Способ сушки семян рапса при квазиизотермических режимах Российский патент 2024 года по МПК A23B9/08 

Изобретение относится к способам сушки зерна и может быть использовано для сушки семян рапса преимущественно повышенной влажности в период заготовки зерна на хлебоприемных предприятиях.

Известны традиционные способы сушки зерна в шахтных прямоточных зерносушилках непрерывного и порционного принципов действия. В соответствии с этими способами слой зерна по мере продвижения его по шахте под действием силы гравитации продувают поочередно потоками сушильного агента и охлаждающего воздуха.

Этот способ сушки получил наиболее широкое распространение на хлебоприемных предприятиях. Однако он не позволяет обеспечить снижение начальной влажности поступающих на предприятия семян рапса за один пропуск через зерносушилку до уровня не выше критической.

Широко применяются различные технологические схемы рециркуляционной сушки с предварительным нагревом зерна, при котором часть просушенного зерна рециркулирует, смешиваясь с сырым зерном, а нагрев зерна осуществляется высокотемпературным агентом сушки в заторможено падающем слое (см. Пунков С.П. Хранение зерна, элеваторно-складское хозяйство и зерносушение/ С.П. Пунков, А.И. Стародубцева - 2-е изд. доп.и перераб. - М.: Агропромиздат, 1990. - 367 с). Данные схемы применяются на зерносушилках «Целинная-30», «Целинная-36», «Целинная-50», А1-ДСП-50 и А1-УЗМ.

Один из способов рециркуляционной сушки, при котором в рециркуляционную шахту вместо охлаждающего воздуха подается сушильный агент, по технической сущности наиболее близок к заявленному и выбран за прототип. Сушка в данном случае протекает при квазиизотермических режимах и характеризуется интенсивным испарением влаги как за счет внешнего подвода тепла, так и за счет внутренней энергии, накопленной зерном в процессе нагрева (см. Резчиков В.А. Технология зерносушения/ В.А. Резчиков, О.Н. Налеев, С.В. Савченко /Под ред. В.А. Резчикова - Алматы: Изд. Алматинского технологического университета, 2000. - 400 с.). Достигается это за счет установки вертикальной перегородки в напорно-распределительной камере зерносушилки, обеспечивающей разделение потоков воздуха: сушильного агента температурой 80-120°С в рециркуляционную шахту и атмосферного воздуха в шахту охлаждения.

Однако этот способ ориентирован на сушку злаковых культур и не обеспечивает максимального снижения влажности семян рапса за один пропуск через сушилку.

Задачей изобретения являются повышение эффективности сушки семян рапса, снижение затрат на энергоресурсы при сохранении основных качественных характеристик высушиваемых семян.

Поставленная технологическая задача достигается тем, что в верхнюю зону рециркуляционной и охладительной шахт подается сушильный агент. Специфика квазиизотермического режима, при котором протекает процесс сушки в указанной зоне, заключается в том, что на начальной стадии процесса температура семян рапса снижается, а затем по ходу процесса вновь возрастает, в конечном итоге приводя к равенству температур в начале и конце процесса сушки. В нижние зоны рециркуляционной и охладительной шахт подается атмосферный воздух, за счет чего происходит охлаждение семян до требуемой температуры.

Преимуществами рассматриваемого способа сушки являются интенсификация процесса сушки как рециркулирующих, так и высушиваемых семян, снижение кратности смешения сырых и рециркулирующих семян. При этом происходит сохранение, а в некоторых случаях и улучшение семенных характеристик (всхожесть и энергия прорастания) и основных товарных качеств (кислотное и перекисное число) высушиваемых семян рапса.

На рис. 1 представлена технологическая схема предлагаемого способа. 1 - рециркуляционная нория; 2, 15, 21, 25 - шиберные задвижки с электроприводом; 3 - рециркуляционная шахта; 4, 17, 23 - датчики температуры зерна; 5 - оперативный бункер; 6, 9, 16, 19 - вентиляторы; 7 -напорно-распределительная камера (зона сушки зерна); 8 - циклоны для очистки отработавшего сушильного агента; 10 - камера предварительного нагрева зерна; 11 - бункер над камерой нагрева; 12 - перекидной клапан; 13 - тормозящие элементы камеры нагрева; 14 - бункер-тепловлагообменник; 18 - топка; 20 - охладительная шахта; 22 - нория просушенного зерна; 24 - напорно-распределительная камера (зоны охлаждения зерна).

