[发明专利]一种逆流式气流快速干燥谷物的工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于谷物干燥的技术领域，涉及一种逆流式气流快速干燥谷物的工艺方法。其工艺原理是根据不同种类谷物的特性条件及其干燥工艺要求，将谷物的干燥过程分为预热、干燥、缓苏和冷却等工艺阶段，针对具有不同热敏性及含湿率的待干燥谷物，在干燥阶段采用差异性处理的工艺流程进行更有效的分阶段干燥，在预热和冷却阶段采用余热回收和利用技术降低工艺过程的能耗并提高系统的干燥能力；根据不同谷物的干燥工艺条件，选择不同的干燥介质进行逆流式气流干燥; 通过控制干燥介质的工作温度及流速，使谷物在可接受的温度条件下快速脱湿，达到谷物干燥的目的，并使干燥后的谷物符合质量要求。

该工艺方法是在优化谷物干燥流程的基础上，通过一个按照所述工艺方法设置并符合其运行流程的工艺操作系统实施的。本项技术适用于对不同热敏性的谷物进行干燥处理，具有快速高效干燥谷物的特点，并可得到十分明显的节能减排和环境友好的综合效果。

技术背景

气流干燥被称为“瞬间干燥”，是采用高温气流作为干燥介质，使固体物料在流态化条件下与气流直接接触，通过二者之间的相对运动强化传热和传质过程，达到快速干燥物料目的的一种干燥技术。因为气流干燥具有干燥强度大、物料干燥过程所需时间短、干燥介质与被干燥物料之间允许存在较高温差等特点，已经广泛地应用于化工、能源、医药、食品、农业及矿业等领域。

谷物是农业产品中数量最大且对人类最为重要的一类产品，由于至今主要谷物的生产过程仍然需要服从大自然的规律，故会受其收获季节性和天气条件的影响，给收获后谷物产品的储存和再加工带来问题和困难，其主要问题是新收获的谷物含湿率高且易于导致变质，其主要困难是同一时间收获大量的谷物需要在短期内完成干燥，达到其仓储标准条件后方可储存。据统计数据，我国每年因谷物含湿率问题发生霉变等造成的损失约有2500万吨，其比例高达谷物年产量的5%以上。

选择谷物的干燥处理工艺，需要根据各种谷物的性质、用途、含湿率和仓储条件及再加工要求等综合因素进行确定。除了其干燥效率和成本之外，选择谷物干燥工艺应当考虑到所采用的干燥方法及设备，由于过热或污染或机械损伤等原因，在干燥过程中对谷物质量可能带来的损害。例如，玉米、小麦、稻谷和谷物种子各自具有其不同程度的热敏性，当它们分别被加热到60℃、50℃、45℃和40℃以上时就会因超过其质量变化控制温度，致使其中一定比例的谷物出现表面爆裂或破碎造成粮食损失，当被加工成粮食或作为工业原料使用时，其内在品质或口感会受到影响，尤其是谷物种子将会因超温降低其生物活性从而影响农业生产，若需要保证其良好的生物遗传性，则对其干燥条件的要求更为苛刻。采用气流干燥方式，根据谷物的特性及含湿率条件，干燥介质的适用工作温度一般在环境温度至160℃范围。

根据湿谷物干燥过程的干燥特性和传热及传质理论分析，其干燥过程可分为三个阶段，即预热阶段、恒速蒸发阶段和降速蒸发阶段，在三个阶段中干燥介质与谷物之间的加热条件和干燥特性具有很大差异，其差异表现在干燥介质与谷物之间的温差和谷物的内部与外部湿度差的均衡速度，对其干燥速率及干燥装置工作效率的影响结果是不同的。为了适应多种谷物的性质及其含湿率的变化，谷物干燥应当采用具有普遍适用性的工艺条件，即干燥系统及其设备的工作特性能够满足不同条件的谷物在干燥过程中对传热及传质的需要，并符合在不同干燥阶段谷物干燥特性变化的要求，通过对干燥介质工作温度及其操作条件的适度调控，能够为谷物提供最佳干燥速率条件下的干燥介质温度和流速，还需要为干燥过程中的谷物提供适当的升温和缓苏条件，促使其尽快达到内部温度和湿度的均衡，有利于其内部水分向外部扩散并被蒸发。根据不同种类谷物的性质、干燥过程的规律及气流干燥方法的特点，通常会把谷物干燥的复杂过程分成几个工艺阶段实施，例如预热、干燥、缓苏和冷却等阶段，各阶段的工艺目的和处理技术及其操作参数有所不同。通过对干燥工艺合理设计，并对干燥系统的性能适当配置和对设备的能力优化组合，可以使干燥系统的能力和效率达到最佳状态。