熱風乾燥と低温乾燥

加熱空気固定床バッチ乾燥機では、熱い乾燥空気が入口で穀粒バルクに入り、水を吸収しながら穀粒の中を移動し、出口で穀粒バルクから出ます。入口では乾燥空気の吸水能力が最も高いため、入口の穀物はより速く乾燥します。床が浅く、空気流量が比較的高いため、乾燥は穀粒バルクのすべての層で発生しますが、入口で最も速く、出口で最も遅くなります（表の乾燥曲線を参照）。

その結果、水分勾配が発生し、乾燥が終了してもその勾配が残ります。乾燥プロセスは、穀物の平均含水率 (乾燥空気入口および乾燥空気出口で採取したサンプル) が所望の最終含水率と等しくなったときに停止します。穀物が降ろされて袋に詰められると、個々の穀物は平衡状態になります。これは、より湿った穀物が水分を放出し、乾燥した穀物が吸着するため、しばらくするとすべての穀物が同じ MC になります。

しかし、乾燥機の粒子が再び湿ると亀裂が生じ、製粉プロセス中に粒子が壊れてしまいます。これは、固定床バッチ乾燥機で乾燥された穀物の製粉回収率と米頭回収率が最適ではない理由を説明しています。乾燥中の水分勾配を最小限に抑える 1 つの方法は、乾燥時間の約 60 ～ 80% が経過した後に乾燥ビン内で穀物を混合することです。

低温乾燥における乾燥機管理の目的は、乾燥空気の RH を、穀粒の望ましい最終水分含量または平衡水分含量 (EMC) に対応する平衡相対湿度 (ERH) に保つことです。温度の影響は、RH に比べて最小限です (表 2)。

たとえば、14% の最終 MC が望ましい場合は、乾燥空気の相対湿度を約 75% にする必要があります。実際には、乾季の日中は周囲の空気を利用できます。夜間および雨季には、相対湿度を適切なレベルに下げるには、周囲の空気を 3 ～ 6°K わずかに予熱するだけで十分です。

乾燥用空気は入口から穀粒バルクに入り、穀粒バルク中を移動しながら、空気が飽和するまで湿った穀粒を乾燥させます。水を吸収すると、空気は数度冷却されます。穀粒のバルクを通過する途中で、空気はすでに飽和しているため、それ以上水を吸収することはできませんが、呼吸、昆虫、菌類の増殖によって生成される熱を吸収し、まだ濡れている穀粒部分の加熱を防ぎます。深さ数センチメートルの乾燥前線が発達し、出口に向かってゆっくりと移動し、乾燥した穀物を残します。乾燥フロントが穀粒塊を離れた後、乾燥プロセスは終了します。初期の水分含有量、空気流量、穀粒のバルク深さ、および乾燥空気の特性に応じて、これには 5 日から数週間かかる場合があります。

低温乾燥プロセスは非常に穏やかで、高い発芽率を維持しながら優れた品質を生み出します。非常に低い空気速度 (0.1 m/s) が使用され、乾燥空気の予熱は必ずしも必要ではないため、比エネルギー要件はすべての乾燥システムの中で最も低くなります。 MC が 18% 以下の籾の第 2 段階乾燥としては、通常、低温乾燥が推奨されます。 IRRIの研究では、注意深く乾燥機を管理すれば、かさの深さが2mに制限され、風速が少なくとも0.1m/秒であれば、MCが28％の収穫したての穀物であっても一段低温乾燥機で安全に乾燥できることが示されています。しかし、停電が依然として頻繁に発生するほとんどの発展途上国では、ファンを動作させるためのバックアップ電源なしで高水分穀物を大量に投入することは重大なリスクとなります。