Сорбционный способ сушки зерна

Виды сушки зерна

Радиационная (солнечная) сушка является наиболее экономичным и старейшим методом сушки зерна, который целесообразно использовать во время созревания зерновых культур и после уборки урожая.

При естественной солнечной сушке не придется тратиться на топливо, при этом гарантируется полная сохранность качества зерна. Для таких целей в прошлом использовали площадки, проводили перелопачивание зерна, из-за чего требовались большие затраты ручного труда. Сегодня эти работы механизировали и проводят в южных и иных районах, где при уборке урожая стоит жаркая сухая солнечная погода с температурой 25-35 градусов.

Конвективный метод сушки. При таком методе сушки теплота, которая требуется для испарения влаги, начинает передаваться зерну горячей газовоздушной смесью или потоком нагретого воздуха. Ими же из зерна поглощается и выводится испарившаяся влага.

Конвективный метод сушки более подходящий для зерновых культур, потому широко распространен во всех странах.

Контактный (кондуктивный) метод сушки. При этом методе сушки теплота, которая требуется для испарения влаги, подводится к зерну от нагреваемых поверхностей или от нагреваемого зерна. Метод «сковородки» применялся в разных вариантах достаточно широко до развития более эффективного и экономичного воздушно-теплового метода сушки зерна. Метод контактного влаго- и теплообмена в процессе сушки зерна широко применяется в практике. В особенности эффективна конвективно-контактная сушка, когда теплота к зерну подводится комбинированно, как контактным, так и конвективным методом (при смешивании нагреваемого и свежего зерна).

Обезвоживание (сорбционная сушка) зерна. В основе данного способа лежит высокая гигроскопичность зерна, который может поглощать пары разных веществ из окружающей среды.

Сорбционные свойства зерна имеют большое значение и берутся в учет в процессе его транспортировки, переработки, хранения и обработки.

Но применение для сушки зерна специальных адсорбентов – это очень непрактичный и дорогой метод. Он неконкурентоспособен в отличие от других методом, в особенности конвективного.

Сушка зерна в вакууме. Тепло в вакуум-сушилках сообщается зерну от нагреваемых поверхностей (к примеру, паровых трубок), а испаряемую влагу откачивает вакуум-насос. В вакууме процесс проходит так же, как и во время конвективной сушки. С увеличением вакуума и ростом температуры нагреваемых поверхностей увеличивается скорость сушки.

Во время радиационной сушки инфракрасными лучами передача тепла зерну осуществляется от генераторов инфракрасного излучения, в качестве которых выступают специальные электрические краны, нагревающиеся до 500-1000 градусов.

Основные достоинства сушки инфракрасными лучами заключаются в возможности подведения к материалу значительно большие потоки тепла (больше в 30-100 раз, чем во время конвективной сушки). Но для проведения сушки биологического термочувствительного объекта, то есть зерна, реализация данного достоинства невозможна.

Сушка зерна в электрическом поле токов повышенной частоты выполняется из-за превращения в теплоту энергии электрического поля. Интенсивность сушки зависит от объема выделяемого тепла при допустимой температуре нагревания зерна. В поле СВЧ зерно нагревается равномерно по всей толщине и быстро. Но сегодня сушка зерна методом СВЧ стоит существенно больше, чем нагреваемым воздухом.

Акустический метод сушки. Ультразвуковыми генераторами акустическая энергия превращается в тепловую, в итоге из зерна влага начинает испаряться и частично выводится в виде жидкости за счет различия парциального давления.

Так, из вышеперечисленных методов сушки зерна в хозяйственной практике широко применяются:

• Конвективная (воздушно-газовая и воздушная) сушка на установках для активной вентиляции зерна, в зерносушилках и в специальных металлических силосах, редко силосах элеваторов для любых регионов страны;
• Солнечная сушка на зернотоках хозяйств в районах с соответствующим климатом.

Источник

Способы сушки зерна

Как можно сушить зерно

Существует много способов сушки зерна, но в них используются два принципа:

• либо влажность уменьшают, выводя воду из зерна в жидком состоянии,
• либо её выпаривают.

