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目录1

第1章　绪论1

1.1　粮食品质的定义1

1.1.1　稻谷的品质2

1.1.2　小麦的品质3

1.1.3　玉米的品质4

1.2　干燥和品质4

1.2.1　加热温度和品质5

1.2.2　干燥速度和品质6

1.3　与干燥有关的品质指标定义及研究概况8

1.3.1　应力裂纹8

1.3.2　破碎敏感性13

1.3.3　发芽率16

2.1.1.1　粮食的干燥特性20

2.1.1　粮食干燥机制20

2.1　粮食干燥的基本理论20

第2章　粮食干燥理论、模型及设备20

2.1.1.2　粮食的干燥特性曲线22

2.1.2　干燥过程的质热平衡24

2.1.3　粮食的干燥均匀性25

2.1.4　影响粮食干燥的因素26

2.1.4.1　粮食的生理状态26

2.1.4.2　粮食的物性参数及化学成分26

2.1.4.3　热风的状态参数27

2.2　粮食干燥过程的数学模型28

2.2.1　单粒粮食干燥模型29

2.2.1.1　恒速干燥阶段模型29

2.2.1.2　降速干燥阶段模型29

2.2.2　薄层干燥模型31

2.2.2.1　稻谷薄层干燥方程32

2.2.2.2　玉米薄层干燥方程32

2.2.2.4　大豆薄层干燥方程34

2.2.2.3　小麦薄层干燥方程34

2.2.3　深床干燥模型35

2.2.3.1　偏微分方程模型35

2.2.3.2 平衡模型37

2.2.3.3　对数模型39

2.2.4　粮食特性参数模型40

2.2.4.1 平衡水分方程40

2.2.4.1.1 水稻平衡水分方程40

2.2.4.1.2　玉米平衡水分方程41

2.2.4.2　粮食汽化潜热和比热方程42

2.2.4.2.1　粮食汽化潜热模型42

2.2.4.2.2　粮食比热模型43

2.2.4.3　粮食绝干物质密度43

2.3.1.2　3种干燥方式的优、缺点44

2.3.1.1　常用的干燥方式44

2.3.1　粮食干燥方式44

2.3　粮食干燥方式及工艺44

2.3.2　粮食热风干燥工艺46

2.3.2.1　烘干——缓苏干燥工艺46

2.3.2.2　低温干燥工艺47

2.3.2.3　低速干燥工艺47

2.3.2.4　高温短时干燥工艺48

2.3.2.5　蒸煮稻干燥工艺48

2.4　粮食干燥设备48

2.4.1　横流式粮食干燥机48

2.4.2　混流式粮食干燥机51

2.4.3　顺流式粮食干燥机52

2.4.4　顺混流式粮食干燥机54

2.4.5　逆流式粮食干燥机54

2.4.6　太阳能干燥机55

3.1.1　试验方法57

3.1　玉米应力裂纹薄层干燥试验57

第3章　粮食应力裂纹生成和扩展机制57

3.1.2　应力裂纹生成过程分析58

3.1.2.1　应力裂纹生成的位置和类型58

3.1.2.2　干燥过程中应力裂纹的生成和扩展60

3.1.2.3　冷却阶段应力裂纹的生成和扩展61

3.1.2.4　短时存放阶段应力裂纹的生成和扩展62

3.1.2.5　干燥、冷却、冷后裂纹率比较63

3.1.3　应力裂纹生成及扩展的影响因素64

3.1.3.1　风温64

3.1.3.2　风速64

3.1.3.3　初始含水率和终了含水率66

3.2　玉米组织及应力裂纹的显微结构分析67

3.2.1　试验目的与方法67

3.2.2　玉米籽粒的显微结构68

3.2.3 自然晾晒玉米的品质特征69

3.2.4.1　胚乳的组织形态70

3.2.4 自然晾晒玉米的显微结构分析70

3.2.4.2　胚乳中应力裂纹的显微形态73

3.2.4.3　胚乳中应力裂纹的扩展74

3.2.5　人工干燥玉米应力裂纹的显微结构分析76

3.2.5.1　应力裂纹的形态和位置76

3.2.5.2　应力裂纹的宽度80

3.2.5.3　应力裂纹在胚乳中的扩展81

3.2.5.4　胚乳结构的变化81

3.3　玉米应力裂纹生成和扩展机制分析84

3.3.1　黏弹性本构方程85

3.3.2　黏弹性球应力模型86

3.3.3　玉米应力裂纹生成和扩展机制分析91

