CN106720293A - 一种谷物干燥装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种谷物干燥装置，所述谷物干燥装置包括干燥仓(311)；所述干燥仓(311)中设置有微波发射装置组；所述微波发射装置组包括多个微波发射装置(313)；所述多个微波发射装置(313)间隔设置，相邻的两个微波发射装置(313)之间形成一个加热通道(318)，所述加热通道(318)的上端为谷物的入口，所述加热通道(318)下端为谷物的出口；所述微波发射装置(313)内设置有排气通孔，所述排气通孔纵向贯穿所述微波发射装置(313)。本发明提高了微波烘干效率，使得谷物内外加热更加均匀，提高了谷物的品质，而且结构简单，生产效率高。

Description

一种谷物干燥装置

技术领域

本发明涉及烘干设备领域，尤其涉及一种基于微波技术的谷物干燥装置。

背景技术

粮食安全问题不仅是关乎国计民生的大问题，更是保证国民经济平稳增长和构建和谐社会的前提。谷物作为最主要的粮食种类，是一种重要的战略物资储备，储备谷物是需要烘干后才可以入库的，烘干工艺能够有效的防治稻米霉变。近年来谷物产量不断提高，农业自动化程度越来越高，但在粮食烘干设备上的效率及机械化、自动化程度并不高。谷物的增产不仅涉及到种植与收获，还包括烘干和储存。但是谷物比如稻谷在收获后的烘干、晾晒、脱粒、储存、运输、加工、消费等环节会造成损失。每年因收割后未及时烘干而导致的稻谷霉变、发芽等损失较大。在谷物收获季节，收获后的大批量谷物须要及时进行烘干处理。近年来随着谷物产业的发展，谷物烘干研究也取得不少进展。相比于传统的自然烘干，谷物烘干机械化、设备化能够较大程度满足大批量生产要求，并通过工艺参数设置降低粮食损失，保证谷物烘干品质。

热风烘干设备是目前谷物烘干技术应用最为广泛的机械烘干设备，该设备一般采用一定量的热空气经过物料表面带走水分，以达到烘干目的。该烘干设备操作简单、易控制，传统热风烘干设备主要分为高温快速烘干和低温慢速烘干。高温烘干速度快，但高温往往会造成爆腰严重，且谷物品质下降。出于对谷物烘干品质的追求，通常也会采用低温慢速烘干工艺。较低的热风温度条件在一定程度上可以保证谷物烘干后的品质，但也存在烘干速率低的缺陷，会造成收获后不能及时烘干的谷物损失严重。

微波作为一种电磁波，通常由直流电或50Hz交流电通过特殊的器件来获得。可以产生微波的器件有许多种，但主要分为两大类：半导体器件和电真空器件。电真空器件是利用电子在真空中运动来完成能量变换的器件，或称之为电子管。在电真空器件中能产生大功率微波能量的有磁控管、多腔速调管、微波三、四极管、行波管等。

采用传统的微波烘干装置对物料进行烘干，在干燥过程中都是通过将物料整体通过干燥仓，不仅微波利用率低，其干燥效果差，干燥效率低，干燥后的物料爆腰率多，且传统的微波烘干装置使得物料的温度过高，导致物料的营养成分被破坏，不适合工业化应用。

因此，有必要提出一种新的技术方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种谷物干燥装置，其不仅提高了微波烘干效率，使得谷物内外加热更加均匀，提高了谷物的品质，而且结构简单，生产效率高。