На первом принципе основаны механический и сорбционный способы сушки. На втором – конвективный, кондуктивный, электрический и применение излучения.

Механический способ сушки зерна

В этом случае вода удаляется с помощью центрифуги. Центрифугирование используется, когда речь идет о зерне, намоченном дождём. Также к такой обработке обращаются после обработки жидкими обеззараживающими средствами или сортировки по удельному весу в жидкости.

Сорбционный способ сушки зерна

В зерно добавляют сорбент – вещество, которое поглощает лишнюю воду. Это может быть хлористый кальций, опилки, силикагель и другие варианты смесей. Главный критерий – легкость отделения дополнительного вещества от зерна.

Иногда смешивают влажное и сухое зерно, чтобы процент влажности распределился на больший объем, и, соответственно, сократился. В некоторых случаях используют разные культуры, например, к пшенице добавляют овёс или ячмень. Плюсы: зерно не травмируется. Минусы: влага перераспределяется очень долго, 1-2 недели.

Конвективный способ сушки

Конвекция – это передача тепла за счёт вынужденного или естественного теплового движения воздуха. Горячий воздух обдувает зерно, выпаривая из него воду. Агентом сушки может быть атмосферный воздух или его смесь с топочными газами. Тёплый воздух поглощает влагу и отводится.

Кондуктивный (контактный) способ сушки зерна

Используется процесс передачи тепла теплопроводностью. Способ основан на прямом контакте зерна с поверхностью, которая выделяет тепло. При таком способе зерно не может просушиться равномерно, так как нижний слой будет нагрет сильнее, чем тот, который не соприкасается с теплой поверхностью.

Электрический способ сушки зерна

В этом варианте используют электрический ток. Зерно располагается между пластинами, к которым подведено напряжение. При прохождении тока пластины нагреваются и передают тепло зерну. Влага в таком случае испаряется и удаляется с воздухом. Этот способ гарантирует равномерный прогрев, однако затрачивает очень много электроэнергии.

Излучение как способ сушки зерна

Излучение может быть естественным, в виде солнечных лучей, и искусственным, в виде инфракрасных ламп. При естественной сушке на солнце важным фактором является погода, поэтому такой способ неудобен и не зависит от человека. При сушке инфракрасными лучами зерно прогревается равномерно, однако для генерации излучения необходимо большое напряжение, поэтому сушилки, работающие на этом принципе, расходуют очень много энергии.

Какой способ сушки зерна лучше?

Выбор способа сушки зерна зависит от целей и возможностей. В настоящее время самыми популярными являются конвективный и контактный способы. Для сушки зерна в промышленных масштабах используются зерносушилки различных типов. Их работа основана на конвективном принципе сушки.

Конвейерные зерносушилки ASM-AGRO также используют конвективный способ сушки зерна. Тёплый воздух проходит сквозь горизонтальный слой зерна, снимая с него влагу. Такая организация процесса позволяет прогревать продукт равномерно, без «горячих точек». Возгорания в зерносушилках исключены, так как зерно не соприкасается с нагретой поверхностью.

Подробнее о принципе работы оборудования можно узнать здесь.

Источник

Подготовка зерна к хранению

Автор: И. Стадник, д-р тех. наук, профессор, Ю. Сухенко, д-р тех. наук, профессор, В. Васильев, канд. тех. наук, доцент

Перед началом проведения уборочных работ зерновых культур следует заблаговременно позаботиться о качественном сохранении зерна. Конечно, в горячую уборочную пору все внимание уделяется организации уборочных работ, однако не следует забывать и о надлежащей организации временного хранения зерна на токах и открытых площадках.

Конечно, лучшее временное хранилище для зерна – это крытый ток, однако хранение его под открытым небом, в буртах, также является довольно распространенным.

Во время хранения зерновых масс насыпью в буртах им придают форму конуса, пирамиды, призмы или иной геометрической фигуры, что позволяет легче его накрывать и обеспечить лучшее стекание атмосферных осадков с накрытой поверхности. Но при таком хранении трудно вести наблюдение за его состоянием, особенно внутри насыпи, поэтому не всегда можно своевременно выявить самосогревание зерна и его повреждение вредителями.

