农户用机械通风钢网式小麦干燥储藏仓的气流场分析

为保障农户收获后高水分粮食不落地安全储藏,针对一种仓壁透气中心带通风立筒的圆形钢网式农户储粮干燥仓,应用CFD法对收获后高水分小麦在进行机械通风时的气流场进行仿真分析,将仓内小麦堆等效为多孔介质,分析静压、动压、流量等空间分布规律。结果表明:仓内静压和动压值随半径(横向)增加呈指数衰减;柱面流量随半径呈幂函数衰减;横截面流量随高度呈指数衰减;粮堆区竖向通风均匀度显著优于横向(径向);流量分布为仓底上粮面仓壁,仓壁气流流量只占总流量的24.6%;实仓风速测试结果与仿真分析结果规律一致,平均相对误差为16.35%,表明基于多孔介质模型和CFD法分析钢网式储粮干燥仓的流场分析具有较好的准确性,研究结果为此类钢网式储粮仓流场分析和优化提供了方法和依据。     

基于温湿度场云图的小麦粮堆霉变与温湿度耦合分析

为了研究粮堆霉变和温度场、湿度场的时空耦合关系,该文建立了模拟仓装置,在模拟仓内装入体积比为9∶50的高水分小麦(20.1%,w.b.)和低水分小麦(11%,w.b.),于18℃恒温室内储藏800 h。试验过程中,高水分小麦中心插入30℃的加热元件,短时加热引发粮仓内部湿热迁移,通过构建温、湿度场云图,检测CO_2气体浓度和储藏霉菌变化,揭示温、湿度场与粮堆霉变的时空耦合关系。通过云图观察到湿空气上移而形成窝状高湿区,在温度适宜的条件下,高温中心区由于湿度偏低,几乎不发生霉变,窝状高湿区霉变最严重。当温度降低后,模拟仓内粮堆霉变受到抑制,微生物生长速度减慢。试验结果表明,在温度和湿度的变化和耦合过程中,粮堆霉变不仅是时间的函数,也是空间的函数。由于粮温散失较快,试验过程中,粮堆内没有观察到自发热点。该文可为今后进一步建立粮堆多场耦合规律和储粮过程中霉变发热的监测预报奠定基础。     

高大平房仓储粮品质变化与储粮环境的关系

采用多点随机抽样法对高大平房仓储粮品质变化与储粮环境的关系进行了研究。结果表明,温度和粮食水分是决定粮食储藏状况的主导因素,低水分储粮和低温储粮对提高储粮稳定性具有重要作用;仓内湿度与粮食陈化之间没有明显的相关关系,不是影响粮食品质的直接因素;另外,害虫为害对粮食品质的影响也不可忽视。     

一种智能化粮情自动检测系统

粮食的安全储藏是关系到国计民生的战略大事，储粮参数的自动检测具有重要的社会意义和经济价值。为了自动检测储粮参数，提出了一种基于CAN总线的集温度、湿度、水分检测为一体的多传感器智能化粮情检测系统，它能够实时检测粮食温度、水分及仓内外空气温度、湿度等储粮基本参数，准确提供储粮状态信息，预报粮情变化趋势。实际运行结果表明，系统具有信号传输距离远、可靠性好、智能化程度高等特点。     

玉米粮堆霉变发热过程中的温湿度场变化规律研究

为模拟储粮粮堆局部含水率偏高引起的霉变发热现象,进而研究此现象中温、湿度场的变化规律,该文在试验仓内湿基含水率14.0%的玉米粮堆中心加入湿基含水率18.2%的玉米,在30℃室内储藏40 d。试验粮堆由于霉变引起自发热。试验过程中,通过计算玉米粮堆中垂面内高温区和高湿区的面积变化,从而揭示玉米粮堆霉变发热过程中温、湿度场的变化规律。试验结果表明,粮堆中垂面高湿区面积缓慢扩大,高温区面积开始扩大缓慢,但在与周围粮温最高温差升至3.7℃后,面积扩大速率加快,且高温区与高湿区面积的当量半径r与温度差?T成正比,此正比关系经过了粮库浅圆仓的验证。这为进一步定量分析粮食仓储过程中的高温区和高湿区扩散提供了依据。     

