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稻谷干燥工藝設備及机械化模式

   稻谷干燥机械化是農業机械化的有机組成部分，隨著水稻收獲机械的發展，稻谷干燥工藝及設備的研究開發，必將有力促進我國稻谷干燥机械化的進程。
    一、稻谷的干燥工藝
    稻谷籽粒由堅硬的外殼和米粒組成，外殼對稻米起著保護作用，但在干燥時其外殼就起著阻礙籽粒內部水分向外面轉移的作用。所以，稻谷就成了一种較難干燥的谷物。試驗表明，稻殼、稻米和稻糠的干燥特性不同，其平衡含水率也各异。
    稻谷是一种熱敏性的作物，干燥速度過快或參數選擇不當容易產生爆腰。它將直接影響稻谷碾米時的碎米率，也就是影響它的經濟价值。我國干燥標准規定﹕稻谷干燥后爆腰率的增值不得大于3％。稻谷干燥工藝的指定必須圍繞這個標准來進行。
    1.烘干—緩蘇干燥工藝
    即先進行稻谷烘干，然后將稻谷保溫一段時間，使籽粒內部水分向表面擴散，降低籽粒內部的水分梯度，再進行第二次干燥，這樣就可以減少爆腰率。但在干燥過程中增加一個緩蘇過程，勢必降低干燥机的生產率。因此，合理的選擇緩蘇時間，便成了關鍵問題。
    2.低溫干燥工藝
    為了保証稻谷烘后品質，減少爆腰率，必須采用較低的介質溫度，一般均在50℃以下。黑龍江農墾科學院農業工程研究所的日處理量200吨稻谷的干燥流程，采用38℃～40℃的熱風溫度，其爆腰率增值小于2％。根据日本伴敏三的研究，稻谷干燥過程中的爆腰率，不僅与熱風溫度有關，還与熱風濕含量有關。相同溫度條件下空气濕含量較高時，稻谷爆腰率較低。為了使爆腰率小于5％，熱風溫度應在40℃以下。實際上，目前使用的干燥机，根据干燥机形式的不同，熱風溫度也不相同。如順流干燥，熱風溫度可達100℃以上﹔ 橫流和混流可達45℃～60℃﹔逆流干燥要低一些，為40℃左右，使用效果都比較好。
    3.低速干燥工藝
    稻谷干燥過快或冷卻過快均易產生爆腰，但風溫不同，稻谷爆腰率与干燥速度的關系是有區別的。低溫大風量和高溫小風量相比爆腰率的增值不多，但在保証稻谷爆腰率增值小于 3％的前提下，低溫大風量可以使干燥速率從1 ％/時提高到1.8％/時。總的來說，為了保証稻谷的干燥品質，干燥速度不可太快，一般應控制在1.5％/時以下。
    4.高溫短時干燥工藝
    稻谷干燥工藝是在保証稻谷品質(稻谷爆腰率小于3％)的基礎上提出的，但在稻谷收獲季節，時間比較緊迫，也可以考慮利用高溫短時干燥工藝。高溫短時干燥工藝就是采用較高的熱風溫度(100℃以上)短時處理高濕稻谷(5分鐘以內)，使稻谷水分迅速降低3％～5％，然后保溫冷卻的干燥工藝。干燥過程中降低的水分加上冷卻過程中降低的大約1％的水分可使稻谷基本達到安全水分，可以保証一段時間內不發霉。這樣處理稻谷的結果是稻谷的爆腰率增值可能會超標，但提高了干燥机的處理量，贏得了時間。
    二、稻谷的干燥設備
    目前用于干燥稻谷的干燥机机型，根据谷物和气流的流動方向分主要有混流式、橫流式、順流式、順混流式、逆流式干燥机等﹔ 根据循環類型可分循環干燥和不循環干燥兩种﹔ 根据熱源類型可分燃煤或燃油干燥机和太陽能干燥机等。
    1.混流式干燥机
    干燥工藝為干燥—緩蘇—干燥—緩蘇，典型的机型是美國路易斯安納州立大學研制成功的LSU稻谷干燥机。該机由若干標准段組成，每段有15個全角狀盒，6個半角狀盒。角狀盒為三角形，頂角90°，橫向間距為400毫米，縱向間距200毫米。每段的尺寸為1.2×1.2×1.2米，体積為1.728m3。常用的熱風溫度為50℃～60℃，風量為44m3～97m3/(t‧min)。每標段可容納稻谷0.85 吨，每段所需風量10000m3/h。烘干稻谷時，每個標段的生產力為1.5t/h( 降水3％～5％)。每次通過干燥机的時間15分鐘，整個干燥過程需要使稻谷通過干燥机5次～6次，最高糧溫50℃，最低糧溫38.3℃。
      2.橫流式干燥机
    橫流干燥机可分橫流循環干燥机和橫流—緩蘇干燥机兩种。橫流循環干燥机為中小型干燥机。
