Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Зерносушение. Учебное пособие
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
«ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»
____________________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________
____________________________
ФГБОУ ВПО
А. А. ШЕВЦОВ, А. В. ДРАННИКОВ, С. В. КУЦОВ
ЗЕРНОСУШЕНИЕ
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
ВОРОНЕЖ
2011
УДК 631.563.2
ББК Л 821я7
Ш37
Научный редактор профессор А.А. ШЕВЦОВ
Р е ц е н з е н т ы:
кафедра технологии хранения, переработки и стандартизации
сельскохозяйственной продукции Воронежского государственного
аграрного университета им. К.Д. Глинки;
канд. техн. наук В.В. ИВАНОВ
(ведущий инженер ЗАО «Институт ЦЧР Агропромпроект»)
Печатается по решению
редакционно-издательского совета
Воронежской государственной технологической академии
Шевцов, А. А.
Ш37
Зерносушение [Текст] : учеб. пособие / А. А. Шевцов,
А. В. Дранников, С. В. Куцов; Воронеж. гос. технол. акад. – Воронеж : ВГТА, 2011. – 80 с.
ISBN 978 – 5 – 89448 – 867 – 7
Учебное пособие разработано в соответствии с требованиями ГОС ВПО
подготовки выпускников по направлению 260100.65 – «Продукты питания из
растительного сырья» (профиль «Технология хранения и переработки зерна») и
специальности 260201.65 – «Технология хранения и переработки зерна». Предназначено для закрепления теоретических знаний дисциплин цикла СД.
Ш
ISВN 978 – 5 – 89448 – 867 – 7
Оригинал-макет данного издания является собственностью Воронежской государственной технологической академии, его репродуцирование (воспроизведение) любым
способом без согласия академии запрещается.
33-3707040000
Без объявл. УДК 631.563.2
2011-(03)ОК2
ББК Л 821я7
Шевцов А.А., Дранников А.В.,
Куцов С.В., 2011
ФГБОУ ВПО «Воронеж. гос.
технол. акад.», 2011
3
ВВЕДЕНИЕ В ДИСЦИПЛИНУ
В мире наблюдается непрерывный рост численности насе-
ления, что делает все более острой проблему обеспечения человечества полноценными продуктами питания.
Из общего количества среднегодового пищевого рациона
человека до 70 % составляет растительная часть, из которых более 70 % представляют зерновые культуры – пшеница, рис, кукуруза.
Нормативное среднегодовое потребление зерна на душу
населения в нашей стране составляет около 1 т. Следовательно,
учитывая численность населения России, следует ожидать увеличения производства и закупок зерна, что ставит перед работниками системы заготовок ответственные задачи. Основная из них –
проблема сохранения закупленного зерна с одновременным повышением его использования при переработке в муку, крупу и
комбикорма. Если учесть, что потери зерна при хранении в мировом масштабе составляют около 10 % , то при достигнутых и
планируемых валовых сборах зерна в нашей стране потеря даже
1 % исчисляется миллионами тонн.
Поэтому чрезвычайно важно усилить внимание ко всем
звеньям той цепочки, по которой продукция сельского хозяйства
доходит до потребителя. Чаще оказывается, что узким местом в
этой цепочке становится не производство, а хранение и переработка зерна. Среди общих потерь зерна при хранении значительный удельный вес приобретают потери биологической природы.
И одна из главных причин этого – хранение зерна с влажностью
выше критической. Поэтому основным средством, обеспечивающим сохранность урожая, является сушка зерна. Природноклиматические условия нашей страны таковы, что 50 – 80 % выращенного урожая требуют немедленной сушки до закладки на
хранение.
В системе хлебопродуктов России имеется мощное зерно-
сушильное хозяйство, в составе которого более 5 тыс. стационарных (70 %) и передвижных зерносушилок общей производительностью до 200 тыс. пл. т/ч.
4
В технологической схеме послеуборочной обработки зерна
самым важным процессом является сушка его, так как от влажности зависят сохранность зерна и потери сухих веществ, изменение семенных и продовольственных свойств. В современных поточных линиях зерносушильные агрегаты определяют производительность всей линии, так как на сушку приходится наибольшая доля затрат от всей суммарной на послеуборочную обработку зерна.
