Особливості сушіння зерна окремих культур

Рециркуляційні зерносушарки.

Барабанні зерносушарки.

Шахтні зерносушарки.

Камерні зерносушарки.

Загальні положення.

СУШІННЯ ЗЕРНА

Лекція 8

1. Сушіння - основна технологічна операція з приведення зерна й насіння до стійкого стану. Тільки після того, як із свіжозібраної зернової маси видалено всю надлишкову вологу і зерно доведено до сухого стану, можна розраховувати на подальшу надійну збереженість продукції.

Сушіння полягає у видаленні з матеріалу будь-якої рідини, в результаті чого в ньому збільшується відносний вміст сухої частини.

Відомо, що в сухій зерновій масі всі живі компоненти, крім шкідників та комах, перебувають в анабіотичному стані. Зберігання зерна сухим - основний засіб підтримання високої життєдіяльності насіння в зернових партіях усіх культур, а також якості продовольчого зерна протягом тривалого строку зберігання.

Усі способи сушіння зерна враховують сорбційні та інші його властивості. Зерно як об’єкт сушіння – це живий організм з капілярно-пористою структурою. Плодові оболонки насіння пронизані капілярами, тому є проникними для пари води. Насінні оболонки й алейроновий шар, навпаки, відносно малопроникні для пари води і за неправильного режиму сушіння можуть бути причиною здуття зерна, спричиненого затримкою видалення водяної пари, яка накопичилась всередині ендосперму. Крім того, зародок містить дуже чутливі до температури водорозчинні білки — альбуміни. При температурі вище 41 – 42°С білки зародка, наприклад пшениці, денатурують, тобто насіння втрачає схожість. Білки клейковини більш термостійкі, однак температура нагрівання нормальної, міцної і слабкої за пружністю клейковини сильної пшениці не повинна перевищувати відповідно 50, 45 і 55°С. Сушіння — складний технологічний тепломасообмінний процес, який повинен забезпечити збереженість усіх властивостей речовин у зерні, що можливо за умови дотримання оптимальних параметрів цього процесу. Так, під час сушіння постійно змінюються термодинамічні й теплофізичні властивості зерна, зокрема теплоємність і теплопровідність. Тому необхідно суворо додержувати рекомендованих режимів сушіння насіння кожної культури залежно від його вологості та цільового призначення.

Застосовують три способи сушіння (зневоднення) зерна: теплове (в тому числі вакуумне); сорбційне (контактне); механічне (відтискання, центрифугування). Найчастіше практикують теплове сушіння, рідше — сорбційне, а механічне — тільки у мийних машинах на борошномельних заводах. Під час теплового сушіння рідина перетворюється на пару, на що витрачається теплова енергія. При сорбційному сушінні волога із зерна може видалятися як у пароподібному, так і в рідкому стані, причому цей процес не пов’язаний з необхідністю використання додаткового джерела енергії.

Серед численних способів теплового сушіння, які різняться способом передачі теплоти зерну, найпоширеніший конвективний. Суть його полягає в тому, що теплота передається конвекцією від теплоносія, який вбирає вологу, і видаляється в атмосферу. За таким принципом працюють шахтні, рециркуляційні, барабанні, стрічкові та інші типи сушарок. Процес сушіння ґрунтується на здатності зерна випаровувати поверхнею вологу за умови, що тиск водяної пари в зерні вищий за тиск її в зовнішньому повітрі.

Під час сушіння зерна відбуваються такі фізичні явища: передача теплоти від агента сушіння до зерна; рух вологи з центральних шарів зерна до поверхневих; випаровування вологи з поверхні зерна та дифузія її в навколишнє середовище; переміщення вологи при наявності температурного градієнта з потоком теплоти внаслідок термовологопровідності.

Закономірності сушіння зерна такі:

1) чим більша початкова вологість зерна, тим вища швидкість сушіння в початковий період і тим він коротший. У сирому зерні є механічно зв’язана волога, яка видаляється в першу чергу. Капілярно зв’язана волога міцно зв’язана з крохмальними зернами і ще міцніше — з білками. Тому процес сушіння зерна лімітується переважно сушінням білкового комплексу;

2) під час сушіння зерно нагрівається швидше, ніж випаровується волога. Це й визначило доцільність застосування для сушіння зерна рециркуляційного (з відлежуванням) способу;

3) сушіння можливе лише тоді, коли тиск пари всередині зернівки вищий, ніж в навколишньому середовищі, тобто відбувається її випаровування. Коли температура поверхні зерна дорівнює температурі середовища сушильної кeамери, процес сушіння (випаровування води) припиняється;

4) одночасно з переміщенням вологи рухаються розчинені в ній мінеральні речовини, тому зольність периферійної частини зернівки і зародка збільшується;

5) при вмісті в насипу органічної легкої домішки понад 0,1% можливе загоряння її в сушарці;

6) якщо зерно перед сушінням зберігалося в анаеробному стані в насипу висотою понад 4м, то в зернівках накопичується етиловий спирт, який при різкому нагріванні може призвести до загибелі зародків. Тому зерно треба попередньо провітрити для видалення спирту;

7) швидкість процесу сушіння залежить від вологоємності повітря; наприклад, 1 м³ повітря з температурою 20°С поглинає 17г води, 30°С — 31г, 50°С — 90г, 70°С — 200 – 250г, 90°С — 400г і більше.

Контактний (кондуктивний) спосіб сушіння ґрунтується на контакті висушуваного матеріалу з нагрітою поверхнею і потребує великих витрат теплоти, тому поширений мало.