为实现上述目的，本发明的谷物干燥装置，所述谷物干燥装置包括干燥仓；

所述干燥仓中设置有微波发射装置组；

所述微波发射装置组包括多个微波发射装置；

所述多个微波发射装置间隔设置，相邻的两个微波发射装置之间形成一个加热通道，所述加热通道的上端为谷物的入口，所述加热通道下端为谷物的出口；

所述微波发射装置内设置有排气通孔，所述排气通孔纵向贯穿所述微波发射装置。

为实现上述目的，本发明的谷物干燥装置，所述谷物干燥装置包括干燥仓；

所述干燥仓中设置有至少两组微波发射装置组；

所述微波发射装置组包括多个微波发射装置；

所述多个微波发射装置间隔设置，相邻的两个微波发射装置之间形成一个加热通道，所述加热通道的上端为谷物的入口，所述加热通道下端为谷物的出口。

进一步地，各组微波发射装置上下间隔设置；

相邻的两组微波发射装置之间的间隔形成排气通道。

进一步地，每个所述微波发射装置设置有气体排出口；每个所述微波发射装置具有两个相对微波发生面。

进一步地，每个所述微波发射装置内设置有排气通孔，所述排气通孔纵向贯穿所述微波发射装置。

进一步地，所述微波发射装置为漏波缝隙天线，

所述漏波缝隙天线包括辐射部和导流部，所述导流部位于所述辐射部的上方，

所述辐射部的缝隙处被蜂窝氧化铝陶瓷封闭，所述导流部为三角形尖劈。

进一步地，所述干燥仓的进料口和出料口分别设置有微波屏蔽板，所述微波屏蔽板为钢丝网栅，所述钢丝网栅的网孔的直径≥20mm。

进一步地，所述谷物干燥装置还包括微波发生器，所述微波发生器产生的微波通过所述微波发射装置向外辐射。

进一步地，所述干燥仓还包括叶片组，所述叶片组中叶片的至少部分表面被干燥仓中的物料覆盖，并且以干燥仓进料口到出料口谷物流动的方向作为参考方向，所述叶片被谷物覆盖部分的表面法线方向与所述参考方向之间具有一夹角。

进一步地，所述加热通道的下部设置有渐缩口；

所述干燥仓内还设置有拨粮轮，所述拨粮轮设置于所述渐缩口的出口处；

所述干燥仓下方设置有收集仓，所述收集仓的出口设置有下搅龙。

进一步地，所述谷物干燥装置还包括，

红外温度检测设备，所述红外温度检测设备设置于所述干燥仓内；

温湿度检测设备，所述温湿度检测设备分别设置于所述干燥仓的进风口和出风口处；

水分检测设备，所述水分检测设备分别设置于所述谷物干燥装置的进料口和出料口。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)本发明的谷物干燥装置，将谷物从加热通道中穿过进行微波加热，同时通过气体排出口将一定温度和风速的空气从漏波缝隙天线的内部向外排出，带走烘干后的水分，均衡谷物的温度。

(2)本发明的谷物干燥装置，其各组微波发射装置的间隔形成排气通道，该排气通道的体积大于谷物向下流动时单位时间内的体积，使之出现一段空间区域，便于排出谷物烘干时产生的水蒸气，提高了烘干效率和谷物品质。

(3)本发明的谷物干燥装置，其漏波缝隙天线辐射部的缝隙处被蜂窝氧化铝陶瓷封闭，阻止谷物进入天线，微波发射装置的导流部三角形尖劈，可避免谷物积累在微波发射装置上部，导致部分谷物不能加热。

(4)本发明的谷物干燥装置，其在加热通道的下方设置拨粮轮，当谷物进入干燥仓进行加热时，可根据谷物的不同水分阶段控制拨粮轮的转速，改变谷物流动速率，从而改变谷物的加热时间。

(5)本发明的谷物干燥装置，其在微波烘干段设置多个红外温度检测设备，监测不同加热位置处的谷物温度，保证了谷物的品质；通过温湿度检测设备和水分检测设备实时的监控和调整谷物运动速率、微波功率，实现烘干过程的自动控制。

(6)本发明的谷物干燥装置，在提高谷物烘干质量和品质的前提下，其加热时间和缓苏时间均远低于传统的烘干方式，大大提高了烘干效率。

(7)本发明的谷物干燥装置，其对谷物中的霉菌、虫卵等具有彻底杀灭作用，且占地面积小、无污染、成本低、零排放、自动化程度高等优点，大大提高了经济效益，能够实现谷物微波烘干技术的工业化、规模化、产业化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明实施例提供的谷物干燥装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的干燥缓苏设备的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的烘干仓的结构示意图；

图4(a)为本发明一个实施例提供的叶片排列方式横截面图；

图4(b)为本发明一个实施例提供的叶片排列方式顶视图；

图5为本发明一个实施例提供的微波天线示意图；

图6为本发明一个实施例提供的微波天线局部剖视放大图；

图7为本发明一个实施例提供的缓苏仓风道横截面示意图；

图8(a)为本发明一个实施例提供的微波加热仓侧视图；

图8(b)为本发明一个实施例提供的微波加热仓横截面示意图；

图9(a)为本发明一个实施例提供的微波加热仓侧视图；

图9(b)为本发明一个实施例提供的微波加热仓顶视图。

其中，1-除杂设备，2-进料设备，3-干燥缓苏设备，31-烘干仓，32-缓苏仓，313-微波发射装置，4-微波发生器，5-通风设备，6-集尘设备，7-热能转换系统，8-冷却设备，9-仓库，10-风量调节阀，21-第一进粮口，22-第二进粮口，24-微波天线，叶片-25，轴-26，传动轮-27,33-提升机，34-换向机构，35-上搅龙，36-分粮机，317-下搅龙，316-拨粮轮，371-第一排粮口，372-第二排粮口，373-第三排粮口，311-干燥仓，312-收集仓，314-排气通道，315-微波屏蔽板，318-加热通道，319-渐缩口，3131-辐射部，3132-导流部。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

