Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Зерносушение. Учебное пособие
.pdf
71
влаги невозможен, так как это удлиняет экспозицию сушки, а
следовательно, и термическое воздействие на зерно, что чревато
возможным ухудшением качества его. Поэтому при необходимости применяют многократный пропуск зерна через сушилку.
Естественно, это нарушает ритм поточной обработки зерна, снижается коэффициент использования зерносушилки, излишне
травмирует зерно.
Можно снижать влажность зерна за один пропуск через
сушилку и более 8 %, при этом придется снизить температуру
агента сушки до предельно допустимой температуры нагрева
зерна, однако это значительно удлиняет процесс сушки, а производительность резко падает.
При прямоточной сушке необходимо формирование зерна
по влажности, причем разность по этому показателю между отдельными партиями не должна превышать 2 – 3 %.
7.2. Рециркуляционная сушка зерна
В зерносушильном хозяйстве страны получили широкое
распространение более прогрессивные – рециркуляционные сушилки, с внедрением которых решена очень важная народнохозяйственная проблема: обеспечение поточной обработки зерна
при любой начальной влажности в отдельных партиях.
В отличие от прямоточных сушилок рециркуляционные не
требуют формирования партий зерна по влажности, так как конструкцией этих установок предусмотрен контактный влагообмен
между отдельными зернами и многократная циркуляция его по
замкнутому контуру, что приводит к выравниванию влажности
просушиваемого продукта.
Принцип работы рециркуляционных зерносушилок основан
на смешивании большого количества сухого зерна (рециркулирующего) с небольшим количеством сырого. Причем количества
добавляемого сырого зерна и выводимого из сушилки сухого
зерна должны быть равны. Сушильный процесс протекает при
чередовании кратковременного (3 – 6 с) нагрева смеси зерна в
восходящем потоке агента сушки, последующей ее отлежке в те-
72
чение 10 – 15 мин, охлаждении и рециркуляции большей части
просушенного зерна. При температуре агента сушки порядка
360 °С и столь кратковременном тепловом воздействии зерно
нагревается не свыше 60 °С по смоченному термометру, и это
длится до тех пор, пока на поверхности зерна имеется влага.
Характерной особенностью динамики и кинетики сушки
является то, что влага внутри зерна движется, в основном, в виде
жидкости, в которой растворены минеральные вещества, микроэлементы, необходимые для жизнедеятельности зародыша. А так
как капилляры в зерне направлены главным образом к зародышу,
то все питательные вещества остаются в нем, через которые, как
известно, происходит испарение влаги в виде пара.
Практикой установлено, что при соблюдении принятых
режимов и параметров сушки, например, продовольственной
пшеницы белковый комплекс зерна не только не ухудшается, а
напротив, наблюдается увеличение количества клейковины
на 1 – 2 % в связи с возрастанием натуры его после сушки.
Другая особенность рециркуляционной сушки заключается
в том, что при этом одновременно происходит очистка зерна от
сорной примеси, отличающейся от зерна по аэродинамическим
свойствам. Эффективность очистки достигает 50 %, а полученные сухие отходы пригодны для длительного хранения.
Основным параметром работы рециркуляционных зерносушилок является коэффициент циркуляции зерна, определяемый
при установившемся режиме работы сушильного аппарата, когда
в результате непрерывного смешивания сырого зерна с сухим рециркулирующим в определенной пропорции устанавливается заданная средняя влажность (wcp) смеси зерна.
Как видно (рисунок), в рециркуляционную норию поступает сырое зерно массой (G1) с влажностью (w1) и сухое рециркулирующее зерно массой (Gр) с влажностью (wp). В зависимости от
высоты нории и скорости ленты масса смеси зерна находится в
ней 8 – 10 с, затем поступает в камеру нагрева и в течение 2 – 3 с
нагревается и частично подсушивается, то есть удаляется избыток влаги.
В тепловлагообменнике влага практически не удаляется,
основное назначение – перераспределение влаги и выравнивание
73
температуры между отдельными зернами. После отлежки под
действием гравитационных сил масса зерна двумя неравными
потоками направляется в шахты охлаждения, причем в промежуточную шахту поступает больше зерна и движется оно быстрее,
чем в шахте окончательного охлаждения. Таким образом, из шахты промежуточного охлаждения зерно выходит массой (Gp) и
влажностью (wp), а из шахты окончательного охлаждения – массой (G2) и влажностью (w2).
