【摘 要】
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稻谷干燥是有效衔接稻谷收后储前的重要环节。新收获稻谷不及时干燥易造成霉变、发芽等。在“蓝天计划”、碳中和目标和健康中国大背景下,新型绿色低碳保质干燥技术越来越被关注,如热泵干燥。而热泵干燥存在干燥周期长、受干燥环境制约大等缺点。因此研究预处理技术与热泵干燥结合对提高稻谷干燥速率与保证稻谷品质有着重要意义。本文以籼稻为原材料,研究冷等离子体技术对稻谷微观结构及热力学性质的影响;研究冷等离子体功率、冷
【基金项目】
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国家重点研发计划（2019YFC1605305）；
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稻谷干燥是有效衔接稻谷收后储前的重要环节。新收获稻谷不及时干燥易造成霉变、发芽等。在“蓝天计划”、碳中和目标和健康中国大背景下,新型绿色低碳保质干燥技术越来越被关注,如热泵干燥。而热泵干燥存在干燥周期长、受干燥环境制约大等缺点。因此研究预处理技术与热泵干燥结合对提高稻谷干燥速率与保证稻谷品质有着重要意义。本文以籼稻为原材料,研究冷等离子体技术对稻谷微观结构及热力学性质的影响;研究冷等离子体功率、冷等离子体处理时间、热风温度、缓苏温度:热风温度对稻谷热泵干燥特性及品质的影响;采用Design Expert 10软件模拟分析四个试验因素与关键品质指标的映射关系;采用隶属度综合分析评价法优化工艺参数,并将最佳工艺参数与晾晒干燥、薄层热风干燥进行对比分析。主要结果如下:（1）冷等离子体预处理可以降低稻谷的焓值,从而会降低稻谷直链淀粉含量;冷等离子体处理后稻谷的羰基和羟基官能团增多,各向异性反应离子刻蚀效应增强;冷等离子体预处理对稻谷表面产生刻蚀作用,且随着处理功率和处理时间的增加,刻蚀程度加剧,有利于干燥过程中水分转移和蒸发。（2）稻谷热泵干燥过程中,随着冷等离子体功率、冷等离子体处理时间、热风温度、缓苏温度:热风温度的增大,稻谷干燥时间缩短,干燥速率和水分有效扩散系数增大;稻谷热泵干燥的活化能为47.72 KJ·mol-1;通过对比9种常用的农产品薄层干燥数学模型,发现Weibull I模型是表征冷等离子体预处理后稻谷热泵干燥动力学特征的最佳模型。（3）随着冷等离子体处理功率和处理时间的增大,稻谷的爆腰率和发芽率增大,整精米率、直链淀粉含量和脂肪酸值降低;随着热风温度的升高,爆腰率、直链淀粉含量和脂肪酸值增大,整精米率和发芽率降低;随着缓苏温度与热风温度比值的增大,爆腰率和发芽率降低,整精米率、直链淀粉含量和脂肪酸值增大。因此,热风温度和缓苏温度过高不利于保持稻谷干燥后的品质。（4）冷等离子体预处理稻谷热泵干燥最佳工艺参数为冷等离子体功率400 W、冷等离子体处理时间60 s、干燥温度40℃、缓苏温度:热风温度1.2,在此条件下稻谷由初始水分22.60%（w.b.）降低到目标水分13.50%（w.b.）的平均干燥速率0.056844 g·（g·h）-1、干燥时间2.25 h、爆腰率3.0%、整精米率61.355%、脂肪酸值22.48 mg KOH· 100g-1。冷等离子体预处理稻谷热泵干燥最佳工艺参数条件下的稻谷品质与晾晒干燥接近,干燥时间较晾晒干燥缩短了 9.75 h,干燥速率较晾晒干燥提高了 0.0414 g·（g·h）-1。综上所述,冷等离子体预处理技术运用于稻谷干燥中,可以缩短干燥时间,提高干燥速率。同时,冷等离子体预处理稻谷热泵干燥的最佳工艺参数条件下的品质接近于晾晒干燥,说明冷等离子体预处理技术可以用于稻谷干燥。
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