В настоящее время элеваторы и хлебоприемные предприя-
тия (ХПП), оснащенные высокопроизводительным зерносушильным и зерноочистительным оборудованием, производят послеуборочную обработку зерна в потоке, то есть в едином во времени технологическом цикле от приема зерна до размещения его на
хранение.
Чтобы максимально сохранить зерно, недостаточно иметь
развитую зерносушильную базу и высокоэффективное оборудование. Необходимы кадры, знающие основы теории тепло- и массообмена, владеющие техникой и технологией сушки зерна.
5
Глава 1. ОБЩИЕ ОСНОВЫ СУШКИ ЗЕРНА
В зависимости от района произрастания, а также от метео-
рологических условий уборки урожая зерно может быть сухим,
влажным или сырым. Такие культуры, как кукуруза, подсолнечник и рис, в связи с поздним созреванием поступают на элеваторы и ХПП с повышенной влажностью. Понятно, что такое зерно
непригодно для хранения из-за интенсивного протекания физиологических процессов, при этом в межзерновом пространстве
выделяется довольно значительное количество тепла и влаги. Это
может привести к постепенному повышению температуры зерна
и ухудшению его качества.
Основным способом предохранения сырого и влажного
зерна от самосогревания и порчи является сушка. В сухом и
охлажденном зерне жизнедеятельность почти приостанавливается, и это позволяет длительно сохранять его без ухудшения качественных показателей.
Сушкой зерна можно достичь:
– ускорения послеуборочного дозревания свежеубранного
зерна, что способствует улучшению его хлебопекарных и семенных качеств;
– ликвидации самосогревания зерновой массы и развития
микроорганизмов в ней. При температуре сушильного агента
100 °С и более погибают насекомые и клещи, а с понижением
влажности зерна создаются неблагоприятные условия для развития микроорганизмов;
– более рациональной организации работы транспортного
состава, перевозящего большие массы зерна в места потребления.
При перевозках влажного и сухого зерна в теплое время года оно
может самосогреваться, кроме этого, это неэкономично. Например, при перевозке пшеницы влажностью 20 % количество излишне перевозимой влаги составляет примерно 7 % от общей
массы зерна;
– подготовки партии зерна в соответствии с целевым
назначением. При переработке на мельнице зерна с повышенной
влажностью выход муки уменьшается, увеличивается расход
6
электроэнергии и быстрее изнашивается оборудование, а мука из
такого зерна имеет худшие хлебопекарные качества, менее стойка при хранении. Для мукомольных и крупяных целей имеет значение не только влажность, но и распределение влаги в его составных частях. Так, для крупы ядро должно иметь большую
влажность во избежание дробления, чем оболочка;
– сохранения и улучшения посевных качеств семенного
зерна. Пшеница, доведенная до посевных кондиций сразу после
уборки урожая, может быть отнесена к I классу семян. Однако
хранение ее в ворохе только в течение трех суток приводит к потере посевных свойств на 5 – 10 % и переводу во II класс.
Решение указанных выше задач возможно при наличии вы-
сокопроизводительного современного парка зерносушилок. В
настоящее время зерносушильное хозяйство страны оснащено, в
основном, из шахтных, рециркуляционных и камерных зерносушилок. И хотя общая зерносушильная мощность хлебоприемных
предприятий сопоставима с ежегодным объемом заготовок зерна,
она все еще не удовлетворяет возрастающему спросу всех потребителей. Причин такого положения несколько – субъективных и
объективных.
Прежде всего, это связано с неравномерностью заготовок
по географическим районам в отдельные годы.
В неблагоприятные годы и при наплыве большого урожая
зерносушильный парк не справляется с поступающей массой
зерна, что приводит к перерасходу средств на АВЗ (активное вентилирование зерна) и даже к порче некоторой части зерна. Особенно не хватает зерносушильной мощности для кукурузы, подсолнечника, риса, пивоваренного ячменя. Кроме того, неумелое
использование сушильных мощностей и неграмотная эксплуатация зерносушилок существенно снижает их фактическую производительность. Это заметно при неграмотной организации труда
зерносушильщиков, когда практикуется повременная оплата их
труда. Такое положение особенно стало сказываться при эксплуатации рециркуляционных зерносушилок, где производительность
их прямо связана с числом циклов рециркуляции зерна в единицу
времени.
