雙段批式循環(huán)糧食烘干機(jī)的開發(fā)

李留勝，邵利國，殷金龍

(一拖(洛陽)搬運(yùn)機(jī)械有限公司，河南 洛陽 471822)

雙段批式循環(huán)糧食烘干機(jī)的開發(fā)

李留勝，邵利國，殷金龍

(一拖(洛陽)搬運(yùn)機(jī)械有限公司，河南 洛陽 471822)

批式循環(huán)糧食烘干機(jī)通常只有一個(gè)烘干段，糧食需要經(jīng)過干燥、緩蘇多次循環(huán)才可降到規(guī)定水分。在此過程中，糧食不斷被輸送、提升、拋灑，進(jìn)一步增加了糧食的破碎率。針對批式循環(huán)糧食烘干機(jī)每批干燥時(shí)間長、效率低的情況，設(shè)計(jì)了一種具有兩個(gè)混流烘干段的烘干機(jī)，以提高烘干效率，減少循環(huán)次數(shù)，降低谷物的破碎率。

雙段；批式；低溫循環(huán)；混流；糧食烘干機(jī)；破碎率

玉米是我國主要糧食作物之一，玉米的特點(diǎn)是收獲后的水分高。適宜玉米收獲的水分在20%～24%，通常收獲時(shí)在25%～30%，個(gè)別情況下可高達(dá)35%以上。目前市場上推出的糧食烘干機(jī)降水速率普遍在0.6～1.0個(gè)百分點(diǎn)/h，比較適合南方稻谷的烘干，若用于烘干高水分的玉米，則干燥時(shí)間長、效率低。如果遇上連續(xù)陰雨天氣，現(xiàn)有機(jī)型的干燥效率將難以滿足生產(chǎn)需要，農(nóng)民辛苦半年的勞動(dòng)成果將遭受嚴(yán)重?fù)p失[1]。因此研發(fā)一種新型高效、干燥品質(zhì)好、適合烘干高水分玉米的糧食烘干機(jī)顯得尤為重要。

1 干燥工藝及結(jié)構(gòu)形式

1.1 干燥工藝

玉米是難以干燥的糧食品種之一，其籽粒大，表皮結(jié)構(gòu)緊密、光滑，不利于水分自籽粒內(nèi)部向外部轉(zhuǎn)移。特別是在高溫干燥介質(zhì)作用下，其表面水分急劇汽化，而表皮之下的水分不能及時(shí)轉(zhuǎn)移出來，造成壓力升高，致使表皮脹裂或使籽粒發(fā)脹變形，品質(zhì)下降。干燥介質(zhì)溫度過高，還會引起玉米胚乳呈褐色或深褐色，造成玉米的品相下降[2-3]。

干燥玉米較好的工藝條件是，熱風(fēng)溫度100℃，玉米籽粒溫度不超過50℃。但是由于玉米水分較高，往往在干燥作業(yè)時(shí)，設(shè)法提高干燥介質(zhì)溫度，這就會造成干燥后玉米的品質(zhì)下降。

在循環(huán)式干燥機(jī)中，采用烘干→緩蘇多次循環(huán)的間歇干燥工藝，即將玉米加熱到一定程度，然后放入緩蘇倉保溫一段時(shí)間，使籽粒內(nèi)部的水分向表面擴(kuò)散，降低籽粒內(nèi)部的水分梯度，然后再進(jìn)行烘干循環(huán)，是保證玉米品質(zhì)的有效方法[4]。

目前循環(huán)式烘干機(jī)按干燥原理分主要有兩種類型：一種是采用橫流式干燥工藝的烘干機(jī)，另一種是采用混流式干燥工藝的烘干機(jī)。橫流式干燥機(jī)在干燥過程中，谷物流動(dòng)的方向與干燥氣流的方向垂直，這種干燥工藝往往會造成谷物的內(nèi)外層干燥不均勻[5]?；炝魇礁稍餀C(jī)克服了橫流式干燥機(jī)干燥不均勻的缺點(diǎn)，但烘干效率仍顯較低。為獲得較高的干燥速率，同時(shí)又要保證玉米干燥均勻，我們采用了雙段混流循環(huán)干燥工藝，即烘干→緩蘇→烘干→緩蘇為1個(gè)循環(huán)，烘干效率是單段烘干的2倍。

