張晉熙++王若涵

摘 要：目前，我國大部分的糧食等農(nóng)產(chǎn)品仍沒有條件獲得先進(jìn)干燥技術(shù)的處理。據(jù)有關(guān)統(tǒng)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(dá)50億Kg。這方面的缺陷將削弱我國產(chǎn)品的競爭力。本文就利用熱介質(zhì)，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(diǎn)，加快內(nèi)部水分向外部擴(kuò)散的速率，縮短降速干燥階段時間，對糧食干燥與儲存技術(shù)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：糧食干燥與儲存；微波輔助；應(yīng)用技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和我國近年來糧食市場的發(fā)展，國家惠農(nóng)政策、措施的逐項出臺、落實，糧食價格逐步攀高，糧食生產(chǎn)機(jī)械化作業(yè)得到了迅速發(fā)展。由于農(nóng)村勞動力減少、曬場因素制約及糧食收獲方式的轉(zhuǎn)變，農(nóng)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(fā)掉的水分卻不足全部水分的1/3，如在傳統(tǒng)干燥的恒速干燥最后階段，在進(jìn)入降速干燥之前，加入微波輔助加熱技術(shù)，加快內(nèi)部水分向外部擴(kuò)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(dá)到高效節(jié)能的目的。

1 總體結(jié)構(gòu)

烘干機(jī)由四部分組成：帶式干燥機(jī)及配風(fēng)系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、微波輔助加熱系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。帶式干燥機(jī)由機(jī)箱、帶傳動系統(tǒng)組成，帶速可無級調(diào)節(jié)。配風(fēng)系統(tǒng)包括進(jìn)、出風(fēng)管、循環(huán)風(fēng)機(jī)、排潮風(fēng)機(jī)及控風(fēng)門。微波輔助加熱系統(tǒng)包括微波加熱腔、微波源、微波源外罩及進(jìn)、出料微波抑制器。

2 烘干機(jī)主要參數(shù)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(shù)，包括計算水分蒸發(fā)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(tài)為環(huán)境溫度t0，濕度H0，熱焓I0，干空氣量L）進(jìn)入空氣加熱器，加熱后（其狀態(tài)為t1， H1=H0， I1， L）進(jìn)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(tài)為t2， H2， I2， L）。

（1）原料玉米的質(zhì)量流量G1（kg/h）：根據(jù)要求G1=1000kg/h。

（2）產(chǎn)品玉米的質(zhì)量流量G2：G2= G1 *（1-m1）/（1-m2）

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

（3）玉米中去除水分的質(zhì)量流量mw：每小時去除的水分質(zhì)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(zhì)量流量，kg/h；帶入各值，計算得到：mw=163kg/h

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

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

（8）干燥介質(zhì)體積流量V（m3/h）：V=L*υ=5833（m3/h）

（9）干燥介質(zhì)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(zhì)進(jìn)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(tǒng)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(tǒng)輸出熱量：1）產(chǎn)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(chǎn)品玉米的溫度，60℃；Cm為產(chǎn)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(shè)降速干燥開始時，玉米中應(yīng)去除的水分還剩1/3（54Kg），此時的質(zhì)量流量（包含水分在內(nèi)）為Mj，含水率wj=（54+1000×14%）/Mj=21%，設(shè)經(jīng)微波加熱后，含水率為20%，糧食溫度由T1（60℃）變?yōu)門2（70℃），加熱效率η1（80%），微波轉(zhuǎn)換效率η2（70%），在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下，水的氣化熱539Kcal/Kg，產(chǎn)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(jié)

玉米是我國主要的糧食資源，研制烘干玉米的關(guān)鍵技術(shù)和裝備，已成為節(jié)能減排、建設(shè)玉米綠色供應(yīng)鏈的關(guān)鍵，且眾多生產(chǎn)領(lǐng)域還沒有采用先進(jìn)的干燥技術(shù)和裝備，更有巨大的市場還有待于開發(fā)。

使用可燃?xì)?，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(jié)合熱風(fēng)干燥，能達(dá)到節(jié)能的目的，目前在糧食烘干領(lǐng)域還未見應(yīng)用，但經(jīng)廣大科技人員的研究與推廣，我國的糧食干燥技術(shù)及裝備必將取得更多成果。

參考文獻(xiàn)：

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[2]江海天；淺析玉米干燥技術(shù)應(yīng)用[J]；糧食加工；2014年02期