第二节 油菜籽的干燥方法
一、油菜籽干燥目的与意义
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，致使高含水率的油菜易籽产生霉变，所以生活中应尽可能在短期内干燥至安全储藏水分。新收获油菜籽的含水率一般在15%～30%之间，颗粒间的空隙小、易吸湿、不易储藏，理论上要将含水率降至8%左右，才能安全储藏，但在生产过程中常常将含水率降低到10%之后储藏。
油菜籽收获后，当利用机械通风进行干燥时，必须考虑到当前环境条件下油菜籽的安全储存含水率。只有当油菜籽的安全储存含水率低于当前油菜籽的水分时，才能达到平衡的目的。
中国是世界上最大的油菜籽生产国和消费国，近年来油菜的种植面积和产量不断增长，但是由于收获季节常常出现不利的气候条件，收获后的高水分油菜籽容易发霉、腐烂。为了防止变质，提高储藏性和加工性，需要进行干燥处理。目前大多数油菜籽的干燥处理选择自然晾晒方式，一般是将油菜籽平摊在水泥晒场上，通过太阳能与通风等加上人工翻动，降低其含水率，但是这种自然晾晒降水的方法在实际生产中存在以下不足：油菜籽收获是在高温多雨的季节，如果平摊晾晒不及时，遇到阴雨天气，很有可能发生霉变；油菜籽粒的种皮很薄，在水泥晒场上平摊晾晒时易使种皮破裂，影响其质量；受自然气候条件的影响和特定场地的限制，不仅增加了干燥过程中的成本，并且工作效率非常低。
综合考虑中国南方的油菜种植情况和农村发展现状，研发适时调控油菜籽水分、有效干燥、抑制霉变的干燥机械，对确保油料品质有重要意义。油菜籽的干燥关系到其安全储藏，刚刚收获的新鲜油菜籽水含量一般较高，而高含水量易导致菜籽的发热霉变，必须通过干燥处理将其水分降到安全水分以下才能进行储藏。采用机械化技术设备对菜籽进行干燥处理，可在较短时间内完成烘干作业，大幅度提高生产效率，节约土地、人工成本，而且更适用于大规模集约化作业，不受场地、天气等自然环境影响；还可有效避免混入泥土、砂石、杂物及车辆尾气等二次污染，能够较好地保持油菜籽品质。
二、国内外干燥方法研究现状
（一）国外干燥方法研究现状
国外干燥方法研究以谷物干燥为主（美国玉米直收干燥量为90%，日本稻谷干燥量为80%，干燥设备主要向大型化、连续化、封闭化的方向发展，并没有特别针对于油菜籽干燥）。现阶段国外谷物干燥技术发展的总趋势：节省能耗，提高干燥品质，运用计算机提高自控水平。主要采用以下技术。
1. 多级顺流干燥
主要用于干燥玉米，用高达200℃的热风，减少物料的受热时间，降水速率快而不影响品质。
2. 除湿干燥
用相对湿度为1%～5%的气流进行干燥，耗能低，并易保持原物料的形状、香味、色泽及质量。
3. 热泵干燥
比热对流干燥节能30%以上，并可保持原物料的形状、香味、色泽及质量。
4. 真空冷冻干燥
对复原性要求高的物料，如蔬菜、食用菌、血浆、贵重中药材等尤为适应，但是设备投资大，作业成本高。
5. 脉冲干燥
使气流、温度、物料处于脉冲状态，其传热效果比稳定态传热高1.5倍。
6. 固体介质干燥
用砂、沸石、小钢球为传热介质进行干燥，具有干燥速度快的特点。
7. 旋流闪蒸干燥
用于稠状物料干燥成粉末状，与喷雾干燥相比，大大降低投资费用。