基于绝对水势图的粮仓远程智能通风测控系统

为了提高粮食仓储中通风作业的管理水平,并降低粮仓管理员的工作难度,该文提出了一种基于绝对水势图的粮仓远程智能通风测控系统的设计方案,采用物联网和Android技术着重研发了"粮仓智能通风系统",并详细阐述了该系统的软硬件框架、主要功能模块及操作流程。绝对水势理论是利用水势图进行粮仓机械通风作业管理和控制的方法。在绝对水势理论中,提出了3个通风窗口:降温窗口、降水窗口、调质窗口。每个窗口都对应着相应的通风作业模式。当气温状态点在绝对水势图中的位置进入到某一窗口区域中时,则进行相应的通风作业。相比原始低效的温湿度数据处理方法,该系统数据用图形化的方式展现,降低了粮仓管理员的工作难度,加快了工作效率,解除了对粮仓管理员工作地点的限制,并且,该系统实现了对粮仓的信息化、智能化和远程化控制。在该系统的控制下,装粮试验中的模拟仓通风效果良好,并已安全度过长春地区储粮危险期。研究结果为相关粮食仓储工作提供参考。     

消除粮仓通风死角的新构想及其电流场模拟试验

通风槽干燥仓在我国被广泛采用,它是一种地面开有通风槽的矩形平底粮仓,采用正压通风,这种通风方式存在通风死角,导致局部粮食霉变。该文提出消除这种通风死角的新构想,其原理是利用正负压通风与正压通风两种气流场在空间分布上的互补性,将这两种通风方式交替采用,实现无死角通风。根据粮堆机械通风时,谷料中的气流场与均匀导电媒质中的恒定电流场相似,均满足拉普拉斯方程,因此,可以用电流场模拟粮堆机械通风时的气流场。摸拟试验表明,在相邻两风槽间的距离与粮堆高度为不同的比值时,正负压通风的气流场可复盖正压通风的死角,从而证实了新的构想的可行性。这种新的通风方式不仅可用来改造现有的通风槽干燥仓,而且对今后新建粮仓的通风设计也具有重要参考价值。     

基于热管技术的储粮仓温度特征及其抑虫效果

为解决传统储粮方法存在的高能耗、害虫多、易污染的问题,基于热管技术,该文设计开发了一座利用自然冷源蓄冷的储粮仓,其由储粮仓、热管模组、温度监测系统等组成,通过1年试验（2011年12月16日至2012年11月1日）研究了储粮仓内粮食温度变化及对害虫的抑制效果,结果表明：热管模组在19 d内将粮食温度降低到0,最低可降至-3.17℃;热管储粮试验仓蓄冷量为50.95 MJ,降温速度达到了0.28℃/d,分别较对照仓高出31.62%和47.37%,因此试验仓降温速度更快,蓄冷量更大。夏季试验仓虫害发生时间延迟,害虫数量明显减少,抑虫效果明显。此外,试验周期内无任何能耗,小麦并未出现结露或霉变等现象。该研究为热管技术在大型粮库中的应用提供依据和技术支持。     

玉米果穗在自然通风过程中水分迁移的动力学分析

为了探索玉米果穗水分迁移规律,针对低温自然通风降水过程中玉米果穗的绝对水势、扩散系数及活化能的变化规律及影响因素进行了分析。结果表明:在低温条件下,玉米果穗通过仓储自然通风干燥至安全水分需要3到4个月的时间;随着环境温度的上升,空气与玉米的绝对水势均逐渐增大,玉米的绝对水势大于空气绝对水势,玉米水分下降,当两者间的绝对水势差值逐渐缩小时,仓内粮食的水分子没有足够能量从表面扩散到周围的空气中,玉米水分逐渐趋于平衡;各仓水势梯度明显,水分从西向东迁移,仓内迎风面水势值小,水分下降快,粮堆厚度对绝对水势有影响;玉米果穗的水分扩散系数范围为2.563×10-12~5.34×10-12 m2/s,粮食与空气的绝对水势差及粮堆厚度对水分扩散系数均有影响;Arrhenius方程可以描述玉米果穗水分扩散系数与温度的关系,玉米果穗水分扩散的平均活化能为35.76 k J/mol。研究结果将为粮食储藏与干燥过程的动力学研究提供理论依据。     

