大豆种子干燥分析.docx
《大豆种子干燥分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大豆种子干燥分析.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
大豆种子干燥分析
大豆种子干燥
一、种子干燥有关概念
（一）种子干燥的原理
种子干燥，是通过干燥介质（空气）给种子加热，利用种子内部水分不断向表面扩散和表面水分不断蒸发来实现的。
种子具有吸湿和解湿的性能，当空气的相对湿度（蒸汽压）低于种子水分（蒸汽压），种子向空气中释放水分。
种子干燥就是利用或降低空气的相对湿度（蒸汽压），使种子水分不断散发的过程。
内扩散
子粒内部水分的移动现象。
分为湿扩散和热扩散。
湿扩散
种子表面与内部的湿度梯度，引起水分向含水率低的方向移动。
热扩散
种子表面与内部的温度梯度，水分由温度高处向温度低处移动。
（二）种子的传湿力
1、种子的传湿力
种子吸收或散出水汽的能力称为传湿力。
2、影响种子传湿力的因素
种子化学组成、细胞结构豆类〈和谷类
温度、湿度
3、种子传湿力与种子干燥的关系
传湿力强，干燥容易。
可进行较高温度、较低相对湿度、较大风量干燥。
传湿力弱，干燥比较慢
（三）种子的水分
种子水分与种子安全贮藏的关系
临界水分
在临界水分以下，种子一般可以安全贮藏。
安全水分
保证种子安全贮藏的含水量范围
平衡水分
可以确定种子的安全贮藏水分
大豆种子在20℃下不同相对湿度下的平衡水分
相对湿度%
20
30
40
50
60
70
80
90
平衡水分%
5.4
6.5
7.1
8.0
9.5
14.4
15.3
20.9
（四）种子的干燥介质
1、种子干燥介质
种子接触，把热量传给种子，使种子受热，并带走种子中汽化出来的水分，这种物质称为干燥介质。
常用干燥介质：
空气、加热空气、混合烟气（烟道气与空气混合）
2、干燥介质对水分的影响
影响种子干燥的条件：
介质的温度、相对湿度、流动速度。
干燥介质的双重作用：
载热体+载湿体
气体介质应该流动，并设法提高其载湿能力。
提高介质的温度是降低种子水分的重要手段。
（五）种子结露
在种子贮藏过程中,结露是一种常见的现象,种子结露以后,含水量急剧增加,种子生理活动越发旺盛,导致发芽、发热、虫害、霉变等情况发生.种子结露现象不是不可避免的,只要加强管理,采取措施可消除这种现象的发生.即使已发生结露现象，将种子进行翻晒干燥、除水，不使其进一步发展，可避免中遭受损失或少损失。
保持种子充分干燥是预防种子结露的关键
（六）种子干燥的特征曲线
种子干燥曲线，是在一定条件下，把种子的水分变化随时间变化的关系用图线表示所得的曲线就是干燥曲线。
种子干燥的特征曲线
预热阶段
种子一开始受热，温度呈现上升，而种子水分还没有下降或降低很少。
等速干燥阶段
种子表面水蒸气分压处于和种子温度相适应的饱和状态，所有传给种子的热量都用于水蒸气的汽化，种子温度保持不变，甚至略有下降。
缓苏阶段
为停止供热使种子保湿的过程，其主要作用是消除种子内外部之间的热应力，减少“爆腰”损失。
该阶段的干燥速度稍有降低。
冷却阶段
种子含水量基本不再变化，干燥速度降到基本等于零。
二、大豆种子干燥有关知识
（一）大豆种子干燥原理
大豆种子中含有大量的蛋白质（35%~45%），及脂肪（19%~22%），其种皮有四层细胞组成，最外层的栅状细胞排列非常紧实，细胞壁也非常坚硬，这样，种皮就成了大豆干燥时水分转移的阻力，在高温干燥介质作用下，粮粒内的水分受热后，压力升高，当它不能继续转移时，表皮容易胀裂，干燥过度时，大豆粒可分成两半。
