稻谷的远红外干燥特性和工艺的实验研究

摘要

为了使稻谷得到安全贮藏，传统做法是采用热风干燥的方法，把刚收割下来的稻谷快速干燥到相对较低的含水率。由于热风干燥是用一种传统的热交换方式把稻谷中的水分脱去，以目前的干燥设备，不仅能量消耗大，而且干燥时间长，因此干燥效率低。如果用高温热风干燥，尽管能提高干燥速率和缩短干燥时间，但在干燥过程中却严重损害了稻谷的品质。因此，稻谷干燥需要寻求更有效的干燥技术。 远红外辐射是一种非常有效的热交换方式，它直接被物质吸收。远红外加热正因为其高效率的热交换和快速的干燥而被越来越广泛的应用于作物干燥。利用远红外辐射干燥稻谷是一种快速而且节能的方法。本文以探讨远红外和热风干燥稻谷最佳加工工艺为目标，研究了远红外干燥的一些基本理论，对稻谷做了远红外和热风干燥的单因子试验，得出干燥特性，并分别探讨了两种干燥方式的数学模型。对两种干燥方式进行多因子正交回归试验，得出了回归方程，综合优化后得出了最佳工艺组合，主要内容包括： 1.远红外和热风干燥稻谷的失水特性的试验及研究从含水率与时间，失水速率与含水率变化关系上，分析了干燥温度、装载量、初始含水率对远红外和热风干燥稻谷干燥特性的影响，结果表明：装载量对干燥特性的影响较小，随着装载量的减少，失水速率有所增大，干燥时间有所减少。而干燥温度对干燥特性的影响比较显著，随着温度的升高，失水速率增大较快，干燥时间明显减少。初始含水率对干燥过程前期的干燥特性的影响比较显著，随着初始含水率的增加，失水速率明显增大，但在干燥过程的后期，干燥特性变化不大。同时对远红外和热风两种干燥方式的干燥过程进行实验数据处理，结果发现Page方程，一元二次多项式，经验模型都能较好的模拟稻谷的干燥过程。 2.远红外干燥稻谷工艺试验研究选取干燥温度、初始含水率、装载量作为变化因素，以干燥后的稻谷精米率和脱皮磨成粉后的amylose(直链淀粉％)，Gelcont(胶稠度mm)、HHWD(碱消值(度))与proteinK(蛋白质含量mg/g)、精米率为指标，设计了三因素二次正交回归试验，得出了远红外干燥稻谷各目标函数的回归方程，对各个目标函数进行目标优化，从而得出各目标的干燥温度、初始含水率、装载量的最优组合；在此基础上，对五个目标函数进行单因子分析，并阐述了各因素对各目标的影响规律。 结果表明：直链淀粉百分含量与三因素之间存在较好的相关性，回归方程的相关系数R=0.958020，显著性水平p=0.0292＜0.05。随着干燥温度的升高，直链淀粉百分含量先升后降。但直链淀粉百分含量随着初始含水率的增大而增加，随装载量的增大而减少；胶稠度与三因素之间存在较好的相关性，回归方程的相关系数R=0.983995，显著性水平显着水平p=0.0031＜0.01。随着装载量的增大，胶稠度先降后升。但胶稠度随着初始含水率的增大而增加，随干燥温度的升高而减小；碱消值与三因素之间存在较好的相关性，回归方程的相关系数R=0.990809，显著性水平显着水平p=0.0008＜0.01。随着装载量的增大，碱消值先降后升。但碱消值随着初始含水率和干燥温度的升高而升高；蛋白质含量与三因素之间存在较好的相关性，回归方程的相关系数R=0.0.987452，显著性水平显着水平p=0.0017＜0.01。蛋白质含量随干燥温度和装载量的升高而增大，随初始含水率的升高而降低；精米率与三因素之间存在较好的相关性，回归方程的相关系数R=0.980623，显著性水平显着水平p=0.0049＜0.01。精米率随三因素的升高而降低。 3.远红外与热风联合干燥稻谷工艺试验研究选取远红外干燥温度、热风干燥温度、转换点含水率作为变化因素，以干燥后的稻谷精米率脱皮磨成粉后的amylose(直链淀粉％)，Gelcont(胶稠度nm)、HHWD(碱消值(度))与proteinK(蛋白质含量mg/g)、精米率为指标，设计了三因素二次正交回归试验，得出了远红外干燥稻谷各目标函数的回归方程，对各个目标函数进行目标优化，从而得出各目标的红外干燥温度、热风干燥温度、转换点含水率的最优组合；在此基础上，对五个目标函数进行单因子分析，并阐述了各因素对各目标的影响规律。 结果表明：直链淀粉百分含量与三因素之间存在较好的相关性，回归方程的相关系数R=0.991674，显著性水平p=0.0006＜0.01。直链淀粉百分含量随干燥温度的升高而升高，但直链淀粉百分含量随着转换点含水率的升高而下降；胶稠度与三因素之间存在较好的相关性，回归方程的相关系数R=0.976978，显著性水平显着水平p=0.0073＜0.01。胶稠度随着干燥温度的升高而下降，随转换点含水率的升高而升高；碱消值与三因素之间存在较好的相关性，回归方程的相关系数R=0.990974，显著性水平显着水平p=0.0008＜0.01。碱消值随着干燥温度的升高而升高，随转换点含水率的升高而下降；蛋白质含量与三因素之间存在较好的相关性，回归方程的相关系数R=0.990447，显著性水平显着水平p=0.0009＜0.01。蛋白质含量随着干燥温度的升高而升高，随转换点含水率的升高而下降；精米率与三因素之间存在较好的相关性，回归方程的相关系数R=0.950158，显著性水平显着水平p=0.0427＜0.05。精米率随三因素的升高而降低。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第一章绪论

第二章实验设备与方法

第三章稻谷的远红外和热风干燥特性

第四章远红外与热风干燥的数学模型

第五章稻谷远红外干燥工艺实验研究

第六章稻谷远红外与热风联合干燥工艺的实验研究

第七章总结与展望

参考文献