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稻谷是我国常见的农作物,常因为天气原因,导致收获时含水量偏高。如果干燥不及时或未达到安全贮藏水分就易造成变质霉烂等问题,严重影响稻谷的产量与质量。传统使用的自然日晒干燥方法不但存在干燥效率低、干燥不彻底等问题,而且受到天气原因的制约,容易造成二次污染。统计表明,我国收割后的稻谷在进行晾晒脱壳以及后续的储藏过程中的损耗达到了15%。因此选择合理有效的干燥技术对稻谷进行干燥,对于保证稻谷的质量以及降低储藏过程中稻谷的损耗来说都是至关重要的。
本文针对稻谷的微波、热风以及微波热风联合干燥特性进行研究。通过调节不同干燥方式的工艺参数,对稻谷进行干燥实验,分析了各干燥条件对稻谷干燥特性的影响,以期对干燥技术的应用研究提供参考。主要结论如下:
(1)稻谷的微波干燥特性。稻谷的连续微波干燥过程可以分为加速干燥、匀速干燥以及减速干燥三个过程,其中匀速干燥过程持续时间最长,稻谷的失水过程也主要发生在这一过程。在微波干燥过程中稻谷的温度梯度和湿度梯度与水分的传递方向一致,干燥效率较高。微波剂量对于稻谷的干燥特性的影响较大,且与干燥速率以及干燥温度呈正相关,而稻谷的初始含水量对其干燥特性的影响较小。但较高的微波剂量易使稻谷的温度过高,干燥速率过快,易发生焦化现象。对于初始含水量为24.1%的稻谷,连续微波最优干燥工艺为:连续微波剂量0.14W/g。与连续微波干燥相比,稻谷的脉冲微波干燥过程更加平稳均衡,干燥速率较低,含水量下降较为平稳,没有明显的阶段划分。脉冲微波剂量越大、占空比越高时稻谷的干燥速率越快、温度越高,反之,稻谷的干燥速率越小、温度越低。但是较高的脉冲微波剂量和占空比会使稻谷的干燥温度迅速上升,影响干燥品质。对于初始含水量为24.1%的稻谷,脉冲微波最优干燥工艺为:脉冲微波剂量0.46W/g、占空比0.33。
(2)稻谷的热风干燥特性。稻谷的热风干燥过程可以分为匀速干燥和降速干燥两个阶段,在降速干燥过程持续时间最长且稻谷的干燥速率较缓慢,稻谷的失水过程也主要发生在这一过程。在热风干燥过程中稻谷形成的温度梯度和湿度梯度的方向相反,水分传递速率慢,干燥效率低。热风温度以及热风风速与稻谷的干燥速率呈正相关,且与热风温度相比,热风风速对其干燥特性的影响较小。对于初始含水量为24.1%的稻谷,热风最优干燥工艺为:热风温度40℃,热风风速0.5m/s。
(3)稻谷的微波热风联合干燥特性研究。稻谷的微波热风联合干燥过程分为微波干燥和热风干燥两个阶段,在稻谷的联合干燥的过程中,与热风干燥阶段相比,微波干燥阶段的干燥速率更快,但是热风干燥阶段相较于微波干燥阶段的含水量的下降过程更加均衡。与单独的热风干燥相比,联合干燥下的热风干燥过程中稻谷的含水率下降更加平稳,没有明显的阶段划分。微波条件、转换点含水量、热风温度以及热风风速对稻谷的联合干燥特性都有较明显的影响,其中热风风速相较于其他条件影响较小。对于初始含水量为24.1%的稻谷,微波热风联合最优干燥工艺为:脉冲微波剂量0.46W/g、占空比0.33,转换点含水量20%,热风温度50℃,热风风速0.4m/s。
对比不同干燥方式的干燥时间以及稻谷品质可知,微波热风联合干燥方式结合了两种干燥方式的优点,既提高了稻谷的干燥效率,又保持了较好的稻谷品质。
本文针对稻谷的微波、热风以及微波热风联合干燥特性进行研究。通过调节不同干燥方式的工艺参数,对稻谷进行干燥实验,分析了各干燥条件对稻谷干燥特性的影响,以期对干燥技术的应用研究提供参考。主要结论如下:
(1)稻谷的微波干燥特性。稻谷的连续微波干燥过程可以分为加速干燥、匀速干燥以及减速干燥三个过程,其中匀速干燥过程持续时间最长,稻谷的失水过程也主要发生在这一过程。在微波干燥过程中稻谷的温度梯度和湿度梯度与水分的传递方向一致,干燥效率较高。微波剂量对于稻谷的干燥特性的影响较大,且与干燥速率以及干燥温度呈正相关,而稻谷的初始含水量对其干燥特性的影响较小。但较高的微波剂量易使稻谷的温度过高,干燥速率过快,易发生焦化现象。对于初始含水量为24.1%的稻谷,连续微波最优干燥工艺为:连续微波剂量0.14W/g。与连续微波干燥相比,稻谷的脉冲微波干燥过程更加平稳均衡,干燥速率较低,含水量下降较为平稳,没有明显的阶段划分。脉冲微波剂量越大、占空比越高时稻谷的干燥速率越快、温度越高,反之,稻谷的干燥速率越小、温度越低。但是较高的脉冲微波剂量和占空比会使稻谷的干燥温度迅速上升,影响干燥品质。对于初始含水量为24.1%的稻谷,脉冲微波最优干燥工艺为:脉冲微波剂量0.46W/g、占空比0.33。
(2)稻谷的热风干燥特性。稻谷的热风干燥过程可以分为匀速干燥和降速干燥两个阶段,在降速干燥过程持续时间最长且稻谷的干燥速率较缓慢,稻谷的失水过程也主要发生在这一过程。在热风干燥过程中稻谷形成的温度梯度和湿度梯度的方向相反,水分传递速率慢,干燥效率低。热风温度以及热风风速与稻谷的干燥速率呈正相关,且与热风温度相比,热风风速对其干燥特性的影响较小。对于初始含水量为24.1%的稻谷,热风最优干燥工艺为:热风温度40℃,热风风速0.5m/s。
(3)稻谷的微波热风联合干燥特性研究。稻谷的微波热风联合干燥过程分为微波干燥和热风干燥两个阶段,在稻谷的联合干燥的过程中,与热风干燥阶段相比,微波干燥阶段的干燥速率更快,但是热风干燥阶段相较于微波干燥阶段的含水量的下降过程更加均衡。与单独的热风干燥相比,联合干燥下的热风干燥过程中稻谷的含水率下降更加平稳,没有明显的阶段划分。微波条件、转换点含水量、热风温度以及热风风速对稻谷的联合干燥特性都有较明显的影响,其中热风风速相较于其他条件影响较小。对于初始含水量为24.1%的稻谷,微波热风联合最优干燥工艺为:脉冲微波剂量0.46W/g、占空比0.33,转换点含水量20%,热风温度50℃,热风风速0.4m/s。
对比不同干燥方式的干燥时间以及稻谷品质可知,微波热风联合干燥方式结合了两种干燥方式的优点,既提高了稻谷的干燥效率,又保持了较好的稻谷品质。