2.4. Мероприятия, повышающие устойчивость зерновых масс при хранении

Свежеубранный зерновой ворох имеет, как правило, высокие среднюю влажность (до 25 %, иногда до 30−34 %) и засоренность (до 30−32 %). В нем содержится большое количество поврежденных и недозревших семян. Примеси ухудшают качество зерна, отрицательно влияют на его сохранность. Технологическую операцию по удалению из зернового вороха (зерновой массы) примесей называют очисткой. После очистки зерно можно использовать на пищевые, технологические, семенные и кормовые цели. Примесь органического и неорганического происхождения, подлежащая удалению при использовании зерна по целевому назначению, называется сорной. Неполноценные зерна основной культуры, а также зерна других культурных растений, допускаемых при приеме, относятся к зерновой примеси.

В зависимости от количества сорной и зерновой примесей зерно продовольственного назначения подразделяют на три состояния: чистое, средней чистоты и сорное. Семенной материал по чистоте подразделяют на три класса (у некоторых культур — на два).

К технологическим приемам, способствующим обеспечению сохранности зерновых масс и применению определенных режимов хранения, относят сушку и очистку зерновых масс от примесей, их активное вентилирование, обеззараживание от вредителей, химическое консервирование.

Сушка и очистка являются приемами послеуборочной обработки зерна и семян с целью доведения их до требуемых кондиций по влажности и засоренности. Если сушка проводится при влажности зерна выше критической, то очищают от примесей все партии свежеубранного зерна.

Очистка зерновых масс. В зависимости от состояния и целевого назначения зерна могут проводить различные виды очистки: предварительную, первичную и вторичную (для доведения семян до кондиций посевных стандартов). Очистка проводится на воздушно-решетных сепараторах, в триерах и других зерноочистительных машинах. При очистке используются различия зерна и семян основной культуры и примесей по таким физическим свойствам, как размеры, аэродинамические свойства (парусность), плотность, состояние поверхности, форма.

Технологический эффект от очистки тем выше, чем больше отделимых примесей удаляется из зерновой массы. Минимальный технологический эффект первичной очистки зерна должен составить не менее 60 %. Это значит, что в зерновой массе после очистки должно остаться не более 40 % содержавшихся в ней первоначально примесей.

При первичной очистке исходную зерновую смесь сепарируют на следующие фракции: продовольственное зерно 1-го сорта, фуражное зерно 2-го сорта, мелкие отходы, крупные отходы и легкие примеси. Очень важно организовать правильный учет выхода очищенного зерна, побочных продуктов и зерновых отходов при очистке.

Очищенная зерновая масса неоднородна по составу и свойствам. Для снижения степени разнокачественности семян, выделения из семенной массы худших в биологическом отношении семян проводят сортирование (фракционирование). Эта технологическая операция обеспечивает разделение зерен основной культуры по физическим и биологическим свойствам на две части (фракции), одну из которых используют как семенной материал, другую — на кормовые цели. Отсортированные семена часто подвергают разделению на фракции по крупности. Этот прием называют калиброванием. Использование калиброванных семян улучшает работу сеялок и способствует получению дружных всходов.

Таким образом, процесс разделения зерновой смеси достаточно сложен и представлен тремя технологическими операциями: очисткой, сортированием и калиброванием. Любое разделение зерновой смеси называется сепарированием, а применяемые для этого машины — сепараторами.

Сепараторы (зерноочистительные машины) делятся на простые и сложные. Простые разделяют зерновую массу на две фракции по какому-либо одному признаку, сложные объединяют в одной машине несколько простых сепараторов, разделяющих зерновую смесь по разным признакам на три фракции и более. Большинство зерноочистительных машин сельскохозяйственного типа являются сложными сепараторами.

Сепарирование как технологический прием характеризуется перечисленными ниже обязательными условиями.

1. Зерновая смесь должна иметь отделимые на данном рабочем органе компоненты.

2. Разделяемая зерновая смесь должна непрерывно разрыхляться и перемешиваться, чтобы зерновой слой, граничащий с поверхностью разделения, постоянно обновлялся.

3. Выделенная зерновая смесь в процессе сепарирования должна непрерывно своевременно удаляться из рабочей зоны зерноочистительной машины.

4. Как минимум одна из получаемых в результате разделения фракций должна иметь более высокое качество, чем исходная зерновая смесь.

