Сушка является обязательным процессом подготовки зерна в послеуборочный период. Сушке подлежит зерновой материал выше критического уровня - уровень, выше которого начинает проявляться свободная влага. Перед сушкой зерновой материал подготавливается на предварительной очистке. Сушка является самым энергоёмким процессом послеуборочной обработки. На неё приходится 2/3 всех затрат. Процесс сушки основан на сорбционных свойствах зерна, на его способности испарять влагу, при давлении паров воды в зерне выше давления окружающей среды. Чем выше разница между давлениями, тем выше влагоотдача. Процесс сушки можно представить в виде 3 периодов:

• 1)короткий период прогрева, когда сушка идёт медленно из-за пониженной температуры и плохого передвижения влаги от центра к периферии;
• 2)период постоянной скорости сушки - испарение влаги происходит как со свободной поверхности воды из-за постоянной температуры зерна.
• 3)период убывающей скорости, начинается с момента, когда приток влаги из внутренних слоёв оказывается недостаточным.

Процесс сушки включает в себя следующие физические явления: передача тепла от теплоносителя зерну, испарение влаги с поверхности зерна, движение влаги от центра к периферии.

При оптимальном процессе сушки испарение происходит с поверхности зерна. При слишком высокой температуре теплоносителя, влага не успевает переместиться от центра к периферии и испаряется из внутренних слоёв зерна, что приводит к потери качества.

Способы сушки зерновых масс:

Все способы сушки зерна и семян разделяют на две группы: без специального использования тепла (без подвода тепла к высушиваемому объекту); с использованием тепла.

Примером способов первой группы служит сушка путём контакта зерновой массы с водоотнимающими средствами твёрдой консистенции (сухой древесиной, активированным углем) или обработка зерновой массы достаточно сухим природным воздухом. Второй способ основан на создании условий, обеспечивающих повышение влагоёмкости паровоздушной среды, окружающей зерно. В этом случае агентом сушки служит воздух, влагоёмкость, которого значительно повышается в результате нагрева.

Применяют также химическую и сушку природным воздухом с использованием для этого установок активного вентилирования зерновых масс. Сушка сульфатом натрия предложена для семян бобовых культур. Природный - высушенный озёрно-морской минерал мирабилит - или технический сульфат натрия. Сушку ведут, равномерно смешивая агент с семенами перелопачиванием или используя зернопогрузчики.

Воздушно-солнечная сушка - толщина насыпи зерна: основных зерновых культур - 10-20; зернобобовых -10-15. Нельзя сушить зерно на бетонных площадках, прямо на грунте или с подстилкой брезента на грунт. Сушка проходит очень успешно в ветреную погоду, так как выделяющиеся пары воды не задерживаются над поверхностью насыпи. Воздушно-солнечная сушка семян способствует дозреванию свежеубранного зерна и делает его более устойчивым при хранении.

Характеристика основных типов зерносушилок, используемых в сельском хозяйстве:

ь Барабанные - в сушилках такого типа агент сушки действует на зерно во время его пересыпания во вращающемся барабане. В барабане или в рабочей камере укреплены 6 полочек, которые захватывают зерно при вращении барабана. Зерно движется равномерно вдоль барабана за счёт потока агента сушки и подпора зерна. После барабана зерно поступает в охладительную камеру, где остужается до температуры окружающего воздуха. Время нахождения зерна в барабане составляет 15-20 минут, что позволяет установить боле жёсткие режимы обработки, так, например, семенное зерно обрабатывается до 110 0 С. Такие сушилки используются для подсушивания высоковлажного и высокозасорённого зерна. Семенное зерно стараются не сушить на данных сушилках в виду жёстких режимов обработки. Нельзя обрабатывать зернобобовые культуры, рис и кукурузу, так они могут потрескаться. В моём хозяйстве используется сушилка - СЗБС -8А. Рисунок сушилки представлен в приложении В.

ь Шахтные - являются самыми распространенными. Рабочая камера представлена в виде вертикального бункера шахты, внутри шахты имеются металлические короба, которые делают зерновую массу более доступной агенту сушки и равномерно газопроницаемой. Зерно в сушилке движется самотёком. Время нахождения зерна в шахте - 40-60 минут. Сушилки рассчитаны на обработку зерна с влажностью до 30%. Если зерновая масса имеет влажность выше 20% необходимо установить количество пропусков зерна через сушилку, причём на каждом предыдущем проходе температура агента сушки и нагрева зерна должны быть ниже. За 1 проход зерна через сушилку снимается 4-6% влаги. Шахты сушилок в зависимости от влажности зерна могут работать по последовательной или параллельной схеме.

ь Камерные - сушилки периодического действия, зерно в процессе сушки лежит в рабочей камере неподвижно и продувается подогретым воздухом снизу, практически не используются как сушилки. «+» - возможность обработки зерна любого качества любой культуры. В моём хозяйстве используется ОСВ-60 + ВПТ-600.

Рисунки сушилок представлены в приложении В.

Условия и режимы сушки:

Чтобы наиболее рационально организовать сушку зерна и семян, необходимо знать и учитывать следующее:

• - предельно допустимая температура нагрева (до какой температуры следует нагревать данную партию зерна или семян). Перегрев приводит к ухудшению или даже полной потере технологических и посевных качеств. Недостаточный нагрев уменьшает эффективность сушки и удорожает её, та как при меньшей температуре нагрева меньше удаляется влаги. Предельно допустимая температура зерна и семян зависит от культуры, характера использования, исходной влажности.
• - оптимальная температура агента сушки вводимого в камеру зерносушилки - при пониженной температуре агента сушки по сравнению с рекомендуемой зерно не нагревается до нужной температуры или для достижения этого увеличивают срок пребывания в сушильной камере, что снижает производительность зерносушилок. Температура теплоносителя зависит от исходной влажности зерна, назначения, типа сушилки.
• - особенности различных типов сушилок. На барабанных сушилках нельзя сушить зернобобовые, рис, кукурузу, не рекомендуется обрабатывать семена. На шахтных - нельзя обрабатывать зерно с влажностью более 30% и имеющую засорённость соломистой примеси. За один пропуск зерна через барабанные, шахтные сушилки снимается около 6% влаги. В камерных сушилках можно обрабатывать зерно с любой влажностью и засорённостью, но температура теплоносителя не должна превышать максимальную температуру нагрева зерна.

Контроль и учёт работы зерносушилок:

Важнейший показатель технологического процесса - температура нагрева зерна и семян. Его проверяют систематически, для этого отбирают пробы. Пробы помещают в деревянные ящики, через отверстие в крышке в зерно на 6-8 минут вводят максимальный термометр, постоянно передвигая термометр вглубь насыпи. Установленная таким путём температура не должна превышать предельно допустимой температуры нагрева для данной партии. Допускается отклонение не более + /- 3%

Важнейший показатель работы - процент съёма влаги. С этой целью проверяют влажность зерна и семян до, и после сушки. Пробы отбирают после охладительной камеры не реже чем через каждые два часа, а в период установленного режима сушки ежемесячно. Данные заносят в журнал учёта работы зерносушилки и, если температурные режимы в процессе сушки отклоняются от рекомендованных, принимают необходимые меры.

Плановая единица сушки и убыль в массе зерна при сушке.

Производительность сушилок зависит от начальной и конечной влажности зерна и семян, их целевого назначения и культуры, установлен единый показатель - плановая тонна, ил плановая единица сушки, характеризующая снижение влажности 1т продовольственной пшеницы на 6% (с 20 до 14%).

Очень важен учёт изменений массы партии вследствие испарения влаги, так как потери в результате сушки всегда больше, чем процент снижения влажности, так как меняется исходная величина, принимаемая за 100 при вычислении процентов. Процент влажности вычисляют по массе сухого вещества и влаги. Показатель убыли массы Х (%) находят по формуле:

где а и б - влажность зерна до и после сушки, %

Массу зерна после сушки Р 2 (т) находят по формуле:

где Р 1 - масса зерна до сушки, т

Использование активного вентилирования подогретым воздухом для сушки семян:

Повышение температуры воздуха всего на 3-6 0 С значительно увеличивает его влагоёмкость, а следовательно и его сушильную способность. Наибольший эффект достигают при подогреве зерна до температуры 30-35 0 С, а иногда и до предельно допустимой температуры нагрева зерна. Используют бункера активного вентилирования. Продолжительность сушки каждой партии зерна - 1-3 суток. Она зависит от степени подогрева воздуха, исходной влажности зерновой массы и удельной подачи агента сушки. Сушка активным вентилированием создает условия для послеуборочного дозревания, исключает перегрев. Однако, при данном способе неравномерно обогреваются и несколько неравномерно высушиваются по слоям насыпи: нижний слой нагревается и высушивается больше. Сушку заканчивают, когда влажность верхнего слоя насыпи снижается до 16-17%.

Таблица 4.4.1

Режимы сушки семенного зерна в хозяйстве

Культура	Влажность, %	Марка сушилки	Число пропусков	Температура, 0С
Исходная	Конечная		Теплоносителя
Озимая рожь
			ОСВ-60 + ВПТ-600
			ОСВ-60 + ВПТ-600

Рассчитываем производительность сушилок по формуле:

Рс - требующаяся производительность сушильного оборудования, т/час;

Сс - сезонное количество зерна данной культуры, подлежащее сушке,т;

Псм - количество смен (2);

Кс - коэффициент суточного поступления зерна (1,6-1,8);

Разница между начальной и конечной влажностью зерна, выраженная в процентах, называется процентом снижения влажности. Уменьшение массы вследствие снижения влажности зерна, выраженное в процентах, называется процентом убыли в массе. Процент убыли в массе всегда бывает больше, чем процент снижения влажности. Например, чтобы высушить 100 т семян кориандра с влажностью 21% до 15%, т. е. понизить влажность семян на 6%, потеря в массе будет составлять не 6, а 7 т. Это объясняется тем, что влажность до и после сушки отнесена не к одной и той же величине. Действительную убыль в

массе сырья при хранении вычисляют по формуле Дюваля

где а - начальная влажность, %; в - конечная влажность, %.

