試論糧食干燥與儲存應用技術對策

張晉熙++王若涵

摘 要：目前，我國大部分的糧食等農產品仍沒有條件獲得先進干燥技術的處理。據有關統計，由于得不到及時的干燥處理，我國平常年景損失的糧食達50億Kg。這方面的缺陷將削弱我國產品的競爭力。本文就利用熱介質，在恒速干燥最后階段，加入微波輔助加熱，利用微波加熱的特點，加快內部水分向外部擴散的速率，縮短降速干燥階段時間，對糧食干燥與儲存技術進行探討。

關鍵詞：糧食干燥與儲存；微波輔助；應用技術

隨著科學技術的進步和我國近年來糧食市場的發展，國家惠農政策、措施的逐項出臺、落實，糧食價格逐步攀高，糧食生產機械化作業得到了迅速發展。由于農村勞動力減少、曬場因素制約及糧食收獲方式的轉變，農民出售的新糧往往水分偏高，特別是玉米水分多在17%～30%之間，就北方的糧食諸如玉米等干燥而言，降速干燥階段時間占整個干燥時間的2/3，蒸發掉的水分卻不足全部水分的1/3，如在傳統干燥的恒速干燥最后階段，在進入降速干燥之前，加入微波輔助加熱技術，加快內部水分向外部擴散的速率，這樣可以大大縮短降速干燥階段時間，也使整個干燥時間縮短，從而達到高效節能的目的。

1 總體結構

烘干機由四部分組成：帶式干燥機及配風系統、燃燒系統、微波輔助加熱系統、控制系統。帶式干燥機由機箱、帶傳動系統組成，帶速可無級調節。配風系統包括進、出風管、循環風機、排潮風機及控風門。微波輔助加熱系統包括微波加熱腔、微波源、微波源外罩及進、出料微波抑制器。

2 烘干機主要參數的確定

通過干燥過程的物料衡算和熱量衡算，確定主要參數，包括計算水分蒸發量、空氣耗量、天然氣用量及微波能耗。

在干燥過程中，新鮮空氣（其狀態為環境溫度t0，濕度H0，熱焓I0，干空氣量L）進入空氣加熱器，加熱后（其狀態為t1， H1=H0， I1， L）進入干燥器，在加熱器中物料被干燥，由含水率m1降至m2，物料溫度由tm1升至tm2后排出干燥器；而干燥空氣溫度下降、濕度增加后排出干燥器（其狀態為t2， H2， I2， L）。

（1）原料玉米的質量流量G1（kg/h）：根據要求G1=1000kg/h。

（2）產品玉米的質量流量G2：G2= G1 *（1-m1）/（1-m2）

式中：G2為產品玉米的質量流量，kg/h；G1為原料玉米的質量流量，kg/h；m1為原料玉米的濕基水分，28%；m2為產品玉米的濕基水分，14%。帶入數值，計算得到：G2=837kg/h。

（3）玉米中去除水分的質量流量mw：每小時去除的水分質量流量mw，由如下公式計算：mw=G1*（m1-m2）/（1-m2）

式中：mw為每小時去除的水分質量流量，kg/h；帶入各值，計算得到：mw=163kg/h

（4）干燥介質進入干燥室時的濕含量H1：因H1=H0，當溫度為t0=-20℃，相對濕度為35%，查表得H1=0.001

（5）干燥介質離開干燥室時的濕含量H2：溫度為t2=35℃，相對濕度為80%，查表得H2=0.029

（6）干燥介質濕比容υ（m3/Kg）：

υ=（0.773+1.244* H1）（273+t1）/273=1.002（m3/Kg）式中：t1=70℃

（7）干燥介質流量L（Kg/h）：L=mw /（H2-H1）=5821.4（Kg/h）

（8）干燥介質體積流量V（m3/h）：V=L*υ=5833（m3/h）

（9）干燥介質離開干燥室時的焓值I2：I2=1.01t2+H2（2501+1.86t2）=35.35+0.029*2566.1=109.8（KJ/Kg）

（10）干燥介質進入加熱室時的焓值I0：I0=1.01t0+H1（2501+1.86t0）=-20.2+0.01*（2501-37.2）=4.44（KJ/Kg）式中：t0=-20℃

（11）加熱器加入的熱量QH（KJ/h）：系統輸入熱量：1）濕物料G1帶入的熱量：因為G1=G2+mw，所以濕物料G1帶入的熱量為G2Cmtm1+ mwCtm1 2）空氣帶入的熱量LI0 3）加熱器加入的熱量QH

系統輸出熱量：1）產品G2帶走的熱量：G2Cmtm2 2）廢氣帶走的熱量：LI2 3）干燥器散熱損失QL 取QL=10%QH

綜合以上：G2Cmtm1+mwCwtm1+LI0+QH=G2Cmtm2+LI2+10%QH

得：90%QH=G2Cm（tm2-tm1）+L（I2-I0）-mw Cwtm1

式中：Cw為水的比熱容，4.187KJ/（Kg·℃）；tm1為原料玉米的溫度，-20℃；tm2為產品玉米的溫度，60℃；Cm為產品玉米的比熱，2.01 KJ/（Kg·℃）

最后QH=846202（KJ/h）=202150 Kcal/ h

（12）天然氣燃燒熱為8000Kcal/m3，則天然氣用量為25.3m3/h。

（13）微波功率P（Kw）：假設降速干燥開始時，玉米中應去除的水分還剩1/3（54Kg），此時的質量流量（包含水分在內）為Mj，含水率wj=（54+1000×14%）/Mj=21%，設經微波加熱后，含水率為20%，糧食溫度由T1（60℃）變為T2（70℃），加熱效率η1（80%），微波轉換效率η2（70%），在標準大氣壓力下，水的氣化熱539Kcal/Kg，產品干燥時，所需要的熱量為Q，可得：

Mj=1000×（1-28%）+54+1000×14%=914Kg/h=15.23 Kg/min

Q=Mj×〔W1（T2-T1）×1+C（1-W1）（T2-T1）+539（W1-W2）〕=171.8（Kcal/min）

則微波功率P=0.07Q/η1η2=21（Kw）

3 總結

玉米是我國主要的糧食資源，研制烘干玉米的關鍵技術和裝備，已成為節能減排、建設玉米綠色供應鏈的關鍵，且眾多生產領域還沒有采用先進的干燥技術和裝備，更有巨大的市場還有待于開發。

使用可燃氣，主要成份為甲烷，燃燒生成二氧化碳和水，屬于清潔能源，采用微波干燥，速度快、加熱均勻，同時具有殺菌、減少污染的作用，結合熱風干燥，能達到節能的目的，目前在糧食烘干領域還未見應用，但經廣大科技人員的研究與推廣，我國的糧食干燥技術及裝備必將取得更多成果。

參考文獻：

[1]李建宇；試論糧食干燥設備與微波技術利用[J]；東北農業大學學報；2015年05期

[2]江海天；淺析玉米干燥技術應用[J]；糧食加工；2014年02期