高水分小麦热风干燥特性及工艺研究

摘要

沿淮低洼地洪涝灾害频发，小麦易遭雨水淋湿，水分过高而不能正常储藏。高水分小麦呼吸强度大，放出的热量和水分多，极易发热导致霉变，或者很快耗尽麦堆中的氧气而因缺氧呼吸产生的酒精致死。高水分小麦收获和加工时间短，季节性强，生产量大，故需要及时进行干燥，将其含水率降至安全水分进行贮藏。热风干燥是快速降低高水分小麦含水率的有效手段。由于一般遭受洪涝后收获的小麦水分达到36％以上，小麦含水率远远大于普通收获的小麦，两者物料特性具有很大不同，现有小麦干燥技术已不能满足高水分小麦干燥。因此，为达到缩短干燥时间、降低能耗、提高干燥后品质等目的，研究高水分小麦高效节能保质的干燥技术，确定高水分小麦干燥的最佳工艺参数，对提高我国高水分小麦热风干燥技术水平具有重要意义。
　　 本文首先系统的研究了高水分小麦热风干燥特性。实验结果表明：高水分小麦热风干燥过程受热风温度、热风风速、烘干时间和缓苏烘干比值四个因素的影响显著。热风温度越高，风速越大，高水分小麦干燥速度也就越快。烘干时间过大会导致高水分小麦的热风干燥时间延长。而缓苏烘干比值的设定能够有效的提高干燥速率，降低能耗。在热风干燥的过程中尽管没有明显的恒速干燥阶段，但具有显著的降速干燥阶段。且高水分小麦在干燥初期25min～35min时间段内干燥速率出现最大值。
　　 其次本文进行了高水分小麦热风干燥工艺试验研究。根据热风干燥条件下各试验因素对干燥评价指标的影响，建立了各试验因素与试验评价指标之间关系的回归方程，分别研究了各试验因素对试验指标的影响程度，并对高水分小麦热风干燥影响因素进行了统计分析和效应分析。对高水分小麦热风干燥评价指标进行了综合优化与分析，研究获得高水分小麦的最佳干燥工艺，其工艺参数为热风温度55.5℃、热风风速0.87m/s、烘干时间为6min和缓苏烘干比值1.2。
　　 最后本文开展了高水分小麦热风干燥数学模型的研究。利用数学处理软件对高水分小麦热风干燥特性试验数据进行分析处理，结果表明：高水分小麦热风干燥的数学模型可以表示为Page方程MR=exp(-ktN)，方程中的系数k和N决定于热风温度、热风风速、烘干时间和缓苏烘干比值的共同影响。通过四因素五水平正交旋转组合试验，得到高水分小麦热风干燥模型，并通过试验验证，证明干燥模型比较可靠，能够较准确地反映高水分小麦热风干燥的水分变化规律。