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稻谷干燥工艺设备及机械化模式

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   稻谷干燥机械化是农业机械化的有机组成部分, 随着水稻收获机械的发 展,稻谷干燥工艺及设备的研究开发, 必将有力促进我国稻谷干燥机械化的 进程。 
    一、稻谷的干燥工艺 
    稻谷籽粒由坚硬的外壳和米粒组成,外壳对稻米起着保护作用, 但在干 燥时其外壳就起着阻碍籽粒内部水分向外面转移的作用。所以, 稻谷就成了 一种较难干燥的谷物。试验表明,稻壳、稻米和稻糠的干燥特性不同, 其平 衡含水率也各异。 
    稻谷是一种热敏性的作物,干燥速度过快或参数选择不当容易产生爆腰。 它将直接影响稻谷碾米时的碎米率,也就是影响它的经济价值。 我国干燥标 准规定:稻谷干燥后爆腰率的增值不得大于3%。稻谷干燥工艺的指定必须围 绕这个标准来进行。 
    1.烘干—缓苏干燥工艺 
    即先进行稻谷烘干,然后将稻谷保温一段时间, 使籽粒内部水分向表面 扩散,降低籽粒内部的水分梯度,再进行第二次干燥, 这样就可以减少爆腰 率。但在干燥过程中增加一个缓苏过程,势必降低干燥机的生产率。 因此, 合理的选择缓苏时间,便成了关键问题。 
    2.低温干燥工艺 
    为了保证稻谷烘后品质,减少爆腰率,必须采用较低的介质温度, 一般 均在50℃以下。黑龙江农垦科学院农业工程研究所的日处理量200吨稻谷的干 燥流程,采用38℃~40℃的热风温度,其爆腰率增值小于2%。根据日本伴敏 三的研究,稻谷干燥过程中的爆腰率,不仅与热风温度有关, 还与热风湿含 量有关。相同温度条件下空气湿含量较高时,稻谷爆腰率较低。 为了使爆腰 率小于5%,热风温度应在40℃以下。实际上,目前使用的干燥机,根据干燥 机形式的不同,热风温度也不相同。如顺流干燥,热风温度可达100℃以上; 横流和混流可达45℃~60℃;逆流干燥要低一些,为40℃左右, 使用效果都 比较好。 
    3.低速干燥工艺 
    稻谷干燥过快或冷却过快均易产生爆腰,但风温不同, 稻谷爆腰率与干 燥速度的关系是有区别的。低温大风量和高温小风量相比爆腰率的增值不多, 但在保证稻谷爆腰率增值小于 3%的前提下,低温大风量可以使干燥速率从1 %/时提高到1.8%/时。 总的来说,为了保证稻谷的干燥品质,干燥速度不可太快, 一般应控制 在1.5%/时以下。 
    4.高温短时干燥工艺 
    稻谷干燥工艺是在保证稻谷品质(稻谷爆腰率小于3%)的基础上提出的, 但在稻谷收获季节,时间比较紧迫,也可以考虑利用高温短时干燥工艺。 高 温短时干燥工艺就是采用较高的热风温度(100℃以上)短时处理高湿稻谷(5分 钟以内),使稻谷水分迅速降低3%~5%,然后保温冷却的干燥工艺。干燥过 程中降低的水分加上冷却过程中降低的大约1%的水分可使稻谷基本达到安全 水分,可以保证一段时间内不发霉。 这样处理稻谷的结果是稻谷的爆腰率增 值可能会超标,但提高了干燥机的处理量,赢得了时间。 
    二、稻谷的干燥设备 
    目前用于干燥稻谷的干燥机机型, 根据谷物和气流的流动方向分主要有 混流式、横流式、顺流式、顺混流式、逆流式干燥机等; 根据循环类型可分 循环干燥和不循环干燥两种; 根据热源类型可分燃煤或燃油干燥机和太阳能 干燥机等。 
    1.混流式干燥机 
    干燥工艺为干燥—缓苏—干燥—缓苏, 典型的机型是美国路易斯安纳州 立大学研制成功的LSU稻谷干燥机。该机由若干标准段组成,每段有15个全角 状盒,6个半角状盒。角状盒为三角形,顶角90°,横向间距为400毫米, 纵 向间距200毫米。每段的尺寸为1.2×1.2×1.2米,体积为1.728m3。常用的热 风温度为50℃~60℃,风量为44m3~97m3/(t·min)。每标段可容纳稻谷0.85 吨,每段所需风量10000m3/h。烘干稻谷时,每个标段的生产力为1.5t/h( 降 水3%~5%)。每次通过干燥机的时间15分钟,整个干燥过程需要使稻谷通过 干燥机5次~6次,最高粮温50℃,最低粮温38.3℃。 
      2.横流式干燥机 
    横流干燥机可分横流循环干燥机和横流—缓苏干燥机两种。 横流循环干燥机为中小型干燥机。
    日本SDA型横流循环式稻谷干燥机采用 较低的热风温度(50℃~60℃),干燥和缓苏在同一机体内进行。 干燥加热时 间6分钟~11分钟,缓苏时间60分钟,风量为每 100 公斤稻谷 0. 5m3/s~0 .7m3/s,降水量0.6%/h,生产率为160kg/h~1000kg/h。 其干燥原理为低温 大风量,薄层多风道,干燥加缓苏的干燥工艺。 广东南海和中国农业大学生产的小型横流循环稻谷干燥机,装机量为0 .75吨~3吨,工艺流程为干燥—缓苏—干燥—缓苏。 
