谷物干燥技术2016.8.16(无锡)

粮食烘干机械化技术江苏省农业机械技术推广站卢青2016年8月16无锡粮食烘干机械化技术•为什么需要粮食烘干•什么是粮食烘干机械化技术•低温循环式干燥技术及装备•干燥机选型与保养•粮食烘干机械化技术存在问题及发展建议一、为什么需要粮食烘干（一）粮食生产现状•我国是世界上最大的粮食生产国和消费国，我国粮食年总产超过了6亿吨，江苏省年粮食产量约为680亿斤。据统计，我国粮食收获后在脱粒、晾晒、贮存、运输、加工、消费等过程中的损失高达18%左右，远远超过了联合国粮农组织规定的5%的标准。•在这些损失中，每年因气候原因，谷物来不及晒干或未达到安全水分造成霉变、发芽等损失的粮食高达5%，若按年产6亿吨粮食计算，相当于3000万吨粮食。未能及时晒干对粮食的影响•遇到天公不作美时，根本无法晾晒，眼睁睁地看着稻谷霉变，人食用了致癌，动物食用了间接致癌。（二）粮食生产过程耕、整地植保收获干燥贮藏加工施肥种植产前产中产后常规的谷物干燥方法自然干燥法机械干燥法利用太阳光的热量自然风的干燥方法利用机械方式的干燥方法延时收割（三）自然干燥法的弊端•延迟收割时间，虽然可以适当降低粮食水分，但增加了机械化收获时损失率，并且耽误了下季谷物的种植•看老天的脸色。天气因素占主导•晾晒谷物干燥不均匀，100颗稻谷最起码10颗达不到粮食储备标准值•晒场面积有限，影响收割进程（四）马路晒粮食的弊端•容易诱发交通事故•晾晒的粮食不够干净，降低粮食品质•沥青是碳数很高的固态烃及其衍生物，是石油分馏剩余的产物，含有很多的致癌物与杂质•汽车尾气污染•车碾压粉碎，风吹鸟食等一些非自然损失约5%左右。•机械化收获需要机械化粮食烘干•社会主义新农村建设需要机械化粮食烘干•减少粮食损失，节省土地资源需要机械化粮食烘干•真正的优质大米需要机械化粮食烘干由此可见二、什么是粮食烘干机械化技术•粮食烘干机械化技术是以机械为主要手段，采用相应的工艺和技术措施，人为地控制温度、湿度，在不损害粮食品质的前提下，降低粮食含水率，使其达到国家安全贮存标准的干燥技术。（一）谷物干燥的方法与原理•谷物的干燥实际上是通过干燥介质不断带走谷物表面水分的过程。在干燥过程中，随着稻谷表层水分的降低，稻谷内部的水分不断向表层移动，直至介质无法从表层带走水分，谷物内部与外部水分逐步达到平衡。（二）粮食干燥设备各种类型•按热传递方式分类，粮食干燥方法分为对流、传导和辐射干燥法三类。–对流热力干燥法，热量传给粮食是靠干燥介质(加热空气或干燥的空气)与粮食直接接触，以对流换热的方式来实现的。–传导干燥法，主要依靠粮食和加热表面的直接接触，通过热传导的方式将热量传给粮食的。–辐射干燥法，热量传给粮食是通过辐射的方式来实现的。（二）粮食干燥设备各种类型•对流热力干燥法是应用最广的粮食干燥方法。•应用对流热力干燥法的干燥设备，由被干燥物料运动状态、干燥介质温度、干燥介质流动方式的各种不同组合，有以下几种类型：–1．按介质温度和干燥速度分类：有低温慢速通风干燥，高温快速干燥。–2．按谷物运动状态分类：有固定床(谷层)干燥、移动床干燥、流化床干燥、沸腾床干燥、振动床干燥。–3．按谷物运动方向分类：有横流式干燥，混流式干燥，顺流式干燥，逆流式干燥。流化干燥是指干燥介质使固体颗粒在流化状态下进行干燥的过程。横流粮食烘干机•横流粮食烘干机是我国最先引进的一种机型，多为圆柱型筛孔式或方塔型筛孔式结构。•横流粮食烘干机优点：制造工艺简单，安装方便，成本低，生产率高。•缺点：谷物干燥均匀性差，单位热耗偏高，一机烘干多种谷物受限，烘后部分粮食品质较难达到要求，内外筛孔需经常清理等。塔式网柱型干燥机•这种机型是我国农场和粮库常用的机型，该机工作时，谷物依靠自身质量在网柱内自上而下流动，干燥介质热空气从一侧接触粮食，并穿透粮物层，使谷物中的水分蒸发，调节谷物的流动速度并可控制粮食的最终水分。低温循环式谷物干燥机•低温循环式谷物下燥机是水稻产区最常见的机型，循环式干燥机南供热装置、粮温自动控制装置和主机三大部分组成。