Выделить из зерновой смеси какой-либо компонент ее в чистом виде практически невозможно. Получаемые фракции фактически представляют собой новые смеси, но с большей однородностью. Чем выше однородность фракций, т. е. их чистота, тем выше эффективность сепарирования.

Предварительная очистка, как правило, производится немедленно после поступления вороха на ток. Она выполняется на ворохоочистителях и воздушно-решетных машинах отечественного и зарубежного производства: ОВС-25(А); ОВП-20(А); МПО-50(100); МПО-50С; СВУ-40(60); ОЗЦ-25(50, 100); СПО-100; МВР-5(МПУ-15); МПР-50С; МВР-7(МПУ-70); МВР-8(РП-50); Петкус-V12(15)-3,6; Петкус-А-09(12); Петкус SM-2(4); Петкус «Гигант» К-531; К-527А; К-523 и др.

Машины предварительной очистки должны выполнять очистку свежеубранного зернового вороха влажностью до 40 % с содержанием сорной примеси до 20 %, в том числе фракций соломистых примесей до 5 %. В процессе предварительной очистки должно выделяться не менее 50 % сорной примеси, в том числе практически вся соломистая примесь. Зерновой ворох разделяется на две фракции: обработанный материал и отходы.

Первичная очистка чаще всего выполняется после сушки зерновой массы.

Зерновая масса, поступающая на первичную очистку, должна иметь влажность не выше 18 % и содержать сорной примеси не более 8 %. Если исходные качества поступившей на ток партии соответствуют этим показателям, то послеуборочную обработку начинают с первичной очистки.

Первичная очистка зерновой массы проводится на машинах следующих марок: ЗВС-20(А); МЗП-50; БЦС-50; МЗС-20(25); СВТ-40; МВР-6(ОЗС-50); Петкус-V12(15)-3,6; Петкус-М 12(15)-3,6; К-522; К-523; Петкус «Гигант» К-531 и др.

Эти машины не только удаляют примеси, но и сортируют зерно на основную (продовольственную или семенную) и фуражную фракции. При первичной очистке материал разделяется на три фракции: 1) очищенное зерно; 2) фуражные отходы; 3) крупные, мелкие и легкие примеси.

Машины первичной очистки должны доводить зерно продовольственного назначения до требований базисных кондиций, кроме случаев засоренности его примесями, для выделения которых требуются триеры и специальные машины.

Вторичная очистка применяется для семенного материала. Основная цель этой операции — доведение семян по чистоте до норм, установленных стандартами на посевной материал. Она выполняется на сложных воздушно-решетных машинах: СВУ-5(А); МВР-3(СВУ-5Б); МВР-4(МВУ-1500); МВР-2(СУ-0,1); МС-4,5С; Петкус-М12(15)-3,6; Петкус-А-09(12); Петкус «Гигант» К-531; К-218/1; К-546; К-547А и др.

В результате вторичной очистки обрабатываемый материал разделяется на четыре фракции: очищенные семена, фуражные отходы, аспирационные отходы, крупные примеси.

На универсальных машинах МЗУ-40(60); САД-10(15, 50); СВУ-60; «Алмаз» МС-10(20, 30); Петкус «Гигант» К-531, Петкус U12(15)-2,4 можно выполнять любой вид очистки.

Для выделения трудноотделимых примесей используют специальную очистку. На триерных блоках БТЦ-700, БТ-5, К-236А, К-553, Петкус-ТА, триерной приставке ПТ-600 выделяют длинные и короткие примеси. При этом обрабатываемый материал разделяют на три фракции: очищенное зерно (семена), длинные примеси, короткие примеси.

Некоторые примеси невозможно выделить при помощи воздушно-решетных машин и триеров. Эти компоненты примесей мало отличаются от семян основной культуры по размерам и аэродинамическим свойствам — проросшие, недоразвитые, голые (у пленчатых культур) семена основной культуры, часть рожков спорыньи, плоды дикой редьки, семена гороха, зараженные брухусом и т. д. Для их выделения на основе разности по плотности используются пневматические сортировальные столы СПС-5; ПСС-2,5; ПСС-1; БТ-10; Петкус-КД. Обрабатываемый материал разделяется на фракции: легкие примеси, очищенный материал, тяжелые примеси.

