谷物干燥機(jī)械及其發(fā)展動態(tài)

孫如金

谷物收獲時含水量較高，收獲后不適宜立即貯存。如小麥?zhǔn)斋@時水分約為9%～17%，水稻約為16%～26%。隨著機(jī)械化事業(yè)的發(fā)展，谷物聯(lián)合收獲機(jī)的使用將逐漸增多，因而收獲期縮短，含水量增高。為了防止谷物因含水量過高，引起發(fā)熱、發(fā)霉和變質(zhì)等，則必須進(jìn)行干燥，使含水量達(dá)到安全貯藏標(biāo)準(zhǔn)。

一、谷物干燥機(jī)械

我國的干燥機(jī)械品種多樣，主要有：5H-2.5農(nóng)用中型谷物干燥機(jī)、立筒型氣流干燥機(jī)、塔式干燥機(jī)、滾筒式干燥機(jī)、簡易拖車式干燥機(jī)、低溫慢速干燥設(shè)備等。本文主要介紹塔式干燥機(jī)和低溫慢速干燥設(shè)備。

1.塔式干燥機(jī)

塔式干燥機(jī)由加熱爐、風(fēng)機(jī)和干燥室等組成。由加熱爐加熱的混合氣，被吸風(fēng)機(jī)吸入干燥室。干燥室內(nèi)有許多進(jìn)、排氣管道?；旌蠚鈴倪M(jìn)氣管口進(jìn)入，其溫度一般不超過110 ℃，經(jīng)過輸送管道逸入干燥室中，與由上向下靠重力運動的谷粒相接觸，使之加熱，汽化水分。然后經(jīng)排氣管由排氣管口排出。進(jìn)、排氣管的布置各種機(jī)型不同，例如有的干燥機(jī)采用一排進(jìn)氣管和一排排氣管相間排列。保證每一個進(jìn)氣管被四個排氣管等距包圍著。這樣當(dāng)谷粒由上往下流動時先接觸到熱管，再接觸到低溫排氣管，受到由高到低的溫度的均勻干燥。由于接觸高溫的熱氣流時間很短，谷物可以承受較高溫度的熱氣。另一方面在接觸低溫氣流時，又可充分利用熱量進(jìn)行干燥，這是該機(jī)的特點。此外該機(jī)管道還制成有一定的錐度，有利于谷物流動并改善氣流的分布。管道一般由0.8～1.5 mm厚的薄鋼板制成。管道長度不超過1 m，否則氣流分布不均勻。

干燥室下部為冷卻室，在冷卻室與加熱室之間有一段未配置進(jìn)、排氣管，用來調(diào)節(jié)谷物的溫度。機(jī)器的生產(chǎn)率視機(jī)型大小而定，例如美國坎爾公司生產(chǎn)的塔式干燥機(jī)系列，在干燥稻谷時含水量從20%降至14%，每小時生產(chǎn)率可達(dá)10～100 t。這種烘干機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，工作可靠，經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較好。因此在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。缺點是，由于進(jìn)、排氣管的排列和熱風(fēng)配置不均勻等問題，會使谷粒受熱不均，目前國內(nèi)外都在為消除這一缺點而努力。

2.低溫慢速干燥設(shè)備

低溫慢速干燥設(shè)備根據(jù)氣流流過谷物的方向不同，可分成垂直氣流式和徑向通風(fēng)式兩種。

（1）垂直氣流式通風(fēng)倉

它主要由干燥倉和風(fēng)機(jī)組成。干燥倉可以是圓形或長方形。在倉的底部留有氣道，以便空氣進(jìn)入。倉中地板上有孔，以便氣流通過，但不能漏谷粒。通風(fēng)倉的地板是裝備中重要組件之一，它要求對氣流的阻力小，易于清掃和具有適當(dāng)?shù)膹姸取?/p>

（2）徑向通風(fēng)倉

在倉的尺寸選擇合適時，徑向通風(fēng)倉能經(jīng)濟(jì)地快速干燥。這種倉的特點是頂部密封，氣流自側(cè)壁逸出，靠近中心處先行干燥。

進(jìn)行通風(fēng)干燥的關(guān)鍵在于根據(jù)外界條件和谷物含水量確定干燥的效果。例如在氣溫高于谷溫1.5 ℃時，要使谷物干燥到15%時，外界空氣的相對濕度不能大于66.3%。

二、谷物干燥機(jī)械的發(fā)展動態(tài)

一些發(fā)達(dá)的國家，二十世紀(jì)五十年代已實現(xiàn)干燥的機(jī)械，六十年代已具有全自動化的干燥機(jī)具，七十年代比較重視于研究高質(zhì)量、低成本的干燥方法和機(jī)具。研究的動向大致如下：

1.新能源

例如美國對太陽能的利用一直很重視，目前已接近實用階段。研究結(jié)果表明，太陽能可以成為谷物低溫干燥的重要能源。它比連續(xù)加熱作業(yè)的成本低，但總成本則較高。日本等國家則研究利用稻殼、玉米蕊和沼氣等其他熱源。

2.新的加熱方法

傳統(tǒng)的工藝是通過空氣介質(zhì)把熱量傳給谷物，這樣易產(chǎn)生脫水不勻、外干內(nèi)濕的缺點，不利于長期貯存。此外煙道氣和空氣的混合氣（特別是煤氣）含有一定的硫化物、磷化物等有害物質(zhì)，這會造成對糧食的污染。一些國家研制了利用微波和遠(yuǎn)紅外等技術(shù)對谷物進(jìn)行干燥，以避免上述缺點。這些技術(shù)在食品工業(yè)和化工工業(yè)中已有應(yīng)用，但在農(nóng)業(yè)上還存在成本高的問題。我國也已試制出樣機(jī)。

3.基本理論研究

谷物干燥的基本理論包括研究谷物的特性、介質(zhì)的特性、介質(zhì)與谷物之間關(guān)系和機(jī)械工程的基本理論等。由于谷物干燥技術(shù)是新興的學(xué)科，不少理論是從別的部門移植過來的。雖然干燥機(jī)械已初具規(guī)模，自成體系，但尚不完善。特別是介質(zhì)和谷物之間的關(guān)系非常復(fù)雜，到目前為止還沒有一個理論方程能夠精確地計算谷物在一切溫度和相對濕度下的平衡水分。

4.降低成本及自動化

前者如余熱回收，發(fā)展低溫慢速干燥等。后者如利用傳感器監(jiān)測氣流溫度和濕度、谷物含水量、自動啟閉風(fēng)機(jī)和加熱器等。

谷物干燥技術(shù)的發(fā)展與改善，如同其他技術(shù)領(lǐng)域一樣，取決于新技術(shù)的突破和社會的經(jīng)濟(jì)條件。必須根據(jù)每個國家自己的條件來確定發(fā)展的方向。例如美國研究太陽能、日本研究稻殼作熱源，加拿大研究砂子作介質(zhì)，丹麥研究固體燃料和自動化等。endprint