При использовании принудительного дождевания зерна в открытых буртах установлено: если пшеницу засыпать под углом естественного наклона, то глубина проникновения в него влаги после ливня достигнет 11-13 см.

Использование полимерных материалов несколько упростило организацию укрытия и защита буртов от воздействия окружающей среды. Например, за рубежом под основание бурта подстилают пленки и натягивают их на легкий каркас из алюминия, который укладывают поверх насыпи. Большое значение имеет подготовка зерновой массы к укладке в бурт: независимо от влажности она должна быть охлаждена до 8 °С и ниже. Это позволяет предотвратить активное развитие в массе зерна клещей и насекомых, а также уменьшить возможность его самосогревания.

Учет этих факторов и взаимодействия между зерновой массой и окружающей средой обеспечивает технологичную и экономическую эффективность при хранении зерна.

На состояние и качество хранения зерна влияют такие факторы: влажность, температура зерновой массы и окружающей среды, доступ воздуха (степень аэрации). Эти и некоторые другие факторы положены в основу рациональных режимов хранения.

Сегодня известно три режима хранения зерновых масс:

• в сухом состоянии, то есть с критической влажностью;
• в охлажденном состоянии (температура зерна снижена до пределов, при которых значительно тормозятся жизненные функции компонентов зерновой массы);
• без доступа воздуха (в герметичном состоянии).

Кроме этого, обязательно используют вспомогательные приемы, направленные на повышение устойчивости зерновых масс в период хранения. К таковым относятся: очистка зерна от примесей перед его закладкой на хранение, активное вентилирование, химическое консервирование, борьба с вредителями и др.

Лучшие результаты получают при комплексном применении режимов, например, хранении сухой зерновой массы при низких температурах с использованием для охлаждения наружного холодного сухого воздуха во время природных перепадов температур.

Режим хранения зерна в сухом состоянии – основной для поддержания высокой жизнеспособности семян в партиях посевного материала всех культур и качества зерна продовольственного назначения в течение всего срока хранения. Обезвоживание любой партии зерна и семян до влажности ниже критической приводит все живые компоненты, за исключением насекомых-вредителей, в анабиотическое состояние. Такие условия предотвращают повышенный газообмен в зерне и семенах, а также развитие микроорганизмов и клещей. Этот режим наиболее приемлем для долгосрочного хранения зерна. Систематическое наблюдение за состоянием таких партий, их своевременное охлаждение и достаточная изоляция от внешних воздействий (резких колебаний температуры наружного воздуха и его повышенной влажности) позволит хранить зерно с минимальными потерями в течение нескольких лет.

Зерновые массы, хорошо подготовленные к хранению (очищенные от примесей, обезвреженные и охлажденные), хранят в складах без перемещения массы — четыре-пять, а в силосах элеваторов – два-три года.

ООО «Семеноводческое сельхозпредприятие Нива» Реализация семян озимой пшеницы

Способы сушки зерна

Для хранения зерновых масс в сухом состоянии используют различные способы сушки зерна и семян. Все они основаны на учете сорбционных свойств зернового материала.

Продолжительность сушки и интенсивность влагоотдачи зависят как от самого объекта сушки (семян той или иной культуры, его влажности и т.п.), так и от состояния и свойств собственно агента сушки, то есть среды, обеспечивающей удаление влаги. В связи с этим свойства зерна и агентов сушки при различных условиях исследованы достаточно подробно.

Способность различных видов зерна отдавать влагу неодинакова – она зависит от размеров и анатомических особенностей зерновок. Так, при всех прочих равных условиях зерно, например, гречки имеет большую влагоотдачу, чем пшеницы, которое, в свою очередь, легче отдает влагу, чем зерно кукурузы. Низкой влагоотдачей отличается семена бобовых. То есть чем плотнее и менее пористая оболочка зерновки, тем меньше ее влагоотдача. На сорбционные свойства зерна оказывают влияние также размеры зерновок: так, в больших массах внутреннее содержание влаги, приходящейся на единицу поверхности (через которую она испаряется), значительно больше, чем в мелких зерновках.

