2007年9月28日

近年来，由于大多数能源的价格大幅上涨，粮食生产者正在考虑如何降低农场烘干粮食的成本。像大多数管理决策一样，谷物干燥方法的选择通常是在时间和金钱之间的权衡。成本最低，但最慢的干燥方法是自然(不加热)空气仓干燥。下一个成本最低的将是加热空气在仓内干燥。高温、大容量柱式或连续流干燥机干燥粮食最快，但能耗最高。本文将讨论这些干燥系统，并描述一些管理技术，可以降低成本，从而提高粮食品质。

所有的机械谷物干燥系统都使用风扇来推动空气通过谷物块来去除水分。在深床仓干燥系统中，建立干燥区并沿气流方向通过谷物。人们可以通过谷物探针取样来监测干燥区的移动情况。干燥区以上的谷物保持不变，或者可能被通过干燥区的饱和空气略微湿润。在干燥区以下的谷物最终会与进来的空气达到一种平衡状态。

在本•干燥

自然风干

如前所述，自然风干是使用不加热的空气来干燥谷物。用自然空气将干燥带穿过谷物仓所需的时间可能是几天到几周，这取决于谷物的初始和最终水分含量、气流(立方英尺每分钟蒲式耳，cfm/bu)和空气特性(温度和相对湿度)。

研究发现，用自然空气搅拌谷物干燥实际上延长了谷物干燥所需的时间，因为它扰乱了干燥区域，导致排气使谷物质量不太饱和。

如果在用自然(非加热)空气干燥的料仓中安装搅拌装置，则在灌装期间应运行搅拌装置，以减少灌装操作中的包装系数，重新分配细粒并使谷物平整。然后停止搅拌，让谷物形成干燥区。由于料仓底部会有些过度干燥，在干燥区完全通过料仓之前的最后一次搅拌将有助于均衡谷物的水分含量。

表1。提高空气温度对相对湿度的影响。 空气温度 相对湿度 50 72 60 50 70 35 80 25 90 18 One hundred. 13．5 110 10 120 7．6 130 6 140 4 假设:海拔1000英尺。露点41.4°F。

热空气干燥

通过加热，干燥时间可以显著缩短。加热空气不会减少空气中的水蒸气，但是通过降低相对湿度增加了空气中水蒸气的含量。因此，加热的空气比未加热的(自然)空气在每单位体积中吸收更多的水分。当添加补充热量时，温升与相对湿度的关系不是线性的(表1)．

一个粗略的经验法则是，温度每上升20°F，相对湿度就下降一半。例如，在60°F和50%相对湿度的自然空气，如果加热到80°F，相对湿度将为25%。如果再增加20°F，将温度从80°F提高到100°F，则相对湿度又降低了一半左右，降至13.5%。第三次20°F上升到120°F时，相对湿度又降低了一半左右，达到7.6%。值得注意的是，第二次增加20°F的热量会导致相对湿度减少一半(一半一半)，而第三次增加的热量只会导致八分之一的减少(一半一半)。为了尽量减少谷物干燥的能量消耗，请将温度保持在一个适中的水平。在干燥时间相对于能量输入的仓内干燥系统，最大的节省是实现前20°F到40°F的空气温度的提高。

表2展示了计算机模拟的结果，比较了在60°F和50%相对湿度下用自然空气分批进仓干燥与将空气加热到80°F或95°F的电力和丙烷能源成本。注意最后一列的干燥时间与总能源成本的比较。将温度提高20°F至80°F，干燥时间只有天然空气的42%，能耗损失为39%。将温度提高35°F至95°F，干燥时间仅为自然风干的31%，但能耗损失为74%。

热风干燥与自然风干的搅拌设备管理不同，特别是高温干燥(超过40°F温升)。在热风干燥时，进风的相对湿度很低，当干燥锋被推进到谷物的全部深度时，仓底的谷物会过度干燥几个百分点。搅拌装置，如果安装，应与高温加热干燥系统连续运行，以帮助均衡粮食质量的水分含量，避免在仓底过度干燥。

表2。三种干燥方案的总能耗和成本与干燥时间的比较。 最初和最后 kWh -成本$ 加液化石油气。 干燥 总成本 时间-成本 空气温度 (曝气风机) -液化石油气美元 时间,人力资源 对能源 (与自然风干相比) 自然空气60°F 和50% RH 3073 - 246美元 0 - 0.00美元 94.6 246美元 100% - 100% 加热到80°F 1279 - 102美元 191.2 - 239美元 39.4 341美元 42% - 139% 加热到95°F 952 - 76美元 280.4 - 351美元 29.3 427美元 31% - 174% 假设:风机= 25马力离心。粮食=玉米。初始水分= 20.5%;最终= 15.5%水分。料仓直径= 30英尺。粮食深度= 8英尺。每批= 4500蒲式耳电力:风扇运行32.5 kWh每小时0.08美元/ kWh = 2.60美元每小时。丙烷:1.25美元/加仑，90000 BTU /加仑。

