КОНТРОЛЬ ЗА ПРОЦЕССОМ СУШКИ

Сушка является обязательным процессом послеуборочной обработки в Нечерноземной зоне РФ. При неблагоприятных усло­виях уборки потребность в сушке возникает и во многих других районах нашей страны.

Сушке подлежат все семена с влажностью выше критического уровня. Наиболее эффективно проводить сушку сразу же после уборки.

Зерновой ворох перед сушкой очищают на зерноочи­стительных машинах. При этом влажность семян снижается на 1-2 % за счет удаления более влажных сорня­ков, улучшается сыпучесть и воздушная проницаемость.

В сельском хозяйстве применяется два типа зерносушилок - шахтные производительностью от 2 до 16 т/час и барабанные производительностью 2-8 т/час.

Рассчитываем фактическую производительность выбранной зерновой шахтной сушилки СЗШ-16 пункта послеуборочной доработки зерна.

Паспортная производительность сушилок рассчитана по пшенице. Для определения производительности су­шки на других культурах вводится переводной коэффициент К, характеризующий влагоотдающую способность зер­на по сравнению с пшеницей.

 

Коэффициент влагоотдачи К Производительность СЗШ-16

Пшеница, овес, ячмень 1,0 16 т/час

Рожь 1,1 17,6 т/час

 

Зерновая масса, поступающая на сушку, должна иметь влажность не выше 16 %, на которую рассчитана паспортная производительность сушилок. При сушке зерна каждый процент влажности сверх 16 % ведет к снижению производительности сушилки на 5 %.

 

Продовольственное зерно:

1. Влажность пшеница озимая = 17 – 16 = 1 * 5 = 5 %

16 т/час * 5 % / 100 % = 0,8 т/час

16 т/час – 0,8 т/час = 15,2 т/час

Таким образом, фактическая производительность сушилки СЗШ-16 при сушке зерна пшеницы озимой влажностью 17 % будет составлять 15,2 т/час.

2. Влажность пшеница яровая = 22 – 16 = 6 * 5 = 30 %

16 т/час * 30 % / 100 % = 4,8 т/час

16 т/час – 4,8 т/час = 11,2 т/час

Таким образом, фактическая производительность сушилки СЗШ-16 при сушке зерна пшеницы яровой влажностью 22 % будет составлять 11,2 т/час.

 

 

3. Влажность ячмень = 18,5 – 16 = 2,5 * 5 = 12,5 %

16 т/час * 12,5 % / 100 % = 2 т/час

16 т/час – 2 т/час = 14 т/час

Таким образом, фактическая производительность сушилки СЗШ-16 при сушке зерна ячменя влажностью 18,5 % будет составлять 14 т/час.

4. Влажность овес – 16 %

Фактическая производительность сушилки СЗШ-16 при сушке зерна овса влажностью 16 % останется паспортной – 16 т/час.

5. Влажность рожь озимая = 21 – 16 = 5 * 5 = 25 %

17,6 т/час * 25 % / 100 % = 4,4 т/час

17,6 т/час – 4,4 т/час = 13,2 т/час

Таким образом, фактическая производительность сушилки СЗШ-16 при сушке зерна ржи озимой влажностью 21 % будет составлять 13,2 т/час.

При сушке семенного зерна фактическая производительность (ФП) сушилок снижается на 50 %, т.е. на половину.

ФП при сушке пшеница озимая = 15,2 / 2 = 7,6 т/час

ФП при сушке пшеница яровая = 11,2 / 2 = 5,6 т/час

ФП при сушке ячмень = 14 / 2 = 7 т/час

ФП при сушке овес = 16 / 2 = 8 т/час

ФП при сушке рожь озимая = 13,2 / 2 = 6,6 т/час

Далее рассчитываем сменную производительность (СП) сушилки СЗШ-16 при продолжительность работы пункта послеуборочной доработки зерна (18 часов/день),

Продовольственное зерно:

СП пшеница озимая = 15,2 т/час * 18 часов = 273,6 т/день

СП пшеница яровая = 11,2 т/час * 18 часов = 201,6 т/день

СП ячмень = 14 т/час * 18 часов = 252 т/день

СП овес = 16 т/час * 18 часов = 288 т/день

СП рожь озимая = 13,2 т/час * 18 часов = 237,6 т/день

Семенное зерно:

