книги из ГПНТБ / Уваров А.М. Сушильный мастер

ем зерна достигается и некоторое, правда сов­ сем незначительное, снижение влажности зерна.

Сушка подогретым воздухом. С повыше­ нием температуры относительная влажность воздуха уменьшается и влагоемкость его уве­ личивается, следовательно, создаются более благоприятные условия для перехода влаги из просушиваемого зерна в воздух.

Простейшая схема сушки подогретым воз­ духом представляется в следующем виде: ат­ мосферный воздух, содержащий известное количество паров воды, вступает в подогрева­ тель и уходит из него более сухим и с более высокой температурой. Войдя в сушильную камеру, воздух пронизывает зерновой слой, нагревает его, поглощает испарившуюся из зерна влагу и уходит с более низкой темпе­ ратурой и с большей относительной влаж­ ностью.

Направляемый в сушилку подогретый тем или иным путем воздух в дальнейшем называ­ ем теплоносителем (в технической литературе он носит название агента сушки). Для удале­ ния наружу отработавшего в сушилке тепло­ носителя применяются вентиляторы, которые могут быть установлены перед сушильной ка­ мерой или после нее.

Направляемый в сушильную камеру теп­ лоноситель должен удовлетворять следующим двум основным условиям:

количество тепла, отдаваемое воздухом в сушильной камере, должно быть достаточным для нагрева до известной температуры просу­ шиваемого зерна, покрытия потерь тепла в

20

окружающую среду и испарения заданного количества влаги;

теплоноситель при температуре выхода его из сушильной камеры должен удерживать испаренную из зерна влагу вместе с влагой, принесенной им из атмосферы.

Расход тепла увеличивается при низкой температуре йаружного воздуха и зерна (в зимнее время). Чем больше влагосодержание наружного воздуха, тем больше влаги вносит он с собой в сушильную камеру, поэтому воз­ духа для сушки в теплое время года требует­ ся больше, чем в зимнее.

Сушка смесью воздуха с топочными газа­ ми. Процесс сушки смесью воздуха с топоч­ ными газами по существу не отличается от процесса сушки подогретым воздухом. Разни­ ца только в способе подогрева. При сушке подогретым воздухом он нагревается через металлические стенки калорифера, тогда как при сушке смесью атмосферный воздух подо­ гревается в результате непосредственного сме­ шивания его с топочными газами.

Температуру смеси топочных газов с воз­ духом регулируют изменением количества до­ бавляемого воздуха; с уменьшением количест­ ва воздуха температура смеси повышается, с увеличением — понижается.

Воздуха добавляется в 20—25 раз больше, чем топочных газов, поэтому смесь прибли­ жается по составу к воздуху, вследствие чего сушка газовой смесью на качество просуши­ ваемого зерна не влияет. Как цвет, так и за­ пах зерна при нормально установившемся процессе сушки остаются без изменений. Рас­

21

ход топлива на подогрев воздуха в топках не­ посредственного смешения примерно в 3 раза меньше, чем при подогреве его в калорифе­ рах. Поэтому способ сушки смесью воздуха с

топочными газами нашел самое широкое при­ менение.

Сушка во взвешенном состоянии. Основ­ ная особенность этого способа в том, что на­ грев и сушка зерна производятся при пере­ мещении его в трубе-сушилке потоком теплоносителя.

При сушке во взвешенном состоянии зерно участвует в тепло- и влагопередаче всей сво­ ей поверхностью; длительность сушки во взвешенном состоянии очень мала (2—3 сек), поэтому и количество " влаги, испаряемой из зерна за это время даже при высокой темпе­ ратуре теплоносителя (300—350°С), составля­ ет не более 0,5—1,0% (за один проход).

Нагрев зерна регулируется в зависимости от культуры и назначения зерна изменением температуры и скорости движения теплоно­ сителя. Скорость движения теплоносителя в пневмогазовых трубах обычно колеблется в пределах от 20 до 30 м/сек. Зерно можно су­ шить во взвешенном состоянии также при па­ дении его в виде «дождя» в камере нагрева навстречу потоку теплоносителя, движущему­ ся снизу вверх, как, например, в газовых ре­ циркуляционных зерносушилках «Целин-

ная-50».

