Как быстро высушить рапс на сушилке

Обновлено: 18.04.2024

Рапс как культура приобретает всё большее распространение в Северо-Западном регионе Российской Федерации. Но с распространением рапса появилась проблема в правильной его уборке и послеуборочной обработке семян, так как его семена являются переувлажнёнными. В связи с этим затрудняется обмолот и сепарация семян рапса во время уборки, а также возникают большие энергозатраты во время сушки.

Успех планирования уборочных работ зависит от прогноза погоды, состояния стеблестоя, сроков высева и созревания культуры, а также количества и состава техники, профессионального мастерства агрономической службы, ИТР сельхозпредприятий и квалификации механизаторов.

Исследованиями установлено, что средняя влажность семян при уборке составляет 22-29% . Наибольшие потери семян рапса при уборке в зерноуборочном комбайне приходятся на жатку и молотилку [1].

- влажность семян рапса 27%,

- скорость движения комбайна 4,5-5,5 км/ч.

Были выбраны два наиболее значимых управляемых фактора эксперимента: частота вращения барабана, мин -1 ; зазор между барабаном и подбарабаньем (на выходе), мм. (табл. 1, табл.2)

В качестве критерия оптимизации приняли потери семян рапса (на выходе) за молотилкой.

Уровни факторов и интервалы варьирования эксперимента

Частота вращения барабана, мин -1

Зазор между барабаном и подбарабаньем на выходе, мм

Матрица двухфакторного эксперимента 2-го порядка Бокса-Бенкина

Фактические суммарные потери семян рапса при уборке

Потери во время исследований были разделены на качественные (сорные примеси, дробление), и количественные. Определение качественных потерь выполнялось в соответствии с требованием ГОСТ 10854-88, пробы брались в соответствии с ГОСТ 10852-86. Количественные потери определялись при помощи накладывания рамок. Рамки накладывались по три через равные расстояния на каждом проходе: длина рамки равна 3 м, ширина рамки при исследовании потерь семян равна величине захвата (для комбайна Sampo 500 равна 2,43 м).

По результатам эксперимента рассчитана математическая модель эксперимента и построена поверхность отклика (рис.1)

Рисунок 1 – Распределение суммарных потерь семян рапса (Y,%) в зависимости от частоты вращения барабана (Х₁), и зазора в подбарабанье (Х₂)

Математическая модель зависимости потерь семян рапса за молотилкой в кодовых обозначениях выглядит следующим образом:

где Y – суммарные потери семян за молотилкой, %;

x₁ – частота вращения молотильного барабана, (-1≤x₁≤1);

x₂ – зазор между барабаном и подбарабаньем, (-1≤x₂≤1).

При минимальном зазоре между барабаном и подбарабаньем 3 мм и максимальной частоте вращения молотильного барабана 900 мин -1 , наблюдаются минимальные расчётные потери семян рапса Y=6,07%. При увеличении зазора до 7 мм, а также уменьшении частоты вращения барабана до 700 мин -1 расчётные потери семян возрастают до Y=17,19%.

Семена рапса высокой влажности невозможно сохранить без искусственной сушки. Поэтому вопросы исследования режимов сушки рапса высокой влажности имеют актуальное значение. В связи с этим нами была поставлена цель исследовать процесс сушки рапса в толстом слое [2].

Задачей исследований являлось изучение динамики продолжительности сушки семян рапса на лабораторной сушилке от толщины слоя и первоначальной влажности.

Программой исследований предусматривалось проведение экспериментов по общим и частным методикам. Исследования проводились на лабораторной сушилке, на базе ГНУ СЗНИИМЭСХ (рис.2).

Рисунок 2 - Схема лабораторной установки для сушки рапса (вид сбоку)

Экспериментальная установка (рис. 2) представляет собой сушильную камеру (5) в которую сверху засыпаются семена рапса. Подогретый воздух от калорифера (2) с помощью вентилятора (3) через воздуховод (4) подается в сушильную камеру. Управление сушилкой осуществляется с помощью блока управления (1), скорость теплоносителя регулируется преобразователем частоты тока. Выгрузка семян производится подъемом одной стороны сушильной камеры подъемным устройством (6). Семена высыпаются через выгрузное окно (7) [3].

Высота высушиваемого слоя в сушилке составляла 45 см и была условно разделена на три зоны. Слой каждой зоны составляет 15 см.

Результаты экспериментов. Результаты наблюдений за скоростью движения теплоносителя с помощью термоанемометра ТКА-ПКМ 43 показали, что распределение средних величин скоростей теплоносителя по зонам высушиваемого слоя неодинаково. В результате исследования процесса сушки на экспериментальной сушилке получили кривые сушки и нагрева семян рапса по зонам А, В и С. (рис. 3).

