稻谷和油菜籽均是我国南方的主要作物,在成熟和收获时期,正值梅雨季节,由于气候变化无常,致使部分稻谷和油菜籽不能及时干燥降水,常发生霉烂、变质。另一方面,我国的
粮食烘干机拥有量与发达国家相比较,存在很大差距,且粮食烘干机主要集中在东北地区,用于烘干玉米,而在南方地区,用于烘干稻谷和油菜籽的干燥设备非常少。一个重要原因是稻谷和油菜籽的季节性很强,烘干机每年的工作时间不足一个月,利用效率比东北地区低得多,经济效益差,严重影响了粮食烘干机的普及。粮食烘干机“一机多用”技术研究,对提高经济效益、扩大覆盖面和占有率,使粮食烘干机的研制、开发和产业化走向良性循环有着重要意义。
1、稻谷和油菜籽的干燥特性
1.1 稻谷的干燥特性
稻谷、玉米和小麦等粮食作物的主要区别在于稻谷是颖果类作物。颖壳对其内部的米粒起保护作用,然而也对干燥降水过程起阻碍作用,使稻谷成为一种不容易干燥的粮食。烘干降水时,首先是稻壳获得能量,并以传导的方式加热壳内的米粒。只有当米粒获得足够的热量后,才会使内部水分子具有较大的动能,由内而外沿毛细管通道扩散。由于在稻壳与米粒之间,是毛细管通道的间断面,水分子的扩散速度大大降低。所以,烘干稻谷的干燥介质温度比烘干玉米、小麦等粮食时低得多,且干燥速率也低得多。另外,在不正确的干燥条件下(如干燥介质温度过高或降水速度过快),会造成米粒内部和表层因吸热或散热不均匀,出现应力集中的现象,较严重的情况会产生爆腰,使稻谷的品质降低。
1.2油菜籽的干燥特性
油菜籽由种皮和胚两部分组成,胚部有两片发达的子叶,油菜籽的油主要存在于子叶中。其主要化学成分是水分、脂肪、蛋白质。由于油菜籽极易吸湿,所以烘后应迅速冷却,防止暴露在空气中,以免重新吸湿。另外,油菜籽受热后,油性物质会使水分扩散的毛细管通道变细,且使阻力增加。所以,油菜籽的降水速率不能过高。
2、稻谷和油菜籽的干燥工艺及特点
2.1稻谷烘干塔干燥工艺
试验表明:稻壳、稻米和稻糠的干燥特性是不同的,其平衡含水率也各不相同。因此,不能把稻谷看成是均匀体,而是复合体。CHGT型粮食烘干塔对稻谷的烘干原理是先对冷粮预热升温,俗称“发汗”,让稻谷颗粒内的水分扩散、蒸发、通道畅通,使粮温逐步升高,再对具有一定温度的稻谷进行烘干、降低水分。在每一个烘干工段之后,对稻谷进行充分的缓苏,让谷粒内部水分自我调节,达到新的平衡。然后,对较高温度的稻谷进行降温和冷却,使粮温缓慢降低,从而防止稻谷烘干和冷却时,因内部与表层之间的温度和水分差异,产生局部应力集中而造成爆腰。稻谷的烘干工艺为:
稻谷预热升温——烘干降水——缓苏——冷却。其中预热升温和干燥降水工艺在主塔中完成,而缓苏和冷却工艺在辅塔中完成,如图1所示。
2.2油菜籽的干燥工艺
根据油菜籽的结构特点,子叶与皮层的连接较紧密,且皮层较薄,水分可以不间断地从内部向外扩散。但子叶中含油脂成分较多,受热后,内部水分不易扩散出来,所以降水速度较慢。另外,为防止温度较高的油菜籽与大气接触而吸湿返潮,需对烘后油菜籽加强冷却,并控制出机温度,其烘干工艺为:
油菜籽预热升温——干燥降水——降温冷却
3 CHGT型粮食烘干机烘干稻谷和油菜籽的主要工艺参数
3.1 CHGT型粮食烘干机烘干稻谷时的主要参数
为了提高CHGT型粮食烘干机的使用效率,使其既能烘干稻谷,又能烘干油菜籽,达到“一机多用”的要求,将烘干机的缓苏段和冷却段与主塔分开,如图1所示。烘干稻谷时,主塔完成预热升温和烘干工艺,辅塔完成缓苏和冷却工艺。主要参数见表1。
3.2 CHGT型粮食烘干机烘干油菜籽时的主要参数
利用稻谷烘干机烘干油菜籽,需根据油菜籽的干燥特点,对干燥降水工艺和干燥介质状态进行调整。第一是提高介质温度,并降低表观风速,使颗粒内部水分均匀扩散、蒸发。第二是增加冷却风量和冷却时间,即在辅塔的上部和下部均安装冷却风道。当烘干稻谷时,将辅塔上部风道关闭,使辅塔上部起到缓苏的作用。当烘干油菜籽时,将辅塔上部风道打开,使辅塔上部和下部均起到冷却作用,可加强油菜籽的泠却效果,防止吸湿回潮,主要参数见表2。
4、结论
由表1和表2知:利用CHGT型粮食烘干机,并通过调节干燥和冷却介质的工况参数及风网阻力平衡关系,可以完成烘干稻谷和油菜籽的干燥降水工艺,效果较好。对于其它粮食作物,如小麦、玉米、大豆等,亦可采用上述方法,达到干燥降水的要求,实现粮食烘干的“一机多用”,这是提高
烘干机使用效率、降低烘干成本、促进粮食干燥技术进步和干燥设备普及的有效措施。