Сушка в полувзвешенном состоянии. По-

лувзвешеиное состояние является промежу­ точным при переходе из неподвижного во взвешенное состояние. Полувзвешенное состо­

22

яние наблюдается при сушке в «кипящем» слое (псевдоожиженном состоянии).

Переход неподвижного слоя зерна в полу-

гаться отдельные зерна на поверхности слоя, а в конце все зерна приобретают вид кипя­ щей жидкости.

Скорость теплоносителя, необходимая для перехода слоя в полувзвешенное состояние, называется скоростью псевдоожижения, она зависит от плотности, размера, формы зерна, а также от плотности газа (его температуры). Этот способ сушки находится в стадии иссле­ дований и пока широкого распространения не получил.

Контактная сушка. Сушка влажного мате­ риала при соприкосновении (контакте) его с

сушки с контактным и с промежуточным отволаживанием нагретого зерна.

Охлаждение зерна после сушки. Просу­ шенное зерно до поступления на длительное хранение должно быть достаточно охлаждено, поэтому при конструировании зерносушилок обычно предусматривается и охлаждение про­ сушенного зерна.

23

Охлаждение зерна производится атмосфер­ ным воздухом, который, соприкасаясь с горя­ чим зерном, сам нагревается, влагоемкость воздуха увеличивается и , пронизывая слой зерна, воздух уносит часть влаги из зерна. Следовательно, охлаждение зерна всегда со­ провождается дополнительным понижением влажности его.

Пределы понижения влажности зерна в охладителе в зависимости от его конструкции, расхода и состояния воздуха колеблются от

0,5 до 1,0%.

Устройство охладительной камеры в шахт­ ных зерносушилках предусматривается непо­ средственно в самом сушильном аппарате. Емкость охладительной камеры в большинст­ ве конструкций принимается равной половине емкости сушильной камеры; в сушилках ЗСПЖ-8 она равна от Vs ДО 2/s, а в сушилках 2ДСП-32от при последовательной работе аппаратов — Ч6 емкости сушильного аппа­ рата.

В связи с этим в отдельных конструкциях зерносушилок, особенно при последователь­ ной работе сушильных аппаратов, зерно после сушки недостаточно охлаждается, в результа­ те чего оно нестойко при хранении. Для до­ полнительного охлаждения такого зерна должны быть приняты те или иные меры, например пропуск через зерноочистительные машины или через специально установленные для этого аппараты. Недостаточно охлажден­ ное зерно во избежание самосогревания не рекомендуется загружать толстым слоем.

24

IV. ТЕХНОЛОГИЯ СУШКИ

Правильно организованный процесс сушки не только не ухудшает технологические свой­ ства зерна, но и дает улучшение их. Напри­ мер, сушка зёрна при оптимальном режиме ускоряет завершение процесса дозревания зерна. Высушенное зерно становится более устойчивым при хранении. Оптимальный ре­ жим сушки должен определяться в зависимо­ сти от технологических свойств зерна и его назначения.

Зерно принадлежит к числу так называе­ мых капиллярношористых коллоидных тел, содержащих связанную и капиллярную влагу. Связанную влагу из материала можно уда­ лить путем нагревания и испарения ее, за­ трачивая при этом на испарение каждого ки­ лограмма влаги от 620 до 640 ккалікг тепла.

При эксплуатации зерносушилки важно знать продолжительность сушки зерна при заданной влажности и выбранных темпера­ турных режимах. Только зная эту величину, можно установить выпускной механизм на требуемую пропускную способность.

Продолжительность сушки (в часах) для шахтных (или жалюзийных) сушилок можно определить делением зерновой емкости шахт (или жалюзийных колонок) в тоннах на часо­ вую производительность сушилки. Например, для зерносушилки ДСП-24сн зерновая ем­ кость составляет 32,9 т, длительность сушки при снижении влажности с 20 до 14% опреде­ ляется делением 32,9 на производительность сушилки, равную 20 т (при указанном сниже-

25

НИИ влажности), т. е. длительность сушки бу­ дет равна:

^= 1,65 час

(около Г00 мин).

1. Испарение влаги из просушиваемого зерна

При сушке из зерна удаляется вода, со­ держащаяся в различных формах и видах: во­ да, соединенная с сухим веществом в силу сцепления, вода в капиллярах, вода в стенках клеток, вода в кристаллизирующихся и кол­ лоидальных растворах и т. д.

