Введение. 
Механизация сушки зерна и семян

Даже при использовании самых современных технологий сбора урожая, в свежеубранном зерне содержится немалое количество разнообразных включений, которые следует из него удалять. К таковым относятся, в частности, и влага, поврежденные и очень мелкие зерна, а также зерна сорных растений. Поэтому сушка и зерноочистка является одним из основных этапов обработки урожая злаковых.

Для этого сейчас используется современное и высокопроизводительное специализированное оборудование, которое разрабатывается и выпускается очень многими компаниями. С его помощью сушка зерна осуществляется различными способами. Именно это и позволяет придать зерну товарное качество и частично избавить от различных посторонних включений.

Механизация сушки зерна и семян

Согласно агротехническим требованиям на длительное хранение следует засыпать зерно влажностью до 14%. С увеличением влажности возрастает интенсивность дыхания зерна, увеличивается выделение теплоты и происходит самосогревание массы. Поэтому усиливаются процессы брожения, развиваются бактерии и плесень, качество зерна снижается. Влажность свежеубранного зерна нередко составляет 20−35%. Такое зерно необходимо в короткий срок высушить, доведя его влажность до кондиционной. Снизить влажность зерна можно естественной сушкой на открытой площадке, вентилированием атмосферным или подогретым воздухом и искусственной сушкой в зерносушилках. Для естественной сушки зерно рассыпают на току слоем 10−15 см и периодически перелопачивают или перебрасывают с места на место зернопультом, зерно метателем, зернопогрузчиком. Естественную сушку применяют, если влажность зерновой смеси меньше 20%.Для активного вентилирования зерно помещают в напольные или бункерные установки и пропускают через неподвижный слой зерна атмосферный воздух. Вентилированием предотвращают самосогревание зерна и удаляют испарившуюся влагу. Активное вентилирование применяют для временной консервации семян охлаждением, медленной сушки и аэрации их при хранении. Чтобы повысить эффективность этих процессов, воздух в первом случае охлаждают, во втором нагревают на 2−6°С, в третьем-снижают его влажность.

Для искусственной сушки зерно помещают в сушилку и нагревают до установленной температуры. При нагреве влага из внутренних слоев зерна перемещается на поверхность и испаряется, а затем в виде пара удаляется в окружающую среду. Интенсивность испарения влаги зависит от температуры нагрева зерна и скорости движения газов через зерновой слой. Чем больше показатели этих процессов, тем выше скорость испарения влаги. Температура нагрева зерна при сушке ограничивается его термостойкостью, т. е. предельно допустимой температурой нагрева, при которой сохраняются семенные и хлебопекарные качества зерна. Допустимая температура нагрева зерна зависит от культуры, сорта, влажности и продолжительности его пребывания в нагретом состоянии. Существует несколько способов нагрева и сушки зерна.

В данной работе мы рассмотрим Конвективный способ сушки зерна на примере зерносушилки AGREX.

Конвективный способ. Теплота, необходимая для нагрева зерна, передается ему конвекцией от движущегося газообразного теплоносителя (нагретого воздуха или его смеси с продуктами горения), называемого агентом сушки. Взаимодействуя с зерновой массой, агент сушки обеспечивает тепло и массообмен: зерно нагревается, влага испаряется, поглощается газами и уносится в окружающую среду.

Рассмотрим в качестве примера стационарную зерносушилку Agrex.

Стационарная сушилка модели PRТ 250 FE предназначена для сушки различных видов сельскохозяйственных культур, а именно: кукурузы, сои, рапса, пшеницы, подсолнечника, ячменя и риса. Производительность установки варьируется от 75.000 до 270.000 кг/сутки в зависимости от культуры и ее специфических характеристик, от начальной влажности продукта и природно-климатических условий. Назначение сушилки — способствовать испарению влаги, содержащейся внутри зерен, без нанесения ущерба биологическим характеристикам высушиваемого продукта. Система ворошения обеспечивает постоянное движение продукта, что благоприятствует мягкой и однородной сушке, в т. ч. семян масличных культур.

Температуры сушки и высушиваемого продукта непрерывно контролируются электронными приборами, обеспечивающими надежность и точность рабочих параметров.