国外现在使用的干燥设备按其结构以及干燥原理分类，有横流式、逆流式、顺流式、混流式、循环式等。欧美国家的农场都比较大，干燥设备主要是大型的、集中型的；俄罗斯生产的干燥机几乎全是混流式的；日本、韩国及东南亚一些国家的干燥设备主要采用方形循环式，而亚洲国家特别是以丘陵为主的地区干燥设备则以小型为主，但这部分谷物干燥设备广泛性大，针对性不强，不适合南方油菜籽干燥。
（二）国内干燥方法研究现状
关于干燥方法研究，国内也主要侧重在谷类作物上，但是油料作物由于其油脂含量高的特殊干燥特性与一般的谷物有所差别，现在国内关于纯油菜籽干燥的理论研究还不多。目前，关于干燥油菜籽研究是基于传统的农产品干燥进行的展开，模拟精确度不够，结合油菜籽特殊干燥工艺的不多。我国干燥设备的生产基本上是小规模的，暂时还不能形成较大的批量，技术含量不高，机型成熟度不够，在干燥工艺、生产、测控等方面整体还很落后。典型的油菜籽干燥机主要有仓式固定床干燥机、空心桨叶式干燥机、滚筒式干燥机、流化床干燥机、混流式干燥机等。
（三）发展趋势
随着非再生能源的不断减少，高能耗的传统干燥方式必定不符合社会发展的趋势，节能高效的干燥技术将一直是干燥研究的主要方向。基于油菜籽干燥技术研究现状，应关注以下几个方面。
（1）国内外先进的干燥设备一般价格昂贵，且操作较复杂，维修不易，并不适合在广大农村地区推广，迫切需要简单易操作、价格适宜的油菜籽干燥设备。
（2）国内外的干燥机大都是用来干燥谷物粮食的，专门根据油菜籽干燥特性进行设计的油菜籽干燥机少，迫切需要有针对性的油菜籽干燥设备。
（3）我国干燥机的设计还停留在原始阶段，自动化程度低，基本上以手动操作为主，物料质量、温度、现场水分的在线自动监控技术比较落后，干燥质量得不到保证，劳动强度大，设备稳定性不好，经常出现物料堵塞、过火、干燥不均匀等情况，迫切需要高效、自动化程度高的油菜籽干燥设备。
（4）我国现在农村地区仍有通过烧煤产生热量干燥油菜籽，虽然价格低廉，但干燥效率低，干燥不均匀且污染环境，迫切需要高效、节能环保的油菜籽干燥设备。
（5）干燥类型多样，但干燥设备干燥方式单一，致使多种干燥设备干燥效率不尽人意。实际生产中应研究开发联合干燥设备，结合两种或多种干燥技术，提高干燥效率，降低能耗。
油菜籽干燥机主要解决的问题是提高油菜籽干燥的均匀度，并且在不损害油菜籽的生命力及经济价值的前提下，减短油菜籽干燥的时间，提高油菜籽干燥的效率。因此，现阶段油菜籽干燥机发展的主要趋势是针对油菜籽干燥、简单易操作、价格适宜、高效、自动化程度高且节能环保。
三、传统油菜籽干燥技术
（一）热风干燥
由于种种原因，市场上收购的油菜籽质量差异很大，水分和杂质严重超标的问题尤其突出，以致收购来的原料不能直接入库储藏。或者，这样的原料不经处理就进行加工，不但生产出的油脂和饼粕质量不高，还会使系统的生产能力降低，甚至可造成机械设备损坏。因此，企业大批量的油菜籽采用机械方法进行必要整理显得尤为重要。热力干燥工艺具有调节水分、清理杂质的作用，是一种行之有效的降水去杂手段，为油菜籽的安全储藏和油厂的集约化生产提供了保证。
热风干燥是用热空气做干燥介质，加热物料促进水分蒸发并将物料水分去除的方法。热风干燥是用热空气做干燥介质，加热物料促进水分蒸发并将物料水分去除的方法。作为一种传统的干燥方式，热风干燥技术已相当成熟。农业生产中，热风干燥在国外已大量应用，但由于干燥过程能耗大，成本较高，国内部分粮油加工企业有所使用。油菜籽干燥作业中，由于皮层薄子叶厚，油菜籽干燥后需进行降温冷却作业，以防止油菜籽吸湿返潮。