Пуск зерносушилки осуществляется путем заполнения сушильных шахт зерносушилки сырыми семенами и сушкой до заданной влажности просушенных семян не более 7% и рециркулирующих семян не более 9% за счет перевода зерносушилки на замкнутый цикл рециркуляции путем изменения положения перекидного клапана 12.

В соответствии с приведенной схемой сырые семена рапса (влажностью 23%) поступают в оперативный бункер 5, откуда осуществляется их подача в рециркуляционную норию 1, где они смешиваются с рециркулирующими семенами (влажностью 9%). После чего смесь сырых и рециркулирующих семян подается в бункер над камерой нагрева 11 и далее - в камеру предварительного нагрева зерна 10, оборудованную тормозящими элементами 13, где в течение нескольких секунд нагревается противопотоком сушильного агента температурой 260-300°С, подаваемым по воздуховоду из топки 18, до заданной температуры в 60°С. Удельная подача агента сушки в камеру нагрева составляет ориентировочно 180 кг сухого воздуха на кг испаренной влаги. Отработавший сушильный агент отводится при помощи вентилятора 9 в циклоны 8, где происходит его очистка от легкой фракции. Смесь нагретых семян поступает в бункер-тепловлагообменник 14, где происходит выравнивание температуры и частичный влагообмен между сырыми и рециркулирующими семенами. Затем семена распределяются по двум шахтам: рециркуляционной 3 и охладительной 20, в верхних зонах которых протекают процессы сушки при квазиизотермических режимах, осуществляемые за счет продувания семенного слоя сушильный агентом температурой 80-100°С, подаваемым в верхнюю зону напорно-распределительной камеры 7 по воздуховоду из топки 18 при помощи вентилятора 16. Удельная подача сушильного агента в зону сушки рециркуляционной и охладительной шахт составляет ориентировочно 44 кг сухого воздуха на кг испаренной влаги.

Регулировку температуры сушильного агента, поступающего в зону сушки рециркуляционной и охладительной шахт, осуществляют путем регулировки шиберной задвижки 15.

Напорно-распределительная камера разделена на три зоны 7, 24 при помощи горизонтальной и вертикальной металлических перегородок, зафиксированных на стенах напорно-распределительной камеры.

В нижние зоны напорно-распределительной камеры 24 подается атмосферный воздух, при помощи вентиляторов 6 и 19, за счет чего осуществляется охлаждение семян.

Корректировка режимов охлаждения осуществляется за счет изменения режимов работы вентиляторов зон охлаждения 6, 19.

Семена из рециркуляционной шахты подаются в рециркуляционную норию 1, где смешиваются с сырыми семенами и вновь направляются на сушку. Семена из охладительной шахты направляются в норию просушенного зерна 22 и далее - на хранение либо на повторную сушку (путем изменения положения перекидного клапана 12).

Контроль основных параметров процесса сушки осуществляется при помощи автоматизированной системы управления.

Так как в больших объемах рапс на территории нашей страны начал выращиваться относительно недавно, рекомендуемые режимные параметры сушки для данной культуры в большинстве общепринятых нормативных источников отсутствуют. Поэтому температура сушильного агента в данном случае определяется исходя из температуры нагрева семян, которая не должна превышать 60°С. Температура сушильного агента, подаваемого в камеру нагрева зерна при сушке семян рапса, в среднем на 50-70°С ниже температуры сушильного агента, рекомендуемой для сушки злаковых культур, и составляет ориентировочно 260-300°С. Это связано с развитой активной поверхностью семенной массы рапса, способствующей повышению интенсивности сушки и охлаждения. Наличие диапазона рекомендуемых температур сушильного агента обусловлено различной начальной температурой сырых семян рапса, поступающих на сушку. Выбор температуры нагрева семян рапса обусловлен физико-химическими особенностями - при данной температуре обеспечиваются оптимальные условия сушки, которые, с одной стороны, сводят к минимуму нежелательные гидролитические процессы путем быстрой инактивации липазы, а с другой, не допускают окислительного распада и связывания липидов.