Рисунок 3 - Изменение влажности W и температуры T семян рапса по высоте слоя (время сушки t=5 ч.)

Анализ показал, что наиболее интенсивно сушка проходит в зоне А, где происходит быстрый влагосъем, при этом температура рапса достигает наибольших значений. Рапс в зоне В, в основном предварительно прогревается, наблюдается незначительное увеличение его влажности в начале сушки, происходит процесс отлежки с перераспределением влаги.

Температура нагрева семян в сушильной камере не превышала 35ºС.

Процесс сушки верхних слоев зерна можно разделить на два периода (рис.4).

Рисунок 4 - Зависимость продолжительности сушки семян рапса по слоям при начальной влажности 27%.

В первый период зона С характеризуется значительным переувлажнением за счет влаги, испаренной теплоносителем из зоны А и В. Во втором периоде (после 2-х часов сушки см. рис. 4) влажность семян рапса вновь снижается. Количественная зависимость между начальной влажностью W_Н и временем сушки Т зоны А аппроксимировали полиномом второго порядка (R 2 =0,98):

Исследованиями установлено, что на экспозицию сушки семян рапса на лабораторной сушильной установке оказывает влияние высота загружаемого слоя рапса в сушилке. Наиболее рациональная высота высушиваемого слоя семян рапса, при начальной влажности 27%, составила 0,3 м. Верхние слои при данной высоте загрузки в основном предварительно прогреваются, наблюдается незначительное увеличение их влажности в начале сушки, происходит процесс отлежки рапса с перераспределением влаги.

Начальная влажность и режим сушки рапса оказывают значительное влияние на производительность и удельный расход энергии. Так при влажности семян рапса 22% и толщине слоя 0,45 м, производительность сушки снижается в 2,1 раза, а затраты электроэнергии (720кВт∙ч) на 1 тонну в 1,3 раза больше по сравнению с сушкой рапса толщиной слоя 0,3 м (550кВт∙ч).

1. Чугунов С.В., Власенков А.Н. Показатели работы комбайна Sampo 500 на уборке рапса //Сельское хозяйство: проблемы и перспективы / Сборник материалов межрегиональной научно-практической конференции, Великие Луки, РИО ВГСХА, 2009, с. 156-158.
2. Власенков А.Н., Чугунов С.В. Семян рапса можно собрать больше / Власенков А.Н., Чугунов С.В. // Сельский механизатор.-2012.-№6. С. 10-11.
3. Чугунов С. В. Специальная камера к универсальной сушилке / Сельский механизатор, №9, 2010, с. 26.

17.02.2014, 19:12 Несмиянов Иван Алексеевич
Рецензия: Актуальность работы не вызывает сомнений. Статья построена логично, имеет постановку задачи, методику исследования, результаты, имеющие практическую значимость и выводы. Однако, по моему мнению, фраза в названии статьи "Математические модели. " заявлена слишком громко для двух регрессионных уравнений, приведённых в статье. В целом работа хорошая, значимая, имеет конкретные результаты. РЕКОМЕНДУЕТСЯ К ПУБЛИКАЦИИ.

18.02.2014, 22:03 Назарова Ольга Петровна
Рецензия: Очень смутно это напоминает ПФЕ: - мало представлено откликов, - странная матрица планирования (у нее стандартный вид) - дана закодированная модель, причем (похоже взята готовая модель пакета Statistica6), не рассмотрены критерии для ПФЭ, - нет раскодированной модели, - Не выполнена оптимизация. Не рекомендуется к печати. Не ответили на поставленные вопросы!

19.02.2014 10:10 Ответ на рецензию автора Власенков Алексей Николаевич:
Уважаемая Ольга Петровна, позвольте ответить на вашу рецензию: - В статье представлена закодированная модель для упрощения восприятия, так как у нас численные значения факторов отличаются более чем на 2 порядка; - Тем, кто занимается уборкой семян рапса известно, что основным показателем качества выполнения уборочных работ являются - потери семян. Влиять на данный показатель, комбайнёр может только изменением настроек зерноуборочного комбайна, в данной статье приведён диапазон регулировок агрегатов комбайна на основе аналитического обзора литературы. Оптимизацией является процесс нахождения экстремума функции, т. е. выбор наилучшего варианта из множества возможных. В нашем случае присутствуют два конструктивных ограничения максимальная частота вращения барабана и минимальный зазор в подбарабанье, оптимальные параметры работы молотильно - сепарирующего устройства при минимуме потерь даны в выводе 2 данной статьи.

За последние 3 сезона (2016-2018 года) годовое производство рапса в Украине выросло с 2,3 до 3,3 млн тонн. Такое количество семян предусматривает значительные затраты на их послеуборочную обработку, в том числе и сушку. Так как для уборки данной культуры оптимальной является влажность 12%, а для длительного хранения необходимо обеспечить 7-8%, то процессы сушки и активного вентилирования являются неотъемлемой частью технологий послеуборочной обработки рапса.