СП пшеница озимая = 7,6 т/час * 18 часов = 136,8 т/день

СП пшеница яровая = 5,6 т/час * 18 часов = 100,8 т/день

СП ячмень = 7 т/час * 18 часов = 126 т/день

СП овес = 8 т/час * 18 часов = 144 т/день

СП рожь озимая = 6,6 т/час * 18 часов = 118,8 т/день

 

Существующие сушилки имеют ряд недостатков: необходимость повторных пропусков, неравномерность на­грева семян в сушильной камере или барабане, невыдерживание стабильного режима. В шахтных сушилках нельзя сушить семена влажностью выше 30 %, с высо­кой засоренностью. Производительность большинства сушилок недостаточна. Задержка с сушкой свежеубранных семян и отсутствие вентилируемых емкостей отри­цательно влияют на темп уборки, возрастают потери урожая в поле и на току. Из за недостатка сушилок за­водского изготовления в хозяйствах используют простейшие напольные установки с активным вентилированием. Благодаря простоте конструкции, возросшему вы­пуску воздухо-подогревателей и теплогенераторов, при­меняемых в качестве силовой установки, такие сушилки можно построить своими силами. Это позволяет быстро и без больших капитальных затрат уменьшить дефицит сушильной техники.

Процесс сушки основан на сорбционных свойствах зерна, на его способности испарять влагу при давлении паров воды в зерне выше давления окружающей среды. Влагоотдача усиливается при увеличении разности дав­лений паров воды в зерне и воздухе, что достигается за счет повышения их температуры.

Сушка семян включает следующие физические явле­ния:

передачу тепла от агента сушки (нагретый воздух или газо-воздушная смесь) к зерну; испарение влаги с поверхности зерна и диффузия па­ров в окружающую среду; движение влаги из центральных слоев зерна к по­верхности.

Внутри зерна влага перемещается вследствие влагопроводности из зоны с большей концентрацией в зону с меньшей концентрацией до установления относительного равновесия. Кроме того, при наличии температурного градиента влага перемещается по ходу потока тепла вследствие термовлагопроводности. Вначале, когда прогрев зерна и тепловой поток направлен от поверхности к центру, сушка затруднена. Когда же зерно прогревает­ся, влага от центра к периферии перемещается под влиянием влагопроводности и термовлагопроводности.

Влага обычно испаряется с поверхности зерна, но, если процесс протекает очень быстро и опережает приток влаги из центральных слоев, зона испарения перемещается внутрь зерна. Поэтому съем влаги за один пропуск семенного зерна через сушилку ограничен до 4-6 %.

Процесс сушки можно представить в виде трех пери­одов:

1. Сравнительно короткий период прогрева, когда сушка замедлена из-за пониженной температуры семян и нежелательного направления потока влаги под влиянием температурного градиента от поверхности к центру.

2. Период постоянной скорости сушки прогретых се­мян, когда испарение влаги с поверхности зерна не ли­митировано ее притоком из внутренних слоев. При до­статочно высокой первоначальной влажности семян по­рядка 20-22 % и выше испарение происходит, как со свободной поверхности воды. Скорость процесса определяется разностью парциальных давлений паров на по­верхности материала и в окружающей среде и, следова­тельно, зависит от параметров агента сушки (темпера­тура, влажность, скорость движения воздуха) и способ­ности семян к влагоотдаче. Температура семян в этот пе­риод постоянна.

3. Период убывающей скорости сушки начинается с момента, когда приток влаги оказывается недостаточ­ным и поверхностные слои зерна менее насыщены вла­гой, чем внутренние.

При выборе режима работы сушилки исходят из мак­симально допустимой температуры нагрева семян, при которой сохраняется их качество и обеспечивается наи­большая производительность сушилки.

Зерно проходит через сушилку за 30-60 мин. За это время оно не успевает прогреться до температуры агента сушки (смеси топочных газов с воздухом). Поэтому в шахтных и барабанных сушилках температура агента сушки всегда поддерживается на более высоком уровне, чем предельно допустимая температура нагрева зерна. Для основных зерновых культур температура нагрева со­ставляет 40-45 °С, а температура агента сушки 55-70 - у шахтных сушилок и 90-130 °С - у сушилок барабанно­го типа.

Оптимальный режим сушки увязывают с влажностью семян и конструкцией сушилки. Семена с влажностью 26-30 % нагревают при сушке не выше 38-40 °С, с влаж­ностью 18-20 % - до 45 °С.

