Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Зерносушение. Учебное пособие
.pdf
61
Тем не менее, при средней скорости перемещения зерна
3 – 5 мм/с заметно возрастает интенсивность сушки.
Регулированием разгрузочных устройств можно изменить в
широких пределах время пребывания зерна в сушилке и тем самым контролировать ход сушильного процесса.
Сушка зерна в гравитационном слое в отличие от неподвижного позволяет использовать более высокие температуры
агента сушки порядка 120 – 160 °С. Так, при сушке зернового
слоя толщиной 200 мм при температуре сушильного агента
110 – 130 °С зерно достигает предельно допустимой температуры
нагрева 50 – 55 °С за 25 – 30 мин. При этом снижение влажности
составляет 5 – 6 %. Большой удельный расход агента сушки –
3500 – 3700 м3/(т·ч) в сочетании с небольшой толщиной продуваемого слоя в шахтных зерносушилках (100 – 200 мм) обеспечивают более равномерное высушивание всего слоя зерна по сравнению с неподвижным слоем.
Псевдоожиженный слой зерна. Если через плотный слой
зерна, расположенного на газораспределительной решетке, пропустить агент сушки со скоростью, превышающей критические
значения (0,9 – 1,1 м/с), то происходит ослабление контактов
между зернами, увеличивается межзерновое пространство. Плотный слой переходит в разрыхленное, псевдоожиженное состояние. При таком режиме все зерна омываются агентом сушки, в
результате чего интенсифицируется тепловлагообмен.
Особенностью сушки зерна в псевдоожиженном слое является то, что теплообмен наиболее интенсивно протекает около газораспределительной решетки. На высоте 30 – 50 мм от решетки температура агента сушки падает и примерно равна температуре зерна.
Зерно, попавшее в зону активного теплообмена, быстро
нагревается, но затем воздушным потоком уносится вверх, где соприкасается с более холодными зернами и теряет часть аккумулированной теплоты. После этого вновь падает вниз и получает новый
тепловой импульс. При таком гидродинамическом режиме зерно
нагревается до допустимой температуры за 50 – 200 с. Вследствие
интенсивного и равномерного нагрева зерна увеличивается коэффициент влагопроводности, что замедляет углубление зоны испарения
62
внутрь зерна. Таким образом, процесс сушки в псевдоожиженном
слое протекает при постоянной скорости влагоотдачи. При температуре агента сушки 120 – 140 °С зерно достигает предельно допустимой температуры за 40 – 50 с, съем влаги за один пропуск составляет 1,0 – 1,5 %. Снижение влажности на 3 – 4 % приводит к повышению температуры зерна до 55 – 60 °С, и продолжение сушильного
процесса приводит к его перегреву. Поэтому считается целесообразным использовать циклический режим сушки, то есть чередовать
нагрев и охлаждение зерна.
Псевдоожиженный слой зерна можно получить вибрационным способом или совместным воздействием вибрации и воздушного потока. Вибрация позволяет уменьшить скорость воздушного потока, что сказывается на экономии энергии при продувке зернового слоя. Установлены режимы вибрационного способа для зерновых культур: амплитуда виброколебаний –
0,002 – 0,100 м, частота – 20 – 30 Гц.
Взвешенный слой зерна. Если восходящий поток воздуха
превышает скорость витания зерна, то сушка происходит во
взвешенном состоянии. При этом вся поверхность зерна участвует в тепловлагообмене с агентом сушки. Однако из-за непродолжительного пребывания в пневмотрубе (5...6 с) съем влаги за
один пропуск составляет 0,5...1.0 %. Рассчитано, что при температуре агента сушки 200 °С зерно надо пропустить через пневмотрубу 10 раз, чтобы добиться снижения влажности на 3 %, при
250 °С – семь раз.
Глава 6. РЕЖИМЫ СУШКИ ЗЕРНА
Под режимом сушки подразумевают совокупность параметров сушильного агента, выбранных в соответствии с целевым
назначением, и продолжительность его воздействия применительно к конкретному способу сушки и конструкции зерносушилки. Свойства материала как объекта сушки, а также условия
его обработки служат определяющими факторами при выборе
режимов сушки. В зависимости от вида зерна и его дальнейшего
предназначения, режимы сушки оказывают большое влияние на
качество готового продукта.
