稻谷热风干燥缓苏工艺参数优化与试验

为提高稻谷干燥特性与营养品质,该研究探究了缓苏温度、缓苏起始时刻、缓苏时长、缓苏循环次数等缓苏工艺参数对稻谷爆腰增率、整精米率、蛋白质质量分数与脂肪酸值等干燥品质指标的影响。首先,通过单因素试验分析了稻谷干燥品质随缓苏工艺参数的变化趋势,得出爆腰增率、整精米率、蛋白质质量分数与脂肪酸值的权重均大于20%,为稻谷缓苏干燥的关键性指标;其次,通过隶属函数模型确定影响稻谷干燥品质的主要因素为:缓苏温度、缓苏起始含水率与缓苏时长;最后,以缓苏温度、缓苏起始含水率、缓苏时长为试验因子,采用Central-Composite试验,通过建立回归模型分析了各试验因素与品质指标之间的相互关系并阐释结果产生的原因。结果表明:优化参数组合为缓苏温度45℃、缓苏起始含水率21%、缓苏时长1.61 h,此参数组合下稻谷干燥后的爆腰增率6.63%、蛋白质质量分数5.39%、脂肪酸值11.68%,验证试验结果与优化结果间相对误差为2.97%。研究表明,优化后的缓苏干燥工艺明显改善了稻谷干燥品质,该结果可为生产实践及深入探究稻谷品质变化机理提供理论基础。

基于介电特性的稻谷干燥含水率检测模型构建与验证

为建立稻谷通风干燥含水率在线监测系统,利用自制可替换平行极板电容器与阻抗分析仪构建系统测定模型,以辽-盐粳98为试验物料,测定不同极板材料、极板类型、极板绝缘性及通风网板网格尺寸条件下稻谷含水率与电容值间的数值关系。首先探究极板材料与结构参数对电容值的影响,同时测定1×10^(3)~1×10^(6)Hz频率段内稻谷的介电常数ε’与介质损耗因数ε"。采用基于X-Y共生距离(SPXY)算法划分样本集,对60个不同含水率稻谷样本按照比例2∶1划分为校正集和预测集,并利用无信息变量消除法(UVE)、UVE-SPA(连续投影法)联合筛选出ε’、ε"以及ε’和ε"结合变量的特征变量数及所选频率点,再以UVE、SPA和UVE-SPA选取方法获得的频率数据作为因变量建立特征变量与含水率间支持向量回归(SVR)模型,最终对该支持向量机回归模型进行验证。结果表明:选用通风钢丝网作极板材料、网格尺寸为1cm进行试验,含水率测定效果最佳;介电常数随稻谷含水率增加而增加,随频率增加先增加再降低;全面考虑ε’和ε"两个因变量,经UVE-SPA联合筛选特征变量建立的支持向量机回归模型预测精度最优,预测系数达0.9795,预测均方根误差为0.01%,验证了该测量装置及支持向量机回归模型的可靠性,为实现稻谷通风干燥过程水分快速无损检测提供基础数值参考。

变温干燥工艺对稻谷干燥特性和品质的影响

为提高稻谷干燥品质、降低干燥能耗,在前期稻谷干燥优化工艺参数基础上,探究了薄层热风变温干燥工艺对稻谷干燥特性及干燥品质的影响。分析干燥温度(30~70℃)、变温时刻(20~150min)、变温温度(30~70℃)、变温时长(20~60min)、变温次数(1,2,3次)等试验因子对稻谷干燥速率及外观品质(爆腰增率、整精米率)的影响规律;采用四元二次回归正交旋转组合试验方法,以干燥温度、变温时刻、变温温度、变温时长为试验因子,以爆腰增率、整精米率为响应指标,通过建立回归模型和响应面图,分析稻谷变温干燥特性并阐释结果产生的原因。结果表明:干燥温度为40~60℃、变温时刻20~140min、变温温度40~70℃、变温时长10~50min条件下采用循环变温的干燥方式,可获得较好的干燥品质;变温干燥的最优参数组合为初始干燥温度54℃、变温时刻50min、变温温度47.5℃、变温时长20min,干燥后稻谷的爆腰增率12.5%、整精米率79.9%,试验值与预测值之间的相对误差为3.61%,回归模型的预测精准度较高。研究结果可为稻谷收获后干燥技术改进及深入探究其干燥品质变化机理提供数值与理论参考。

深床缓苏干燥工艺条件对稻谷干燥特性及爆腰增率的影响

应用热风干燥试验台进行缓苏干燥试验,研究稻谷深床缓苏干燥特性及品质变化。分析不同缓苏温度(20,30,40,50,60℃)、缓苏时间(1.5,3,6,9,12h)、缓苏方式(停风保温、通风保温、停风停温、低风停温、通风停温)、缓苏时刻(每层稻谷的含水率达到18%时)、缓苏含水率(16%、17%、18%、19%、20%)等因素对稻谷深床缓苏干燥特性及爆腰增率的影响,并探究现象产生的原因。试验结果表明:缓苏温度40℃、缓苏时间3h、缓苏方式为停风保温的条件下,当第3层稻谷含水率达到18%(w.b)时加入缓苏工艺,可有效提升稻谷干燥速率,缩短净干燥时间,提升干燥品质。整个干燥过程表现为降速干燥,在干燥过程最初的60~65min内干燥速率最快。缓苏方式的改变是影响稻谷缓苏干燥品质的最主要因素,停风保温的缓苏操作方式可以显著降低稻谷的爆腰增率,缓苏温度、缓苏时间、缓苏时刻及缓苏含水率对稻谷干燥品质均有显著影响。该研究结果更全面合理地解释稻谷缓苏干燥工艺参数的配合,为稻谷干燥的生产、工艺参数优化及确定最佳的缓苏条件以提高干燥品质提供理论依据与技术支持。