基于EDEM-Fluent的玉米储藏立筒仓环流通风与纵向通风仿真分析

为解决立筒仓中纵向通风方式储粮效果不佳,在储粮机械通风过程中存在通风不均匀等问题,该研究结合纵向通风与横向通风的优点建立了环流通风仓模型,应用EDEM-Fluent流固热耦合方法,对相同工况下,储粮仓两种风道结构在机械通风时的速度场、温度场进行仿真对比分析。结果表明：环流通风速度均匀性指数为0.92,纵向通风速度均匀性指数为0.88,相同工况下环流通风气流在粮仓内分布更均匀。在温度场仿真分析中,纵向通风初期入风口附近区域粮堆温度呈梯度下降,明显低于初始温度,上层粮堆由纵向通风引起的热量传递不明显,受仓顶环境温度影响,粮面温度较粮堆内部低;环流通风初期,上层粮堆在环流通风影响下已经开始进行热量交换,产生温度梯度,通风结束后,纵向通风在粮层高度H=0.5 m处,温度维持26.85℃,H=0.8 m处温度降到27.85℃,整体平均温度降至24.77℃,环流通风仓在这两处温度分别为24.85和25.85℃,整体平均温度降至23.43℃,环流通风整体降温效果优于纵向通风;在颗粒温度场仿真分析中,相较于纵向通风,环流通风仓上下部颗粒温度相差较小,整体降温均匀。在不同通风形式下的粮仓各层温度变化规律...     

现代畜禽舍通风控制技术

随着饲养密度的提高,畜禽舍通风控制技术对舍内环境的调控作用越来越大。为此对国内外畜禽舍通风工艺进行了总结和分析。正压送风工艺可很好地与控温设备配套,但设备投资大,运转费用高,横向负压通风存在气流死角多和分布不均现象,纵向负压通风风量大,气流均匀,但在冬季的适用性较差。另外,对各种通风工艺在使用时的注意事项作了说明。     

现代畜禽舍通风控制技术

随着饲养密度的提高,畜禽舍通风控制技术对舍内环境的调控作用越来越大。为此对国内外畜禽舍通风工艺进行了总结和分析。正压送风工艺可很好地与控温设备配套,但设备投资大,运转费用高,横向负压通风存在气流死角多和分布不均现象,纵向负压通风风量大,气流均匀,但在冬季的适用性较差。另外,对各种通风工艺在使用时的注意事项作了说明。     

中国主要粮食作物产后损失特征及减损潜力研究

为减少作物产后损失,增加粮食供应数量。该文基于物质流分析方法以及农产品流动特征,建立了一套量化作物产后损失的计算方法,在已有数据基础上,重点分析了2010年中国三大粮食作物(水稻、小麦和玉米)产后(包括收获、运输、干燥和储藏)损失特征及其减损潜力。结果显示,中国作物产后损失率较高,水稻、小麦和玉米产后综合损失率分别为6.9%、7.8%和9.0%,三者平均损失率7.9%,高于发达国家作物产后损失水平。粮食产后损失中,储藏环节损失比重最高,损失比例达到40.3%,其次是收获环节,为31.4%,运输和干燥环节损失较小,分别为11.1%和17.2%。农户储藏和收获是作物产后减损的重点环节。情景分析结果显示,通过改进产后不同环节技术条件,可以有效减少作物产后损失,情景5(粮食产后环节技术条件达到最优)三大粮食作物产后损失率均可以降低到4.0%以下。由此可见,中国粮食作物产后减损存在较大潜力,减损重点应落在农户储粮环节以及作物收获环节。作物产后减损需要国家农业科技政策作保障,通过提升农户科学储粮意识以及提高作物机械收获水平和改进作物收获质量等综合措施,最终实现中国粮食作物产后损失的降低。研究结果为中国粮食产后减损政策和措施的制定及实施提供借鉴。     