Сушилка работает на дизельном, биодизельном или газовом топливе. Предназначена для работы с такими культурами как кукуруза, пшеница, рис, ячмень. Так же на определенных режимах зерносушилка работает с семенами подсолнечника, льна, сои и рапса. Сушилка с прямым огнем позволяет использовать тепловую энергию на 96−98%, сокращая таким образом эксплуатационные расходы, но повышает пожароопасность и снижает товарную стоимость зерна, так как продукты сгорания топлива напрямую контактирую с зерном. Так же сушилками без теплообменника не рекомендуется сушить зерно предназначенное для посева. Продукты горения могут пагубно влиять на зародыш. В большенстве случаев применяют сушилки с теплообменником, который предохраняет зерно от прямого контакта с открытым огнем, так же отводит сажу и вредные газы образованные при сгорании топлива. Теплообменник сохраняет температуру и поддерживает ее при временных перепадах за счет металлоемкости.

Принцип работы сушилки основан на циркуляции нагреваемой массы через норию (при использовании стационарной сушилки) который принимает нагретое и обдутое нагнетаемым воздухом зерно, и транспортирует его наверх, загружая в общую массу. Зерно не контактирует с теплообменником, а спускается сверху вниз по защитной сетке теплообменника, установленного внутри цилиндрического бункера. Теплообменник обдувается нагнетаемым вентилятором воздухом, передавая тепло высушиваемой массе, и отводит испаряемую влагу.

Система перемешивания зерна установленная под теплообменником обеспечивает непрерывное и однородное движение зерна, гарантируя максимальную равномерность сушки, в том числе и при сушке масличных культур.

Температура сушки поддерживается постоянная ± 5 град С, при помощи установленных внутри цилиндрического бункера трех термозондов (зерно, пламя, безопасность), которые передают данные на электронные термостаты, которые анализируя данные управляют пламенем горелки.

В процессе сушки для облегчения взятия пробы материала в боковой стенке бункера установлено окошко. Так как сушка зерна состоит из четырех фаз: загрузка, сушка, охлаждение, выгрузка. Взятие пробы нужно делать на протяжении всего процесса сушки, для того чтобы не перерасходовать энергию.

Рассмотрим диаграммы сушки наиболее часто используемых продуктов.

На первой диаграмме (для злаковых культур и кукурузы) видим начальную влажность засыпаемого продукта, время которое приблизительно будет затрачено на процесс сушки и шкала, в процентах, снижения уровня содержащейся влаги в зерне.

Вторая диаграмма показывает нам те же показатели, но в качестве примера приведена масленичная культура рапс. Все масленичные культуры сушится с показателями приведёнными к рапсу. В верхней части рисунков красным показана максимально допустимая температура горячего воздуха подающегося для сушки зерна.

Приведённые в данных диаграммах значения могут существенно изменяться в зависимости от погодных условий в которых производится сушка.(туман, дождь мороз жара) и характеристик продукта (степень созревания, удельный вес, засоренность продукта).

Температурная устойчивость зерна при сушке определяется, главным образом, температурной устойчивостью его белковых веществ. Теплопроводность зерна в 3…4 раза меньше, чем теплопроводность воды, но почти в 8 раз выше, чем теплопроводность воздуха влажностью менее 75%. Превышение допустимой температуры нагрева зерна вызывает коагуляцию белка, утрату жизненных функций семян и способности их к прорастанию (прогревается и высыхает в первую очередь зародыш), снижение количества и качества клейковины. Поэтому при сушке семенное зерно большинства культур нагревают до 4О…45°С, продовольственное — до 45…55°С. никогда не следует превышать температуру зерна выше 55−60°С для избежание его воспламенения.

После сушки зерно охлаждают. Для этого на завершающем этапе сушки зерно обрабатывают холодным воздухом. Снижение температуры зерна значительно ослабляет интенсивность дыхания. Чем ниже температура, тем меньше интенсивность дыхания. На этапе охлаждения температура зерна устанавливается на 5−10 выше температуры окружающей среды только после этого можно осуществлять выгрузку зерна.