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谷物干燥机械化技术发展浅析
发布时间：2013-09-28 19:06 来源：未知
一、谷物烘干机械化发展概况
随着世界各国农业机械化的推进，粮食机械化收获的普及，粮食机械干燥技术相应地发展起来。现就谷物干燥技术的发展过程及目前应用较多的干燥设备的基本类型作一简要概述。
1．通风干燥（贮存）仓
通风干燥仓的干燥方法是一种低温粮食干燥，利用干燥贮存仓通风和补充热力干燥谷物，该技术早在20世纪20、30年代就发展起来了，由于能耗少、干燥成本低，目前仍被大量使用。它是通过鼓风机将干燥的自然空气（或热空气）鼓入带孔底板下面的气室，并迫使空气以0.007～0.l0m/s的表观速度穿过和粮食，废气从仓顶逸出使粮食干燥，干燥后就仓贮存。整仓粮食干燥一般需要10一15天，一般采用分层多次装入潮粮的办法。
为了解决仓内顶层粮食水分高，在于燥期内易发生变质及干燥仓底层粮食干燥过度的问题，后又对采用换向气流（即干燥气流先在仓内由下向上吹，经一定干燥时间后，改为由上向下通风）的干燥方式进行了试验研究。美国曾生产过一种设有二层通气板的干燥仓，在低于干燥仓顶约1m处，设有一层圆锥形的通气板，其上装湿粮，湿粮被加热干燥后，手动打开通气板上的数十个落粮板，粮食就落到带通气孔的底板土，进行通气冷却。在冷却过程中，由仓顶装入另一批湿粮进行干燥处理，冷却废气可汇同由燃炉和热风机送出的热介质一道对顶层湿粮进行干燥，可大大缩短干燥时间。
2．谷物平床干燥机
平床干燥机是一种分批热风加热浅层粮食的最简单的谷物干燥机，利用油炉将空气升温到35～45℃后，由鼓风机鼓人孔板下面的气室，并迫使空气向上穿过孔板和粮食，使粮食干燥。粮层厚度一般为0.3～0.45m，每批粮食干燥需时约8~15h。主要缺点是干燥不均匀，上下粮层的干燥水份差异大，下层粮食往往因过度干燥而影响了粮食的品质（如干燥后稻谷的爆腰率增加）。优点是设备价格低廉，还能干燥其它农产品。
3．低温循环式谷物干燥机
低温循环式谷物干燥机是水稻产区最常见的机型，由供热装置、粮食自动控制装置和主机三大部分组成。干燥段是根据薄层干燥原理设计的，较低温度（一般为40一50℃）的热空气以高风速、大风量强行通过薄层谷物，空气流动方向与谷物流动方向相互垂直，热空气与谷物充分接触，实现干燥谷物的目的。经过干燥段的谷物由下部间隙排粮装置排出，再经输送、提升与均分等装置，被带到烘干机上部的缓苏段，谷物由缓苏段再逐步进入干燥段。被干燥的粮食反复在仓内进行干燥与缓苏，所有的谷物基本上都能得到同样的干燥条件，故干燥均匀，干燥后粮食品质好。循环式干燥机在日本被广泛使用，新的机型采用了电脑自动控制系统：自动控制干燥速度，自动测定谷物水分，达到设定的水分时自动�；帕�。
4．连续式谷物干燥机
连续式谷物干燥机由于连续生产作业，所以生产能力大，根据谷物与干燥介质相对运动方向的不同，烘干机可分为横流、混流、顺流、逆流及顺逆流、混逆流、顺混流等多种机型。主要干燥原理有：横流式、逆流式、顺流式和混流式干燥四类。
(1)横流式谷物干燥机
横流式干燥机可分为横流循环式干燥机和横流一缓苏干燥机两种。横流循环式干燥机一般为中小型干燥机。如日本SDA型横流循环式稻谷干燥机干燥和缓苏在同一机体内进行，采用低温大风量、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研制生产的小型横流循环稻谷干燥机工艺流程为：干燥一缓苏一干燥一缓苏。美国生产的移动式循环稻谷干燥机属于圆筒形内循环横流干燥机，台湾三久和日本金子公司生产的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，干燥过程多次循环。
横流——缓苏型干燥机一般为大型干燥机，是国外大型连续式粮食干燥机的一种主要型式，也是我国最先引进的一种机型，为了节省燃料消耗，可增设废气回收装置，可节约能量达1/3以上。
(2)流化谷物干燥机
流化谷物干燥机也属于横流式干燥机，而且是一种典型的高温快速干燥机。干燥过程中热风风量超过或达到谷物临界悬浮速度，谷物一次通过干燥机的时间短、降水幅度小，干燥高水分稻谷时需反复循环几次，但爆腰率增值超过国家3%的标准。如广东省农机所研制生产的流化斜槽式干燥机具有：体积小、成本低、降水快、干燥时间短的特点，可于雨季进行抢救性干燥作业。
(3)逆流谷物干燥机
逆流式干燥机普遍采用低温大风量干燥方式，以分批或连续方式干燥谷物，入仓谷物达到要求厚度后开始干燥，一般的装仓厚度为0.6m，干燥过程中，底部已干燥稻谷由卸粮装置卸出，粮层缓慢向下流动，热风温度30一50℃。卸出的热粮在另一个通风仓内进行冷却。
逆流式干燥过程的特点是：离开干燥区的废气，有一定温度且湿度接近饱和，以预热新进入的冷湿粮，这对粮食干燥而言是有利的，但易在冷粮上产生凝结水分现象。所以，逆流式干燥机较少单独应用于粮食干燥生产，一般只是作为粮食干燥的冷却装置。
