[發明專利]基于玻璃化轉變的微波與熱風聯合復式稻谷干燥方法

有效

• 申請號: 201811559230.6
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109631500B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 鄭先哲;劉輝;沈柳楊;朱勇;劉釵;劉成海
• 申請（專利權）人: 東北農業大學
• 主分類號: F26B3/06
• 分類號: F26B3/06;F26B3/347;F26B21/00;F26B23/08;A23B9/08
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基于玻璃化轉變的微波與熱風聯合復式稻谷干燥方法屬于谷物干燥技術；本方法將玻璃化轉變技術與微波和熱風聯合干燥技術相結合，在稻谷顆粒內、外水分梯度處在≤6％的情況下，用微波使其快速升溫，在稻谷達到橡膠狀態時用熱風進行干燥，完成作業；本方法降低了稻谷爆腰率，節省干燥時間，提高干燥效率，減少干燥能耗。

技術領域

本發明屬于谷物干燥技術，主要涉及一種基于玻璃化轉變理論的稻谷微波、熱風聯合復式干燥方法。

背景技術

稻谷其內部主要成分是淀粉和蛋白質等，其中淀粉約占70％，屬于多孔介質膠體，在一般環境溫度下淀粉以玻璃態的形式存在于稻谷內部，隨著稻谷溫度的變化，稻谷內部的淀粉會變成橡膠狀態，在橡膠狀態下稻谷水分擴散系數和膨脹系數大，彈性模量小，變形能力高，且狀態轉變溫度與含水率呈負相關。經過大量試驗，各品種稻谷與玻璃化轉變溫度成線性相關，在稻谷濕基含水率為14.5％時，其玻璃化轉變溫度為50℃左右。新收獲的稻谷濕基含水率較高，一般22％-30％左右，直接儲藏會導致稻谷發芽、霉變，造成經濟損失。因此，需要對收獲的鮮稻谷進行及時干燥，使其濕基含水率達到安全貯藏含水率的14％左右。由于稻谷是較難干燥的谷物，且屬于熱敏性物料，不合理的干燥工藝和參數選擇，易使其產生大量裂紋，進而影響稻谷的干后品質。微波干燥技術在干燥谷物時存在著干燥不均勻、溫升快、爆腰明顯、成本高等問題。目前，我國在谷物干燥中主要采用熱風干燥。熱風干燥方法仍存在稻谷爆腰率高、能耗大、后期加工過程中的整米率改善不明顯等問題。

發明內容

本發明的目的就是針對上述現有技術存在的問題，結合稻谷干燥生產作業的實際需求，提出了一種基于玻璃化轉變的微波與熱風聯合復式稻谷干燥方法，本方法首次將玻璃化轉變技術與微波、熱風聯合干燥技術相結合，在稻谷顆粒內外水分梯度較小的情況下能快速升溫，在使稻谷達到橡膠態時進行干燥，達到降低稻谷干燥爆腰率、節省干燥時間、提高干燥效率、降低干燥能耗的目的。

本發明的目的是這樣實現的:基于玻璃化轉變的微波與熱風聯合復式稻谷干燥方法，所述方法將玻璃化轉變技術與微波和熱風聯合復式干燥技術相結合，在稻谷顆粒內、外水分梯度處在≤6％的情況下，用微波使其快速升溫達到橡膠狀態；在稻谷達到橡膠狀態時，再用熱風進行干燥；所述方法的具體步驟是：①、在初始濕基含水率21％-24％的稻谷表層溫度為20℃的情況下，將稻谷以5-10mm層厚狀態放入微波干燥裝置內，在1W/g的微波強度下進行微波加熱 60-75s，使稻谷顆粒表層溫度達到30℃，內部溫度45-48℃；②、將微波預處理后的稻谷放入密閉的緩蘇裝置中，在50℃下緩蘇30min，使稻谷顆粒整體溫度達到濕基含水率14.5％時對應的玻璃化轉變溫度50℃；③、將緩蘇后的稻谷放在干燥裝置內，以5-10mm層厚的稻谷狀態下，在熱風溫度55℃、相對濕度70％-80％、表觀風速0.4-0.6m/s 的條件下干燥110-130min，達到稻谷安全貯藏含水率14.5％，完成稻谷干燥。

本發明的有益效果是：基于稻谷玻璃化轉變理論與微波、熱風干燥理論相結合，利用微波能內、外同時加熱，且物料水分高的部分升溫快的特點，對稻谷進行快速預加熱處理，在使稻谷表面水分沒有大量蒸發的情況下，使稻谷內部先到達濕基含水率14.5％對應的玻璃化轉變溫度，在稻谷顆粒內外水分梯度較小的情況下達到橡膠狀態，進一步在密閉環境下緩蘇，使稻谷顆粒在不經過大的水分梯度情況下整體達到14.5％對應的玻璃化轉變溫度，并保持在橡膠狀態，稻谷在橡膠狀態下水分擴散阻力小，變形能力強，更有利于水分從谷粒內部流出，在后續的熱風干燥中有效降低了稻谷爆腰率，提高了工作效率，減少了能耗。

具體實施方式