    美国的移动式循环稻谷 干燥机属于圆筒形内循环横流干燥机,此外还有英国、 意大利等国也生产类 似干燥机。 台湾三久和日本金子干燥机公司生产低温稻谷干燥机, 属横流循环式干 燥机。上部为缓苏段,下部为横流干燥段,干燥过程中多次循环。 有多种型 号,装机量1吨~30吨,降水率0.4%/h~1%/h。干燥时自动检测稻谷水分, 达到安全水分即自动停机卸粮。 横流—缓苏型干燥机一般为大型干燥机,以美国BERIC干燥机和黑龙江省 红兴隆机械厂生产的5HL-15为代表,生产率10t/h以上。粮柱厚度0.15米~0. 23米,风温控制在43℃~49℃范围,风量112m3~262m3/(t·min),稻谷流动 速度是玉米的两倍以上。 
    3.多级顺流式干燥机 
    美国采用多级顺流干燥机,我国黑龙江省红兴隆机械厂、 辽宁省海城干 燥设备厂等也生产这种类型的干燥机。美国的多级顺流式干燥机(CCF),使用 的热风温度为65℃~120℃,第一级采用较高风温,120℃左右; 二级采用较 低风温,90℃左右。每一级顺流段的最大去水量为1.5%/h~2%/h。 选择稻 谷流速时要注意稻谷接触高温热风的时间不超过10秒~20秒, 缓苏段稻谷的 温度不高于43℃。三级顺流干燥机中谷物流速约为5m/h~7m/h。 
    4.流化斜槽式干燥机 
    该机是一种典型的高温快速干燥机,由广东省农机所开发。 当选用的风 量超过或达到谷物临界悬浮速度时,谷物在谷床中流动,具有液体特征。 风 温达120℃,生产率2.2t/h,通过一次平均降水幅度2.9%,爆腰率增值4.4%, 谷物一次通过时间1分钟。一次通过干燥机的降水幅度小,干燥高水分稻谷时 需要反复循环几次,才能将稻谷降到安全水分。 爆腰率增值超过国家标准, 但低于流化床干燥机标准。该机体积小,成本低,降水快,干燥时间短, 可 用于收获季节遇雨天的抢救性干燥作业。
    5.逆流低温干燥机 
    逆流低温稻谷干燥机以美国希弗尔斯公司生产的DRI-FLO Ⅱ型干燥机为 代表,中国农业大学1998年也开发成功了该类型的干燥机。 该类型干燥机普 遍采用低温大风量干燥方式,以批式或连续方式干燥谷物, 入仓稻谷达到要 求厚度后,开始干燥,一般装仓厚度0.6米。干燥过程中,底部已干稻谷由卸 粮装置卸出,粮层缓慢向下流动。热风温度30℃~50℃,风量18m3~54m3/(t ·min),降水幅度可达10%。 
    6.顺混流干燥机 
    黑龙江农垦科学院研究开发出了顺混流稻谷干燥机。 该机综合利用了顺 流干燥适合湿谷物的特点和混流干燥均匀及干后谷物水分较低的特点。 顺流 段风温100℃左右,混流段风温45℃左右。顺流和混流段之间加上缓苏段,实 现了连续操作,一次干燥流程即达到安全水分,生产率可达10t/h。 
    7.太阳能干燥机 
    日本金子干燥机公司开发出了新型太阳能稻谷干燥系统。 该系统属温室 型太阳能干燥系统,其特点是集热器与干燥室合二为一, 与植物温室相似, 属于被动加热干燥。阳光通过干燥仓的透明顶板或侧壁透射到干燥仓, 一部 分加热温室中的空气,另外一部分则直接辐射到待干物料表面, 加热物料。 待干物料主要靠在温室中受太阳焖晒而升温, 由此蒸发的水分通过谷物层下 部的风机排放至周围环境。稻谷在干燥室内缓缓流动,并不断搅拌, 一次即 可达到安全水分,不需循环。该干燥系统具有自然晾晒干燥的优点, 干后大 米品质优良。但不足之处是占地面积大、投资大,阴雨天无法保证正常干燥, 可增加辅助热源。
    8.其它类型干燥机 
    其它类型的用于稻谷的干燥机还有除湿干燥机和平床干燥机等。 除湿干 燥机属于低温干燥机,干燥作业时,外界空气首先通过除湿机去除部分水分, 然后再进入粮层,通过粮层后增湿的空气排出机外,降水率在0.15%/h以下。 平床干燥机结构简单,属于低温大风量操作方式, 有单向进风和双向进 风两种。一般装粮厚度0.3米~0.6米,常用风量18m3/(t·min),风温比环境 温度高15℃。稻谷在干燥床中的干燥时间为5小时,最长时间可达8小时~ 12 小时。 
    三、实现稻谷干燥机械化的模式 
    1.单机操作模式是指农户自己购买干燥机自己使用,或专业户购买, 单 纯的进行烘干作业,收取一定加工费。
    2.干燥中心模式是在某一地区建立干燥中心, 需要烘干的稻谷都送到这 里来进行烘干。 
    3.稻谷加工中心模式是以干燥机、砻谷机、分选机为中心,由进货、 计 量、 包装等机械设备群和以储粮塔为核心的建筑物以及与此相关联的搬运设 备群构成,加工中心的规模以储藏部分的收容能力来决定。
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