石墨烯远红外粮食干燥装备研发与技术进展
我国粮食产后损失严重，霉变与发芽变质每年造成稻谷损失约3500万吨，机械化烘干是减损保质的关键环节。但我国烘干环节发展滞后于收获环节，南北发展不平衡，传统热风干燥易导致稻谷爆腰、褐变，能源利用率低；现有红外干燥多采用400～800℃高温辐射源，存在辐照时间短、瞬时强度大、明火风险高等问题。针对上述痛点，团队联合攻关石墨烯远红外粮食干燥技术与装备，石墨烯远红外峰值波长约9.4μm，与谷物中水分、蛋白质、碳水化合物的吸收带高度重合，可穿透谷物实现内外同时加热，且无燃烧排放、无明火风险，创制了石墨烯低温远红外辐照板及多通道辐照加热、通风排湿模块，以“南粳46”稻谷为对象开展单因素试验与响应面优化，确定最佳干燥条件为红外辐射温度51.01 ℃、空气速度377.69 m³/h、谷物流量8 kg/min；干燥动力学以Midilli模型拟合最优，有效水分扩散系数为8.79～29.97×10⁻¹⁰ m²/s，干燥活化能36.41 kJ/mol；辐射源温度由35℃升至60℃时，干燥时间由460 min缩短至180 min，热效率由49.28%提升至73.47%。创制5H-10型石墨烯远红外粮食烘干机，批量处理量10～12吨。水稻试验干燥速率1.3%/h；小麦试验干燥速率1.4%/h，降水能耗3193 kJ/kg，破碎率增加值仅0.3%，综合性能优于国家和行业标准。该技术实现了无明火、低能耗、高品质干燥，对保障国家粮食安全具有重要意义。