За радіаційного способу сушіння використовують теплоту енергії сонця чи інфрачервоних променів. Приклад — повітряно-сонячне сушіння, коли волога випаровується тільки через поверхню насипу зернової маси. У південних районах України для сушіння невеликих партій зерна цей спосіб використовується й донині.

Ефективність процесу сушіння залежить від товщини шару зерна, частоти його переміщування, інтенсивності сонячної радіації, сили вітру, властивостей майданчика. Останній обладнують так, щоб він мав південний нахил. Шар зерна зернових злакових має бути гребенистим завтовшки 10 – 20см, зернобобових 10 – 15, проса 4 – 5см.

При температурі насипу 25 – 30°С його треба переміщувати, оскільки нагрівання його верхнього шару призводить до інтенсивного випаровування вологи, внаслідок чого виникає різниця температур між верхнім нагрітим і нижнім холодним шарами. Тепле повітря вологомістке, однак при зіткненні з холодним зерном вологоємність його знижується й утворюється конденсаційна волога.

При додержанні всіх вимог та достатній інсоляції, якщо вологість зерна не перевищувала 17 – 18 %, вона за один день знижується на 1 – 3 %. Якщо вологість зерна вища, повітряно-сонячне сушіння малоефективне. За такого сушіння поліпшується схожість зерна, успішніше відбувається післязбиральне дозрівання, зменшується кількість мікрофлори та пошкодженість зерна шкідниками. Обмежене застосування повітряно-сонячного сушіння пояснюється потребою у великих майданчиках для розміщення зерна, залежністю його від метеорологічних факторів, низькою механізацією процесу. Найчастіше повітряно-сонячне сушіння застосовують у насінництві або для доведення до базисних кондицій невеликих партій зерна.

Молекулярне сушіння зерна проводять у вакуумних установках. Тут спочатку створюють вакуум, в результаті чого волога від перепаду тиску в зерні та в середовищі виділяється на поверхню і замерзає, а при наступній подачі до зерна теплоти швидко випаровується. Так можна сушити овочі, фрукти. Собівартість такого сушіння занадто висока і на практиці його застосовують мало.

Технологія теплового сушіння. При конвективному сушінні зерно, залежно від типу зерносушарки, перебуває в нерухомому (камерні зерносушарки), малорухомому (шахтні) та падаючому (рециркуляційні) стані. Зерно в нерухомому стані сушать у жалюзійних, лоткових і стелажних сушарках або за допомогою установок активного вентилювання. Як правило, використовують теплоносій з температурою 35 – 40 °С при швидкості висушування 0,5 – 1,5 % його за годину, тобто ці сушарки малопродуктивні. Крім того, зерно у них не завжди рівномірно просихає.

Конвективним способом сушать зерно й насіння всіх культур, а також малосипучі матеріали — лляний ворох, насінники овочевих культур тощо.

2. Камерні зерносушарки. Найпростіша двокамерна установка для сушіння складається з припіднятої решітки-основи і тепловентиляційного пристрою, який забезпечує нагрівання і подачу агента сушіння в підрешітний простір. Агент сушіння під тиском проникає крізь решето і проходить потім через зернову масу знизу вгору.

Для сушіння кукурудзи використовують камерні сушарки з поздовжнім (коридорного типу) і поперечним (секційно-блочного типу) розміщенням камер. Залежно від потужності камерні сушарки бувають 12- і 24-камерні відповідно на 2500 і 5000 т кукурудзи за сезон.

Сушарка складається з корпуса й топкового відділення, від якого з обох боків підходять до корпуса цегляні канали, по яких надходить гаряче повітря. Перед надходженням у розподільні коридори топкові гази змішуються (за допомогою всмоктувально-нагнітального вентилятора) із зовнішнім повітрям, а потім подаються в камери. Технологічний процес сушіння починається із завантаження в сушарку матеріалу (качани кукурудзи шаром 2 – 3м, зерно інших культур — 0,6 – 0,8м) через верхні завантажувальні вікна.

Камера — це закрите приміщення з люками для завантаження та розвантаження і похилим решітчастим днищем, що не допускає втрат зерна в результаті просипання. Днище оббивають металевими решетами з отворами, які менші за розміри зерна, однак решітчасте днище створює менший опір повітрю, що надходить в камеру знизу. Щоб насіння було високоякісним, його краще підсушувати в камерних сушарках, забезпечивши однакову товщину шару. Якщо під час сушіння кукурудзи в качанах повітря подають послідовно з камери в камеру, то при сушінні інших культур — паралельно. Сушіння соняшнику вологістю від 20 до 9% теплоносієм з температурою від 45 до 60°С при висоті насипу 0,5 – 0,6 та 0,75 – 0,85м триває відповідно 15 – 16 і 3 – 5 год.

Режими сушіння пшениці та ячменю однакові: при вологості 26% початкова температура теплоносія 39°С, шар насипу 0,8м, тривалість сушіння 17 год., а при вологості 16% — відповідно 55°С, 0,8м та 8 год. Для зерна гороху вологістю 26% та 16% для сушіння потрібні температура 33°С, висота насипу 1м, тривалість сушіння 24 – 30 год.

Перед початком роботи сушарки торцеві стальні двері коридорів, через які в камери надходить повітря, щільно зачиняють. Сушильний агент подають почергово то зверху, то знизу, добиваючись рівномірного висушування шару качанів або зерна висотою відповідно 1,5 – 2,5м і 60 – 70см. Після сушіння кукурудзи в качанах її залишають у сушарках на деякій час для перерозподілу вологи.

