JPH0252541B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、乾燥の過程時における測定水分値に
誤差が含まれる場合にあつても、より正しい乾減
率を得さしめて、被乾燥穀物を予め設定した乾減
率ならびに穀温に沿つて正確に乾燥させることが
できる穀物乾燥方法に関する。

加温装置および送風装置を用いて穀物の乾燥を
行うにあたつては、穀物にあてる熱風温度や熱風
風量ばかりでなく、穀物自体の温度や水分蒸発散
量が適当な範囲に維持されない時には、品質の著
しい低下を招いて食味が劣化されるは勿論のこと
胴割れが発生したり或は乾燥や効率よく行われな
い。

ところで、従前のこの種、穀物乾燥方法にあつ
ては、さきに本出願人が昭和45年３月17日に発行
した刊行物「スーパリング乾燥機使用説明書」第
18頁に記載したように、被乾燥物の初期水分値を
測定した後、仕上り水分値および時間当りの乾減
率を決定して乾燥時間を演算し、算出された時間
をタイマにセツトし、次いで外気温度および穀物
量の計測値に従い熱風温度を決定し、この熱風温
度をセツト時間中同一に維持させながら乾燥作業
を継続し、乾燥穀物を得ていたものである。

従つて上述のように単に熱風温度の規制条件の
もとで乾燥を継続させた場合には長時間の乾燥作
業中における外気温湿度の変化等で、被乾燥穀物
の乾減率を穀物の有する水分値に対応して予め設
定された乾減率に沿つた好条件の状態に維持させ
ることができなくなり、乾燥作業中往々にして穀
温が異常に高くなつたり或は水分発散速度が早く
なつて過乾燥状態を呈し、遂には胴割れを起すは
勿論のこと発芽率の低下ならびに食味が劣化する
等の弊害が生じる。そこで被乾燥穀物の乾燥作業
をより正確に行うために、特開昭55−150475号公
報に示された如く、被乾燥穀物の毎時乾減率を順
次経時的に検出しながら、検出毎時乾減率を穀物
の有する水分値に対応して予め設定された乾減率
以下に保ちつつ乾燥する乾減率制御の穀物乾燥方
法を開発した。

しかしながら、前記乾減率制御による穀物乾燥
方法の場合にあつても、乾燥の基準となる予め設
定された乾減率は、乾燥の開始時点より或る程度
進行した時点における水分値が正確なものである
と判断して、そこからあらかじめ乾減率を設定し
て乾減率制御を行つていたものである。

ところで収穫した穀物中に含まれた水分値は均
一ではなく相当量の差があつて、乾燥に前期にあ
つては穀物間に水分ムラが多いため、乾減率の設
定時点における水分値は必ずしも正しい値でな
い。

そこで、乾燥過程時における測定水分値に誤差
が含まれる場合があつても、乾燥過程のある時点
において、経時的に測定した複数の測定水分値を
綜合して乾減率を順次求め、この乾減率が予め設
定された乾減率と合致せしめるか、又はそれ以下
になるよう両乾減率の差に応じ、熱源の発熱量お
よび送風量の何れか一方又は両方を制御すると共
に、前記乾燥制御過程中において穀温も常に設定
値以下となるよう制御せしめ、もつてより正確に
被乾燥穀物を乾燥することができる穀物乾燥方法
を開発し、これが発明を特願昭58−12755号とし
て先出願した。

しかしながら、上記乾燥方法においても、穀物
間の水分ムラが乾燥後期にあつては少なくなり、
その測定水分値は正確度が高くなるという現象を
考えないで、経時的に測定した各水分値を総て平
等な重みで計算した最確直線により乾減率を得て
いたので、より正しい最確直線が得られず、その
結果、より正しい乾燥制御を行わせることが困難
であつた。

そこで本発明は、穀物間の水分ムラが少なくな
つた乾燥後期において、経時的に測定した水分値
に重みをつけて、任意の測定時点から経時的測定
時点までの最確直線を求めると共に、その傾斜か
ら、より正しい乾減率を算出し、これによつて、
より正しい乾燥制御を行うことができる穀物乾燥
方法を得ることを目的としたものである。

