СПОСОБ КОНТЕЙНЕРНОЙ ПЕРЕВОЗКИ, СУШКИ И ХРАНЕНИЯ СЕМЯН Российский патент 2014 года по МПК A01F25/14 

Способ относится к способам сушки семян, преимущественно с селекционных делянок, и может быть применен в сельском хозяйстве и в системе заготовок.

Известен способ контейнерной перевозки, сушки и разгрузки зерна, заключающийся в загрузке, перевозке, сушке и хранении, при котором в одном устройстве совмещены операции погрузки, выгрузки и активного вентилирования зерна.

Известно также устройство для его осуществления, содержащее комплект контейнеров-бункеров, перфорированных заслонок, рассекателей потока и выгрузного устройства (Патент РФ №2371334).

Недостатком способа и устройства является: сложность конструкции, его очистки и малоинтенсивная сушка зерна.

Известен способ контейнерной сушки, заключающийся в том, что контейнер устанавливают на тракторный прицеп, загружают материалом в поле, отвозят к сушилке и подключают к ней, после просушки и охлаждения материала опорожняют, погружают на тракторный прицеп и отвозят в поле.

Известно устройство для его осуществления, содержащее контейнер, откидывающуюся решетку, средство для его подъема и разгрузки (Современное состояние и основные направления развития сушильных установок для малосыпучих сельскохозяйственных материалов, Г.А. Ровный, Ю.Л. Фрегер, А.В. Авдеев, И.Л. Фишман ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1974, с.12-13).

Этот способ в наибольшей степени отвечает технической сущности предложенного и принят за прототип.

Однако при испытаниях этого устройства была установлена значительная неравномерность сушки по толщине слоя - до ±3,6% и по площади - до ±2,7%, что недопустимо для семян вообще, не говоря о селекционных.

Технической задачей изобретения является повышение эффективности и безопасности сушки семян.

Поставленная задача достигается тем, что в способе контейнерной перевозки, сушки и хранения семян, заключающемся в том, что семена загружают в устройство, транспортируют, подключают к источнику теплоты, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают, согласно изобретению, при гигроскопической и более влажности семена вентилируют неподогретым или подогретым до относительной не более 60% влажности агентом сушки со съемом от 1 до 3% влаги в интервале влажности семян от гигроскопической до 30%, а температуру агента сушки выбирают на 5°C ниже допустимой температуры при средней влажности, и перемешивают с частотой n=0,1+9,7h при W≤21% и n=0,15+10h при W>21%, где W - влажность семян, %; h - толщина слоя, м.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 изображена схема устройства, на фиг.2 - схема подключения устройства к источнику теплоты.

В состав устройства входят передняя 1, задняя 2 и боковые вертикальные стенки 3, решетка 4, короб 5, направляющие пластины 6, средство загрузки 7, платформа 8 транспортирующего средства, средство подъема 9 контейнера 10, запорный клапан 11, быстроразъемное соединение 12 диффузора 13 с контейнером 10, вентилятор 14, теплогенератор 15, мобильное средство 16. На схеме приведены загруженные на решетку 4 семена 17.

Устройство функционирует следующим образом.

Семена 17 комбайном (на схеме не показан) загружает на решетку 4 контейнера 10, средством загрузки 7 контейнер 10 поднимают на платформу 8 транспортирующего средства, перемещают на стационарный пункт обработке, подключают к диффузору 13 быстроразъемным соединением 12. Открывают створки запорного клапана 11. Последовательно включает вентилятор 14, а при необходимости (семена с влажностью W<21) и теплогенератор 16. При влажности семян W≥21% вентилируют до относительной влажности φ≈60% наружным воздухом. Высушенные до кондиционной средней влажности 14±15% семена охлаждают воздухом путем отключения теплогенератора. Затем контейнер 10 перемещают на склад и разгружают, затем возвращают на поле. Створки запорного клапана 11 при разгрузке контейнера 10 закрывают.

Способ осуществляют следующим образом.