3.4　稻谷爆腰机制94

3.4.1　干燥过程与爆腰率的关系95

3.4.2　稻谷裂纹的起始点95

3.4.3.1　应力理论96

3.4.3　米粒爆腰机制96

3.4.3.2　水分吸收产生的膨胀力97

3.4.3.3　楔压力理论98

3.4.3.4　水合作用力98

3.4.4　稻谷中米粒爆腰的外因99

3.4.4.1　稻谷成熟期产生的爆腰99

3.4.4.2　稻谷割后自然干燥期产生的爆腰99

3.4.4.3　已干稻谷雨淋后产生的爆腰99

3.4.4.4　稻谷储藏中产生的爆腰99

3.4.4.5　机械作用产生的爆腰100

3.5　深床干燥玉米应力裂纹的试验结果及分析101

3.5.1　深床干燥玉米应力裂纹发生与扩展的特点101

3.5.2　影响应力裂纹发生和扩展的因素102

3.5.2.1　风温对应力裂纹率的影响102

3.5.2.2　风速对应力裂纹率的影响103

3.5.2.3　冷却方式对应力裂纹率的影响104

3.5.2.4　干燥次数对应力裂纹率的影响106

3.5.2.5　干燥方法对应力裂纹率的影响107

第4章　玉米应力裂纹的分形研究109

4.1 绪言109

4.2　测度与分形110

4.2.1　空间和测度111

4.2.2　分维114

4.2.2.1　Hausdorff维数114

4.2.2.2　盒维数116

4.2.3　多重分形119

4.2.3.1　描述多重分形的参量120

4.2.3.2　多重分维和广义熵函数120

4.3　玉米籽粒截面及内部组织尺寸的测量122

4.3.1　籽粒截面尺寸的测量122

4.3.2　淀粉颗粒尺寸测量123

4.4.2　分维测量方法124

4.4　玉米应力裂纹分维测量及分析124

4.4.1　定性观察124

4.4.3　测量结果及分析130

4.4.3.1　局部典型形态裂纹的分维分析130

4.4.3.2　整个剖面上应力裂纹的分维分析131

4.4.3.3　应力裂纹分维与干燥条件的关系134

4.5　应力裂纹扩展的分形模型及动力学分析137

4.5.1　应力裂纹的弯折模型137

4.5.2　应力裂纹的分叉模型139

4.5.3　应力裂纹扩展的动力学分析141

4.6　玉米应力裂纹扩展过程的分形模拟143

4.6.1　整个剖面应力裂纹扩展过程的模拟方法143

4.6.2　局部显微裂纹扩展过程的模拟方法145

4.6.3　模拟结果146

5.1　粮食破碎敏感性测试原理及模型149

5.1.1　粮食破碎敏感性测试原理及设备149

第5章　粮食破碎敏感性试验与建模149

5.1.2　破碎敏感性试验设备性能比较152

5.1.3　破碎敏感性模型155

5.2 离心式玉米破碎敏感性测试仪设计和参数选择158

5.2.1　离心式玉米破碎敏感性测试仪设计158

5.2.2　操作参数选择159

5.2.2.1　筛孔直径的选择160

5.2.2.2　圆周速度的选择161

5.3　薄层干燥谷物破碎敏感性试验方法163

5.4　薄层干燥玉米的破碎敏感性试验结果及分析164

5.4.1　热风温度对破碎敏感性的影响164

5.4.2　含水率对破碎敏感性的影响164

5.4.3　品种对破碎敏感性的影响166

5.4.4　干燥过程对破碎敏感性的影响166

5.5.1.2　初始含水率对大豆破碎敏感性影响167

5.5.1.1　风温对大豆破碎敏感性影响167

5.5.1　单因素分析167

5.5 薄层干燥大豆破碎敏感性试验结果及分析167

5.5.1.3　风速对大豆破碎敏感性影响169

5.5.1.4　品种对大豆破碎敏感性影响169

5.5.2　正交试验设计及结果分析170

5.6　谷物破碎敏感性模型的建立172

5.6.1　确定函数形式的Box-Cox变换172

5.6.2　谷物破碎敏感性模型的建立175

5.7　深床干燥玉米破碎敏感性试验研究178

5.7.1　试验目的和方法179

5.7.1.1　试验设备179

5.7.1.2　试验方法180

5.7.2　深床干燥玉米的破碎敏感性试验结果及分析181