Процент убыли в массе зерна проще определить по таблице Дюваля, где число в точке пересечения горизонтальной и вертикальной граф показывает процент убыли.

Таблица Дюваля для определения процента убыли в массе зерна при снижении влажности

Снижение влажности, %

Первоначальная влажность, %

Для установления обоснованности изменения массы сырья зерновых эфирномасличных культур в зависимости от изменения их качества необходимо руководствоваться следующим.

1) По влажности и сорной примеси размер убыли в массе не должен превышать разницы, полученной при сопоставлении показателей влажности и содержания сорной примеси по приходу и расходу сырья с пересчетом этой разницы в проценты по формуле

Значения А я Б установлены по следующим формулам:

где В - влажность зерновой массы по приходу, %;

В 1 - влажность зерновой массы по расходу, %;

2) По влажности зерна размер убыли в массе не должен превышать разницы, получающейся при составлении показателей влажности по приходу и расходу с пересчетом этой влажности в процентах по формуле

где а - влажность зерна по приходу, %;

в - влажность зерна по расходу, %.

В соответствии с Инструкцией по сушке зерно после зерносушилки должно выходить с температурой, не превышающей на 100С температуру атмосферного воздуха. Это определяет, особенно в летний период уборки урожая, относительно высокую температуру зерна, направляемого в зернохранилище, достигающую 30-350С. Кроме того, зерно после сушки может выходить из зерносушилки с колебаниями по влажности, достигающими 0,5-1,0%, в результате неравномерности по влажности сырого зерна, поступающего на сушку, а также возможной недостаточной автоматизации параметров процесса сушки: колебаний температуры и расхода сушильного агента, неравномерности движения зерна по сечению сушильной шахты, засоренности выпускных устройств и т.д.

Снизить температуру просушенного зерна до поступления его в зернохранилище можно с использованием специальных охладительных шахт (колонок), устанавливаемых возле зерносушилок. Однако более предпочтительным является применение метода «драйаэрации», когда зерно выпускают из зерносушилки с влажностью на 1,0-1,5% превышающей критическое значение для сухого зерна и, после отлежки, медленно охлаждают. При этом охлаждение зерна может осуществляться как в специальных охладителях зерна, так и непосредственно в зернохранилищах: зерноскладах и силосах элеваторов.

В процессе «драйаэрации» происходит не только выравнивание зерновой массы по влажности и температуре, но и досушивание зерна. Подобная технология наиболее эффективна для сушки сильных и ценных сортов пшеницы, семенного зерна, а также зерновых культур, подверженных трещинообразованию при сушке - риса, кукурузы, бобовых культур.

При медленном охлаждении этот способ позволяет использовать для испарения влаги из зерна теплоту, аккумулированную зерновой массой в большей степени, чем при относительно быстром охлаждении в охладительной зоне зерносушилки. При этом отлежка (термостатирование) зерна перед его охлаждением служит для выравнивания влаги в зерновках, распределение которой в конце процесса сушки неравномерно. Кроме того, при использовании такой технологии предотвращается пересушивание зерна, сохраняется его качество, повышается производительность и коэффициент полезного действия зерносушилок.

Исследования проведены на стендовой установке представляющей собой блок из трех теплоизолированных колонок высотой 2350 мм каждая, внутренним диаметром 250 мм, установленных на общей раме и соединенных последовательно при продувке воздухом. В каждой колонке на расстоянии от газораспределительной решетки 200, 650, 1100,1550 и 2000мм расположены съемные сетчатые кассеты для отбора зерна и измерения его влажности и хромель-копелевые термопары для измерения его температуры .

Исследования проведены на зерне риса сорта «Спальчик» и пшеницы сорта «Вега» влажностью соответственно 16,2-17,2% и 15,1-18,5%, температурой нагрева 37,1-55,0 и 43,3-53,0°С. Температура охлаждающего атмосферного воздуха изменялась от 8 до 200С, относительная влажность воздуха - 50-80% , высота слоя зерна - 1,6-6,0 м, скорость фильтрации воздуха в слое - 1,7-22,8 см/с, удельные подачи воздуха составляли 19-334 м3/(ч·т).

При охлаждении зерна в плотном слое в зависимости от скорости фильтрации воздуха могут возникнуть существенные различия в температуре и влажности верхнего и нижнего слоя зерна (рис.1). Как видно из графика при охлаждении нагретого зерна в плотном слое значительной высоты это различие зависит от скорости фильтрации воздуха. Например, для зерна начальной влажности 16,7% при высоте слоя 4,2 м и низкой скорости фильтрации воздуха 4,9 см/с верхний слой увлажняется, и даже через 10 часов вентилирования не снижает свою влажность ниже начального значения, а расхождение в температурах верхнего и нижнего слоя максимальное.

Рис.1. Изменение температуры (а) и влажности (б) верхнего и нижнего слоев риса-зерна в процессе охлаждения: 1 - скорость фильтрации воздуха Vф = 4,9 см/с; 2 - 8,4; 3 - 12,2; 4 - 22,8; 5 - температура охлаждающего воздуха. Высота слоя зерна Н0 = 4,2 м, начальная температура зерна?н =500С, начальная влажность зерна Wн = 16,7%; о - верхний слой зерна; . - нижний слой зерна.

С увеличением скорости фильтрации воздуха до 12,2 см/с охлаждение верхнего слоя происходит с началом процесса, а разность температур между верхним и нижним слоем уменьшается. При этом уменьшение температуры нижнего слоя может достигать значений даже ниже температуры воздуха за счет испарения влаги из зерна.
С уменьшением скорости фильтрации воздуха несколько увеличивается вынос влаги в верхний слой зерна, одновременно увеличивается количество испаренной влаги из нагретого зерна в процессе охлаждения. При этом влажность верхнего и нижнего слоев зерна снижается соответственно на 0,7 и 1,3% (рис.2). Полученные экспериментальные данные подтверждают вывод о необходимости в процессе «драйаэрации» установления оптимального значения скорости охлаждения зерна после сушки для максимального испарения из него влаги за счет теплоты, ранее пошедшей на нагрев зерна. При этом после охлаждения температура зерна в нижнем и верхнем слоях зерновой насыпи была соответственно на 2,7 и 1,7 ниже температуры охлаждающего воздуха.

Рис.2. Изменение температуры и влажности слоя нагретого зерна в процессе охлаждения: начальная влажность зерна 16,9%, температура 540С; температура охлаждающего воздуха 200С; скорость фильтрации воздуха 3,5 м/с; удельная подача воздуха 87 м3/(ч.т); высота слоя зерна 2 м.

Увеличение влажности верхнего слоя зерна при низких скоростях фильтрации воздуха объясняется сорбцией влаги на поверхность зерна из воздуха, являющегося в этом случае сушильным агентом и имеющим повышенное влагосодержание за счет испарения влаги из нижних слоев. Для зерна риса в слое высотой 6 м увеличение влажности в верхнем слое при охлаждении может достигать 0,5-0,8%. С увеличением скорости фильтрации воздуха и снижением высоты слоя сорбция влаги в верхнем слое и разница по влажности верхнего и нижнего слоя существенно уменьшается.
Минимальную скорость фильтрации воздуха при активном вентилировании нагретого зерна, при которой не будет происходить его увлажнение в верхнем слое можно назвать условно «критической скоростью вентилирования». В общем случае она будет зависеть от начальной влажности и температуры зерна, высоты слоя, начальной температуры и относительной влажности охлаждающего воздуха.
В диапазоне высоты слоя зерна риса и пшеницы от 2 до 6 м, температуры 40-500С, влажности 16,2-17,0%, охлаждаемого воздуха температурой 10-200С при относительной влажности 50-80% эту величину можно определить по эмпирической зависимости:
Vкр = 0,6 + 2,3Н0 , (1)
где Vкр - «критическая» скорость вентилирования, см/с;
Н0 - высота слоя зерна, м.

Продолжительность охлаждения зерна риса при равной начальной влажности и температуре несколько меньше, чем зерна пшеницы, одновременно больше величина снижения влажности, что объясняется более интенсивным испарением влаги из цветковых пленок зерна риса.
С ростом скорости фильтрации воздуха с 5-7 до 15-20 см/с продолжительность охлаждения уменьшается в среднем для зерна риса с 10 до 3,5 ч, а для зерна пшеницы с 12 до 5 ч. При этом съем влаги для зерна риса возрастает с 1,2 до 1,7%, для зерна пшеницы - с 0,5 до 1,5% (рис.3а).

Рис. 3. Изменение влажности (а) и продолжительности (б) охлаждения слоя зерна от скорости фильтрации воздуха:
а - начальная влажность зерна Wн =16,7%, начальная температура зерна?н =49,7°С, температура охлаждающего воздуха t0 = 17,5°С, высота слоя зерна Н0 =4,2м;
б - начальная влажность зерна пшеницы Wн =15,2%, 2 - 17,0, 3 - 18,3. Начальная температура?н =46,6°С, температура охлаждающего воздуха t0 = 19,5°С, высота слоя зерна Н0 =1,6м.

