路云龍 ， 張千紅 ， 周懿涵 ， 王 媛 ， 程宇晨 ， 朱夢(mèng)偉

（西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 咸陽(yáng) 712100）

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年糧食總產(chǎn)量高達(dá)10 000億斤，巨大的糧食產(chǎn)量給糧食的產(chǎn)后處理工作帶來(lái)了巨大壓力。以小麥為例，我國(guó)小麥種植面積全球第三，多達(dá)3.542 6億畝，年產(chǎn)量1.34億t[1]。當(dāng)小麥從田間收獲時(shí)，其自身含有干物質(zhì)和水。雖然水是植物生長(zhǎng)和谷物生產(chǎn)所必需的，但是谷物成熟后水分過(guò)多會(huì)導(dǎo)致其儲(chǔ)存出現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題。谷物水分含量表示為水分占谷物重量的百分比。例如，100 kg水分含量為13% 的小麥含有 13 kg水分和 87 kg干物質(zhì)小麥。小麥水分含量和溫度在決定安全儲(chǔ)存期限方面起著至關(guān)重要的作用。通常，干燥的谷物顆粒和較低的溫度會(huì)增加安全儲(chǔ)存時(shí)間。相比之下，更潮濕的小麥種子和更高的溫度會(huì)增加害蟲(chóng)、昆蟲(chóng)、霉菌和真菌，而這些會(huì)對(duì)小麥質(zhì)量和其市場(chǎng)價(jià)值產(chǎn)生較大的影響。因此，小麥干燥和儲(chǔ)存的主要目標(biāo)是管理小麥種子周圍空氣的溫度和濕度，最大限度地減少小麥本身質(zhì)量和市場(chǎng)價(jià)值的損失，同時(shí)為市場(chǎng)保留品質(zhì)更好的小麥產(chǎn)品。保持小麥質(zhì)量需要在收獲后，將小麥干燥至安全的含水量水平，然后將小麥溫度降低并保持在環(huán)境空氣溫度以內(nèi)。

1 小麥干燥理論研究

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和干燥理論的豐富，各種干燥方法及干燥機(jī)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，如臥式旋轉(zhuǎn)干燥機(jī)、稻谷工業(yè)化流化床干燥機(jī)、斜床式干燥機(jī)、渦流式稻谷干燥機(jī)。在研究這些干燥技術(shù)后，筆者發(fā)現(xiàn)，無(wú)論其外在措施如何，通用的干燥介質(zhì)都是熱空氣。

收獲谷物后常用的干燥措施包括常壓低溫真空干燥、熱風(fēng)干燥、太陽(yáng)能干燥、熱泵干燥、就倉(cāng)干燥、蒸汽干燥、紅外輻射干燥、微波干燥以及組合干燥等[2]，就筆者調(diào)研情況來(lái)看，常壓熱風(fēng)干燥仍為應(yīng)用最廣泛的小麥干燥方法。傳熱傳質(zhì)理論是熱風(fēng)干燥的理論基礎(chǔ)，然而在工程實(shí)踐中更多的是要借助小麥干燥試驗(yàn)取得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模型，主要有薄層干燥、深層干燥和實(shí)物干燥模型等方法，其中薄層干燥是基礎(chǔ)試驗(yàn)方法，用于取得數(shù)據(jù)和建立模型，深層干燥和實(shí)物干燥模型主要用于理論和模型驗(yàn)證。薄層干燥是指物料厚度小于2 cm的床層在一定狀態(tài)的干燥介質(zhì)（熱空氣）中進(jìn)行的干燥，在一定參數(shù)條件下，物料濕含量隨著干燥時(shí)間的變化規(guī)律，進(jìn)一步建立薄層干燥方程，為深層干燥、干燥裝備的研究及干燥過(guò)程的優(yōu)化提供理論基礎(chǔ)。

