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.