大豆籽粒结构的另一个特点是发芽孔较大，大豆不易储藏，其含水率通常要降到13%。
新入库的大豆必须经过自然干燥或人工干燥才能达到入库标准。
（二）空气在大豆种子干燥过程中的作用
种子干燥过程中，一方面对种子加热，促进其自由水汽化；另一方面要将汽化的水蒸汽排走，这一过程需要空气做介质进行传热和带走水蒸气。
干燥原理
作用
对流原理
载热体、载湿体
传导和辐射原理
载湿体
相对湿度越低种子干燥越迅速。
干燥种子时干燥介质的相对湿度不能超过60%
（三）大豆种子干燥的影响因素
1.相对湿度
空气相对湿度越小，大豆种子的干燥速率度和降水量越大。
空气的相对湿度也决定干燥后种子的最终含水量。
2、温度
温度高时大豆种子的干燥潜能大。
3、气流速度
空气流速高，大豆种子干燥速度快，但风机流速高，会加大风机功率和热能损耗，所以在提高空气流速时，也要注意干燥成本。
4、种子本身生理状态和化学成分
（1）种子生理状态对干燥的影响
刚收获的大豆种子含水量高，代谢旺盛，进行干燥时应缓慢，温度不宜过高。
（2）种子化学成分对干燥的影响
大豆肥厚子叶中含有大量蛋白质，组织结构较密，毛细管较细，传湿力较弱。
然而这类种子种皮却很疏松易失水。
如果放在高温快速的条件下进行干燥，子叶内的水分蒸发缓慢，种皮内的水分蒸发很快，很易使种皮破裂，给贮藏工作带来困难。
而且在高温条件下，蛋白质容易变性降低亲水性，影响种子生活力。
因此必须采用低温慢速的条件进行干燥。
生产上干燥大豆种子往往带荚曝晒，当种子充分干燥后再脱粒。
（四）大豆种子干燥的特殊性
1、为什么要进行大豆种子干燥
充分干燥是大多数种子安全贮藏的关键，对大豆来说尤为重要。
一般要求安全贮藏的大豆种子水分必须控制在12%以下，若超过13%，就有霉变危险。
2、大豆种子干燥的特殊性
由于大豆子叶的细胞排列紧密，毛细管较细，因此大豆种子失水较慢，而吸水能力较强，表现为种皮容易干燥，子叶却不易失水，这样往往造成子叶水分大而表皮水收缩发生皱裂，在大豆种子干燥过程中应特别注意。
（五）干燥对大豆安全贮藏的影响
种子干燥影响种子的水分，水分高的种子易发热霉变；或者因缺氧呼吸产生的酒精而受到毒害；或者遇到零下低温受冻害而死亡；种子水分在40%-60%以上时，种子将发芽；高水分种子，有利于仓库害虫活动繁殖，危害种子。
因此，必须及时干燥，将种子水分降到安全包装和安全贮藏的水分，以保证种子贮藏的稳定性。
此外，有时在种子包衣和处理过程中，种子吸水回潮而增加水分，药液还会伤害种子胚根，因此也应进行种子干燥。
三、大豆种子干燥方法
（一）自然干燥
1、自然干燥的原理
利用日光、风等自然条件，或稍加一点人工条件，降低种子含水量，达到或接近种子安全贮藏水分。
优点：
简便易行、节约能源、经济安全，是目前我国普遍采用的种子干燥方法。
缺点：
易受天气、场地条件的限制，劳动强度也较大。
注意：
摊晒厚度；适时翻动；晒场选择。
带荚晒种
带荚晒种可以保证种子质量，是较为理想的干燥方法。
一般在大豆收获后在晒场上先堆放3~5d以便后熟，然后摊晒3~5d，种子在豆荚中充分干燥后碾场脱粒。
脱粒晾晒
脱粒晾晒的时间应避开高温和多雨季节，尽量争取在春季或秋季晾晒，尽可能避免强烈日光照射，使粮面辐射温度不超过15℃，豆温不超过44～46℃，以防止大豆出现裂纹、脱皮、爆腰、破碎、光泽减退、子叶色泽变深等不良现象。
（二）通风干燥