1.1 國(guó)外研究進(jìn)展

在國(guó)外，干燥領(lǐng)域?qū)＜抑饕\(yùn)用薄層干燥理論對(duì)農(nóng)作物和經(jīng)濟(jì)作物進(jìn)行研究。著名的Page 方程[3]是美國(guó)Page教授在1949年以玉米為對(duì)象采用了薄層干燥實(shí)驗(yàn)得出，該方程奠定了薄層干燥理論的基礎(chǔ)，為日后的相關(guān)研究提供了思路。Thompson教授在1967年對(duì)當(dāng)時(shí)現(xiàn)有的谷物干燥機(jī)開(kāi)展了調(diào)查研究，并建立了模擬干燥過(guò)程的狀態(tài)方程。由于當(dāng)時(shí)的理論局限，該模型只考慮了水分與熱空氣在一定條件下的平衡狀態(tài)，并沒(méi)有多加假設(shè)其他限制因素，存在相當(dāng)大的缺陷。1980年，Wongwises教授以長(zhǎng)粒稻谷為研究對(duì)象，建立了其在不同條件下的干燥速率模型。隨后的幾十年間，研究者的研究對(duì)象轉(zhuǎn)為研究薄層干燥理論內(nèi)涵。Parti等建立了一套用于谷物干燥的薄層理論模型。1992年，Miketinac 等首次得到了薄層干燥中的傳熱系數(shù)值。進(jìn)入21世紀(jì)，研究者們不再僅限于稻谷，以多品種的谷物進(jìn)行干燥研究，深入薄層干燥的理解。Vega-Mercado 等[4]在論文中簡(jiǎn)略描述了谷物干燥的研究進(jìn)展，并且指出薄層干燥技術(shù)應(yīng)被劃分為第4代干燥技術(shù)范疇。2003年，Doymaz和 Pala采用不同濃度的浸泡液對(duì)玉米進(jìn)行了薄層干燥試驗(yàn)并研究其熱風(fēng)干燥速率，得到了浸泡過(guò)的玉米與原玉米相比干燥速率增加的理論，論證了 Page 方程在玉米干燥領(lǐng)域的權(quán)威性。2007年，Wongwises 和Thongprasert對(duì)比了薄層和深床兩種不同方法在稻谷干燥時(shí)的效果，并建立了干燥時(shí)間的回歸方程。同年，Kashaninejad等運(yùn)用空氣溫度、空氣濕度、空氣流速來(lái)描述開(kāi)心果在不同的數(shù)學(xué)模型下的薄層干燥過(guò)程。之后的10年間，研究者們開(kāi)始跨領(lǐng)域、交叉學(xué)科來(lái)對(duì)谷物干燥進(jìn)行不同方向的研究。例如：2011年，Hacihafizoglu 等采用有限元因素對(duì)玉米薄層建立了模型，給出了相比持續(xù)干燥，間歇性干燥更有效的結(jié)論。2012年，Alibas[5]在真空條件下，以紅辣椒為研究對(duì)象進(jìn)行薄層干燥試驗(yàn)，研究了其干燥速率與溫度和環(huán)境變換的影響。2014年，Kucuk對(duì)過(guò)去10年間的薄層理論模型進(jìn)行了總結(jié)性的描述，并比較不同模型的優(yōu)劣。2016年，Ruhanian和Movagharnejad等采用最新的紅外技術(shù)，研究了馬鈴薯厚度與紅外強(qiáng)度對(duì)于薄層干燥效果的影響。2017年，Jiang采用有限元差分法，解出了最優(yōu)厚度的使用邊界。2018年，Prakash以兩個(gè)不同的單變量方程來(lái)描述長(zhǎng)粒水稻的薄層干燥，指出了空氣和籽粒的品質(zhì)對(duì)干燥速率的影響。這些國(guó)外學(xué)者的研究，為不同谷物的干燥提供了許多經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停@為小麥干燥的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2 國(guó)內(nèi)進(jìn)展