山西省春玉米宜机械粒收品种筛选及影响因素分析

为筛选适宜山西机械粒收春玉米品种,明确玉米机械粒收质量影响因素,在山西长治和晋中两个地区不同生产条件下,对33个玉米品种进行连续3年的机械收获,研究了籽粒含水率、产量与机械收获质量的关系。结果表明,机械收获的籽粒破碎率、含杂率和总损失率均值分别为5.50%、2.71%和4.75%,其中,总损失率分为穗损失率与籽粒损失率两部分,前者占比65.89%。籽粒破碎率高是影响山西省春玉米机械收获的主要因素。籽粒含水率与籽粒破碎率、含杂率呈极显著正相关,与穗损失率呈极显著负相关,与落粒损失率呈显著正相关,而与总损失率的相关性不显著。籽粒破碎率与籽粒损失率随籽粒含水率降低而快速降低,后期有所升高。杂质率随籽粒含水率降低而降低,后期趋于稳定。穗损失率随籽粒含水率降低而升高。籽粒含水率与破碎率之间关系符合模型y=0.018x²-0.788x+13.18(R²=0.615^**),当籽粒含水率为21.89%时,破碎率最低。另外,春玉米在籽粒含水率为16.92%~24.85%间进行机械收获,其籽粒破碎率可达到≤5%的国家标准,且通过多环境重复测试并结合产量性状试验证实,长单511、迪卡159、长单716更适合机械粒收。本研究对于推动玉米收获机械化及提升玉米产业核心竞争力具有重要意义。     

气流改善泡沫树莓果浆微波干燥均匀性提高能量利用率

为满足浆果低能耗、高品质的生产过程的需要,采用理论分析、数值模拟与台架试验相结合的方法,研究气流与微波协同作用对泡沫果浆干燥均匀性和微波能利用率的影响规律。结果表明:在气流与微波协同干燥中由于物料的介电特性指标及表观导热、气体渗流、气相导热、液相导热等系数变化,从而影响泡沫果浆料层中传热、传质过程。泡沫果浆传热及传质系数变化,影响泡沫果浆内部热传导及水分传递,温度及含水率直接影响泡沫果浆介电特性指标,进而影响物料微波能吸收。气流在料层边界热对流量及料层内的热传导量是表征气流、微波协同作用的主要指标,当料层边界热对流量与内部热传导量比值低于27.79时,气流与微波协同作用产生正向效应,提高微波能利用率;当料层边界热对流量与内部热传导量比值高于27.79时,此协同作用产生负向效应,降低微波能利用率;气流携带泡沫果浆中蒸发出的水蒸气,降低物料表层湿空气压力,导致泡沫果浆气泡的产生和破裂,强化传热传质过程,进而提高料层内温度及含水率分布均匀性。当气流速度小于1.5m/s时,气流速度与干燥均匀性呈显著正相关;当气流速度大于1.5m/s时,气流速度对物料干燥均匀性影响不显著;在气流速度为1.5m/s时,干燥时间短,微波能利用率最高,相比无通风时提高了17.57%,微波能吸收量、温度及含水率分布的均匀度分别提高了20%、19%及27%,符合低能耗、高品质的浆果干燥生产要求,研究结果为浆果微波泡沫干燥工艺优化提供依据。     