С увеличением начальной влажности зерна увеличивается количество испаряемой влаги и уменьшается продолжительность охлаждения (рис.3б). При скорости фильтрации воздуха 4,9 см/с для слоя зерна пшеницы высотой 1,6 м с увеличением начальной влажности зерна с 15,2 до 18,2% величина снижения влажности возрастает с 0,75 до 1,25%, а при скорости фильтрации 12,2 см/с - с 1,45 до 2,75%. При этом продолжительность охлаждения при низких скоростях фильтрации незначительно зависит от влажности зерна, но с увеличением скорости фильтрации воздуха влияние влажности зерна возрастает. При скорости фильтрации воздуха 12,2 см/с и увеличении влажности зерна с 15,2 до 18,0% продолжительность охлаждения снижается с 6,3 до 4,3 часов.
Полученные результаты по количеству испаренной влаги из нагретого зерна и продолжительности охлаждения удовлетворительно согласуются с данными .
Для расчета продолжительности охлаждения нагретого слоя зерна и величины снижения влажности получены уравнения регрессии:
- для зерна пшеницы:
? =7,58 + 0,75 Н0 - 0,15 Wн + 0,35(?н - t0) - 0,67Vф, (2)
?W = 0,33 Wн - 0,24 Н0 - 0,02(?н - t0) + 0,09Vф - 3,78, (3)
- для зерна риса:
? =12,76 + 1,99 Н0 - 1,09 Wн + 0,34(?н - t0) - 0,45Vф, (4)
?W = 0,42 Wн - 0,26 Н0 - 0,065(?н - t0) + 0,05Vф - 3,0, (5)
Множественные коэффициенты корреляции уравнений (2) и (3) составляют 0,93 и 0,94; уравнений (4) и (5) - 0,97 и 0,98.
Область определения уравнений (2) и (3): 1,6 ? Н0 ?4,4м; 15,1 ? Wн? 18,5%; 23,8 ? (?н - t0) ? 35,8°С; 4,2 ? Vф? 16,0 см/с; 43,3 ? ?н < 53,0°С; 15,1 ? t0 ?19,8°С.
Область определения уравнений (4) и (5): 2,0 ? Н0 ? 6,0м; 16,2 ? Wн? 17,2%; 24,7 ? (?н - t0) ? 37,0°С; 4,2 ? Vф? 16,5 см/с; 37,1 ? ?н? 55,0°С; 8,0 ? t0 ? 20,0°С.
В практике активного вентилирования на элеваторах и хлебоприемных предприятиях используется величина удельных подач воздуха q (м3/(ч-т) представляющая собой отношение расхода воздуха на одну тонну вентилируемого зерна. С учетом этого параметра получены уравнения регрессии для зерна пшеницы и риса при расчете продолжительности вентилирования и величины снижения влажности:
? =ехр, (6)
?W = 0,337 W н + 0,16(?н - t0) + 0,004 q - 5,59, (7)

Множественные коэффициенты корреляции уравнений (6) и (7) составляют 0,92 и 0,91.Область определения уравнений (6) и (7): 15,1 ? Wн? 18,5%; 23,8 ? (?н - t0) ? 35,2°С; 19 ? q ? 375.
Уравнения (6) и (7) отражают теплофизические процессы, происходящие в слое нагретого зерна при его охлаждении. Так, продолжительность охлаждения уменьшается с ростом начальной влажности зерна за счет испарения влаги, а также с увеличением удельных подач воздуха, за счет увеличения скорости его фильтрации, и снижения температуры охлаждающего воздуха. Величина снижения влажности увеличивается с ростом начальной влажности и температуры зерна, а также удельных подач воздуха за счет увеличения его скорости в указанном диапазоне изменения этих параметров.
Полученные результаты послужили основанием для разработки режимов охлаждения зерна в технологиях «драйаэрации» при ее производственной проверке на различных зерносушилках и системах активного вентилировании .

Выводы .
Приведенные исследования показывают, что процессе «драйаэрации» происходит не только выравнивание зерновой массы по влажности и температуре, но и досушивание зерна. Вместе с тем, эффективность этого процесса существенно зависит от режимных параметров. Полученные данные подтверждают вывод о необходимости в процессе «драйаэрации» установления оптимального значения скорости охлаждения зерна после сушки для максимального испарения из него влаги за счет теплоты, ранее затраченной на нагрев зерна.

Установлена минимальная скорость фильтрации воздуха при активном вентилировании нагретого зерна в зависимости от высоты слоя в области исследуемых параметров, при которой не будет происходить его увлажнение в верхнем слое, которую предложено назвать условно «критической скоростью вентилирования».

Для расчета продолжительности охлаждения нагретого слоя зерна пшеницы и риса-зерна и величины снижения влажности получены уравнения регрессии в зависимости от скорости фильтрации воздуха, высоты слоя, начальной влажности зерна, разницы между температурой нагретого зерна и охлаждающего воздуха, а также от удельных подач воздуха для практического использования.

Список литературы.
1. Сорочинский В.Ф. Повышение эффективности конвективной сушки и охлаждения зерна на основе интенсификации тепломассообменных процессов: дис. докт.техн.наук. М., 2003.
2. Есаков В.Т. Двухстадийная энергосберегающая сушка зерна на предприятиях АПК: автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1986.
3. Анискин В.И. Технологические и технические решения проблемы сохранности зерна в сельском хозяйстве: автореф. дис. ... докт. техн. наук. М., 1985.
4. Сорочинский В.Ф. Применение активного вентилирования в технологии двухстадийной сушки зерна (Четвертая Междун. научно-практич. конф. «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка) (СЭТТ-2011)» (20-23 сентября 2011, Москва, Россия): сборник трудов, том 2, секция 4 / ФГОУ МПО МГАУ им. В.П. Горячкина. - М., 2011. - С. 26-32.

В.Ф Сорочинский

Статья опубликована в сборнике:
Актуальные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов в различных отраслях промышленности и агропромышленном комплексе: сборник научных статей Первых Международных Лыковских научных чтений (22-23 сентября 2015 года) / РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. - Курск: ЗАО «Университетская книга» , 2015. - С. 230-235

Влага в зерне, как в любом живом организме, - это среда, в которой совершаются все реакции обмена веществ. При увеличении влажности зерна выше определенного уровня, так называемой кондиционной влажности, в зерне появляется свободная влага, что приводит к активизации жизнедеятельности зерна. Задача сушки заключается, прежде всего, в снижении влажности зерна до кондиционной.

Влажность зерна, поступающего на сушку, зависит от многих факторов, т е от так называемой предыстории зерна. Различают четыре состояния зерна по влажности - сухое, средней сухости, влажное и сырое, которые определяют стойкость зерна при хранении. Интервалы, характеризующие состояние зерна по влажности, для разных культур имеют разные значения (табл. 1.15).

Влажность зерна зависит от условий, в которых оно находится.

Зерно - хороший сорбент, что объясняется высокой скважистостью зерновой массы и капиллярно-пористой структурой зерновок. Вся зерновка пронизана микрокапиллярами, радиус которых менее 10 -5 см, и макрокапиллярами, радиус которых более 10 -5 см, вследствие чего активная поверхность зерна, через которую происходит влагообмен с окружающей средой, в сотни тысяч раз превышает площадь геометрической поверхности зерна. По микро - и макрокапиллярам влага в виде жидкости или пара циркулирует из внутренних частей зерна к поверхности, и наоборот.

Сильно одревесневевшие цветковые оболочки (ячмень, рис, овес) в значительной степени затрудняют перемещение влаги как в одном, так и другом направлении, что ухудшает процесс сушки. Плодовые оболочки имеют большое количество капилляров и микропор, поэтому они не служат препятствием при удалении влаги из зерна в процессе сушки. Прилегающие к плодовым семенные оболочки характеризуются относительно слабой проницаемостью паров воды и ухудшают процесс сушки. Характер удаления влаги из зерна зависит от форм связи влаги с материалом.

Влага в зерне имеет различные формы связи с его твердым скелетом: от самой прочной, обусловленной молекулярными силами, до чисто механического удержания влаги на поверхности зерна. Все формы связи влаги с зерном делят на три группы: химическая связь, физико-химическая связь, механическая связь. Строгой границы между отдельными видами связи нё существует. В процессе сушки удаляется из зерна влага, связанная механическими силами, и частично физико - химически связанная влага. Так как в зерне всегда имеется влага, то общая его масса складывается из массы сухого вещества и массы воды:

G = G c +W, кг, (1.9)

где G c - масса сухого вещества зерна, кг;

W - масса воды в зерне, кг.

Наличие влаги в материале характеризуется влажностью, которую выражают в процентном отношении: масса влаги к общей массе зерна или к массе сухого вещества зерна

В теории сушки влажность материала относят к массе сухого вещества. В практике зерносушения влажность рассчитывают по отношению к массе влажного зерна.

При сушке масса зерна изменяется от начальной G 1 до конечной G 2 за счет испарения влаги, т. е.

W=G 1 - G 2 (1.12)

Количество влаги, испарившейся в процессе сушки, можно определить по формуле

Для сушки зерна важны его теплофизические и физические свойства: теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, удельная поверхность, скважистость, сыпучесть, скорость витания зерна.

Все процессы тепло - влагообмена между зерном и агентом сушки осуществляются через поверхность зерна, поэтому большое значение имеет его удельная поверхность - отношение поверхности всех зерен, содержащихся в одном килограмме, к объему этой зерновой массы. Процесс сушки протекает быстрее при увеличении удельной поверхности зерна, следовательно, чем мельче зерно, тем интенсивнее оно высушивается.

При сушке зерновая масса продувается воздухом или агентом сушки, что возможно благодаря скважистости зерновой массы. Чем выше скважистость, тем легче агент сушки подводится к зерновке и тем интенсивнее и равномернее протекает сушка.

Важно знать сыпучесть зерновой массы, так как ее учитывают при выборе размеров, форм, углов наклона различных узлов зерносушилок (коробов, самотечных труб, выпускных устройств, жалюзийных решеток и др.). В период заполнения надсушильных бункеров происходит самосортирование зерновой массы, при этом тяжелые зерна попадают в центр бункера, а легкие примеси, щуплые зерна, крупные примеси, вегетативные части растения скатываются к стенкам бункеров и шахт зерносушилок, что приводит к неравномерности сушки и нагрева зерна.

Для некоторых конструкций зерносушилок очень важна скорость питания зерновок - это скорость воздуха, при которой зерно, помещенное в вертикальную трубу, находится под давлением воздушного потока во взвешенном состоянии. Скорость витания - исходный параметр, например, для выбора предельных скоростей агента сушки на входе и выходе из коробов. Средние величины скорости питания пшеницы колеблются от 9,0 до 11,5 м/с, ячменя - от 8,5 до 10,5 м/с, кукурузы и гороха - от 10 до 17 м/с. Скорость питания всегда учитывается при расчете, конструкции и эксплуатации зерносушилок. При сушке зерна идет процесс его обезвоживания и нагрева Учитывая то, что зерно - живой организм, важно знать его термоустойчивость, т е способность сохранять в процессе сушки семенные и продовольственные свойства. В процессе сушки зерно может снизить жизнеспособность или товарно-продовольственные качества.