與國(guó)外的研究相比，國(guó)內(nèi)在谷物干燥的領(lǐng)域雖然起步晚，但是成果不菲。曹崇文等于1984年進(jìn)行農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的干燥研究，總結(jié)并得出了一系列薄層干燥數(shù)學(xué)模型[6]。1993年，王登峰和李慧珍以新收獲的玉米為樣本，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出了對(duì)干燥因素影響較大的因子。21世紀(jì)初，我國(guó)研究者采用不同的先進(jìn)手段對(duì)不同的谷物薄層干燥理論開(kāi)展調(diào)研。2003年，高波等對(duì)以往高含水谷物的干燥模型進(jìn)行了再擬合，得到了全新的適用該類型的模型，并取得了優(yōu)異的成果。2005年，彭桂蘭等探討了不同溫度風(fēng)力、風(fēng)速對(duì)蘿卜絲干燥速率的影響，優(yōu)化了Page模型并且采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)Page模型預(yù)測(cè)模擬結(jié)果。殷麗春和毛志懷等延續(xù)了這一研究，并增加了不同變量。2006年，趙春雨等進(jìn)行了有關(guān)玉米多段干燥過(guò)程溫度與烘干后糧食含水率之間關(guān)系的研究，取得了一定成果[7]。同年，任海軍根據(jù)調(diào)研文獻(xiàn)中的干燥曲線，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了新的干燥設(shè)備，提高了自動(dòng)化干燥的進(jìn)程。2007年，劉中深等使用Page方程，研究了低溫干燥與真空度的關(guān)系。2008年，楊俊紅等采用干燥實(shí)驗(yàn)得出了種皮會(huì)阻礙籽粒干燥的結(jié)論。2009年，史英春等以油菜籽為對(duì)象進(jìn)行研究并調(diào)整干燥流程，實(shí)現(xiàn)預(yù)熱—干燥—緩蘇—冷卻和預(yù)熱—干燥—冷卻的工藝，給出了不同作物最合適的干燥參數(shù)值。2011年，王寶和等對(duì)薄層干燥技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜合評(píng)述，并簡(jiǎn)要介紹了各種類型的薄層干燥方程[8]。2012年，Yi開(kāi)創(chuàng)性地采用威布爾分布模型預(yù)測(cè)并優(yōu)化了干燥實(shí)驗(yàn)。2013年，王赫等確定了影響玉米干燥的不同參數(shù)優(yōu)先程度。2014年，任麗輝等在前人的基礎(chǔ)上，完善了種子含水量以及風(fēng)力風(fēng)速對(duì)干燥率的影響。同年，宋佳改造了薄層干燥試驗(yàn)裝置，進(jìn)行了固定深床干燥試驗(yàn)，通過(guò)對(duì)比深床干燥試驗(yàn)結(jié)果和實(shí)際干燥機(jī)干燥試驗(yàn)結(jié)果，證明了建立的偏微分方程具有較好的精度和可信度。2015年，弋曉康設(shè)計(jì)出第一臺(tái)專門干燥紅棗的機(jī)器[9]。2016年，陳思羽等建立了谷物平衡水分與相對(duì)濕度在不同溫度下的關(guān)系模型，并擬合了小麥、稻谷、玉米等谷物的解吸與吸附過(guò)程的吸著等熱曲線回歸方程。同年，溫海江等測(cè)定了不同溫度條件下，熱風(fēng)速率及谷物切片厚度對(duì)于干燥理論的影響。尹慧敏等以薄層干燥試驗(yàn)為研究手段利用Weibull分布函數(shù)擬合了馬鈴薯的干燥曲線，并給出了測(cè)量對(duì)象不同參數(shù)的取值優(yōu)先值。2017年，陳俊軼探究了干燥對(duì)馬鈴薯內(nèi)在品質(zhì)的影響。2018年，高雪等針對(duì)冷凍后水稻，采取低溫干燥，研究了不同溫度下干燥與其解凍后品質(zhì)的關(guān)聯(lián)[10]。2019年，徐澤敏等以糙米爆腰增率為輸出項(xiàng)，通過(guò)低溫薄層干燥試驗(yàn)取得數(shù)據(jù)并建立了數(shù)學(xué)模型，研究結(jié)果證明了干燥時(shí)間、真空度和干燥溫度是影響干燥品質(zhì)的重要因素，且影響程度先后次序?yàn)楦稍餃囟取⒏稍飼r(shí)間、真空度。

