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5GSH-16型水稻保质干燥机的研制
汪春 李爱平
（黑龙江八一农垦大学，大庆，163319）
摘 要：水稻干燥后的品质问题是水稻干燥的关键问题，水稻干燥不仅要求生产率高，还要保证干燥后的品质好。本论文从水稻保质干燥原理出发，设计并简述了5GSH-16型水稻保质干燥机的工艺流程、结构特点及主要设计参数。该机型采用五级顺流连续式加热及缓苏和一级逆流冷却的干燥工艺，间接加热，热风温度在50～160℃之间自动控制，通过生产实践证明该机型具有热效率高，节能显著，烘干品质好，单位质量成本低，自动化程度高等优点。
关键词：水稻；爆腰率；干燥机；保质干燥
Study and Manufacture of 5GSH-16 Type of Conservation Rice Dryer
Wang chun Li ai-ping
(Hei Long Jiang August First Land Reclamation University，Daqing city，163319)
Abstract：Rice quality is the key problem of rice drying to solve， the rice drying requires not only the productivity to be high but also the quality to be good .This paper introduced the design of 5GSH-16 type conservation rice dryer and the process of drying technology， characteristics of it’s structure and the main design parameters on the basis of rice conservation drying theory .this type dryer adopts 5 stage consistent heating and tempering and a stage of countercurrent cooling drying technology and heats indirectly. The air temperature can be controlled automatically between 50~160 degrees Centigrade. through production and practice application it can be proved this type dryer has a high thermal efficiency， remarkable energy-conservation ，good production quality， low unit cost and high degree automation advantages.
Keyword：rice；crack ratio；dryer；conservation drying
0 引言
水稻是我国主要粮食作物，近年来东北垦区水稻种植面积迅速扩大，东北寒区水稻收获在十月初，气温在0℃左右，收获季节紧，因此大部分水稻采用水稻联合收获机联合收获， 收获后的水稻含水率高，水稻收获后的干燥问题便成了十分迫切的问题。而干燥后的品质问题是水稻干燥的关键。水稻干燥不仅要求生产率高，还要求干燥后品质好，即爆腰率低，口感好。美国的资料表明，高等级大米(碎米率低于10%)与低等级大米的差价约为100美元/吨，我国稻谷年产量约为118亿吨，但因大米的品质不高，达不到国际市场对品质的要求，影响了稻米的出口和创汇。因此研究开发性能优良、工作安全可靠、制造成本及干燥成本低廉且能保证干燥品质的稻谷干燥设备，对保证我国水稻的加工及稻米在国际市场上的竞争力具有重要意义。
1 5GSH-16型水稻保质干燥机的设计方案
1.1 设计要求
稻谷的干燥不同于其它粮食作物，稻谷籽粒由坚硬的外壳和米粒组成，干燥时外壳起着阻碍籽粒内部水分向表面转移的作用，所以稻谷的干燥较其它作物更困难，同时稻谷干燥时容易出现爆腰，影响稻米的品质，因此设计水稻干燥机时应考虑满足生产率及干燥品质要求，同时还应考虑满足热效率高、环保、节能、干燥成本低等要求。
1.2 干燥工艺流程