1、通风干燥的目的
遇到阴雨天气或没有热空气干燥机械时，进行通风干燥，暂时防止潮湿种子发热霉变。
2、通风干燥的条件
利用外界的空气作为干燥介质，降水程度受外界空气相对湿度影响。
RH﹤70%时，经济有效。
水分15%，温度4.5℃，RH﹤68%才能干燥。
3、通风干燥的注意事项
由于大豆籽粒表面光滑，大豆堆的孔隙度小，通风阻力大，通风干燥应注意：
①干燥幅度较小，适合干燥含水率超出安全贮藏水分标准2%的大豆籽粒。
②采用高风压、大风量风机，确保单位风量不小于48立方米/小时。
③空气分配系统应符合通风降水的基本需要，空气途径比应控制在1.2以内，风道间距不宜超过堆高的1/2。
④大豆堆的高度最好控制在3米以内。
。
（三）加热干燥
利用热空气作为干燥介质干燥种子的方法。
（1）低温慢速干燥法
气流温度高于气温8℃以下，多用于仓内干燥。
（2）高温快速干燥法
用燃料加热空气以烘干种子。
可分为：
加热气体对静止种子层干燥：
气流温度可高于气温11-25℃，但最高温度不宜超过43℃。
其干燥设备有——袋式干燥机、箱式干燥机、热气流烘干室等。
加热气体对移动种子层干燥（连续干燥）：
顺流式、对流式、错流式。
烘干设备有——滚筒式干燥机、百叶窗式干燥机、风槽式干燥机、输送带式干燥机等。
大豆加热燥时的气流温度为20~25℃，相对湿度不超过60%
烘干
烘干具有降水快，不受外界阴雨影响等优点，但以发生焦斑和破皮粒，同时引起种子表面光泽减退，肪酸含了增加。
如果烘干是温度达到50~60℃还会引起蛋白质变性。
因此，烘干大豆种子时要严格控制温度和烘干时间，一般种子烘干机出口处中文应低于40℃，并在摊凉降温后在进行入库贮藏。
带荚晒种、脱粒晾晒和烘干是大豆种子干燥最常用的三种方法。
（四）干燥剂干燥
1、干燥剂干燥的特点
干燥剂干燥是指将种子与干燥剂按一定比例封入密闭容器内，利用干燥剂不断吸收种子水分使种子变干的干燥方法。
其主要特点：
干燥安全；可控制干燥水平；适用少量种子干燥（育种材料、名贵种子及科研用种子的干燥保存）
2、干燥剂的种类和性能
常用的干燥剂：
氯化锂、变色硅胶、氯化钙、活性氧化铝、生石灰、五氧化二磷等。
3、干燥剂的用量和比例
常见的种子干燥剂
冷冻干燥
原理
利用冰升华原理，是种子在冰点以下温度产生冻结，然后在这种情况下冰升华以去除水分是种子干燥。
设备
干燥室
真空排气系统
低温集水密封装置
附属机械
方法
常规冷冻干燥法
快速冷冻干燥法
应用
改进种子耐藏性，进行大规模种子干燥。
（五）冷冻干燥
冷冻干燥机
其它干燥方法
1、红外干燥
大豆进行红外辐射时，将吸收一部分光能转化为热能，提高自身温度，进而失去水分。
Abud等[10]以红外辐照强度、热风风速和初始含水率为干燥因素，通过拟合干燥因素对干燥特性的影响方程，并在Page模型的基础上建立红外薄层干燥模型。
在种子干燥方面，荷兰Wageningen大学的学者研究认为，红外加热能够改善大豆的营养价值，钝化大豆中导致产品酸败的脂氧化酶，减少胰蛋白酶制剂和其他抗营养因子水平，增加粘结力、乳化力，提高全脂豆粉的货架寿命。
另外最重要一点是大豆加工应用红外辐射，与传统蒸汽加热相比，能够大大减少能耗和降低生产成本。
2、微波干燥
微波是指波长范围为1mm~1m，频率从3.0×102～3.0×105Hz，其方向和大小随时间做周期性变化，是一种具有穿透特性的电磁波。
常用的微波频率为915MHz和2450MHz。
微波加热利用的是介质损耗原理，而且水的损耗因数比干物质大得多。
