Шахтная зерносушилка Российский патент 2024 года по МПК F26B17/12 

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано для сушки зерна злаковых и масличных культур.

Известны зерносушильные установки различных типов [Жидко В.И., Резчиков В.А., Уколов В.С. Зерносушение и зерносушилки. – М.: Колос. 1982; Атаназевич В.И. Сушка зерна. – М.: Агропромиздат, 1989].

Известные установки объединяет один общий недостаток. Их конструктивное оформление не позволяет обеспечить изменение высоты зон в шахте в соответствии с кинетическими закономерностями процесса сушки. Зерносушилки с рециркуляцией высушенного зерна для выравнивания начальной влажности зерна, поступающего на сушку, или частичной рециркуляцией сушильного агента не позволяют в полной мере обеспечить рациональное использование теплоты сушильного агента, его температура на выходе из сушилки составляет 40-60 °С, что приводит к существенным потерям энергии и увеличению энергозатрат.

Известен способ сушки [Пат. РФ 2406340, А23В 9/02], в котором двухзонная шахтная зерносушилка укомплектована пароэжекторным тепловым насосом. Однако сушилки с пароэжекторным тепловым насосом не нашли широкого применения в зерносушении, так как их стоимость достаточно велика.

В сушильной установке для осуществления способа осциллирующей сушки семян масличных культур с циклическим вводом антиоксиданта [Пат. РФ 2511293, A23B 9/00] между камерами сушки и охлаждения установлены смесители для обработки семян антиоксидантом. Ввод антиоксиданта между циклами сушки и охлаждения семян предотвращает окислительные процессы при взаимодействии с кислородом воздуха, снижают общую микробиологическую обсемененность и увеличивают срок хранения семян. Однако известная установка сложна в изготовлении и обладает высокой металлоемкостью.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является зерносушилка используемая в способе стабилизации термовлажностных характеристик зерна злаковых и масличных культур при его сушке и хранении [Пат. № 2425304 С1 РФ, МПК⁷ F26 В 3/14, F26 В 21/08, F26 В 21/10].

Несмотря на очевидные преимущества данной зерносушилки, возможны технологические сбои при ее эксплуатации. В период массовой уборки урожая, когда в зависимости от погодно – климатических условий начальная влажность зерна может изменяться в диапазоне от 18 до 26% и более, обеспечить стабилизацию термовлажностных характеристик зерна за счет оперативного управления режимами сушки за короткий промежуток времени не представляется возможным, управление носит инерционный характер. Стабилизация температуры и влажности зерна не может быть обеспечена одномоментно. Часть высушенного зерна при спонтанном изменении начальной влажности может быть некондиционной, так как обратная связь, получаемая с объекта управления, потребует определенного времени на обработку текущей информации, формирование и подачу управляющих сигналов на изменение режима сушки. В зерносушилке не предусмотрена обработка зерна антиоксидантом, что не позволяет замедлить процесс окисления ненасыщенных жирных кислот в зерне, и как следствие, не создает реальных перспектив для увеличения сроков его хранения.

Технической задачей изобретения является снижение удельных энергозатрат и повышение качества высушиваемого зерна.

Технический результат изобретения достигается тем, что трехзонная зерносушилка, включающая шахту прямоугольного сечения, образующую тракт гравитационно движущегося зернового слоя, дозаторы загрузки и выгрузки зерна роторного типа; две противоположные стенки шахты выполнены перфорированными и снабжены воздухоподводящими и воздухоотводящими коробами с патрубками и установленными в них заслонками, между коробами и перфорированными стенками размещены перегородки, одни из которых разделяют зерносушилку на зоны низкотемпературной, высокотемпературной сушки и охлаждения, а остальные перегородки смещены относительно друг друга по высоте шахты и обеспечивают зигзагообразное движение сушильного агента в поперечном направлении через зерновой слой, новым является то, что в тракте гравитационно движущегося зернового слоя между зонами дополнительно расположены дозаторы роторного типа, у каждого из которых лопастной вал выполнен полым с отверстиями; все дозаторы установлены с возможностью вертикального перемещения; в воздухоподводящих и воздухоотводящих коробах между перегородками дополнительно установлены патрубки с заслонками, открытие и закрытие которых обеспечивает зигзагообразное движение сушильного агента через зоны сушки и охлаждения; при этом положение дозаторов и режим сушки зерна устанавливают по экспериментальным кривым сушки и нагрева в соответствии с кинетическими закономерностями процесса сушки конкретного вида зерна, а образовавшиеся промежуточные зоны в тракте гравитационно движущегося зернового слоя используют для ввода антиоксиданта в слой зерна через отверстия в полых лопастных валах дозаторов.

