基于LF-NMR分析玉米籽粒热风干燥特性与水分迁移规律OA

为研究玉米籽粒滚筒热风干燥过程中的水分迁移特性,以降低干后裂纹,采用自制滚筒均匀干燥试验台,以40、50、60℃干燥温度为影响因素,裂纹率为评价指标开展热风干燥试验。结合低场核磁共振技术(Low-Field Nuclear Magnetic Resonance,LF-NMR)和成像技术(Magnetic Resonance Imaging,MRI),从微观角度实现对玉米籽粒含水率下降过程的可视化研究,并基于核磁检测所揭示的水分变化规律改进干燥工艺。结果表明:玉米籽粒热风干燥时,在风速2 m/s、滚筒转速30 r/min条件下,干燥温度越高,达到安全含水率所需干燥时间越短、干燥速率越快,但裂纹率会随之增大;初始阶段的干燥速率最大,随着干燥的进行,干燥速率下降逐步趋于平稳,50℃时可兼顾干燥效率和裂纹率的平衡。玉米籽粒含水率与总信号幅值间存在明显的线性关系,拟合得出线性关系方程的决定系数R 2=0.9804,表明低场核磁共振技术可用于表征干燥过程中玉米籽粒的含水率。T 2谱图表明:该品种玉米籽粒中半结合水含量最高,约占79.9%,结合水和自由水约占20.1%,干燥过程主要失去的为半结合水。随着干燥时间的延长,籽粒内部水分与基质的结合程度更加紧密,横向弛豫时间T 2逐渐向左偏移。由核磁成像图可以看出:玉米籽粒颜色差别较大,籽粒内部水分分布不均,干燥时胚乳与外层水分蒸发快,胚芽处水分迁移滞后,过大的水分梯度加剧裂纹产生。根据核磁检测结果对试验进行改进,在缓苏时长2 h、升温幅值5℃时,裂纹率最低。低场核磁技术作为研究籽粒内部水分动态变化与空间特征的无损检测方法,可为后续优化干燥工艺、提升品质、节能降耗提供参考依据。