物料中的水分子是极性分子，在微波作用下，其极性取向随着外电磁场的变化而变化。
915MHz的微波可使水分子每秒运动18.3亿次，致使分子急剧摩擦、碰撞，使物料产生热化和膨化等一系列过程而达到微波加热干燥的目的。
微波干燥种子研究进展目前，很多农产品（如茶叶、谷物、蔬菜、水果和大豆等）都已成功应用了微波干燥，并取得了显著的经济效益。
经发芽试验表明，微波干燥能激活种子的活力，增强种子的发芽势；朱德泉等[13]研究发现微波干燥的时间、单位质量的功耗、烘后种子的含水率等是干燥种子的主要技术参数，直接影响种子的发芽率、作业成本及生产率。
3、太阳能机械干燥
太阳能机械干燥具有明显节能的优点，尤其适合种子干燥，不过单纯的太阳能干燥装置干燥温度低，受地区、季节、昼夜影响很大，很难进行连续干燥。
国外，Basunia等[7]进行自然空气对流和强制空气对流的方法辅助太阳能干燥稻谷的研究，结果发现太阳能干燥中的谷物温度一般低于40℃。
杜海存等[9]在质量和能量守恒的基础上，对液体干燥剂制冷和除湿能力储存环节进行了分析，建立了描述太阳能干燥装置的数学模型。
4、热泵干燥
热泵干燥装置由热泵和干燥两大系统组成。
研究热泵干燥过程中干燥温度、干燥空气相对湿度、干燥空气流速以及种子初含水率对干燥过程及种子活力的影响，结果表明，热泵干燥是一种良好的种子干燥技术，合理调节运行参数，完全可以保证种子的干燥质量。
（六）大豆种子超干燥
近年来的研究表明在更低的含水量下贮藏种子，种子寿命被延长，因此提出了种子超干贮的概念，即种子含水量低于5%，密封后在室温条件下或稍微降温的条件下贮存种子的一种方法。
常用于种植资源保存和育种材料的保存。
大豆超干含水量临界值为6.9%
大豆是蛋白类作物种子，耐干性能力不如脂肪类作物，要进行超干燥还有赖进一步研究。
四、大豆种子干燥设备
（一）大豆干燥机
干燥机的几种类型
主要特点
固定床式种子干燥机
烘干种子是分层的，下部先干燥，逐层向上推进
交替通风式种子干燥机
主要由风机、干燥箱、电气控制装置和电炉四部分组成。
横流循环式种子干燥机
采用缓苏烘干法烘干种子，爆腰率小，发芽率基本不受影响。
吸附除湿种子干燥机
不宜采用热风干燥，主要由干燥室和除湿机两部分组成。
热泵种子干燥机
节能无污染，干燥后种子发芽率高。
多级顺流式种子干燥机
分段干燥，在干燥的不同阶段采用不同的干燥介质。
混流塔式种子干燥机
由干燥塔、风机、电热炉和一些配套管路和固定装置组成。
吸附式大豆干燥机
振动式大豆干燥机
工作时，经空气加热器的空气进入振动流化床内，与大豆直接接触进行热交换，蒸发出的水分由引风机排出，被干燥的大豆连续从出料口排出，定量输入流化床内的大豆温度由温度表直接指示，其温度靠调节蒸汽的压力及改变风量直接调定
塔式干燥机
塔式干燥机烘干大豆的干燥条件
大豆受热温度
30~35℃
干燥介质温度
80~90℃
干燥时间
40~45min
俄罗斯规定塔式干燥机烘干大豆的干燥条件
大豆原始含水率
〈18%
粮食受热允许温度
30℃
干燥介质温度
60℃
贝内科930型塔式干燥机断面示意图
大豆烘干箱干燥机
微波大豆干燥机
间歇式大豆干燥机
大豆带式干燥机
工作原理，料斗中的物料由加料器均匀地铺在网带上，网采用12-60目不锈纲丝网，由传动装置拖动在干燥机内移动。
干燥段由若干个热风独立循环单元组成，其中部分尾气由专门排湿风机6排出，每一单元排出气量均有调节阀7控制。
在上循环单元中，循环风机5出来的风由侧面风道进入下腔，气流向上通过换热器4加热，并经分配器3分配后，成喷射流吹向网带，穿过物料后进入上腔。