63
6.1. Основы построения режимов сушки зерна
При разработке режимов сушки процесс рассматривается
как с точки зрения тепло- и массообмена между зерном и агентом
сушки, так и изменения свойств, протекающих в живом организме под влиянием температуры и влажности. Здесь существенное
влияние оказывают следующие факторы и параметры:
1. Степень зрелости и целевое назначение просушиваемого ма-
териала (влияет на предельный нагрев и допустимуюскорость сушки).
2. Допустимая температура нагрева зерна (θ
доп
) (определяется
началом ухудшения его качества и влияет на интенсивность сушки).
3. Температура зерна до начала сушильного процесса, от
которой зависит величина коэффициентов влагопроводности и
количество подводимого тепла на нагрев зерна.
4. Исходное количество и качество белкового комплекса
зерна (определяет границу его безопасного нагрева). Так, нагрев
слабой клейковины до 60 – 65 °С приводит к уплотнению ее структуры, в результате улучшаются хлебопекарные свойства муки.
5. Температура сушильного агента как основной фактор
интенсивности сушильного процесса.
В технологии зерносушения различают режимы оптималь-
ный, рациональный, мягкий и жесткий.
Оптимальный режим сушки – это такой режим, в результате которого получаются наилучшие технологические качества
просушиваемого материала при возможно меньшей экспозиции
сушки и минимальной затрате энергии. Оптимальный режим создается специальной сушильной установкой, предназначенной
для сушки определенной зерновой культуры.
Однако в практических условиях не представляется возможным осуществить оптимальный режим в уже существующей
сушильной установке при необходимости сушки, например, разных зерновых культур. Можно только обеспечить условия, так
называемые рациональные, приближенные к оптимальным.
Рациональным режимом называются параметры сушки, которые создаются к условиям конкретной сушильной установки на
основе оптимальных режимов.
64
Режим сушки определяется следующими параметрами:
температурой и относительной влажностью агента сушки, скоростью его движения в сушильной камере, температурой нагрева
зерна и экспозицией сушки. Причем выбор параметров диктует
температура нагрева зерна, определяющая качественные показатели просушиваемого материала.
От температуры сушильного агента зависит интенсивность
процесса сушки, однако при неизменной экспозиции она не может превысить предельного значения, выше которого начнется
ухудшение качества зерна.
Что касается относительной влажности агента сушки, то
при удалении влаги из зерновых культур ее величина не превышает 5 %, то есть характеризуется высокой влагоемкостью, а
пределы изменения столь незначительны, что в расчет можно не
принимать.
Значительное влияние на процесс сушки оказывает начальная влажность зерна, что следует учитывать, подбирая параметры
сушки. Так, чем влажнее зерно, тем ниже термоустойчивость;
зерно недозревшее и не прошедшее периода послеуборочного
дозревания также обладает повышенной чувствительностью к
температуре
При выборе режима сушки необходимо учитывать способ
уборки урожая. При прямом комбайнировании влажность и спелость отдельных зерен очень неравномерны даже в пределах одной зерновки. В свежеубранном зерне зародыш, оболочка и эндосперм отличаются низкой влагопроводимостью, и при интенсивном режиме сушки происходит быстрое подсыхание оболочек.
Тогда в пограничном слое эндосперма наблюдается накапливание
воздушных паров, это явление, называемое "закалом", способствует разложению белкового комплекса и гидролизу крахмала.
Видимо, в этом случае режимы сушки должны быть более "мягкими ", щадящими.
Уборка зерна раздельным способом позволяет проводить
обмолот зерна через несколько дней, в течение которых зерно
подсыхает, а влажность отдельных зерен выравнивается, и тогда
создаются хорошие условия для интенсификации сушильного
процесса.
