Сушка и контроль влажности зерновых культур

Режим хранения в охлаждённом состоянии основан  на том, что уже при температуре 10⁰С интенсивность дыхания зерновой массы снижается, многие насекомые становятся малоподвижными и перестают размножаться. Дальнейшее охлаждение приводить к тому, что все насекомые и клещи прекращают размножаться и  через некоторый промежуток времени погибают. Гибель наступает тем быстрее, чем ниже температура. При пониженных температурах приостанавливается развитие микробов, однако гибель их не происходит. Этот режим даёт хорошие результаты для сохранения качества зерна при непродолжительном хранении. Для длительного хранения зерно следует сушить. Очень хороший результат даёт сочетание этих двух режимов - хранение сухого зерна в охлаждённом состоянии.

Режим хранения зерна без доступа воздуха  основан на том, что в герметичном  хранилище, вследствие дыхания зерновой массы, потребляется кислород, а накапливается  углекислый газ. В результате этого  происходит гибель вредителей хлебных  запасов аэробной микрофлоры. Анаэробная микрофлора, количество которой значительно  меньше 1% от всей микрофлоры зерна, не может причинить заметного ущерба хранящемуся зерну. Установлено, что  величина критической влажности  зерна при анаэробном хранении на 1-2% выше, чем при аэробном. Анаэробные условия хранения могут быть созданы  введением инертных газов (углекислого  газа, азота) в массу зерна. Этот приём  называют применением регулируемой газовой среды. Хранение зерна без  доступа воздуха не нашло распространения, так как трудно создать герметичные  условия в современных хранилищах.

 

1. Сушилки.

 

Почти все  сушилки, использующие в качестве сушильного агента нагретый воздух и применяемые  в настоящее время, являются сушилками  конвективного типа, в которых  воздух переносит тепло к зерну  и удаляет испаряющуюся влагу.

Устройства, где продукты сгорания топлива смешиваются  с воздухом для сушки, сейчас применяются  почти во всех сушилках, работающих на газе. Продукты сгорания, поступающие  из правильно отрегулированной газовой  горелки, не оказывают вредного влияния  при прохождении через зерно.

Крупные сушилки работают либо на жидком топливе, либо на природном газе. Сушилки, работающие на жидком топливе, имеют теплообменник, который обеспечивает подачу чистого  воздуха.

 

Другие  виды энергии, для подвода тепла  в зерносушилку, еще не могут конкурировать  по экономическим показателям с  жидким топливом или газом. Проводятся эксперименты по применению инфракрасного  излучения для сушки зерна, однако в ближайшем будущем большинство  сушилок для зерна будет конвективного  типа с использованием нагретого  воздуха.

Выбор типа сушилки определяется, прежде всего, ее производительностью, стоимостью, безопасностью  при работе, надежностью контроля температуры, стабильностью производительности и наличием соответствующего транспортного  оборудования. Легкость очистки также  играет важную роль, особенно при сушке  разных партий семенного зерна. В  процессе сушки возможно ухудшение  качества зерна вследствие потери всхожести, подгорания, снижения хлебопекарных  свойств муки, растрескивания.

5.1.1 Шахтные сушилки. Сушилки данного типа представляют собой 2 шахты одинаковой вместительности  с вертикальной норией, устанавливаемые обычно на постоянном фундаменте. Через эту сушилку зерно проходит во время сушки под действием собственного веса. Нагретый воздух поступает снизу. Высушенное зерно затем поступает в специальные камеры для охлаждения. Данные сушилки предназначены для партий зерна  8 и 16 тонн. При сушке зерна продовольственного назначения  на шахтных сушилках съем влаги составляет 5-6% за один пропуск зерна; на семенные цели – 3-4% за пропуск. Производительность данных сушилок составляет 8-16 тонн в час для продовольственного зерна и 4-8 тонн в час для семенного материала. Необходимо отметить, что зерно перед загрузкой в шахты необходимо отсортировать, иначе есть опасность возгорания соломы и шелухи при высокой температуре.

Рисунок 1- Шахтная  зерносушилка

 

5.1.2 Барабанные  сушилки. Барабанные сушилки не  уступают по производительности  шахтным сушилкам, съем влаги  для продовольственного зерна  составляет 5–6% и 3–4% для семенного  материала. Данная сушилка представляет  собой систему, состоящую из  топки, барабана

и камеры охлаждения. На оси барабана имеются специальные  металлические пластины, благодаря  которым зерно идет по горизонтальной спирали. Такие зерносушилки компактны, есть возможность транспортировать их по шоссе, но в последнее время  их чаще используют как стационарные установки.