1.2 雙段混流循環(huán)式烘干機(jī)主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和關(guān)鍵措施

雙段混流循環(huán)式烘干機(jī)結(jié)構(gòu)見圖1。該機(jī)主要由塔式主機(jī)、自動(dòng)控溫裝置、熱風(fēng)爐、振動(dòng)篩及上糧機(jī)組成。塔式主機(jī)包括上混流烘干段、下混流烘干段、上緩蘇倉、下緩蘇倉和提升輸送裝置等，若糧食不需要清理，則不用配置振動(dòng)篩。

圖1 雙段混流糧食烘干機(jī)結(jié)構(gòu)圖

該機(jī)的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：

(1)干燥主機(jī)采用積木式塔型結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸及安裝方便。

(2)進(jìn)、排氣角盒采用交替錯(cuò)落排列，即一排為進(jìn)氣，下一排為排氣[6]。

(3)熱源采用熱風(fēng)爐。空氣經(jīng)過燃燒和換熱轉(zhuǎn)換為干凈熱空氣進(jìn)入烘干段，避免了燃燒器燃燒不充分對糧食造成的污染。

(4)干燥過程采用智能控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測熱風(fēng)溫度、糧食溫度、谷物水分。當(dāng)控制系統(tǒng)監(jiān)測到糧溫高于設(shè)定值時(shí)，會給控溫裝置發(fā)脈沖信號，進(jìn)風(fēng)口開啟一定角度讓外界空氣進(jìn)入熱風(fēng)管道，直至糧溫降到設(shè)定范圍。

(5)一機(jī)多用。該烘干機(jī)主要用于玉米的烘干作業(yè)，若用于稻谷、小麥、高粱、油菜籽及谷子的烘干，則只需更換振動(dòng)篩的清選篩片。由于烘干段采用的是角盒排列而非篩網(wǎng)型式，因此烘干段無需調(diào)整，即可滿足不同收獲季節(jié)、不同作物的烘干，提高了其利用率，減少了設(shè)備的閑置時(shí)間。由于稻谷是一種熱敏性作物，如烘干速度過快、溫度過高、受熱時(shí)間過長等均會造成稻谷爆腰，從而影響到它的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[7]。因此，烘干稻谷時(shí)可將通往上烘干段的風(fēng)門關(guān)閉，只用下烘干段烘干，并通過調(diào)整烘干工藝來確保稻谷烘后的品質(zhì)。

2 干燥參數(shù)的確定

2.1 干燥時(shí)間

當(dāng)確定了降水速率和降水幅度之后，則干燥時(shí)間t為：

(1)

式中,t為干燥時(shí)間，h；w1為原糧水分，%(濕基)；w2為干燥后要求的水分，%(濕基)；Rw為降水速率，個(gè)百分點(diǎn)/h。

取w1=30%，w2=14.5%，雙段混流循環(huán)烘干機(jī)降水速率Rw為1.2～2.0個(gè)百分點(diǎn)/h，取Rw=1.6個(gè)百分點(diǎn)/h，則總干燥時(shí)間t≈10 h。

2.2 干燥能力

干燥能力是指在1 h內(nèi)，經(jīng)1次干燥過程，按降低1個(gè)百分點(diǎn)水分計(jì)算，干燥機(jī)對濕谷的處理量用公式(2)計(jì)算[8]：

(2)

式中,E為干燥能力，t·個(gè)百分點(diǎn)/h；P為裝機(jī)谷物質(zhì)量，t(濕谷)；w1為原糧水分，%(濕基)；w2為干燥后要求的水分，%(濕基)；t為干燥時(shí)間，h。