В свою очередь, семена рапса имеют некоторые особенности, влияющие на организацию их сушки. Во-первых, достаточно высокая масличность культуры (около 40%) требует мягких и длительных режимов сушки, обеспечивающих минимальное влияние на липидный комплекс семян. Во-вторых, рапс является мелкосемянной культурой, что обуславливает особенности аэродинамических характеристик слоя семян, в том числе и сопротивления перемещению сушильного агента, при конвективной сушке.

Таким образом, вопросы совершенствования технологий сушки рапса являются актуальными, а основным направлением их решения является внедрение нового эффективного сушильного оборудования. Кроме того, с учетом постоянно растущей интенсивности производства предлагаемые способы сушки должны обеспечивать достаточно высокую скорость процесса при минимальном влиянии на качество. Одним из таких способов может быть принята сушка в фонтанирующем слое. Результаты исследования основных параметров сушки рапса в фонтанирующем слое приведены ниже.

Цель и задачи

Основной целью проводимых исследований является оценка технологической возможности и эффективности сушки рапса с использованием фонтанирующего слоя.

В связи с этим первоочередными задачами являются:

определение режимных параметров фонтанирования слоя рапса;
исследование кинетики сушки рапса в фонтанирующем слое;
определение влияния режимных параметров сушки на скорость процесса и качественные показатели семян рапса.

Особенности

Понятие фонтанирующего слоя не является новым и характеризует массу сыпучего материала, сквозь которую продувается поток газа, со скоростью, превышающей скорость витания отдельных частиц. До недавнего времени такое состояние считалось частным случаем псевдоожиженного слоя, но фонтанирующий слой имеет некоторые не присущие псевдоожиженному слою характеристики, благоприятствующие его обособленности. Основным отличием между данными состояниями является разница между площадями подачи агента ожижения. Так, при псевдоожижении агент подается под слой по всей его площади, а при фонтанировании – через отверстие, площадь которого значительно меньше площади поверхности слоя. В результате фонтанирующий слой имеет ядро, в котором происходит интенсивное перемешивание агента ожижения с материалом и периферийные сползающие слои с достаточно плотной укладкой частиц (рис. 1). Данный факт делает фонтанирующий слой привлекательным для ведения процессов сушки [1].

Рис. 1. Схема фонтанирующего слоя: 1 — ядро фонтана; 2 — восходящие ветви фонтана; 3 — ниспадающие ветви фонтана; 4 — кольцевой сползающий слой

Сушка в фонтанирующем слое может являться одним из способов приближения, с одной стороны, к использованию максимально высокой температуры сушильного агента и снижению его расхода, а с другой стороны, максимального приближения к безградиентному режиму сушки как наиболее эффективному способу [2]. Это связано с тем, что при таком способе сушки имеют место две зоны: активная (ядро фонтана), в которой зерно контактирует с высокотемпературным сушильным агентом в течение достаточно короткого времени, и пассивная (периферийная), в которой находится основная масса высушиваемого зерна, где контакт с сушильным агентом отсутствует. Между этими зонами существует активный обмен материалом, так что каждая частица в течение времени τ_А находится в активной зоне, а в течение времени τ_Б – в балластной зоне, при этом время одного цикла обмена между зонами составляет τ_ц= τ_А+τ_Б .

Полагая, что вследствие интенсивного перемешивания материала параметры поверхности частиц в обеих зонах отличаются несущественно, условие на границе частицы может быть представлено в виде:

где u– влагосодержание материала;

ρ_т– плотность твердой фазы;

a_m – коэффициент массопроводности в твердом материале;

β – коэффициент межфазного массообмена;

x – среднее влагосодержание сушильного агента;

x_n– влагосодержание сушильного агента у поверхности частицы.

Левая часть соотношения представляет собой количество влаги, поступившее изнутри к поверхности частицы за все время τ_ц . В балластной зоне влага продолжает перемещаться к поверхности частиц за счет имеющихся внутренних градиентов, несмотря на отсутствие контакта с сушильным агентом (воздухом). В правой части – количество влаги, отведенной от частицы за время контакта с воздухом в ядре фонтана τ_А . Коэффициент интенсивности процесса определим из выражения:

где m_a– масса материала в активной зоне (в ядре фонтана);

m – общая масса материала в сушильном агрегате.

С учетом этого условия массообмена на границе частиц могут быть представлены в виде:

где R – радиус частицы;

Bi_m — массообменный критерий Био.