通過(guò)總結(jié)國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，雖然在該領(lǐng)域我國(guó)發(fā)展時(shí)間晚于發(fā)達(dá)國(guó)家，但研究進(jìn)程并未落下，且在最新的領(lǐng)域內(nèi)，不斷展現(xiàn)我國(guó)學(xué)者的風(fēng)采。

2 小麥干燥過(guò)程及其對(duì)小麥品質(zhì)的影響

小麥的干燥涉及將小麥暴露在相對(duì)濕度（RH）較低的空氣中，這將導(dǎo)致小麥中的水分蒸發(fā)，從而去除小麥中的水分。由于干燥做法會(huì)對(duì)小麥籽粒品質(zhì)產(chǎn)生重大影響，因此了解谷物干燥的一些基本原理很重要。

2.1 除濕

在小麥這類谷物中，水分存在于兩個(gè)地方：谷物表面的“表面水分”和谷粒內(nèi)部的“內(nèi)部水分”。當(dāng)小麥暴露在熱空氣中時(shí)，表面水分很容易蒸發(fā)，而內(nèi)部水分的蒸發(fā)則要慢得多，因?yàn)樗紫纫獜男←渻?nèi)部移動(dòng)到外表面，也就是說(shuō)，小麥表面水分和內(nèi)部水分以不同的速率蒸發(fā)，這種差異導(dǎo)致不同干燥時(shí)間的干燥速率不同。干燥速率的定義為干燥過(guò)程中谷物水分含量下降的速率。它通常以每小時(shí)去除的水分百分比 （%/hr）表示。小麥烘干機(jī)的典型干燥速率在 0.5%/hr 到 1 %/hr 的范圍內(nèi)。如圖1所示的干燥曲線顯示了谷物水分含量（MC）和谷物溫度隨時(shí)間的變化。從圖中可以看出，干燥速率不是恒定的，而是隨時(shí)間變化的。谷物的溫度同樣隨時(shí)間變化。

圖1 谷物水分含量和谷物溫度隨時(shí)間變化曲線

2.2 干燥周期

在圖1所示曲線的基礎(chǔ)上，3個(gè)不同的干燥階段將在時(shí)間上連續(xù)發(fā)生。

1）Ⅰ預(yù)熱期（干燥速率幾乎為0）：當(dāng)潮濕小麥暴露在熱空氣中時(shí)，最初僅觀察到小麥含水量發(fā)生了非常輕微的變化。這是因?yàn)楦稍锟諝庵刑峁┑乃袩崃慷加糜趯⑿←溂訜岬礁稍餃囟取?/p>

2）Ⅱ恒速期（干燥速度隨時(shí)間恒定）：一旦小麥處于干燥溫度，水分開(kāi)始從小麥表面蒸發(fā)。在此期間，干燥空氣中的所有熱量都用于蒸發(fā)表面水分，并且從小麥中去除的水分量是恒定的。因此，它被稱為恒定速率時(shí)期。在此期間，小麥溫度也是恒定的。

3）Ⅲ降速期（干燥率隨時(shí)間下降）：隨著時(shí)間的推移，內(nèi)部水分出現(xiàn)在表面的時(shí)間更長(zhǎng)，水分的蒸發(fā)不再隨時(shí)間恒定。此時(shí)，干燥速度會(huì)下降，干燥空氣中的一些熱量會(huì)加熱谷物。對(duì)于小麥，下降期通常發(fā)生在小麥水分含量大約18%時(shí)[11]。