(4)顺流式谷物干燥机
顺流干燥工艺，是热介质的流动方向与谷物的运动方向相同，相对湿度低的高温热介质首先与高水分低温的谷物接触，可迅速汽化谷物表面水分，又不至于使谷物本身受热温度过高。穿过谷物层的热介质，其相对湿度较大，温度较低时经由排气管离开谷物，使得经过干燥过程的谷物最终温度很低。与其它几种干燥工艺相比，顺流干燥时粮温和风温相差最大，由于湿谷物处于高温热风的时间极短和快速的水分蒸发，谷物粮温比流至此点的热风温度要低很多，不会导致高水分谷物的过热现象。一般情况下风温高达120℃时粮温仍可保持在42℃以下，对干燥后水稻品质的影响最小。
生产实践证明，采用顺流干燥具有以下优点：(1)顺流式干燥可采用较高的空气流量和热风温度，具有较高的热能利用率；(2)单位热耗低，能保证烘后粮食品质；(3)三级顺流以上的烘干机具有降大水份的优势，并能获得较高的生产率；(4)连续烘干时一次降水幅度大，一般可达10%。15%；(5)最适合烘干大水份的粮食作物和种子。缺点是：(1)结构比较复杂，制造成本接近或略高于混流烘干机；(2)粮层厚度大，所需高压风机功率大，价格高。
(5)混流式粮食干燥机
混流式粮食干燥机可谓历史攸久，也是近年来在我国粮食干燥行业中应用最广泛的一种机型，该机不但可以烘干大粒作物如大豆、玉米，中等粒度作物如小麦、高粱以及小粒作物如油菜籽、蔬菜种子，还具有烘后粮食的品质好，综合干燥性能指标好以及对粮食的含杂率要求较低等显著特点。
利用混流式干燥机烘干稻谷时，也可以采用较高的热风温度，但为了确保烘干后的稻谷品质，应相应地延长缓苏时间。其干燥工艺为：干燥一缓苏一干燥一缓苏。
(6)顺逆流、混逆流和顺混流烘干机
顺逆流、混逆流和顺混流烘干机等属于组合式烘干机，它们分别利用了各种烘干方式的优点进行优化组合，以达到高温快速烘干，提高烘干能力，不增加单位热耗，保证谷物品质和含水率均匀的目的。
纯逆流烘干机生产和使用的很少，它多数与其它气流烘干机配合使用，如用于顺流或混流烘干机的冷却段，形成顺逆流和混逆流烘干机。逆流冷却的优点是使自然冷风能与谷物充分接触，可增加冷却速度，适当降低冷却段高度。
二、更多新方式在谷物烘干机上的应用
1．太阳能谷物干燥技术
利用太阳能干燥粮食的试验工作，早在20世纪50、60年代就开始了，1973年世界能源�；⑸院�，许多国家和组积进行了大量的研究，我国太阳能干燥曾被列为国家“七五”重点科技攻关项目。太阳能干燥装置有多种形式，大体上可分为：温室型、集热器型、集热器与温室结合型、聚光型太阳能干燥器等。在谷物干燥上应用的主要有集热器型太阳能干燥装置和聚光型太阳能干燥装置。聚光型太阳能干燥装置采用聚光太阳能集热器，能获得较高的温度。
2．微波谷物干燥技术
常规的粮食干燥方法，需要长时间的缓苏，干燥后粮食品质明显下降，且难以控制。微波是一种高频电磁波，我国从20世纪70年代开始进行微波技术的研究与开发，目前在冶金、化工、食品加工、干燥、保鲜与包装、农产品的干燥、杀菌杀虫等领域已得到了广泛的应用。微波干燥的小时降水率是常规热风干燥的几倍，甚至几十倍，大大缩短了粮食干燥所用的时间。由于微波干燥热效率高，加热时间短，处理温度低，同时具有杀菌杀虫作用，可大大提高粮食干燥后的加工品质和食用品质。微波干燥便于连续生产和实现自动化控制。
目前微波干燥谷物在国内外仍处于不断研究发展的过程中，不关报道也不断出现。有关专家通过试验研究认为：微波加热对高水分谷物和具有坚硬外壳物料的干燥效果比热风于燥效果好。
3．真空谷物干燥设备
真空干燥的过程就是将物料放置在密闭的干燥室内，用真空系统抽真空的同时对被干燥物料加热，使物料内部水分通过压力差或深度差扩散到表面，水分子在物料表面获得足够的动能克服分子间相互吸引力飞入真空室，从而被真空泵抽走。真空干燥可防止被干燥物料氧化变质，易于干燥热敏性物料，方便回收被干燥物料中有用的成分，能防止被干燥物料中有毒有害物质的排放等，是环保类型的“绿色”干燥。
谷物是热敏性物料，适合于真空干燥技术，谷物的真空干燥设备目前多用于种子干燥，大批量粮食真空干燥研究几乎是空白。粮食真空干燥技术是一种较新的粮食干燥工艺和方法，国家“十五”科技攻关计划“粮食储藏完全保障关键技术研究开发与示范”重点项目“东北玉米低温真空干燥新技术研究与开发”试验研究证明：真空干燥设备固定投资略高于热风干燥，运行成本与热风干燥大致相当，如果考虑干燥产品的质量，干燥过程破损率、暴腰率等，在低温状态下的真空干燥总成本并不比热风干燥高。作为一种新的谷物干燥技术，真空干燥还不甚成熟，干燥工艺也有待进一步优化。
三、结论
在科学技术处于突飞猛进的时期，纵观现代谷物干燥技术，无论是从理论技术上，还是生产应用方面都取得了很大的成就。但是，与其它科学技术相比，谷物干燥技术至今并无重大技术突破。现在世界各国正在大力研究探索粮食干燥新工艺和新技术，相信在不久的将来粮食干燥技术必将取得新的进展。