65
При выборе режима сушки следует иметь ввиду возможное
образование трещин и морщин у отдельных зерновых культур в
зависимости от их структурно-механических и биологических
свойств (например, бобовые). В этих случаях сушку начинают с
"мягких" режимов и по мере подсыхания переходят к более жестким режимам. Однако для таких культур более подходящими
считаются прерывистые режимы, при которых сушка чередуется
с отлежкой зерна. При отлежке зерна, как известно, происходит
перераспределение влаги и, следовательно, уменьшается градиент влажности.
Режимы сушки зерна продовольственного и семенного различны: для первых важно сохранение продовольственных качеств, для вторых требуется сохранение всхожести и энергии
прорастания (табл. 6.1 и 6.2).
Таблица 6.1
Режимы сушки продовольственного и кормового зерна
в шахтных зерносушилках
Культура
Начальная
влажность
зерна, %
Пропуски
через зерносушилку
Предельная
температура
нагрева
зерна,
°С
Предельная температура
агента сушки, °С , при режимах
одноступенчатом
двухступенчатом
первая
зона
вторая
зона
1234567
Пшеница продовольственная:
с крепкой клейковиной
(до 40 ед. ИДК)
До 20
Свыше 20
Первый
Второй
45
40
45
120
90
100
110
80
100
130
100
120
с хорошей клейковиной
(45 – 75 ед. ИДК)
До 20
Свыше 20
Первый
Второй
50
45
50
140
110
130
130
100
120
150
120
140
со слабой клейко
виной
(свыше 80 ед.
ИДК)
До 20
Свыше 20
Первый
Второй
60
55
60
150
120
140
140
110
130
160
130
150
сильная, твердая
из ценных сортов
До 20
Свыше 20
Первый
Второй
50
45
50
100
90
100
100
90
100
110
100
110
66
Окончание табл. 6.1
1234567
Ячмень пивоваренный
До 1945707080
Ячмень продовольственный и
кормовой, рожь
продовольственная
Независи-
мо от
начальной
влажности
60
160
130
160
Подсолнечник
До 15
До 20
Свыше 20
Первый
Второй
55
55
55
55
120
115
110
115
120
115
110
115
135
130
125
130
Кукуруза в зерне
для крахмалопаточной промышленности
Независи-
мо от
начальной
влажности
45
120
130
110
для пищеконцентратной промышленности
До 19
Свыше 19
Первый
Второй
35
30
35
60
50
60
60
50
60
60
50
60
Кормовая
То же
50
150
130
160
Овес
Просо
До 19
Свыше 19
50401408013080160
100
Рис-зерно
Гречиха
До 19
Свыше 19
35407090709060
110
Горох
До 20
Свыше 20
454080708070100
90
Соя
До 19
Свыше 19
30256050605080
70
Другие бобовые
культуры
До 20
Свыше 20
40357060706080
70
П р и м е ч а н и е. Исследования ВНИИЗ показывают, что действующие
режимы сушки для пшеницы завышены. Для пшеницы с нормальной и крепкой
клейковиной при влажности до 20 % температура агента сушки рекомендуется:
в I зоне 100 °С, Во II зоне 110 °С, при влажности более 20 % соответственно 90
и 100 °С, температура нагрева зерна θ = 50 °С. При рекомендуемых режимах
производительность шахтной сушилки снижается на 20 %, расход топлива увеличивается на 10 %, расход электроэнергии – на 25 %.
67
Таблица 6.2
Режимы сушки семенного зерна при влажности до 19 %
Культура
Температура, °С
нагрева зерна
агента сушки
Пшеница, рожь, ячмень, овес, подсолнечник, гречиха, просо
40
70
Горох, чечевица, фасоль, люпин, рис,
вика3560
При влажности свыше 19 % применяют ступенчатые режимы сушки, при этом температуру зерна понижают на 5 °С, а
температуру агента сушки в первой зоне на 10 °С против
указанной.
На некоторых ХПП страны внедрены новые высокопроизводительные зерносушилки А1-ДСП-50, отличающиеся особенностями технологической схемы сушки. Приведенными исследованиями выявлены следующие режимы сушки продовольственного зерна для данной конструкции сушилки (табл. 6.3).