Из этого следует, что при снижении k_ин (т.е. увеличении балластной массы) и постоянстве второго сомножителя в правой части градиент влагосодержания падает, и процесс сушки приближается к безградиентному. На самом деле с падением градиента сомножитель (x_n-x) также уменьшается. Расчеты по нагреву влажного материала (зерна пшеницы), представленные в [2], показывают, что при уменьшении k_ин с 1 до 0,05 (в 20 раз) температура сушильного агента может быть увеличена с 66°С до 186°С (в 2,8 раза), удельный расход воздуха уменьшен в 3,9 раза, тепловой КПД повышен с 0,503 до 0,558. При этом время сушки увеличилось в 2 раза, а производительность — в 10 раз.

Возможно еще более радикальное повышение эффективности сушки с балластной зоной путем импульсного чередования активной сушки и паузы. При этом скорость сушки в активной фазе максимальна, а в паузе идет выравнивание температур и влагосодержания в частицах. В очередной активной фазе сушка начинается как бы сначала и идет с максимальной скоростью.

Таким образом, сушка в фонтанирующем слое характеризуется рядом особенностей:

быстрый нагрев высушиваемого материала;
возможность использования теплоносителя с более высокими температурами в сравнении с сушкой в плотном малоподвижном слое;
постоянное перемешивание в слои материала, что обеспечивает равномерность тепломассообменных процессов;
наличие сползающего плотного слоя около стенок рабочей камеры, что обеспечивает отлежку высушиваемого материала при постоянной температуре.

Конструктивные параметры и режимы

Для исследования процесса сушки рапса в фонтанирующем слое использовалась лабораторная установка с конусной рабочей камерой (рис. 2) [3].

Основной процесс осуществляется в рабочей камере 1, выполненной в виде перевернутого усеченного конуса. Посредством патрубка 3 к вершине конуса подводился агент сушки и ожижения, нагнетаемый с помощью центробежного вентилятора. Нагрев агента осуществлялся в электрокалорифере 2, а регулировка его температуры – с помощью ЛАТРа 4, которым обеспечивалось изменение напряжение питания ТЭНов калорифера.

Рис. 2. Лабораторная установка для исследования процесса сушки зернистых материалов в фонтанирующем слое: 1 — конусная рабочая камера; 2 — электрокалорифер; 3 — патрубок подачи агента сушки и ожижения; 4 — ЛАТР; 5 — труба Вентури; 6 — пневмоэлектрические преобразователи; 7 — персональный компьютер

Для визуального контроля фонтанирования и подбора оптимального угла раствора конуса использовались прозрачные рабочие камеры из ПВХ. Установлено, что наилучшее фонтанирование обеспечивается при угле наклона образующей конуса в 46°. После этого была изготовлена металлическая рабочая камера с таким же углом, на которой и проводились основные эксперименты. Диаметр входного отверстия камеры составляет 60 мм, а высота — 550 мм.

Для отработки параметров фонтанирования и режимов сушки использовались три разных способа формирования фонтанирующего слоя рапса (рис. 3).

Рис. 3. Способы формирования фонтана: а) с осевой подачей агента; б) с осевой и периферийной подачей агента; в) с кольцевой вставкой

На рис. 3(а) показан классический способ фонтанирования, который характеризуется осевым вертикальным введением агента ожижения (и сушки) через газораспределительное устройство, расположенное в нижней части рабочей камеры. Для большего насыщения слоя агентом, а также активизации движения газа в балластной зоне используется периферийное введение воздуха через перфорацию вдоль образующей конуса рабочей камеры (рис. 3(б)) [4]. С целью уменьшения объема и массы материала, который необходимо поднимать агенту, при формировании ядра фонтана используют кольцевую вставку, диаметр которой равен диаметру газораспределительного отверстия (рис. 3(в)). При этом обеспечивается четкое разграничение между ядром фонтана и балластной зоной. Переход материала из сползающего слоя в ядро осуществляется через зазор между кольцевой вставкой и газораспределительной решеткой. Величина зазора подбирается экспериментально.

Результаты

Рис. 4. Кривые сушки рапса в фонтанирующем слое при варьировании температур и расходов агента сушки: а) температура агента сушки 60°С, расход 0,017 к/с (верхние кривые) и 0,021 кг/с (нижние кривые); б) температура агента сушки 80°С, расход 0,017 к/с (верхние кривые) и 0,021 кг/с (нижние кривые)

Во всех случаях масса зернового материала составляла 0,3 кг. Начальная влажность зерна формировалась искусственно, вводом необходимого количества воды в массу семян, помещенных в герметичную емкость и выдерживания в течение нескольких суток для равномерного распределения. Во всех экспериментах с рапсом устойчивость фонтанирующего слоя достигалась установкой кольцевой вставки по оси ядра фонтана.

Приведенные результаты показывают, что с ростом температуры агента сушки влияние его расхода на время сушки уменьшается. Дополнительная периферийная подача холодного воздуха привела к некоторому положительному эффекту на начальных этапах сушки, при удалении свободной влаги (рис. 3(б), нижняя кривая для начальной влажности 10%). Это подтверждает вышеприведенные рассуждения о целесообразности охлаждении зерна в балластной зоне.

