粮食热风干燥自控实验系统探讨

粮油食品科技第21卷2013年第4期

仓储物流

粮食热风干燥自控实验系统探讨

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董上维，李宁宁，董殿文

(1．中捷机床有限公司，辽宁沈阳110142;2．中央储备粮沈阳直属库，辽宁沈阳110122;

3．辽宁省粮食科学研究所，辽宁沈阳110032)摘

要：提出了一套适用于玉米、稻谷等多品种粮食热风深层干燥实验研究的组合式实验系统，能

够实现顺流、逆流、顺逆流、横流、混流5种功能，且干燥段具有良好的互换性，可实现干燥过程的自动控制，能够控制干燥介质温度、干燥时间和干燥介质流量等主要参数，实时检测和自动记录物料温度、废气温度和相对湿度等烘干过程参数。对于干燥作业操作指导和实现干燥过程自动控制都有重要意义。

关键词：热风干燥;组合式;自控;实验系统中图分类号：TS205．9

文献标识码：A

文章编号：1007－7561（2013）04－0111－03

干燥是粮食生产的重要环节，粮食干燥是一个具有生物活动的复杂传热传质过程。干燥过程保证粮食干燥品质一直是国内外如何降低能耗、

学者们研究的重要课题。粮食干燥品质取决于粮最终含水率、热风温度、粮食温度、食初始含水率、

粮层厚度、粮食流速等多种因素。因此一套科学有效的热风干燥研究实验系统是深入研究干燥机干燥过程对粮食品质的影响、粮食干燥过程工理、

可为干燥机的设计艺参数的控制等方面的基础，

提供可靠的参数，对于保证粮食的干燥质量具有重要意义。

（1）顺流干燥段；（2）逆流干燥段；（3）顺逆流干燥段；

（4）横流干燥段；（5）混流干燥段

图1

五种可互换干燥段

生热风，热风由干燥段的进风端进入干燥段，在干燥段内穿过粮食层，经过粮食层的气流变成湿空气，由干燥部排风端的冷风道排出实验装置，如此不断循环，将谷物的水分带走。

1

1．1

实验系统的结构

系统结构

本实验系统为组合式自控实验系统，主要由干

2实验系统的主要技术参数

外形尺寸：1．5m×1．6m×3．5m；总装机功率：

传动系统、换热系统、参数监测和控制系统，燥主机、

以及测试控制软件等组成。1．2

干燥主机

本实验系统干燥主机由可互换的五个单独的干燥段独立完成，每个干燥段采用一种干燥方式，可分逆流、顺逆流、横流、混流功能，工作时别实现顺流、

选择安装其中的一个干燥段，完成相应的实验研究。这五个干燥段的外接口尺寸完全一致，互换方便。见图1。1．3

风道

实验装置的风道由热风道和冷风道组成，装在热风炉上的鼓风机产生的气流，

经电加热器加热产

收稿日期：2013－02－06

1983年出生，作者简介：董上维，男，辽宁沈阳人，助理工程师．

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≯25kW；风量控制范围：0～300m/h；热风温度调

控范围：室温～120℃；生产率：25～50kg/h；降水幅度：1次循环水分下降0．5%～5%。

3控制箱

本实验系统控制箱操作面板包括电源电压指示

热风温度表、上段粮温表、下段粮温表、湿度表、表、

急停按钮、报警指示声光灯、加热指示灯、手动/自动切换开关、多功能控制器、排粮调速设定显示表、热风调速设定显示表、进料启动/停止按钮、通风启动/停止按钮、加热启动/停止按钮、排粮启动/停止按钮等。

其中手动/自动切换开关用于选择手动模式或自动模式。手动模式时，进料、通风、加热、排粮启

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动/停止按钮起作用，可随时任意启动或停止每一设备按照机器内项；自动模式时手动控制按钮无效，

部的设定程序执行或者由计算机来控制各个电机或加热器的启停。

温度。

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采集参数的图形显示部分，可实时显示废气温度、湿度、热风温度、上段粮温、下段粮温的曲线。4．3

查看干燥曲线

“查看曲线”点击按钮，弹出窗口，见图4。通过窗口中的路径可选择要查看的干燥曲线，点击“曲，线选择”在下拉表中选择干燥曲线或速率曲线。窗口中曲线数据数组包含了干燥时间、干燥过程相干燥过程的谷物温度、干燥实验应时间的谷物水分、中干燥介质的温度等参数