Таблица 6.3
Режимы сушки продовольственного зерна на зерносушилке
А1-ДСП-50
Культура
Температура
нагрева зерна, ° С
Температура агента сушки, ° С
Пшеница, клейковина нормальная
Пшеница, клейковина крепкая
Пшеница, клейковина слабая
Не более 50
45
55
120
110
130
Рожь
Не более 60
130
Ячмень
Более 60
130
Кукуруза для крахмало-паточной промышленности
Кукуруза кормовая
Не более 100
110
Овес
Не более 50
105
Горох4065
Подсолнечник влажностью до 15 %
Подсолнечник влажностью более 15 %
Не более 50
100
95
В камерных сушилках семенное зерно пшеницы, ячменя,
гороха и подсолнечника сушат при следующих режимах
(табл. 6.4).
68
69
Трудности сушки семян подсолнечника в шахтных сушилках общеизвестны. Режимы сушильного процесса с многократной
рециркуляцией неблагоприятно влияют на качество зерна.
Исследователями из ОТИПП им M.B. Ломоносова в свое
время проведена работа по сушке подсолнечника повышенной
влажности с предварительным подогревом без промежуточного
охлаждения зерна. Исследования проводились на реконструированных зерносушилках ДСП-24сн, ДСП-32от, ДСП-32от×2. Результаты: в зависимости от схемы реконструкции, режимов и начальной влажности зерна увеличилась производительность сушилки
на 30 – 90 %, улучшилось качество просушиваемого зерна, снизились удельные капитальные и эксплуатационные затраты, достигнута поточность обработки зерна независимо от влажности.
6.2. Сушка зараженного зерна
Зерно, зараженное вредителями и микроорганизмами, обеззараживают в шахтных и в шахтных рециркуляционных зерносушилках. Однако в шахтных сушилках ввиду большой неравномерности нагрева зерна, в отдельных слоях температура может
быть ниже максимально допустимых значений, и тогда не обеспечивается полная гибель всех вредителей. В этом смысле наиболее целесообразно применение рециркуляционных зерносушилок, в которых камера нагрева зерна работает в противотоке
агента сушки. Перед началом обеззараживания необходимо зараженное зерно пропустить через зерноочистительные машины с
целью освобождения от сорной примеси, греющееся зерно подвергают охлаждению. Сушку зерна проводят в режиме полной
рециркуляции при максимально допустимых температурах, затем
подачу агента сушки прекращают и нагретое зерно выдерживают
некоторое время согласно табл. 6.5.
Однако через каждые 5 – 7 мин необходимо продувать
агентом сушки зерновой слой в течение 1 – 2 мин, чтобы не допустить запаривания и снижения температуры зерна.
70
Таблица 6.5
Режимы сушки зараженного зерна
Вредители
Температура нагрева зерна, °С
Пшеница
Овес
Кукуруза
Рожь, ячмень, подсолнечник
454750
55...60
Продолжительность выдержки, мин
Долгоносик:
амбарный
рисовый
--606025...10
10
Хрущак малый мучной
---
10
Клещ мучной
552724
10...7
Клещ хищный
--120
60...45
Мукоед рыжий
Мукоед суринамский
Гипопусы волосатого клеща
-
-
-
-
-
-
190
40
120
25...10
10...7
90..20
При указанных температурах (см. табл. 6.5) большинство
микроорганизмов, присутствующих на поверхности зерна, погибают, но небольшое число наиболее термоустойчивых спор все
же остаются невредимыми в данных условиях сушки.
После проверки результата сушки зерно выпускают из сушилки или подвергают дополнительной термической обработке.
По окончании сушки все технологическое и транспортное оборудование тщательно очищают и при необходимости обеззараживают.
Глава 7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ СУШКИ ЗЕРНА
В предыдущих разделах курса рассмотрены разнообразные
технологические приемы ведения процессов сушки зерна, которые можно подразделить на две большие группы: прямоточную и
рециркуляционную схемы сушки.
7.1. Прямоточная сушка зерна
По этой схеме за один пропуск зерна через сушильный аппарат достигают снижения влажности до 6 – 8 %. Больший съем
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]