Нагрев зерна по-разному влияет на содержащиеся в нем органические вещества (белки, углеводы, жиры, ферменты, витамины). Более устойчивы к нагреву углеводы и жиры. При влажности зерна 14% они выдерживают нагрев до 60-65°С. При более высокой влажности или температуре начинается процесс декстринизации крахмала, приводящий к ухудшение цвета муки и разложению жиров, в результате чего происходит повышение кислотного числа жира.

Белковые вещества более чувствительны к нагреву. Изменения связаны со сложными биохимическими преобразованиями белкового комплекса зерна, приводящими к денатурации белков, потере ими способности поглощать воду. Снижение посевных свойств семенного зерна, уменьшение выхода и ухудшение качества клейковины, снижение хлебопекарных достоинств продовольственного зерна, снижение активности ферментов вызваны в первую очередь денатурацией белков. Следует иметь в виду то, что белки зародыша более чувствительны к нагреву, чем белки эндосперма. Поэтому семенное зерно обычно нагревают до 40 ᵒС, в то время как зерно продовольственного назначения выдерживает нагрев до 50 ᵒС.

В процессе нагрева клейковина укрепляется, поэтому сушка зерна со слабой клейковиной приводят к ее укреплению и, следовательно, к улучшению качества.

При неправильном ведении процесса сушки в зерне кроме биохимических реакций могут произойти структурно-механические изменения уплотнение или разрыв оболочек, растрескивание ядра, запаривание и др.

Свойства зерна как объекта сушки всегда учитываются в технологии процесса и при выборе конструкции зерносушильного аппарата.

Типы и устройство зерносушилок

По характеру использования зерносушилки делятся на стационарные и передвижные. Стационарные монтируются в отдельно стоящих зданиях или специальных помещениях достаточно широкое распространение получили стационарные зерносушилки открытого типа, у которых только топка и некоторое оборудование защищаются от атмосферного воздействия. Передвижные зерносушилки монтируются на различных шасси.

По конструктивным признакам различают шахтные, барабанные пневмотрубные и специальные зерносушилки (камерные, бункерные, конвейерные). Принципиальные различия в конструкции зерносушилок зависят от способа сушки зерна (конвективный, кондуктивный, вакуумный в поле токов высокой частоты, радиационный, инфракрасный или комбинированный).

Ко всем типам зерносушилок предъявляют следующие основные требования:

• обеспечение требуемого снижения влажности и сохранение качества зерна;
• охлаждение зерна после сушки;
• исключение механического травмирования зерна;
• удобство обслуживания и эксплуатации;
• соответствие требованиям охраны труда, противопожарным требованиям и санитарным нормам;
• полная механизация всех работ, связанных с сушкой;
• оснащение приборами для контроля и регулирования процесса сушки;
• экономичность по удельным расходам теплоты, электроэнергии, эксплуатационным затратам;
• максимальная универсальность, обеспечивающая высококачественную сушку зерна различных культур;
• минимальная масса, габаритные размеры и высокая прочность передвижных зерносушилок.

В абсолютном большинстве современных зерносушилок используют конвективный метод сушки, при котором теплота, необходимая для сушки, передается зерну от нагретого агента сушки. Зерно при этом может находиться в состоянии неподвижного, движущегося, псевдоожиженного или взвешенного слоя. В качестве агента сушки применяют смесь топочных газов с воздухом или чистый воздух, нагретый в калориферах обычно топочными газами.

Наибольшее распространение получили шахтные прямоточные зерносушилки непрерывного действия. Их применяют для сушки пшеницы, ржи, ячменя, риса, подсолнечника и других культур продовольственного и семенного назначения. В сушильной шахте зерно под действием силы тяжести движется сверху вниз и пронизывается агентом сушки. Скорость движения зерна в шахте регулируется производительностью выпускного механизма различной конструкции.

Стенки шахт изготавливают из железобетона или стали. Производительность шахтных зерносушилок колеблется от 1 до 50 т/ч.

Принципиальная схема шахтной зерносушилки представлена на рисунке 1.14. Шахтная прямоточная зерносушилка состоит из одной или двух сушильно-охладительных шахт, напорно-распределительной камеры, выпускного механизма, над - и подсушильных бункеров, вентиляционного оборудования и топки.

Сушильно-охладительная шахта имеет прямоугольное сечение и до верха заполняется просушиваемым зерном. Верхняя часть шахты - сушильная - предназначена для высушивания зерна, а нижняя - охладительная - для охлаждения высушенного зерна. Конструкция их аналогична. Сушильная часть шахты может разделяться на 2-З секции - зоны сушки, - при этом в каждую зону подается агент сушки с различной температурой.

Внутри шахты установлены короба рядами в шахматном порядке для подвода и отвода агента сушки (воздуха) (рис. 1.15).

Зерно располагается между коробами. Агент сушки (воздух) по ступает в шахту через подводящие короба со стороны напорно-распределительной камеры, проходит слой зерна и выходит через отводящие короба в атмосферу или осадительную камеру.

Короб представляет собой канал обычно пятигранной формы с открытой нижней стороной. Иногда стенки коробов делают жалюзийными.

Напорно-распределительная камера предназначена для выравнивания потоков агента сушки (воздуха) с целью равномерного распределения по подводящим коробам. Камеру разделяют по высоте горизонтальными перегородками для подачи агента сушки в зоны сушки или воздуха в охладительную зону.

Надсушильный бункер предназначен для непрерывной подачи зерна в сушку и препятствует утечке агента сушки из верхних рядов коробов, т. е. служит своеобразным зерновым затвором

Выпускной механизм устанавливается под охладительной зоной, он предназначен для равномерного выпуска зерна из сушильно-охладительной шахты по всему ее сечению, а также для регулирования производительности зерносушилок.

В зависимости от конструкции выпускного механизма зерно из шахты может выпускаться или непрерывно, или периодически, а сам механизм быть бесприводным или иметь привод.

Для подачи агента сушки или охлаждающего воздуха в шахту зерносушилки применяется вентиляционное оборудование вентиляторы и воздуховоды. Вентиляторы могут работать как на нагнетание, так и на отсасывание агента сушки, они должны обеспечивать его расчетные расходы. При любом варианте установки вентиляторов вся вентиляционная сеть (трубы, диффузоры, люки, соединения и пр.) должна быть тщательно уплотнена и не допускать утечек агента сушки.

Топки зерносушилок любого типа предназначены для сжигания топлива и смешивания продуктов сгорания с атмосферным воздухом, в результате чего получается агент сушки, подаваемый в шахту зерносушилки. Для сушки зерна смесью воздуха с топочными газами применяют только светлые малосернистые виды жидкого топлива или природный газ. Нефть, мазут, каменный уголь, другие виды топлива можно использовать только для нагрева воздуха в калориферах.

В качестве жидкого топлива в отечественных зерносушилках применяют дизельное топливо, соляровое масло или тракторный керосин. Для сжигания жидкого топлива применяют форсунки инжекционного или игольчатого типа, а газообразного - газовые горелки.

Наиболее распространены шахтные конвективные стационарные зерносушилки СЗС-8, ВТИ-8, ВТИ-15, СЗШ-8, СЗШ-1б, ДСП-12, ДСП-16, ДСП-24, ДСП-32, ДСП-32 от. Цифры показывают производительность сушилки в плановых тоннах - при снижении влажности пшеницы с 20 до 14%. В сельском хозяйстве наибольшее распространение получили зерносушилки типа СЭС и СЗШ, а в элеваторной промышленности - ДСП. Из передвижных применяют зерносушилки ЗСПЖ-8, КЧ-УСА и КЧ-УС-2А, производительностью 8 пл. т/ч.

Все перечисленные зерносушилки отличаются достаточной простотой конструкции, универсальностью и удобны в обслуживании и эксплуатации. Основные недостатки шахтных зерносушилок, следующие неравномерность нагрева и сушки зерна по сечению шахты, снижение влажности за один пропуск не более 6%. Разность во влажности высушиваемой партии зерна не более 2-4%. Эти недостатки почти полностью устранены в шахтных рециркуляционных зерносушилках. Рециркуляционная сушка зерна предусматривает возврат части просушенного зерна в смеси с сырым зерном в надсушильный бункер. В надсушильном бункере проходят процессы тепло - влагообмена между сырым и сухим зерном, в результате чего сырое зерно нагревается и частично подсушивается. Все это в конечном итоге приводит к значительной интенсификации процесса сушки. Шахтную зерносушилку любого типа достаточно просто реконструировать на рециркуляционный способ сушки, при этом производительность повышается на 30-50%.

Промышленность выпускает специальные рециркуляционные зерносушилки различных типов. В них кроме нагрева сырого зерна за счет тепла просушенного зерна применяют также его предварительный нагрев в специальных камерах. Наибольшее распространение получили зерносушилки Рд-2х25-70, А1-ДСП-50, А1-УЗМ, А1-УЗШ и типа «Целинная» - «Целинная-30», «Целинная-50 К», «Целинная-б0, «Целингщя-20» (на базе зерносушилки ЗСПЖ-8). «Целинная-36» (на базе зерносушилки ДСП-24-СН), «Целинная-40» (на базе зерносушилки ДСП-32-ОТ), «Целинная-50» (на базе зерносушилки ДСП-24-СН).

Кроме шахтных зерносушилок в системе хлебопродуктов и сельском хозяйстве применяют сушилки барабанного типа передвижные СЗПБ-2,5 и стационарные СЗСБ-8. Основным элементом барабанных сушилок является горизонтальный или чуть наклоненный вращающийся со скоростью 2-6 об/мин цилиндрический барабан, внутри которого зерно перемещается по длине и сушится воздушным потоком. Охлаждают просушенное зерно в охладительных колонках или барабанах.

Для сушки небольших партий продовольственного зерна и семян масличных культур в сельском хозяйстве часто используют, вентилируемы бункеры.

Для сушки кукурузы в початках применяют камерные сушилки коридорного и секционного типов.

Режимы сушки зерна

Под режимом сушки понимают определенное сочетание таких параметров, как температура агента сушки, его влагосодержание, скорость движения (расход) и предельно
допустимая температура нагрева зерна. Величину ее определяют термоустойчивостью зерна, которая зависит от его культуры, влажности, назначения и продолжительности теплового воздействия. Режим сушки, при котором обеспечивается высокое качество зерна, и достигаются наилучшие технико-экономические показатёли работы сушилки, называют оптимальным.

