連續性真空低溫糧食烘干塔的研發及性能介紹

程長青

連續性真空低溫糧食烘干塔的研發及性能介紹

程長青

在我國糧食產量創造自2004年起 “十一連增”的新紀錄時，糧食產量已站穩了6 000億kg的新臺階；但是干燥不及時而導致的“豐產不豐收”現象還時有發生，每年因霉爛而損失的糧食高達數百億kg！在東北三省、內蒙古等北方地區，當玉米收獲時已經進入嚴寒的冬季，不利于晾曬糧食；南方的雙季稻、多季稻的收割季節是梅雨季節，連陰天氣容易造成水稻發芽霉變。因此，糧食干燥機械化在某種程度上比田間作業機械化更為重要，它是谷物豐產、豐收的重要保障。我國糧食干燥的傳統方式是道路及地面晾曬，增加了糧食雜質，降低了糧食品質，帶來了交通隱患；而谷物機械化干燥對于提升糧食品質的作用有目共睹。伴隨著農村改革的腳步，農業生產經營組織模式正在發生深刻變化，突出表現在大型農場、家庭農場、農機合作社、農機大戶、農業種植大戶（專業戶）等新型農業經營主體的迅速崛起，改變了農業種植和經營模式，糧食集中、快速烘干問題比以往任何時候都更加迫切，由此也拉動了烘干設備市場的快速膨脹。

在上世紀5O年代初，我國從原蘇聯引進了糧食系列烘干機、烘干塔(房)，進行了烘干塔的國產化設計與制造，雖然形式很多，但基本結構大體相同。烘干塔均采用高溫強風烘干，干燥工藝流程為順流、逆流及順逆流的熱風進行糧食烘干。其存在烘干設備體積大，換熱器塔外換熱風，熱風一次性使用、余熱得不到利用、熱能利用率低、能耗損失大，熱風功耗大等問題。烘干時間長，烘干溫度不易控制，干燥后糧食破碎、焦糊粒和裂紋嚴重，品質差，造成流通環節損失增加。糧食的干燥需要保持其原有的色、香、味、形及營養成分，消除糧食傳統干燥過程中溶質失散、表面硬化、品質下降等問題。

1 真空低溫糧食干燥的原理

針對這種情況，人們采用了糧食真空烘干技術，在低壓的真空狀態下給糧食低溫干燥，解決了熱風溫度高、糧食烘干后品質差的問題。洛陽市遠弘真空干燥設備研發中心研制的連續性真空低溫糧食烘干塔能夠達到優質、節能、環保的三控目標，為糧食的低成本高質量干燥提供一種全新的解決方案，具有很強的市場競爭力。連續性真空低溫糧食烘干塔是通過抽去烘干塔內部空氣達到預定真空度后，去除烘干塔內糧食水分的設備。干燥作業時候，烘干塔內處于真空狀態，糧食內水分在負壓狀態下溶點、沸點都隨著真空度的提高而降低，真空導熱、散熱裝置高效能供熱，同時輔以冷凝器、真空機組抽濕降低水汽含量，使得糧食內水獲得足夠的動能脫離糧食。

糧食收獲后的水質量分數為18%～35%，商品糧的規定水質量分數要求為12%～14.5%。糧食種子由種皮、胚乳、胚組成，種皮由角質層構成，水分不易從種皮散出，只能夠從種子胚的位置散出。

（1）高溫熱風高壓烘干，糧食粒周圍是高壓狀態，糧食內的水分來不及由糧食種子胚位置散出，就在糧食粒內部膨脹，造成糧食種皮的裂紋、糧食粒的破碎，所以烘干就會需要很長時間。糧食在正常氣壓、環境溫度28～30℃狀態下干燥時，汽化速度為0.6 m/min。

（2）真空低溫烘干，糧食粒的周圍是真空負壓狀態，糧食內的水分很容易由糧食種子胚位置散出，不會造成糧食種皮的裂紋、糧食粒的破碎，烘干速度就很快了。糧食在真空低壓、真空溫度28～30℃狀態下干燥時，汽化速度為6～9 m/min。

水在正常氣壓壓力狀態下，98～100℃就開始沸騰，真空塔塔內的真空度為-95～-98 Pa，糧食中的水分的蒸發沸點是20～40℃左右。真空塔內的空氣阻力小，水的汽化速度就快，真空度越高，糧食中水分的汽化速度就越快，糧食低溫干燥速度就更快。

由于在真空負壓的條件下，水的汽化溫度一般降至20～40℃左右，使糧食在低溫的狀態下得到快速脫水干燥，連續性真空低溫糧食烘干塔保證了糧食原有的成分和營養物質不被破壞，經處理后的糧食還可保持原來的色澤。在真空干燥過程中，烘干塔干燥倉內的壓力始終低于大氣壓力，氣體分子數少，密度低，含氧量低，因而可以減少糧食染菌的機會或者抑制某些細菌的生長。