Затем были проведены эксперименты по сушке рапса с повышенной начальной влажностью (20%), полученной замачиванием его и упаковкой в герметичную емкость. При этом имело место наличие свободной влаги на поверхности зерен. Результаты сушки представлены на рис. 5. Обращает внимание тот факт, что периферийная подача холодного воздуха в этом случае не дает положительного эффекта, что связано, по-видимому, с наличием значительного количества влаги на поверхности семян, и охлаждение их в балластной зоне замедляет их удаление в ядре фонтана.

На рис. 6 приведены в едином масштабе результаты по сушке в фонтанирующем слое рапса различной начальной влажности при одинаковых параметрах агента сушки по температуре и расходу.

Рис. 5. Влияние температуры и расхода сушильного агента на сушку семян рапса с влажностью, полученной замачиванием в фонтанирующем слое с периферийной продувкой холодным воздухом: 1 – температура сушильного агента 80°С, расход 0,017 кг/с с периферийной продувкой; 2, 3 – температура сушильного агента 90°С, расход 0,013 кг/с с периферийной подачей воздуха и без нее

Рис. 6. Кривые сушки семян рапса в фонтанирующем слое с цилиндрической осевой вставкой при начальной влажности 8%, 10%, 12% и 20%; температура агента сушки — 80°С, расход — 0,017 кг/с

Выводы

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие основные выводы:

использование фонтанирующего слоя является эффективным способом увеличения скорости сушки семян рапса;
эффективность процесса сушки повышается с ростом температуры агента сушки;
при температурах агента сушки 80°С и более увеличение расхода агента не имеет существенного влияния на скорость процесса;
периферийная подача холодного воздуха в балластный слой дает лишь незначительный эффект в начальный период сушки, при наличии свободной влаги на поверхности семян.

Литература

Матур К. Фонтанирующий слой (пер. с англ.) / К.Матур, Н.Эпстайн. – Химия ЛО. – Л., 1974. – 288 с.
Разин М.М Об основных способах снижения теплопотребления в процессах конвективной сушки / М.М. Разин // Инженерно-физический журнал. – 2010. – Т. 83, №2. – С. 255-263.
Тимошенко В.И. Методика экспериментального обоснования технологических параметров аппаратов с применением фонтанирующего слоя / Ю.В. Кнышенко, Ю.Г. Ляшенко, А.Е. Дешко, А.В. Осадчий // Наука та інновації. – Т.4, №2. – С. 21-32.
Акулич П.В. Термогидродинамические процессы в технике сушки / Акулич П.В. – Минск: Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАНБ, 2002. – 268 с.

Кнышенко Ю.В., кандидат технических наук, Институт технической механики НАНУ и НКАУ, Купченко А.В., Мнацаканян И.А., Пашкова Е.С., Днепропетровский государственный аграрный университет

Сушка опилок своими руками – процесс не самый простой, но материально оправданный, поскольку разнообразные способы дальнейшего вторичного применения опилок позволяют реально экономить свои средства. Даже при сжигании опилки отдают энергию, обладающую собственной стоимостью.

Вопрос о сушке опилок в домашних условиях поэтому и пользуется массовым спросом и популярностью.

Опилки: способы применения

Опилки после определённой обработки пригодны в совершенно разных сферах применения:

Опилки используют как вид топлива в твёрдотопливных котлах. Особенно удобны в виде пеллет, или топливных брикетов.
Опилки широко используют для утепления помещений. Такому утеплителю в отличие от большинства синтетических аналогов не страшны резкие перепады температуры и влажности.
Используют их и при домашнем копчении. Специалисты подтвердят, что лучшее качество готовых продуктов гарантировано при применении именно опилок в качестве горючего материала.
Опилки ценятся и садоводами, благодаря способности аккумулировать и надолго задерживать влагу, подавлять рост сорняков, они пригодны для удобрения почв.

Это далеко не полный перечень вариантов полезного применения опилок в хозяйстве, садоводстве или строительстве. И нужны они главным образом в сухом виде.

Как и чем можно сушить опилки

Аэродинамический способ
Вакуумный способ
Инфракрасный способ
Сверхвысокочастотный способ (СВЧ)
Конденсационный способ
Сушка опилок с конвективным теплообменом

На настоящий момент наиболее оптимальными признаны аэродинамический способ и конвекционные сушилки (с применением барабанных установок).

ВАЖНО!

Все сушильные установки пожароопасны. Следует тщательно соблюдать все условия их монтажа и использования.

Аэродинамическая сушка

Сушка опилок при этом методе производится горячим воздухом.