本発明は前記に鑑み、上記目的を達成させるた
め、その方法を、穀物間の水分ムラが多い乾燥前
期にあつては、被乾燥穀物の水分値を経時的に測
定し、任意の測定時点から各経時的測定時点まで
の時間−水分値グラフに基づく最確直線を順次求
めながら、その傾斜から夫々の乾減率を算出する
と共に、穀物間の水分ムラが少なくなつた乾燥後
期においては、経時的に測定した水分値に重みを
つけて、任意の測定時点から経時的測定時点まで
の時間−水分値グラフに基づく最確直線を求め、
その傾斜から乾減率を算出し得られたこれら乾減
率が被乾燥穀物の有する水分値に対応して、予め
設定された乾減率又はそれ以下となるように熱源
の発熱量および送風量の何れか一方又は両方を制
御しながら乾燥する穀物乾燥方法および、特許請
求の範囲第１項記載のものにおいて、乾燥過程
中、乾燥の初期から終期迄、穀温を経時的に測定
して、該穀温が常に予め設定された穀温以下とな
るように熱源の発熱量および送風量の何れか一方
又は両方を制御しながら乾燥する穀物乾燥方法と
したものであつて、かかる穀物乾燥方法によれ
ば、測定水分値に誤差が含まれる乾燥前期にあつ
ては、それに応じた最確直線を順次求め、又穀物
間の水分ムラが少なくなつた乾燥後期には正確度
が高い測定水分値に重みをつけて、より正しい最
確直線を求め、その傾斜からより正しい乾減率を
正確に算出させることができる。

したがつて、被乾燥穀物を予め設定された乾減
率又はそれ以下となるよう熱源の発熱量および送
風量の何れか一方又は両方を制御しながら乾燥す
る乾減率制御の場合にあつても、より正確な乾減
率制御を行わせ、被乾燥穀物を乾燥不足や過乾燥
状態を発生させることなく自動乾燥を正確に行わ
せることができる許りか、被乾燥穀物の穀温も常
に予め設定された穀温以下に制御して、穀温の異
常高温による胴割れ発生および発芽率の低下を未
然に防止して、食味良好な乾燥穀物を速かに得る
ことができる効果を奏する。

以下に本発明に係る穀物乾燥方法を時間−水分
値グラフにより説明する。

第１図および第２図に示されたグラフは横軸に
乾燥時間（x₀〜x₄）を、又竪軸に被乾燥穀物の測
定水分値％を取つた時間−水分値グラフであつ
て、該時間−水分値グラフx₀時から被乾燥穀物の
水分値を測定し、水分値20％までは毎時１％の乾
減率とし設定して乾燥を行つたものである。

そして、第１図中におけるy₀はx₀時における測
定水分値例えば25％を示し、y₁は例えばx₀時から
１時間経過したx₁（以下同じ）における測定水分
値例えば23.5％、y₂はx₂時における測定水分値例
えば22.5％、y₃はx₃時における測定水分時例えば
21.7％、y₄はx₄時における測定水分値例えば20.8
％の位置を夫々示すと共に、Ａ線、Ｂ線、Ｃ線、
Ｄ線は任意の測定時点x₀から各経時点測定時点x₁
時、x₂時、x₃時、x₄時までの時間−水分値グラフ
に基づいて求められた夫々の最確直線である。

第２図中に示されたy₀はx₀における測定水分値
例えば25％、y₁はx₁時における測定水分値例えば
24.5％、y₂はx₂時における測定水分値例えば23.5
％、y₃はx₃時における測定水分値例えば22.5％、
y₄はx₄時における測定水分値例えば21.15％の位
置を夫々示したものであり、又A′線、B′線、
C′線、D′線は任意の測定時間x₀から各経時的測定
時点x₁時、x₂時、x₃時、x₄時までの時間−水分値
に基づいて求められた夫々の最確直線を示すもの
である。

そして、上記x₀の設定時点は乾燥条件に従い、
乾燥の初期とする場合、或は乾燥過程の途中にお
ける任意の時間とする場合の何れでもよく、x₁・
x₂・x₃・x₄…は１時間間隔、或は30分間隔、又は
10分間隔の何れであつてもよい（図にしめした
x₀、x₁、x₂、x₃、x₄の間隔は各々１時間としてあ
る）。

