油菜籽静态变温干燥试验

陈凯乐，谢方平,2*，刘大为，李旭，王修善，卢伟

(1.湖南农业大学 工学院，湖南 长沙 410128;2.湖南省现代农业装备工程技术研究中心，湖南 长沙 410128)



油菜籽静态变温干燥试验

陈凯乐1，谢方平1,2*，刘大为1，李旭1，王修善1，卢伟1

(1.湖南农业大学 工学院，湖南 长沙 410128;2.湖南省现代农业装备工程技术研究中心，湖南 长沙 410128)

我国油菜籽产量占世界产量的30%，油菜籽的干燥有利于其油脂保存，且不易氧化酸败。为提高干燥效率(干燥时间)，在保证油菜籽干燥品质(油菜籽的发芽率)的情况下，采用静态变温干燥方式对油菜籽进行干燥。试验结果表明：油菜籽的含水率17.8%为油菜籽变温干燥的变温拐点；油菜籽变温干燥的前期温度选取105℃较适宜；油菜籽变温干燥的后期温度选取65℃较适宜；当变温干燥容器的容量为整个容量的100%时，其干燥效率较高，干燥效率可达0.108 kg·h-1。

油菜籽；静态干燥；变温干燥；发芽率；效率

油菜是我国主要的油料作物，种植面积占全国油料种植面积的30%以上，油菜籽收获时正值梅雨时节，新鲜油菜籽在高温高湿的环境中易滋生霉菌，导致高水分油菜籽霉变，所以生活中应尽可能在短期内干燥至安全储藏水分[1,2]。传统的干燥方式是采用恒定的干燥温度干燥油菜籽，以达到安全储存含水率。变温干燥是一种新型干燥方式，是根据物料处于不同干燥阶段，采取不同温度实现物料干燥，达到同时提升干燥效率和改善干燥品质的目的，在农产品加工过程中得到较多研究和应用[3～8]。杨俊红等以蔬菜种子为对象进行了恒温与变温干燥对比试验[5]；朱德泉等对小麦薄层热风变温干燥与恒温干燥进行了对比试验[6],周先汉等对南瓜粉干燥进行了恒温与变温干燥研究[7]；段鹍等对烟丝进行了变温干燥研究[8]，以上试验结果均表明变温干燥比恒温干燥的介质平均温度低，在整个干燥过程中物料承受的高温期短，组织细胞的变化小，有利于保持物料品质，节约能源，提高效率。

目前，变温干燥应用于油菜籽干燥的研究尚少，因此，探讨静态变温干燥过程油菜籽的干燥速率、温度、含水率、质量等变化特征，可以为动态变温干燥技术的开发与深化应用提供参考。因此，在恒温干燥的基础上，研究了油菜籽静态变温干燥过程中变温拐点、前期温度、后期温度、干燥容量等与干燥效率和干燥品质的关系，为油菜籽动态变温干燥研究提供依据。

1 试验材料与仪器

1.1 试验材料

试验用油菜籽品种名为湖南高油酸753，于2014年5月在湖南省沿溪镇湖南农业大学油菜种植示范基地采取，采样后除杂并混合均匀，测量其含水率为26.9%，把该含水率的油菜籽装入自封袋中密封，做好标记，储存于4℃的冰柜中，每次试验前取用。

1.2 主要试验仪器

电子秤(北京赛多利斯仪器有限公司，精度0.01 g)；MA35水分测定仪(北京赛多利斯仪器有限公司，采用红外暗热管均匀加热，量程35 g，传感器精度1 mg)；电脑谷物水分计(三久股份有限公司，显示解析度0.1%)。

2 试验方法

每次试验前2 h，取出冷藏的油菜籽，室温放置，再次测定其含水率，含水率稳定到试验要求的湿度后进行试验[9～12]。试验采用单因素试验，评价指标为油菜籽水分达到安全储藏水分标准8%的时间和发芽率，其中发芽率测定参照GB5520-1985《粮食、油料检验种子发芽试验》[13,14]，记录下第1天到第7天的发芽情况，试验测得油菜籽干燥前3天的发芽率逐步增长，第3天至第7天发芽率基本不变，故此试验中选取3 d发芽率作为评价指标之一。