Рисунок. Циклограмма работы
рециркуляционной зерносушилки
Так как на охлаждение зерновая масса поступает с одинаковой влажностью и температурой, а в шахтах движется с разной
скоростью, то отсюда следует, что снижение влажности за один
проход в шахте промежуточного охлаждения меньше, то есть
∆wp<∆w2и составляет 0,1 – 0,3 %. Очевидно, что для эффектив-
ности сушильного процесса желательно повышение значения
∆wp, что может быть достигнуто двумя путями: увеличением
74
вместимости шахты промежуточного охлаждения или подведением дополнительного количества теплоты. В практике зерносушения распространение получил второй путь внедрением рециркуляцинно-изотермических зерносушилок.
В рециркуляционных сушилках за один цикл – нагрев, отлежка, охлаждение – удаляется лишь около 1 % влаги. Поэтому
при установившемся процессе сухому (рециркулирующему) зерну добавляется столько сырого, чтобы влажность смеси до сушки
(wсм, %) была больше влажности просушенного зерна (wp) на величину съема за один пропуск (∆w), то есть
wсм=wp+ ∆w .
Таким образом, перед последним циклом сушки влажность
смеси сырого и сухого зерна должна быть в пределах 15,0...15,5 %.
Соотношение между количеством сырого и рециркулирующего зерна выражается следующим уравнением:
Gсмwcм= G1w1+GpWp. (11)
Подставив значение (wсм), из формулы (11) получаем:
см
pp11
p
G
wGwGww
. (12)
Так как Gр= Gсм- G1, то после преобразований уравнение
(12) примет вид
w
ww
G
G
р1
1
см
. (13)
Уравнение (13) показывает величину расхода сырого зерна
(G1), добавляемого в непрерывно рециркулирующий поток просушенного зерна, чтобы обеспечить (∆w). Таким образом, отно-
шение:
N
G
G
1
см
и есть коэффициент циркуляции зерна.
75
В связи с малой величиной (w) необходимо знать, какое
количество зерна циркулирует с начала сушильного процесса, то
есть представляет интерес определение коэффициента рециркуляции зерна (n)
1
p
G
G
n
.
Расчеты показывают, что в зависимости от (n) в сушилке
остается следующее количество зерна (таблица).
Таблица
Количество (%) рециркулирующего зерна
Число
циклов
сушки
Коэффициент рециркуляции
n-1
n-2
n-3
n-4
n-5
n-6
1
50,0
66,6
75,0
80,0
83,3
85,7
2
25,0
44,5
56,2
64,0
69,4
73,4
3
12,5
29,6
42,2
51,2
57,9
62,9
4
6,2
19,8
31,6
40,9
48,2
54,0
5
3,1
13,6
20,8
32,8
40,2
46,3
6
1,6
9,2
17,8
26,2
33,5
39,7
7
0,8
6,3
13,3
21,0
27,9
34,0
8-4,4
10,0
16,7
23,2
29,2
9--
7,5
13,4
19,4
24,9
10--
5,6
10,7
16,1
21,4
11---8,6
13,4
18,3
12----
11,2
15,7
Данные (см. таблицу) свидетельствуют, что в процессе
сушки количество исходного рециркулирующего зерна естественно снижается, однако возрастает с увеличением коэффициента рециркуляции. Последнее обстоятельство ведет к травмированию зерна, поэтому необходимо стремиться к снижению (n),
что возможно при увеличении ∆w.
С точки зрения эффективности работы зерносушилки величина (∆w) должна быть, как можно больше, так как производительность установки прямо зависит от этого показателя. Однако
особенности сушки отдельных зерновых культур, например,
76
крупяных не позволяют повысить (∆w) более 2 – 3 % во избежа-
ние образования трещин. Величина (∆w) зависит от строения,
структуры, химического состава зерна, начальной влажности и
температуры его нагрева. Так при сушке пшеницы начальной
влажностью 20 % съем влаги за пропуск при температуре нагрева
45 °С составляет 0,82 % при 60 °С – 1,2 %.