В подобную сушильную установку включается в данном случае несколько частей:

Теплогенератор
Вентилятор
Линия сушки
Просеиватель
Циклон
Печь

К плюсам метода относится сравнительно меньший размер установки. А к минусам – сложность технологического исполнения, а также предварительное исполнение комплекса расчётов с учётом площади поверхности обрабатываемого материала, его физических характеристик, параметров и скорости осушителя.

ВАЖНО!

Выбирая сушилку, обращайте внимание на её технические параметры. Чем выше объём сушилки, тем больше должна быть мощность теплогенератора.

Барабанная сушка

Производство сублимированного топливного сырья из сырых опилок возможно при использовании сушки горячим воздухом, нагнетаемым с помощью вентиляторов. Вода их опилок испаряется при конвективном теплообмене.

Чтобы опилки высушивались качественнее, обеспечивают их непрерывный контакт с теплоносителем: нагретым в теплогенераторе воздухом или газами от топки.

Наиболее удачное решение для реализации этого варианта — применение сушилки барабанного типа, соединённой с теплогенератором. При вращении барабана в зону действия струи горячего воздуха постоянно подставляется свежая порция опилок. Специальные лопатки внутри барабана перемешивают опилки, влага испаряется в окружающую среду естественным образом.

Сушильные барабаны наиболее дёшевы из всех вариантов сушки опилок при отличном КПД и простоте исполнения и эксплуатации. Установку несложно собрать и самостоятельно своими руками, имея соответствующие схемы. К недостаткам метода можно отнести сравнительно крупные габариты сушильного агрегата, что может усложнить транспортировку при возникновении такой надобности.

Вакуумная сушка

У технологии вакуумной и СВЧ-сушки имеется общая характеристика — выпаривание воды производится при температуре, большей чем температура закипания воды. При сушке по вакуумному методу идут две фазы превращения воды: переход из жидкости в пар, из пара в жидкость.

Этот способ предполагает переброс пара и воды к внешней поверхности сырья, испаряясь пар улетучивается в атмосферу. При испарении воды с поверхности сырья её температура резко понижается до температуры вокруг, процесс сушки сразу замедляется. Для его ускорения следует разрушить пограничный верхний слой на поверхности сырья или заметно его сузить.

— с нагревом материала циклическим способом;
— с нагревом сырья контактным способом.

Отметим, в первом случае в камерах прежде всего осуществляется нагрев сырья, а затем его вакуумирование. Производится повтор нескольких таких циклов до полного высушивания. Тепло передаётся конвективно.

К ощутимым минусам вакуумного метода относится большая продолжительность процесса сушки, большие энергозатраты на постоянное нагревание/охлаждение сырья и камеры для сушки.

Сушка с использованием СВЧ

В последнее время особое внимание привлекает применение в технологиях различного характера сверхвысоких частот (СВЧ). Так и в исследуемой нами теме одним из наиболее перспективных способов является внедрение СВЧ-энергии.

Под воздействием повышающейся температуры внутри сырья при СВЧ-нагревании усиливается давление паров, что означает выработку избыточного внутреннего давления пара внутри материала по сравнению с внешним давлением. Это способствует резкому повышению интенсивности сушки.

СВЧ-способом опилки можно так же быстро высушить, как и при вакуумном способе, но СВЧ-камеры гораздо компактнее и меньше весят.

На современном рынке наблюдается плачевная картина: нередко возникающие варианты СВЧ-сушилок уже спустя год-два бесследно пропадают. Это связано с тем, что они производятся без полного учёта технологических процессов при сушке СВЧ и потому неконкурентоспособны.

Несомненно, самым результативным могло бы стать объединение вакуумной сушки с СВЧ. Но стоит ли игра свеч, рассматривайте в каждом конкретном варианте, учитывая все факторы.

— Во-первых, вакуумные камеры для сушки опилок не слишком бюджетный вариант;
— Во-вторых,соединение метода вакуумной сушки с диэлектрическим нагревом определённо потребует ощутимых вложений
— В-третьих, СВЧ-сушка способствует стерилизация сырья
— В-четвёртых, вакуумно-диэлектрические установки целесообразно приобретать и устанавливать в случаях, когда требуется сушка на низких температурах.

Просушивание опилок предполагает учёт комплекса характеристик, среди которых:

характеристики осушителя;
скорость движения агента через сырьё;
площадь поверхности.

Тщательно и вдумчиво изучите технические параметры сушилки для опилок. При окончательном решении о приобретении исходите из задач именно вашего случая.

ВАЖНО!

При выборе технологии сделайте приблизительные расчёты её рентабельности в вашем конкретном случае, чтобы затраты на её покупку не перекрыли возможную прибыль от дальнейшего использования.