Недолік камерних сушарок — втрати агента сушіння, нерівномірність висушування: зверху та знизу зерно висушується краще, посередині — гірше.

Рухомий шар зерна сушать в шахтних, барабанних чи рециркуляційних сушарках.

3. Шахтні зерносушарки. Шахтна зерносушарка складається з однієї або двох прямокутних вертикальних камер — шахт, які заповнюють зерном по всій висоті. Верхня частина шахти — сушильна камера, що складається з однієї або кількох зон сушіння, нижня — камера охолодження. Над шахтами змонтовано бункери, в яких міститься запас зерна.

Для підведення свіжого і відведення відпрацьованого агента сушіння по всій висоті шахти встановлюють металеві короби, призначення яких — рівномірно розподілити агент сушіння по всій зерновій масі. Кожний короб у поперечному розрізі — це відкритий знизу п’ятикутник завширшки 100мм, зроблений з листової сталі завтовшки 1,5 – 2мм. Один кінець короба закритий денцем (стінкою), а другий — відкритий. Короби міцно закріплені в стінках шахти рядами, причому в парних рядах кінці коробів із стінками розташовані у бік розподільної камери сушильного агента, а відкритою частиною — в бік виходу відпрацьованого агента. У непарних рядах кінці коробів із стінками встановлено інакше — вони відкриті у бік розподільної камери.

Для того, щоб зерно перемішувалося краще, короби розміщують у шаховій послідовності. Кількість підвідних і відвідних коробів, як правило, однакова. Відстань між коробами для проходження зерна в найвужчому місці не перевищує 90 – 100мм. Кількість коробів у шахті визначають з урахуванням того, щоб швидкість відпрацьованого агента при виході з відвідних коробів становила в середньому 6 м/с.

Чим вища продуктивність сушарки, тим більшою за висотою і об’ємом має бути шахта. Так, при продуктивності сушарки 2 т/год. кількість коробів по вертикалі досягає 55.

Пристрої (механізми), якими регулюється випуск зерна, встановлені під шахтами і називаються випускними, або розвантажувальними. В шахтних зерносушарках застосовують випускні комбіновані пристрої, а також безперервної і періодичної дії.

Зерносушарки ДСП (двоступінчасті) випускають продуктивністю 12, 16, 20, 24, 32 і 50 т/год. На хлібоприймальних пунктах найбільш поширена зерносушарка марки ДСП-32-ОТ.

Зерносушарка — це установка відкритого типу з двоступінчастим режимом сушіння. Вона складається з двох паралельно працюючих шахт заввишки 11 570мм. Кожна шахта складається з семи секцій і по висоті ділиться на три зони: перша — зона сушіння заввишки 495мм (верхня частина); друга — зона сушіння заввишки 285мм (середня частина); третя — зона охолодження (нижня частина). Висота секції 1650мм. В кожній секції 8 рядів коробів по 16 шт. у кожному.

По висоті шахта має 27 рядів підвідних і 29 рядів відвідних коробів, з яких у першій зоні 24, у другій 14 і в камері охолодження 18.

Технологічна схема роботи зерносушарки ДСП-32-ОТ така. Сире зерно піднімається норією в надсушильний бункер, після чого рівномірно рухається по сушильних шахтах (відповідно в першій і другій зонах сушіння) та шахті охолодження (зоні охолодження). Випуск зерна з шахт проводиться випускним механізмом періодичної дії. Сухе охолоджене зерно із зерносушарки спрямовується за допомогою норії сухого зерна в зерносховище.

Агент сушіння з топки вентиляторами подається в нагнітально-розподільні камери першої і другої зон сушіння.

Атмосферне повітря вентилятор подає в нагнітально-розподільну камеру шахти охолодження. В зерносушарці ДСП-32-ОТ застосовується конвективне сушіння, коли теплота подається до зерна від агента сушіння. При цьому агент сушіння виконує роль як теплоносія, так і вологоносія (волога, яка випаровується із зерна, поглинається агентом сушіння і видаляється в повітря).

Зерно в зерносушарці ДСП-32-ОТ підсушується сумішшю опалювальних газів з повітрям, яка подається вентиляторами відповідно по зонах сушіння. Паливо подається в топку через форсунку, в якій утворюється суміш палива і повітря.

Для автоматизації процесів горіння, захисту та аварійної сигналізації на пульті керування є спеціальне обладнання, яке забезпечує запуск зерносушарки, підтримання заданих температур агента сушіння, постійний тиск палива перед форсункою та відновлення факела.

Сушарка СЗШ є складовою частиною зерноочисно-сушильних комплексів КЗС-20, КЗС-40. У нових комплексах КЗС-25Ш використовують модернізовану сушарку СЗШ-16А.

Зерно від машини первинного очищення комплексу надходить до норій і піднімається в надсушильні бункери, самопливом заповнюючи шахти сушарки. Норму подавання зерна в шахти регулюють спеціальною заслінкою в приймальній норії.

Агент сушіння подається від топки по трубопроводу в напірну камеру між шахтами, а потім через вікна і канали підвідних коробів у зернову масу.

Зерно в шахті переміщується самопливом зверху донизу. Тривалість перебування зерна в шахті регулюється випускним пристроєм. Висушене зерно надходить через розвантажувальне обладнання в підсушувальний бункер, а потім самопливом у ковші норій, які піднімають його і подають у колонки для охолодження. Зерно охолоджують активним вентилюванням.