Глава 8. СОВРЕМЕННЫЕ ЗЕРНОСУШИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ
Современная индустрия сушки зерна предъявляет высокие
требования не только к качеству сушки, но и к техническому
оформлению процесса сушки. Доведение зерна до необходимого
состояния нужно для длительного хранения продуктового сырья.
8.1. Требования, предъявляемые к зерносушильным установкам
Эксплуатация зерносушильных установок характеризуется
многообразием требований, предъявляемых к условиям работы
сушилок разной производительности, что является причиной создания многих типов и конструкций их. Однако по мере развития
техники и технологии сушки, а также знаний в области сушильных
процессов устаревшие конструкции заменяются более совершенными. Они должны обеспечить сушку зерна разных культур и любой влажности, различного целевого назначения; сушку смеси зерна разной влажности без предварительной очистки от примесей
(кроме крупных); быстрое заполнение и опорожнение зерносушилки; сохранение высокого качества просушиваемого зерна; минимальный расход топлива и электроэнергии; простоту в обслуживании и надежность в работе; эффективное охлаждение просушенного зерна; защиту окружающей среды от вредных выбросов.
Поскольку для зерносушилок характерна сезонность работы, то в конструкцию их и строительство должны быть заложены
минимум капитальных затрат. Так, блочная конструкция позволяет варьировать изготовление и монтаж сушилок разной производительности. Полностью металлические сушильные установки
или отдельные узлы из них должны иметь антикоррозионные покрытия.
77
8.2. Классификация зерносушилок
Известны многочисленные модификации сушильных установок, имеющих массу отличительных признаков. Назовем основные из них: режимы сушки, технологические схемы сушильного
процесса, способы сушки, состояние зернового слоя, конструкции
сушильной камеры и т.д. Вследствие этого описание единой классификации по совокупности отличительных признаков не представляется возможным. Поэтому принято классифицировать зерносушильные установки по наиболее крупным признакам, имеющим место в действующих современных зерносушилках:
1. По продолжительности действия – непрерывного и пери-
одического действия.
2. По конструкции сушильной камеры – бывают шахтные,
камерные, барабанные, пневмотрубные и конвейерные.
3. По конструктивному исполнению – различают стацио-
нарные и передвижные сушильные агрегаты.
4. По технологической схеме сушки – прямоточные и ре-
циркуляционные.
В зерносушилках периодического действия вначале заполняют камеру зерном, затем просушивают его до заданной конечной влажности и выгружают из сушилки. В процессе сушки зерно не перемещается от места загрузки к месту выгрузки. Следовательно, в период выгрузки – загрузки зерна сушилка простаивает, естественно, охлаждается и для следующего цикла сушки
требуется дополнительная затрата теплоты для ее прогрева.
В зерносушилках непрерывного действия выгрузка и загрузка зерна происходят равномерно и непрерывно или порциями через определенные промежутки времени, при этом зерно перемещается в сушилке от места загрузки к месту выгрузки. Сушильные
камеры могут быть разделены на зоны (ступени) сушки, этим
обеспечивается ведение сушильного процесса при рациональных
ступенчатых температурных режимах с подачей в отдельные зоны
агента сушки различной температуры. Кроме того, представляется
возможность по зонам сушки регулировать количество и скорость
агента сушки, устанавливая по ступеням отдельный вентилятор.
78
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Атаназевич, В. И. Сушка семян кукурузы [Текст] /
В. И. Атаназевич, Г. О. Воронцов, О. В. Ивентьева .- М. ,1986. - 94 с.
Баум, А. Е. Сушка зерна [Текст] / А. Е. Баум, В. А. Резчи-
ков. - М. , 1982. - 233 с.
Жидко, В. И. Зерносушение и зерносушилки [Текст] /
В. И. Жидко, В. А. Резчиков, В. С. Уколов. - М. , 1982. - 239 с.
Зверев, С. В. Физические свойства зерна и продуктов его
переработки [Текст] / С. В. Зверев, Н. С. Зверева. - М. : ДеЛи
принт, 2007. - 176 с.
Казаков, Е. Д. Вода, ее функции в зерне [Текст] /
Е. Д. Казаков. - М. , 1994. - 51 с.