7
Поэтому более правильным является организация сдельной
оплаты труда, участие зерносушильщиков в бригадах по ремонту
сушилок в период подготовки технической базы ХПП к приему зерна нового урожая, налаживании четкого и эффективного контроля
процесса сушки и эксплуатации весового хозяйства. Такие мероприятия позволяют получить максимальную отдачу, как по произвольности зерносушилок, так и по экономическим показателям.
Возможно, в отдельные годы с пониженным объемом заго-
товок на некоторых ХПП часть зерносушилок будут простаивать,
и все-таки считается целесообразным обеспечить каждое предприятие достаточным количеством зерносушилок, способных
справиться в потоке с максимальным поступлением зерна.
Современная зерносушильная техника и технология долж-
ны соответствовать следующим основным требованиям:
1. Зерносушильные установки должны иметь высокие
технико-экономические показатели, быть надежными и простыми
в обслуживании.
2. На крупных ХПП производительность зерносушилок
должна быть не менее 50 пл. т/ч.
3. Сушка зерна должна производиться в потоке, что предполагает соответствие пропускной способности сушильных агрегатов мощности всей поточной линии по приему и обработке поступивших партий зерна.
4. Зерносушильный парк должен быть полностью оснащен
агрегатами, способными обеспечить сушку зерна с различной
начальной влажностью, это дает возможность формировать партии
не по влажности, как прежде, а по сортам и другим признакам,
определяющим его пищевые и технологические достоинства.
Зерносушильное хозяйство РФ характеризуется не только
количественным ростом, но в большей степени качественными
изменениями в структуре технического перевооружения. Так,
увеличивается удельный вес стационарных зерносушилок большой мощности, наращивается количество агрегатов современной
технологии. В повышении эффективности зерносушильного парка и ускорении его автоматизации решающее значение имел перевод зерносушилок с твердого на жидкое и газообразное топли-
8
во. Сейчас более 75 % сушилок работает на таком топливе. Около
40 % всех зерносушилок работают с рециркуляцией зерна.
Впервые в нашей стране рециркуляционная зерносушилка
была введена в эксплуатацию в 1960 г. и уже в течение 10 – 15
лет подобные установки получили широкое распространение
благодаря тому, что любую действующую шахтную зерносушилку можно быстро реконструировать в соответствии с новой технологией сушильного процесса.
К началу 80-х годов ХХ столетия зерносушильный парк
страны пополнился новыми рециркуляционными зерносушилками производительностью 100 пл. т/ч (10 % от общего парка) и 50
пл. т/ч (30 %), предназначенными для сушки крупных партий высоковлажного и сырого зерна продовольственного и кормового
назначения. Практическое решение стало возможным благодаря
разработке газоворециркуляционной зерносушилки мощностью
100 пл. т/ч, а также реконструкции ДСП-32от×2 с применением
комплекта оборудования У1-УКЗ-50, что позволило создать агрегат производительностью 100 пл. т/ч и более при замене норий на
175-тонные.
Замена же снятого с производства сушильного аппарата
РД-2-25 на агрегат УД2-УЗБ-50 и реконструкция шахтной зерносушилки ДСП-32от (открытого типа) с применением комплекта
оборудования У1-УКЗ-50 обеспечило работу зерносушилок с
производительностью 50 пл. т/ч.
Для сушилки средних партий зерна с той же градацией по
влажности и целевого назначения были внедрены рециркуляционные зерносушилки производительностью 25 пл. т/ч (15 %).
Разработанные ВНИИЗ установки У1-УКЗ-25 в свое время планировались для замены сушилок «Целинная-30».