Все способы сушки зерна, прежде всего, учитывают его сорбционные свойства. Зерно как объект сушки – это живой организм с капиллярно-пористой структурой. Плодовые оболочки зерновок пронизаны капиллярами, поэтому проницаемы для водяного пара. Семенные оболочки и алейроновый слой, наоборот, относительно малопроницаемы для нее и при неправильном режиме сушки могут быть причиной набухания зерна, вызванного задержкой удаления водяного пара, которая накопилась внутри эндосперма. Кроме того, зародыши зерновок содержат очень чувствительные к температуре водорастворимые белки — альбумины. При температуре выше 41. 42 °С белки зародышей, например пшеницы, денатурируют, то есть семена теряют всхожесть. Белки клейковины более термостойкие, однако температура нагрева нормальной, прочной и слабой по упругостью клейковины сильной пшеницы не должна превышать соответственно 50, 45 и 55 °С.

Сушка – сложный технологический теплообменный процесс, который должен обеспечить сохранность всех свойств веществ в зерне, возможно при соблюдении оптимальных параметров этого процесса. Так, во время сушки постоянно изменяются термодинамические и теплофизические свойства зерна, в частности теплоемкость и теплопроводность. Поэтому следует строго придерживаться рекомендованных режимов сушки семян каждой культуры в зависимости от его влажности и целевого назначения.

Применяют три способа сушки зерна: тепловой (в том числе под вакуумом) сорбционный (контактный) механический (отжим, центрифугирование). Чаще всего практикуют первый способ сушки, реже – второй, а последний – применяют только в моечных машинах на мукомольных заводах. Во время тепловой сушки жидкость превращается в пар, на что тратится тепловая энергия. При сорбционной — влага из зерна может удаляться в парообразном и жидком состоянии, к тому же этот процесс не связан с необходимостью использования дополнительного источника энергии.

Сушка зерна и семян основывается на двух принципах:

• первый – удаление влаги без изменения ее агрегатного состояния;
• второй – удаление влаги с изменением ее агрегатного состояния.

На первом – основываются механический и сорбционный способы сушки. Механический – удаление влаги без применения нагрева: прессование (удаление влаги сжатием материала) и центрифугирования (удаление влаги под воздействием центробежной силы). Сорбционный способ – это удаление влаги сорбентами или сухим зерном при смешивании его с влажным.

Второй принцип предполагает применение радиационного, кондуктивного, конвективного, электрического и сублимационного способов сушки. Радиационный – обеспечивает бесконтактный нагрев зерна тепловыми лучами солнца (естественная сушка) или инфракрасным облучением.

Кондуктивный – обеспечивает контактную передачу зерну тепла от нагретой поверхности, а конвективный – нагревает зерно путем конвекции от подвижного газообразного теплоносителя.

Зерносушилка может работать с параллельной (производительность возрастает вдвое) и последовательной (повышается эффективность испарения влаги) работой шахт.

• без специального использования тепла (без подвода тепла к высушиваемому объекту);
• с использованием тепла.

Примером применения способов первой группы является высушивание путем контакта зерновой массы с сорбентами твердой консистенции (сухая древесина, активированный уголь, сульфат натрия и т.п.) или обработка зерновой массы достаточно сухим природным воздухом.

В сельскохозяйственном производстве часто применяют химическую сушку сульфатом натрия и сушку естественным воздухом с использованием для этого установок активного вентилирования зерновых масс.

Сушка сульфатом натрия рекомендуется для семян бобовых культур. Естественный (высушенный озерно-морской минерал – мирабилит) или технический сульфат натрия имеет хорошую водопоглотительную способность. При влажности семян 20-24% за весь период сушки его перемешивают дважды, а при большей – три-четыре раза в сутки в первый период сушки. Продолжительность сушки (5-10 суток) зависит от исходной влажности семян, культуры, состояния наружного воздуха и других факторов. Для доказательства влажности семян до кондиции нужен показатель расхода безводного сульфата натрия, который составляет (кг/т) при влажности семян 20% – 60, 25% – 120, 30% – 180, 35% – 240. Влажность химиката должна быть 1-5% .