При вологості зерна вище 26 % висушити його за один пропуск, навіть при послідовному пропусканні через дві шахти, неможливо. Краще сушити його в сушарках камерного типу або бункерах активного вентилювання.

Таблиця 1

Режими сушіння зерна в шахтних зерносушарках

Культура	Почат-кова вологі-сть зерна	Про-пуск через сушку	Гранична темпера- тура на-грівання зерна, °С	Гранична температура агента сушіння в сушарці,°С, за режиму
односту-пінчас-того	двоступінчастого
1зона	2зона
Пшениця продовольчого призначення: з міцною клейко-виною (до 40 одиниць ВДК-1) з доброю клейко- виною (від 45 до 70 одиниць ВДК-) з слабкою клейко- виною (понад 80 одиниць ВДК-1) Пшениця сильна, тверда та цінних сортів Ячмінь пивоварн. Жито продовол. Насіння соняшнику	До 20 >20   До 20 >20   До 20 >20   До 20 >20   До 19 необм. До15 15-20 >20	Один Перший Другий Один Перший Другий Один Перший Другий Один Перший Другий Один Один Один Один Перший Другий

Пересувна зерносушарка К4-УС2-А з плановою продуктивністю 10 т/год. при 6%-му видаленні вологи складається із сушильних шахт, транспортного обладнання і топки, які змонтовані на шасі автомобільного причепу МАЗ-8925.

Сушильна частина зерносушарки має дві шахти з повітророзподільним пристроєм, два Г-подібних конвеєри, два випускних механізми, три шнеки, бункер для сирого зерна та вентилятори із заслінками, зону охолодження. У кожній шахті є по 6 рядів коробів, які розміщені у двох сушильних та в одній охолоджувальній зонах (по два ряди в кожній зоні). Між шахтами встановлено горизонтальні перегородки, що утворюють три нагнітально-розподільні камери, в які подається агент сушіння від вентиляторів сушильних зон та холодне повітря від вентиляторів зони охолодження.

Агент сушіння й холодне повітря з нагнітально-розподільних камер через вікна на внутрішніх стінках шахт подається в підвідні дрібножалюзні короби і далі, проходячи крізь шар зерна, надходить у суміжні відвідні дрібножалюзні короби та через вікна на зовнішніх стінках шахт відводиться в атмосферу.

Для регулювання температури нагрівання зерна в шахтах насадка випускного механізму зроблена від кожних двох випускних отворів шахт. Сушити зерно можна паралельно, послідовно і методом рециркуляції (при сушінні з високою вологістю). Режими сушіння зерна в шахтних зерносушарках наведено в таблиці 1.

4. Барабанні зерносушарки. Зерносушарку стаціонарну барабанну СЗСБ-8 використовують для сушіння зерна різних зернових і олійних культур будь-якого ступеня вологості та засміченості без попереднього очищення. Встановлюють її на масложирових підприємствах для сушіння соняшнику та на токах для сушіння зерна різних культур.

Зерносушарка СЗСБ-8 складається з топки, камери завантаження, колонки охолодження, розвантажувальної та завантажувальної норій, вентиляторів колонки охолодження та сушильного барабана, приводного механізму.

По перерізу барабан розділений на шість секторів, у кожному з яких закріплено полички, що захоплюють зерно під час обертання барабана. Рівномірну подачу зерна в барабан забезпечує завантажувальна камера. Пересувається зерно вздовж барабана в момент його пересипання під дією підпору і потоку агента сушіння. З розвантажувальної камери зерно подається в шлюзову заслінку, звідки надходить в охолоджувальну колонку. Тривалість перебування зерна в контакті з агентом сушіння в барабанних сушарках регулювати важче, оскільки температура нагрівання агента сушіння в них 90 – 130°С для насіння і понад 180°С для продовольчого та фуражного зерна. Недоліком конструкції сушарок цього типу є те, що зерно, яке надходить в сушарку, контактує з досить нагрітим агентом сушіння.

Барабанні сушарки не можна використовувати для сушіння насіння бобових, рису, кукурудзи, тому що воно травмується — розтріскується. Режим сушіння продовольчого, фуражного і насінного зерна, а також насіння наведено в табл. 2.

Таблиця 2

Режим сушіння зерна на сушарці СЗСБ-8 (температура агента сушіння 200°С)

Культура	Початкова вологість зерна, %	Максимальна темпера-тура нагрівання,°С
Продовольче і фуражне: Пшениця     Жито, ячмінь     Овес     Просо     Гречка     Насінне зерно: Пшениця, жито, ячмінь, овес     Гречка, просо   Горох, вика, сочевиця, квасоля, люпин   Соняшник Ріпак	До 18 18-22 Понад 22 До 18 18-22 Понад 22 До 18 18-22 Понад 22 До 18 18-22 Понад 22 До 18 18-22 Понад 22   До 18 До 21 До 27 Понад 27 До 18 До 21 До 27 Понад 27 До 18 До 21 До 27 Необмежена Необмежена

5. Рециркуляційні зерносушарки. При рециркуляційному сушінні зерна змішують певну кількість сирого зерна з великою кількістю сухого і чергують короткочасне нагрівання суміші зерна з наступним охолодженням та рециркуляцією великої частини просушеного зерна. Зерно за короткочасного (2 – 3 с) перебування в камері нагрівання при температурі агента сушіння 250 – 380°С нагрівається до 50 – 60°С.

Зерносушарки з рециркуляцією, які нині найбільше поширені на хлібоприймальних підприємствах, за конструкцією та способом нагрівання зерна поділяють на рециркуляційні з камерами нагрівання і шахтні рециркуляційні без камер нагрівання.

