油菜籽低温除湿干燥关键技术研究

摘要

我国是世界上最大的油菜种植国家，常年种植面积在700万ha左右，年产量约1200万t，均位居世界首位。菜籽油不仅可以用来做为食用油改善人们的膳食结构，还可以用来制造生物柴油，在食品安全问题与能源问题日益突出的当代，加强油菜籽的生产加工技术意义重大。我国油菜籽的产地主要集中在长江中下游地区，收获季节正值梅雨季节，气候条件高温高湿，湿度过大容易导致油菜籽贮藏过程中发生霉变，这使得油菜籽的干燥及储藏成为油菜加工链中亟需解决的关键问题。因此需要采用一定的干燥设备对油菜籽进行干燥，而要制造出适应相应环境的干燥设备，就需要对油菜籽的干燥特性进行一定的研究，得出较为适宜的干燥条件及影响因素，为干燥设备的研制提供一定的理论依据。
　　本课题拟采用低温除湿的干燥方法，在了解国内外的物料干燥理论的基础上，确定了油菜籽低温除湿干燥的试验方案，以华油杂-2型油菜籽为研究对象，通过自行改进研制的低温除湿干燥系统，选择不同的热风干燥温度、相对湿度为试验因素，进行了油菜籽的薄层干燥特性试验，在不同的温度梯度、湿度梯度下进行了油菜籽的干燥特性研究，分析了不同的温度、湿度下油菜籽的干燥特性，并研究了不同温度对油菜籽品质的影响;对干燥后的油菜籽进行近红外品质分析和发芽率试验，确定油菜籽合理干燥温度范围;针对空气除湿的需要进行了除湿装置的设计及制造，并选取了合适的除湿剂，进行了除湿装置的除湿效果测试，取得的主要结论如下:
　　1.针对中国油菜主要种植地收获季节气候的前提下，本文设计制造了一套可以进行油菜籽干燥的低温除湿干燥系统，该装置可以空气除湿的效果分析、油菜籽的低温除湿干燥等。根据试验需要，可满足试验热风温度40-60℃、空气相对湿度50％-70％的试验要求。整体装置具有结构紧凑、试验操作方便等特点。
　　2.在进行油菜籽的低温除湿干燥特性研究时，在设定的4种温度梯度分别对应的三种空气相对湿度试验条件下，以初始含水率为28％的油菜籽为研究对象进行了试验，研究得出了油菜籽低温除湿干燥条件下的含水率随干燥时间的变化关系以及不同湿度条件下的干燥速率曲线，并对其进行了分析。
　　(1)当热风温度一定时，相对湿度越低，干燥速率越快;相对湿度越高，干燥速率越慢。当热风干燥温度增加时，相对湿度对干燥速度的影响逐渐减小，相对湿度为50％-70％的干燥曲线基本重合，在低温条件下，应用除湿干燥对油菜籽的干燥速率有较大的影响。
　　(2)当相对湿度一定时，温度越高，干燥速率越快;随着温度的升高，干燥速率的增加幅度逐渐减小，55℃和60℃干燥曲线的极差不明显。
　　(3)油菜籽的干燥过程与一般的物料干燥过程不同，其干燥曲线并没有明显的等速干燥阶段，在低温除湿干燥条件下，在干燥的前60min，油菜籽的干燥速率增加明显并在60min达到干燥速率的最大值，之后逐渐减小，在干燥时间超过180min后，干燥速率趋于平缓。
　　3.通过近红外品质分析试验和发芽率试验，研究了干燥温度对油菜品质各项指标的影响，试验结果表明:在45-60℃范围内，随着温度的升高，反映油菜籽品质的硫甙、芥酸两项有害指标略有下降，同时低温除湿干燥条件下油菜籽的蛋白质和油酸含量相对于高温干燥的油菜籽而言略有提高。
　　在45℃-60℃的干燥温度段，干燥温度对油菜籽的发芽率影响较小;发芽势随着温度的升高逐渐增加，超过55℃后发芽势逐渐降低;当处于高温段(＞80℃)时，随着温度升高，发芽率明显降低，甚至趋近于0。
　　4.当热风温度为45℃、50℃、55℃、60℃，相对湿度为50％、60％、70％时，根据试验结果得出其干燥特性，并对油菜籽低温除湿干燥曲线进行了多元线性回归分析，研究结果表明:油菜籽的低温除湿干燥过程可以用Page模型进行描述，Page方程如下。MR=exp(-KtN)K=1.64×10-3+1.68×10-3T-1.56×10-3Hr+1.89×10-4THrN=2.851565-0.09T+1.14Hr+1.02×10-3T2

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的及意义

1．2 研究内容

1．3 传统干燥技术研究现状与进展

1．3．1 热风干燥

1．3．2 就仓干燥

1．3．3 微波干燥

1．4 油菜籽其它干燥技术

1．5 除湿干燥研究现状

1．6 空气除湿方法及其在农业工程中的应用

1．6．1 通风除湿

1．6．2 升温除湿

1．6．3 冷却除湿

1．6．4 液体吸湿除湿

1．6．5 固体吸附除湿

1．6．6 压缩空气除湿

1．7 技术路线

第二章 低温除湿干燥装置设计

2．1 除湿干燥系统设计

2．2 除湿室设计

2．3 除湿剂的选择

2．4 除湿效果试验

第三章 油菜籽低温除湿干燥特性研究

3．1 干燥试验设计

3．2 热风相对湿度对干燥速率的影响

3．3 热风温度对干燥速率的影响

3．4 油菜籽干燥速率曲线

3．5 小结

第四章 油菜籽品质分析与发芽率试验

4．1 油菜籽近红外品质分析

4．2 油菜籽发芽率试验

4．3 小结

第五章 油菜籽低温除湿干燥模型的建立

5．1 理论模型与半理论模型

5．2 经验与半经验方程

5．3 低温除湿干燥模型的理论分析

5．3．1 平衡含水率

5．3．2 低温除湿干燥Page模型的建立

5．3．3 低温除湿干燥模型的验证

5．4 小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

硕士期间发表论文或参与科研项目