СПОСОБ СУШКИ СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА ДЛЯ СЕМЕННОГО ФОНДА Российский патент 1995 года по МПК F26B3/02 

Изобретение относится к способам сушки сельскохозяйственной продукции на заготовительных предприятиях, в частности к способам сушки семян подсолнечника для семенного фонда, может быть использовано в пищевой промышленности.

Известен способ сушки сыпучих материалов, по которому сыпучий материал обрабатывается в два этапа в высокотемпературной камере с температурой 90^оС и охлаждается в камере до температуры 60^оС.

Недостатком способа является высокотемпературное воздействие на семена, что приводит к ухудшению качества семян из-за плавления молекул белка.

Наиболее близким к предлагаемому является способ сушки семян подсолнечника, заключающийся в двухстадийной тепловой обработке. На первом этапе семена кратковременно обрабатываются теплоносителем с температурой 500-600^оС с последующей отлежкой и окончательной сушкой теплоносителем с температурой 200-220^оС в течение 6-8 мин, а затем теплоносителем с температурой 90-100^оС с последующей отлежкой в течение 15-18 мин без доступа наружного воздуха.

Недостатком этого способа является низкое количество семян, так как температура семян в процессе сушки находится в пределах 65-75^оС. В этом температурном диапазоне происходит плавление молекул белка, в результате чего нарушается его генетическая структура. Семена, подвергшиеся такой термической обработке, дают сниженную всхожесть и урожайность.

Цель изобретения улучшение качества семян.

Указанная цель достигается тем, что сушку проводят в псевдосжиженном слое в два этапа, на первом этапе семена обрабатывают воздухом с температурой 48-51^оС, причем отношение напора воздуха к сопротивлению слоя (Р_н/Р_см) составляет 2,5-2,8, на втором этапе семена охлаждают атмосферным воздухом с одновременным разделением их по массе и размеру.

Существенными отличиями являются:
обработка семян на первом этапе воздухом с температурой 48-51^оС в псевдоожиженном слое;
отношение напора воздуха к сопротивлению слоя составляет 2,5-2,8;
охлаждение семян атмосферным воздухом с одновременным разделением семян по массе и размеру.

Физические свойства белка, направление и скорость его биохимических превращений зависят от конформационного состояния молекул. Конформационные переходы охватывают молекулу белка целиков или ограничиваются определенными районами. При нагревании происходит плавление белка, т.е. переход белка в состояние беспорядочного клубка. Это, как правило, влечет за собой ряд других превращений: снижается растворимость белка, увеличивается вязкость раствора белка, теряются ферментативные и другие биологические свойства. Все это отражается на всхожести и урожайности семян.

Поскольку каждый белок имеет особую наследственную детерминированную структуру, присущую только ему, температура денатурации белков также будет отличной. Для семян подсолнечника эта температура составляет 53^оС.

Качество сушки и экономичность способа сушки в предлагаемом техническом решении определяется оптимальным значением скорости набегающего потока сушильного агента, которому соответствует равномерное кипение, перемешивание по всему объему и перемещение семян, а также максимальный коэффициент теплоотдачи от сушильного агента к поверхности семян.

Из теории известно, что оптимальная скорость псевдоожижения зависит от критической скорости псевдоожижения. Однако для определения оптимальной скорости предлагаются эмпирические критериальные уравнения, требующие экспериментального уточнения для конкретных условий.

В предлагаемом способе используется направленный псевдоожиженный поток, для которого указанных уравнений в литературе не приводится. Поэтому для определения оптимальной скорости псевдо- ожижения в потоке проведены эксперименты, позволившие установить, что оптимальное соотношение напора сушильного агента перед решеткой к сопротивлению псевдоожиженного слоя составляет 2,5-2,8 при площади живого сечения решетки 10% Скорость сушильного агента при этом соотношении составляет 2-3 W_пр.

Экспериментальным путем установлено, что с увеличением скорости воздуха увеличивается отношение Р_н/Р_сл до величины 2,5, при которой начинается псевдоожижение. Этой величине Р_н/Р_cл соответствует кри- тическая скорость псевдоожижения. Однако при таком отношении Р_н/Р_сл коэффициент теплоотдачи не достигает максималь- ной величины вследствие того, что порозность слоя невелика (близка к ε=0,45-0,5) и процесс тепломассопереноса осуществляется в областях образовавшихся каналов. Определена экспериментальным путем область сопротивления устойчивого псевдоожиженного слоя. Эта область определяется величиной отношения Р_н/Р_сл в пределах 2,5-2,8.

