微波干燥玉米籽粒的试验研究

1、（1 农业部南京农业机械化研究所，南京210014；2 安徽农业大学工学院，合肥 230036）摘要：针对玉米热风干燥中存在的问题，运用自制的微波干燥试验设备，采用不同的质量比功率和加热时间及配套的工艺流程，研究了玉米微波干燥特性及干燥条件对干后品质、能耗的影响，分析了微波干燥玉米过程中单位质量功耗、温度、平均失水速率与玉米籽粒发芽率、爆腰率和淀粉得率的关系，确定了影响微波干燥玉米的工艺参数和玉米微波干燥的最优工艺流程。研究结果表明：玉米微波干燥主要处于恒速干燥阶段，应用微波技术既能0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 前言玉米是我国主要粮食作物之一，玉米籽粒收获时含水量较高，再加上

2、收获季节经常遇到连续阴雨天气，若不能及时得到干燥就会出现变质霉烂现象，严重影响玉米的产量和品质，大大降低了其经济效益。传统的农作物干燥是采用热风干燥方式，干燥时物料受热先外后内，干燥效果与干燥质量较0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 工业大型微波炉 http:/ 试验材料、设备与方法1.1 试验材料与设备玉米：掖单 19 号，由安徽农业大学试验总场提供，原始水分为 26.4%，发芽率为 93.2%。微波炉：WP750-1 型微波炉，微波频率为2450MHz，可定功率输出。根据以前的试验结论，本试验统一选用 150W 档。0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ TH1-400

3、 温度计 ，精度为±1。分析天平：TG725C 型单盘分析天平，精度为±0.01。电热鼓风干燥箱：101-1 型电热恒温箱。1.2 试验与测定方法水分测定：按 GB5497-85 方法测定，130定时烘干法。发芽率测定：按 GB5520-85 方法测定。0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ GB/T5514-85 方法测定。爆腰率测定：从经过微波处理的玉米籽粒中随机取出 100 粒，从中挑出有裂纹的粒数，即为玉米的爆腰率（每个样品做三次试验，结果取平均值）。试验方法:参照玉米入库贮藏标准，把玉米籽粒的最终含水量定为 12%14%的范围内，按

4、试验要求设定不同单位干燥功率和不同干燥时间对玉米进行微波干燥试验，记录每一时间段的玉米重量和温度。干燥后的样品冷却后测其水分、爆腰率、发芽率和淀粉得率。根据各个时刻的水分含量计算失水速率。0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 试验结果与分析2.1 玉米籽粒干燥特性玉米籽粒干燥特性曲线是干燥过程中玉米绝对水分和干燥时间之间的关系曲线，1 所示。由图 1 可以得出，随干燥时间的延长，玉米的含水率逐渐下降，原始水分为 26.4%的玉米降到14%，采用 0.4W/g 的功率进行干燥需要大约 50 分钟，而采用 0.15W/g 功率干燥需要 150 分钟左右。可见，单位质量的微波干燥功率越大，

5、失水加快，总干燥时间缩短。0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 所示。在干燥曲线上各点的切线斜率即为该点绝对水分时相应的干燥速率。由图 2 可以得出，玉米籽粒内含水量减少，失水速率下降，单位质量的微波干燥功率越大，失水速率加快，整个干燥过程可以分为三个阶段：预干燥阶段、恒速干燥阶段和降速干燥阶段。在预干燥阶段，干燥速率从零开始迅速上升到最高值。在恒速干燥阶段，蒸发的水分基本按直线下降，干燥速率基本是稳定的。这是由于向玉米提供的热量基本0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 所示。由图 3 可以得出，随单位干燥功率的提高，玉米最高温度升高，而且单位干燥功率越高，温度升高得越快。

6、单位干燥功率为 0.4W/g 的最高温度为0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 0.15W/g 的最高温度只有50左右。2.2 排湿风速对平均失水速率和温度的影响由图 4、图 5 可以得出，排湿风速增加，玉米水分下降减慢，干燥总时间略增，温度也略低。微波干燥时，由于玉米温度高于排湿气流温度，当排湿风速提高后，玉米与周围的对流换热程度增强，用于失水热量相对减少，但因微波干燥时存在一定自模化区，这种影响程度较小。2.3 单位质量干燥功率对玉米籽粒发芽率、爆0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 6 左图可以得出，随单位干燥功率的提高，爆腰率升高，发芽率和淀粉得率下降，而且干燥功率

7、越高，爆腰率上升得越快，发芽率和淀粉得率下降得越快。单位干燥功率为 0.4W/g 的爆腰率高达 60%，发芽率只有 8%和淀粉得率只有 39.6%，而单位干燥功率为 0.15W/g 的爆腰率只有 2%，发芽率为 98%和淀粉得率为 78.6%。由图 6 中图可以得出，随玉米干燥最高温度的提高，引起玉米爆腰率上升，发芽率和淀粉得率下0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 60时，爆腰率开始大幅度上升，发芽率和淀粉得率开始大幅度下降。可见，玉米微波干燥应避免温度过高，玉米微波干燥最高温度应控制在60以下。由图 6 右图可以得出，随玉米干燥平均失水速率的提高，引起玉米爆腰率上升，发芽率和淀粉

8、得率下降，而且玉米干燥平均失水速率越高，爆腰率升高得越快，发芽率和淀粉得率下降得越快。当平均失水速率大于 0.15%/min，爆腰率开始大幅度上升，发芽率和淀粉得率也开始大幅度下降。可见，0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 0.15%/min 以下6。由图 6 左图可以得出，随单位干燥功率的提高，爆腰率升高，发芽率和淀粉得率下降，而且干燥功率越高，爆腰率上升得越快，发芽率和淀粉得率下降得越快。单位干燥功率为 0.4W/g 的爆腰率高达 60%，发芽率只有 8%和淀粉得率只有 39.6%，而单位干燥功率为 0.15W/g 的爆腰率只有 2%，发芽率为 98%和淀粉得率为 78.6%。

9、由图 6 中图可以得出，随玉米干燥最高温度的0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 60时，爆腰率开始大幅度上升，发芽率和淀粉得率开始大幅度下降。可见，玉米微波干燥应避免温度过高，玉米微波干燥最高温度应控制在60以下。由图 6 右图可以得出，随玉米干燥平均失水速率的提高，引起玉米爆腰率上升，发芽率和淀粉得率下降，而且玉米干燥平均失水速率越高，爆腰率升高得越快，发芽率和淀粉得率下降得越快。当平0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 0.15%/min，爆腰率开始大幅度上升，发芽率和淀粉得率也开始大幅度下降。可见，玉米微波干燥应避免平均失水速率过快，玉米微波干燥平均失水速率应控制在 0.15%/min 以下6。3 结论玉米微波干燥过程分为预干燥、恒速干燥和降速干燥三个阶段。在预干燥阶段，水分的汽化主要在籽粒的表面，水分蒸发速度比较快；在恒速干燥阶段，水分在籽粒表面的汽化过程已经结束，其蒸发的速度取决于内部水分向表面扩散的速率，蒸发的水分基本按直线下降，干燥速率基本是稳定的。0c59f8ea 工业大型微波炉 http:/ 60，平均失水速率应