机械收获方式及籽粒含水率对玉米收获质量的影响

该文选用13个玉米品种为研究对象,通过田间试验系统研究了常规玉米栽培模式下延缓收获期间玉米含水率的变化规律,分析了果穗收获和籽粒收获2种收获方式对玉米收获损失率、籽粒破碎率和含杂率的影响,初步研究了不同机械收获方式及籽粒含水率对不同品种玉米收获质量的影响,建立了含水率与籽粒含杂率之间的数学函数。结果表明,延缓收获期间不同品种玉米的含水率均有显著的降低(P0.05),但其变化率存在差异。同期进行的果穗收获和籽粒收获2种收获方式的收获总损失率之间没有显著差异(P0.05),机械收获方式仅显著影响落粒率(P0.05)。延缓收获使落粒率和落穗率都显著下降(P0.05)。采用果穗收获方式时,籽粒含水率与各损失率之间不存在显著相关性;而籽粒收获时,籽粒含水率与落粒率、总损失率、破碎率和含杂率之间存在显著相关性。延缓进行籽粒收获后,籽粒含杂率均值为1.32%,总损失率均值为1.74%,均低于国标要求;而平均籽粒破碎率达13.23%,高于国标要求。含杂率与籽粒含水率之间满足线性关系,根据二者之间关系预测可知,籽粒含水率低于32.40%的收获就可以保证含杂率满足国标要求。该研究可为玉米籽粒收获技术的研究与推广提供数据支撑和科学依据。     

Effects of Postharvest Parameters on Functional Changes During Rough Rice Storage

The expansion of value‐added uses for rice has created a demand for quantitative models of functional changes during postharvest handling. Consequently, this study evaluated the effects of postharvest parameters on the functional properties of long‐grain (cvs. Cypress and Kaybonnet) and medium‐grain (cv. Bengal) rice. The experimental treatments included rough rice drying conditions (low vs. high temperature drying), storage moisture content (10, 12, and 14%), storage temperature (4, 21, and 38°C), and storage duration (up to 36 weeks). Milling, cooking, and amylograph pasting properties were analyzed. Polynomial models (up to third‐order) were developed to describe the effects of postharvest factors on the functional properties. Drying treatments, storage moisture content, and storage duration affected (P < 0.05) all of the functional properties. Storage temperature influenced (P < 0.01) cooking and pasting properties, but not milling properties. Overall, there were significant interactions among the postharvest parameters. Additionally, these factors were related to the functional properties by higher‐order relationships.     

热风干燥联合真空降温缓苏提升黄秋葵干制品品质

为提升黄秋葵热风干燥产品品质,试验将真空降温缓苏技术应用于黄秋葵热风干燥过程中。研究了不同缓苏时长下黄秋葵干燥特性和品质指标的变化规律;利用Weibull分布函数分析缓苏处理对黄秋葵热风干燥过程中水分扩散机制的影响;采用一元非线性回归分析构建适用于黄秋葵真空降温缓苏-热风联合干燥过程中干燥特性和品质指标随缓苏时长变化的学数模型;以总干燥耗时、总干燥能耗、复水比、色相角以及总营养物质保存率为指标,对不同缓苏时长下的黄秋葵热风干燥进行加权综合评价。结果表明：缓苏处理能够提升黄秋葵热风干燥速率,且随着缓苏时长的延长其促进作用会增强;Weibull分布函数能够准确描述（R2>0.99且离差平方和χ2处于10-4数量级）黄秋葵真空降温缓苏-热风联合干燥过程中水分比随干燥时间的变化规律;常用函数一元非线性回归分析能够构建出黄秋葵真空降温缓苏-热风联合干燥过程中各干燥特性和品质指标随缓苏时长的变化规律的动力学模型;联合干燥过程中,缓苏60 min处理的综合评分值最高为0.55,在干燥温度和风速分别为60℃、1.5 m/s条件下,该缓苏时长较适合应用于黄秋葵热风干燥。研究表明,真空降温缓苏处理能够提升黄秋葵热风干燥的干燥速率和干燥品质,该文可为真空降温缓苏技术在高品质黄秋葵干制品工业生产上的应用提供理论依据。