请参阅图1，图1为本发明谷物干燥装置的结构示意图。如图1所示，所述微波烘干装置包括除杂设备1、进料设备2、干燥缓苏设备3、通风设备5、集尘设备6、微波发生器4、热能转换系统7和冷却系统8，所述干燥缓苏设备3包括烘干仓31和缓苏仓32。所述除杂设备1的输出端与所述进料设备2的输入端连接，所述进料设备2的输出端与所述干燥缓苏设备3连接，所述通风设备5的输出端和集尘设备6的输入端分别与所述烘干仓31连接，所述微波发生器4用于产生微波并通过所述微波发射装置辐射微波，所述通风设备5对所述烘干仓31内的谷物进行吹风；所述冷却系统8用于对微波发生器4进行热交换，所述热能转换系统7用于吸收所述冷却系统8交换出的热量，同时吸收空气中的能量产生特定温度的空气输送给所述通风设备5。谷物通过所述进料设备2输送到所述干燥缓苏设备3内，经微波烘干和缓苏后输出。在一个实施例中，所述干燥缓苏设备为N个，N≥1，所述微波发生器为M个，M≥1，其中，N＝M，且N个干燥缓苏设备与M个微波发生器一一对应。其中，所述微波发生器为75kW/915MHz微波发生器。

所述除杂设备1去除谷物中的杂质后，通过进料设备2输送到干燥缓苏设备3中通过烘干仓31进行烘干与通过缓苏仓32进行缓苏。微波发生器4产生的微波通过波导无损耗地传输到烘干仓31中，微波在烘干仓31中被谷物吸收，使谷物温度升高，通风设备5对烘干仓进行吹风，将蒸发出的水汽向烘干仓外运动，烘干得以实现。谷物在烘干仓31中进行一次加热脱水后，在缓苏仓32中进行缓苏，然后在烘干仓31中再进行加热，通过多次的加热、缓苏，实现谷物的烘干。烘干过程中，水分检测设备、红外温度检测设备实时检测谷物的水分含量、温度，动态的调节微波发生器的输出功率、谷物运转的速率，保持烘干系统高效率的运行。

烘干过程中通风设备5对谷物进行吹风，排出谷物蒸发出的水汽，并对谷物温度进行均衡。废气通过集尘设备6过滤后排出，避免污染环境。热能转换系统7采用空气热泵技术，对冷却系统8交换出的热量进行回收，同时吸收空气中的能量，产生烘干过程中所需要特定温度的空气，经通风设备5对谷物进行吹风。通过热能转换系统7，可提高能量利用效率，降低热能损耗，且能很好控制烘干所需的风的温度。

本发明的微波烘干装置采用模块化的方式构建，可以根据产能的需求进行扩展，可采用与现在低温循环烘干设备相似的塔式烘干设备。

请参阅图2和图3，图2为本发明干燥缓苏设备的结构示意图；图3为图2中烘干仓的结构示意图。如图2和图3所示，所述干燥缓苏设备3包括提升机33、换向机构34、上搅龙35、分粮机36、缓苏仓32、烘干仓31和排粮机构。所述换向机构34、上搅龙35、分粮机36、缓苏仓32和烘干仓31由上至下依次连接。所述提升机33的下端与所述下搅龙317的输出端连接，所述提升机33的上端与所述换向机构34的输入端连接，所述换向机构34用于在进粮和排粮之间进行转换，所述排粮机构的输入端分别与所述换向机构34和缓苏仓32连接，所述排粮机构的输出端与仓库9连接。在一个优选的实施例中，为了谷物烘干效果更好，需要对烘干的谷物进行多次微波加热和缓苏，谷物在烘干仓中进行烘干时需要控制谷物的体积和流动的速率，谷物在缓苏仓中先经过缓苏，经缓苏后的谷物内部温度和湿度达到均匀交换，然后将缓苏后的谷物直接进入烘干仓中再次进行微波加热，此时进入烘干仓的谷物内外温度和湿度均达到均匀，避免了因外界环境条件的影响而导致进入烘干仓中谷物内外温度和湿度不均匀，影响再次加热的效果，本发明不仅烘干效果好，而且烘干时间短。在其他实施例中，所述烘干仓还可以位于所述缓苏仓的上方。

谷物失水速率过快会使内部应力过大，从而造成严重的爆腰现象，因而烘干一段时间的谷物将按一定的时间比进行缓苏。缓苏仓外层装有保温板(未图示)，阻止与外界进行热量交换，缓苏仓良好的密封保温性能为谷物颗粒内部温度与颗粒内的湿度均匀交换提供条件，提高谷物品质。

所述进料设备2包括第一进粮口21和第二进粮口22。所述第一进粮口21与所述提升机33的下端连接，所述第二进粮口22与所述换向机构34连接。所述排粮机构包括第一排粮口371、第二排粮口372和第三排粮口373，所述第一排粮口371的输入端与所述换向机构34连接，所述第二排粮口372和第三排粮口373的输入端分别与所述缓苏仓32连接、所述第一排粮口371、第二排粮口372和第三排粮口373的输出端均与所述仓库9连接。