輸入為1rad的階躍輸入時(shí)，基于自調(diào)整因子模糊PID與傳統(tǒng)模糊PID響應(yīng)曲線如圖2所示。由圖2可以看出，基于自調(diào)整因子模糊PID的超調(diào)量接近于0，調(diào)節(jié)時(shí)間為0.3972s，傳統(tǒng)模糊PID的超調(diào)為4.026%，調(diào)節(jié)時(shí)間為0.4617s。所以得到基于自調(diào)整因子模糊PID與傳統(tǒng)模糊PID相比具有更好的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。

通過(guò)使用18%水分含量和干燥曲線特性作為指導(dǎo)，可以對(duì)小麥的干燥程序提出一些建議。無(wú)論小麥?zhǔn)窃陉?yáng)光下自然干燥還是使用人工谷物干燥機(jī)，都可以使用這些準(zhǔn)則。

2.3 干燥速度和溫度

當(dāng)小麥內(nèi)水分含量高于18%時(shí)，小麥干燥速度可以通過(guò)提供更高的溫度或更多的干燥空氣而提高（即干燥會(huì)更快），而小麥籽粒溫度不會(huì)發(fā)生重大變化。水分含量低于 18%時(shí)，干燥空氣溫度的增加并不會(huì)增加干燥速率，但會(huì)增加小麥溫度并可能損壞小麥品質(zhì)。因此，較高的干燥空氣溫度可用于將小麥快速干燥至18%水分含量（以去除表面水分），但應(yīng)使用較低的溫度來(lái)去除小麥的內(nèi)部水分。

對(duì)于小麥而言，出于保護(hù)種子的目的，無(wú)論水分含量是多少，干燥空氣溫度都不應(yīng)超過(guò) 43 ℃，以避免谷物過(guò)熱而殺死胚芽。小麥在 60 ℃ 下暴露 1 h可使種子發(fā)芽率從 95% 降低到 30%；在 60 ℃ 下暴露2 h則會(huì)使發(fā)芽率降低至 5%[12]。

2.4 干燥均勻

在干燥過(guò)程中，單個(gè)小麥的水分含量始終存在差異。特別是在固定床干燥機(jī)中，空氣入口處的小麥比空氣出口處干燥得更快，這就導(dǎo)致了干燥過(guò)程結(jié)束時(shí)，小麥組塊中的水分梯度。為了生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)谷物或種子，這種變異性應(yīng)保持盡可能低。曬干時(shí)經(jīng)常攪拌，固定床烘干機(jī)中的小麥翻動(dòng)或循環(huán)間歇式烘干機(jī)中的循環(huán)，將提高干燥的均勻性，最大限度地減少干燥小麥的再潤(rùn)濕，從而保證小麥質(zhì)量。

2.5 回火

當(dāng)小麥的干燥暫時(shí)停止時(shí)，小麥內(nèi)的水分會(huì)因擴(kuò)散而均衡。重新開(kāi)始干燥時(shí)，干燥速度比連續(xù)干燥高。這種間歇性停止的過(guò)程稱為回火。此外，在回火過(guò)程中，小麥之間的水分差異實(shí)現(xiàn)均衡。因此，回火還可確保在某些干燥機(jī)類型中干燥期間形成的小麥散裝中的水分梯度最小化。為了保持較高的小麥質(zhì)量，建議包括一個(gè)回火期，以便重新分配谷物中的內(nèi)部水分。在現(xiàn)代再循環(huán)谷物干燥機(jī)中，谷物不是連續(xù)干燥，而是經(jīng)過(guò)一個(gè)干燥循環(huán)，然后是回火過(guò)程。這樣的做法不僅提高了干燥速度和谷物質(zhì)量，同時(shí)也降低了能源成本。

2.6 不同干燥程度對(duì)小麥品質(zhì)的影響

小麥?zhǔn)斋@之后，雖然其籽粒內(nèi)水分及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳遞積累過(guò)程已經(jīng)完成，但是其內(nèi)部的生化反應(yīng)仍在繼續(xù)進(jìn)行。水分、蛋白質(zhì)、淀粉含量都對(duì)小麥籽粒的品質(zhì)有著不同的影響。在對(duì)小麥進(jìn)行干燥的過(guò)程，小麥籽粒內(nèi)的水分含量受到影響最大，新收獲小麥含水量較高，且籽粒呼吸作用旺盛，因此需要快速干燥使其含水量至18%，再使用低溫干燥以減少對(duì)其品質(zhì)的影響。

