谷物干燥技术简介

随着我国现代化农业的不断发展，粮食单产和总产量不断提高，但由于收割时稻谷的水分太大，仓储十分困难，致使粮食霉变，导致一些地区丰产不丰收。谷物干燥是谷物收获后的一个重要环节，为了减少收获时田间落粒损失都注意适时收获，而适时收获的谷物其水分较大，如不及时干燥则必然造成谷物霉烂变质。据统计，我国是世界上最大的粮食生产国和消费国，2013年全国粮食总产量突破1.2万亿斤，国家粮食局2006年抽样调查显示，因自然晾晒及仓储设施简陋，粮食在晾晒、储藏过程中损失量高达1500万 ～2000万t，年损耗率北方为3%～5%，南方为5%～8%。因此，搞好粮食干燥，做到丰产丰收，对确保我国粮食安全具有重大和深远意义。

粮食干燥技术有好多种，根据干燥速度或干燥温度可分为：低温慢速干燥（机械通风干燥技术）、高温快速干燥（粮食烘干技术）。现在使用的烘干塔属于高温快速干燥技术。

在高温快速干燥技术中，粮食干燥机还做如下分类：一是按作业方式分为批量式、连续式和循环式（封闭循环式和分流循环式）；二是按烘干机内干燥介质的压力状态分为吸入式、压入式、吸压结合式；三是按干燥介质相对于粮食流动方向分为顺流式、顺逆流式、顺混流式、横流式(错流式)和混流式。

一、横流式粮食干燥机

该机是20世纪80年代使用较为广泛的一种粮食干燥机，它的特点是热风的流向与粮食的流向垂直。粮柱中的粮食不断向下流动，加热的空气由热风室横向穿过粮柱和透风网板，经排风室和上排气窗被排出机外。

粮柱在向下移动过程中，靠近热风室一侧的粮食始终与高温干燥介质相接触，失水较快，而靠近排风室一侧的粮食，则始终与温度较低、湿度较大的介质接触，失水较慢，因而粮食干燥很不均匀，为了解决这一问题，在粮柱中部设有粮食换位装置。

横流式粮食干燥机粮柱的厚度一般为025～045 m。

该机的主要特点是结构简单，制造方便，使用可靠，成本低，谷物流向与热风流向垂直。存在的主要问题是干燥不均匀，进风侧的谷物过干，排风侧的谷物较湿，因而产生了水分差。其次是单位能耗较高，热能没有充分利用。由于粮食滞塔时间短，一般为2～3 h，烘干强度大，急剧降水，干燥后的粮食品质较差。现国家招标的烘干项目已不允许使用这种形式的干燥机。

二、混流式粮食干燥机

该机是目前国际上应用最广泛的一种谷物干燥设备。它的特点是干燥介质流向与粮食流向的关系较为复杂，既有相同又有相反又有垂直相交，因此称为混流式干燥机。

1.混流式干燥机干燥部分结构

该机属于角状盒式。干燥机内只有一个粮柱的称"单塔"，有两个粮柱的称"双塔"（并联式）。其主要工作部件是塔内交错排列的角状盒，干燥介质从与热风室相通的进气角状盒进入干燥室，加热粮食，气化水分，并以废气的形式将气化的水分从上一排或下一排相邻的排气角状盒经废气室排出机外。粮食在塔内靠自重缓慢朝下移动，在经过干燥室或冷却室的同时，与干燥介质或冷空气进行湿热交换，逐渐得到干燥或冷却，最后经排粮机构排出。

2.混流式干燥机缓苏部分

其缓苏段没有角状等通风装置，暂时停止干燥，并将处于热状态的谷物堆放起来，使谷物内部水分逐渐向外扩散。此时的扩散过程称为缓苏过程，简称"缓苏"。谷物经过缓苏后，表层的含水率比缓苏前提高了，因而有利于干燥。实践证明，为使缓苏达到预期效果，缓苏时间可在20～240 min的范围内选用。缓苏段可以提高干燥效率，如缓苏部分较小时，可选下限，反之缓苏部分较大时，可选上限。

3.混流式干燥机冷却部分

冷却段结构与干燥段相同，同属角状盒式。按每层角状盒或是进入热风或是排出废气的工艺安排顺序，可实现顺流冷却、逆流冷却或混流冷却。冷却空气由冷却段中部压入，在冷却段上部逆向接触已干燥的粮食，可避免最高温度的谷物与最冷的冷风相接触，使粮粒经受一个和缓冷却过程，以减少因骤冷而产生的应力裂纹，保证干燥后粮食的品质良好；在冷却段下部则为压入式顺流冷却方式，充分利用了压入式冷却的优点，使自然风能与谷物充分接触，增加冷却速度，有利于降温，使干燥后谷物被充分冷却，冷却效果较好。