请继续参阅图3，图3中实心箭头指向为微波的传送方向，空心箭头指向为空气的流动方向。所述烘干仓31包括干燥仓311及位于所述干燥仓311下方的收集仓312。所述干燥仓311中设置有至少两组微波发射装置，每组微波发射装置包括多个微波发射装置313，每组中的多个微波发射装置313间隔设置，相邻的两个微波发射装置313之间形成一个自上而下的加热通道318，所述加热通道318的上端为谷物的入口，所述加热通道318下端为谷物的出口。谷物在所述干燥仓311内自上而下穿过微波加热区的加热通道318。每个所述微波发射装置313设置有气体排出口(未图示)，在微波发射装置对谷物进行辐射加热的同时，通过气体排出口将一定温度和风速的空气从微波发射装置的内部向外排出，带走谷物经微波加热后产生的水分，均衡谷物的温度。每个所述微波发射装置313具有两个相对微波发生面，谷物通过加热通道318时，形成加热通道的微波发射装置对谷物进行辐射加热。

在一个实施例中，所述加热通道318的宽度为15-30cm。该宽度的加热通道不仅有利于稻谷的顺利下落，而且能够充分利用微波的能量，对稻谷的加热达到最好。

在一个优选的实施例中，相邻的两组微波发射装置之间的间隔形成排气通道314，该排气通道314的体积大于谷物向下流动时单位时间内的体积，使之出现一段加热通道，便于排出谷物烘干时产生的水蒸气。

在一个实施例中，每个所述微波发射装置313内设置有排气通孔(未图示)，所述排气通孔纵向贯穿所述微波发射装置313，更加有利于排出干燥仓内的水蒸气。

所述微波发射装置313为漏波缝隙天线，微波通过漏波缝隙天线对谷物进行辐射。所述漏波缝隙天线包括辐射部3131和导流部3132，所述导流部3132位于所述辐射部3131的上方，所述辐射部3131的缝隙处被蜂窝氧化铝陶瓷封闭，阻止谷物进入漏波缝隙天线，同时漏波缝隙天线内部通入的空气实现正压，对谷物吹风，阻止谷物灰尘进入天线。漏波缝隙天线313的导流部3132为三角形尖劈，避免谷物积累在漏波缝隙天线上部，导致部分谷物不能加热。

所述干燥仓311的进料口和出料口分别设置有微波屏蔽板315，所述微波屏蔽板315为钢丝网栅，所述钢丝网栅的网孔的直径≥20mm。钢丝网栅用来屏蔽加热谷物时从谷物穿透出来的微波功率，实现非微波加热区域无微波辐射。在一个实施例中，干燥仓进料口处的钢丝网栅底部使用较粗金属杆支撑，避免谷物损坏钢丝网栅。

所述加热通道318的下部设置有渐缩口319。所述干燥仓311内还设置有拨粮轮316，所述拨粮轮316设置于所述渐缩口的出口处。在一个优选的实施例中，所述拨粮轮位于加热通道318的正下方，当谷物从加热通道318下落时，拨粮轮316实现谷物的向下运动，单位时间内运动谷物的数量通过调节拨粮轮316的转速进行控制，在谷物的不同水分阶段控制拨粮轮的转速，改变谷物流动速率，从而改变谷物的加热时间。

所述加热通道318的下部设置有渐缩口319。所述干燥仓311内还设置有拨粮轮316，所述拨粮轮316设置于所述渐缩口319的出口处。所述收集仓312设置在干燥仓311下方，所述收集仓312的出口设置有下搅龙317，微波加热后的谷物下落到所述收集仓312通过所述下搅龙排出。

为了实现烘干效率的最大化，足够多的利用微波功率进行烘干，烘干过程中微波发生器的功率保持不变，调节拨粮轮转速来控制下料的速率，进而调节微波加热谷物的时间。

为了实时控制微波加热谷物的时间，保持谷物的温度不超过40℃，在微波烘干段设置多个红外温度检测设备(未图示)，监测不同加热位置处的谷物温度，实时的反馈到控制系统。控制系统根据当前的温度，使用变频器来改变拨粮轮、上搅龙、下搅龙和提升机等机构的运动速率进行匹配。

在提升机33加料段设置谷物水分检测设备(未图示)，实时检测谷物的水分变化，水分达到规定值后停止加热，经过一段时间的通风冷却后排出。

所述烘干仓31的进风口和出风口处分别设置温湿度检测设备(未图示)。温湿度检测设备对排出的水蒸气进行监测，若其温度相对于进风口温度有明显的上升，而湿度的上升不明显，说明此时微波主要对谷物进行加热，而不是进行烘干，需要调节微波功率，并将谷物输送进后端的缓苏仓进行缓苏，然后再进行烘干。在一个实施例中，可通过风量调节阀10来调节进入烘干仓内的风量。