Партии семян клевера, люцерны, льна от семян злостных сорняков (повилика, плевел, василек, горчак ползучий, подорожник, смолевка и некоторые другие) очищают на электромагнитных машинах ЭМС-1А; СМ-4; ОС-4,5А; СОМ-300. Для удаления трудноотделимых сорняков используется магнитнощеточная машина СМЩ-0,4.

Принципы сепарирования зерновой смеси. Очистка, сортирование и калибрование зерна и семян сельскохозяйственных культур основаны на разделении смеси на компоненты, отличающиеся физико-механическими свойствами и морфологическими признаками. К этим свойствам и признакам относят крупность (толщина, ширина, длина), аэродинамические свойства (парусность, критическая скорость, или скорость витания), плотность, упругость, форму, состояние поверхности, цвет. Они зависят от многих факторов (вида культуры, сорта, зоны и условий выращивания и др.) и варьируют в широких пределах.

Зерна и семена характеризуются тремя размерами: толщиной (минимальный размер), шириной (средний размер) и длиной (максимальный размер).

По толщине и ширине зерновая смесь разделяется на решетах, представляющих собой металлические листы, имеющие отверстия разнообразной формы и размеров. На решетах с продолговатыми отверстиями зерновая масса сепарируется по толщине, с круглыми — по ширине. В отдельных случаях для очистки семян используют решета с треугольными отверстиями.

Сущность просеивания состоит в том, что частицы зерновой массы, которые по размерам меньше отверстий решета, проваливаются через них и образуют проходовую фракцию (проход). Крупные же компоненты остаются на решете и образуют сходовую фракцию (сход).

Решето характеризуется двумя основными параметрами: рабочим размером отверстий и показателем живого сечения. Живое сечение — это отношение площади всех отверстий к общей поверхности решета. Чем больше живое сечение, тем выше производительность решет.

Рабочим размером круглого отверстия является его диаметр, прямоугольного — ширина (длина его чаще всего 20 мм), треугольного — сторона правильного треугольника. На схемах решета обозначают следующим образом: с круглыми отверстиями — ∅, с продолговатыми —

, с треугольными — ∆.

Р ядом с основным обозначением указывают число, соответству­ющее размеру отверстия в миллиметрах (например, ∅2 — решето с круглыми отверстиями диаметром 2 мм, или 2— решето с продолговатыми отверстиями шириной 2 мм, длиной 20 мм и т. д.). Более производительными являются решета с продолговатыми отверстиями, так как зерновая масса сепарируется на них легче.

На решетах с круглыми отверстиями проходовые частицы должны принимать вертикальное положение, а это снижает скорость перемещения частиц по решету и частоту взаимодействия их с отверстиями. Обязательным элементом зерноочистительных машин являются приспособления для очистки отверстий решет. Если очистку не делать, то во время работы отверстия забиваются частицами сходовой фракции зерновой смеси настолько, что разделение смеси практически полностью прекращается.

Применяемые в зерноочистительных машинах решета делятся на три типа, которые приведены на рис. 2.2.

Б В Г

Б₁ Б₂ В₁ В₂ Г₁ Г₂

Фракцион- Колосовое — Подсевные — Сортировочные —

ное — делит выделяет выделяют делят основное

поток зерна сходом проходом зерно на фракции

на две части крупную мелкую примесь

примесь

Рис. 2.2. Типы решет, применяемых в зерноочистительных машинах

В зерноочистительных машинах отечественного производства приняты две основные технологические схемы расположения решет.

При сепарировании зерновой смеси на решетах решето Б₁ разделяет поступающую смесь на две равные части, т. е. на крупную и мелкую фракции, облегчая тем самым выделение крупных и мелких примесей. Колосовое решето Б₂ состыковано в одной плоскости с решетом Б₁ и принимает от него сход — крупное зерно и крупные примеси. Размер отверстий решета Б₂ подбирают так, чтобы все зерно было выделено проходом, а крупные примеси — сходом (в дальнейшем они выводятся из машины).

Подсевное решето В принимает проход решета Б₂ (среднее, мелкое зерно и мелкую примесь) и, в свою очередь, проходом выделяет мелкую примесь. Сход с решета В, представляющий собой фракцию среднего и мелкого зерна, сепарируется на сортировочном решете Г, которое выделяет проходом мелкое и щуплое зерно. По схеме I решета устанавливаются в два яруса, она применяется в машинах ОВП-20А, ЗАВ-10.000; по схеме II — в три яруса, эта схема используется в более сложных машинах (СВУ-5А, СВУ-10).