油菜籽静态干燥过程中水分含量的测定采用质量差法。试验前记录每组油菜籽的质量，试验过程中每隔0.5 min记录油菜籽实时质量，根据干燥后失去的重量计算出油菜籽失水百分率，干燥铝盘称重时选用去皮模式，故忽略其自身重量。公式为：

式中：M1为油菜籽样品的干燥前质量；M2为油菜籽样品的干燥后质量。T为0.5 min。

3 结果与分析

3.1 油菜籽静态降水速率试验及分析

选取刚采收回的油菜籽30 g，其初始含水率为26.9%，温度分别为55、65、75、85、95℃进行试验，每隔0.5 min记录油菜籽实时重量，直至干燥至恒重时结束试验[15]。为探索油菜籽静态干燥中不同温度的干燥过程，以干燥时间为横坐标，降水速率为纵坐标绘制油菜籽降水速率曲线，得到试验结果如图1所示。

图1 不同温度下油菜籽静态干燥降水速率变化曲线Fig.1 Rapeseed static dry precipitation rate curves under different temperature

由图1不同温度下油菜籽降水速率变化曲线可见：温度越高，油菜籽的降水速率越快。在干燥初期，油菜籽的降水幅度较大，降水速率一开始有一个较快增长阶段，干燥到15.5 min以后，干燥速率开始明显降低，随着干燥过程的持续，干燥速率逐渐趋于平稳直至为0，干燥完成。由于油菜籽的薄层干燥的特点及其很大比表面积(1000 kg的油菜籽具有3000 m2的表面积)的特点[10]，在整个干燥过程中并没有观察到明显的恒速阶段。

油菜籽的体内水包含了自由水和结合水，最开始自由水受热变成水蒸气挥发速度较快，当油菜籽含水率达到临界值时，油菜籽内部的结合水不易从体内转移出来，导致降水速率变得相对缓慢，而油菜籽干燥主要发生在降速干燥阶段[12]。由图1可知，当油菜籽变温干燥时，由试验测得油菜籽的降水速率由增长到减缓的临界值含水率为17.8%，该值可以作为变温干燥的拐点。

3.2 油菜籽静态干燥前期温度试验及分析

根据参考文献，油菜籽可经受高温干燥[11]，但油菜籽在干燥过程中受热时间不能太长，不能进行缓苏处理，当油菜籽的含水率大于18%时[8]，油菜籽的最高干燥温度建议选择为90～110℃，干燥后油菜籽的含油量并不会降低。选取刚采收回的油菜籽30 g，其初始含水率为26.9%，温度分别为75、85、95、105、115、125和135℃进行试验，每隔0.5 min记录油菜籽实时质量，直到油菜籽的含水率降到17.8%停止试验。每组干燥试验完成后，进行油菜籽的发芽率试验，选取第3 d的发芽情况，得到的试验结果如图2所示[9]。

图2 不同温度下油菜籽的干燥时间和干燥后三天的发芽率Fig.2 Rapeseed under different temperature of the drying time and three-day germination rate

由图2油菜籽干燥时间变化曲线可见：随着干燥温度的不断增加，油菜籽的干燥时间逐步下降；油菜籽干燥由26.9%至17.8%的含水率的过程中，当温度在75～105℃时，发芽率基本稳定在82%左右，当温度超过105℃时，油菜籽的发芽率急剧下降。综合考虑，可选取油菜籽静态变温干燥第一阶段温度为105℃。

3.3 油菜籽干燥后期温度试验及分析

选取前期干燥后含水率为17.8%的油菜籽30 g，温度分别为45、55、65、75、85、95和105℃进行试验，每隔0.5 min记录油菜籽实时质量。每组干燥试验完成后，进行油菜籽的发芽率试验，选取第3天的发芽情况，得到的试验结果如图3所示[9]。

图3 不同温度下油菜籽的干燥时间和干燥后三天的发芽率Fig.3 Rapeseed under different temperature of the drying time and three-day germination rate

由图3油菜籽干燥时间变化曲线可见：当干燥温度低于85℃时，随着温度的增加，油菜籽体内结合水干燥速度较快，干燥时间不断减少；当温度高于85℃时，随着温度的增加，油菜籽结合水干燥速度变化较慢，干燥时间变化趋于平稳。然而，当干燥温度高于65℃时，干燥后油菜籽的发芽率急剧降低，低于50%。综合考虑，可选取油菜籽静态变温干燥第二阶段温度为65℃。