目前广泛使用的热风粮食干燥机按类型分为两大类型，即连续式干燥机和循环式干燥机。连续式干燥机按干燥原理分为顺流干燥机、逆流干燥机、横流干燥机以及混流干燥机四种型式，现多为组合式干燥机包括顺逆流、顺混流、顺逆混流、顺逆横流干燥机等。连续式干燥机按照热风供给方式分为一级、二级和三级热风，其中一级为整个干燥机只有一个温度的热风；二级为高、低温两种温度热风；三级为干燥机提供高、中、低温三种温度热风。
热风干燥具有以下特点：
1. 优点
油菜籽处理量大，干燥速度快，操作简单易行、技术成熟，成本低廉，大量应用于农业生产中。
2. 缺点
（1）需要在较高温度环境下才能发挥其烘干效能，容易造成部分菜籽热损伤；
（2）油菜籽加热时是由外向内进行热传导，容易使油菜籽中的营养成分遭到破坏，产品档次降低；
（3）若在较低工作温度环境下使用热风干燥，其热效率大受影响，能源利用率较低，经济效益指标下降。
3. 常用油菜籽热风干燥工艺
为保证干燥速度和干燥品质，油菜籽干燥温度一般不高于75℃。另外，油菜籽颗粒较小，热空气通过油菜籽空隙时压降较大，故干燥风速不宜过快，风速在2m/s以下较合适。油菜籽热风干燥技术的研究方面，国外对油菜籽热风干燥机理、工艺及干燥质量的研究多而全，国内理论研究相对不足。
干燥作为油菜籽收获后的必要处理环节，存在油菜籽含油量较高，不合理的干燥工艺易使菜籽在干燥过程中出现品质下降的问题。国内外对热风干燥油菜籽质量的研究较全面，基本涵盖了主要油菜籽及菜籽油的评价指标。
（二）就仓干燥
就仓干燥为将新收获的粮食油料作物存放在配有机械通风系统的粮仓内，使用自然空气或加热空气作为干燥介质，对仓内高水分粮食进行机械通风干燥并直接储藏的方法。
1. 优点
（1）菜籽收获后即可入仓，减少仓外晾晒、烘干等环节，减少搬运环节，降低成本；
（2）属于慢速低温干燥，可最大限度地保持粮食品质，一次性处理数量大，适合大批量、规模化干燥处理。
2. 缺点
量大，干燥时间长，易造成干燥物料在干燥过程中品质下降甚至出现霉变。
因此，需根据气候环境、物料初始水分和干燥特性等，合理选择就仓干燥的通风时机和单位通风量。利用不同单位通风量对不同水分和不同时间收获的油菜籽进行就仓干燥研究，得出：空气流速在1.0～1.5m3/（min·t）时，干燥时间最短并且保持通风系统中空气为20℃时较为经济。
四、其他油菜籽干燥技术
（一）微波干燥
微波作为一种新能源，与传统干燥方式（热风、流化床干燥等）相比，具有省时、高效的特点，它能直接深入物料内部，使物料内外水分同时汽化，由于传热方向和蒸汽压迁移方向的一致性，使得无论物料表面的界面层还是物料内部均不存在障碍水分脱去的因素，加之菜籽种皮较薄、通透性好，更有助于提高干燥质量和效率。
微波技术应用于干燥油菜籽既能快速而经济地对油菜籽进行干燥，又能保持其种用价值和改良食用品质，发生有利的变异，但仍能保持后代的品质。
油菜籽微波干燥过程可分为三个阶段：加速、恒速和降速阶段。与常规介质干燥不同的是其加速段很短，可大大节省干燥时间。油菜籽微波干燥过程中的温度变化可划分为快速升温期、缓速升温期、降温期、加速升温期四个阶段。与热风干燥和远红外干燥相比，微波干燥恒速干燥期降水速率最大，且微波干燥可增强种子的发芽势，提高了菜籽的营养价值。