Своевременно и правильно проведенная сушка не только повышает стойкость зерна при хранении, но и улучшает его продовольственные и семенные достоинства. В результате сушки ускоряется послеуборочное дозревание, происходит выравнивание по влажности, улучшаются цвет, внёшний вид и технологические свойства зерна.

Режим сушки зависит от способа сушки и конструкции зерносушилок. При сушке зерна в шахтных прямоточных зерносушилках в нашей стране применяют режимы, при которых температуру агента сушки изменяют постепенно, по мере прохождения зерна по зонам сушки. Такие ступенчатые режимы особенно благоприятны при сушке свежеубранного зерна, а также для крупяных культур.

При сушке пшеницы температурный рёжим дифференцируют в зависимости от исходного качества клейковины - крепкой, нормальной, слабой. Сушка пшеницы со слабой клейковиной при повышенных температурах приводит к уплотнению клейковины и, следовательно, к улучшению ее качества.

При сушке зерна в шахтных прямоточных зерносушилках съем влаги за один пропуск не должен превышать 6%, а для риса-зерна - 3%. Если этого недостаточно, то применяет второй пропуск зерна через зерносушилку. В шахтных рециркуляционных зерносушилках снижение влажности за один пропуск может составлять 10%, в рециркуляционных зерносушилках с дополнительными камерами для нагрева зерна - без ограничения предела снижения влажности.

При организации процесса и выборе режима сушки руководствуются утвержденными инструкциями и правилами.

Режимы сушки зерна продовольственного назначения некоторых культур в шахтных
прямоточных зерносушилках приведены в табл. 1.16.

Как видно из приведенных данных, в большинстве случаев применяют восходящие режимы сушки. В первую зону подают агент сушки с меньшей температурой, так как зерно имеет высокую влажность и меньшую термоустойчивость. Во вторую зону подают агент сушки уже с более высокой температурой.

Режимы сушки зерна в рециркуляционных зерносушилках (табл. 1.17) также дифференцированы по начальной влажности зерна, а для пшеницы - и в зависимости от качества клейковины.

При сушке зерна в шахтных рециркуляционных зерносушилках допускают более высокие температуры нагрева зерна, чем в прямоточных шахтных зерносушилках, так как они характеризуются кратковременностью и большей равномерностью нагрева зерна.

Семена зерновых культур сушат в шахтных зерносушилках всех типов, за исключением передвижных. Семенное зерно не рекомендуется сушить в барабанных зерносушилках, но можно в рециркуляционных. Семена пшеницы, подсолнечника, ячменя и бобовых культур ушат и в камерных сушилках семяобрабатывающих заводов. Семенное зерно всех культур сушат также в складах на установках активного вентилирования атмосферным или подогретым воздухом.

В связи с тем, что белки зародыша более чувствительны к нагреву, чем белки эндосперма, предельная температура нагрева семенного зерна в зерносушилках всех типов ниже, чем продовольственного. Согласно действующей инструкции максимальный нагрев семян пшеницы, ржи, ячменя, подсолнечника, гречихи, проса, овса не должен превышать 40ᵒС, а температура агента сушки - 70ᵒС. При сушке бобовых культур и риса-зерна нагрев семян не должен превышать 35ᵒ С, а температура агента сушки - 60 ᵒС.

При сушке семян влажностью выше 19% применяют ступенчатый режим, при этом снижают предельную температуру нагрева семян в первой зоне на 5°С, а температуру агента сушки - на 10°С.

Организация и контроль процесса сушки зерна

Зерно, направляемое на сушку в шахтных прямоточных зерносушилках, формируют в партии по культурам, качеству, назначению и влажности. По влажности допускаются колебания до 2% при влажности зерна до 19% и до 4% при влажности свыше 19%. В первую очередь направляют на сушку партии более влажного зерна. Перед сушкой в шахтных зерносушилках зерно очищают от грубых и легких примесей, а в рециркуляционных - только от грубых.

Перед пуском зерносушилки ее тщательно очищают от сора, пыли, просыпей зерна, проверяют работу всего оборудования. Перед началом сушки включают транспортное и зерноочистительное оборудование и заполняют шахту очищенным зерном. Пусковой период сушки в зависимости от типа зерносушилки, культуры и влажности зерна составляет от 30 мин до 1 ч. Примерно через 10 - 15 мин после включения вентиляторов включают выпускное устройство и выпускаемое зерно возвращают в сушилку. После того как влажность выпускаемого зерна достигнет заданной, зерносушилку включают в нормальную работу. После пускового периода устанавливают нормальный тепловой режим сушки. Во время работы шахта зерносушилок и надсушильный бункер должны быть все время заполнены зерном. Съем влаги при сушке регулируют, уменьшая (при повышенной влажности) или увеличивая (при пониженной влажности) выпуск сухого зерна из зерносушилки. Температуру агента сушки регулируют количеством сжигаемого топлива и изменением количества добавляемого атмосферного воздуха.

Температуру нагрева зерна регулируют как температурой агента сушки, так и временем пребывания зерна в сушилке (ее производительностью).

Для правильного ведения и контроля процесса зерносушилки оснащаются специальными приборами. Для контроля заполнения надсушильного бункера в нем устанавливают датчики уровня зерна. Температуру агента сушки измеряют логометрами с термометрами сопротивления. Термометры сопротивления устанавливают в подводящих воздуховодах непосредственно перед сушильными зонами. Температуру нагрева зерна контролируют в нижнем ряду подводящих коробов сушильной зоны с помощью различных датчиков или с помощью непосредственного измерения температуры пробы зерна, отобранной из-под этих коробов. Влажность зерна контролирует лаборатория, отбирая пробы каждые 2 часа, или с помощью поточных влагомеров, устанавливал их датчики на выходе зерна из сушилки.

При работе сушилки обязательно определяют количество просушенного зерна. С этой целью на транспортных линиях устанавливают весь для взвешивания просушенного или сырого зерна. Экономичная и эффективная работа зерносушилок зависит от ряда организационных мероприятий. В первую очередь необходимо составить планы сушки зерна для каждой зерносушилки, конкретные мероприятия по ее подготовке к эксплуатации, повышению качества просушиваемого зерна, а также мероприятия по максимально возможному снижению себестоимости сушки. При составлении плана сушки учитывают максимальное
поступление зерна в предыдущие годы, максимальную влажность, а также прогноз на текущий год.

Все поступающее сырое и влажное зерно должно быть просушено в течение 2 месяцев (615 часов работы стационарной зерносушилки). Из этого условия определяют требуемую прзводительность зерносушилок.

Все зерносушилки непрерывного действия, потому нельзя допускать их простоя, так как это приводит к неоправданным большим потерям рабочего времени, снижению их производительности и перерасходу топлива на вторичный прогрев установки и зерна.

Физическая производительность зерносушилок зависит в первую очередь от начальной и конечной влажности зерна до и после сушки, а также культуры и назначения зерна. Зная фактическую производительность зерносушилки, начальную и конечную влажность, целевое назначение зерна и культуру, определяют производительность в плановых тоннах, умножая ее на коэффициенты перевода.

Плановая тонна соответствует сушке 1 т зерна пшеницы при снижении влажности с 20 до 14%. Назначение зерна - продовольственные цели, тип зерносушилки - шахтная прямоточная, режим сушки - соответствующий зерну с нормальной клейковиной, начальная температура зерна -5 ᵒС. Коэффициенты перевода приведены в таблицах 1.18, 1.19 и 1.20.

Для обеспечения непрерывной работы зерносушилок необходимо иметь запас сырого зерна в накопительных емкостях.

При нарушении режимов сушки зерна ухудшается его качество Основные признаки нарушения режима:

• появление поджаренных или подгорелых зерен, зерен с морщинистыми, вздутыми или лопнувшими оболочками. Причина - чрезмерно высокая температура агента сушки, вследствие чего влага в зерне перемещается медленнее, чем испаряется с поверхности, внешние слои зерновок пересушиваются и лопаются из-за объемных напряжений;
• появление запаренных зерен . Причина - низкая температура и недостаточный расход агента сушки; он насыщается влагой до предельного состояния и препятствует испарению влаги из зерна;
• снижение количества и ухудшение качества клейковины . Причина - высокая температура агента сушки, замедленное движение зерна в шахте, застойные зоны в шахте. В этом случае необходимо снизить температуру агента сушки и увеличить пропускную способность выпускного устройства;

Работа зерносушилки в большой степени зависит от выбора рационального типа выпускного механизма и его эксплуатации. Применяют конструкции выпускных механизмов, обеспечивающих непрерывное или периодическое движение зерна в шахте. При непрерывном движении зерна в шахте обычно образуются устойчивые потоки зерна, движущегося по пути наименьшего сопротивления. Если поток зерна встречает местное сопротивление, движение зерна в шахте замедляется.

Неравномерная засоренность зерновой массы возникает вследствие ее самосортирования. При повышении засоренности отдельных потоков зерна в шахте повышается сопротивление движению зерна. Оно может возникнуть в любом месте зерносушилки, но наиболее часто - у стен шахты.

При непрерывном выпуске зерна из шахты зерно может задерживаться на верхних кромках коробов, над и под полукоробками (наиболее часто), где оно прижимается горизонтальным давлением движущегося слоя зерна к коробам и стенкам шахты.

При периодическом, т е скачкообразном, выпуске части зерна в шахте создаются условия для «самоочищения», так как при этом разрушаются своды зерна, застойные зоны в местах скопления соломистых примесей или местных сужений потоков зерна возле стен шахты и между коробками. Однако выпускной механизм периодического действия имеет свои недостатки. При неподвижном состоянии зерна в шахте в промежутках между открытиями затвора зерно может перегреваться от горячих поверхностей подводящих коробов. В этом случае процесс сушки и настройку выпускного механизма необходимо организовывать таким образом, чтобы при открытом затворе зерно в шахте с шахматным расположением коробов перемещалось по высоте на расстояние одного, трех, пяти рядов коробов (чтобы наиболее горячее зерно попадало на отводящий ряд коробов).