3.4 油菜籽干燥容量与效率试验及分析

选取总容量为30 g的圆柱形铝制器皿，选取油菜籽初始含水率为26.9%，选取温度105℃，每隔0.5 min记录油菜籽实时质量，直到油菜籽的含水率降到17.8%；此时选取温度65℃继续干燥直到油菜籽的含水率降到8%，记录油菜籽(含水率26.9%)干燥到安全储存含水率为8%时的总时间，得到的试验结果如表1所示。

表1 油菜籽干燥容量与干燥时间关系Table 1 Rapeseed drying capacity and drying time

由表1可见，当干燥容器内油菜籽量逐步增加，油菜籽的干燥时间也不断变长，虽然平均干燥速率不断降低，但是其干燥效率却随之增加，在干燥容器内油菜籽的容量为100%时，油菜籽的干燥效率最高为0.108 kg·h-1。油菜籽属于典型的薄层干燥[10]，干燥重量越大，堆积层数越多，热阻越大，热的渗透性相对减弱，油菜籽体内水分蒸发减慢而导致干燥速度降低，干燥时间延长；然而随着油菜籽干燥时间的延长，干燥重量也随之增大，可算得其效率逐步增加。分析得出：油菜籽干燥时可选取容器容量100%的油菜籽进行干燥，可提高干燥效率。

4 讨论与结论

通过干燥速率试验表明：当干燥温度一定时，油菜籽的降水速率具有先增加后降低的趋势，并无明显恒速干燥阶段，当油菜籽的含水率降低到17.8%后，油菜籽的干燥速率急剧下降，得到含水率在17.8%时为油菜籽高温干燥转至低温干燥的变温拐点。当干燥温度不同时，油菜籽前期干燥温度超过105℃后，油菜籽的发芽率下降较快，故油菜籽变温干燥的前期温度选取105℃较适宜；当干燥温度不同时，油菜籽后期干燥温度超过65℃后，油菜籽的发芽率急剧降低，故油菜籽变温干燥的后期温度选取65℃较适宜。当变温干燥容器的容量为整个容量的100%时，其干燥效率较高，平均干燥速率可达0.108 kg·h-1。

通过油菜籽静态变温干燥试验，得到了静态变温干燥的前期、后期最佳干燥温度以及变温拐点，效率较静态恒温干燥有所提高，但静态干燥的整体效率仍然较低，在进行静态干燥的同时建议搅拌油菜籽使其循环运动，进一步提高干燥效率。

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(编辑：马荣博)

The Experiment on Rapeseed Static Variable Temperature Drying

Chen Kaile1,Xie Fangping1,2*,Liu Dawei1,Li Xu1,Wang Xiushan1,Lu Wei1

(1.CollegeofEngineering,HunanAgriculturalUniversity,ChangshaHunan410128,China;2.HunanProvincialEngineeringTechnologyResearchformodernAgriculturalEquipment,ChangshaHunan410128,China)

The production of rapeseed in China accounts for 30% of the world production.Rapeseed drying is in favor of preservation of oil and can prevent rapeseed from being oxidative rancidity.In this paper,static variable temperature drying technology was adopted to improve drying efficiency and ensure drying quality based on the study of the static constant temperature drying technology.This technology can provide basic reference for the exploitation and deeping application of dynamic variable temperature drying methods.Experimental results showed that the moisture content of 17.8% wasthe inflection point of variable temperature drying for rapeseed.The suitable drying temperature was 105 ℃ in the early period of static variable temperature while 65 ℃ was better in the late stage.When variable temperature drying container had a capacity of the whole capacity ,the drying efficiency was higher,drying efficiency could reach 0.108 kg·h-1.

Rapeseed; Static drying; Variable temperature drying; Germination rate; Efficiency

2014-12-18

2015-01-30

陈凯乐(1990-)，女(汉)，四川自贡人，在读硕士，研究方向：农业机械化。

*通讯作者：谢方平，教授，博士生导师。Tel:0731-84617980;E-mail:hunajxie2002@163 com

湖南省政府重大专项(湘府阅[2014]35号)

S565.4

A

1671-8151(2015)03-0281-04