固定床上下换向通风小麦干燥模拟与工艺优化

为了研究固定床上下换向通风干燥机理,确定合理烘干工艺参数,根据通风加热干燥过程中小麦和介质空气之间热质传递关系,采用经典PDE模型为理论基础,建立了适用于小麦固定床换向通风干燥计算机模拟的离散化模型。此模型可计算出小麦实时干燥状态、批次小麦干燥耗时、能耗经济成本等,并能依此推算出最优作业参数。经实际验证,模型模拟计算结果与试验结果基本相符,整床层小麦平均含水率模拟值和试验值的相关系数r达0.995,模型模拟可用于不同环境温度和相对湿度下的最优通风温度和风量分析。论文分析了换向通风干燥过程床层小麦含水率和温度变化规律;根据小麦收获时天气状况,选择环境温度20~35℃,环境相对湿度20%~85%范围,以批次烘干单位质量湿小麦能耗成本最低为优化判据,确定通风温度、风量及对应单位质量小麦烘干能耗成本,为实际小麦烘干工艺参数设定提供参考。     

箱式通风干燥机小麦干燥试验研究

为了解小麦平床通风干燥特性,该文以某型号箱式通风干燥机为试验设备,开展小麦收获后干燥试验研究,测试分析了干燥床风场分布、干燥床层含水率分布、温度分布及耗能等特性。研究表明,该设备在水平面和垂直面均存在较明显的干燥速度差异;在干燥6h结束时整个小麦床层的最大含水率差异超过3%,影响整批物料的干燥效率和干燥成本;干燥5h后整批物料含水率达到小麦贮藏要求,每1kg物料含水率下降5%的能耗成本为0.09元。根据试验研究结果,提出在入风口增加导风栅格、干燥仓体4个角采用圆弧过渡处理、采用气流换向机构和交替换向通风干燥工艺等改进措施来改善该设备干燥均匀性。研究结果为该类型干燥机的小麦干燥工艺优化及设备改进设计提供了依据。     

5H-1.5A型花生换向通风干燥机研制

为了解自行研发的5H-1.5A型花生换向通风干燥机作业性能,该文介绍了研发设备总体结构、工作原理及烘干箱体、导风组件、换向通风机构、余热回收装置等关键部件,并开展了整机作业性能试验研究,对比了空载工况下有无导风组件时,介质空气穿过承料板后的风场分布特性,测得有导风组件时承料板上方10 cm处风速均在0.68～0.73 m/s范围内,水平方向介质空气通风均匀性显著提高。测试了双入风口并行通风干燥10 h和单入风口换向通风干燥38 h过程中床层物料温度变化及干燥终止含水率分布情况:0～10 h,底层物料温度快速升高,上层物料温度上升缓慢,物料层温差先快速增大后逐渐缩小;10 h后,上、中、下物料层温度呈类波浪式升落,波动幅度逐渐减小,物料层温度逐渐逼近设定干燥温度;干燥终止时,左、右2个干燥半区最大含水率差值分别为1.42%、1.74%,为左、右干燥区含水率总降幅的4.1%、5.1%,干燥均匀性良好。测试并评估了余热回收装置对整机加热贡献率、热效率、能耗成本等的影响:余热回收装置在换向通风阶段对干燥系统的加热贡献率约为61%,系统热效率提高至80%以上,批次干燥能耗成本降低48.7%。与传统固定床干燥设备相比,可节省能耗成本约64.7%,干燥不均匀度降低约82.6%。研究结果可为设备的改进熟化及推广应用提供技术支撑。     

玉米粮堆通风干燥过程中热湿传递模拟及试验

为了准确预测玉米粮堆通风干燥过程中的热湿分布变化,明确适宜的通风条件。该研究基于干储一体仓,运用局域热非平衡理论,考虑玉米呼吸热,建立玉米粮堆通风干燥热湿传递模型,探究不同因素对通风干燥过程的影响,并进行通风干燥试验,分析玉米含水率、温度以及粮堆空气的温湿度分布变化情况。结果表明：建立的热湿传递模型可有效模拟仓内玉米粮堆通风干燥的过程,玉米监测点的温度、含水率模拟值与试验值的相对误差分别为1.4%～12.1%、0.3%～14.5%,平均值分别为4.8%、6.5%;通风前期玉米粮情存在一定的不均匀性,内层玉米的升温速率与干燥速率快于外层。随着通风过程的持续,上述不均匀性逐渐降低。综合考虑不同条件下玉米温度和含水率的变化,适宜的通风条件为空气相对湿度低于75%、通风风速为0.09～0.23 m/s,风温随大气条件而定。玉米通风干燥中试试验的单位能耗为890.2 kJ/kg,节能效果显著。研究结果可为玉米通风干燥技术和操作工艺的优化提供理论支持。     