又、x₀時の最確直線を計算する起点として、
x₁、x₂、x₃、x₄…時の水分測定値を用いて、乾減
率を計算しているが、x₀時は乾燥経過時の乾燥開
始を含む任意の時点であり、且つ制御を行うに当
つて当初はx₀時からの測定値を用い、途中におい
て他の任意の時点からの測定値を用いて制御する
ことに切替えることが可能であることは勿論であ
る。

その上、本発明でいう乾燥前期とは穀物間の水
分ムラが多い期間、例えば乾燥初期より水分値略
22％を、又乾燥後期とは穀物間の水分ムラが少な
くなつた期間例えば水分直略21％以下を指称する
ものである。

さらに本発明で述べている「経時的に測定した
水分値に重みをつける」との文意は、正確度が高
く得られた水分値を２倍以上に加算することをい
い、又最確直線とはたとえば最小二乗法により求
めた直線であつて、この最小二乗法はｙ＝ax＋
ｂとして、係数ａ、ｂを次の連立方程式 Ey−nb−aEx＝０ ………(1) Exy−bEx−aEx²＝０ ………(2) により求めたものである。

したがつて第１図に示された最確直線Ａの式は
次の様にして求める。

即ち、 x₀：０ y₀：25 x₁：１ y₁：23.5 として、これを(1)および(2)に代入して (1)式から （25＋23.5）−2b−ａ（０＋１）＝０ ………(3) (2)式から （０×25＋１×23.5）−ｂ（０＋１）−ａ（0²＋
1²）＝０ ………(4) (3)式から 48.5−2b−ａ＝０ ………(5) (4)式から 23.5−ｂ−ａ＝０ ………(6) (5)−(6) 25−ｂ＝０ ｂ＝25 ………(7) (7)を(6)に代入 −1.5−ａ＝０ ａ＝−1.5 ………(8) ａ、ｂを ｙ＝ax＋ｂ ………(9) に代入し、Ａ線の式は ｙ＝−1.5x＋25 …………(10) となり、Ａ線の乾減率は−ａであるから1.5％／
時となる。

次に最確直線Ｂの式は x₀：０ y₀：25 x₁：１ y₁：23.5 x₂：２ y₂：22.5 として、これを(1)式および(2)式に代入して (1)式から （25＋23.5＋22.5）−3b−ａ（01＋２） ＝71−3b−3a＝０ ………(11) (2)式から （０×25＋１×23.5＋２×22.5）−ｂ（０＋１＋
２） −ａ（0²＋1²＋2²）＝68.5−3B−5a＝０ ………(12) (11)−(12) 2.5＋2a＝０ ａ＝−1.25 ………（13） （13）を(11)に代入 71−3b＋3.75＝74.75−3b＝０ ｂ＝24.9 ………（14） （13）、（14）を(10)に代入して ｙ＝−1.25x＋24.9 ………（15） となりＢ線の乾減率は−ａであるから1.25％／時
となる。

次に最確直線Ｃの式は、 x₀：０ y₀：25 x₁：１ y₁：23.5 x₂：２ y₂：22.5 x₃：３ y₃：21.7 (1)式から （25＋23.5＋22.5＋21.7）−4b−ａ（０＋１＋２＋３）
＝92.7−4b−6a＝０………（16） (2)式から （０×25＋１×23.5＋２×22.5＋３×21.7）ｂ（０＋１
＋２＋３）−ａ（0²＋1²＋2²＋3²） ＝（23.5＋45＋65.1）−6b−14a＝133.6−6b−14a＝
０………（17） （16）式１×３ 278.1−12b−18a＝０ ………（18） （17）式×２ 267.2−12b＝28a＝０ ………（19） （18）−（19） 10.9＋10a＝０ ａ＝−1.09 ………（20） （20）を（16）式に代入 92.7−4b＋6.54＝99.24−4b＝０ ｂ＝24.8 ………（21） （20）、（21）を(9)式に代入 ｙ＝−1.09＋24.8 となり、Ｃ線の乾減率は−ａであるから1.09％／
時となる。