При высокой температуре нагрева семян (60° и вы­ше), особенно в сочетании с высокой первоначальной влажностью, может наступить денатурация белков, частичный распад крахмала, что снижает всхожесть и ухудшает хлебопекарные качества зерна. При повыше­нии температуры нагрева до 70° частично разлагаются жиры, увеличивается кислотное число жира. При темпе­ратуре 80-100° полностью инактивируются ферменты. На качество семян при сушке влияет также скорость обезвоживания, которая зависит от рода семян и их влажности.

При быстром обезвоживании, особенно крупносемен­ных культур, плохо отдающих влагу, наблюда­ется их растрескивание. Поэтому конструкции сушилок и режимы сушки рассчитаны таким образом, чтобы за один пропуск через сушилку влажность семян снижалась не более чем на 6 % при сушке продовольственного зерна и на 3 % при сушке семенного зерна.

Для зерна с высокой влажностью, которое высушива­ют за несколько пропусков через сушилку, рекомендуют ступенчатые температурные режимы. При первом пропуске применяют пониженную температуру агента сушки и нагрева зерна. С последующим пропуском, по мере снижения влажности семян и увеличения их устойчивос­ти к нагреву температуру агента и нагрева повышают.

 

Таблица 5

Режимы сушки семенного зерна

Культура	Исходная влажность, %	Пропуски через сушилку	Шахтная сушилка
температура, 0С
агента сушки	семян
Пшеница озимая		1. 17 – 3 = 14		38-42
Пшеница яровая		1. 22 – 3 = 19		38-42
2. 19 – 3 = 16		38-42
3. 16 – 2 = 14		38-42
Ячмень	18,5	1. 18,5 – 3 = 15,5		38-42
2. 15,5 – 1,5 = 14		38-42
Овес		1. 16 – 2 = 14		38-42
Рожь озимая		1. 21 – 3 = 18		38-42
2. 18 – 3 = 15		38-42

Таблица 6

Режимы сушки продовольственного зерна

Культура	Исходная влажность, %	Пропуски через сушилку	Шахтная сушилка
температура, 0С
агента сушки	семян
Пшеница озимая		1. 17 – 3 = 14		38-42
Пшеница яровая		1. 22 – 6 = 18		38-42
2. 18 – 4 = 14		38-42
Ячмень	18,5	1. 18,5 – 4,5 = 14		38-42
Овес		1. 16 – 2 = 14		38-42
Рожь озимая		1. 21 – 6 = 15		38-42

 

Сушку контролируют путем наблюдения за темпера­турой и влажностью зерна, а также за температурой агента сушки.

Температуру агента сушки поддерживают на требуе­мом уровне (колебание не более ±3°), регулируя горе­ние топлива и приток наружного воздуха в смеситель­ную камеру. Главным показателем, характеризующим правильное течение сушки, является температура нагре­ва семян. Следует учитывать, что при одной и той же температуре агента сушки нагрев семян может быть раз­личным. Это зависит от длительности пребывания семян в зоне сушки, а также от их влажности. В случае пере­грева при оптимальной температуре агента сушки уве­личивают выход семян из сушилки и, таким образом, снижают их температуру за счет уменьшения времени контакта с горячим воздухом или смеси топочных газов с воздухом.

Температуру нагрева семян определяют в пробах зер­на, отобранных из нижнего ряда подводящих коробов сушильной камеры, через каждые два часа при установившемся режиме и через час при налаживании процес­са. Отдельные пробы берут в начале и в конце короба Колебание температуры в отдельных коробах не должно превышать 5°.

В барабанных зерносушилках пробы зерна отбирают через люк приемной камеры охладительного барабана.

Температуру зерна измеряют в деревянных ящиках (10Х10X15) с крышкой имеющей отверстие для термо­метра. Чтобы установить максимальную температуру, термометр передвигают вглубь на 2-3 см через каждые 2-3 мин.

При нагреве семян выше допустимой величины тем­пературу агента сушки снижают или увеличивают вы­пуск семян из сушилки. При перегреве зерна в отдельных коробах очищают выпускной аппарат от сора, проверяют исправность коробов и устраняют застойные зоны в шахте. Температура зерна после выхода из сушилки не дол­жна превышать температуру наружного воздуха более чем на 10°.

Влажность высушенного зерна определяют через каждые 2 часа на протяжении всего периода работы су­шилки. При снижении влажности зерна больше заданно­го предела выпуск просушенного зерна несколько увели­чивают.

Выпускной аппарат сушилки устанавливают на необ­ходимую производительность в соответствии с конечной влажностью семян и максимальной температурой их на­грева в горячей камере Температура агента сушки дол­жна поддерживаться постоянно на заданном уровне.