對于5H-20雙段混流循環(huán)式烘干機(jī)，其裝機(jī)谷物質(zhì)量(濕谷)P=20 t，則E=32 t·個(gè)百分點(diǎn)/h。

2.3 緩蘇時(shí)間

緩蘇時(shí)間的選取直接關(guān)系到烘干機(jī)的效率，一般認(rèn)為增加緩蘇時(shí)間，會降低籽粒中心應(yīng)力，減少籽粒表面裂紋。但當(dāng)緩蘇時(shí)間超過2 h時(shí)，再繼續(xù)增加緩蘇時(shí)間，對籽粒中心應(yīng)力水平的影響已不明顯。緩蘇時(shí)間越長，需要的緩蘇箱體就要越高。關(guān)于干燥玉米所需的緩蘇時(shí)間目前尚無可靠的理論依據(jù)，通常是憑經(jīng)驗(yàn)選取。在熱風(fēng)溫度為100℃時(shí)，緩蘇時(shí)間與干燥時(shí)間之比一般可取2∶1～4∶1。

3 試驗(yàn)結(jié)果

本研究開發(fā)的5H-20雙段批式循環(huán)糧食烘干機(jī)于2016-10-通過了國家糧食局鄭州糧倉機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心的鑒定，試驗(yàn)條件及檢測結(jié)果見表1、表2。

表1 5H-20型糧食烘干機(jī)試驗(yàn)條件

表2 5H-20型糧食烘干機(jī)檢測結(jié)果

4 結(jié)論

(1)雙段混流循環(huán)式糧食烘干機(jī)具有較高的干燥速率，最高可達(dá)2.0個(gè)百分點(diǎn)/h，各項(xiàng)指標(biāo)均符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

(2)與設(shè)計(jì)值比較，5H-20型干燥機(jī)的實(shí)測干燥能力略大于設(shè)計(jì)干燥能力，干燥工藝參數(shù)設(shè)計(jì)合理。

[1] 畢文雅,張來林,郭桂霞.我國糧食干燥的現(xiàn)狀及發(fā)展方向[J].糧食與飼料工業(yè),2016(7):12-15.

[2] 張玉榮,周顯青.熱風(fēng)和真空干燥玉米的品質(zhì)評價(jià)與指標(biāo)篩選[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2010,26(3):346-352.

[3] 肖紅偉,高振江.干燥對玉米飼用和加工品質(zhì)影響的研究進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2008,24(7):290-295.

[4] 張來林,高杏生,褚金林.低溫循環(huán)式糧食干燥機(jī)降水能力生產(chǎn)性試驗(yàn)[J].糧食與飼料工業(yè),2016(3):17-18.

[5] 孫 鵬,陳海濤,陳武東，等.國內(nèi)外混流式干燥機(jī)現(xiàn)狀、問題及發(fā)展趨勢[J].農(nóng)機(jī)使用與維修,2014(8):36-37.

[6] 李 臻,梅順齊,孔令學(xué)，等.混流式糧食干燥機(jī)角狀盒的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2015,41(2):16-19.

[7] 趙學(xué)偉,李小化.稻谷干燥裂紋及破碎機(jī)理研究新進(jìn)展[J].糧食與飼料工業(yè),2007(4):1-4.

[8] 衣淑娟，侯雪坤.谷物干燥機(jī)械化技術(shù)[M].哈爾濱:黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社,2008:133-136.

Developmentoftwo-stagebatchcirculatinggraindryer

LI Liu-sheng，SHAO Li-guo，YIN Jin-long

(YTO (Luoyang) Transportation Machinery Co. Ltd.,Luoyang 471822,China)

Batch circulating grain dryer usually has a one-stage drying chamber,the grain is dried and tempered for many times,so that the moisture content could be lowered to the specified value.During drying process,the grain is conveyed to the higher position and sprinkled constantly,which further increasing its damage rate.In view of long drying time and low efficiency of batch circulating grain dryer,a new two-stage mixed folw circulating grain dryer was designed to improve the drying efficiency,reduce the cycle times and lower the damage rate of grain.

two-stage; batch; hypothermal circulation; mixed flow; grain dryer；damage rate

2017-07-25;

2017-11-24

李留勝(1980-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)楣任锔稍餀C(jī)的設(shè)計(jì)開發(fā)。

10.7633/j.issn.1003-6202.2017.12.004

S226.6

A

1003-6202(2017)12-0011-03

俞蘭苓)