Селекционные семена загружают, транспортируют, вентилируют при влажности, равной или большей гигроскопической, не подогретым или подогретым воздухом на несколько градусов, затем не подогретым агентом сушки с большей температурой, но все равно меньшей, чем при сушке рядовых семян. При влажности, меньшей гигроскопической, семена вентилируют агентом сушки без активного вентилирования, при температуре агента сушки, как в рассмотренном случае. Высушенные семена охлаждают и разгружают.

Селекционные семена имеют более высокую уборочную влажность и большую неравномерность по влажности для отдельных зерен по сравнению с зерном, убираемым с общепроизводственных посевов. При средней влажности зерна пшеницы 22% около 10% зерен имеют влажность ниже 17% и более 20% - выше 25%. / В.И. Анискин, Г.С. Окунь. Технологические основы оценки работы зерносушильных установок. М.: ГНУ ВИМ, 2003, с.59-62/.

Хорошую выравненность сушильного материала по влажности обеспечивает активное вентилирование, при этом зерна обрабатывают наружным или слегка подогретым воздухом (на 4…6°C), относительную влажность которого поддерживают на уровне, равновесном для конечной влажности сушильного материала (φ=60%).

При влагосъеме в 1…4% в интервале средней влажности семян 21…30% происходит обезвоживание оболочки семян до кондиционной (14%), при этом питательные вещества из ядра зерна зерновых перемещаются в оболочку и в зародыш, что способствует повышению их жизнестойкости. Кроме того, указанный интервал влажности обеспечивает сыпучесть семян и минимизирует их травмируемость при ручном или механическом перемешивании (Т.В. Третьякова. Исследования влияния влажности поверхностного слоя зерновых на основные физические свойства зерновой массы как объекта послеуборочной обработки. Авт. диссерт. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук, М., 1974, с.8).

Кроме того, при активным вентилировании происходит дозревание семян, и при последующей обработке высокотемпературным агентом сушки (40…50°C) исключается увлажнение верхнего слоя семян за счет конденсации паров. Учитывая, что после активного вентилирования в слое все же остаются семена с повышенной влажностью, необходимо в интервале от гигроскопической влажности и выше снизить температуру агента сушки на 5°C ниже температуры при средней влажности. Это обусловлено тем, что жизнестойкость семян зависит от их важности. Чем выше влажность, тем ниже должна быть температура нагрева семян. /С.Д. Птицын. Зерносушилки, М., Машгиз, 1962, с.52/.

Для семян с меньшей влажностью предварительное активное вентилирование и пониженная температура агента сушки не обязательны.

При сушке зерна в неподвижном слое неравномерность сушки материала с начальной влажностью 20% удовлетворяет агротехническим требованиям в слое толщиной до 0,18 м, а при влажности 30% - до 0,1 м (В.Ф. Кабанов. Исследование технологических приемов и рабочих органов, обеспечивающих интенсификацию сушки семенного зерна в плотном слое. Диссерт. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук, М., 1979, с.108).

Слой селекционных семян пшеницы влажностью до 30% и высотой 0,4 м необходимо за время сушки перемешивать 3-5 раз (Гамхошвили Р.M. Обоснование технологических и конструктивных параметров и разработка универсальной установки для сушки селекционных семян сельскохозяйственных культур. Автореф. диссерт. на соиск. степ. канд. техн. наук, М., 1975, с.21).

Принимая, что при толщине слоя 0,18 и 0,1 м (соответственно влажности семян 20 и 30%) перемешивание не является необходимым, а при толщине слоя семян 0,4 м в первом случае частота перемешивания составит 3, а во втором 5 раз, получим следующие зависимости.

$$\text{n}=\text{0}\text{,1}+\text{9}\text{,7h (при влажности W}=\text{20\%) (1)}$$

$$\text{n}=\text{0}\text{,15}+\text{10h (при влажности W}=\text{30\%)}\text{, (2)}$$

где n - частота перемешивания; h - толщина слоя, м.

При решении уравнений (1) и (2) величина n округляется в большую сторону.