4.混流式干燥机特点

一是混流式干燥机机体可以采用积木式结构，设计成标准塔段，利用增减塔段改变干燥机的生产率，因而便于系列化，放大或缩小机型。二是干燥塔内交替布置着一排排的进气和排气角状盒，谷粒按照S形曲线向下流动，交替受到高温和低温气流的作用，因而可以采用比横流式干燥机高一些的热风温度。随着风温的提高，蒸发一定量的水分所需要的热风量也相应减少，单位热耗降低，可以选用小一些功率的风机。三是粮层厚度比横流式小，与顺、逆流烘干机相比粮层更薄，所以气流阻力小，因而风机的风压小，单位电耗的生产率高。四是对物料的适用性好，可以烘干小粒种子。

三、顺逆流式粮食干燥机

顺逆流干燥机是在顺流干燥机的基础上发展起来的。在第一、第二等干燥段采用顺流干燥后，在最后干燥段采用逆流干燥，然后逆流冷却。

1.顺逆流干燥机的工艺

在顺逆流粮食干燥机中的顺流段，热风和谷物的流动方向相同，最热的空气首先与最湿的粮食接触，故可以使用较高的热风温度。热风和谷物同向运动，谷物依靠重力向下流动。粮层厚度一般为0.6～0.9 m。由于粮层较厚，气流阻力大，静压一般为1.8～3.8 kPa。大多数的商业化顺逆流干燥机设有多个顺流干燥段，并在两个干燥段之间设有缓苏段。

顺流干燥的过程是，高温热风进入干燥机首先与温度低水分含量大的粮食接触，并和粮食一起向下流动。热风在向下流动时因加热粮食温度迅速降低，粮食升温开始蒸发水分，空气中的水分增加更有利于粮食籽粒内的水分向外转移，当废气离开粮食时，粮食的温度并不高。粮食与热空气短暂的接触后，马上进入缓苏段，脱离了强制干燥的环境，继续靠自身所带的不高热量进行籽粒内部的湿传导，同时达到粮堆内部籽粒水分互相平衡，为下步再干燥创造条件。避免了不经过缓苏处理，直接连续烘干，粮食外部表皮干皱，毛细管堵塞就会造成能耗增加，表皮裂纹率增加的可能。多级顺流干燥加缓苏是顺逆流干燥机的一大特点。顺逆流干燥机一般由3到6个这样的过程来完成整个粮食干燥，每个过程降水量为2％～3%。

逆流干燥的过程是高温空气从下部进入粮层，逆粮流而上，所以从上面流下的粮粒首先接触的是相对潮湿低温的空气，随着粮食的向下移动，籽粒随空气的温度升高而缓慢的升高，空气湿度逐渐减少，表皮的水分则快速蒸发。这种循序渐进的干燥方式对保护已经蒸发掉了大部分水分的粮食品质是非常有利的。

2.顺逆流干燥机的结构

顺逆流干燥机每段进风有两种结构形式：一是通风节结构，两侧进风。上端是一层漏斗形，每个斗下连接一个流粮筒，筒间形成较大空间，使热空气均匀分布，而不会向上流动。热空气向下进入粮层，与粮食同时向下流动到角状管，从角状管排出，粮食经过排气角状管后进入缓苏段。二是进气和排气均采用角状管结构，中间为混风室，向两侧的角状管供风。上下层角状管的排列可以是平行的，也可以是相互垂直的。缓苏段粮层厚度必须大于烘干段的粮层厚度，靠粮层阻力控制空气流动方向。

3.顺逆流干燥机的特点

一是热风和粮食平行流动，干燥后粮食的水分均匀一致，干燥质量好，适合于干燥高水分粮食；二是可以使用较高的热风温度，干燥速度快，单位热耗低，效率较高，高温热风首先与最湿、最冷的谷物接触，风温降低的速度较快；三是粮层较厚，粮食对气流的阻力大，风机功率较大，电耗较高；四是顺流干燥机内最高粮温点既不在热风出口处，也不在热风入口处，而是在热风入口下的某个位置，该点与粮食流量、水分和热风风量有关。

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