Скорость испарения гигроскопической вла­ ги меньше скорости испарения воды со сво­ бодной поверхности вследствие наличия доба­ вочных сил сцепления влаги с веществом зерна.

Испарение свободной влаги зерна харак­ теризуется постоянной скоростью испарения при постоянных температуре, скорости и влаж­

при определенной влажности становится рав­ ной температуре воздуха.

Испарение влаги из зерна зависит не толь­ ко от связи ее с веществом зерна, но и от доста­ точности поступления влаги из внутренних слоев на поверхность. Скорость испарения бу­ дет до тех пор постоянной, пока поверхность зерна будет достаточно снабжаться влагой изнутри.

26

При недостаточной подаче влаги из внут­ ренних слоев на поверхность верхний слой зерна пересушивается и удаление влаги из зерна затрудняется, несмотря на то что общее количество влаги в зерне еще значи­ тельно.

При сушке зерна, особенно крупнозернисто­ го, действительный характер процесса испаре­ ния влаги в некоторых случаях может изме­ няться из-за появления поверхностных и глубоких трещин, благодаря чему появляют­ ся новые поверхности испарения.

Распределение влаги как по отдельным зернам, так и в массе зерна неравномерно в природе и в процессе сушки. Движение влаги

ент влажности, тем интенсивнее движение вла­ ги изнутри зерна и его поверхности, однако чем выше градиент, тем опаснее это для каче­ ства зерна.

В тех случаях, когда большой градиент влажности может ухудшить качество зерна, необходимо задержать поверхностное испаре­ ние влаги и усилить движение ее из внутрен­ них слоев к поверхности. Это может быть до­ стигнуто путем снижения температуры или повышения влажности теплоносителя, или че­ редования периодов сушки с отволаживанием зерна. Полного выравнивания влаги в массе зерна нельзя добиться даже путем перемеши­ вания и длительного отволаживания его. Чем мельче зерно, тем более равномерно распре­ деление влажности.

27

2. Температура воздуха (или смеси газов

своздухом], допускаемая при сушке зерна

Если в процессе сушки подача влаги из внутренних слоев зерна на поверхность недо­ статочна, то поверхностный слой зерна быстро высыхает, влажность зерна снижается медлен­ но, температура его повышается и может до­ стигнуть температуры воздуха.

В действительности, при сушке зерна поч­ ти всегда наблюдается недостаточное снабже­ ние поверхности влагой и приходится ограни­ чивать температуру теплоносителя при входе в сушилку во избежание перегрева поверхно­ стного слоя зерна. Нередки случаи, когда при высоких температурах теплоносителя часть зерна нагревается до температуры выше 100°С и зерно начинает поджариваться с поверхно­ сти, хотя масса его имеет еще значительное содержание влаги.

Повышение температуры зерна выше определенных пределов вызывает ряд изме­ нений его технологических свойств — оно теряет всхожесть, содержание клейковины уменьшается, хлебопекарные качества пони­

жаются и т. д.

Температурные режимы сушки предусмат­ ривают две высшие допускаемые предельные температуры: теплоносителя при входе в су­ шилку и нагрева зерна в процессе сушки.

Допускаемые температуры теплоносителя зависят для одного и того же зерна от конст­ рукции сушилки, влажности и назначения зерна, однородности его по спелости и влаж-

28

пости, скорости теплоносителя и степени пе­ ремешивания зерна в процессе сушки. Чем лучше перемешивание зерна в сушилке, тем выше допускаемая температура воздуха длятой же влажности зерна. Так, например, се­ менное зерно без потери всхожести можно сушить в шахтной сушилке, где сушка про­ исходит в подвижном слое с некоторым, хотя и весьма незначительным, перемешиванием зерна при температуре СО—80°С. При сушке зерна пшеницы продовольственного назначе­ ния в пневмогазовых и газорециркуляцион­ ных сушилках применяют температуру тепло­ носителя до 350°С.

3. Длительность сушки

Длительность сушки определяется путем проверочных опытов и лабораторных испыта­ ний в условиях, близких к существующим в намеченной конструкции.

Длительность сушки зерна зависит от мно­ гих различных факторов:

от культуры и сорта зерна, определяющих его структуру, связи влаги с сухим вещест­ вом, движения влаги по зерну и т. д. Вообще

определяющих соотношение рабочей поверх­ ности просушиваемого зерна к его объему в аппарате. С увеличением поверхности, прихо­

29