СПОСОБ СУШКИ ЗЕРНА Российский патент 1994 года по МПК A01F25/08 

Изобретение относится к способам сушки, а именно к способам сушки зерновых культур в насыпи активным вентилированием с постепенным наращиванием ее высоты в зернохранилище.

Известен способ сушки зерна в условиях, приближенных к условиям окружающей среды (Smith E.A. Interactive computer program for evaluating the control options for near ambient grain driers. // The Agricultural Engineer. 1984, vol. 39, N 3, p. 105-111), где зерно с начальной влажностью 20% при скорости продуваемого воздуха 0,1 м/с просушивается до окончательной влажности 17%. Предполагается, что воздух и зерно имеют одинаковую температуру. Через 4-6 ч производят замер влажности на поверхности насыпи зерна. Когда фронт сушки достигает верхней точки зернового слоя, процесс сушки прекращается (вентилятор отключается).

В известном способе приводится зависимость начальной влажности и толщины слоя, достигается экономия энергии.

Однако вышеуказанным способом можно получить зерно с окончательной влажностью 17%, что при продолжительном его хранении может привести к образованию плесени и в результате - к частичной или полной потере жизнеспособности.

Недостаток способа состоит в том, что не представляется возможным получить кондиционное зерно с конечной влажностью 13-14%.

Известен способ сушки зерна с послойным заполнением в холодных зерносушилках (Pierce R. O., Thompson T.L. Drying Scheduling - A Procedure for Layer Filling Low-Temperature Corn Drying Systems. // Transactions og the ASAE. 1982, vol.25, N 2, p. 469-474), где очищенное зерно после предварительной сушки в поле загружается в хранилище послойно в течение 2-3 недель, при этом загрузка каждого очередного слоя производится на следующий день. Зерно загружается с влажностью 21-25,5% и высушивается до влажности 15%.

Первые поступившие партии зерна просушиваются быстрее и меньше подвержены порче при более высокой интенсивности воздушного потока в слоях, находящихся ближе к полу хранилища.

Известным способом можно обрабатывать более влажное зерно, чем при разовом образовании насыпи.

Недостатком этого способа является то, что не представляется возможным определить максимальное количество зерна (толщину слоя зерна), которое можно загрузить в хранилище в данный момент.

Наиболее близким к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ сушки зерна активным вентилированием с послойной укладкой зерна [1], в котором предложено осуществить непрерывное наращивание толщины зернового слоя со скоростью, равной скорости перемещения зоны сушки. Если при этом совмещать верхний горизонт зоны сушки с поверхностью зернового слоя, то в системе будет отсутствовать зона влажного зерна, что гарантирует высокое качество кондиционирования.

Недостатком вышеуказанного способа является то, что на практике этот способ осуществить не представляется возможным ввиду высокой неравномерности поступления влажного зерна с поля и небольшой скорости перемещения фронта сушки в насыпи.

Цель изобретения - интенсификация процесса и повышение качества зерна.

Это достигается тем, что в способе сушки зерна, включающем активное вентилирование с послойной загрузкой в зернохранилище, активное вентилирование осуществляют атмосферным воздухом без предварительного подогрева или с предварительном подогревом с целью снижения относительной влажности воздуха до 60-65% для достижения кондиционной влажности зерна 13-14%, послойное заполнение хранилища осуществляют загрузкой первого слоя зерна, толщина которого определяется по зависимости и кривой I, представленной на графике, изображенном на фиг.1, затем производят сушку и одновременно осуществляют контроль за изменением влажности, на поверхности загруженного слоя, в момент выявления снижения влажности на поверхности слоя производят загрузку следующего слоя, при этом толщина последующих слоев, загружаемых за один прием, определяется по зависимости и кривой II, представленной на графике, изображенном на фиг.1.

Кроме того, толщина первого слоя определяется по формуле
h₁= - 2,6, где W₁ - начальная влажность зерна, а толщина последующих слоев зерна определяется по формуле
h₂= - 0,9.