次いで最確曲線Ｄの式を求める。

この時点では乾燥が進行し、被乾燥穀物の含水
率は略21％台となつて穀物間の水分ムラが少なく
なるので、この時点における測定水分値の重みを
２倍とする。

即、 x₀：０ y₀：25 x₁：１ y₁：23.5 x₂：２ y₂：22.5 x₃：３ y₃：21.7 x₄：４ y₄：20.8 として、これを(1)式および(2)式に代入して (1)式から （25＋23.5＋22.5＋21.7＋20.8＋20.8）−6b−ａ（０＋
１＋２＋３＋４）＝134.3−6b−14a＝０………（22） (2)式から （25×０＋23.5×１＋22.5×２＋21.7×３＋20.8×４＋
20.8×４）−６（０＋１＋２＋３＋４＋４） −ａ（0²＋1²＋2²＋3²＋4²＋4²）＝（23.5＋45＋65.1
＋83.2＋83.2）−14b−46a ＝300−14b−46a＝０ ………（23） （22）式×７−（23）式×３ 40.1＋40a＝０ ａ＝−1.002 ａ≒＝１ ………（24） （24）を（22）式に代入 134.3−6b＋14＝148.3−6b＝０ ｂ＝24.7 ……（25） （24）、（25）を(9)式に代入 ｙ＝−ｘ＋24.7 となり、Ｄ線の乾減率は−ａであるからほぼ1.00
％／時となる。

又、第２図中に示された最確直線A′，B′，C′，
D′の各式は x₀：０ y₀：25 x₁：１ y₁：24.5 x₂：２ y₂：23.5 x₃：３ y₃：22.5 x₄：４ y₄：21.15 として前述と同様に(1)式および(2)式に代入すると
共に最確直線D′を求める時のみ、y₄に２倍の重み
をつけて夫々を求める。最確直線A′の式は、 ｙ＝−0.5x＋25 となり、A′線における乾減率が0.5％／時となる。
又、最確直線B′の式は、 ｙ＝−0.75x＋25.1 となり、B′線における乾減率は0.75％／時にな
る。

さらに最確直線C′は、 ｙ＝−0.85x＋25.2 そして最確曲線D′を求めるに際しては穀物間
の水分ムラが少なくなつたものと考え、測定値y₄
に２倍の重みをつけて求めれば、 ｙ＝−ｘ＋25.3 となつて、D′線における乾減率が予め設定され
た乾減率1.0％／時の数値を算出する。

したがつて、以上の事柄より、第１図および第
２図の時間−水分値グラフに示された如く、乾燥
前期における測定水分値に誤差が含まれる場合に
あつても、乾燥前期のある時点において経時的に
測定した複数の測定水分値を綜合して、複数の最
確直線Ａ，Ｂ，Ｃ或はA′，B′，C′を順次求めな
がら乾減率を夫々算出すると共に、穀物間の水分
ムラが少なくなつた乾燥後期にあつては、測定水
分値に重み（例えば２倍）をつけて最確直線Ｄ或
はD′をより正しく求めて正しい乾減率を算出せ
しめ、この乾減率が予め設定された乾減率例えば
１％／時と合致せしめるか、又はそれ以下となる
よう両乾減率の差に応じ熱源の発熱量および送風
量の何れか一方又は両方を逐次制御して被乾燥穀
物を予め設定された乾燥又はそれ以下に沿つて正
確に乾燥せしめることができる。

又本発明の穀物乾燥方法においては、前記水分
値測定操作と同様に、被乾燥穀物の穀温も経時的
（例えば１時間）に測定して、該穀温が予め設定
された穀温（例えば40℃）以下となるよう熱源の
発熱量および送風量の何れか一方又は両方を逐次
制御せしめると共に、乾燥過程中において被乾燥
穀物の穀温が設定した穀温よりも高くなるような
事態となつたら、乾減率制御に優先して、熱源の
発熱量および送風量の何れか一方又は両方を被乾
燥穀物の穀温が予め設定された穀温（例えば40
℃）よりも以下となる側に制御して穀温の上昇を
防止しながら乾燥制御を行うことができる。