Технологічна схема роботи газової рециркуляційної зерносушарки «Цілинна-50» продуктивністю 50 т/год. така: вологе зерно надходить в оперативний бункер, де завжди повинен бути запас зерна, щоб запобігти перервам у роботі сушарки. З оперативного бункера зерно спрямовується на норію № 1 продуктивністю 350 т/год., піднімається вгору і надходить у бункер камери нагрівання, в якій встановлено в шаховому порядку 20 горизонтальних рядів стержнів. Розміщення стержнів сприяє рівномірному розподілу зерна по об’єму камери та інтенсивному його перемішуванню.

Зерно в камеру нагрівання рівномірно надходить з бункера із завантажувальним пристроєм і падає у вигляді дощу в потоці агента сушіння з високою початковою температурою (250 – 380°С). При цьому за дуже короткий час (2 – 3 с) воно нагрівається до 55 – 60°С. Із камери нагрівання гаряче зерно потрапляє в бункер тепло- і вологообмінника, де під час його перебування протягом 10 – 12 хв. відбуваються вирівнювання температури і частковий перерозподіл вологи між окремими зернами.

Завдяки такому способу рециркуляції агента сушіння зерно піддається багаторазовому повторному нагріванню, внаслідок чого відбувається вирівнювання його температури та вологості.

Досвід експлуатації газово-рециркуляційних зерносушарок показав, що в них можна одночасно сушити до заданих норм без попереднього очищення кілька партій зерна різної вологості (від 17 до 25 – 30%) із збереженням його насінних якостей.

Важливим фактором забезпечення високоефективної роботи зерносушарок є контроль за дотриманням режимів сушіння, якістю та кількістю висушеного зерна. Режими сушіння зерна насінного призначення передбачають сушіння насіння пшениці, жита, ячменю, вівса, соняшнику, гречки і проса з початковою вологістю до 19% і максимальним нагріванням їх до 40°С при температурі агента сушіння до 70°С. При сушінні насіння гороху, вики, квасолі, люпину та рису гранична температура нагрівання має бути нижчою — для зерна до 35°С, а для агента сушіння — до 60°С. Якщо на сушіння надходить насіння вологістю вище 19%, його треба сушити ступінчастим способом, знижуючи температуру агента сушіння в першій зоні сушіння нижче граничної на10 °С, а допустиме нагрівання насіння — на 5°С.

Зерно, призначене для переробки на солод у спиртовому виробництві, сушать, як насінне, із збереженням здатності до проростання.

Залежно від подальшого призначення пшеницю висушують до такої вологості: для негайної переробки — до 15,5 – 14,5%; для зберігання 14 – 15; для тривалого зберігання 13 – 14; для кукурудзи — відповідно 14 – 16, 13 – 14, 12 – 13%. Вологість зерна вівса і проса, які відвантажують на круп’яні заводи, що не мають сушарок, повинна бути не вище 13,5% і не нижче 12,5%, а гречки — не вище 14,5% і не нижче 13, 5%.

При сушінні зерна, призначеного для виробництва крупи, в шахтних сушарках зниження вологості за один пропуск рису і сої не повинно перевищувати 3%; проса і гречки 2 – 3; гороху і ячменю 3,5 – 4; кукурудзи 4,5 – 5,5, а при сушінні інших культур 6%. Якщо за один пропуск неможливо висушити зерно до заданої вологості, для його сушіння треба зробити кілька пропусків.

6. Особливості сушіння зерна окремих культур. Зерно гречки добре піддається сушінню завдяки великій шпаруватості. Проте через нерівномірність дозрівання, велику засміченість зернова маса гречки часто зігрівається. Тому після збирання її зберігати без очищення не можна. Після очищення значна частина недозрілих зерен гречки видаляється, однак залишаються важковідділювані домішки, близькі за геометричними розмірами та за питомою масою. Отже, сушіння зерна гречки, як і очищення, треба проводити негайно.

Найкраще сушити зерно гречки за м’яких режимів на шахтних сушарках.

Зерно жита має товсту оболонку, що сповільнює випаровування з нього вологи. Висока термостійкість зерна жита дає змогу нагрівати його до 60°С.

Зерно вівса завдяки великій шпаруватості добре сушиться, але через небезпеку самозагоряння насінних та плодових плівок його не можна нагрівати до температура вище 50°С.

Зерно проса має щільну оболонку й понижену шпаруватість. Між оболонкою і ядром є повітряний проміжок, який перешкоджає теплопередачі, внаслідок чого теплота концентрується на оболонках проса, що призводить до їх розтріскування. Тому при сушінні зерна проса температура його нагрівання повинна бути до 40°С.

Зерно рису має понижену вологовіддачу через наявність під плодовими плівками повітряного проміжку. Крім того, низький вміст білків у ньому викликає велику тріщинуватість, яка виявляється ще при дозріванні зерна в полі, що вимагає м’яких режимів сушіння. Температурний режим повинен бути диференційованим залежно від початкової вологості зерна: при вологості 18% сушать за один пропуск за температури теплоносія 65 – 70°С та нагріванні зерна не вище 40°С; при вологості близько 20% застосовують двоступінчастий режим (при першому ступені температура теплоносія 60°С, при другому 70°С), допускаючи нагрівання зерна відповідно до 35 і 40°С. Продуктивність сушарок при висушуванні зерна рису низька.