根据对水稻的谷物特性及国内外有关资料的分析， 干燥水稻时为保证干燥品质，介质温度不能过高，同时要控制粮食本身的温度。采用不同的干燥工艺，其粮温和风温的差值是不同的。在黑龙江八一农垦大学工程学院干燥实验室进行了逆流、混流、顺流等几种干燥工艺的试验研究，研究了干燥工艺对粮食温度的影响进而对品质的影响，研究结果表明：与其它几种干燥工艺相比，顺流干燥时粮温和风温相差最大，风温高达120℃时粮温仍可保持在42℃以下。对水稻品质破坏的影响最小，因此采用顺流干燥工艺有利于满足生产率并保证烘后品质。
采用具有缓苏功能的干燥工艺，即加热→缓苏→加热→缓苏→五级顺流式干燥工艺，在缓苏过程中，使内部水分向表面扩散，降低籽粒内部的水分梯度，使内外水分趋于平衡，可消除籽粒本身的热应力，减小爆腰率。
同时有研究表明稻谷干燥时降水过快或冷却过快均易产生爆腰，为了保证稻谷的干燥品质，干燥速度不可过快，日本的研究认为干燥稻谷时降水率应控制在0.8%~1%以下，因此应选择多级干燥工艺。既可保证干燥后品质，又可达到一次降至安全水分，实现连续干燥作业。基于以上研究及分析，5GSH-16型水稻保质干燥机采用五级顺流缓苏干燥工艺。其具体工艺流程如下：
水稻→预储→Ⅰ级加热→Ⅰ缓苏→Ⅱ级加热→Ⅱ缓苏→Ⅲ级加热→Ⅲ缓苏→Ⅳ级加热→Ⅳ缓苏→Ⅴ级加热→Ⅴ级缓苏→逆流冷却→排粮。
2 主要结构及技术性能参数
2.1 结构
5GSH-16型干燥机主体采用双层金属单塔式结构，中间使用岩棉进行保温。结构主要包括上盖、五层缓苏段、五层进气段、排气段、冷却段及底座、排粮等几部分。目前，烘干机采用的换热器形式较多，但多数存在以下缺点：热效率低、使用寿命短。本机的换热器为WRFL-120型卧式热风炉，该炉采用卧式套筒结构，其炉体采用两体结构，该结构避免了炉火对换热器的烧损，延长了使用寿命，热效率高，可达70%以上，保证了烘干机的性能要求。以加热的新鲜空气为热介质，对稻谷的污染小，同时由于采用了保温结构减少了热量损失，适于北方使用。排粮结构采用滑板外槽轮式结构，用水平输送带输送排粮，降低了水稻的破碎率。干燥机结构示意图如图所示。
2.2 主要技术参数
通过试验台试验，确定了5GSH-16型水稻保质干燥机的主要参数及性能指标如下：
主机结构尺寸：2080×3080×18290mm
配套提升机生产率：60t/h
配套热源：WRFL-120型卧式热风炉
整机容积：100m3
装机粮重：70t
3 主要工艺参数及设计依据
3.1 设计依据
5GSH-16型水稻保质干燥机工艺参数设计主要从以下几个方面考虑：爆腰率、介质温度、粮食温度、生产率，能耗及干燥机主要结构尺寸。
在保证生产率的条件下减少爆腰率是保质干燥的设计依据。为了保证烘后品质，减少爆腰率，必须采用较低的介质温度，结合顺流干燥工艺特点及该机一机多用的要求，该机介质温度可选择50~160℃。烘干水稻时温度选择90℃以下，通过试验此时粮食温度可控制在40℃以下，该温度可以满足稻谷干燥后的品质要求。
3.2 主要参数的确定
1) 小时去水量的计算 
4 性能测试与试验
由黑龙江省科学技术厅对5GSH-16型水稻保质干燥机进行了性能测试，测试结果如表所示。
5.经济效益分析
通过节能、节电、节人工等计算，该机单位烘干成本降低20％左右，按日生产300吨计算，每个烘干周期可烘干水稻6万吨。其产值约为180万，节约成本36万，经济效益60万，当年既可收回成本并赢利。
由于烘干品质好，爆腰率明显低于国家标准，相对地提高了粮食等级。由于本机烘干后的水稻糙米的裂纹及龟裂的比率很小，因此在烘后将水稻加工成大米的过程中，碎米率低，提高了水稻的出米率，经试验出米率提高5％以上。水稻按7500kg/kh2计算，每公顷可多出米150千克，按市场价可增收150元，垦区1000多亩水稻每年增收3亿元以上。经济效益相当可观。
6 结论与创新
测试结果和对实际干燥作业考核表明，5GSH-16型谷物烘干机完全满足设计要求，并得出如下结论与创新：
1) 该机烘干水稻，其烘干品质好，干燥不均匀度、爆腰率等指标明显低于国家标准。
2) 该机以燃煤间接加热，热风炉为卧式套筒结构且采用炉体与换热器分体结构，使用寿命延长，其热效率可达70％以上。
3) 该机主体采用单塔式结构，并采用五级顺流高温加热及缓苏，逆流冷却及排粮干燥工艺，较好地解决了水稻干燥中存在的热风温度低、均匀性差、结构庞大、生产率低等问题。
4) 该机排粮结构采用滑板式外槽轮结构，用水平输送带输送排粮，降低了水稻的破碎率，对提高水稻干燥的品质具有重要意义。同时该机具有良好的通用性，通过温度调节可用于烘干玉米、小麦等。
参考文献
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