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热泵干燥机烘干种籽过程中的阻力分析

  据悉,热泵干燥机干燥种籽过程中的阻力来自于水分和种籽组织之间的结合力。水分和种籽组织之间的结合力随着种籽含水量变化而不断变化。简单地说干燥过程中种籽含水量的变化可分为以下三个阶段:

  在阶段一,种籽的含水量很大,称为恒速干燥阶段。这一阶段种籽中含有较多的自由水,包括种皮表面粘附的少量水分。这些水分较易干燥,析出时不存在与生物组织之间结合力的概念。随着种籽内部水分的进一步减少,种籽内部的水分就进入上图平衡曲线的二阶段,水分子被松弛得吸附。由于这部分水分与种籽贮藏的劣变有很大关联,所以干燥应析出这一阶段上半部的水分。

  当热泵干燥机烘干到第三阶段后,种籽的水分都被细胞大分子牢靠地结合。这些水分实际上是种籽化学结构的一部分,生物学上称其为结合水,其中包括以化学键与组织中的大分子相结合的水。这部分水干燥阻力很大,另外由干这是保持种籽活性的基本水分,所以这一部分水是不能析出的。

  由以上分析可以看出,在干燥过程中水分的扩散阻力不但与种籽的结构有关,还与其中的水分性质有关。宏观上讲,热泵干燥过程中水分的扩散阻力主是因种皮上面的角质层与种胚里面胚乳对于水分扩散阻挡的作用。微观上来看,由于水分子的偶极性质,可与其他分子的负电性原子结合形成氢键,例如种籽内部的蛋白质、糖类等,且因种籽多孔介质的性质,水分对于骨架吸附的作用也是水分扩散的阻力来源之一。

  当种籽含水量比较多时,水分和种籽组织之间的结合力比较小,扩散阳力较小,所以干燥速率比较大。随着含水率的降低,水分和种籽组织之间的结合力逐渐增加,扩散阻力也逐渐变大,于是热泵干燥机的干燥速率减小。需要说明的是,由于种籽的结构各不相同,种籽的化学成分也各不相同,所以每种种籽的扩散阻力是不同的,其干燥模型就须根据实验来确定。