（三）机械干燥谷物的目的•1．有利于储藏：谷物的储藏时间一般需要在一年左右，机械干燥均匀性好，有利于长期储藏。•2．可以抗拒自然灾害：在小麦收获季节，阴雨天气较多，水稻收获季节气温偏低等，给自然晾晒带来一定的困难，易造成谷物霉烂损失，采用机械干燥可不受气候影响，减少损失。•3．可提高谷物品质：自然晾晒由于受到气候和场地等制约，无法保证干燥质量，采取低温循环式干燥谷物，可以按照一定的规律，逐步去除谷物水分，提高谷物干燥质量。（四）谷物干燥的主要因素•大家都知道：晾晒稻谷都要选阳光直射（温度高）、通风良好（空气流动）、空气干燥（湿度低）的场所。这是谷物干燥的基本条件。谷物干燥机必须在这种环境下作业。•烘干三要素：温度、湿度、空气。•空气的干燥能力取决于空气的温度和湿度。•⑴温度相同时，空气越干燥能吸纳的水分越多：如当温度为20℃，湿度为80%时，1立方米的空气可吸纳3.5克水；当湿度降为40%时，可吸纳10.4克水。提高了3倍。•⑵湿度相同时，空气温度越高吸纳的水分越多：如当湿度为40%，温度20℃时，1立方米的空气可吸纳10.4克水；当温度增加到30℃时，可吸纳18.2克水。提高了80%。•⑶将空气稍稍加热可以大大提高空气的干燥能力。当温度为20℃，湿度为80%的空气只能使谷物水分降到16%，但如将空气加热5℃，则可使谷物干燥到12.2%。干燥温度、干燥速度对谷物爆腰率的影响•在稻谷的干燥过程中，高水分谷粒内部的水分不断向外部移动，如果干燥温度过高，外部水分的蒸发过快，内层水分转移速度跟不上，则内外层之间就会因较大的水分差异，从而诱发应力集中现象，导致谷粒产生裂纹，这种裂纹俗称“爆腰”。爆腰率的高低直接影响到稻米的重要指标：整精米率。所以当遇高水分的稻谷干燥时，一定要按照说明书要求，控制干燥温度。谷物的降水速度不宜过快，否则加工后碎米率会增加。（五）稻谷含水率及保存期限•谷物一年收获1～3次，要存放数年。谷物是有生命的有机体，水分是其赖以生存的条件。但水分过高会诱发昆虫和微生物的滋生，造成谷物发热、发酵、变质和发芽率下降。•小麦刚收获时含水率在20%~25%，水稻刚收获时含水率在25%~30%，远高于长期贮藏国标要求的14.5%安全水分，收获后要尽快降到安全水分13%～15%。稻谷含水率储藏期限(15oC)24%以上数小时22%数小时～1d21%3～5d20%10d19%15d18%15～20d17%20～25d16%30d15%半年14%1年12%2～4年三、低温循环式干燥技术及装备（一）干燥机发展历程•日本50年代开始研制干燥机，初始需求是降低碎米率，提高大米品质，目前日本机械化干燥比例超过90%。•我国的粮食烘干技术研究始于解放初期，由仿制日本、苏联的烘干机开始，于结构复杂、耗用钢材多、造价高，不适合当时农村的经济和体制状况，当时仅在大型农场和粮库应用。（一）干燥机发展历程•70年代一些科研单位开始研制适合我国的中、小型烘干机，多用于农场生产连队和农村生产队。•80年代开始烘干机的研制趋向多样化和小型化，如煤、气烘干机、稻壳热源烘干机、固体燃料烘干机、太阳能烘干机等。•90年代开始外国独资或合资公司开始进入中国，先进机型也开始普及，谷物干燥技术逐步走向成熟。（二）低温循环式干燥技术及装备•低温循环式干燥技术是以获得高品质稻米为主要目标的现代智能机械化干燥技术。低温循环式干燥机在对稻谷进行干燥时确保不损坏谷物生命特征的同时对谷物进行合理的调制，使各项优质稻米指标保持最佳状态。（三）循环式干燥机的干燥过程排粮筒进料干燥部水分仪均分机上搅龙提升机储留部出料OKNO热风加热稻谷使水分子运动加快，同时带走稻谷表面水分子。在电脑控制下在线定时对谷物水分进行检测，达到设定水分后发出停机指令。由计算机控制，按照不同装载量确定不同的加热与缓苏比、循环速度。也称缓苏部，缓苏时间是加热时间的4~5倍，谷物水分由内部向外部移动。使谷物均匀分布于干燥机储留部。