Комышник, Л. Д. Эксплуатация рециркуляционных зерносушилок [Текст] / Л. Д. Комышник, А. П. Журавлев,
Н. Г. Ревера. - М. , 1986. - 232 с.
Корольченко, А. Я. Пожаро-взрывоопасность процессов
сушки [Текст] / А. Я. Корольченко. - М. , 1987. - 159 с.
Котова, С. В. Проблемы экологической безопасности
сушки зерна [Текст] / С. В. Котова. - М. , 1994. - 23 с.
Процессы и аппараты пищевых производств [Текст] :
в 2 т. / А. Н. Остриков, Ю. В. Красовицкий, А. А. Шевцов и [др.]. М. : СПб. : ГИОРД, 2007. – 704 с.
Пунков, С. П. Хранение зерна, элеваторно-складское
хозяйство и зерносушение [Текст] : 2-е изд. доп. и перераб. /
С. П. Пунков, А. И. Стародубцева.- М. : Агропромиздат, 1990. - 367 c.
Резчиков, В. А. Технология сушки зерна разных культур
на сушилках А1-ДСП-50 [Текст] / В. А. Резчиков, С. В. Котова. М. , 1996. - 42 с.
Тарасов, В. П. Технологическое оборудование зерноперерабатывающих предприятий: Учебное пособие [Текст] /
В. П. Тарасов. - Барнаул : Изд-во АлтГТУ, 2002. - 229 с.
Техника сверхвысокочастотного нагрева пищевых
продуктов [Текст] / И. А. Рогов и [др.]. - М. , 1981. - 199 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение в дисциплину………..……………………………….…..3
Глава 1. Общие основы сушки зерна…………………..…….…5
1.1. Морфологическое строение зерна ……..………………..…...9
1.2. Влажность и гигроскопические свойства зерна……....…….10
1.3. Органические и неорганические вещества зерна…...………15
1.4. Теплофизические свойства зерна и зерновой массы.............16
1.5. Аэродинамические свойства зерна……...…………………...19
1.6. Характеристика зерновой массы………………..…………...20
Глава 2. Основные понятия о физических свойствах
влажного газа и воздуха……….….…….....…………...23
2.1. Влажный воздух (газ)………….…………...…………………23
2.2. Характеристика смеси топочных газов с воздухом...............27
2.3. I-d-диаграмма влажного воздуха………………….…………30
Глава 3. Основные законы переноса теплоты
и влаги в зерне…………………………....……………..40
3.1. Статика сушки………………………………………...………40
3.2. Энергия связи влаги с зерном…….………………..………...43
Глава 4. Тепловлагообмен в процессе сушки зерна…...……..45
4.1. Кинетика и динамика сушки……………………....…………47
4.2. Анализ процесса сушки зерна……….……………..………...50
Глава 5. Способы сушки зерна………………………………….52
5.1. Способы подвода теплоты при сушке зерна….……………..52
5.2. Характеристика состояний зернового слоя……...………….60
Глава 6. Режимы сушки зерна…………………………………..62
6.1. Основы построения режимов сушки зерна…..……………...63
6.2. Сушка зараженного зерна……………..……..………….……69
Глава 7. Технологические схемы сушки зерна……...………...70
7.1. Прямоточная сушка зерна……..……..………………………70
7.2. Рециркуляционная сушка зерна………….…..………………71
Глава 8. Современные зерносушильные установки………....76
8.1. Требования, предъявляемые к зерносушильным
установкам………...…………………..……………………….76
8.2. Классификация зерносушилок………..……………………...77
Библиографический список ……………………………………….78
79
Учебное издание
Шевцов Александр Анатольевич
Дранников Алексей Викторович
Куцов Сергей Владимирович
ЗЕРНОСУШЕНИЕ
Подписано в печать .2011. Формат 60х84 1/16.
Усл. печ. л. . Тираж 100 экз. Заказ . С – 33.
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия»
Отдел полиграфии ФГБОУ ВПО «ВГТА»
(ФГБОУ ВПО «ВГТА»)
Адрес академии и отдела полиграфии:
394036, Воронеж, пр. Революции, 19
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]