横流循环式烘干机气流分布均匀性的试验研究

为了提高物料干燥的均匀性，讨论了横流循环式烘干机的气流分布的均匀性。通过试验获得了物料通风层内气流的分布规律、主要工作参数(物料层通风量、物料层厚度和物料层长度)对气流分布均匀性的影响规律。利用回归方程和复合形法进行参数的优化设计，得出最佳参数组合，并通过试验验证了使气流分布均匀的最佳参数组合。     

绿麦芽喷动干燥技术研究

喷动床具有类似于稀相流化床的喷动区和类似于逆流密相移动床的环形区,结构简单,传热传质效果好,可以考虑将其应用到绿麦芽干燥过程,以取代现有的耗时长、传热传质不均匀的固定床干燥工艺。为此,设计和试验了绿麦芽喷动床干燥机,其柱体内径为180 mm,高为700 mm,锥体部分高为100 mm,锥角为90°,气体入口管内径为25 mm。在每次装料量为3 kg绿麦芽,空气流量为100 m³/h的条件下,研究了9种绿麦芽的喷动干燥工艺,并对干燥产品的质量进行了多指标的检测。结果表明,较好的麦芽喷动干燥工艺为：60℃热空气干燥4 h后,85℃热空气加热麦芽使其升温至80℃,最后再使用85℃热空气焙焦2.5 h。整个喷动干燥过程用时8 h,与传统工艺18～20 h相比,干燥时间明显缩短。能耗量约为5700 kJ/kg水,相对于一般麦芽厂的能耗节约了大约30%。产品麦芽的含水率为4.74%(湿基),色度(欧洲啤酒协会)为4.25,浸出率为81%,α-氨基氮为157.6 mg/(100 g),粗细粉差为1.5%,糖化时间为9 min,都达到优等浅色麦芽的指标。     

膨化颗粒饲料穿流干燥试验

为了了解颗粒物料在穿流干燥过程中的干燥特性,利用自制的干燥试验台,在不同的干燥条件下以膨化饲料颗粒为例进行了穿流干燥试验。分析了通风方式（单向通风和换向通风）、热风温度（90和100℃）、床层厚度（5、7.5、10、15、20 cm）对其干燥动力学及干燥均匀性的影响。研究结果表明,床层厚度为15 cm,干燥至30 min时,换向通风的干燥不均匀度为10%,而单向通风的干燥不均匀度为23%,因此,换向通风比单向通风物料的水分均匀性提高,但不能提高干燥速率。当床层厚度为20cm,干燥将要结束时,100℃干燥的干燥不均匀度比90℃干燥要高6%,即温度越高,物料的干燥不均匀度越大。单向通风试验在床层厚度为10cm、热风温度为100℃时,会出现整体床层的"表观恒速干燥"现象;当床层厚度大于10cm时,会出现短暂的干燥速率增加现象。     

振动流化干燥机的试验研究

本文综合分析了国内外振动流化干燥机的型式;设计和研制了一种小型新颖多物料振动流化干燥机。从理论上对其动力学、运动学及干燥特点进行了分析。大量小麦干燥实验表明:空气温度对降水的影响最大、喂入量次之、风量最小、增加振幅能明显提高单位时间降水率。由实验找到了各参数的最佳范围。中草药、土豆片等物料的干燥试验表明,振动流化干燥机具有一机多用、结构简单、生产率高、降水快等特点。     

果蔬热风穿流干燥换向通风的研究

以豇豆为典型物料,利用热风穿流干燥试验台,进行了换向通风干燥的试验研究,得出了不同换向时间对干燥过程的影响规律,及其与能耗关系的回归方程式,得换向时间为0.5h时,能耗最低的结论,并在箱式穿流干燥机上进行了验证试验。     

香菜微波干燥的试验研究

以提高蔬菜干制品质为目的，考察干燥因素对香菜微波干燥生产率及其品质的影响，用正交试验设计方法，探讨干燥功率、物料层厚度及排湿风速对香菜微波干燥特性及干制香菜品质和能耗的影响，利用极差分析和方差分析确定香菜微波干燥最优工艺参数。结果表明：不同微波干燥参数对香菜微波干燥特性和干制品质及能耗有不同的影响，风速对物料干燥速率、香菜干制品的品质指标影响最大，物料脱水过程主要处于恒速阶段，微波干燥功率为1．125W／g，物料层厚度为1．5cm，风速为60m／min时，可确保香菜干燥后的食用价值且便于储存，而且能耗较低。     