下搅龙•低温循环式干燥机所谓的“低温”，是指用于干燥稻谷的介质温度被控制在60℃内，在不同的季节或对不同的干燥谷物，干燥热风温度是有差别的，如果是干燥种子，温度将更低。•计算机程序控制是低温循环式干燥机另一个重要特征。采用先进的计算机控制技术，通过控制核心部件——控制箱（或称控制柜）以及机器所配备的室温传感器、谷温传感器、风压传感器、在线水分测定仪等设备，随时采集数据进行分析，随时调整干燥机的工作参数——热风温度、循环速度，从而可以精准地控制干燥速度和稻谷含水率的均匀性，防止在干燥中有减弱稻谷生命特征的现象发生，同时还可以有效地节省能源。•对于初始水分差异较大（水分差异≥3%）或干燥精度要求很高时，可以在干燥过程中增加调制工艺，可使最终水分差异控制在0.2%以内。（四）低温循环式干燥机原理：•采取低温、谷物循环的方法，使干燥空气经过谷物，把谷物的表面水分带走，加热后的谷物通过循环，输送到储留部进行缓苏，使谷物内部的水分外溢，经过反复加热缓苏后，把谷物水分降至储藏水分。谷物在循环过程中，谷物循环速度可根据谷物量设定（一般在一个小时左右循环一次），加热温度是根据周围环境气温及谷物品种设定的，干燥机采用了烘干工艺卡，自动控制加热温度，既把谷物品种和烘干谷物量设定后，即可自动控制循环速度与热风温度，设定准确，烘干的谷物水分均匀，不易出现暴腰现象（暴腰多、出米率低、碎米多，煮饭易烂）。（五）间隙干燥的方法•欧美烘干机缓苏与烘干段比例为3∶1，日本为5∶1。（六）低温循环式干燥机的总体构造低温循环式干燥机的输送系统的示意图低温循环式干燥机的干燥部示意图循环式干燥机构成•下部本体•干燥部•缓苏储留部躯体•循环输送系统•加温系统（风机、热源）•控制系统-------------------灵魂下部本体•干燥机的基座•控制循环速度•内藏热源或各种传感器干燥部•多孔板•横向•纵向•原理：相对湿度、干燥介质。饱和空气、平衡水分不锈钢加强的横向8槽干燥部缓苏储留部•干燥机容量（8吨、10吨、12吨等）•干燥速度与爆腰循环输送系统•由提升机、上绞龙、排粮轮、下绞龙组成。•进出粮时间•循环时间进料斗下搅龙提升机料斗提升机头部除尘机上搅龙（七）低温循环式干燥机主要部件的构造与原理•1、加温系统•2、水分仪•3、电脑控制系统1、加温系统热源固体燃料液体燃料气体燃料电能煤、秸秆等电能柴油等天然气等风机2、水分仪的原理与组成•水分仪的种类很多，按照工作原理分，常见的有电阻式水分仪、电容式水分仪等。低温循环式干燥机采用的是电阻式水分仪。由于水分仪在循环干燥过程中按照指令不断检测谷物的水分，所以也称其为“在线（生产线）自动水分仪”。•电阻式水分仪一般由两部分组成，即取样检测传感器与操控显示器,在许多干燥机上，操控显示器部分与干燥机控制箱设计成一体。取样检测传感器操控显示器•电阻式水分仪的工作原理是：通常情况下谷物所含水分越高，电阻值越小，反之水分越低电阻值越大，两者成非线性反比关系。在大量试验数据的基础上建立不同谷物品种的“水分—电阻关系曲线”。水分仪的取样检测传感器中由两个接通电极的金属滚轮，同步反向转动，两轮间约1.5~2mm间隙。按照预先设定的程序定时从干燥中的循环谷物流上随机取样，被选取的谷粒随着轮子的旋转，谷物在最小间隙处被压扁同时测量其电阻值，每压扁一粒测出一个电阻值，一般每次检测100粒，取算术平均值，然后再通过“水分—电阻关系曲线”自动换算成水分值在显示器上以数字显示。由于电阻值不仅与水分高低有关，还与温度有关，所以在水分仪中都安装有温度补偿的传感器。水分仪测量示意图3、烘干机电脑控制系统触摸显示屏控制系统•电脑控制柜：电源基板、中央处理器、控制基板、显示基板等•在线水分检测仪：电容式、电阻式（八）定速烘干与定温烘干的区别•烘干时间短，节油省电。•物料高水分时保证品质（爆腰、发芽率），低水分时不降低烘干速度。•无级调节燃烧量，热效率高。。四、干燥机选型与保养（一）干燥机的选型与配备•对于稻谷加工企业或专业干燥企业，