В целях увеличения производительности зерносушил­ки необходимо обеспечить высокий расход агента сушки. Для этого дроссель-клапан вентилятора держат максимально открытым, не допуская, однако, выноса семян воздушным потоком.

Надсушильный бункер во время сушки должен быть заполнен зерном, о чем свидетельствует непрерывная сыпь зерна из бункера по самотечной трубе. Прекращение сыпи означает, что шахта сушилки не заполнена.

Чем выше влажность зерна, тем меньше тепла затра­чивается на испарение единицы влаги. Следовательно, начальная влажность зерна влияет на производительность сушилки. Поэтому для сравнительной опенки результатов работы сушилок введена условная единит производительности, называемая плановой единицей. За такую единицу принята 1 т просушенного зерна пшеницы при снижении влажности на 6 % (с 20 до 14 %)

При переводе просушенного зерна в плановые едини­цы пользуются специальными коэффициентами. Для уче­та объема выполненной работы по сушке надо знать влажность зерна до и после сушки и вес зерна, поступив­шего на сушку. Путем умножения веса физически просу­шенного зерна на соответствующий переводной коэффи­циент получают объем работы при том же проценте съема влаги по сушке в плановых еди­ницах.

Паспортная производительность сушилок рассчитана по пшенице. Для определения производительности су­шилки на других культурах вводится переводной коэффициент К, характеризующий влагоотдающую способность зер­на по сравнению с пшеницей, а также необходимое изме­нение режима сушки, умножают на производительность сушилки по пшенице.

 

Переводной коэффициент К

Пшеница, овес, ячмень 1,0

Рожь 1,1

 

Влажность до сушки, %	Коэффициент плановых единиц или тонн (до 14 %)
	0,54
	0,67
	0,8
	0,92
	1,0
	1,1
	1,2

М пл. т = М физ. * К во * К п.т.,

где М пл. т – масса плановых единиц или тонн; М физ. - масса зерна оставшегося после очистки, т; К во – коэффициент влагоотдачи; К п.т. – коэффициент плановых тонн.

М пл. т пшеница озимая = 258,9 * 1 * 0,67 = 173,46 пл. т

М пл. т пшеница яровая = 567,7 * 1 * 1,2 = 681,24 пл. т

М пл. т ячмень = 180,2 * 1 * 0,86 = 154,97 пл. т

М пл. т овес = 861,1 * 1 * 0,54 = 464,99 пл. т

М пл. т рожь озимая = 378,3 * 1,1 * 1,1 = 457,74 пл. т

 

Следует учитывать, что паспортные нормы производи­тельности сушилок рассчитаны на зерно продовольствен­но-фуражного назначения. Поэтому при сушке семенного зерна, требующего более мягких режимов, производи­тельность сушилки уменьшается почти вдвое, т. е. вво­дится коэффициент 0,5-0,6.

Для определения фактической пропускной способно­сти сушилки все зерно, выходящее через выпускной ап­парат в течение 2 мин., собирают в мешок и взвешивают. Вес зерна, умноженный на 30, составляет пропускную способность сушилки за час при данной установке вы­пускного аппарата.

В сушилках с большой производительностью (напри­мер, СЗС-8) семенное зерно собирают в течение 1/2 мин. и вес его умножают на 120.

В процессе сушки убыль веса семян (в %) всегда не­сколько больше, чем процент снижения влажности.

Для расчета изменения веса зерна в результате суш­ки пользуются следующей формулой:

М после сушки = (М до сушки * (100 – В до сушки)) / 100 – В после сушки, т,

где М - масса зерна после очистки, т; В - влажность зерна до и после сушки, %.

Искомый процент убыли веса зерна будет равен:

М после сушки пшеница озимая = (258,9 * (100 - 17)) / 100 – 14 = 249,87 т

М после сушки пшеница яровая = (567,7 * (100 – 22)) / 100 – 14 = 514,89 т

М после сушки ячмень = (180,2 * (100 – 18,5)) / 100 – 14 = 170,77 т

М после сушки овес = (861,1 * (100 – 16)) / 100 – 14 = 841,07 т

М после сушки рожь озимая = (378,3 * (100 – 21)) / 100 – 14 = 347,51 т

Таким образом, последующее списание может быть произведено в количестве зерна: 9,03 т пшеницы озимой, 52,81 т пшеницы яровой, 9,43 т ячменя, 20,03 т овса, 30,79 т ржи озимой.