Неравномерность нагрева и сушки зерна в значительной степени устраняется применением диагонального расположения подводящих и отводящих коробов (в одном ряду через один).

Для устранения неравномерности распределения агента сушки по коробам рационально установить подводящие диффузоры по всей высоте напорно-распределительной камеры сушильной зоны.

Для уменьшения самосортирования зерновой массы, вследствие которого создаются
неблагоприятные условия для движения по сечению шахты, его в надсушильный бункер необходимо загружать 3-4 самотечными трубами, а зерновую массу предварительно очищать от грубых примесей в зерноочистительных машинах.

К мероприятиям по экономии топлива и электроэнергии следует в первую очередь отнести следующее:

• обеспечение полного сгорания топлива;
• уменьшить потери тепла в окружающую среду - для этого все теплотрассы должны быть теплоизолированы;
• воздух, направляемый для горения топлива, предварительно нагреть;
• контролировать температуру и относительную влажность отработавшего агента сушки, она не должна превышать среднюю температуру нагрева зерна более чем на 5°С с относительной влажностью не менее 60%;
• обеспечить бесперебойную работу зерносушилки, что позволит избежать непредвиденных потерь на повторный нагрев зерносушилки, топки, зерна;
• не допускать без надобности двукратную и более сушку зерна, так как это вызывает лишний расход топлива на повторный нагрев зерна, ведет к значительным затратам труда и электроэнергии;
• не допускать пересушивания зерна;
• использовать рециркуляционный способ сушки;
• следить за исправным состоянием зерносушилки и всего оборудования.

Одним из мероприятий послеуборочной обработки зерна является активное вентилирование. Материалы по активному вентилированию зерна выделены в отдельный раздел (см. раздел 3).

Сушка является основной технологической операцией по приведению зерна и семян в устойчивое при их хранении состояние. Только после того, как из зерновой массы удалена вся избыточная влага (то есть свободная вода) и зерно доведено до сухого состояния (влажность должна быть ниже критической), можно рассчитывать на его надежную сохранность в течение длительного периода времени.

В южной зоне (несмотря на сухой климат) приходится ежегодно сушить зерно и семена поздно убираемых культур (кукурузы, сорго, риса, подсолнечника, сои), а в отдельные годы и ранних зерновых культур, особенно зерно, которое получают при обкосах полей.

Все способы сушки основаны на сорбционных свойствах зерновой массы, то есть при сушке создаются условия, способствующие десорбции (выделению) воды и водяных паров из зерна и семян.

Сушка зерна и семян основана на двух принципах:

Удаление влаги из зерна без изменения ее агрегатного состояния и без подвода тепла;

С изменением агрегатного состояния влаги в зерне (путем превращения жидкости в пар) с помощью подвода тепла.

На первом принципе основан Сорбционный способ сушки, при котором влажное зерно смешивается с влагопоглощающими материалами (опилками, силикагелем, хлористым кальцием, сульфатом натрия) или с более сухим зерном. Разновидностью этого способа является Химическая сушка. Ее наиболее целесообразно применять для снижения влажности семян бобовых культур (вика, горох, соя, фасоль). Вследствие своих морфологических особенностей (плотные семенные оболочки) и химического состава (высокое содержание белка) эти семена очень плохо отдают влагу при тепловой сушке. Нагревать их сильно нельзя, так как они сильно растрескиваются. Именно для таких культур и разработан химический способ сушки. В нашей зоне он применяется крайне редко, но с его технологией необходимо ознакомиться.

Метод этот основан на высокой водопоглотительной способности некоторых химических веществ, в частности, технического сульфата натрия (Na2SO4) или природного озерно-морского минерала – Мирабилита . Эти вещества должны иметь перед их использованием влажность 1-5 %.

Сушку ведут, смешивая порошок с семенами. При исходной влажности зерновой массы 20 % на 1 т семян берут 60 кг безводного порошка указанных выше препаратов. При исходной влажности семян 25 % берут 120 кг на тонну, при 30 % — соответственно 180 кг.

Смешивание ведут на площадке под навесом. Смесь семян с препаратом нужно регулярно перемешивать, так как процесс отнятия воды у семян сопровождается повышением температуры. Перемешивание производят 3-4 раза за сутки. Продолжительность сушки – 5-10 суток, в зависимости от исходной влажности семян. После высушивания сорбент отделяют от зерновой массы на какой-либо сепарирующей зерноочистительной технике. Препарат после использования имеет очень высокую влажность – 40-50 %. Повторное его применение возможно только после его высушивания, используя сушилки, или на следующий год после высушивания его на солнце.

Высокая стоимость и трудоемкость химического способа сушки ограничивает его применение.

На втором принципе основаны контактный , Радиационный и Конвективный способы сушки и передачи тепла.

Контактный (кондуктивный) способ основывается на непосредственном контакте (соприкосновении) высушиваемого материала с нагретой поверхностью и получении тепла от нее за счет теплопроводности. Этот способ требует большого расхода топлива, не обеспечивает требуемой равномерности сушки, малопроизводителен, а поэтому имеет ограниченное применение.

Радиационный Способ сушки заключается в том, что теплота подводится к высушиваемому зерну в виде лучистой энергии от солнечных или инфракрасных лучей. Примером является Воздушно-солнечная сушка, когда влага испаряется только через поверхность насыпи зерновой массы под воздействием солнечной радиации и ветра. Чем тоньше слой зерна, тем интенсивнее идет его высушивание. Поэтому при сушке зерна пшеницы и ячменя высота его слоя должна быть не более 20 см, а для мелкосеменных культур – 5-10 см.

Площадка для воздушно-солнечной сушки зерна должна иметь асфальтовое покрытие. Грунтовые или бетонные площадки необходимо изолировать от зерна пленкой, чтобы избежать увлажнения его нижних слоев от влаги почвы. Зерно на площадке лучше рассыпать не ровным слоем, а гребнями с направлением их с юга на север.
В этом случае значительно увеличивается площадь поверхности зерновой насыпи и создается разница в парциальном давлении водяных паров между основанием и вершиной гребня, что способствует более интенсивному испарению влаги.

В условиях Крыма в летнее время поверхность насыпи зерна прогревается солнечными лучами до 50-55 °С, а иногда и больше. В этом случае нагреваемый у поверхности воздух поднимается вверх, унося с собой испаряющуюся из зерновой массы влагу. Особенно интенсивно этот процесс происходит в ветреную погоду, так как пары воды при этом не задерживаются над поверхностью зерна.

При соблюдении правил воздушно-солнечной сушки влажность зерна в солнечную ветреную погоду в нашей зоне можно снизить за день на 3-4 %. Чем влажнее зерно, тем больше влаги может быть удалено из него. Следует иметь в виду, что в процессе воздушно-солнечной сушки, наряду с перемещением влаги к поверхности насыпи зерна, происходит и обратный процесс – перемещение ее в самые нижние слои вследствие явления термовлагопроводности с образованием там конденсата, что бывает заметно даже на ощупь. Поэтому для успешной сушки необходимо зерновую массу периодически (через 2-3 часа) перелопачивать, перемешивая нижние слои с верхними, уже высохшими. В случае необходимости воздушно-солнечную сушку можно продолжить и на следующий день. Только на ночь необходимо собрать зерно в кучу и укрыть ее брезентом или пленкой.

Воздушно-солнечная сушка широко применяется в хозяйствах южной зоны вследствие ее простоты, низкой трудоемкости и затратности. При этом не только не требуется дорогостоящее топливо для тепловых сушилок, но и оказывается положительное воздействие на зерновую массу. Во-первых, в зерне более энергично идут процессы послеуборочного дозревания. Во-вторых, при облучении зерна солнцем происходит частичная или даже полная стерилизация зерновой массы от микроорганизмов, особенно от наиболее опасных из них – плесневых грибов. В-третьих, важным положительным эффектом этого способа сушки является обеззараживание зерновой массы от клещей и насекомых: при высоте насыпи 4-5 см в условиях Крыма они погибают практически полностью.

Разновидностью воздушно-солнечной сушки можно считать переброску партии зерна зернометами и зернопогрузчиками из одного бунта в другой. Этот прием позволяет быстро снизить физиологическую активность зерновой массы вследствие ее подсушивания и охлаждения (в случае, если температура воздуха ниже температуры зерна).

Конвективный Способ сушки – это способ, при котором тепло передается зерну конвекцией от движущегося агента сушки (подогретого воздуха или смеси его с топочными газами). Агент сушки наряду с передачей тепла поглощает и удаляет влагу из зерна. По этому способу работают сушилки различных конструкций. Тепловая сушка зерна в зерносушилках является наиболее производительной и технологически эффективной, хотя и довольно дорогостоящей.

При конвективном способе теплопередачи главной технологической характеристикой является состояние слоя зерна в процессе его сушки и охлаждения. Слой зерна может находиться в неподвижном и в подвижном состояниях.

При сушке в неподвижном состоянии скорость движения зерна равна нулю, а скорость движения агента сушки меньше критической скорости частиц зерновой массы. Этот принцип используют в жалюзийных, лотковых, стеллажных, камерных сушилках периодического действия и в установках для активного вентилирования. Основные параметры таких сушилок: температура агента сушки 35-40 °С, то есть ниже предельно допустимой температуры нагрева зерна и семян, съем влаги 0,5-1,5 % за 1 ч, расход теплоты 8000-20000 кДж на 1 кг испаренной влаги. Сушилки этого типа имеют низкий КПД и не обеспечивают требуемую равномерность сушки.

При сушке в подвижном состоянии скорость движения зерна больше нуля, а скорость агента сушки меньше критической скорости частиц высушиваемой зерновой массы. Этот принцип положен в основу работы шахтных, рециркуляционных, барабанных сушилок непрерывного действия. Температура агента сушки в этих сушилках высокая, а расход теплоты составляет всего 5000-6000 кДж на 1 кг испаренной влаги. Они обеспечивают быструю и равномерную сушку зерна и семян.

Условия и закономерности тепловой сушки.