在烘干过程中，通过位于烘干仓31下方的至少一个拨粮轮316将谷物不断的向下传输，使谷物匀速地在烘干仓31中通过至少两个微波加热区域，升高谷物的温度，同时通过通风设备5向烘干仓31中通入特定风速的合适温度的风，带走烘干排出的水分。一次烘干后的谷物通过下搅龙317输送至物料提升机33，进入缓苏仓32缓苏，利用谷物的余热进一步的排出水分。缓苏后的谷物再按照“微波加热-缓苏-冷却”过程进行循环，直到谷物的水分达到规定的要求。烘干过程中，实时监测谷物的温度、水分，动态的调节谷物运动速率、微波功率，实现烘干过程的自动控制。水分满足要求后，经过一定时间的冷却后排出。

在一个示例中，如图4(a)所示，在面向传动轮27的横截面上看，一个圆周内有三个叶片，叶片之间夹角为120°。如图4(b)所示，叶片25的法线方向292与轴26轴线方向291之间具有一夹角，在图4(b)中叶片排列方式下，传动轮需按箭头28所示方向转动，则轴26带动叶片25运动，会对物料产生轴向(291)的推动作用，使物料由进料口向出料口运动，同时也会翻搅物料使其产生径向和切向运动，实现物料在干燥仓内三个维度的位置交换，克服微波场分布不均的问题。具体地，夹角可以采用不同的角度，例如30°，35°，40°，45°，50°等等，根据物料不同以及不同的干燥设定，该夹角可以在0°(不包含0°)至90°之间选择。以进料口到出料口谷物流动的方向作为参考方向，叶片被谷物覆盖部分的表面法线方向与参考方向之间夹角的绝对值大于0度。

在一个示例中，叶片25的面积、分布所依据螺旋线的螺距与干燥仓311的尺寸、干燥仓311内物料的厚度以及轴26的转速相关，一般地，在转速固定时，叶片面积越大、螺距越大，则物料在干燥仓内流动速度越快，加热时间越短。当干燥仓横截面较大时，也可以采用多个安装有叶片的轴并行使用，确保叶片作用充分均匀。

优选的，本实施例的微波天线24采用波导缝隙天线，如图4所示，包括矩形波导241，该矩形波导的一个端口2411为天线的输入口，另一个端口2412短路。微波天线24沿矩形波导241轴线方向划分为若干区域，每个区域的结构形式相似，仅尺寸有所差别，以保证每个区域的辐射功率值是相同的。本实施例中微波天线共划分了五个区域，分别记为A1-A5，下面以A1区域为例，结合图6说明具体实施方案。在每个区域的波导宽边上，开有一组缝隙243，该缝隙将波导241的内部和外部空间连通。缝隙的位置、形状和面积可根据所需辐射功率的大小仿真设计，不作为本发明的技术特征。本实施例中缝隙采用矩形狭长缝隙，缝隙的宽边垂直于波导241的轴线方向。在所述缝隙243的外表面覆盖有绝缘介质板244，用来防止波导外部的尘土和水汽进入波导，降低波导的功率容量。作为本发明的一项技术特征，在矩形波导开有缝隙的宽边上安装有台锥状喇叭242，该台锥状喇叭的小口面与波导宽边固定形成电接触，大口面作为辐射口面朝向物料。台锥喇叭242对缝隙243的微波辐射场起到一定的汇聚作用，使微波辐射场集中作用于台锥大口面下方的物料中。台锥状喇叭的高度和大口面尺寸要根据微波加热仓的横截面尺寸设计，保证其下方物料分布区域内的场强尽可能均匀。所述台锥状喇叭可以使用例如金属材料制成。

在一个示例中，所述微波物料干燥装置的缓苏仓3，包括第一组横截面为多边形的管道31和第二组横截面为多边形的管道32。管道31和32的形状尺寸相同、平行放置；管道31和32的两端分别固定于缓苏仓壁。管道31的一端对外部空间开放，另一端封闭；管道32在管道31开放端一侧是封闭的、在管道31封闭端一侧与风道52连通，进而与抽风风机51连接。管道31和32的表面密布小孔；管道31和32按层交错分布，如果管道31占据奇数层，则管道32占据偶数层，反之亦然。管道31和32横截面分布如图7所示。当抽风风机工作时，风道51以及管道32内形成负压，将物料中的空气抽出，进而在物料中产生负压；外部空气通过管道31及其表面的小孔进入物料，形成空气流，带走物料颗粒表面水气。

在一个示例中，通风设备包括抽风风机、风道、吹风风机和风道。其中抽风风机通过风道与缓苏仓连接；风道表面密布的小孔将风道内部与微波加热仓连通，吹风风机在风道内产生正压，空气通过小孔进入微波加热仓、并穿过物料层。

