D0I:10.13374/j.issnl00I53.2006.04.018 第28卷第4期 北京科技大学学报 Vol.28 No.4 2006年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2006 减少苜蓿茎和叶干燥速率差异的实验研究 李树童莉葛王立 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要在给出压扁率定义的基础上，利用自制的压扁实验台对不同压扁率和压强时首蓿茎的水 分损失和干燥特性进行了实验研究：分析了首蓿茎上附着的叶片数对其干燥速率的影响，并与单 叶和单茎的干燥速率进行了对比·对干燥前后茎、叶的收缩率进行了对比实验：结果表明：干燥温 度对直径较大的茎和压扁率较小的茎的干燥速率影响较大；干燥温度为100℃和80℃，压扁率为 0.2457时苜蓿茎的干燥速率与叶的干燥速率接近：干燥温度为100℃时，长度50mm的茎与六片 叶相连时茎叶的干燥速率接近单叶的干燥速率：叶短轴的收缩率最大· 关键词苜蓿：干燥；干燥速率：压扁率 分类号S375:S542+.4 干燥是一个高能耗的工艺过程，提高干燥物 其茎秆的角质层、维管束和表皮，使茎秆的内部暴 料品质、缩短干燥工作周期以降低干燥系统的能 露于空气中，增大了水导系数，从而加快干燥速 耗，一直是国内外研究的重要课题)，苜蓿作为 度[可，但苜蓿茎压扁时会挤出汁液，茎的内部完 “饲料皇后”，其种植面积占世界牧草种植面积的 全暴露于空气中，氧化作用旺盛，故蛋白质损失较 90%以上，苜蓿草的收割时机、干燥方法、茎叶比 高，Patil等人[门通过研究发现，采用平辊碾碎后 等对其营养含量有重大影响，与谷物干燥不同， 苜蓿草需要的干燥时间要比凹辊碾碎后的干燥时 苜蓿的茎杆木质化程度较高，且胶体物质含量较 间短，辊压次数达到5次后对干燥速率的影响就 多，茎内水分向外散失的阻力较大，苜蓿的叶柄 不很明显， 细、叶片较薄且表面积大，因此在水分散失过程 为了解决苜蓿干燥过程中茎、叶干燥速率不 中，叶的干燥速率比茎快得多，收割后的苜蓿植 同造成的叶的营养损失，Arinze时采用了气体动 物细胞仍在呼吸，呼吸导致干物质损失，直到含水 力学方法在苜蓿干燥过程中对叶、茎进行分离，以 量降到35%~40%.苜蓿割倒后蛋白质含量迅速 适应二者干燥速率的差异，取得了令人满意的干 下降，如果采用机械烘干，干燥时间在2之内， 燥效果，但其设备的复杂程度和操作上的复杂性 则苜蓿蛋白质保存率可以高达95%；如果干燥速 大大提高，其工程上的应用前景还有待观察，我 度为72h,则蛋白质保存率仅为60%3.苜蓿干 国牧草产业化进程起步较晚，国内关于牧草干燥 燥过程的最大难点是叶和茎的干燥速度不同 的研究主要集中在苜蓿的干燥设备[6,8]、苜蓿的 步同，当叶已经脱水到安全水分(14%~15%) 干燥方法10]、，压扁技术在苜蓿干燥中的应用研 时，茎杆的含水量还很高，在此后的进一步干燥 究山几个方面。本文针对苜蓿茎、叶干燥速率的 中，叶和茎杆的连接力很小，轻微的振动和搬运都 不同，重点研究压扁率的定义方法和压扁率对提 会造成严重的落叶损失，人工摊晒自然干燥法会 高苜蓿茎的干燥速率的作用，另外，对茎叶相连 使叶片脱落的现象更为严重，由于苜蓿叶中的蛋 的比例对茎叶干燥速率的影响和茎叶的收缩率也 白质和营养物含量占50%以上，因此如果大部分 进行了研究 叶片脱落会失去苜蓿的商业价值和喂饲价值， 为使苜蓿的茎叶干燥速度一致，可先将收获 1实验研究 的苜蓿茎秆压扁后再进行干燥，压扁苜蓿破坏了 1.1苜蓿样本 收稿日期：2005-01-10修回日期：2006-02-26 实验草样本为北京昌平区兴寿镇沙场绿田园 作者简介：李树(1979-)，男，硕士研究生：王立(1956-)，男，教 生态农场的苜蓿草.