热风、微波及其联合干燥对花生营养特性及感官品质的影响

为了降低花生收获后因未及时干燥而造成的霉变损失,本试验以天府9号新鲜花生为试验材料,采用热风、微波、微波热风联合干燥3种技术对花生进行干燥,对比了3种干燥方式对花生营养及感官品质的影响。结果表明,热风、微波及热风微波联合干燥将花生干燥至安全含水率耗时分别为24、14和10 h。微波热风联合干燥花生的氨基酸、脂肪以及不饱和脂肪酸含量均显著高于热风、微波2种干燥方式(P<0.05),而酸价及过氧化值显著低于热风、微波2种干燥方式(P<0.05),且其色泽与花生自然果色最为接近,颜色均匀一致,红衣完整无皱缩脱落,风味较好。本研究结果为花生机械化干燥提供了一定的理论基础,在花生产地减损领域中具有较好的应用价值。     

Isolation and characterization of a peanut maturity-associated protein

Using reversed-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC), the peanut protein profile was shown to be related to the maturity, drying time, and drying procedure of the peanut. Differences were seen between (a) immature and mature seeds for untreated and windrow-dried peanuts, (b) untreated and windrow-dried peanuts for immature and mature seeds, and (c) windrow- and stackpole-dried peanuts. The most pronounced HPLC peak that increased in size as the peanut matured and decreased in size with longer drying times was isolated and identified by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis and electrospray ionization mass spectrometry to have a molecular weight of 62 500. Since maturity is related to the sensory quality of peanuts, this protein may be a marker for peanuts that will produce a higher quality flavor when roasted.     

不同干燥温度对花生营养品质和发芽特性的影响

为明确不同干燥温度对花生营养品质和发芽特性的影响,本研究以新收获的大粒形花生品种花育22 (HY22)、中粒形花生品种花育20 (HY20)和小粒形花生品种农花16 (NH16)为试验材料,对不同干燥温度处理下花生营养品质性状和发芽参数等指标进行测定。结果表明,随着干燥温度的升高,HY22、HY20和NH16花生油脂的酸价和过氧化值均有所增加,增加幅度为HY22>NH16>HY20,但蛋白质、油酸、亚油酸和氨基酸等组分的含量变化不大。当干燥温度为40℃时,HY22、 HY20和NH16的电导率值分别是其对照的1.98、1.26和1.62倍(12 h),发芽势、发芽率、胚芽长和胚芽重均与其对照无显著差异。当干燥温度为50℃时,HY22、 HY20和NH16的电导率值分别是其对照的2.4、1.61和3.12倍(12 h),HY22的发芽势和发芽率分别显著降低了24.30和6.25个百分点,胚芽长度和胚芽重分别显著降低了25.21%和24.62%;NH16的发芽势显著降低了16.25个百分点,胚芽重显著降低了22.14%,HY20无显著变化。当干燥温度高于50℃时,HY22、 HY20和NH16的发芽率均显著降低。可见,高温干燥降低了花生的营养品质和发芽性能。本研究结果可为花生收获后快速干燥技术提供理论依据。     

油菜籽过热蒸汽流化床常压干燥过程的数学模拟

为提高过热蒸汽流化床干燥模型的模拟精度,该文基于过热蒸汽流化床干燥机理,结合“双流体”理论建立了描述过热蒸汽流化床干燥过程的非稳态轴对称二维数学模型。利用有限体积法求解模型,模拟研究了常压下油菜籽的过热蒸汽流化床干燥过程及其干燥动力学特性,模拟结果与试验数据相吻合。研究结果表明,该模型能够很好地描述常压下油菜籽的过热蒸汽流化床干燥过程和物料在干燥过程中的运动状态。     