2 連續性真空低溫糧食烘干塔的設備組成

（1）輸送清理系統：主要包括皮帶輸送機、斗式提升機、圓筒清理篩、磁選器、進出料裝置、溜管等。輸送過程中要清除玉米中的粉屑、粉塵、棉麻編織物、鐵磁性物質等雜物，避免進入真空烘干塔的干燥倉內。

（2）控制系統：由控制柜、控制儀表、測量儀表、調節儀表、安全報警裝置、PLC可編程控制器、觸摸屏顯示器、在線測水分傳感器、溫度傳感器，以及各種開關電路組成，有效地監測、控制糧食干燥工藝過程的操作和保證烘干質量。

（3）真空干燥系統：由真空預熱倉、真空干燥倉、真空冷卻倉、真空卸料閥門、真空排氣裝置、真空機組、真空冷凝器、真空導熱散熱裝置、管道、真空儀表等組成。由于真空干燥塔內糧食溫度的可控性、一致性不受加熱介質溫度影響，只受真空度決定，整體要求抽氣能力和壓力穩定、性能良好，降低汽化蒸發溫度主要靠提高系統真空度來實現。

（4）正在研發的在線水分測試排糧自動化技術裝置：因為濕糧、潮糧的所含水分不同，需要不同的烘干時間，所以設定糧食達到一定的烘干水分后，就可以自動控制排糧，減少能耗，提高玉米烘干品質。

3 連續性真空低溫糧食烘干塔的烘干流程

連續性真空低溫糧食烘干塔的烘干流程是：首先要讓熱源裝置鍋爐開始工作，產生的熱能經熱管裝置連接到真空糧食烘干塔內的真空導熱散熱裝置、真空換熱散熱裝置中，使烘干塔內部溫度達到所需的溫度；將所需要烘干的糧食通過真空卸料閥門進料口，依次傳輸到預熱倉、干燥倉、冷卻倉內，熱能與濕糧食進行濕熱交換，糧食顆粒內水分汽化的水汽經真空排氣系統由導氣管排出，導熱管內的水汽經真空冷凝器冷凝后經真空機組排出；糧食通過預熱、干燥、緩蘇、干燥、緩蘇、干燥、緩蘇和冷卻完成干燥過程，達到要求的含水量后，經過出料口排出烘干塔外。

采用真空低溫烘干，有效提高導熱散熱效率，節省能源，縮短烘干時間，降低加工成本，低溫烘干保證了糧食種子的植物活性不被破壞，不影響糧食種子的發芽率。

4 遠弘“連續性真空低溫糧食烘干塔”主要技術規格

以連續性真空低溫玉米烘干塔為例： 處 理 量100～1 000 t/d；水質量分數降低幅度5～20百分點；干燥不均勻度≤1%；單位水量能耗＜3 800 kJ/kg；出塔玉米裂紋增加率≤5%；出塔玉米破碎增加率≤1%。

經真空低溫烘干的玉米顆粒色澤、氣味正常，無焦糊粒、爆花粒。

5 連續性真空低溫糧食烘干塔與熱風烘干塔性能比較及經濟性分析

現在市場上熱風糧食烘干塔烘干糧食的單位水量能耗5 800～7 500 kJ/kg，處理量100～1 000 t/d。包含附屬配套設施如地基處理、鍋爐、庫房、糧食輸運等，其售價在30～300萬元。熱風烘干糧食運營所需電費、煤炭費、工費等費用在40～80元/t。

連續性真空低溫糧食烘干塔烘干糧食的單位水量能耗2 800～3 800 kJ/kg，處理量100～1 000 t/d。烘干塔內部換熱，改熱風鍋爐為普通鍋爐，鍋爐投資減少一半，還可以去掉熱風風機和熱風筒的建設投資。包含附屬配套設施如地基處理、鍋爐、庫房、糧食輸運等設施，其售價可以定位在28～280萬元。烘干糧食運營所需電費、煤炭費、人工等費用在18～38元/t。

按照東北一個玉米烘干季，干燥加工300 t/d玉米計算：

（1）直接利益：節約運營成本15～20元/t，每天就是5 000元，一個月15萬元，一個烘干季4個月可以節省60萬元。

（2）間接利益：低溫干燥的玉米品質好，多種營養被保全，所以不是只能做飼料，還可以做淀粉、食品等；可以多賣20～50元/t，每天就是1萬元,一個月30萬元,一個烘干季4個月可以多收入120萬元。

6 結束語

遠弘“連續性真空低溫糧食烘干塔”克服現有市場上的連續性真空低溫烘干存在的不足，對設備和工藝流程進行了優化，增大了真空烘干塔干燥倉的有效容積，保證了糧食在干燥塔內能夠預熱、連續進出料及均勻排糧。同時，通過與熱風烘干塔的對比，發現連續性真空低溫糧食烘干塔節能明顯，經濟性突出，一個烘干季可節省60～120萬元，值得大力推廣。

作者信息：洛陽市遠弘真空干燥設備研發中心，471003，河南