По длине частиц зерновая смесь разделяется на рабочих органах с ячеистой поверхностью. Эта операция называется триерованием, а рабочий орган — триером. В зерноочистительных машинах сельскохозяйственного типа используют цилиндрические триеры, в перерабатывающей промышленности — дисковые. Рабочим элементом триера является ячейка. Они бывают размером 1,6−12,5 мм.

Триер работает следующим образом. Зерновая смесь поступает во вращающийся цилиндр триера. Короткие частицы, длина которых меньше диаметра ячеек, западают в них и увлекаются вверх. При достижении определенного угла поворота цилиндра частицы выпадают из ячеек в специальный лоток и выводятся из триера. Длинные частицы не умещаются в ячейки, они скользят по внутренней поверхности цилиндра и также выводятся из машины. Перемещение зерновой массы вдоль цилиндра осуществляется в результате подпора слоя зерна, поступающего из загрузочного устройства, или благодаря небольшому (1−2^о) наклону цилиндра.

Триеры, применяемые для выделения коротких примесей, называют кукольными, или куколеотборниками (по названию куколя обыкновенного — сорного растения, засоряющего зерновую массу ядовитыми семенами), а для выделения длинных примесей — овсюжными, или овсюгоотборниками (овсюг — злостный сорняк в посевах яровых зерновых культур).

Высокую производительность триеров (5Т-5, 5Т-5А, К-236А) обеспечивают правильным подбором триерных цилиндров по размеру ячеек, оптимальной скоростью их вращения, регулированием высоты кромки приемных лотков. Частота вращения триерных цилиндров зависит от культуры.

Для очистки и сортирования семян широко используют и технологическую операцию, основанную на различиях в аэродинамических свойствах семян, а также компонентов примеси. Разделение зерновой смеси на легкую и тяжелую фракции в потоке воздуха, движущегося с определенной скоростью, является очень эффективным и применяется как в специальных устройствах, называемых пневмосепараторами, так и в решетных зерноочистительных машинах.

Основной отличительный признак воздушного сепарирования — скорость витания, или критическая скорость частиц зерновой смеси. Под этим термином понимают такую скорость воздушного потока, при которой частицы зерновой смеси переходят во взвешенное состояние, т. е. витают в воздухе. Если скорость воздуха выше скорости витания каких-либо частиц, они выносятся за пределы рабочего канала, если ниже — оседают в канале. Чем больше различаются скорости витания зерна и примесей, тем полнее их можно разделить по этому признаку. Легко выделяются мякина, частицы соломы, легкие семена, щуплое зерно, пыль.

Некоторые же примеси мало отличаются от семян основной культуры по размерам и аэродинамическим свойствам и плохо выделяются на воздушно-решетных зерноочистительных машинах и триерах. К ним относятся проросшие, недоразвитые, голые (у пленчатых культур) семена основной культуры, рожки спорыньи, плоды дикой редьки, зараженные брухусом семена гороха и др. Отделить такую примесь можно по плотности на пневматических сортировальных столах (ПСС-2,5; ПСС-5,0) или на электросепараторах конструкции В. И. Марушкина.

Зерновая смесь помещается на раму (деку), обтянутую решетным полотном. Наклон рамы регулируется. Снизу под раму подается сильный поток воздуха, и с помощью эксцентрика зерновая масса приводится в колебательное движение. Под действием колебаний и воздушного потока она на деке оказывается в состоянии кипящего (псевдоожиженного) слоя. Легкие частицы всплывают на поверхность, а более тяжелые опускаются, соприкасаются с декой и перемещаются в направлении ее колебаний. Верхний слой легких зерен, не имеющий сцепления с декой, стекает под действием силы тяжести в сторону опущенного края. В результате этого легкие и тяжелые компоненты зерновой смеси сходят с деки в разных местах, чем и обеспечивается их разделение.

Для специальной очистки зерна и семян проводят сепарирование их по форме и состоянию поверхности. Простейшей является винтовая горка (змейка) для разделения округлых и продолговатых семян (например, вико-овсяной или горохо-ячменной смеси).

На полотняных горках (ОСГ-0,2А, ОСГ-0,5), их еще называют фрикционными сепараторами, смеси разделяются по шероховатости компонентов. Это широко применяется при очистке семян льна, свеклы.