微波干燥技术具有加热快且均匀、选择性好（含水率较高的区域加热较快）、反应灵敏、便于控制和能源利用率高（主要被待干燥物吸收）等优点。虽然一次性投入较大，但微波干燥还可以对菜籽灭菌，且产生的损伤籽粒比热风干燥产生的要少。
（二）高压电场干燥
高压电场干燥技术是20世纪80年代兴起的一种干燥技术。在高压直流电场下，水分的蒸发速度快、电场耗能低，且干燥物料不升温，因此能够实现被干燥物在较低温度范围内的干燥，干燥产品的色香味和生物活性成分的保留率得到很大程度的提高。
Basiry等利用高压直流电场对油菜籽干燥，在8，9，10kV静电场下干燥270min，干燥速率分别上升1.78，2.11，2.34倍。试验结果表明高压电场降低菜籽水分效果显著，干燥速率随着电压上升而上升；电场干燥能显著提高油菜籽芽的根茎长度，但对油菜籽发芽率无明显影响。
（三）过热蒸汽干燥
过热蒸汽干燥指用过热蒸汽直接与被干燥物料接触而去除水分的干燥方式，是近年来发展起来的一种全新的干燥方法。过热蒸汽干燥具有能耗、干燥效率高、产品质量高、安全环保等优点。
宫英振等基于过热蒸汽流化床干燥机理，结合 “双流体”理论建立了描述过热蒸汽流化床干燥过程的非稳态轴对称二维数学模型，模拟研究了常压下油菜籽的过热蒸汽流化床干燥过程及其干燥动力学特性，模拟结果与试验数据相吻合。研究结果表明，该模型能够很好地描述常压下油菜籽的过热蒸汽流化床干燥过程和物料在干燥过程中的运动状态。
（四）真空干燥
低温真空干燥技术是根据菜籽水分沸腾蒸发温度的高低随环境压力大小而变化的原理，在真空低温状态下连续对含水率高的菜籽进行脱水干燥。作业时菜籽内外温度梯度小，克服了溶质散失现象，保证粮食营养成分和品质基本不变，便于储藏、运输和销售。低温真空干燥技术具有处理量大、操作方便、含水量下降幅度大等优点，但是设备一次性投资大。
（五）红外辐射干燥
红外辐射干燥是通过辐射器发射的（0.75～1000μm）的红外线照射菜籽，菜籽中的分子在此波段有较大的吸收，吸收的能量加剧了油菜籽中分子的运动，从而使其内部温度升高，促进水分子的蒸发，达到干燥油菜籽的目的。红外辐射干燥与热风干燥的加热方式不同，不是由外而内加热菜籽，菜籽粒是均匀受热，并且红外辐射具有传递热效率高、加热时间短、工作环境洁净、设备噪声低、节约能源、装置紧凑、便于自动化，无污染、易吸收等优点，而且能够较有效地避免或减少爆腰现象。但实际应用中红外辐射处理量较少，特别是大型红外粮食干燥机比较少见。
五、油菜籽对干燥设备的特殊要求
油菜籽中蛋白质含量较高，相对于玉米、小麦、水稻等粮食作物更容易吸湿；油菜籽籽粒小，空隙度小，含油量高，不易散热。高温高湿的环境特别适合霉菌的生长，导致高水分油菜籽霉变。生产中应尽可能在短期内干燥其至安全储藏水分。
油菜籽粒小呈圆形，流动性好。油菜籽干燥设备应具备良好的密封性能。
油菜籽干燥过程中，如果籽粒温度过低，则降水缓慢；但如果温度过高，又会造成油脂溢出，不利于干燥，还可能发生火灾。因此，应严格控制烘干过程中的最高料温。实际生产中根据不同的干燥机类型，最高料温一般≤75℃。
油菜籽可进行连续干燥而不必缓苏，但为了保证储存品质，烘后油菜籽必须进行冷却，使其温度不超过环境温度5℃。油菜籽干燥前应清杂，否则易造成油菜籽在干燥机内流动不畅，严重时发生火灾。