將小麥研磨成面粉后，麥谷蛋白和麥膠蛋白的含量綜合影響面團(tuán)的黏彈性和可塑性，而面團(tuán)中蛋白質(zhì)含量的多少和研磨前小麥籽粒的含水量有著直接的關(guān)系。郭翎菲在其研究中指出，隨著溫度的升高，小麥籽粒含水量降低，其后研磨面粉團(tuán)中蛋白質(zhì)含量有所降低。此外，小麥由于其胚乳中的大分子合成過(guò)程仍在繼續(xù)，胚乳的組織結(jié)構(gòu)還不緊密，因此需要進(jìn)行干燥操作，提高其加工品質(zhì)。

3 常見(jiàn)的小麥干燥方法

小麥籽粒干燥的目的是使籽粒達(dá)到適宜貯藏的含水量要求，減少霉菌產(chǎn)生影響小麥品質(zhì)的可能。常見(jiàn)的小麥干燥方法包括自然風(fēng)干、低溫干燥和高溫干燥3種。

3.1 自然風(fēng)干

自然風(fēng)干是最常見(jiàn)的谷物干燥方法，在科技落后的年代，農(nóng)民們?cè)谑斋@谷物后，選擇溫度氣候適宜的天氣將谷物晾曬在地面促進(jìn)水分蒸發(fā)。本研究所提及的自然風(fēng)干是指將糧倉(cāng)裝滿或部分裝滿糧食，然后讓自然空氣通過(guò)糧倉(cāng)的過(guò)程[13]。這種自然風(fēng)干的糧倉(cāng)通常配備有穿孔地板、干燥風(fēng)扇、谷物撒布機(jī)、清掃螺旋鉆和卸料螺旋鉆以及攪拌裝置。然而，對(duì)于大多數(shù)糧食產(chǎn)區(qū)的自然風(fēng)干系統(tǒng)而言，這并不經(jīng)濟(jì)，因?yàn)檫^(guò)度干燥通常不是一個(gè)重大問(wèn)題，通常情況下干燥箱的裝載可以通過(guò)便攜式螺旋鉆或斗式提升機(jī)完成。

當(dāng)干燥（較低的蒸氣壓）空氣通過(guò)濕的（較高蒸氣壓）小麥時(shí)，水分會(huì)從小麥中轉(zhuǎn)移到空氣中。向空氣中添加水會(huì)降低其干燥接下來(lái)經(jīng)過(guò)的小麥的能力。這個(gè)過(guò)程隨著空氣穿過(guò)小麥中而繼續(xù)，直到空氣不再干燥小麥，或者空氣離開(kāi)小麥。隨著風(fēng)扇繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，干燥前沿從空氣進(jìn)入存儲(chǔ)小麥的地方移動(dòng)到離開(kāi)小麥的地方[14]。在干燥前沿后面，小麥處于平衡水分含量（EMC）。在干燥前沿之前，小麥高于EMC。進(jìn)入小麥的空氣氣壓和流速?zèng)Q定了干燥前沿的形成以及它通過(guò)小麥的速度。空氣流速取決于風(fēng)扇特性以及小麥堆放深度。隨著顆粒深度的增加，空氣流速降低。因此，增加小麥堆放深度會(huì)減慢干燥前沿并增加所有小麥達(dá)到 EMC 所需的時(shí)間，增加小麥質(zhì)量損失的可能性。