Сушка зерна – это сложный тепломассообменный процесс. На испарение из него влаги расходуется строго определенное количество тепла. Следовательно, чтобы сушить, необходимо обеспечить непрерывное и одновременное поступление к зерновой массе тепла и воздуха, который будет поглощать испарившуюся влагу и отводить ее за пределы зерновой массы. Сушка возможна лишь тогда, когда давление водяных паров внутри зерна или над его поверхностью выше, чем в окружающей среде. А это происходит при повышенной температуре зерна. Если температура поверхности зерна равна температуре сушильной камеры, то процесс сушки (испарения влаги) прекращается.

Тепло к зерну подводят, главным образом, с помощью воздуха, поэтому он получил название Агент сушки . Нагретый в топочном устройстве агент сушки обеспечивает передачу тепла зерну. Воздух одновременно поглощает влагу, испарившуюся с поверхности или из внутренних слоев зерна, и отводит ее за пределы зерновой массы. Агент сушки поступает в сушильную камеру горячим и сухим и выходит из нее насыщенным влагой и охлажденным. С помощью агента сушки происходит массообмен (обмен воды) и теплообмен (обмен энергии).

В качестве агента сушки используют не только нагретый или ненагретый воздух, но и смесь топочных газов с наружным воздухом. Для получения заданной температуры агента сушки смесь составляют обычно из одной части топочных газов с температурой 1000 °С и
20-30 частей атмосферного воздуха. Если топка сушилки работает с нарушением режима, возможно потемнение зерна и появление у него дымного запаха.

Зерно, как известно, содержит свободную и связанную влагу, которая с той или иной прочностью удерживается коллоидами белка, крахмала и других органических веществ. Чем выше влажность зерна, тем больше в нем свободной воды и тем меньше надо энергии для ее удаления. При влажности зерна выше 20 % вода испаряется почти так же легко, как и со свободной поверхности. По мере снижения влажности затраты тепла на удаление каждого последующего процента влаги возрастают. Особенно трудно удалять влагу при влажности зерна от 16 % до сухого состояния. Эти различия по влагоотдающей способности зерна различной влажности влияют на производительность сушилок.

Процесс сушки зерна можно представить в виде трех периодов.

1. Сравнительно короткий период прогрева, когда сушка замедлена из-за пониженной температуры зерна.

2. После прогрева наступает период постоянной, максимально высокой скорости сушки, когда испарение влаги с поверхности зерна еще не ограничивается ее притоком из внутренних слоев. Скорость процесса сушки определяется способностью зерна к влагоотдаче при данной температуре нагрева и параметрами агента сушки: его температурой, влажностью, скоростью движения. Скорость сушки и температура зерна в этот период постоянны. Количество воды в зерне изменяется с постоянной скоростью. Отработавший агент сушки максимально насыщен влагой в этот период. Чем выше исходная влажность зерна, тем выше скорость сушки.

3. Период убывающей скорости сушки, начинается с момента, когда приток влаги из центральных частей зерна отстает от скорости ее испарения, и на поверхности зерна образуются участки, недостаточно насыщенные влагой. Скорость сушки определяет уже не способность воздуха поглощать влагу, а все уменьшающаяся скорость, с которой зерно отдает влагу, в результате чего отработавший воздух уходит из сушилки недонасыщенным влагой. В этот период быстро увеличивается температура зерна сначала с поверхности, затем внутри, также быстро уменьшается скорость сушки. В заключительной части этапа скорость сушки зерна падает до нуля. Влажность зерна постепенно снижается и устанавливается на постоянном равновесном уровне, значительно ухудшается использование способности агента сушки к поглощению влаги, и резко возрастают затраты топлива
на удаление каждого килограмма воды.

После сушки зерно охлаждают. Для этого на завершающем этапе сушки зерно обрабатывают холодным воздухом. Температура зерна после охлаждения не должна превышать температуру окружающего воздуха более чем на 10-15 оС.

Скорость сушки зерна данной культуры до определенной влажности определяется, главным образом, количеством агента сушки и его температурой. Практически все сушильные устройства проектируются с таким расчетом, чтобы пропускать через зерновую массу максимальное количество агента сушки. Таким образом, весьма трудно ускорить сушку за счет увеличения подачи нагретого воздуха сверх расчетной нормы его расхода. Поэтому основным фактором ускорения сушки, доступным производственнику, является повышение температуры агента сушки в тех пределах, которые возможно применить для сушки конкретной партии зерна или семян при полном сохранении их качества. При повышении температуры агента сушки и нагрева зерна процесс сушки ускоряется. Чем выше температура зерна, тем легче испаряется вода. Кроме того, с повышением температуры агента сушки резко возрастает его способность поглощать влагу. При полном насыщении влагой 1 м3 воздуха может удерживать 17 г парообразной воды при температуре 20 °С и соответственно 31 г при 30 °С, 83 г при 50 оС, 200 г при 70 °С и 420 г при 90 °С. Однако, если превысить известные пределы нагрева зерна, оно будет испорчено – семена утратят всхожесть, продовольственное зерно нельзя будет использовать для получения муки и доброкачественного хлеба, зерно фуражного назначения утратит свои кормовые достоинства.

2.2.3. Типы зерносушилок и технология сушки.

В сельском хозяйстве в основном применяются шахтные и барабанные зерносушилки, которые работают как автономно, так и входят в состав зерносушильных комплексов КЗС. На хлебоприемных предприятиях также используются высокопроизводительные рециркуляционные сушилки. Хозяйства южной зоны, как правило, плохо укомплектованы зерносушильной техникой. В Крыму зерносушилки имеют лишь те хозяйства, которые занимаются выращиванием риса.

Технология сушки зерна в шахтных зерносушилках.

В сельскохозяйственном производстве для сушки зерна и семян наиболее широко используются высокопроизводительные шахтные зерносушилки СЗШ-8, СЗШ-16 и СЗШ-16А. Сушильная камера сушилок представляет собой, башню, у которой высота в несколько раз превышает размеры сторон поперечного сечения.

Шахтные сушилки являются установками непрерывного действия. При установившемся режиме работы зерно непрерывно поступает в верхнюю часть шахты и также непрерывно истекает из нее в нижней. Зерно движется за счет силы тяжести и сыпучести зерновой массы. Агент сушки движется поперек потока зерна (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Технологическая схема шахтной зерносушилки

1 ‑ шахты; 2 ‑ вентилятор; 3 ‑ диффузор; 4 ‑ напорная камера агента сушки;
І ‑ зерно; ІІ ‑ агент сушки

Благодаря тому, что слой зерна в шахте несколько разрыхлен, и зерно при движении поворачивается в разных направлениях, улучшается его взаимодействие с агентом сушки и ускоряется влагообмен. Скорость движения зерна и время нахождения его в шахте регулируют с помощью выпускного устройства. Продолжительность нахождения зерна в шахте примерно 40 минут, и за один пропуск его влажность снижается на 4-6 %.

Чтобы сушка зерна проходила во всем объеме шахты, ее оборудуют специальными каналами-коробами, которые как бы разделяют насыпь на отдельные пласты толщиной 100-150 мм, соответствующие толщине зоны сушки. К каждому такому пласту подходит свежий агент сушки и после насыщения влагой выводится за пределы шахты. В простейшем виде короб представляет собой пятиугольный канал из листового металла с открытой нижней гранью. Короба устанавливают в шахте рядами (в шахматном порядке) по всей ее высоте. Для каждого короба в стенах шахты вырезано соответствующее его сечению отверстие, через которое подводится свежий агент сушки, и в этом случае короб называется подводящим, или отводится отработавший агент сушки – отводящий короб. Входные отверстия подводящих коробов обычно выходят в сторону топочного устройства, а выходные отверстия отводящих коробов – в противоположную. У всех подводящих и отводящих коробов один торец является глухим. Число подводящих и отводящих коробов обычно одинаковое, и они чередуются или целыми рядами или в каждом ряду.

Важное технологическое достоинство шахтных сушилок заключается в том, что в них можно в широких пределах регулировать продолжительность нахождения зерна в сушильной камере и достаточно надежно обеспечивать поддержание заданного температурного режима сушки зерновой массы.

Благодаря наличию коробов весь объем зерна в шахте представляет собой зону сушки, в которой происходит непрерывный процесс испарения влаги, что вызывает снижение температуры зерна. Следовательно, в шахтных сушилках температура зерна практически всегда ниже, чем температура поступающего агента сушки, и поэтому его можно нагревать сильнее, чем в простейших камерных сушилках. В результате появляется возможность значительно интенсифицировать сушку зерна без ухудшения его качества. В зависимости от вида зерна, его влажности, целевого назначения температуру агента сушки в шахтных сушилках поддерживают на уровне 60-120 °С.

Очень удобна в эксплуатации и рекомендуется для фермерских хозяйств передвижная шахтная зерносушилка К4-УС2-А производительностью 10 т/ч, смонтированная на шасси автомобильного прицепа МАЗ-8925. Сушилка имеет две шахты, в каждой из которых установлены по 6 рядов коробов, установленных в двух сушильных и одной охлаждающей зоне.

Шахтные сушилки имеют серьезные технологические недостатки. Главный из них заключается в ограниченном съеме влаги за один пропуск зерна через шахту, равном 4-6 %. Поэтому для полного высушивания зерна иногда приходится проводить обработку в несколько приемов. Передержка частично просушенного зерна
в ожидании повторных пропусков через сушилку является причиной снижения его качества.

В шахтных сушилках сложно сушить зерно влажностью выше 25 % и особенно выше 30 %. Данная зерновая масса имеет плохую сыпучесть и склонна к зависанию между коробами. Это увеличивает продолжительность обработки, перегрев и даже порчу зерна, а иногда загорание легких органических примесей. Для улучшения прохождения зерна через шахту его необходимо предварительно очистить от крупных соломистых примесей и растительных остатков. Улучшению процесса сушки способствует также очистка зерновой массы и от мелких фракций примеси, закупоривающих межзерновые пространства.

Технология сушки зерна в барабанных зерносушилках.

В сельском хозяйстве широко используются для сушки зерна стационарные барабанные сушилки СЗСБ-8 и СЗСБ-8А производительностью 8 т/ч, а также передвижные барабанные сушилки
СЗПБ-2,5 производительностью 2,5 т/ч. Хорошие результаты дает использование сушилок СБ-1,5, установленных на токах хозяйств в комплексе с агрегатом АВМ-1,5.