    日本SDA型橫流循環式稻谷干燥机采用較低的熱風溫度(50℃～60℃)，干燥和緩蘇在同一机体內進行。干燥加熱時間6分鐘～11分鐘，緩蘇時間60分鐘，風量為每 100 公斤稻谷 0. 5m3/s～0 .7m3/s，降水量0.6％/h，生產率為160kg/h～1000kg/h。其干燥原理為低溫大風量，薄層多風道，干燥加緩蘇的干燥工藝。廣東南海和中國農業大學生產的小型橫流循環稻谷干燥机，裝机量為0 .75吨～3吨，工藝流程為干燥—緩蘇—干燥—緩蘇。
    美國的移動式循環稻谷干燥机屬于圓筒形內循環橫流干燥机，此外還有英國、意大利等國也生產類似干燥机。台灣三久和日本金子干燥机公司生產低溫稻谷干燥机，屬橫流循環式干燥机。上部為緩蘇段，下部為橫流干燥段，干燥過程中多次循環。有多种型號，裝机量1吨～30吨，降水率0.4％/h～1％/h。干燥時自動檢測稻谷水分，達到安全水分即自動停机卸糧。橫流—緩蘇型干燥机一般為大型干燥机，以美國BERIC干燥机和黑龍江省紅興隆机械厂生產的5HL－15為代表，生產率10t/h以上。糧柱厚度0.15米～0. 23米，風溫控制在43℃～49℃范圍，風量112m3～262m3/(t‧min)，稻谷流動速度是玉米的兩倍以上。
    3.多級順流式干燥机
    美國采用多級順流干燥机，我國黑龍江省紅興隆机械厂、遼宁省海城干燥設備厂等也生產這种類型的干燥机。美國的多級順流式干燥机(CCF)，使用的熱風溫度為65℃～120℃，第一級采用較高風溫，120℃左右﹔ 二級采用較低風溫，90℃左右。每一級順流段的最大去水量為1.5％/h～2％/h。選擇稻谷流速時要注意稻谷接触高溫熱風的時間不超過10秒～20秒，緩蘇段稻谷的溫度不高于43℃。三級順流干燥机中谷物流速約為5m/h～7m/h。
    4.流化斜槽式干燥机
    該机是一种典型的高溫快速干燥机，由廣東省農机所開發。當選用的風量超過或達到谷物臨界懸浮速度時，谷物在谷床中流動，具有液体特征。風溫達120℃，生產率2.2t/h，通過一次平均降水幅度2.9％，爆腰率增值4.4％，谷物一次通過時間1分鐘。一次通過干燥机的降水幅度小，干燥高水分稻谷時需要反复循環几次，才能將稻谷降到安全水分。爆腰率增值超過國家標准，但低于流化床干燥机標准。該机体積小，成本低，降水快，干燥時間短，可用于收獲季節遇雨天的搶救性干燥作業。
    5.逆流低溫干燥机
    逆流低溫稻谷干燥机以美國希弗爾斯公司生產的DRI－FLO Ⅱ型干燥机為代表，中國農業大學1998年也開發成功了該類型的干燥机。該類型干燥机普遍采用低溫大風量干燥方式，以批式或連續方式干燥谷物，入倉稻谷達到要求厚度后，開始干燥，一般裝倉厚度0.6米。干燥過程中，底部已干稻谷由卸糧裝置卸出，糧層緩慢向下流動。熱風溫度30℃～50℃，風量18m3～54m3/(t ‧min)，降水幅度可達10％。
    6.順混流干燥机
    黑龍江農墾科學院研究開發出了順混流稻谷干燥机。該机綜合利用了順流干燥适合濕谷物的特點和混流干燥均勻及干后谷物水分較低的特點。順流段風溫100℃左右，混流段風溫45℃左右。順流和混流段之間加上緩蘇段，實現了連續操作，一次干燥流程即達到安全水分，生產率可達10t/h。
    7.太陽能干燥机
    日本金子干燥机公司開發出了新型太陽能稻谷干燥系統。該系統屬溫室型太陽能干燥系統，其特點是集熱器与干燥室合二為一，与植物溫室相似，屬于被動加熱干燥。陽光通過干燥倉的透明頂板或側壁透射到干燥倉，一部分加熱溫室中的空气，另外一部分則直接輻射到待干物料表面，加熱物料。待干物料主要靠在溫室中受太陽燜晒而升溫，由此蒸發的水分通過谷物層下部的風机排放至周圍環境。稻谷在干燥室內緩緩流動，并不斷攪拌，一次即可達到安全水分，不需循環。該干燥系統具有自然晾晒干燥的优點，干后大米品質优良。但不足之處是占地面積大、投資大，陰雨天無法保証正常干燥，可增加輔助熱源。

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