Контроль температуры семян осуществляется при помощи датчиков температуры 4, 17, 23.

Изменение времени нахождения семян в шахте охлаждения осуществляется путем регулировки задвижки на выходе из шахты 21. Соотношение подаваемых сырых и рециркулирующих семян изменяют путем регулировки шибера задвижек 2 и 25. Кратность смешивания определяют по формуле:

где:

w_cыр - влажность сырых семян, поступающих на сушку, %;

w_см - влажность смеси сырых и рециркулирующих семян, %;

w_p - влажность рециркулирующих семян на выходе из рециркуляционной шахты, % (см. Резчиков В.А. Расчет зерносушильных установок: Учебное пособие. Часть 2. Расчет рециркуляционных зерносушилок - М.: Издательский комплекс МГУПП, 2005 - С. 44).

Экспериментально установлено, что подача сушильного агента в верхнюю зону сушильной и охладительной шахт повышает производительность зерносушилки в среднем на 25%, способствует снижению кислотного числа на 0,6-1 единиц (мг KOH/1 г АСВ), а также сохранению семенных достоинств высушиваемых семян рапса, таких как всхожесть и энергия прорастания, причем разница может достигать 7-9%. Данный эффект достигается за счет снижения кратности смешения сырых и рециркулирующих семян и следственно, повторного термического воздействия на зерновку. Как показали исследования, разница значений кратности смешения при «классическом» рециркуляционном способе и рециркуляционном способе при квазиизотермических режимах сушки составляет в среднем 3 к 6 соответственно, то есть примерно в два раза. При этом удельный расход условного топлива фактически не изменяется.

Изобретение относится к области заготовки зерна на хлебоприемных предприятиях. Предложен способ рециркуляционной сушки семян рапса при квазиизотермических режимах, состоящий из смешения сырых и рециркулирующих семян, предварительного нагрева смеси сушильным агентом температурой 260-300°С до температуры 60°С, тепловлагообмена между сырыми и рециркулирующими семенами и последующего распределения по двум шахтам, где они продуваются атмосферным воздухом, после чего просушенные семена из рециркуляционной шахты смешиваются с сырыми семенами и отправляются на повторную сушку, просушенные и охлажденные семена из охладительной шахты отправляются на хранение. При этом в верхнюю зону двух шахт подают сушильный агент температурой 80-100°С. После сушки семена охлаждают в нижних зонах рециркуляционной и охладительной шахт путем их продувания атмосферным воздухом, при этом напорно-распределительная камера разделена вертикальной перегородкой. Изобретение обеспечивает повышение эффективности сушки семян рапса. 1 ил.

Способ рециркуляционной сушки семян рапса при квазиизотермических режимах, состоящий из смешения сырых и рециркулирующих семян, предварительного нагрева смеси сушильным агентом температурой 260-300°С до температуры 60°С, тепловлагообмена между сырыми и рециркулирующими семенами и последующего распределения по двум шахтам, где они продуваются атмосферным воздухом, после чего просушенные семена из рециркуляционной шахты смешиваются с сырыми семенами и отправляются на повторную сушку, просушенные и охлажденные семена из охладительной шахты отправляются на хранение, отличающийся тем, что в верхнюю зону двух шахт подают сушильный агент температурой 80-100°С, за счет чего сушка в рассматриваемой зоне протекает при квазиизотермических режимах, при которых температура семян по ходу процесса снижается, а затем вновь возрастает, в конечном итоге приводя к равенству температур в начале и конце процесса сушки; после сушки семена охлаждают в нижних зонах рециркуляционной и охладительной шахт путем их продувания атмосферным воздухом, при этом напорно-распределительная камера разделена вертикальной перегородкой, позволяющей обеспечить изменение объема охлаждающего воздуха, подаваемого в рециркуляционную и охладительную шахты, не допуская перегрева семян.