Стоит упомянуть и ленточные сушилки, весьма экономичные и простые в эксплуатации. Но они изначально проектировались для высушивания огромных объёмов сырья и применения на крупных предприятиях. К тому же они стоят на порядок дороже.

Шевцов А. А., Бритиков Д. А., Фролова Л.Н, Лесных А. С. согласно предложенному способу осуществляют сушку в осциллирующих режимах по несимметричной схеме осцилляции чередованием интервалов нагрева в псевдоожиженном слое и охлаждения воздухом с влагосодержанием 0,006…0,007 кг/кг в плотном фильтрующем слое. Соотношение интервалов нагрева и интервалов охлаждения составляет 2:1. После каждого интервала нагрева продукта вводят антиоксидант Эндокс. Температура и скорость воздуха в первом интервале нагрева соответственно составляют 350…352К и 6,5…7,0 м/с, в каждом последующем интервале нагрева температура воздуха повышается на 4…5 К, а его скорость снижается на 0,15…0,2 м/с. Температура и скорость воздуха на интервалах охлаждения постоянны и поддерживают значения 288…290 К и 1,8…2,0 м/с соответственно. Сушку осуществляют до достижения конечной влажности семян рапса 8,0…8,3 %. Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность процесса стабилизации продукта, снизить общую микробиологическую обсемененность, интенсифицировать и снизить энергетические затраты процесса обработки исходного продукта и увеличить срок хранения семян рапса [1].

Голубкович А. В., Павлов С. А., Измайлов А. Ю.утверждают, что при длительном хранении влажность семян не должна превышать 8 %. В связи с этим после предварительной очистки более влажные семена рапса должны подвергаться немедленной сушке. Сушка семян рапса — самое уязвимое звено во всей цепи их обработки. Даже при незначительном перегреве всхожесть семян снижается. При использовании шахтных сушилок для сушки семян рапса влажностью более 18 % должна применяться двухфазная сушка. Она позволяет быстро просу шить семенной материал, не снижая его качества. В первой фазе, когда температура теплоносителя составляет 40°С, а температура нагрева зерна 35°С, влажность семян снижают на 3–4 %. Во второй фазе сушки температура теплоносителя повышается до 45–50°С, а нагрев семян до 40–45°С. После предварительной очистки и сушки семена охлаждают до 16–18°С, затем проводят первичную очистку на передвижных и стационарных машинах. На этой операции из семенного материала выделяют крупные, мелкие и легкие примеси, отличающиеся физико-механическими свойствами от семян рапса. По исследованиям засоренность рапсового вороха до очистки составляет 82 %. Основными примесями были: стручки рапса — 42 %, сурепка дикая — 24 %, другие примеси — 34 %. Очищенные и высушенные семена реализуются или транспортируются на хранение в зернохранилище с активным вентилированием. Основным условием хранения семян рапса является соблюдение температурного и влажностного режимов. При температуре хранения 5°С и влажности 8 % семена рапса могут храниться до 10 лет. Повышение же влажности только на 1 % сокращает срок хранения на половину. Это касается и температуры хранения. Как сухой, так и влажный рапс с использованием компрессорного холодильника можно хранить много недель. Семена рапса влажностью 17 %, но при температуре 5°С могут храниться более месяца. Из-за относительно высокой склонности зерен к прорастанию температура хранения не должна превышать 15°С. Это относится как к сухому, так и к влажному рапсу [2].