На практиці майже завжди застосовують кількагодинне відлежування (2 – 3 год.) зерна між першим і другим ступенями висушування. Тривалість відлежування залежить від кількості вологи, що випаровується під час сушіння за один раз: 3% — не менше 4 год., 2% — не менше 3 год., 1% — до 2 год.

Зауважимо, що в зерні сухого рису вологість зародка на 2 – 3% нижча, а вологого, навпаки. Тому, щоб не допустити швидкого самозігрівання внаслідок високого рівня інтенсивності дихання, зерно рису треба доводити до стану сухого.

Зерно бобових порівняно із зерном інших культур містить більше білка, більше за розміром, сухе, щільне, має структурно відособлені оболонки, а тому й меншу поверхню випаровування, що знижує їх вологовіддачу. Вся теплота витрачається переважно на нагрівання насіння, а не на випаровування вологи. При цьому поверхня зерна швидко зневоднюється, а центральна частина зернівки залишається вологою. Тому при застосуванні інтенсивних режимів сушіння розтріскуються насінні оболонки.

Для сушіння зерна бобових використовують лише шахтні сушарки. Допускається видалення за один пропуск 3– 4% вологи, а для крупнонасінних (квасоля, боби) — 2%. Бобові обов’язково сушать з відлежуванням.

Ефективним є сушіння бобових активним вентилюванням (повітря підігрівається до 30°С при питомій подачі 400 – 600 м³/т).

Насіння олійних культур завдяки щільній оболонці витримує високі температури при нагріванні. Використовують для його сушіння шахтні сушарки, застосовуючи приблизно такі самі режими, як і для зернових. Насіння з високою вологістю сушать за кілька пропусків з проміжним (6 – 7 год.) відлежуванням, під час якого підсохла оболонка поглинає вологу ядра, а при черговому пропуску легко видаляється (у насіння соняшнику, оскільки високі температури призводять до розтріскування оболонок).

Насіння соняшнику має високу шпаруватість (60 – 80%), що пов’язано з малим опором, який воно чинить під час вентилювання чи сушіння. Тому ворох соняшнику сохне швидше, ніж інших сільськогосподарських культур. Для запобігання самозігріванню насіння соняшнику слід сушити до критичної вологості:

де В₁ — вологість гідрофільної частини насіння; Оф — фактична олійність насіння, %.

Якщо критична вологість гідрофільної частини насіння (білка й крохмалю) 15%, а олійність 55%, то критична вологість насіння соняшнику становить 6,75%.

При збільшенні олійності зростає гідрофобність насіння і зменшується вміст білка, крохмалю та гідрофільних колоїдів. Отже, щоб насіння соняшнику не псувалося, вміст вологи в ньому має бути мінімальним.

Насінні оболонки насіння соняшнику високогігроскопічні, маса їх становить понад 10% маси насінини. Цю властивість його використовують при визначенні раціональних способів сушіння — чергування сушіння, охолодження та відволожування.

Рівноважна вологість компонентів насінини неоднакова — більша в оболонки і менша в ядра.

У практиці обробки та зберігання насіння соняшнику вважається сухим, якщо вологість його становить до 7%, середньої сухості 7 – 8%, вологим 8 – 9%, сирим — понад 9%.

Незадовільні міцність плодової оболонки, теплопровідність та термолабільність білкової і жирової частин насінин соняшнику, їх підвищену пожежну небезпеку треба враховувати при виборі способів і конструкції сушарок для їх сушіння. Крім того, під час післязбиральної обробки насіння існує небезпека підвищення кислотного та йодного числа, зміни харчових властивостей олії.

Кращою для сушіння насіння соняшнику є швидка подача повітря з високою температурою, ніж тривала з низькою. Щоб випарувати 1кг води, треба затратити близько 2,7 МДж теплоти, а для випаровування такої самої кількості води в насінні соняшнику — понад 6 МДж у шахтних та близько 4 МДж у рециркуляційних сушарках. Сушіння треба проводити швидко з мінімальними затратами теплоти та електроенергії.

На випаровування вологи впливають переважно два фактори — волого- і термовологопровідність. При випаровуванні вологи поверхневі шари насіння підсушуються, тобто створюється градієнт вмісту вологи, коли всередині його вологи більше, ніж на поверхні. Це призводить до переміщення вологи до поверхневих шарів насіння, і сушіння відбувається тим інтенсивніше, чим вища температура нагрівання.

До 90% маси насіння соняшнику сушать у шахтних сушарках, хоч при цьому спостерігається нерівномірність нагрівання (до 20°С) насіння, а при підвищеній його засміченості можливе загоряння. Крім того, при завантаженні в шахту неочищеного вороху відбувається самосортування насіння, за якого легші компоненти розміщуються біля стінок сушарки і зменшується швидкість руху матеріалу в пристінній зоні. Тому шахтні сушарки вдосконалили: короби замінили напівкоробами, в результаті відстань від бокової стінки до коробів збільшилася з 4 – 6 до 10 – 11,5см. Завантажувальний пристрій для уникнення самосортування переобладнали: замість одного струменя ворох сиплеться 4 – 6 струменями.