 

Рисунок 2 –  Барабанная сушилка

5.1.3 Камерные (напольные) сушилки. Данные сушильные закрома строятся на больших площадях, зерно туда обычно подается механическим способом. Такие сушилки снабжены воздуховодом, состоят из 2 камер, пол в каждой перфорированный. Высота зерновой насыпи не должна составлять более 80 см, иначе зерно не просушится. Зерно высушивается продуванием через него наружного или слабо подогретого воздуха. После сушки первого слоя зерна продолжается дальнейшее заполнение силоса и высушивается следующий слой, и так до тех пор, пока силос полностью не заполнится зерном. Имеется оборудование, которое механическим путем подает зерно в силос для сушки и удаляет из него слой зерна равной толщины. С целью обеспечения равномерного удаления влаги разработаны также встроенные шнеки перемешивания зерна во время сушки. Съем влаги производится за 1 пропуск до сухого состояния зерна.

1— подводящие  каналы; 2, 4 — щели; 3 — отводящий  канал; 5 — рельс;

6 — выступ; 7 — сушильная рамка; 8 — изделие

 

Рисунок 3 - Рис. 10. Схема камерной сушилки

 

5.1.4 Рециркуляционные  сушилки. Рециркуляционные сушилки напоминают шахтные, однако зерно, поступая сверху в шахту, нагревается в течение нескольких секунд и под давлением собственного веса проходит вниз шахты, где одна часть зерна идет на хранение, а вторая часть поступает в другую шахту. Во второй шахте горячее сухое зерно смешивается с сырым. Благодаря этому сырое зерно немного подсушивается, и затем эта партия снова поступает в первую шахту и вновь сушится. Смешивание сухого и влажного зерна выгодно с экономической точки зрения, так как затраты на топливо будут меньше. Данные сушилки используются обычно для зерна продовольственного назначения, обладают высокой производительностью – до 70 тонн в час.

Рисунок 4 –  Схема рециркуляционной сушилки

 

2. Режимы сушки.

 

5.2.1 Температура сушки. При обсуждении температур сушки необходимо различать температуру сушильного агента и температуру зерна. Оператор сушилки обычно контролирует температуру сушильного агента, но от нее зависит температура зерна, которая определяет его качество в зависимости от назначения. Различные диапазоны температуры установлены для зерна, используемого для семенных и кормовых целей и для мукомольной промышленности.

 

Зависимость между температурой сушильного агента и температурой зерна сложная. Зерно  быстро нагревается за счет тепла  сушильного агента. Когда зерно подвергается действию больших объемов воздуха, как, например, при сушке в тонком слое или при сушке зерна, полностью  подвергающегося воздействию воздуха, температура зерна быстро приближается к температуре сушильного агента. В сушилке, где не происходит перемешивания  зерна (шахтная сушилка непрерывного или периодического действия), температура  слоя зерна, следующего за тем слоем, в который поступает нагретый воздух, быстро приближается к температуре  этого воздуха. Температура воздуха, проходящего через зерно, быстро падает по мере испарения влаги. Поэтому  в сушилках с поперечным движением  сушильного агента имеется большой  перепад температур; конечная температура  зерна и его конечная влажность - средние величины, получаемые при  перемешивании зерна, происходящем при его выпуске из сушилки.

5.2.2 Расход воздуха. Величина удельного расхода воздуха важна для определения того, как температура зерна приближается к температуре сушильного агента.

Расход  воздуха, используемого для сушки  зерна, значительно колеблется и  связан с температурой сушильного агента.

5.2.3 Зависимость температуры воздуха от его расхода. Скорость сушки зерна находится в прямой зависимости от температуры воздуха. С увеличением температуры данный объем воздуха может содержать большее количество тепла.

Повышение температуры сушильного агента увеличивает  количество тепла, добавляемого на единицу  удельного расхода воздуха, которое  можно использовать без снижения эффективности процесса сушки. Это  выражается почти в увеличении производительности сушилки.

 

5.2.4 Эффективность сушки. Три группы факторов влияют на эффективность сушки нагретым воздухом:

1) условия  окружающей среды; 

2) вид  культуры, подвергаемой сушке;

3) конструкция  сушилки и ее работа.