Оптимальная скорость движения воздуха соответствует участку перехода слоя в неустойчивое состояние. Началу перехода слоя в это состояние соответствует величина Р_н/Р_сл=2,8. С превышением этой величины слой становится неустойчивым и наблюдается унос семян.

Продувка семян атмосферным воздухом обеспечивает снижение их температуры и калибровку по массе и размеру.

В насыпной массе неохлажденных семян происходит повышение температуры, вызванное более интенсивным течением реакций окисления с выделением горючих газов и теплоты. В результате этого внутри насыпного слоя происходит повышение температуры сверх 53^оС, что приводит к плавлению белка. Использование таких семян для посадки нецелесообразно.

Организация охлаждения семян таким образом исключает необходимость предварительной калибровки семян, что приводит к значительному снижению трудозатрат при сушке семян.

Способ сушки осуществляется следующим образом.

Влажные семена подсолнечника загружают в сушилку с направленным псевдоожиженным потоком материала. В процессе движения семена проходят два этапа тепловой обработки. На первом этапе семена обрабатывают воздухом с температурой 48-51^оС, при этом происходит удаление влаги до заданного конечного значения. Максимальное использование теплоты сушильного агента (воздуха) будет наблюдаться при отношении напора воздуха к сопротивлению слоя Р_н/Р_сл= 2,8.

В начале второго этапа движение псевдоожиженного слоя обеспечивается продувкой атмосферным воздухом. При заданном сопротивлении Р_н/Р_сл=2,8 наблюдается максимальный коэффициент теплоотдачи от семян к воздуху. При этом охлаждение семян происходит наиболее эффективно. Окончательное охлаждение семян производят поперечным обдувом их воздухом при выгрузке из сушилки. В результате температура семян снижается и осуществляется их калибровка.

П р и м е р. В прямоугольном расширяющемся кверху аппарате псевдоожиженного слоя создается направленное движение семян подсолнечника, которые загружаются в начале потока. Начальная влажность семян 22% начальная температура семян 18^оС, эквивалентный диаметр семян 9 мм. Тепловая обработка семян производится воздухом с температурой 48-51^оС. Нагретые семена находятся в зоне тепловой обработки 10 мин. Расход воздуха 2720 м³/ч при отношении напора к сопротивлению слоя 2,8 при площади живого сечения распределительной решетки 10% При конечной заданной влажности 14% произво- дительность аппарата составляет 200 кг/ч. Мощность потребляемая сушилкой 20,38 кВт. После высушивания семян производится их охлаждение в конце потока в псевдоожиженном слое. В результате поперечной продувки атмосферным воздухом осу- ществляется разделение семян по массе и размеру.

Предлагаемый способ обеспечивает более качественную сушку семян подсолнечника за счет выявления оптимального соотношения напора вентиляторного воздуха к сопротивлению слоя. При этом достигается максимальный коэффициент теплоотдачи от сушильного агента к семенам. Это позволяет снизить температуру теплоносителя ниже температуры плавления белка и сохранить наследственную детерминированную структуру белка семян. Повышение качества сушки позволяет улучшить всхожесть и урожайность подсолнечника.

Кроме того, предлагаемый способ позволяет снизить эксплуатационные затраты на сушку семян не менее чем в 2 раза.

Использование: на заготовительных предприятиях при сушке сельскохозяйственной продукции, в частности при сушке семян подсолнечника. Сущность изобретения: сушку семян подсолнечника проводят в псевдоожиженном слое в два этапа: на первом этапе семена обрабатывают воздухом с температурой 48 - 51°С и при отношении давления воздуха перед решеткой к сопротивлению слоя 2,5 - 2,8, а на втором этапе семена охлаждают атмосферным воздухом с одновременным разделением их по массе и размеру.

СПОСОБ СУШКИ СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА ДЛЯ СЕМЕННОГО ФОНДА, включающий тепловую обработку семян, отличающийся тем, что сушку проводят в два этапа в направленном псевдоожиженном слое путем подачи сушильного агента через распределительную решетку, причем на первом этапе семена обрабатывают воздухом с температурой 48 51^oС и при соотношении давления воздуха перед решеткой к сопротивлению слоя 2,5 2,8, а на втором этапе семена охлаждают атмосферным воздухом с одновременным разделением по массе и размеру.