На электромагнитных установках можно отделить семена сорняков, имеющих ворсистую, морщинистую поверхность. Такую смесь предварительно обрабатывают магнитным порошком, который хорошо прилипает к семенам сорняков и не пристает к гладкой поверхности семян культурных растений. Подготовленную таким образом смесь подают на поверхность электромагнитного барабана, который удерживает семена с магнитным порошком и выводит их за пределы машины. Таким способом на машине СМЩ-0,4 очищают семена льна, клевера, люцерны, донника.

Сушка зерна и семян. В Республике Беларусь сушка является ключевой операцией послеуборочной обработки зерна. В результате ее проведения резко снижается физиологическая активность зерновых масс, зерно приобретает способность к длительному хранению, при этом повышается его качество (возрастает процентное содержание сухого вещества, у слабой пшеницы укрепляется клейковина). В то же время при несоблюдении рекомендуемых режимов процесса качество зерна может значительно ухудшиться, вплоть до полной потери потребительских свойств.

Разновидности зерносушилок. В сельском хозяйстве используются следующие типы сушилок: камерные, шахтные, барабанные, рециркуляционные, колонковые, карусельные, ленточные, стеллажные, лотковые.

Наибольшее распространение в конструкциях известных зерно сушилок получил конвективный способ теплопередачи. Одной из наиболее важных технологических характеристик сушилок конвективного действия является состояние слоя зерна во время сушки. Зерно при воздействии на него потока теплоносителя (агента сушки) может находиться в следующем состоянии: плотном неподвижном; плотном подвижном; падающем.

Сушка в плотном неподвижном слое характеризуется тем, что скорость материала равна нулю, а скорость теплоносителя значительно меньше критической скорости зерна. Критическая скорость — это скорость воздушного потока, при которой семечко находится во взвешенном состоянии. Сушка таким способом осуществляется в стационарных сушилках периодического действия: стеллажных, лотковых, ленточных, камерных, напольных, ромбических и бункерах активного вентилирования.

Стеллажные и лотковые сушилки характеризуются тем, что влажный материал помещают на сетках (стеллажах или лотках), расположенных горизонтально. Теплоноситель пронизывает слой материала, нагревает его, поглощает влагу и удаляется наружу через вытяжные трубы.

На ленточной сушилке процесс сушки происходит на бесконечной перфорированной ленте (сетке), которая периодически или непрерывно приводится в движение. Теплоноситель, проходя сквозь сетку в поперечном направлении, пронизывает слой зерна и удаляется наружу. Высушенный материал выносится лентой за пределы сушильной камеры. Ленточные сушилки находят применение при сушке льняного вороха и других малосыпучих материалов.

Камерные сушилки применяются для сушки сортовых семян кукурузы в початках. Початки кукурузы загружают в сушильные камеры с ситовым дном плотным неподвижным слоем толщиной до 4 м (в зависимости от начальной влажности семян) и продувают теплоносителем попеременно снизу вверх и сверху вниз. Продолжительность сушки с начальной влажностью зерна 42−45 % достигает 100 ч. Разгрузка сушильных камер производится самотеком при открытии разгрузочных окон за счет наклона дна камер под углом 30^о к горизонту.

Напольные и ромбические сушилки, бункера активного вентилирования применяются для сушки семенного материала зерновых колосовых и других культур. Рабочий процесс заключается в том, что нагретый воздух вентилятором нагнетается в сушильную камеру (бункер), пронизывает слой семян, нагревает их, увлажняется и выходит наружу. Сушка заканчивается продуванием зерна атмосферным воздухом. Длительность сушки зависит от начальной влажности зерна. За 1 ч влажность семян можно снизить на 0,5−1,5 % при температуре теплоносителя 35−50 ^оС.

Неравномерность нагрева зерна по толщине слоя, низкая производительность и непригодность к работе по принципу потока ограничивают широкое применение сушилок данных типов.

Сушка в плотном подвижном слое получила наибольшее распространение в технике зерносушения. Таким способом осуществляется сушка зерна в шахтных, колонковых и карусельных зерносушилках.