在一个实施例中，如图8(a)和图8(b)所示，微波干燥仓包括圆筒状容器71，该容器的两个端面711和722固定不动，中间部分可以绕自身轴线转动。圆筒71轴线水平或接近水平放置。进料口72位于固定端面711上；出料口位于固定端面712上；物料盛放于容器71的下部空间。微波天线74由固定端面711探入容器71的上部空间，辐射口面朝向容器下部的物料。微波天线74也可以有固定端面712探入，其进入微波容器71的方向不作为本发明的技术特征。一组叶片75由多个金属薄片制成，站立安转于容器71的内表面，叶片按照容器71内表面上的一个螺旋线76排列，叶片的重要技术特征在于，其表面法线方向与容器轴线方向夹角θ不为零，即叶片表面法线方向不平行于轴线方向。在容器71转动时，叶片排列所依据的螺旋线76的前进方向是由进料口72指向出料口73。上述实施方案保证在容器71转动时，进入到物料内部的叶片会产生轴向的推进力，推动物料由进料口向出料口运动，同时由于叶片表面法线与轴向不平行，也会产生径向和切向的推动力，带动物料沿径向和切向运动，同时圆筒状容器内壁的摩擦力也会带动物料沿切向运动，最终实现物料在微波场内三个维度的空间位置交换。本实施例2中叶片75的具体形状、尺寸可根据容器的转速、物料容量以及干燥工艺设计，不属于本发明的技术特征。另外，带动容器转动的动力机械系统属成熟技术，本实施例中不做详述。

在另一个实施例中，如图9(a)和图9(b)所示，与之前实施例不同之处在于微波干燥仓的具体结构。本实施例中的微波干燥仓包括隧道装容器81，容器81的下部有传送带82，容器81的一端有进料口83，另一端有出料口84。物料由进料口83进入容器，并在传送带82上形成一定厚度的堆高；传送带在外部动力机械结构的带动下由进料口向出料口运动，从而将物料由进料口带到出料口。微波天线85位于容器81的上部空间，其辐射口面朝下下方传送带上的物料。本实施例还包括一组叶片86，该叶片由多个薄金属片组成；叶片通过连杆与容器81的仓壁固定；叶片部分或全部埋在传送带82上的物料中；如图9(a)所示，物料流动方向由进料口(左端面)流向出料口(右端面)，即x方向，则本发明的重要技术特征在于，每个叶片的表面法线方向在垂直平面(XOZ平面)内与物料流动方向呈夹角θ，且θ不为0；如图9(b)所示，同样作为本发明的重要技术特征，每个叶片的表面法线方向在水平平面(XOY平面)内与物料流动方向呈夹角φ，且φ不为0。在上述叶片安装条件下，当传送带带动物料流动时，物料相对于叶片表面产生运动，则会被叶片表面改变运动方向，产生Y和Z方向的运动，产生空间位置的交换。

在一个示例中，为了在容器内实现充分的位置交换效果，本实施例优选的采用如图9(b)所示的叶片排列方案，即将叶片86分为两组，第一组叶片861法线方向在XOY平面内与物料流动方向夹角为φ，则第二种叶片862法线方向在XOY平面内与物料流动方向夹角为-φ；每组叶片中，由若干个叶片固定于一个连杆863上构成一列；连杆863与容器81的仓壁固定；优选的，第一组叶片861如果排布在奇数列，则第二组叶片862则排布在偶数列，反之亦然；优选的，第一组叶片861在Y方向的位置，与第二组叶片862在Y方向的位置交错开。

本发明还提供一种谷物干燥方法，请继续参阅图2，本发明对谷物进行干燥的方法具体包括如下步骤：

(1)、烘干过程中，通过拨粮轮316将谷物不断的向下传输，使谷物匀速地通过烘干仓的干燥仓311中至少两组微波发射装置，谷物温度升高，同时采用通风设备5向干燥仓311内通入特定风速的合适温度的风，带走烘干排出的水分；

(2)、一次烘干后的谷物通过下搅龙317输送至物料提升机33；

(3)、一次烘干的谷物由物料提升机33进入缓苏仓32进行缓苏，利用谷物的余热进一步排出水分；

(4)、缓苏后的谷物再按照“微波加热-缓苏-冷却”过程进行循环，直到谷物的水分达到规定的要求，其中，烘干过程中，实时监测谷物的温度、水分，动态的调节谷物运动速率、微波功率，实现烘干过程的自动控制；