На фиг. 1 представлено пространственное изображение общего вида сушилки; на фиг. 2 - плоскостное изображение общего вида сушилки в двух положениях, соответствующих кривым сушки и нагрева зерна; на фиг. 3 - дозатор в двух проекциях; на фиг. 4 - увеличенное изображение зоны дозатора.

Зерносушилка представляет собой шахту прямоугольного сечения 1, образующую тракт гравитационно движущегося зернового слоя, дозаторы загрузки и выгрузки зерна роторного типа соответственно 9 и 10; две противоположные стенки шахты выполнены перфорированными и снабжены воздухоподводящими 7 и воздухоотводящими 8 коробами с патрубками 16, 17, 18 и 19, 20, 21 соответственно, с установленными в них заслонками, открытие и закрытие которых обеспечивает зигзагообразное движение сушильного агента через зоны сушки 2, 3 и зону охлаждения 4. Между коробами и перфорированными стенками размещены перегородки 15. Перегородки 14 разделяют зерносушилку на зоны низкотемпературной 2, высокотемпературной 3 сушки и зону охлаждения 4, а перегородки 15 смещены относительно друг друга по высоте шахты.

В тракте гравитационно движущегося зернового слоя между зонами 2 и 3, 3 и 4 дополнительно расположены дозаторы роторного типа 11 и 12, у каждого из которых лопастной вал 21 выполнен с полыми с отверстиями 22.

Положение дозаторов 9, 10, 11, 12 и режим сушки зерна устанавливают по экспериментальным кривым сушки и нагрева в соответствии с кинетическими закономерностями процесса сушки конкретного вида зерна, представленного кривыми сушки W=f(τ) и нагрева Θ= f(τ) зерна, где W – текущая влажность зерна, Θ – текущая температура зерна, τ - время.

Образовавшиеся промежуточные зоны 5 и 6 в тракте гравитационно движущегося зернового слоя используют для обработки зерна антиоксидантом, который вводят под давлением через отверстия 22 в полых лопастных валах 21 дозаторов 11 и 12.

Все дозаторы 9, 10, 11, 12 могут изменять свое положение в тракте гравитационно движущегося зернового слоя. При этом фиксированное положение дозаторов 11 и 12 обеспечивают кронштейнами 23, установленных на раме 24. Вращение полых валов 21, в подшипниках обеспечивает мотор-редуктор 25, установленный на раме 24. Вертикальное перемещение дозаторов 11 и 12 в пазах 26, расположенных в боковых стенках шахты, обеспечивают гидроцилиндры 27. Пластины 28 перекрывают пазы в стенках шахты и предотвращают потери сушильного агента в окружающую среду. Пластины жестко крепятся к торцевой части дозаторов.

Сушилка работает следующим образом.

Вначале по экспериментальным кривым сушки и нагрева зерна устанавливают положение дозаторов 9, 10, 11, 12, которые определяют зоны низкотемпературной и высокотемпературной сушки, промежуточные зоны и зону охлаждения в тракте гравитационно движущегося зернового слоя (фиг. 1).

Через роторный дозатор 9 влажное зерно подают в зону низкотемпературной сушки 2 и устанавливают заданный темп подачи, что особенно важно при сушке различных видов зерна. При этом низкотемпературный сушильный агент подают в патрубок 16 воздухоподводящего короба 7 и отводят через патрубок 19 воздухоотводящего короба 8, создавая зигзагообразное движение через гравитационно движущийся зерновой слой.

В промежуточных зонах 5 и 6 осуществляют обработку зерна антиоксидантом, что необходимо, прежде всего, для семян масличных культур (сои, рапса, льна и др.).

Ввод антиоксиданта, например антиоксиданта Эндокс, под давлением через отверстия 22 лопастного вала 21 и смешивание с зерном, обеспечивает стабилизацию ферментативной активности в зерне, при этом снижается активность ферментов, активизирующих окисление ненасыщенных жирных кислот, микробиологическая обсемененность и кислотное число, существенно сокращается интервал отклонения значений активности ферментов, что в результате обеспечивает увеличение сроков хранения зерна.

Из промежуточной зоны 5 с помощью дозатора 11 гравитационно движущийся зерновой слой подают в зону высокотемпературной сушки 3, а затем в промежуточную зону 6, в которой проводят повторный ввод антиоксиданта. На заключительной стадии зерно охлаждают в зоне 4.

Отличительной особенностью данной сушилки является то, что она максимально адаптирована для ведения процесса сушки зерна злаковых и масличных культур в соответствии с основными кинетическими закономерностями процесса сушки. Известно, что [1. Гинзбург А.С. Основы теории и техники сушки пищевых продуктов. - М: Пищевая пром-сть, 1973. - 528 с. 2. Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 470 с.] в первом периоде сушки (в периоде постоянной скорости сушки) доминирующее влияние на интенсивность удаления влаги оказывает скорость сушильного агента, в во втором периоде (периоде убывающей скорости сушки) - температура сушильного агента. Поэтому ведение процесса в зоне низкотемпературной сушки, конвективный контакт зерна с омывающим его сушильным агентом при повышенных скоростях способствует удалению свободной, осмотической и поверхностной влаги.