В шахтных зерносушилках зерно движется сверху вниз за счет силы тяжести, проходя последовательно большое количество чередующихся подводящих и отводящих коробов, образующих прямоточное, противоточное или перекрестное продувание движущегося потока зерна теплоносителем. Благодаря чередованию подводящих и отводящих коробов обеспечивается равномерный нагрев зерна. Влажность зерна за один проход через шахтную сушилку можно снизить на 5−6 % при температуре теплоносителя 100−140 ^оС.

На колонковых сушилках сушка происходит в двух колонках, образующих сушильную камеру. Зерно в сушильных колонках движется сверху вниз под собственным весом. Теплоноситель подается через внутреннюю перфорированную стенку колонок, проходит через слой зерна, нагревает его, поглощает влагу и выходит через наружную перфорированную стенку в атмосферу. С помощью инверторов, установленных в колонках, происходит реверсирование зерна от наружных стенок колонок к внутренним и наоборот, что способствует лучшему перемешиванию зерна в слое и интенсифицирует процесс сушки. Влажность зерна за один проход через колонковую сушилку можно снизить до 6 % при температуре теплоносителя до 140 ^оС.

На карусельной сушилке сушка происходит в сушильной камере с вращающимся решетчатым дном. Процесс сушки основан на противотоке вороха и теплоносителя. Ворох движется сверху из зоны влажного материала в зону сухого, а теплоноситель — снизу вверх, из зоны сухого материала в зону влажного, нагревая материал и испаряя из него влагу. Высушенный нижний слой вороха постоянно выводится из камеры скребковым транспортером, и движение вороха сверху вниз обеспечивается за счет собственного его веса. Карусельные сушилки применяются для сушки зерновых и зернобобовых культур, а также льняного вороха, клеверной пыжины и других малосыпучих материалов.

При сушке в падающем слое зерно движется сверху вниз, а теплоноситель — снизу вверх или перпендикулярно к падающему зерну. За счет конвективного теплообмена зерно нагревается и отдает влагу. В камере нагрева зерно находится 1,5−5 с, в связи с чем теплоноситель можно нагревать до 250−350 °С. Нагрев зерна за один проход составляет 9−22 ^оС, а снижение его влажности — 0,3−0,5 %. Небольшой объем влаги, снимаемый при сушке в падающем слое, не позволяет использовать данный способ как самостоятельный.

Для увеличения съема влаги применяют комбинированный способ сушки, совмещающий конвективный в падающем слое и контактный теплообмен. Такой способ сушки находит применение на барабанных и рециркуляционных сушилках.

На барабанных сушилках семена медленно поднимаются вверх лопатками вращающегося барабана, а оттуда падают вниз под собственным весом. Во время падения семян теплоноситель, движущийся вдоль барабана, «омывает» падающие семена, нагревает их, отнимает влагу и способствует их продвижению вдоль барабана. За счет контакта семян с нагретой поверхностью барабана и лопаток происходит дополнительный кондуктивный их нагрев. Все это повышает равномерность нагрева и ускоряет процесс сушки семян. За один проход через барабанную сушилку влажность зерна можно снизить на 5−8 % при температуре теплоносителя 100−250 ^оС.

Рециркуляционные зерносушилки отличаются тем, что часть просушенного рециркулирующего (движущегося по замкнутому контуру) зерна смешивается с поступающим сырым. Данная смесь нагревается конвективным путем в падающем слое высокотемпературным теплоносителем. Затем в теплообменнике в течение 10−20 мин происходит контактный тепловлагообмен между сырым и рециркулирующим сухим зерном. После отлежки зерновая смесь разделяется на два потока, в одном из которых происходит окончательное, а в другом частичное охлаждение зерна. Частично охлажденное зерно поступает на рециркуляцию.

Достоинство рециркуляционных зерносушилок состоит в возможности сушки зерна различной начальной влажности и доведения ее до кондиционной за один проход через сушилку. Съем влаги за один проход достигает 12−14 % при температуре теплоносителя 250−350 ^оС. Наибольшее практическое применение получили шахтные рециркуляционные зерносушилки.

В сельском хозяйстве в основном применяются шахтные, колонковые и барабанные зерносушилки, которые работают как автономно, так и входят в состав зерносушильных комплексов. На хлебоприемных предприятиях также используются высокопроизводительные рециркуляционные сушилки.

Режимы сушки зерна. Режимы сушки — это создание таких условий, при которых обеспечивается максимальная производительность сушилок и полная сохранность качества зерна. Под режимом сушки следует понимать рекомендуемую температуру агента сушки и предельно допустимую температуру нагрева зерна и семян. Также необходимо контролировать общую продолжительность сушки и устанавливать число пропусков зерна через сушилку, или циклов сушки.