收获时期及干燥方式对花生品质的影响

为探索不同收获期和后熟干燥方式对花生品质的影响,该研究以泰花5号花生为试验对象,采用在株晾干法、鲜摘晾干法、鲜摘催干法3种方法对3个时期收获的花生进行后熟干燥品质对比测试分析。结果表明,在同一收获期中,在株晾干法花生百果质量、百仁质量显著高于其他2种方法,该后熟干燥方法的增重作用随收获期提前而更明显(P0.05);但在相同后熟干燥方法中,提前2周收获的干燥荚果百果质量、百仁质量均显著低于前1周和原定收期收获的花生荚果(P0.05)。自然晾晒干燥期间,在株晾干花生果壳、果仁含水率均高于同期鲜摘晾干果壳、果仁含水率,两种晾干方式含水率差异在初期逐渐增加、随后逐渐减小直至达到相当的最终含水率。鲜摘晾干和鲜摘催干果仁粗蛋白、粗脂肪均未见显著差异(P0.05),而在株晾干果仁粗蛋白、粗脂肪含量分别增加了3%、2%左右;而收获期越早,果仁粗蛋白和粗脂肪含量越低。在果仁不饱和脂肪酸总相对含量上,鲜摘晾干、在株晾干果仁与新鲜果仁未见差异(P0.05),但机械催干果仁显著低于新鲜果仁(P0.05)。在果仁氨基酸组成方面,经3种不同后熟干燥方法后,8种主要氨基酸及氨基酸总含量均呈现在株晾干含量最高、鲜摘晾干其次、机械催干最低的差异(P0.05)。在株晾干花生果柄横断面显微结构观察表明,果柄在干燥初期仍保留对水分、养分等物质输导、贮藏的空间通道,为荚果的物质代谢和积累提供必要条件。该研究结果为花生生产实践提供参考。     

脉动流化床的空气动力学特性与干燥特性

对小麦、大豆、豌豆种籽进行了一系列干燥试验,通过试验结果对脉动流化床干燥的空气动力学特性和干燥特性进行了分析。提出了干燥速率与干燥介质温度、气流表观速度、床层静止高度、气流脉动频率以及气流分布板开孔率之间的关系,同时也得出了床层压降与床层静止高度的关系。     

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。     

玫瑰花瓣红外喷动床干燥模型及品质变化

为提高玫瑰花瓣的干燥速率和品质,利用新型红外喷动床干燥设备,研究不同出风温度和风速下玫瑰花瓣的干燥特性并建立干燥动力学模型;对比不同干燥条件下玫瑰花瓣的品质变化。结果表明:提高出风温度和风速能够显著提高干燥速率和缩短干燥时间;玫瑰花瓣红外喷动床干燥过程主要为升速干燥和降速干燥,无明显恒速阶段;玫瑰花瓣红外喷动床干燥过程的有效水分扩散系数在6.703 85×10^-10~1.382 35×10^-9 m^2/s之间,随着出风温度和风速的增大而增大;通过模型拟合发现,Midilli模型能更好地反映玫瑰花瓣的红外喷动床干燥规律;温度和风速对复水比、总黄酮含量和总酚含量均有显著影响;风速对色泽和微观结构有显著影响。研究结果可为红外喷动床干燥的研究与应用提供参考。     

发酵柑桔皮渣流化干燥传热传质分析

为了开发高效合理的柑桔皮渣发酵—干燥成套设备,需要进行发酵柑桔皮渣的干燥机理分析、传热传质的研究。该文采用流化干燥方法对发酵柑桔皮渣的干燥进行试验研究,建立了小型的流化床干燥试验台,分析了风速、颗粒粒径、初始含水率等对发酵柑桔皮渣流化干燥过程中传热传质的影响。试验表明：流化床的传热传质性能与流体的物理性质、操作参数、颗粒本身的物理性质以及流化床的特性密切相关。试验结果表明,传热系数沿流化床床高增加而减小,在床高4～6 cm之间,传热系数减小的幅度较大;在风速、颗粒粒径、初始含水率3个影响因素中,风速对传热系数的影响最大,当风速从2.06 m/s增大到2.75 m/s时,床高2～4 cm区域的平均局部传热系数增大了近92%。根据试验结果建立了传热传质数学模型并获得了传热无因次准则方程式,为强化传热传质以提高干燥效果提供了理论依据。     

惰性粒子流化干燥机的研究

惰性粒子流化干燥是流态化干燥的特殊形式，适用于溶液、悬浮液、粘性浆状物料等液相物料的干燥，其技术关键是粒子表面对物料的均匀吸附、流化效果和干燥物料的及时脱离。本研究在设有搅拌机构的流化床内装填惰性粒子，进而提高传热传质面积和速率，并将干燥与粉碎合二为一。试验设备接近于实际工况，采用当量直径为4 mm的聚四氟乙烯颗粒为惰性粒子，以浆状物料为干燥对象，着重研究惰性粒子流化干燥机的干燥机理和设备结构，以及对搅拌、雾化、投料、传热系数、开孔率等影响因子进行试验分析，并对重要的因素进行了数据回归分析，从而找出惰性粒