苜蓿草分为叶和茎，茎又细 授，博士 分为主茎和分枝，主茎是苜蓿草的主干，分枝上附减少苜蓿茎和叶干燥速率差异的实验研究 李 树 童莉葛 王 立 北京科技大学机械工程学院‚北京100083 摘 要 在给出压扁率定义的基础上‚利用自制的压扁实验台对不同压扁率和压强时苜蓿茎的水 分损失和干燥特性进行了实验研究．分析了苜蓿茎上附着的叶片数对其干燥速率的影响‚并与单 叶和单茎的干燥速率进行了对比．对干燥前后茎、叶的收缩率进行了对比实验．结果表明：干燥温 度对直径较大的茎和压扁率较小的茎的干燥速率影响较大；干燥温度为100℃和80℃‚压扁率为 0∙2457时苜蓿茎的干燥速率与叶的干燥速率接近；干燥温度为100℃时‚长度50mm 的茎与六片 叶相连时茎叶的干燥速率接近单叶的干燥速率；叶短轴的收缩率最大． 关键词 苜蓿；干燥；干燥速率；压扁率 分类号 S375；S542＋∙4 收稿日期：20050110 修回日期：20060226 作者简介：李树（1979—）‚男‚硕士研究生；王立（1956—）‚男‚教 授‚博士 干燥是一个高能耗的工艺过程‚提高干燥物 料品质、缩短干燥工作周期以降低干燥系统的能 耗‚一直是国内外研究的重要课题［12］．苜蓿作为 “饲料皇后”‚其种植面积占世界牧草种植面积的 90％以上．苜蓿草的收割时机、干燥方法、茎叶比 等对其营养含量有重大影响．与谷物干燥不同‚ 苜蓿的茎杆木质化程度较高‚且胶体物质含量较 多‚茎内水分向外散失的阻力较大‚苜蓿的叶柄 细、叶片较薄且表面积大‚因此在水分散失过程 中‚叶的干燥速率比茎快得多．收割后的苜蓿植 物细胞仍在呼吸‚呼吸导致干物质损失‚直到含水 量降到35％～40％．苜蓿割倒后蛋白质含量迅速 下降．如果采用机械烘干‚干燥时间在2h 之内‚ 则苜蓿蛋白质保存率可以高达95％；如果干燥速 度为72h‚则蛋白质保存率仅为60％［34］．苜蓿干 燥过程的最大难点是叶和茎的干燥速度不同 步［5］‚当叶已经脱水到安全水分（14％～15％） 时‚茎杆的含水量还很高‚在此后的进一步干燥 中‚叶和茎杆的连接力很小‚轻微的振动和搬运都 会造成严重的落叶损失．人工摊晒自然干燥法会 使叶片脱落的现象更为严重．由于苜蓿叶中的蛋 白质和营养物含量占50％以上‚因此如果大部分 叶片脱落会失去苜蓿的商业价值和喂饲价值． 为使苜蓿的茎叶干燥速度一致‚可先将收获 的苜蓿茎秆压扁后再进行干燥‚压扁苜蓿破坏了 其茎秆的角质层、维管束和表皮‚使茎秆的内部暴 露于空气中‚增大了水导系数‚从而加快干燥速 度［6］‚但苜蓿茎压扁时会挤出汁液‚茎的内部完 全暴露于空气中‚氧化作用旺盛‚故蛋白质损失较 高．Patil 等人［7］通过研究发现‚采用平辊碾碎后 苜蓿草需要的干燥时间要比凹辊碾碎后的干燥时 间短‚辊压次数达到5次后对干燥速率的影响就 不很明显． 为了解决苜蓿干燥过程中茎、叶干燥速率不 同造成的叶的营养损失‚Arinze ［5］ 采用了气体动 力学方法在苜蓿干燥过程中对叶、茎进行分离‚以 适应二者干燥速率的差异‚取得了令人满意的干 燥效果‚但其设备的复杂程度和操作上的复杂性 大大提高‚其工程上的应用前景还有待观察．我 国牧草产业化进程起步较晚‚国内关于牧草干燥 的研究主要集中在苜蓿的干燥设备［6‚8］、苜蓿的 干燥方法［910］、压扁技术在苜蓿干燥中的应用研 究［11］几个方面．本文针对苜蓿茎、叶干燥速率的 不同‚重点研究压扁率的定义方法和压扁率对提 高苜蓿茎的干燥速率的作用．另外‚对茎叶相连 的比例对茎叶干燥速率的影响和茎叶的收缩率也 进行了研究． 1 实验研究 1∙1 苜蓿样本 实验草样本为北京昌平区兴寿镇沙场绿田园 生态农场的苜蓿草．苜蓿草分为叶和茎．茎又细 分为主茎和分枝‚主茎是苜蓿草的主干‚分枝上附 第28卷 第4期 2006年 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．28No．4 Apr．2006 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2006．04．018