Из передвижных зерносушилок применяется сушильная
установка К4-УСА производительностью 10 пл. т/ч (30 % от общего парка), выпускаемая вместо сушилок ЗСПЖ-8. Предназначены для сушки мелких партий зерна различных культур (кроме
семенного). И наконец, находятся в эксплуатации около 15 %
шахтных зерносушилок для сушки, в основном, семенного зерна,
но при необходимости используются для сушки зерна продовольственного и кормового назначения влажности до 20 – 22 %.
9
С этой целью используются шахтные зерносушилки ДСП-32от и
чехословакские сушилки ЛСО производительностью
30 – 35 пл. т/ч.
1.1. Морфологическое строение зерна
По своей структуре зерно представляет собой коллоидное
капиллярно-пористое тело. В нем имеется большое количество
микро- и макрокапилляров, по которым влага перемещается изнутри к поверхности и наоборот.
Зерна пшеницы и ржи состоят из оболочек, зародыша и эндосперма. Зерна ячменя, овса, риса и некоторых других культур с
поверхности покрыты одревесневшими цветочными пленками,
которые в значительной степени замедляют процесс сушки.
У пшеницы и ржи поверхность зерен покрыта плодовыми
оболочками, состоящими из нескольких слоев плотных клеточных стенок с большим количеством капилляров и микропор, через которые пары воды проникают как в зерно, так и в обратном
направлении. Следовательно, плодовые оболочки не являются
препятствием для удаления влаги из зерна в процессе сушки.
Следующие за плодовыми семенные оболочки состоят из
гиалинового и алейронового слоев, обладающих малой проницаемостью для газов и паров воды. Полагают, что при нарушении
режима сушки именно в этих оболочках клетки настолько уплотняются, что становятся непроницаемы для паров воды, которые
скапливаются внутри эндосперма. И в результате возрастания
давления паров образуются «вздутые» зерна, это и есть так называемое явление «закала».
Главную часть любого семени представляет зародыш. Все
ткани зародыша состоят из живых клеток, которые весьма чувствительны к тепловому воздействию. Зародыш богат не только
жиром и другими жироподобными веществами, но и белками, и
сахарами, по своей биологической роли и физической структуре
обладает пластичностью и способностью к интенсивному поглощению влаги.
10
Эндосперм состоит из тонкостенных неживых клеток,
наполненных, главным образом, крахмалом и белком. И служит
хранилищем запасных питательных веществ для развивающегося
зародыша. Эндосперм способен поглощать значительное количество воды, поступление которой сдерживается периферийными
слоями зерна. Так, белковые вещества могут поглотить до 180 %
и более от своей массы, крахмал – до 70 %, слизи – до 800 %.
Большинство веществ, входящих в состав зерна, способны
к ограниченному или предельному набуханию без перехода в
раствор. Это – значительная часть белковых веществ, крахмал,
клетчатка, пентозаны, слизи и другие высокомолекулярные углеводы. С другой стороны, в зерне имеются гидрофобные вещества,
которые не набухают и не растворяются в воде - это жиры и другие липиды, растворимые в жирах пигменты, каротиноиды, хлорофилл, жирорастворимые витамины и другие. Небольшая часть
веществ растворяется в воде: сахара, свободные аминокислоты,
фосфаты, большинство левулезанов, некоторые белки и другие.
В пшеничном зерне веществ, способных к набуханию в воде, содержится 80 – 85 %, ржи – 72 – 75 %. Однако зерно отличается неравномерностью набухания его отдельных частей, что связано с различием в физической структуре составных частей зерна, различием в степени гидрофильности химических веществ
зерна и неравномерностью их распределения в зерновке.
1.2. Влажность и гигроскопические свойства зерна
Влага в зерне – основной фактор всех биологических и физико-химических процессов, а также технологических достоинств
его. Виды связи воды с сухим скелетом зерна и распределение по
его тканям и частям оказывает решающее влияние на состояние
зерна и всего комплекса процессов в нем, сохранность, переработку и пищевую ценность.
Установлено, что в зерне нет свободной воды, так как вся
вода в той или иной степени по прочности связана с сухим скелетом зерна. Та влага, которая удаляется при сушке из зерна, представляет собой воду с малой степенью прочности связи ее с тканя-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]