Шевцов А. А., Дранников А. В., Бритиков Д. А., Воронова Е. В.предлагают способ управления процессом сушки зерна, который предусматривает предварительный подогрев влажного зерна, его сушку и охлаждение; подачу смеси отработанного сушильного агента после сушки и охлаждения зерна в циклон для очистки от содержащихся в ней взвешенных твердых частиц; охлаждение и осушение смеси в холодоприемнике пароэжекторной холодильной машины; подогрев одной части смеси в конденсаторе пароэжекторной холодильной машины и калорифере с последующей подачей сначала на сушку, а затем в циклон с образованием замкнутого цикла, охлаждение зерна другой частью смеси; получение рабочего пара в парогенераторе с электронагревательными элементами и предохранительным клапаном и его подачу под давлением 0,8…1,0 МПа в сопло эжектора, создавая при этом пониженное давление 0,0009…0,001 МПа и температуру 4…7°C в испарителе пароэжекторной холодильной машины с рециркуляцией хладагента в холодоприемнике; подачу паров хладагента и рабочего пара после эжектора с давлением 0,2…0,3 в конденсатор для подогрева сушильного агента; подачу одной части конденсата, образовавшегося в конденсаторе, в испаритель для пополнения убыли воды и отвод другой его части вместе с конденсатом, образовавшимся при охлаждении сушильного агента в холодоприемнике, сначала в сборник конденсата, а затем в парогенератор с образованием замкнутого цикла; измерение расхода зерна перед сушкой, влажности и температуры зерна до и после сушки, температуры охлажденного зерна, температуры и расхода сушильного агента в зонах сушки и охлаждения, величины разрежения в испарителе и расхода эжектируемого пара хладагента из испарителя, температуры хладагента в испарителе, уровня конденсата в испарителе; по измеренным значениям расхода и влагосодержания смеси сушильного агента после сушки и охлаждения зерна определяют количество водяных паров в отработанном сушильном агенте, по которому устанавливают коэффициент эжекциипароэжекторной холодильной машины воздействием на соотношение расходов рабочего пара, подаваемого в сопло эжектора и эжектируемого из испарителя, путем изменения расхода рабочего пара; определяют текущее значение коэффициента теплопередачи от хладагента к сушильному агенту через охлаждающую поверхность холодоприемника; причем при отклонении температуры сушильного агента, подаваемого на охлаждение зерна от заданного интервала значений в сторону увеличения, увеличивают коэффициент теплопередачи путем увеличения коэффициента эжекции воздействием на увеличение расхода рабочего пара на входе в сопло эжектора, а при отклонении температуры сушильного агента, подаваемого на охлаждение зерна от заданного интервала значений в сторону уменьшения, уменьшают коэффициент теплопередачи путем уменьшения коэффициента эжекции воздействием на уменьшение расхода рабочего пара на входе в сопло эжектора; при этом по температуре сушильного агента после конденсатора устанавливают расход пара в калорифер и расход сушильного агента в зону сушки с коррекцией по температуре и влажности зерна после сушки; по температуре сушильного агента после холодоприемника устанавливают расход сушильного агента в зону охлаждения. Способ позволяет сузить интервал отклонения параметров сушильного агента от заданных значений, а следовательно, стабилизировать режим сушки в области заданных технологических свойств зерна; сократить поле допуска на конечную влажность, снижая ее разброс на 0,1…0,5 %; повысить производительность сушилки на 5…10 % и снизить удельные энергозатраты на 5…10 % за счет рационального использования потенциала сушильного агента в контуре рециркуляции, обусловленного точностью управления его параметрами [3].

Федоренко В. С., Романов Б. А., Горохов С. М. зарегистрировали изобретение, которое относится к приборам для измерения температуры сыпучих материалов, в частности для измерения температуры при сушке зерна. Термоподвеска для измерения температуры при сушке зерна содержит входной источник питания, датчики температуры, заключенные в пластиковую оболочку, и электронное устройство, опрашивающее эти датчики. Между датчиками температуры и пластиковой оболочкой расположен гибкий заземленный на корпус экран из токопроводящего материала, а датчики температуры снабжены гальванической изоляцией, при этом между гальванически изолированным заземлением датчиков и/или заземлением входного источника питания и корпусом установлен защитный элемент — варистор, обеспечивающий стекание электростатического заряда, когда его потенциал больше величины U, и гальваническую развязку электрических цепей при потенциале, меньшем U, где 460≤U≤480 В. При использовании изобретения должны обеспечиться исключение накапливания статического электричества на металлических элементах конструкции и внутренних электрических цепях, которое выводит из строя как электронные датчики температуры, расположенные внутри термоподвески, так и контроллер, электрически соединенный с этими датчиками [4].

Шевцов А. А., Бритиков Д. А., Фролова Л.Н, Лесных А. С. Способ сушки семян рапса. Патент РФ № 2416919 от 26.10.2009
Голубкович А. В., Павлов С. А., Измайлов А. Ю. Способ сушки семян и зерна. Патент РФ № 2450223 от 01.06.2010.
Шевцов А. А., Дранников А. В., Бритиков Д. А., Воронова Е. В. Способ управления процессом сушки. Патент РФ № 2422408 от 09.11.2011.
Федоренко В. С., Романов Б. А., Горохов В. М. Термоподвеска для измерения температуры при сушке зерна. Патент РФ № 2358215от 29.11.2007.
Пирожинский С. Г., Лукин А. А., Ребезов М. Б. Основы бизнес-процесса инновационной деятельности предприятий перерабатывающей отрасли // Вестник торгово-технологического института. 2011. № 1 (4). С. 141–144.
Амирханов К. Ж., Асенова Б. К., Смольникова Ф. Х., Ребезов М. Б. и др. Технология сухих зерновых продуктов и пищеконцентратов. Алматы, 2016.
Зинина О. В., Кизатова М. Ж., Ребезов М. Б., Третьяк Л. Н., Набиева Ж. С. Инновационное планирование научных разработок в пищевой промышленности. Алматы, 2016.

Основные термины (генерируются автоматически): семя рапса, измерение температуры, температура хранения, влажность семян, влажный рапс, предварительная очистка, рапсовая культура, семенной материал, Совершенствование сушки, сушильный агент.

Читайте также: