Учебно-методический комплекс дисциплины «Технология послеуборочной обработки зерна» для специальности 050728 - «Технология перерабатывающих производств» (стр. 16 )

Процесс сушки зерна характеризуют следующие ос­новные параметры: изменение влажности и температуры зерна и скорость сушки. Под скоростью сушки понимают снижение влажности (влагосодержания) зерна в про­центах за 1 ч работы установки.

Особенности изменения отмеченных показателей от­ражены на графике (рис. 27), едином для всех культур и типов сушильных установок. Согласно кривым графи­ка процесс сушки зерна можно представить в виде трех периодов.

1. Сравнительно короткий период прогрева, когда сушка замедлена главным образом из-за пониженной температуры зерна.

2. После прогрева наступает период постоянной, мак­симально высокой скорости сушки, когда испарение вла­ги с поверхности зерна не ограничивается ее притоком из внутренних слоев. Скорость процесса определяется способностью зерна к влагоотдаче при данной темпера­туре нагрева и параметрами агента сушки, его темпера­турой, влажностью, скоростью движения. Скорость суш­ки и температура зерна в этот период постоянны.

  Период убывающей скорости сушки начинается с момента, когда приток влаги из центра зерна отстает от скорости испарения и на поверхности зерна образуются участки, недостаточно насыщенные влагой. Скорость  их  определяет уже не способность воздуха поглощать влагу, а все уменьшающуюся скорость, с которой зерно отдает влагу, в результате  чего  отработавший  воздух выходит из сушилки недонасыщенным влагой. Начальный этап  этого периода характеризуется ненасыщенной поверхностью, затрудненными условиями внешней диффузии влаги. Затем вся поверхность зерна становится сухой и скорость высушивания определяется уже быстро-внутренней диффузии влаги. В период  убывающей скорости сушки быстро увеличивается температура зерна сначала с поверхности, затем внутри, также быстро уменьшается скорость сушки. В заключительной части этапа скорость сушки зерна падает до нуля. Влажность зерна постепенно снижается и устанавливается на по­стоянном равновесном уровне. В этот период значитель­но ухудшается использование способности агента сушки к поглощению влаги и резко возрастают затраты топли­ва на удаление каждого килограмма воды.

После сушки зерно охлаждают. Для этого на завер­шающем этапе сушки зерно обрабатывают холодным воздухом. В процессе охлаждения зерна влага испаря­ется с высокой скоростью. На сушку используется тепло, аккумулированное зерном во время его нагрева.

В процессе сушки при нагревании воздуха и подаче его в сушилку происходят некоторые потери тепла через горячие поверхности конструкции вместе с отработавшим агентом сушки, с топочными газами при работе сушилки с теплообменником.

Скорость сушки зерна  данной  культуры до опреде­ленной влажности определяется главным образом коли­чеством агента сушки и его температурой. Практически все сушильные устройства проектируются с таким рас­четом, чтобы пропускать максимальное количество аген­та сушки. Таким образом, весьма трудно ускорить сушку за счет увеличения подачи нагретого воздуха сверх рас­четной нормы его расхода. Поэтому основным фактором ускорения сушки, доступным производственнику, явля­ется повышение температуры агента сушки в тех преде­лах, которые возможно применить для сушки зерна или семян при полном сохранении их качества.  При повы­шении температуры агента сушки и нагрева зерна про­цесс сушки ускоряется. Чем выше температура зерна, тем легче испаряется вода. Кроме того, с повышением температуры агента сушки резко возрастает его способ­ность поглощать влагу. При полном насыщении влагой 1 м3 воздуха может удерживать 17 г парообразной воды при температуре 20 °С и соответственно 31 г при 30 СС, 83 г при 50 °С, 200 г при 70°С и 420 г при 90°С. Однако если превысить известные  пределы  нагрева зерна, оно будет испорчено — семена утратят всхожесть, продоволь­ственное зерно нельзя будет использовать для получения муки и доброкачественного хлеба, зерно фуражного па-значения в  значительной  мере  утратит  кормовые до­стоинства.

Главная сложность сушки зерна заключается в том, чтобы работать при использовании предельно допустимой температур нагрева агента сушки и нагрева высушививаемого материала, обеспечить максимальную производительность сушилки при полном сохранении качества продукции. Превышение установленных  температур нагрева агента сушки и зерна ведет к порче продукции, применение слишком мягкого режима обработки снижает

производительность сушилок.

  Температурная устойчивость зерна при сушке определяется главным образом температурной устойчивостью белковых веществ. Превышение допустимой температуры нагрева зерна вызывает коагуляцию белка, утратой  жизненных функций семян и способности их к прогоранию, резкое ухудшение растяжимости белков эндосперма, снижение  количества и  качества  клейковины. Семенное зерно необходимо сушить при  более  мягком температурном режиме, так как белки зародыша менее стойки к нагреву и, кроме того, зародыш находится непосредственно под оболочкой, прогревается и высыхает первую очередь. Поэтому норма выработки при сушке семенного зерна по сравнению с продовольственным зерном снижается в 2 раза.