5.7.2.1　干后玉米破碎敏感性分析181

5.7.2.2.1　风温对破碎敏感性的影响182

的影响182

5.7.2.2　工艺方法及工艺参数对破碎敏感性182

5.7.2.2.2　风速对破碎敏感性的影响183

5.7.2.2.3　初始含水率对破碎敏感性的影响184

5.7.2.2.4　冷却方法对破碎敏感性的影响184

5.8　应力裂纹率和破碎敏感性的关系研究186

5.9 降水率、能耗与裂纹率和破碎敏感性之间的关系190

第6章　种子干燥发芽率的模拟与试验研究192

6.1　种子劣变机制分析192

6.1.1　种子的呼吸作用193

6.1.2　蛋白质变性195

6.1.3　酶失活197

6.2　大豆发芽试验200

6.2.1　大豆发芽试验方法200

6.2.2　大豆发芽试验结果分析201

6.2.2.1　干后大豆发芽质量201

6.2.2.2.1　风温对大豆发芽率的影响202

6.2.2.2　单因素试验分析202

6.2.2.2.2　初始含水率对大豆发芽率的影响203

6.2.2.2.3　干燥时间对大豆发芽率的影响203

6.2.2.3　正交试验204

6.2.2.3.1　正交试验安排204

6.2.2.3.2　正交试验结果分析205

6.3　稻谷发芽试验206

6.3.1　试验方法206

6.3.2　干燥对水稻种子发芽率的影响207

6.3.3　干燥对水稻种子耐藏性的影响209

6.3.4　干燥后酶活性变化和发芽率的相关性210

6.4　种子发芽率的模拟计算211

6.4.1　种子发芽率模型综述211

6.4.2　一阶动力种子发芽率模型215

6.4.2.1　模型的建立215

6.4.2.2　参数确定216

6.4.3　模型验证与特性分析217

6.4.3.1　预测模型验证217

6.4.3.2　预测模型特性分析218

6.5　深床干燥过程中种子发芽率的模拟221

6.5.1　深床干燥过程模拟221

6.5.2　深床干燥过程中发芽率的模拟方法224

6.5.3　深床干燥过程中发芽率的模拟结果分析226

6.5.3.1 固定床干燥过程中发芽率的模拟结果分析226

6.5.3.2　顺流干燥过程中发芽率的模拟结果分析228

6.5.3.3　横流干燥过程中发芽率的模拟结果分析229

第7章　干燥过程对谷物空隙率及容重的影响231

7.1 定义233

7.1.1　空隙率233

7.1.2　容重233

7.1.3 湿体膨胀系数和湿线膨胀系数的定义及相互关系233

7.2.1　内空隙产生的机制237

7.2　谷物内空隙产生的机制及对谷物品质的影响237

7.2.2　烘干温度与内空隙对破碎可能性的影响239

7.3　谷物干燥过程中外空隙率的变化240

7.3.1　外空隙率与含水率的关系240

7.3.2　外空隙率与容重的关系242

7.4　谷物干燥过程中真密度和容重的变化242

7.4.1　干燥过程中谷物真密度的变化242

7.4.2　干燥过程中谷物容重的变化246

7.4.2.1　谷物破损对容重的影响247

7.4.2.2　热风温度对容重的影响247

7.4.2.3　谷物初始水分对容重的影响249

7.4.2.4　谷物品种对容重的影响250

7.4.3　谷物比密度（specific density）和容重的关系251

第8章　干燥指标权重研究及干燥工艺选择253

8.1.1　干燥性能指标254

8.1.2　决策矩阵及规范化254

8.1 决策矩阵254

8.2　层次分析法基本原理256

8.2.1　确定问题建立层次结构257

8.2.2　构造判断矩阵257

8.2.3　判断矩阵的一致性259

8.2.4　层次单排序261

8.2.5　系统总排序261

8.3　干燥指标优先权重的计算及分析262

8.3.1　建立层次结构262

8.3.2　建立判断矩阵263

8.3.3　求解特征向量及相对重要性权值265

8.3.4　权重分析268

8.3.4.1　指标单排序的权重分析268

8.3.4.2　指标总排序的权重分析270

8.4　干燥工艺方案的优先次序计算272

参考文献274