Сушка зерна воздухом с относительной влажностью 60-65% при определенной толщине слоев, загружаемых за один прием, выбранных по графическим зависимостям, представленным на фиг.1, или по указанным выше формулам, позволяет увеличить коэффициент использования объема хранилища в три раза, загружать материал с повышенной начальной влажностью, высушивая его до конечной влажности 13-14%, и получить зерно высоких посевных и потребительских качеств.

При проведении анализа известных способов сушки зерна способа со сходными признаками обнаружено не было.

На основании этого можно сделать вывод, что предлагаемый способ сушки обладает существенными отличиями.

На фиг. 1 изображен график зависимости выбора толщины h за один прием загружаемого слоя зерна, где кривая I - для загрузки первого слоя зерна, а кривая II - для загрузки последующих слоев, при этом, W₁ - начальная влажность зерна, W₂ - конечная влажность зерна, τ_δ - допустимое безопасное время хранения влажного зерна, V - скорость воздуха в насыпи; на фиг.2 - технологическая схема послойной загрузки зерна в напольное хранилище.

Сушка является одним из важнейших мероприятий по сохранению зерна и семян. Процесс сушки состоит в испарении влаги, которая содержится в зерне, следовательно, определенное увеличение температуры воздуха, подаваемого в массу зерна, дает возможность интенсифицировать процесс сушки и процесс заполнения хранилища, а также гарантировать качество зерна.

Высушить зерно до кондиционной влажности 13-14% атмосферным воздухом не всегда представляется возможным. В зависимости от времени суток осуществляют его нагрев на 1-7^оС для снижения относительной влажности до 60-65%.

Способ сушки осуществляют следующим образом.

Предварительно очищенное влажное зерно подается посредством системы ленточных транспортеров 1 (фиг.2) в секции 2 напольного хранилища 3, в полу которого установлена система воздухораспределительных каналов 4, перекрытых аэрационными панелями и соединенных с вентилятором 5 и калорифером 6.

Толщина первого слоя зерна, загружаемого за один прием, определяется по графику (фиг.1) по кривой I.

Сушку производят воздухом, скорость которого в насыпи 0,1 м/с, что соответствует его удельному расходу 360 (м³/ч)/м², при этом постоянно осуществляют контроль за изменением влажности на поверхности насыпи.

При выявлении снижения влажности на поверхности первого слоя производят загрузку очередного слоя зерна, толщина которого, как и последующих слоев, загружаемых за один прием, определяется по графику (фиг.1) по кривой II.

Кроме того, толщина первого слоя определяется по формуле
h₁= - 2,6, где W1 - начальная влажность зерна, а толщина последующих слоев определяется по формуле
h₂= - 0,9.

П р и м е р. Проводилась сушка предварительно очищенных семян ячменя, начальная влажность которых находилась в пределах 17-29%, до кондиционной влажности зерна 13-14%. Относительная влажность воздуха при входе в насыпь поддерживалась в пределах 60-65%, а средняя скорость воздуха в насыпи - 0,1 м/с при его удельной подаче 360 (м³/ч)/м².

Границы фронта сушки (толщина зоны сушки) и скорость ее перемещения при заданном режиме вентилирования и с учетом принятого допустимого безопасного времени хранения влажного материала τ_δ , равного 6 ч, приведены в табл.1.

В опытных и контрольных партиях семян в диапазоне начальной влажности материала 17-29% толщина зоны сушки колебалась в пределах от 2,34 до 0,33 м, а скорость ее перемещения - от 0,39 до 0,06 м/ч.

По данным толщины зоны сушки построен график (фиг.1), где толщина первого слоя зерна, загружаемого за один прием, определяется по кривой I.

Загрузка каждого очередного слоя влажного зерна производилась после того, как было выявлено снижение его влажности на поверхности предыдущего слоя.

В опытных и контрольных партиях зерна для достижения кондиционной влажности зерна 14% определялась толщина второго слоя зерна, загружаемого за один прием при различных уровнях начальной влажности зерна - 18, 21, 24, 27 и 30%. Данные приведены в табл.2.

Таким образом, на графике (фиг.1) определена кривая II, по которой осуществляется выбор толщины второго и последующих слоев зерна.

