水稻秸秆营养穴盘微波热风联合干燥工艺研究

发布时间：2020-04-22 20:26

【摘要】：水稻秸秆营养穴盘是以农作物秸秆和牛粪为主要原料,经气压成型和干燥定型等加工工艺制备而成,是水稻植质钵育秧盘升级换代产品,具有非常大的市场发展潜力。在水稻秸秆营养穴盘生产过程中,干燥定型是水稻秸秆营养穴盘生产工艺中的重要环节之一,针对目前水稻秸秆营养穴盘干燥技术存在的翘曲、断裂、变形及部分水稻秸秆营养穴盘干燥不均匀等问题,将微波热风联合干燥技术应用于水稻秸秆营养穴盘,探讨了微波热风联合干燥水稻秸秆营养穴盘的可行性,优化改进了微波热风联合干燥装置,探究了不同的干燥工艺对水稻秸秆营养穴盘品质的变化规律,其结果不仅能够避免传统干燥中出现的问题,还能大大节省干燥时间及能耗,具有较高的干燥效率及干燥品质,为开展水稻秸秆营养穴盘微波热风联合干燥技术的工业化生产提供理论依据。主要研究内容如下:1.对微波热风联合干燥装置进行了改进设计,其中包括:(1)气流初次分配稳定器的设计。为了确保进入气流分配室的气流压力和流量稳定,以及能够方便、精确测量干燥室内的温度及热风速度,设计了气流初次分配稳定器。(2)气流分配室的优化设计。利用计算流体力学软件对微波热风联合干燥装置气流分配室进行流场仿真分析,结合Central Composite Design设计理论,进行二次回归正交旋转组合仿真试验,得到气流分配室最优结构参数。在此基础上,对具有优化结构参数的气流分配室构造扰流板,对其内部流场进行扰流,进一步提高出口气流速度分布均匀性,确定了最佳的气流分配室结构。2.探究较优的水稻秸秆营养穴盘干燥工艺。在单因素的基础上,确定了微波脉冲比、热风温度以及热风速度的应用范围,依据Box-Behnken Design中心组合设计,采用三因素三水平试验方案进行试验,利用层次分析法和综合评分法确定出各干燥指标的权重及综合评价数学模型,确定出各个评价指标对各个因素影响大小以及对综合评价指标的最佳干燥工艺。经试验验证,当微波脉冲比为1.526,热风温度为61℃,热风速度为1m/s时,此时得到综合评价指标为0.8054。相对误差为1.6%。证明了该模型的合理可靠性,为开展营养穴盘的工业化生产提供理论依据。
【图文】：

热风干燥,干燥技术,自然风,操作简单

图 1-1 自然风干的营养穴盘Fig. 1-1 Natural air-dried of straw-based nutrient seeding-growing tray风干燥是目前最常用的干燥技术，其操作简单、装置成本低，应用广泛[35, 3，在热风干燥过程中，热量由营养穴盘表面向内部传递，而水分则与热量的方向迁移，从而降低了干燥效率，增加了能耗，且干燥质量不理想，出现变形及部分营养穴盘干燥不均匀等现象，从而导致了热风干燥营养穴盘无法应用。

蒸汽干燥,热风干燥,干燥不均

其操作简单、装置成本低，应用广泛[35, 36]。如图1-2 所示，在热风干燥过程中，热量由营养穴盘表面向内部传递，而水分则与热量传递方向相反的方向迁移，从而降低了干燥效率，增加了能耗，且干燥质量不理想，出现翘曲、断裂、变形及部分营养穴盘干燥不均匀等现象，，从而导致了热风干燥营养穴盘无法进一步推广和应用。图 1-2 利用热风干燥的营养穴盘Fig. 1-2 Straw-based nutrient seeding-growing tray with hot wind dry杜雪亭利用蒸汽干燥对营养穴盘进行了干燥[37]，如图 1-3 所示，蒸汽的传热特性比相同温度下空气的热传递性好[38]，且不会在营养穴盘表面形成硬壳。在相同条件下，对营养穴盘进行热风干燥和蒸汽干燥的对比分析可知：蒸汽干燥无论在感官评价还是指标评价都优于热风干燥，利用蒸汽干燥的营养穴盘基本克服了翘曲、断裂和干燥不均匀等现象，但
【学位授予单位】：黑龙江八一农垦大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S223.1

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