自然風(fēng)干干燥小麥的一個(gè)常見(jiàn)錯(cuò)誤是一次性向谷物箱中添加過(guò)多的小麥。這將增加干燥時(shí)間并延遲小麥干燥過(guò)程，從而增加小麥質(zhì)量損失的可能性。因此，通常建議一次只向谷物箱中添加適量的小麥，然后避免添加更多小麥，直到該層干燥[15]。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置，可以交替裝載多個(gè)谷物箱，或者可以將谷物移動(dòng)到另一個(gè)裝料箱。

使用自然空氣成功干燥谷物通常是最節(jié)能的干燥方法，這也是最慢的方法，并且最有可能導(dǎo)致谷物變質(zhì)。因此，自然干燥如果要防止腐敗或谷物產(chǎn)生黃曲霉毒素問(wèn)題[16]，則需要高水平的管理。最大的風(fēng)險(xiǎn)是因?yàn)閹缀鯖](méi)有加速干燥過(guò)程的“儲(chǔ)備”能力，入口空氣條件隨天氣變化。通常，谷物箱每個(gè)收獲季節(jié)只裝滿一次。如果開(kāi)始變質(zhì)，中途修正僅限于立即使用另一種干燥方法干燥或在谷物由于不可接受的損壞程度而降解之前出售。

3.2 低溫干燥

低溫干燥是指在糧倉(cāng)中裝滿或部分裝滿谷物，然后用風(fēng)扇將幾乎不加熱（<10 °F）的空氣吹過(guò)谷物的過(guò)程[17]。這通常在帶有穿孔地板或管道的谷物箱中完成。通常，電是熱能源，因此有時(shí)使用術(shù)語(yǔ)“電干燥”代替“低溫干燥”[18]。

假設(shè)低溫干燥方法始終具有在與長(zhǎng)期儲(chǔ)存相關(guān)的可接受水分含量范圍內(nèi)干燥谷物的潛力。這與自然風(fēng)干形成對(duì)比，自然風(fēng)干在室外空氣條件下可能不允許進(jìn)一步干燥。當(dāng)空氣被加熱時(shí)，它的溫度和體積都會(huì)增加，但它的水分含量保持不變。這導(dǎo)致空氣的相對(duì)濕度降低，并允許可能的凈水分從谷物轉(zhuǎn)移到空氣中。水分轉(zhuǎn)移一直持續(xù)到谷物和空氣達(dá)到平衡[19]。在谷物干燥過(guò)程中，隨著水分從谷物中轉(zhuǎn)移并從倉(cāng)中排出，干燥風(fēng)扇會(huì)持續(xù)供應(yīng)空氣。對(duì)于低溫干燥，添加足夠的熱量以便干燥可以繼續(xù)，直到達(dá)到通?？山邮艿淖罱K水分含量。在這種方法中，需要打孔地板。其余裝置通常包括谷物撒布機(jī)、地板下卸料絞龍和清掃絞龍。還可以添加攪拌裝置。填料箱可以通過(guò)便攜式螺旋鉆或斗式提升機(jī)完成。

在低溫干燥中，谷物被干燥并儲(chǔ)存在同一個(gè)谷物箱中，從而最大限度地減少處理步驟和勞動(dòng)力成本。通常，盡管運(yùn)行干燥風(fēng)扇需要更多的能量，但由于使用較少的能量來(lái)加熱干燥空氣，干燥的相對(duì)總成本會(huì)降低。因此，與高溫方法相比，成功的低溫干燥在能源成本方面相對(duì)經(jīng)濟(jì)。成功的低溫干燥被定義為將谷物干燥到所需的水分含量，而不會(huì)因能源成本或谷物腐敗而造成過(guò)多的經(jīng)濟(jì)損失[14]。當(dāng)加熱以增加干燥空氣溫度時(shí)，干燥的可能性會(huì)增加，但谷物腐敗的速度也隨著溫度的升高而增加。因此，低溫干燥通常僅限于谷物水分相對(duì)較低的條件，小麥的含水量接近 12%。低溫干燥儲(chǔ)備容量小，系統(tǒng)可以以低穩(wěn)定速率干燥谷物，不會(huì)有很大改變。同時(shí)如果使用太陽(yáng)能作熱源，則系統(tǒng)的可靠性會(huì)進(jìn)一步降低。也許與低溫干燥相關(guān)的最大風(fēng)險(xiǎn)是天氣的逐年變化，可能不會(huì)每年都使用相同的干燥策略。