Сушильная камера барабанных зерносушилок изготавливается в виде вращающегося цилиндра (барабана), что позволяет успешно сушить засоренный, малосыпучий материал (рис. 2.7). Сушильный барабан оборудован подъемно-лопастной системой. Лопасти барабана в процессе вращения захватывают зерно и поднимают его вверх. Затем зерно свободно ссыпается после достижения им угла ската. Агент сушки перемещается вдоль оси барабана и активно взаимодействует с зерном в процессе его пересыпания. Благодаря хорошему контакту агента сушки с зерном представляется возможным за более короткий срок, чем в шахтных сушилках, удалить 3-5 % влаги, используя для этого более интенсивный нагрев.

Время пребывания зерна в барабане 15-20 минут. Температура агента сушки при сушке зерна семенного назначения должна быть 100-110 °С, а при обработке продовольственного или фуражного зерна 180-250 °С.

Рис. 2.7. Барабанная сушилка СЗСБ-8

1 – топка; 2 – загрузочная камера;
3 сушильный барабан; 4 – охладительная колонка

В барабанной сушилке практически не регулируется продолжительность сушки. Время пребывания зерна в барабане и скорость его перемещения по барабану определяются интенсивностью потока агента сушки и механическим подпором слоя зерна, поступающего в барабан. Это серьезный технологический недостаток барабанных сушилок. Для полного высушивания зерна повышенной влажности его пропускают через сушилку несколько раз или используют последовательно несколько сушилок. Так как зерно в барабане подвергается повышенным температурным и механическим воздействиям, эти сушилки не рекомендуется использовать для сушки семян, подверженных растрескиванию (горох и другие бобовые, кукуруза). Для сушки семенного зерна предпочтительнее использовать шахтные или камерные сушилки.

Технология сушки зерна в рециркуляционных зерносушилках.

В этих сушилках зерно многократно проходит циклы нагрева, отволаживания и промежуточного охлаждения, после чего часть рециркулирующего зерна окончательно охлаждают и направляют в склад. Одновременно с выпуском просушенного и охлажденного зерна в сушилку поступает соответствующее количество сырого зерна, так что общая масса рециркулирующего зерна остается постоянной. Число циклов, которые должно пройти просушиваемое зерно, зависит от требуемого общего снижения влажности, а также от снижения влажности за один цикл.

В рециркуляционной сушилке зерно в камеру нагрева равномерно поступает из бункера с загрузочным устройством и падает в виде дождя в потоке агента сушки, нагретым до температуры 250-350 оС. При этом зерно контактирует с таким горячим агентом сушки только в течение 2-3 с и поэтому нагревается до температуры не выше
55-60 оС. Затем нагретое зерно поступает в бункер для отволаживания на 10-12 минут, где происходит выравнивание температуры и частичное перераспределение влаги между отдельными зернами. После охлаждения, удаления части высушенного зерна и добавления новых порций сырого зерна нагревание повторяется. Вследствие хорошего перемешивания зерновой массы при рециркуляции зерно просушивается равномерно, качество его сохраняется, а влажность может быть снижена на 10-12 % и более. И что особенно важно, не следует перед сушкой формировать партии зерна по влажности, как в шахтных зерносушилках.

Режимы сушки зерна.

Под Режимом сушки следует понимать рекомендуемую температуру агента сушки и предельно допустимую температуру нагрева зерна и семян. Также необходимо контролировать общую продолжительность сушки и устанавливать число пропусков зерна через сушилку, или циклов сушки.

Режим сушки определяется:

— родом и видом зерна и семян, или культурой;

— исходной влажностью зерна и семян;

— целевым назначением и качеством зерна и семян;

— конструкцией и типом зерносушилки.

Главная сложность сушки зерна заключается в том, чтобы работать при использовании предельно допустимых температур нагрева агента сушки и нагрева зерна, обеспечить максимальную производительность сушилки при полном сохранении качества продукции. Превышение установленных температур нагрева агента сушки и зерна ведет к порче продукции, применение слишком мягкого режима обработки снижает производительность сушилок.

Температурная устойчивость зерна при сушке определяется, главным образом, температурной устойчивостью его белковых веществ. Превышение допустимой температуры нагрева зерна вызывает коагуляцию белка, утрату жизненных функций семян и способности их к прорастанию, а у зерна пшеницы – резкое ухудшение растяжимости белков эндосперма, снижение количества и качества клейковины. Семенное зерно необходимо сушить при более мягком температурном режиме, так как белки зародыша менее стойки к нагреву и, кроме того, зародыш находится непосредственно под оболочкой, прогревается и высыхает в первую очередь. Поэтому норма выработки при сушке семенного зерна по сравнению с продовольственным снижается в 2 раза.

Температурная устойчивость зерна зависит от его исходной влажности. Белки сухого зерна более устойчивы к нагреву, по мере повышения влажности эта устойчивость снижается. Поэтому сушку высоковлажного зерна следует начинать при мягком температурном режиме и с каждым последующим пропуском через сушилку постепенно усиливать его в соответствии с установленными рекомендациями, то есть применять ступенчатый режим сушки.

На температуру нагрева оказывает влияние исходное качество зерна. Продовольственное зерно пшеницы со слабой клейковиной в процессе сушки при несколько более высокой температуре его нагрева улучшает свое качество вследствие повышения упругости клейковины. Зерно пшеницы с крепкой клейковиной необходимо сушить особенно осторожно, при пониженной температуре нагрева, иначе клейковина станет крошащейся, а зерно – непригодным для хлебопечения.

Для правильной эксплуатации сушилок важно различать температуру нагрева зерна и температуру агента сушки. Температура агента сушки почти всегда выше температуры зерна. Зерно охлаждается, если вода испаряется с его поверхности. Чем интенсивнее испарение, тем сильнее охлаждается зерно, и наоборот. Если температура зерна принимает температуру проходящего по межзерновым пространствам воздуха, это означает, что его сушка прекратилась, и зерно приняло равновесную влажность по отношению к этому воздуху. Различия между температурой агента сушки и зерна изменяются в широких пределах в зависимости от типа сушилки. Например, при обработке семян на шахтных сушилках такое различие будет 20-30 °С, на барабанных – 40-60 °С, на рециркуляционных сушилках еще выше. При обработке продовольственного зерна это различие достигает
70-100 °С и более.

Таким образом, определяющим в сохранении качества зерна при сушке, является температура его нагрева. Температура агента сушки должна быть такой, чтобы обеспечить поддержание заданной температуры нагрева или семян в соответствии с их влажностью, целевым назначением и исходным качеством. Поэтому при сушке зерна необходимо регулярно контролировать как температуру агента сушки, так и температуру нагрева зерна.

Термоустойчивость сырого зерна невысокая, поэтому температура нагрева зерна разных культур в зависимости от влажности и целевого назначения изменяется в небольших пределах. Семенное зерно большинства культур при сушке нагревают до 40-45 °С, зерно продовольственной пшеницы до 45-55 °С, зерно фуражного назначения до 50-60 °С. На выбор температурного режима сушки крупносемянных зернобобовых культур оказывает влияние их специфическая особенность – плохая влагоотдача и склонность к растрескиванию.

Семена гороха, фасоли и других культур имеют пониженную удельную поверхность испарения, что вызывает пересушивание поверхностных слоев семян. При их высушивании происходит уплотнение поверхностных слоев семян, уменьшение объема. Но так как уменьшение объема сначала происходит лишь в периферийных слоях семени, а внутренняя часть остается без изменения, это вызывает большие физические напряжения в семенах, и они растрескиваются, первоначально только их оболочка, а затем и центральная часть. Поэтому семена зернобобовых культур сушат при более мягких температурных режимах, чем семена зерновых культур. Нагрев семян бобовых культур не должен превышать 30-35 °С. Соответственно снижается и производительность сушилок.

Для предупреждения растрескивания семян, а также для проведения обработки в наиболее выгодных условиях постоянной скорости сушки приходится ограничивать разовый съем влаги у большинства типов сушилок в пределах 4-6 %. В последующий период отволаживания в ожидании повторного пропуска через сушилку в зерне происходит перераспределение и выравнивание влажности между центральной и периферийными частями. Это обеспечивает при повторной обработке сушку зерна при достаточно высокой скорости влагоотдачи. Однако ограниченный съем влаги за один пропуск через сушилку резко усложняет организацию процесса сушки, вынуждает временно хранить недосушенное зерно, что часто приводит к его порче. Это серьезный недостаток сушилок шахтного и барабанного типа.

Таблица 2.1. Режим сушки семенного зерна

Культура	Влажность семян до сушки, %	Число пропусков зерна через сушилку
	Барабанные
Температура агента сушки, оС		Предельная температура нагрева семян, оС
Пшеница, рожь, ячмень, овес
Гречиха, просо
Горох, вика, рис, кукуруза

Примечание: температура агента сушки у барабанных зерносушилок поддерживается на уровне 90-130 оС; семена ряда культур (зерновые бобовые, рис, кукуруза) с меньшей термостойкостью или склонные к растрескиванию не рекомендуется сушить на установках барабанного типа.

Таблица 2.2. Режим сушки продовольственного зерна

Культура	Влажность зерна до сушки, %
	Барабанные
Температура агента сушки, оС		Предельная температура нагрева зерна, оС
Рожь, ячмень
Горох, рис-зерно
Подсолнечник	Независимо от влажности
	Независимо от влажности

Примечание: в барабанных сушилках температуру агента сушки при сушке продовольственного зерна устанавливают в пределах 180-210оС, фуражного – до 250оС.

Таблица 2.3. Режим сушки продовольственного зерна пшеницы
в шахтной зерносушилке

Качество зерна	Влажность зерна до сушки, %	Пропуск через сушилку	Предельная температура нагрева зерна, оС	Предельная температура агента сушки, оС
С крепкой клейковиной (ИДК до 40 ед.)
С хорошей клейковиной (ИДК 45-75 ед.)
Со слабой клейковиной (ИДК более 80 ед.)