(5)、水分满足要求后，经过一定时间的冷却后通过排粮机构排出。

进一步地，上述步骤(1)中，采用红外温度检测设备检测所述烘干仓内谷物的温度，采用温湿度检测设备分别检测所述干燥仓的进风口水蒸气温度和湿度及出风口处的水蒸气温度和湿度，根据谷物的温度、进风口处水蒸气的温度和湿度、出风口处水蒸气的温度和湿度来实时调节微波发生器的输出功率、谷物的运动速率及通风量的大小，其中，干燥仓内谷物的温度不超过40°，可避免温度过高，从而防止了谷物发生爆腰现象。

上述步骤(5)中，采用水分检测设备分别检测所述干燥缓苏设备进料口和出料口谷物的水分，水分达到规定值后停止加热，经过一段时间的通风冷却后通过排粮机构排出。

请参阅表1，表1为本发明谷物干燥装置和传统热风烘干设备参数对比表。

表1谷物干燥装置和热风烘干设备参数对比

如表1所示，本发明谷物干燥装置利用微波的穿透性加热提高物料的温度，使物料中的水分汽化蒸发，蒸发出来的水蒸汽由排湿系统排走而达到烘干谷物的目的。本发明的微波烘干装置具有烘干速度快，效率高，环保节能，谷物内外加热均匀一致等特点，是响应低碳经济的新型设备。

本发明谷物干燥装置对谷物品质的影响如下：

(1)烘干温度、单次失水率、每小时失水率、烘干后水分含量对谷物品质的影响。

相对于传统的低温循环烘干、高温连续烘干采用的传导加热方式，本发明的微波烘干是“体加热”方式，基于微波的穿透性、选择性，谷物的内外水分同时被加热，整体温度均匀，内部温度略高于表面温度，在相同谷物温度的条件下，微波烘干的单次失水率、每小时失水率远高于热风烘干。

基于微波烘干的高速率，经试验，在较低的谷物温度下，微波烘干的脱水速率也远高于热风烘干的脱水速率。

由于微波对谷物中的霉菌、虫卵等具有一定的杀灭作用，且微波烘干后的谷物中游离脂肪酸含量更低，更加的有利于谷物的储藏，因此，使用微波对谷物进行烘干后，谷物可能允许在更高的水分含量下储藏，谷物的食味品质更好。

(2)微波功率、风量/风温对脱除水分速率的影响。

在微波烘干谷物时，由于是谷物内外同时加热，谷物的升温速率远高于热风烘干的升温速率，水分的排出也更加的迅速。在微波烘干谷物时需要对谷物进行通风，且不可以通入热风。

(3)微波烘干下缓苏与加热时间的关系

现有的低温循环烘干设备采用循环加热-缓苏的方式脱除水分，连续烘干设备采用一次烘干后进入储藏仓缓慢脱除水分的方式，循环烘干后的谷物品质好于连续烘干方式。低温热风循环烘干的缓苏时间与加热时间比一般为8:1，这就决定了其烘干速率不能太快。本发明的微波烘干方式下的谷物缓苏时间与加热时间远低于热风低温循环烘干时间。

有别于热风烘干的传导加热，微波加热是“物料体加热”方式，通过电磁波使谷物内水分子的两个氢原子以所施加的微波频率发生转动，物料是自发热体。微波透入介质时，由于介质损耗引起介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在条件为介质损耗因数与介质温度呈负相关关系时，物料内外加热均匀一致。微波能量停止后转动立即消失，加热也随之消失，具有及时性，无热惯性。微波烘干选择性加热：物质吸收微波的能力，主要由其介质损耗因数来决定。介质损耗因数大的物质对微波的吸收能力就强，相反，介质损耗因数小的物质吸收微波的能力也弱。由于各物质的损耗因数存在差异，微波加热就表现出选择性加热的特点。物质不同，产生的热效果也不同。水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力。而蛋白质、碳水化合物等的介电常数相对较小，其对微波的吸收能力比水小得多。因此，对于食品来说，含水量的多少对微波加热效果影响很大。谷物采用本发明的微波烘干，微波烘干后的谷物中游离脂肪酸含量更低，更加有利于谷物的储藏，谷物的食味品质更好。微波加热热惯性小：微波对介质材料是瞬时加热升温，能耗也很低。另一方面，微波的输出功率随时可调，介质温升可无惰性的随之改变，不存在"余热"现象，极有利于自动控制和连续化生产的需要。

本发明采用915MHz的大功率微波作为谷物烘干的能源，替代热风烘干所需的无烟煤、秸秆等生物质能源，能够实现谷物微波烘干技术的工业化、规模化、产业化。

本发明具有如下优点：

(1)本发明的谷物干燥装置，将谷物从加热通道中穿过进行微波加热，同时通过气体排出口将一定温度和风速的空气从漏波缝隙天线的内部向外排出，带走烘干后的水分，均衡谷物的温度。

(2)本发明的谷物干燥装置，其各组微波发射装置的间隔形成排气通道，该排气通道的体积大于谷物向下流动时单位时间内的体积，使之出现一段空间区域，便于排出谷物烘干时产生的水蒸气，提高了烘干效率和谷物品质。

