Технологічні розрахунки процесу сушіння зерна

З підвищенням температури повітря збільшується його здатність утримувати вологу у вигляді пари. При підвищенні вологоємкості та зниженні відносної вологості-повітря створюються сприятливі умови для випаровування вологи із зерна та переходу водяної пари в зовнішнє газоповітряне середовище.

Принцип роботи зерносушарок такий. Зовнішнє повітря нагрівається і подається до зернової маси або домішується до гарячих (600 °С) топкових газів; утворюється газоповітряна суміш, яка подається в сушарку. Зовнішнє повітря домішується в різних співвідношеннях.залежно від потрібного режиму сушіння, температури нагрітого та зовнішнього повітря. Газоповітряна суміш чи нагріте повітря подається до заповненої зерном камери сушарки. Теплоносій, піднімаючись угору, нагріває зерно, вбирає вологу, що випаровується із, зерна, і відводиться за межі камери. З підвищенням температури зерна переміщення водяної пари з внутрішніх шарів до поверхні прискорюється. В сушарках шахтного, барабанного типу зерно в камерах переміщується, що прискорює сушіння.

Швидкість сушіння зерна, температурний режим залежать від будови зерна, його хімічного складу, вологості та зрілості. Свіжозібране зерно та зерно з підвищеною вологістю більш чутливе до високих температур; Нагрівання зерна до температури понад 38–45 °С (залежно від культури) може призвести погіршення його властивостей. Зерно на насіння вимагає особливого режиму сушіння.

Для зерна злакових з вологістю понад 19 % застосовують ступінчасті режими сушіння. В першій сушильній зоні встановлюють температуру теплоносія, нижчу від обмежувальної на 10 °С, а нагрів зерна – на 5 °С. При більш м’яких режимах сушать зерно пшениці твердої та сильної, а також насіння культур з підвищеним вмістом білка (гороху, люпину, квасолі та ін.). Насіння олійних-культур витримують при більш сильному нагріві.

Роговидна оболонка зерна кукурудзи в качанах погано пропускає вологу, вологість стрижня качана при збиранні завжди більша, ніж зерна. Ці особливості враховують при визначенні режиму сушіння зерна чи кукурудзи в качанах.

Насіння конюшини, люцерни дуже дрібне, погано продувається потоком повітря, його сушать, змішуючи з сухим вівсом, ячменем, а невеликі партії розсипають тонким шаром, піддаючи дії навколишнього середовища (повітря, сонячних променів).

Сушіння проводять так. Спочатку завантажують зерно в камеру, регулюють випускний апарат, вмикають топку. Потім вентилятором подають повітря, доводять його температуру до заданої. На початку роботи через кожні 15–20 хв перевіряють температуру теплоносія. Стежать за якістю зерна спочатку за зовнішнім виглядом, а при встановленні режиму температури теплоносія – за допомогою термометра. Температуру теплоносія перевіряють за термометром, розміщеним у трубопроводі, до надходження повітря в камеру. При сушінні продовольчої пшениці, крім температури, визначають кількість і якість клейковини, насінної – схожість висушеного зерна. Якщо режим сушіння певної партії зерна лише пробують встановити, краще починати з менш цінного зерна. Щодо партій особливо цінного зерна, то обов’язково слід пересвідчитись, що його якості не погіршаться внаслідок сушіння, а вологість знизиться до заданої величини.

Для вимірювання температури зерна проби беруть, спеціальним ковшем із коробів нижнього відвідного ряду сушильної камери (з шахтних сушарок) чи відразу при виході з барабана (з барабанних сушарок). Проби вміщують у дерев’яний ящик (15X15X25 см), що має кришку з отвором, у який вставляють термометр. При визначенні максимальної температури нагріву зерна термометр повільно переміщують по висоті. Після вимірювання температури цей зразок оцінюють за запахом, кольором, вологістю та іншими показниками залежно від цільового призначення зерна.

Проби насінного зерна для аналізу вологості та схожості відбирають при виході з сушарки (після охолоджувальної камери чи колонки).

У висушеному зерні не повинно бути зерен підгорілих, з тріснутими чи здутими оболонками, із запахом диму чи сірчистого газу, з нальотом незгорілих частинок палива, запарених (з сирою або розбухлою оболонкою), із зменшенням кількості і зниженням якості клейковини, битих. Наявність зерен з тріснутими, здутими оболонками або підгорілих свідчить про порушення режиму, погану роботу випускної системи. Якщо і після її регулювання трапляється таке зерно, то продовжують регулювати температуру теплоносія.

При наявності запарених зерен підвищують температуру теплоносія. При зменшенні кількості і зниженні кості клейковини в зерні пшениці перевіряють рівно мірність нагріву зерна в різних частинах сушильної камери.

Після закінчення сушіння визначають втрати маси X (%) за формулою

де W₁, W₂ – вологість зерна відповідно початкова і після сушіння, %.

Масу зерна після сушіння М₂ (г) можна визначити за формулою

де М₁ – маса зерна до сушіння, г.

Абсолютна вологість теплоносія під час сушіння підвищується за рахунок виділеної зерном вологи. Таким чином, інтенсивність сушіння зерна і ефективність процесу сушіння в цілому визначаються зміною абсолютної вологості теплоносія. Його відносна вологість також змінюється. Температуру теплоносія вимірюють на вході в сушильну камеру і на виході з неї. Психрометром визначають абсолютну і відносну вологість відпрацьованого теплоносія. Інтенсивність роботи певної сушарки визначають за продуктивністю вентилятора, тобто за кількістю повітря, що подається в сушильну камеру щогодини.

Різні типи сушарок мають різну експозицію – від кількох секунд до кількох годин. Під час перебування зерна в сушарці інтенсивність сушіння змінюється. Спочатку зерно лише нагрівається і не випаровує вологи, тому абсолютна вологість відпрацьованого повітря така сама, як і при вході в сушарку. На початку сушіння, коли в зерні багато вільної вологи, абсолютна вологість повітря зростає більш істотно, ніж надалі. Залежність між поданням теплоносія і виділенням вологи із зерна прямо пропорційна.

Абсолютну вологість (тиск водяної пари при повному насиченні) можна визначити за показником відносної вологості.

Продуктивність зерносушарок вимірюється в планових тоннах. Під плановою тонною розуміють 1 т просушеного зерна при зниженні його вологості на 6 %. У характеристиках зерносушарок їх продуктивність також виражена в планових тоннах.

Фактичну продуктивність зерносушарки визначають множенням її планової продуктивності на перевідний коефіцієнт: для пшениці, вівса, ячменю, соняшнику продовольчого призначення – 1, 0; для жита – 1, 1; проса – 0, 8; гороху – 0, 5; насінного зерна всіх культур – 0, 5; гречки – 1, 25; кукурудзи – 0, 6; вики, сочевиці, рису – 0, 3–0, 4; бобів, люпину, квасолі – 0, 1–0, 2.