Режим сушки определяется родом и видом зерна и семян (культурой), их исходной влажностью, целевым назначением и качеством, конструкцией и типом зерносушилки.

При сушке зерна и семян необходимо соблюдать следующие моменты:

1) экспозицию;

2) температуру нагрева зерна (семян) и агента сушки;

3) разовый съем влаги.

Температура нагрева зерна (семян) и агента сушки зависит:

— от целевого назначения. Все партии зерна и семян, жизнеспособность которых необходимо сохранить, нагревают до более низкой температуры. Поэтому ячмень для пивоварения, рожь для солода сушат при режимах, рекомендуемых для посевного материала;

— культуры. У зерна и семян различных культур неодинаковая влагоотдающая способность. Если влагоотдачу зерна пшеницы, овса, ячменя и семян подсолнечника принять за единицу, то с учетом применяемой температуры агента сушки и съема влаги за один пропуск через зерносушилку коэффициент К равен: для ржи — 1,1; гречихи — 1,25; проса — 0,8; кукурузы — 0,6; гороха, вики, чечевицы — 0,3−0,5; кормовых бобов, фасоли и люпина — 0,1−0,2. Вследствие определенной влагоотдающей способности зерна на всех сушилках, применяемых в сельском хозяйстве, за один пропуск зерновой массы допускается съем влаги только до 6 % при режимах для зерна зерновых культур продовольственного назначения и до 4–5 % — для посевного материала. Для продовольственного зерна бобовых культур допускается снимать за один пропуск через сушилку до 4 % влаги, семян бобовых и масличных культур — до 2–3 %. Поэтому зерновые массы с повышенной влажностью пропускают через сушилку 2–3 или даже 4 раза;

— исходной влажности. Чем больше в объектах сушки свободной влаги, тем они менее термоустойчивы. Поэтому при содержании в них влаги более 20 % (особенно 25 % и выше) снижают температуру агента сушки и нагрева семян. Снижение приводит к уменьшению испарения (съема влаги);

— от исходного качества (твердая пшеница, сильная, рядовая). Перегрев всегда приводит к ухудшению или даже полной потере технологических и посевных качеств. Недостаточный нагрев уменьшает эффективность сушки и удорожает ее, так как при меньшей температуре нагрева зерна меньше удаляется влаги.

Экспозиция и температура нагрева агента сушки зависят от типа сушки. При пониженной температуре агента сушки, по сравнению с рекомендуемой, зерно не нагревается до нужной температуры и для достижения этого увеличивают срок его пребывания в сушильной камере, что снижает производительность зерносушилок. Температура агента сушки выше рекомендуемой недопустима, так как вызывает перегрев зерна. Зерна и семена различных растений обладают неодинаковой термоустойчивостью. Одни из них при прочих равных условиях выдерживают более высокие температуры нагрева и более длительное время его. Другие и при более низких температурах изменяют свое физическое состояние, технологические и физиологические свойства. Например, семена зернобобовых при более высокой температуре теряют упругость оболочек и растрескиваются. Зерно пшеницы, предназначенное для выработки хлебопекарной муки, можно нагревать только до температуры 48−50 ^оС, а зерно ржи — до 60 ^оС. При нагреве пшеницы выше указанных пределов резко снижается количество клейковины и ухудшается ее качество. Очень быстрый нагрев (при более высокой температуре теплоносителя) также отрицательно влияет на кукурузу и многие зернобобовые: семена растрескиваются, что затрудняет их дальнейшую переработку, например в крупу. Максимально допустимая температура нагрева семян ржи, овса, ячменя, тритикале при сушке в зерносушилках с влажностью их 18 % — 45 ^оС, зерна — 52−55 ^оС. Нагрев семян бобовых с влажностью 18 % не должен превышать 30−38 ^оС. Кроме высокой чувствительности к нагреву зерна, бобовые медленно отдают воду. Для них особенно важна ступенчатая сушка, при которой после каждого пропуска семенам дается отлежка не менее 5−6 ч. Во время отлежки и охлаждения влага из внутренних слоев перемещается к поверхности, семена не только легче сушатся, но и не растрескиваются. Семена гречихи и проса склонны к растрескиванию, поэтому их сушат при более мягких режимах. Чем влажнее семена или зерно любой культуры, тем температура их нагрева ниже.