Ввиду того, что второй слой должен быть загружен после того, как выявлено снижение влажности зерна на поверхности первого слоя, воздух, поступающий во второй слой, не имеет такой высокой влагопоглощающей способности как при входе в первый, и, следовательно, зона сушки через второй слой пройдет за более длительный период времени по сравнению с первым, что создает неблагоприятные условия и может привести к порче зерна на поверхности второго слоя. Следовательно, толщина второго и последующих слоев зерна должна быть меньше по сравнению с толщиной первого слоя.

В результате анализа качества зерна установлено, что показатели жизнеспособности после его сушки активным вентилированием в насыпи соответствовали требованиям, предъявляемым к семенам 1 класса (табл.3).

Математические выражения
^h1^=-2,6
и
h₂= - 0,9 получены методом регрессионного анализа.

Произведен регрессионный анализ результатов полевых опытов и результатов, полученных в теоретических исследованиях.

Осуществлен анализ взаимосвязи между высотой насыпи, начальной влажностью зерна и временем его сушки. Время сушки принято постоянной величиной (константой), равной 6 ч, и обозначает допустимое безопасное время хранения влажного материала с начальной его влажностью (W₁), при этом эта величина зависит от начальной влажности и температуры зерна и выбрана с учетом гарантии получения качественного продукта (фиг.3,4,5).

Апроксимирована взаимосвязь между высотой насыпи (h₂) и начальной влажностью зерна (W₁) полевых опытов, в результате чего получена зависимость
h₂= - 0,9 с коэффициентом корреляции 99,9%, а путем теоретических исследований получена зависимость
h₁= - 2,6 с коэффициентом корреляции 99,7%.

Таким образом, степень коррелированности между этими величинами очень высокая (Галушко В.Г. Вероятностно-статистические методы на автотранспорте. II. Киев: Высшая школа, 1976, 230 с.), и полученные зависимости достоверны.

Математические выражения высоты первого слоя зерна h₁ и высоты второго и последующих слоев h₂ действительны при следующих значениях начальной влажности зерна: для h₁ начальная влажность W₁ ≅ 32%, а для h₂начальная влажность W₁ ≅ 37%.

Следовательно, первый слой зерна загружается с большей высотой и с меньшей влажностью, а второй и последующие слои - с меньшей высотой, но с большей влажностью.

Таким образом, вышеуказанные математические выражения соответствуют выводам, полученным в полевых условиях и теоретическим путем.

Использование предлагаемого способа сушки зерна позволяет:
увеличить коэффициент использования объема хранилища в три раза;
загружать материал с повышенной начальной влажностью, высушивая его до конечной влажности 13-14%;
получить зерно высоких посевных и потребительских качеств; кроме того, рациональная скорость наращивания насыпи позволяет экономить энергию и таким образом обеспечить оптимальную производительность системы.

Использование: при сушке зерновых культур в насыпи активным вентилированием с постепенным наращиванием ее высоты в зернохранилище. Сущность изобретения: способ сушки зерна включает активное вентилирование с послойной загрузкой в зернохранилище, при этом активное вентилирование осуществляют воздухом с относительной влажностью воздуха до 60 - 65%. Толщина первого слоя зерна определяется по зависимости h₁= (83,7:W₁)-2,6 , где W₁ - начальная влажность зерна, %, а толщина последующих слоев зерна определяется по зависимости h₂= (33,8:W₁)-0,9 . 5 ил, 3 табл.

СПОСОБ СУШКИ ЗЕРНА, включающий активное вентилирование зерна при послойной загрузке последнего в хранилище, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса сушки и повышения качества зерна, активное вентилирование осуществляют воздухом с относительной влажностью 60-65%, при этом толщина первого слоя зерна определяется по зависимости
h₁= - 2,6,,
где h₁ - толщина первого слоя зерна, м;
W₁ - начальная влажность зерна, %,
а последующих слоев по зависимости
h₂= - 0,9,,
где h₂ - толщина каждого последующего слоя зерна, м, при заданных конечной влажности зерна, скорости воздуха в насыпи, допустимом безопасном времени хранения влажного зерна, причем загрузку каждого последующего слоя проводят при выявлении снижения влажности на поверхности предыдущего слоя.