Смешивание семенной массы с сульфатом натрия проводят на площадках под навесами, поскольку присоединение воды к химикату в процессе сушки сопровождается выделением тепла, вследствие чего повышается температура смеси. Перемешивать необходимо еще и потому, что увлажненные химикаты кристаллизуются и могут превратиться вместе с семенами в монолит.

Завершающий этап работы – отделение увлажненного сорбента от семян. Для этого применяют пневматическую зерноочистительную колонку с зернопогрузчикам или другие очистительные машины. Использованный сульфат натрия имеет высокую влажность (40-45%), повторно его можно применять только после воздушно-солнечной сушки.

Второй способ (с подводом тепла) основан на создании условий, обеспечивающих повышение влагоемкости паровоздушной среды, окружающей зерно. В таком случае агентом сушки (теплоносителем) служит воздух, влагоемкость которого значительно повышают путем нагрева. Самым распространенным видом этого способа является высушивание в зерносушилках и на солнце (воздушно-солнечная сушка).

ООО «Конди С»
изготовление и поставка вентиляционного оборудования для сельскохозяйственных и промышленных объектов,
осевых вентиляторов и крыльчаток (рабочих колес), текстильных воздуховодов,
промышленных фильтров и сопутствующего оборудования для промышленной вентиляции под торговой маркой «РОСИМПЕЛ ® «.

Сушильные агрегаты

В процессе изготовления сушильных агрегатов применяют различные технологические решения. Некоторые производители используют систему полуавтономных, насаженных друг на друга модулей, каждый из которых снабжен собственным нагнетательным вентилятором, отводит отработанный воздух в окружающую среду. Это, на первый взгляд, упрощает монтаж и модернизацию сушильной установки, ведь стоит просто добавить новый модуль и получить большую производительность.

Но при таком конструкционном решении почти невозможно обеспечить качественный и равномерный процесс сушки. Дело в том, что для того, чтобы просушить зерно как максимально равномерно, струя горячего воздуха должна находиться в контакте с ним как можно дольше. Тогда тепло одинаково распределяется всей зерновой массой, а воздух полностью насыщается влагой и выводится наружу. В мультивентиляторной системе, когда струя горячего воздуха быстро проходит сквозь зерновую массу, со стороны нагнетания горячего потока масса нагревается и просушивается быстрее. На выходе зерновая масса перемешивается и в результате этого почти обеспечивается выравнивание содержания влаги. Но такая неравномерно просушенная зерновая масса становится непригодной для длительного хранения.

Правильно сконструированная и смонтированная шахтная сушилка энергосберегающая и надежная, а поочередное размещение шахт в колонне позволяет максимально равномерно просушивать продукт без лишних энергетических затрат. Важную роль играет использование коррозионностойких материалов, прямая форма и плотное поочередное размещение шахт, принадлежащий расчет движения рабочего воздуха в колонне, ограничение количества подвижных механических частей, применение системы автоматизации процесса сушки и тому подобное.

В промышленности используют два вида конструкционных материалов, из которых изготавливают сушилки: оцинкованную сталь и алюминий. Оцинкованный стальной лист имеет много недостатков, особенно в случае сушки кукурузы, поскольку цинковое покрытие быстро стирается и детали сушилки начинают корродировать. При высокой температуре и влажности среды это происходит довольно быстро.

Некоторые из таких оцинкованных конструкций изготавливают в сочетании с хромистой нержавеющей сталью, которая размещена только на наиболее корродирующих частях. Но такая конструкция подвергается электрохимической коррозии, которая в ряде случаев более опасна, чем поверхностная химическая.

Современные сушилки укомплектованы автоматизированными системами управления содержанием влаги в зерне на выходе. Для этого в основном применяют простые технологические решения, например, полуавтоматизированную систему косвенного измерения влаги: ее показатель определяют по температуре зерна в сушилке. Зная свойства зерна и конструктивные особенности сушилки, можно найти зависимость показателя влажности от температуры и управлять исходным уровнем влажности, задавая определенную температуру сушки. Однако этот способ не очень точный, к тому же его качественная реализация зависит от квалификации и опыта оператора.

Источник