Главная сложность сушки зерна заключается в том, что необходимо работать при использовании предельно допустимых температур нагрева агента сушки и нагрева зерна, 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 его белковых веществ. Превышение допустимой температуры нагрева зерна вызывает коагуляцию белка, утрату жизненных функций семян и способности их к прорастанию, а у зерна пшеницы – 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 в первую очередь. Поэтому норма выработки при сушке семенного зерна по сравнению с продовольственным снижается в 2 раза.

Температурная устойчивость зерна зависит от его исходной влажности. Белки сухого зерна более устойчивы к нагреву, по мере повышения влажности эта устойчивость снижается. Поэтому сушку высоковлажного зерна следует начинать при мягком температурном режиме и с каждым последующим пропуском через сушилку постепенно усиливать его в соответствии с установленными рекомендациями, т. е. применять ступенчатый режим сушки.

На температуру нагрева оказывает влияние исходное качество зерна. Продовольственное зерно пшеницы со слабой клейковиной в процессе сушки при несколько более высокой температуре его нагрева улучшает свое качество вследствие повышения упругости клейковины. Зерно пшеницы с крепкой клейковиной необходимо сушить особенно осторожно, при пониженной температуре нагрева, иначе клейковина станет крошащейся, а зерно — непригодным для хлебопечения.

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

Таким образом, определяющим фактором 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 колосовых культур при сушке нагревают до 40–45 ^оС, зерно продовольственной пшеницы — до 45–55 ^оС, зерно фуражного назначения — до50–60 ^оС. На выбор температурного режима сушки крупносемянных зернобобовых культур оказывает влияние их специфическая особенность — плохая влагоотдача и склонность к растрескиванию.

Семена гороха, фасоли и других культур имеют пониженную удельную поверхность испарения, что вызывает пересушивание поверхностных слоев семян. При высушивании семян происходит уплотнение их поверхностных слоев, уменьшение 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 бобовых 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 не должен превышать 30–35 ^оС. Соответственно снижается и производительность сушилок.

Для предупреждения растрескивания семян, а также для проведения обработки в наиболее выгодных условиях постоянной скорости сушки приходится ограничивать разовый съем влаги у большинства типов сушилок в пределах 4–6 %. В последующий период отволаживания в ожидании повторного пропуска через сушилку в зерне происходит перераспределение и выравнивание влажности между центральной и периферийными частями. Это обеспечивает при повторной обработке сушку зерна при достаточно высокой скорости влагоотдачи. Однако ограниченный съем влаги за один пропуск через сушилку очень усложняет организацию процесса сушки, вынуждает временно хранить недосушенное зерно, что часто приводит к его порче. Это серьезный недостаток сушилок шахтного и барабанного типа.

Температура нагрева теплоносителя зависит от типа сушилки и не должна превышать рекомендуемую.

Во время сушки зерна и семян необходимо проводить тщательный контроль за соблюдением технологического процесса и заданного режима.

Активное вентилирование. Активное вентилирование — принудительное продувание воздухом зерновой массы, находящейся в покое, т. е. без перемещения. Воздух с помощью вентиляторов, обеспечивающих необходимую подачу и развивающих нужный напор, через систему специальных каналов или труб нагнетается в больших количествах в зерновую массу и оказывает существенное влияние на ее состояние. Этот технологический прием имеет разностороннее значение и поэтому может применяться в различных целях: для сушки, охлаждения, послеуборочного дозревания зерна и семян, ликвидации самосогревания.

Все установки, применяемые для активного вентилирования, можно разделить на три группы: стационарные, напольно-переносные и передвижные (трубные и телескопические). Очень важно установить правильный режим активного вентилирования: оптимальные количество и параметры (температура, влажность) воздуха. Удельная подача воздуха, т. е. его количество в 1 м³, нагнетаемое на 1 т зерна в час, должно быть достаточным для достижения ожидаемого эффекта и предотвращения образования в зерновой массе застойных зон. Например, для охлаждения зерна рекомендуемая удельная подача воздуха составляет 50−200 м³/ч на 1 т в зависимости от влажности, для сушки и ликвидации самосогревания она должна быть на порядок выше — 1000−2000 м³/ч на 1 т.