。

4实验系统的控制软件

本实验系统控制软件采用菜单与窗口对话方式

实现输入、输出功能；系统内存有多种烘干曲线，可以对不同物料设置不同工艺曲线，也可以在工作界面直接选定烘干参数。4．1

主控界面

在系统主控界面左侧为时间设定部分，其主要功能是对控制箱中的多功能控制器的干燥时间进行设置，按照设定的时间进行干燥实验。

主控界面中间部分为实时显示的热风和上下段粮食的温度，风机和排粮位置分别显示的是风机的转速、风量和排粮速度。

“启动”，主控界面右侧按钮中的四组和“停止”可相应地对干燥实验台的提升机、热风机，加热器、排粮机进行启动和停止操作。如果遇到紧急情况，“急停”，则点击使所有控制器和电机进入停止运行状态。见图2

。

图4查看干燥曲线

4．4建立干燥曲线

“建立干燥曲线”，点击弹出干燥曲线建立窗

口，见图5。在数组表中分别输入时间、水分、谷物温度和干燥介质温度，点击“确认”按钮将建立的干，燥曲线存储到某一路径下。点击“返回”可回到控制程序主界面

。

图2系统主控界面

4．2数据曲线工作界面

数据曲线工作界面主要内容包括控制参数的设

置和所采集参数的图形显示。见图3

。

图5建立干燥曲线

4．5调用曲线

“调用曲线”点击按钮，弹出曲线调用的窗口，

见图6。在路径中输入或选择要使用的曲线路径和手动填入要设定的目标水分，然后点击“确名称，

，“返回”认”点击按钮回到主控界面。系统将按照

图3

数据曲线工作界面

曲线数据对风机进行控制，到达目标水分后系统自动关闭加热器，并产生报警。

控制的参数包括排粮速度、风量、风速和加热器

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实验系统的应用

本自控实验系统经过多次实验运行，达到了设计目标，可由主机控制工作，也可脱离主控机由控制面板按钮操作控制工作。系统可实现干燥过程的自动控制，能够控制干燥介质温度和流量、干燥时间等主要参数，监控废气温度和相对湿度，进行数据自动采集和分析；能够实时检测和自动记录物料温度、废气温度和相对湿度，实时记录烘干过程参数，将该过

图6调用曲线

4．6查看干燥实验历史数据

“历史数据”点击按钮，弹出干燥数据曲线窗

图示说明；可以模拟谷物干燥过程进行统计分析、

程，确定谷物干燥合理工艺参数和流程，能够研究干燥后物料品质变化规律等，对于干燥机设计、干燥作业操作指导和实现干燥过程自动控制都有重要

●意义。

口。在窗口中通过文件路径选择不同的数据文件，在数据选择中选择干燥数据中不同的干燥参数，也可对所选择的干燥曲线打印输出。

檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪(上接第14页)

mmH2O，L值≥90mm，吹泡P/L值：0．40～0．80。当面粉的品质指标在这些范围之内时，炸制的油条总评分均在80分以上。

（4）由回归分析得出，方程得分与油条总评分相关系数为0．939，呈极显著正相关，故可以以方程尽量减少人为评价得分对油条总体质量进行分析，

P值、L值和P/L值分误差。以灰分、湿面筋、白度、则油条总评分=52．174－23．579×灰别为自变量，

分+0．305×湿面筋+0．459×白度－0．066×P值+0．079×L值－5．302×P/L值。参考文献：

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［6］张杏丽，郭祯祥，姚显伟．面粉质量对鲜湿面条品质的影响研究

3结论

通过对20种不同类型小麦粉理化指标与吹泡

指标的测定，以及油条的实验室制作及评价，通过相关性分析及回归分析，可以得出以下几个结论：

（1）小麦粉的湿面筋含量和白度与油条总评分呈显著正相关，灰分、面筋指数以及降落数值与油条总评分呈负相关，但相关性不显著。湿面筋含量主要影响油条的比容（r=0．625）以及组织结构（r=0．481）；白度对油条的各项指标都有一定的正相关；灰分主要影响油条的色泽及组织结构，相关系数分别达到－0．770和－0．449。

（2）吹泡P值、L值以及P/L值均与油条品质存在较为明显的关系，其中P值和P/L值与油条品相关系数分别为－0．721和质呈显著负相关，

－0．834，这两个指标均与油条的口感、气味、比容呈极显著负相关，同时对油条的外观和组织结构也呈显著负相关。L值对油条的总评分呈极显著正相关，相关系数为0．660，且L值对油条口感、气味、比容的影响均达到极显著水平。

（3）用于制作优质油条的小麦粉理化指标范围：灰分含量≤0．60%。湿面筋含量：30%～33%，白度≥80%；吹泡指标范围：吹泡P值：50mmH2O～80

J］．粮食工程，2010：45－48．●进展［