Нині для сушіння насіння соняшнику вологістю до 15% ефективною є висока температура нагрівання насіння (75°С), при якому подають теплоносій з температурою 160 – 180°С в обидві зони сушильної камери. За вологості насіння понад 15% температура нагрівання його становить 65 – 70°С, а температура теплоносія в першій і другій зонах сушильної камери — відповідно 160 і 140°С. Щоб інтенсифікувати процеси сушіння насіння соняшнику, встановлюють додатковий бункер, що дає змогу попередньо нагрівати насіння за допомогою різних підігрівачів, в яких воно перебуває 10 – 12 с. Поєднання попереднього підігрівання насіння з рециркуляційним сушінням забезпечує більшу економічність цього процесу. Режими попереднього підігрівання насіння такі: вологістю до 14% — температура повітря 140°С; вологістю понад 14% — 180 – 140°С. За один пропуск можна знизити вологість насіння більш як на 10%. Витрата теплоносія на одну погонну тонну насіння соняшнику становить 2163 м³/год. Такий спосіб сушіння насіння соняшнику найефективніший (інтенсивність висушування набагато вища, ніж зернових). Для сушіння найчастіше використовують рециркуляційні сушарки «Цілинна-50» або «Цілинна-20».

Особливість сушіння насіння соняшнику в барабанних сушарках полягає в тому, що чим вища вологість насіння, тим вища температура нагрівання. Недолік — часткове самообвалення насіння. Тому барабанні сушарки переобладнують так, щоб насіння в них перебувало протягом 14 хв. (удвічі менше), температура теплоносія на вході становила 250 – 350, на виході 50 – 80°С, а температура нагрівання насіння не перевищувала 50°С.

Для сушіння насіння соняшнику сконструйовано барабанні сушарки з двома барабанами — внутрішнім і зовнішнім (з діаметрами відповідно 175 і 100см). Внутрішній барабан має 8 лопатей, які переміщують насіння до торця барабана, після чого насіння потрапляє у зовнішній барабан і рухається у зворотному напрямку. Теплоносій подається у внутрішній барабан і виходить із зовнішнього. Максимальна температура нагрівання насіння 55°С, температура теплоносія на вході 250 – 350, на виході 50 – 60°С. Охолоджується насіння в охолоджувальних колонках.

У результаті подальшого вдосконалення сушіння на барабанних сушарках було збільшено нахил у бік завантаження до 3°. В технологічну схему ввели (як і на шахтних сушарках) додаткові бункери — для нагромаджування та для відволожування насіння, укомплектували 4 барабанами, після чого продуктивність сушарки збільшилася удвічі. Так, за один пропуск вологість насіння знижується на 7 – 8%.

Деякі комплекси також вдосконалили. Наприклад, у барабанних сушарках встановили насадку по всій довжині барабана, через яку подається теплоносій. Теплоносієм є повітря, підігріте в багатосекційному електрокалорифері. В барабанних сушарках можна регулювати також тривалість перебування насіння в сушарці, змінюючи частоту обертів барабана та кут нахилу його. Такі сушарки використовують тоді, коли кількість насіння соняшнику невелика.

Для сушіння соняшнику насінного призначення використовують камерні сушарки (4- або 12-камерні). Залежно від вологості насіння висота насипу коливається від 50 до 70см. Напрям подачі теплоносія змінюють через кожні 4 – 6 год. Температура теплоносія 43 – 45°С при вологості насіння вище 20% або 46 – 50°С при вологості 14 – 20% та 50 – 55°С при вологості менше 14%. Питома подача повітря становить 500 – 700 м³/т за годину. Насіння вологістю 19 – 20% за такого режиму треба сушити протягом близько 60 год. Тому для запобігання можливому псуванню насіння за цей час у камерних сушарках його сушать вологістю не вище 13 – 14%.

Невеликі партії насіння соняшнику можна сушити у вентильованих бункерах, обладнаних калориферами, з питомою подачею повітря близько 500 м³/т за годину. Для уникнення нерівномірності висушування насіння його періодично пересипають з бункера в бункер.

При вологості насіння не вище 13% для його сушіння використовують усі типи установок активного вентилювання. В типових сховищах місткістю 3200 т найчастіше використовують вентилятори СВУ-1Б. Вони складаються з 10 здвоєних магістральних каналів, які розміщені впоперек поздовжньої осі сховища. Канали вкривають щитами. Вони мають довжину 19м, ширину 0,4, глибину 0,5м на початку та 0,07м в кінці. Відстань між каналами 2,3 – 2,9м. Повітря подають вентиляторами ТВУ-2, при вентилюванні питома подача його має бути максимальною. Насіння вологістю близько 13 % насипають висотою не більше 1,7м, а питома подача його — не менше 300 м³/т за годину. При вологості насіння, меншій за 9 – 10%, висоту засипання збільшують до 2,5 – 2,7м.

Насіння конопель сушать у спеціальних сушарках, використовуючи також стелажні чи шахтні сушарки, роблячи кілька пропусків та нагріваючи насіння на першому ступені до температури не вище 30 – 32°С, а на останньому — не вище 35°С.

Насіння дрібнонасінних олійних культур (льону, рижію, гірчиці) через низьку шпаруватість сушать при низькій витраті агента сушіння. Часто його сушать у суміші з насінням вівса, ячменю у співвідношенні 1: 3 при температурі теплоносія 60 – 70°С і нагріванні до 40 – 45°С.

Чисте насіння багаторічних трав під час сушіння в шахтних сушарках часто злипається, утворюючи затори між коробами, тому його сушать, змішуючи із зерном ячменю або вівса. Крім того, насіння багаторічних трав дуже дрібне й сипке, через те сушарки мають бути добре ущільнені.

Насіння багаторічних трав добре сушиться в барабанних сушарках, де його температура може досягати 40 – 45°С. Для дуже вологого насіння ця температура досить висока, тому на практиці потрібного режиму дотримуються регулюванням подачі палива.