Температурная устойчивость зерна зависит от его влажности. Белки сухого зерна устойчивы к нагреву, по ере повышения влажности устойчивость снижается, поэтому сушку высоковлажного зерна начинают при стойком  температурном режиме и с каждым последующим пропуском через сушилку постепенно усиливают в соответствии с установленными рекомендациями, Так же применяют ступенчатый режим сушки, на температуру нагрева оказывает влияние исходное качество зерна. Продовольственное зерно пшеницы часто имеет слабую клейковину и в процессе сушки в результате  применения несколько более высокой температуры его нагрева возможно улучшить физические свойства клейковины. Зерно пшеницы с крепкой клейковиной необходимо сушить особенно осторожно, при пониженной температуре нагрева.

  Для правильной эксплуатации сушилок важно различать температуру нагрева зерна и температуру агента сушилки. Температура агента  сушки почти  всегда выше температуры зерна. Зерно охлаждается, если вода испаряется с его  поверхности. Чем  интенсивнее  испарение, сильнее охлаждается зерно, и наоборот  температура зерна принимает температуру проходящего по межзерновым пространствам воздуха, это означает, что сушка прекратилась и зерно приняло рав­новесную влажность по отношению к этому воздуху. Различия между температурой агента сушки и зерна из­меняются в широких пределах в зависимости от типа сушилки. Например, при обработке семян на шахтных сушилках такое различие будет 20...30°С, на барабан­ных— 40...60°С, на рециркуляционных сушилках еще выше. При обработке продовольственного зерна это раз­личие достигает 70...100°С и более.

Таким образом, определяющим в сохранении качест­ва зерна при сушке является температура его нагрева. Температура агента сушки должна быть такой, чтобы обеспечить поддержание заданной температуры нагрева зерна или семян в соответствии с их влажностью, целе­вым назначением и исходным качеством. Поэтому при сушке зерна необходимо регулярно контролировать как температуру агента сушки, так и температуру нагрева зерна.

Термоустойчивость сырого зерна невысокая, поэтому температура нагрева зерна разных культур в зависимо­сти от влажности и целевого назначения изменяется в небольших пределах. Семенное зерно большинства куль­тур при сушке нагревают до 40...45°С, зерно продоволь­ственной пшеницы до 45...55°С, зерно фуражного назна­чения до 50...60°С.

На выбор температурного режима сушки крупносемянных зернобобовых культур оказывает влияние их специфическая особенность — плохая влагоотдача и рас­трескивание. Семена гороха, фасоли, люпина и других культур имеют пониженную удельную поверхность испа­рения, что вызывает пересушивание поверхностных сло­ев семян. При высушивании происходит уплотнение ма­териала, уменьшение его объема. Но так как уменьшение объема сначала происходит лишь в периферийных слоях семени, а внутренняя часть остается без изменения, это вызывает большие физические напряжения в семенах, и они растрескиваются, первоначально только их оболоч­ка, а затем и центральная часть. Поэтому семена зерно­бобовых культур сушат при более мягких температурных режимах, чем семена зерновых культур. Нагрев семян бобовых культур изменяется от 30...35 до 40...45ЭС. Со­ответственно снижается и производительность сушилок.

Для предупреждения растрескивания семян, а также  проведения обработки в наиболее выгодных условиях постоянной скорости сушки приходится ограничивать  съем влаги у большинства типов сушилок в пределах  4.. .6%. В последующий период отволаживания в создании повторного пропуска через сушилку в зерне происходит перераспределение и выравнивание влажности  между центральной и периферийными частями. Это обеспечивает при повторной обработке сушку зерна при статочно высокой скорости влагоотдачи. Однако ограниченный съем  влаги за один  пропуск через сушилку резко усложняет организацию процесса выгрузки, вынуждает временно хранить недосушенное зерно, что часто приводит к его порче. Это серьезный недостаток сушилок шахтного и барабанного типа. Виды сушилок и способы сушки зерна различаются следующим  основным  признакам:  способу  подвода тепла к зерну, состоянию зернового слоя, конструкции сушилки и режиму ее работы.

Тепло может передаваться зерну потоком нагретого воздуха (конвективно), путем соприкосновения с нагретой поверхностью другого твердого тела (кондуктивно), тепловыми лучами  (термоизлучение, радиация)  от нагретых тел, находящихся на  некотором  расстоянии от зерна, а также электротоком, путем помещения зерна в поле токов высокой  частоты.  Некоторое  количество влаги можно удалить из  зерна  механическим путем —центрифугированием или отжатием.

В производстве наиболее широко применяют конвективный способ сушки зерна и других сельскохозяйственных материалов. Вариантами этого способа могут быть сушка неподогретым наружным воздухом, сушка нагретым  воздухом и сушка смесью топочных газов с воздухом.