Приведенные показатели эффективности учитывают  только использование тепловой энергии  и не учитывают энергию вентилятора (тепловая энергия от вентилятора  составляет не более 5%).

Коэффициент полезного действия сушильной установки  может изменяться в зависимости  от погодных условий.

Эффективность сушки при низких температурах окружающего  воздуха может быть быстро повышена путем увеличения количества тепла, добавляемого к воздуху.

Коэффициент полезного действия зависит также  от того, насколько прочно при сушке  влага удерживается внутри зерна  данного вида. Мелкие семена теряют влагу легче, чем крупные.

Зерно гигроскопично, и его влажность влияет на то, насколько полно насыщается влагой сушильный агент. При начальной  влажности зерна выше 25% сушильный  агент будет полностью насыщаться.

При низкой влажности невозможно достичь полного  насыщения воздуха и, следовательно, уменьшается эффективность сушки.

Важными факторами эффективности, относящимися к конструкции сушилки и ее работе, являются отношение температуры  воздуха к его расходу и  продолжительность сушки.

Эффективность использования сушилок во многом зависит от обеспечения устойчивого  технологического процесса. Для этого нежелательно очень часто менять режим ее работы. Более выгодно подавать на сушку зерно одинаковой первоначальной влажности, предварительно подготовленное в бункерах активного вентилирования.

 

Сушку зерна  проводят круглосуточно, а если возникает  необходимость перерыва, то после  выключения топочного устройства зерно  вентилируют до его охлаждения. Полное использование технических возможностей машин предусматривает поддержание  стабильной температуры теплоносителя  и семян на предельно возможных  значениях в данных условиях и  максимальном расходе теплоносителя (но без нарушений качественных показателей) ; непрерывную работу контрольно-измерительной  аппаратуры, обеспечивающей автоматизацию  процесса сушки; полное сгорание топлива, достигаемое правильной регулировкой системы питания и подачи воздуха.

В процессе сушки контролируют температуру  теплоносителя с помощью дистанционных  или ртутных термометров: в период пуска через 10-15 мин, а при установившемся режиме через 20-30 мин.

Контролируют  температуру каждой порции зерна  в сушильных камерах, после охлаждения на выходе из охладительных колонок  замеряют температуру через каждые 1,5-2 ч.

Замеряют  начальную влажность зерна по пробам, взятым на выходе из машин предварительной  очистки или из бункеров временного хранения, и конечную влажность на выходе из охладительных колонок. Используют при этом полевые электровлагомеры.

Из каждой партии семян отбирают пробы на всхожесть  сразу после сушки и через 3—4 недели. Для контроля замеряют всхожесть  семян по исходному материалу, доведенному  до кондиционной влажности в естественных условиях.

Через каждые 2—3 ч на выходе из камеры отбирают пробы  для определения запаха и цвета  зерна органолептическим способом.

Контрольные замеры выполняет агроном-семеновод  с лаборантом в присутствии оператора  очистительно-сушильного комплекса.

Фактическую производительность сушильной установки  определяют 1—2 раза за смену, сравнивая  ее с расчетной, при необходимости  проводят регулировку.

 

5.3 Влияние сушки на качество

 

5.3.1 Влияние скорости сушки. Наиболее обычным повреждением зерна при его искусственной сушке является образование трещин, вызываемое высокой скоростью сушки. Такое повреждение проявляется в образовании трещин на поверхности зерна или внутренних трещин. При помоле зерна пшеницы с трещинами снижают выход муки высшего сорта. Для предупреждения образования трещин следует контролировать как температуру сушильного агента, так и снижение влажности зерна на один пропуск через сушилку. При высокой скорости сушки зерна внутренние трещины образуются в эндосперме, что приводит к  его дроблению при транспортировке. Образование трещин возрастает при увеличении температуры сушильного агента и подачи воздуха.

Большинство трещин в зернах образуется при сушке  в диапазоне влажности 19-14%, но они  наиболее многочисленны, когда сушка  начинается при высокой влажности. Быстрое охлаждение высушенного  зерна способствует увеличению количества трещин. Образование трещин уменьшается  при низкой скорости сушки и охлаждении высушенного зерна в силосах  с вентилированием.

5.3.2 Влияние сушки на зерно. Сушка может оказывать разнообразное влияние на зерно. Важную роль при этом играет вид зерна и его дальнейшее использование. Например, у кукурузы в результате сушки при высокой температуре полностью теряется всхожесть, но целиком сохраняется кормовая ценность.