Равномерное распределение потока агента сушки по длине контейнера достигается наличием направляющих пластин в коробе в количестве не менее 2, а в пределах площади решетки отдельного воздушного канала безотрывным движением в ней воздушного потока при угле раскрытия канала не более 23°.

Для недопущения загрязнения короба 5 контейнера 10 мусором при транспортировке, загрузке и разгрузке створки клапана 11 должны быть закрыты. Для снижения высоты короба 5 количество вертикальных створок клапана 11 должно быть, по крайней мере, не менее 2, а при 3 и более створок появляется возможность повысить равномерность распределения воздушного потока не только по длине контейнера 10, но и по ширине, независимо от расширения в диффузоре 13.

Закрепленная решетка 4 исключает утечку агента сушки и упрощает конструкцию устройства и надежность его работы.

Пример. Рассмотрим процесс сушки селекционных семян пшеницы с гигроскопической влажностью W=21% в контейнере площадью S=1,21 м² (1,1 м × 1,1 м) высотой слоя 0,3 м, при скорости агента сушки V=0,5 м/с.

Предварительно проводим активное вентилирование слоя семян не подогретым (наружным) воздухом с относительной влажностью 60% и температурой 20°C, а затем сушку с температурой 40°C.

Длительность вентилирования определим подсушкой семян на $$\Delta \overline{W}=1\%$$ , что вполне достаточно для съема свободной (поверхностной) влаги.

Масса загруженных семян составит

G=S·h·0,75=1,21·0,3·0,75=0,27 т.

При активном вентилировании необходимо испарить $$\overline{W}$$ влаги

,

где ΔW₁ - влажность семян после активного вентилирования, % (W₁=20%).

Согласно J-d диаграмме при активном вентилировании 1 кг воздуха вынесет q_o - удельное количество влаги

q_o=(d₂-d₁)·V·S·3000·ρ=2,6 кг/ч,

где d₂, d₁ - конечное и начальное влагосодержание агента сушки (d₂=10, d₁=9 г/кг; ρ - плотность воздуха, кг/м³ (ρ=1,2 кг/м³).

Длительность активного вентилирования при 20°C τ составит

.

Длительность сушки составляет примерно 4,5 ч (Алдошин И.Ф., Анискин В.И. и др. Руководство по механизации селекционно-семеноводческих процессов, М.: ВИМ, 1998, с.100).

Суммарная длительность процесса сушки составила около 6 часов.

Контейнерная сушка семян тем удобна, что позволяет с минимальными затратами времени на перевалку семян организовывать безопасный поточный режим сушки, в том числе без предварительной очистки и временного хранения, при которых неизбежные потери по экспертной оценке в 15…20%.

Способ может быть использован в сельском хозяйстве при сушке рядовых и селекционных семян. Способ контейнерной перевозки, сушки и хранения семян заключается в том, что семена загружают в устройство, транспортируют, подключают к источнику теплоты, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают. При гигроскопической и более влажности семена вентилируют не подогретым или подогретым до относительной не более 60% влажности агентом сушки со съемом от 1 до 3% влаги в интервале влажности семян от гигроскопической до 30%. Температуру агента сушки выбирают на 5°C ниже температуры при средней влажности. Перемешивают с частотой n=0,1+9,7h при W≤21% и n=0,15+10h при W>21%, где W - влажность семян, %; h - толщина слоя, м. 2 ил.

Способ контейнерной перевозки, сушки и хранения семян, заключающийся в том, что семена загружают в устройство, транспортируют, подключают к источнику теплоты, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают, отличающийся тем, что при гигроскопической и более влажности семена вентилируют не подогретым или подогретым до относительной не более 60% влажности агентом сушки со съемом от 1 до 3% влаги в интервале влажности семян от гигроскопической до 30%, а температуру агента сушки выбирают на 5°C ниже температуры при средней влажности и перемешивают с частотой n=0,1+9,7h при W≤21% и n=0,15+10h при W>21%, где W - влажность семян, %; h - толщина слоя, м.