233 mm)、W3(205 mm),2个施磷水平,P1(75 kg/hm^2)、P2(180 kg/hm^2),研究旱地小麦籽粒产量及其蛋白质量对底墒和磷肥的响应情况。【结果】相同磷肥条件下,W1和W2处理的灌浆持续时间、渐增期持续时间高于W3处理。相同底墒条件下,渐增期和快增期籽粒增加质量和持续时间表现为P2>P1,缓增期的增加质量和持续时间表现为P1>P2,缓增期籽粒增加质量和持续时间变异系数最高,分别达25%和31%。可见,底墒和磷肥提高快增期的持续时间,增加底墒提高灌浆持续时间,增施磷肥减少缓增期持续时间。底墒250mm蛋白质产量最高,相同底墒下,蛋白质产量随磷肥的增加而增加;磷肥对产量的影响大于对蛋白质量的影响。【结论】旱地小麦灌浆过程中增期持续时间对底墒和磷肥响应较好,缓增期变异对籽粒千粒质量影响较大;底墒在250 mm处产量最高。     

苹果片变温压差膨化干燥特性与动力学研究

探讨了膨化初始含水率和抽真空干燥温度对苹果片变温压差膨化干燥特性的影响,建立了苹果片变温压差膨化干燥动力学模型。结果表明:苹果片变温压差膨化干燥过程分为加速干燥、恒速干燥和减速干燥3个阶段,干燥过程大部分处于减速干燥;不同干燥条件下的苹果片变温压差膨化干燥满足Page方程;苹果片有效扩散系数在1.52×10-9～8.87×10-9m2/s范围内。所建模型可以预测干燥条件下的苹果片变温压差膨化干燥过程中含水率的变化,特定系数k、n与膨化初始含水率和抽真空干燥温度呈线性关系,相关系数r2分别为0.845、0.997。     

油茶果干燥特性及烘干脱蒲技术

对油茶果干燥脱蒲技术进行试验研究,比较分析了常规热风干燥、热泵干燥和微波干燥对油茶果脱蒲效果的影响。研究发现,由于干燥不均,微波干燥无法实现脱蒲。采用热泵干燥,油茶的脱蒲率较低,不到80%,而采用常规的热风干燥,在65 ℃下干燥6 h,油茶的脱蒲率可以达到96.97%。对油茶籽进行了热风薄层干燥试验并运用Arrhenius方程计算油茶籽干燥过程中的水分扩散系数和活化能。结果显示,油茶籽的水分有效扩散系数为1.681 4×10-9~3.046 7×10-9 m2/s,干燥活化能为21.323 7 kJ/mol。油茶籽干燥过程可以用Sutherland或Paul Singh模型进行描述,验证试验表明,理论与实际数据的平均误差为4.91%。因此,该模型可以用来预测不同温度下油茶籽干燥过程中的含水率变化情况。