(3)本发明的谷物干燥装置，其漏波缝隙天线辐射部的缝隙处被蜂窝氧化铝陶瓷封闭，阻止谷物进入天线，微波发射装置的导流部三角形尖劈，可避免谷物积累在微波发射装置上部，导致部分谷物不能加热。

(4)本发明的谷物干燥装置，其在加热通道的下方设置拨粮轮，当谷物进入干燥仓进行加热时，可根据谷物的不同水分阶段控制拨粮轮的转速，改变谷物流动速率，从而改变谷物的加热时间。

(5)本发明的谷物干燥装置，其在微波烘干段设置多个红外温度检测设备，监测不同加热位置处的谷物温度，保证了谷物的品质；通过温湿度检测设备和水分检测设备实时的监控和调整谷物运动速率、微波功率，实现烘干过程的自动控制。

(6)本发明的谷物干燥装置，在提高谷物烘干质量和品质的前提下，其加热时间和缓苏时间均远低于传统的烘干方式，大大提高了烘干效率。

(7)本发明的谷物干燥装置，其对谷物中的霉菌、虫卵等具有彻底杀灭作用，且占地面积小、无污染、成本低、零排放、自动化程度高等优点，大大提高了经济效益，能够实现谷物微波烘干技术的工业化、规模化、产业化。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (10)

1.一种谷物干燥装置，其特征在于：所述谷物干燥装置包括干燥仓(311)；

所述干燥仓(311)中设置有微波发射装置组；

所述微波发射装置组包括多个微波发射装置(313)；

所述多个微波发射装置(313)间隔设置，相邻的两个微波发射装置(313)之间形成一个加热通道(318)，所述加热通道(318)的上端为谷物的入口，所述加热通道(318)下端为谷物的出口；

所述微波发射装置(313)内设置有排气通孔，所述排气通孔纵向贯穿所述微波发射装置(313)。

2.一种谷物干燥装置，其特征在于：所述谷物干燥装置包括干燥仓(311)；

所述干燥仓(311)中设置有至少两组微波发射装置组；

所述微波发射装置组包括多个微波发射装置(313)；

所述多个微波发射装置(313)间隔设置，相邻的两个微波发射装置(313)之间形成一个加热通道(318)，所述加热通道(318)的上端为谷物的入口，所述加热通道(318)下端为谷物的出口。

3.根据权利要求1或2所述的谷物干燥装置，其特征在于：

各组微波发射装置上下间隔设置；

相邻的两组微波发射装置之间的间隔形成排气通道(314)。

4.根据权利要求1或2所述的谷物干燥装置，其特征在于：

每个所述微波发射装置(313)设置有气体排出口；

每个所述微波发射装置(313)具有两个相对微波发生面。

5.根据权利要求1或2所述的谷物干燥装置，其特征在于：

所述微波发射装置(313)为漏波缝隙天线，

所述漏波缝隙天线包括辐射部(3131)和导流部(3132)，所述导流部(3132)位于所述辐射部(3131)的上方，

所述辐射部(3131)的缝隙处被蜂窝氧化铝陶瓷封闭，所述导流部为三角形尖劈。

6.根据权利要求1或2所述的谷物干燥装置，其特征在于：

所述干燥仓(311)的进料口和出料口分别设置有微波屏蔽板(315)，所述微波屏蔽板(315)为钢丝网栅，所述钢丝网栅的网孔的直径≥20mm。

7.根据权利要求1或2所述的谷物干燥装置，其特征在于：

所述谷物干燥装置还包括微波发生器，所述微波发生器产生的微波通过所述微波发射装置向外辐射。

8.根据权利要求1或2所述的谷物干燥装置，其特征在于：所述干燥仓(311)还包括叶片组，所述叶片组中叶片(25)的至少部分表面被干燥仓中的物料覆盖，并且以干燥仓进料口到出料口谷物流动的方向作为参考方向，所述叶片被谷物覆盖部分的表面法线方向与所述参考方向之间具有一夹角。

9.根据权利要求1或2所述的谷物干燥装置，其特征在于：

所述加热通道(318)的下部设置有渐缩口(319)；

所述干燥仓(311)内还设置有拨粮轮(316)，所述拨粮轮(316)设置于所述渐缩口(319)的出口处；

所述干燥仓(311)下方设置有收集仓(312)，所述收集仓(312)的出口设置有下搅龙(317)。

10.根据权利要求1或2所述的谷物干燥装置，其特征在于：所述谷物干燥装置还包括，

红外温度检测设备，所述红外温度检测设备设置于所述干燥仓内；

温湿度检测设备，所述温湿度检测设备分别设置于所述干燥仓的进风口和出风口处；

水分检测设备，所述水分检测设备分别设置于所述谷物干燥装置的进料口和出料口。