在本层干燥

如果生产者有几个箱配备烘干风扇和能够从填一本切换到另一个在一个相当短的时间内,填充和干燥几个垃圾箱层可以减少干燥时间和能源消耗20 - 35%相比完全填满每一本又在开始之前来填补。

通气风扇在静压(以英寸水为单位)与空气输出(cfm)曲线上运行。静压力随着谷物在仓内的深度增加和每蒲式耳的气流(cfm)增加而增加。风机必须克服的静压越高，风机能通过谷物的cfm就越少。

由于干燥时间是每蒲式耳(cfm/bu)气流的函数，这两个因素在分层干燥时都对我们有利，而不是从一个完整的仓开始——无论是使用自然或加热的空气进行仓内干燥。

例如，与通常从一开始就填满整个垃圾桶的做法相比，考虑在四层填充和干燥垃圾桶的好处。第一层的总气流要大得多，只有四分之一蒲式耳。这大大缩短了干燥时间。随着第二层和第三层的添加，干燥时间的减少优势继续存在，但随着颗粒深度的增加，效果逐渐减弱。分层干燥大大缩短了料仓的总干燥时间，大大降低了能耗。

在加入最后一层谷物之前，不应在分层干燥系统中使用搅拌装置。距离粮食质量和无支撑轴的距离很长，会导致不可预测的行为，可能会损坏搅拌设备或料仓侧壁。一旦加入最后一层，考虑混合干湿谷物与搅拌设备，然后使用未加热的空气，以帮助水分从湿润的谷物迁移到那些可能由于加热的空气干燥过度干燥的谷物。

高速-高容量干燥机

高速间歇式或连续流干燥机有最高的蒲式耳容量每小时的任何系统中提到的这篇文章。温度，颗粒床深度和气流速率在高速，大容量干燥机相比深床，仓内干燥系统有很大的不同。空气温度在120°F到140°F是典型的高容量干燥机。在间歇式或连续流干燥机中，谷物干燥的柱宽以英寸(10至20英寸)衡量，而在仓内干燥系统中，以英尺(4至20英尺)衡量。在高速烘干机中，气流速率为50至100 cfm/bu是常见的，而在深床进仓系统中则为1.25至2.5 cfm/bu。

有两个限制因素影响高容量系统的效率。第一个限制因素是水分从果仁内部迁移到表面并蒸发到气流中的速率。第二个因素是气流与颗粒接触的时间短。与深床、仓内干燥系统相比，大量非常炎热和干燥的空气通过粮食浅床，导致空气离开粮食质量的饱和程度低得多。这反映在每蒲式耳除湿点的能源成本高于垃圾箱系统。一些高容量的干燥机回收一些能量，通过将用于冷却谷物的空气引入干燥室的空气流，或通过重新循环之前加热的空气的高百分比通过谷物质量。

高温和籽粒内不均匀的水分含量导致籽粒中应力裂纹的发生率更高。在烘干机中产生的应力裂纹导致在随后的谷物处理中破碎的籽粒的百分比比在仓内干燥高得多。

使用高容量干燥器的变化称为干燥。干燥是一种系统的名称，在此系统中，热谷物从干燥机中取出，比所需的储存水分高出一到两个点，然后转移到一个仓中，在那里它被允许进行4到6个小时的回火，然后启动风扇进行最后的干燥和冷却。在冷却谷物的过程中，最后的一到两点水分很容易被除去，因为谷物内部深处的水分在回火期间有时间重新分配。这种干燥谷物的方法增加了干燥机的容量，并导致更高质量的谷物与更少的应力裂纹比干燥后快速冷却。

另一种同时使用高温干燥机和仓内曝气的中间系统称为组合干燥。结合干燥,可以减弱高水分玉米干燥20 - 22%的高速temp-high干燥,然后再曝气风机的谷物热一本至少可以推动两个cfm bu /常温气流通过粮食质量的完成过程。这减少了对热量的依赖，降低了高温干燥机的负荷甚至超过干燥。如果加热燃料是成本较高的能源，还可以降低能源成本。

正如前段所述，谷物干燥方法的选择通常是在时间和金钱之间的权衡。对许多农业操作来说，收获时的瓶颈是时间。然而，当能源成本以目前的速度上升时，也许是时候考虑花费一些时间来节约能源成本了。

汤姆多恩
扩展教育家