При сушінні насіння тимофіївки в барабанній сушарці температуру треба обмежувати до 100°С. Якщо вологість насіння не перевищує 25%, його нагрівають до температури не вище 35°С.

Ворох конюшини буває дуже засміченим. Тому його треба спочатку просушити на стрічкових або карусельних сушарках чи на майданчиках із застосуванням активного вентилювання.

Головною особливістю сушіння зерна кукурудзи є його низька вологовіддача порівняно із зерном інших зернових культур. Інтенсивність вологообміну зерна різних сортів кукурудзи неоднакова, оскільки залежить від розмірів зернин, їх форми, фізичної будови, хімічного складу. Питома поверхня випаровування зерна кукурудзи вдвічі менша, ніж зерна пшениці. Щільна оболонка зерна кукурудзи утруднює процес випаровування. Волога, проникаючи в зерно переважно через зародок, нерівномірно розподіляється по всіх частинах зернівки. Тому під час сушіння виникають неоднакові внутрішні напруження, які призводять до різної усадки тканин і утворення в ендоспермі внутрішніх тріщин, які не порушують цілісності оболонок.

Стрижні качанів кукурудзи завжди вологіші, ніж зерно, але під час сушіння інтенсивніше випаровують вологу, ніж зерно.

Качани кукурудзи сушать, як правило, у нерухомому шарі. Насип качанів, очищених від обгорток, має хорошу шпаруватість, що полегшує циркуляцію повітря, яке подається під тиском чи завдяки припливно-витяжній природній вентиляції — протягів. Тому є багато способів сушіння насінної кукурудзи в качанах: у камерних сушарках заводського типу; в засіках; на майданчиках; під навісами; активним вентилюванням; в сапетках.

Після висушування качани на деякий час залишають у камері, де відбуваються перерозподіл вологи та вирівнювання вологості всієї маси, оскільки негайне охолодження викликає утворення тріщин в зернах.

Висота насипу кукурудзи має бути такою, щоб ефективність використання повітря була максимальною і не було непродувних зон.

Зерно продовольчої кукурудзи сушать за більш жорстких режимів, для чого використовують шахтні сушарки типу ДСП-32, тобто такі, де можна підтримати певний режим: нагрівання зерна не вище 50°С, температура теплоносія не вище 130°С і 110°С при сушінні кукурудзи відповідно для переробки та зберігання. Для насіння кукурудзи вологістю вище 22% застосовують двоступінчастий режим сушіння (табл. 3).

Таблиця 3

Параметри сушіння кукурудзи в качанах з різною вихідною вологістю

Вологість, %	Температура теплоносія, °С	Висота завантаження, м	Тривалість сушіння качанів до вологості 12 – 13 %, год.
>40
35 – 40		2,5
30 – 35
25 – 30		>3,5
20 – 25		3,5
< 20		>3,5

При сушінні зерна і насіння пропускну здатність сушарок визначають за допомогою перевідного коефіцієнта К п, який характеризує здатність зерна віддавати вологу з урахуванням рекомендованих температур агента сушіння та видалення вологи за один пропуск:

Таблиця 4

Значення перевідного коефіцієнта

Зерно культур	Перевідний коефіцієнт К п
Пшениці, вівса, ячменю, соняшнику	1,0
Жита	1,1
Гречки	1,2
Проса	0,8
Кукурудзи	0,6
Гороху, вики, рису	0,3 – 0,4
Бобів, квасолі, люпину	0,1 – 0,2

Найважливішим параметром процесу сушіння є температура агента сушіння та нагрівання зерна. Відхилення в температурі агента сушіння від заданих норм не повинно перевищувати ± 3°С, а температура нагрівання зерна ± 2°С.

Температуру агента сушіння вимірюють у нагнітальній камері перед вхідними отворами підвідних коробів. Вимірювання проводять через кожні 30хв. за допомогою встановлених на сушарці електротермометрів, покази яких записують у журналі оператора через кожні 2 год.

Температуру зерна визначити складніше, ніж температуру агента сушіння. В перші години роботи сушарки температуру насіння перевіряють через кожні 10 – 15 хв., відбираючи проби зерна при виході його з камери нагрівання. Регулюють температуру відкриванням дверець впуску повітря або піддувальних дверець. Після встановлення режиму сушіння температуру зерна вимірюють не рідше як через кожні 2 год.

У сучасних шахтних сушарках температуру нагрівання зерна контролюють за допомогою датчиків дистанційних термометрів, які встановлюють у підсушувальному бункері. Однак такий контроль дає тільки орієнтовні результати.

Після охолоджувальної колонки перевіряють також температуру зерна (вона може бути на 8 – 10°С вищою за температуру навколишнього середовища), а також якість зерна за такими органолептичними показниками, як колір, блиск, наявність сторонніх запахів. При порушенні режимів сушіння зерно може запаритись, окремі зернівки можуть підгоріти, обвуглитись, потемніти, містити сажу й мати запах диму.

Продуктивність сушарок визначається різними показниками: масою сирого зерна, що надходить у сушарку; кількістю випаровуваної вологи в кілограмах за годину; тонно-відсотках зниження вологості та ін.

Масу зерна і продуктивність сушарок виражають у натуральному (умовному) обчисленні — планових одиницях. Планова одиниця сушіння (планова тонна) — це зниження вологості однією тонною продовольчого зерна пшениці на 6% (з 20 до 14% вологості). План сушіння, виробіток сушарок при оцінці ефективності їх роботи, оплату за роботу слід розраховувати, виходячи з планових одиниць.

Дата добавления: 2014-01-07