3.3 高溫干燥

高溫干燥在料倉(cāng)或干燥機(jī)中進(jìn)行。高溫干燥有4種方法：倉(cāng)內(nèi)間歇干燥、循環(huán)倉(cāng)干燥、連續(xù)流倉(cāng)干燥和通過(guò)干燥[20]。批量干燥類似于自然空氣/低溫干燥，不同之處在于空氣溫度通常為 120 °F～160 °F，空氣流速為 8 cfm/bushel～15 cfm/bushel。高溫干燥大大縮短了干燥時(shí)間。然而，靠近地板的小麥經(jīng)常變得過(guò)于干燥，而頂層谷物還保持著濕潤(rùn)狀態(tài)，因此，需要攪拌裝置提供更均勻的干燥。攪拌還允許增加同一批次倉(cāng)內(nèi)小麥的深度。循環(huán)倉(cāng)干燥機(jī)是將谷物裝滿存儲(chǔ)倉(cāng)，然后打開(kāi)風(fēng)扇和暖氣。這些存儲(chǔ)箱底部有一個(gè)清掃螺旋鉆，由溫度或濕度傳感器激活。當(dāng)滿足目標(biāo)條件時(shí)，掃掠螺旋推進(jìn)器進(jìn)行一次完整通過(guò)并停止，直到再次滿足這些條件。清掃螺旋輸送機(jī)排出的小麥放置在小麥頂部。這種方法可能會(huì)發(fā)生一些干燥小麥的再潤(rùn)濕，從而導(dǎo)致效率低下的問(wèn)題。

通過(guò)干燥通常是干燥小麥的最快方法。大多數(shù)谷物提升機(jī)使用某種形式的通過(guò)式干燥機(jī)來(lái)快速干燥大量谷物。這種方法需要所有干燥方法中最高的能量輸入。使用通過(guò)式干燥機(jī)的最大好處是它們可以干燥大量谷物。當(dāng)與短期濕小麥儲(chǔ)倉(cāng)結(jié)合使用時(shí)，可以以超過(guò)通過(guò)式干燥機(jī)容量的速度收獲小麥。然后，當(dāng)收割暫停時(shí)，例如在晚上，連續(xù)運(yùn)行的烘干機(jī)會(huì)清空儲(chǔ)濕箱。雖然通過(guò)式干燥機(jī)往往是最昂貴的干燥選項(xiàng)，但它們確實(shí)具有在小麥?zhǔn)斋@和干燥過(guò)程中提供更大控制的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)式干燥機(jī)有多種型號(hào)，包括一些安裝在拖車上的便攜式型號(hào)。由于使用了較高的溫度（180 °F～220 °F），因此可能會(huì)過(guò)快或過(guò)多地干燥小麥并導(dǎo)致小麥出現(xiàn)破裂或其他問(wèn)題。然而，通過(guò)適當(dāng)?shù)墓芾?，可以保證高品質(zhì)的小麥，從而為銷售更高品質(zhì)的小麥提供機(jī)會(huì)。

4 總結(jié)

通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，對(duì)于小麥的內(nèi)在品質(zhì)包括水分、蛋白質(zhì)和淀粉來(lái)說(shuō)，干燥作業(yè)對(duì)蛋白質(zhì)和淀粉的影響不是很明顯，其主要影響小麥籽粒的水分含量，從而影響小麥品質(zhì)。在現(xiàn)有科技條件下，熱風(fēng)干燥及薄層干燥理論仍是目前最常用的小麥干燥技術(shù)。谷物干燥技術(shù)仍然有許多難題需要攻克，希望未來(lái)能研究出更節(jié)能、更高效的干燥方式，推動(dòng)小麥等谷物存儲(chǔ)技術(shù)步入新的階段。