干燥过程是热风气流穿过物料层，完成热量与质量传递的过程。
上腔由风管与风机入口相连，一部分气体循环，一部分温度较低含湿量较高的气体作为废气经排湿管、调节阀、排湿风机排出。
下循环单元中，循环风机出来的风先进入上腔，下腔由侧面风道及回风管与风机入口相连，大部分气体循环，一部分排出，上下循环单元根据用户需要可灵活配备，单元数量亦可根据需要选取。
小型家用大豆干燥机
热风循环烘箱经过多次升级换代已达到了国内外先进水平。
CT系列热风循环烘箱为第一代产品，平均热效率达30%左右，采用离心式风机，箱体外循环，手工控温的方式。
经多次改造，形成了CT-C系列热风循环烘箱，该系列热风循环烘箱全部采用轴流风机，配用了自动恒温控制系统，并备有电脑控制系统供选择。
热效率达70%左右，CT-C系列热风循环烘箱是利用蒸汽或电为热源，用轴流风机对热交换器对流换热的方式加热空气，热空气层流经过烘盘与物料进行热量传递。
大豆喷雾干燥机
大豆在喷雾干燥前，必需进行清洗和去皮，并削减脂肪等非蛋白 压力式喷雾干燥机质成份，从而浓缩出大豆中最有营养的成份，经过这样浓缩后的大豆才能进行喷雾干燥。
喷雾干燥的实际过程分好几个步骤：
首先，液体产品被输入雾化器中，雾化器中一个高速运作的转轮将液体雾化，从而使产品变为固液体混合的微粒子状态。
大豆烘干机
大豆烘干机工作原理
大豆烘干机实质上是一种热量提升装置，高温大豆烘干机组利用逆卡诺原理，从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象（温度较高的物体），其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。
高温大豆烘干机组，主要有翅片式蒸发器（外机）、压缩机、翅片冷凝器（内机）和膨胀阀四部分组成，通过让工质不断完成蒸发（吸取室外环境中的热量）→压缩→冷凝（在室内烘干房中放出热量）→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将外部低温环境里的热量转移到烘干房中，冷媒在压缩机的作用下在系统内循环流动。
寿西湖农场种子烘干线
（二）影响大豆种子干燥品质的因素
影响大豆种子干燥品质的因素
风温
种子干燥临界温度与初始含水率交替影响种子发芽率
干燥时间
初始含水率与干燥时间交替影响种子发芽率
工艺流程
不同工艺流程对大豆种子发芽率影响不同
种层厚度
影响干燥均匀性进而影响发芽率
风速
风速越高，种子水分下降最快。
热风相对湿度
热风相对湿度越高，干后种子发芽率越低。
大豆发芽率和发芽势与热风温度的关系
干燥时间与大豆发芽之间的关系
（三）大豆种子干燥作业推荐参数
干燥大豆种子是应尽量降低干燥温度或增加缓苏
（四）常用空气加热设备
常用空气加热设备
分类
主要特点
燃煤空气加热炉
直接加热燃煤炉
只适合使用无烟煤做燃料，减少烟煤对种子的污染。
间接加热燃煤炉
中小型种子的加热设备。
燃油空气加热炉
直接加热式燃油空气加热炉
结构简单，热效率比较高。
间接加热式燃油空气加热炉
热效率比较低，只适用于经济价值高的种子。
电加热器
电加热器
目前多采用管状电加热元件。
种子干燥后的品质比较高。
1、燃煤空气加热炉
（1）直接加热燃煤炉
（2）间接加热燃煤炉
2、燃油空气加热炉
（1）直接加热式燃油空气加热炉
（2）间接加热式燃油空气加热炉
（五）电子计算机在大豆种子干燥中的应用
升级会员 