次にその作用について説明する。

今、第１図の時間−水分値グラフにおいて、適
当な熱源の発熱量および送風量により、穀物間の
水分ムラが多い乾燥前期におけるx₀時の測定水分
値y₀が25％の被乾燥穀物を測定水分値20％まで
は、毎分乾減率１％となるように乾燥させたい時
には、先ず測定水分値25％の被乾燥穀物をx₁時だ
け乾燥して、その時点における水分値y₁＝23.5％
を測定する。そこで、x₀：０、x₁：１、y₀：25
％、y₁：23.5％として最小二乗法により最確直線
Ａの式を求め、その傾斜から乾減率1.5％／時を
算出する。

そして、この乾減率1.5％／時を、予め設定し
た乾減率１％／時と比較すると、乾減率0.5％／
時だけ設定乾減率よりも早い乾燥速度で乾燥が行
われていることが分かるので、熱源発熱量および
送風量の何れか一方又は両方を制御して乾減率を
減量側にしながら乾燥速度を遅らせ、x₂時まで乾
燥して、その時点における水分値y₂＝22.5％を測
定する。そこでx₀：０、x₁：１、x₂：２、y₀：25
％、y₁：23.5％、y₂：22.5％として最小二乗法に
より最確直線Ｂを求め、その傾斜から乾減率1.25
％／時を算出し、これを予め設定された乾減率１
％／時と比較すると、まだ0.25％／時の乾減率だ
け早く乾燥されていることが分かるので、さらに
熱源の発熱量および送風量の何れか一方又は両方
を制御させて乾減率を減量側にしながら、さらに
x₃時まで乾燥を行い、その時点における水分値y₃
＝21.7％を測定し、再びx₀：０、x₁：１、x₂：
２、x₃：３、y₀：25％、y₁：23.5％、y₂：22.5％、
y₃：21.7％として最小二乗法により最確直線Ｃを
求め、その傾斜から乾減率1.09％／時を算出し、
これを設定乾減率と比較するとまだ乾減率0.09
％／時だけ早く乾燥されていることが分かる。そ
こでさらに熱源の発熱量および送風量の何れか一
方又は両方を制御して乾減率を減量側にしなが
ら、さらにx₄時まで乾燥を行い、その時点におけ
る水分値y₄＝20.8％／時を測定する。

ところで、被乾燥穀物の水分が略21％台の乾燥
後期となり、しかも乾燥時間がx₄時位になると穀
物間の水分ムラがかなり少なくなつて測定水分値
は正確度が高いので、この測定値に例えば２倍の
重みをつけて計算した方が、より正しい最確直線
Ｄを求めることができ、したがつて、それによ
り、さらに正しい乾減率が得られるので、x₀：
０、x₁：１、x₂：３、x₃：３、x₄：４、y₀：25
％、y₁：23.5％、y₂：22.5％、y₃：21.7％、y₄：
20.8％として最小二乗法により最確直線Ｄを求
め、その傾斜から乾減率1.0002％／時を得て、始
めて最確直線Ｄの乾減率と設定乾減率とが一致し
たのでその後は、測定水分値に２倍の重みをつけ
て計算した乾減率が、この乾減率を保つよう常に
熱源の発熱量および送風量の一方又は両方を制御
しつつ所定の水分値に到達するまで乾燥を続け
る。

したがつて本発明にあつては、乾燥後期におけ
る最確直線Ｄを求めるに当り、先願発明の特願昭
58−12755号だとy₄：2.09％であつたがy₄に２倍
の重みをつけると期待される水分値y₄は20.8％と
なつて先願発明よりさらに正しい最確直線Ｄおよ
び乾減率を得て、被乾燥穀物を過乾燥状態をまね
くことなく正確に乾燥させることができる。