Ведение процесса сушки в зоне высокотемпературной сушки, конвективный контакт зерна с высокотемпературным сушильным агентом при пониженных скоростях способствует удалению связанной адсорбционной влаги и влаги, находящейся в микро- и макрокапиллярах.

Такая организация процесса способствует повышению эффективности сушки за счет более рационального использования энергии сушильного агента, позволяет интенсифицировать процесс сушки вследствие ведения его в соответствии с основными кинетическими закономерностями процесса сушки. Адаптированный в соответствии с основными кинетическими закономерностями процесс сушки позволяет обеспечить подачу сушильного агента в зоны сушки и охлаждения, в соответствии с рациональными режимами с заданными параметрами, с учетом изменения влагосодержания материала по высоте сушилки.

Таким образом, предлагаемая сушилка позволяет:

- интенсифицировать процесса сушки вследствие ведения его в соответствии с основными кинетическими закономерностями за счет рационального использования теплоты сушильного агента;

- за счет ввода антиоксиданта снизить активность ферментов в зерне, активизирующих окисление ненасыщенных жирных кислот, микробиологическую обсемененность и кислотное число, что в результате обеспечит увеличение сроков хранения зерна;

- обеспечить сохранность зерна с гарантированным качеством при долгосрочном хранении;

- снизить энергозатраты на 5-7%, приходящихся на единицу массы высушенного зерна за счет рационального использования теплоты сушильного агента.

Изобретение относится к сушильной технике и может быть использовано для сушки зерна злаковых и масличных культур. В зерносушилке, включающей шахту прямоугольного сечения, образующую тракт гравитационно движущегося зернового слоя, дозаторы загрузки и выгрузки зерна роторного типа; две противоположные стенки шахты выполнены перфорированными и снабжены воздухоподводящими и воздухоотводящими коробами с патрубками и установленными в них заслонками, между коробами и перфорированными стенками размещены перегородки, одни из которых разделяют зерносушилку на зоны низкотемпературной, высокотемпературной сушки и охлаждения, а остальные перегородки смещены относительно друг друга по высоте шахты и обеспечивают зигзагообразное движение сушильного агента в поперечном направлении через зерновой слой, причем в тракте гравитационно движущегося зернового слоя между зонами дополнительно расположены дозаторы роторного типа, у каждого из которых лопастной вал выполнен полым с отверстиями; все дозаторы установлены с возможностью вертикального перемещения; в воздухоподводящих и воздухоотводящих коробах между перегородками дополнительно установлены патрубки с заслонками, открытие и закрытие которых обеспечивает зигзагообразное движение сушильного агента через зоны сушки и охлаждения; при этом образовавшиеся промежуточные зоны в тракте гравитационно движущегося зернового слоя используют для ввода антиоксиданта в слой зерна через отверстия в полых лопастных валах дозаторов. Сушилка позволяет интенсифицировать процесс сушки. 4 ил.

Трехзонная зерносушилка, включающая шахту прямоугольного сечения, образующую тракт гравитационно движущегося зернового слоя, дозаторы загрузки и выгрузки зерна роторного типа; две противоположные стенки шахты выполнены перфорированными и снабжены воздухоподводящими и воздухоотводящими коробами с патрубками и установленными в них заслонками, между коробами и перфорированными стенками размещены перегородки, одни из которых разделяют зерносушилку на зоны низкотемпературной, высокотемпературной сушки и охлаждения, а остальные перегородки смещены относительно друг друга по высоте шахты и обеспечивают зигзагообразное движение сушильного агента в поперечном направлении через зерновой слой, отличающаяся тем, что в тракте гравитационно движущегося зернового слоя между зонами дополнительно расположены дозаторы роторного типа, у каждого из которых лопастной вал выполнен полым с отверстиями; все дозаторы установлены с возможностью вертикального перемещения; в воздухоподводящих и воздухоотводящих коробах между перегородками дополнительно установлены патрубки с заслонками, открытие и закрытие которых обеспечивает зигзагообразное движение сушильного агента через зоны сушки и охлаждения; при этом положение дозаторов и режим сушки зерна устанавливают по экспериментальным кривым сушки и нагрева в соответствии с кинетическими закономерностями процесса сушки конкретного вида зерна, а образовавшиеся промежуточные зоны в тракте гравитационно движущегося зернового слоя используют для ввода антиоксиданта в слой зерна через отверстия в полых лопастных валах дозаторов.