又、乾燥の過程時における測定水分値が第２図
の時間−水分値グラフに示されるように、x₀の
時、y₀：25％、x₁の時y₁：24.5％から得られる
A′線が示す乾減率は0.5％／時となり、設定され
た１％／時より低いので、熱源の発熱量及び送風
量のいずれか一方又は両方を制御して乾減率を高
め、x₂時でy₂：23.5％となつたとする。y₀、y₁、
y₂から求めた最確直線B′線は0.75％／時で、なお
設定値１％／時より低い。そこで更に、上述と同
様な方法で乾減率を高めるように制御し、x₃時に
はy₃：22.5％の値を得、これらy₀、y₁、y₂、y₃か
ら求めた最確直線C′線は0.85％／時でなお設定値
１％／時より低く、更に乾減率を高めるよう熱源
及び送風量のいずれか一方又は両方を制御してx₄
時においてy₄：21.15％が得られたとする。これ
らy₀、y₁、y₂、y₃、及びy₄（21％台となつたので、
この値は２倍の重みをつけ、２回測定して２回と
も21.15％がえられたものとして）から最小二乗
法で最確直線D′を求めれば、このD′線の傾斜か
ら乾減率は設定値の１％／時になつたことが計算
される。その後は、測定水分値に２倍の重みをつ
けて計算した乾減率がこの値を保つよう常に熱源
の発熱量及び送風量の一方又は両者を制御しつつ
所定の水分値に到達するまで乾燥をつづける。

したがつて、本発明の穀物乾脊方法によれば、
乾燥過程中における測定水分値の誤差の多少に順
応して、より正しい最確直線を順次求め、その傾
斜から正しい乾減率を正確に算出することができ
るため、乾減率制御を非常に正確ならしめること
ができる。

一方、被乾燥穀物の穀温は、前記乾燥過程中、
乾燥の初期から経時的（例えば１時間）に順次測
定せしめて、その測定穀温が乾燥の進行に伴ない
予め設定された基準の穀温（例えば40℃）に達し
た際には、前述乾減率による制御に優先して、熱
源の発熱量および送風量を、被乾燥穀物の穀温が
予め設定された穀温以下となる側に制御せしめな
がら乾燥作業を行い、被乾燥穀物が設定穀温以下
に保持させ、発芽率の低下ならびに食味の劣化を
未然に防止しながら良好な乾燥を行わせるもので
ある。

なお本発明にあつては、予め設定した乾減率を
１％／時としているが、該設定乾減率は穀物量、
穀物の種類、その他の条件により、例えば1.2
％／時、0.8％／時、0.6％／時となるよう任意に
変更することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明方法を説明するための時間−水分
値グラフであつて、第１図は熱源の発熱量および
送風量の何れか一方又は両方を制御して乾減率を
減量側にした場合の時間−水分値グラフであり、
第２図は熱源の発熱量および送風量の何れか一方
又は両方を制御して乾減率を増量側にした場合の
時間−水分値グラフである。 x₀……任意の測定時点、x₁，x₂，x₃，x₄……各
経時的測定時点、y₀……x₀時における測定水分
値、y₁……x₁時における測定水分値、y₂……x₂時
における測定水分値、y₃……x₃時における測定水
分値、y₄……x₄時における測定水分値、Ａ，Ｂ，
Ｃ，Ｄ，A′，B′，C′，D′……任意の測定時点よ
り各経時的測定時点までの時間−水分値グラフに
基づく最確直線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 穀物間の水分ムラが多い乾燥前期にあつて
   は、被乾燥穀物の水分値を経時的に測定し、任意
   の測定時点から各経時的測定時点までの時間−水
   分値グラフに基づく複数の最確直線を順次求めな
   がら、その傾斜から夫々の乾減率を算出すると共
   に、穀物間の水分ムラが少なくなつた乾燥後期に
   おいては、経時的に測定した水分値に重みをつけ
   て、任意の測定時点から経時的測定時点までの時
   間−水分値グラフに基づく最確直線を求め、その
   傾斜から乾減率を算出し、得られたこれら乾減率
   が被乾燥穀物の有する水分値に対応して、予め設
   定された乾減率又はそれ以下となるように熱源の
   発熱量および送風量の何れか一方又は両方を制御
   しながら乾燥することを特徴とする穀物乾燥方
   法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、
   乾燥過程中、乾燥の初期から終期迄穀温を経時的
   に測定して、該穀温が常に予め設定された穀温以
   下となるように熱源の発熱量および送風量の何れ
   か一方又は両方を制御しながら乾燥せしめたこと
   を特徴とする穀物乾燥方法。