26 Сушка зерна, как одно из мероприятий, повышающих устойчивость зерна при хранении.

Разнообразие природно-климатических зон предопределяет поступление в хранилища зерна различной влаж­ности и, следовательно, с различной стойкостью в хранении.

Особенно нестойко в хранении влажное и сырое зерно. Это и предопределяет необходимость проведения такой важной техно­логической операции, как сушка, которая является одним из ос­новных способов повышения устойчивости зерна при длительном хранении.

Основное назначение сушки — доведение зерна до такого со­стояния, при котором оно впадает в состояние, близкое к анабио­зу: жизнедеятельность и дыхание его затормаживаются, а развитие микроорганизмов и вредителей почти прекращается вследствие отсутствия для этого благоприятных условий.

Особенно велико значение сушки при подготовке к хранению свежеубранного зерна, которое к моменту уборки не достигает полной физиологической зрелости и не обладает высокими техно­логическими достоинствами.

Кроме того, процесс послеуборочного дозревания характеризу­ется реакциями синтеза (образования) белков из аминокислот, крахмала из Сахаров и жиров из глицерина и жирных кислот. Сво­евременная и правильно проведенная сушка ускоряет процесс послеуборочного дозревания зерна, который в условиях обычного хранения длится в течение нескольких недель, а то и месяцев, по­вышает его стойкость при хранении с одновременным улучшени­ем технологических и семенных достоинств.

Практика свидетельствует, что слабая клейковина зерна пше­ницы в процессе сушки укрепляется, что сказывается на увеличе­нии количества отмываемой клейковины и улучшении технологи­ческих свойств зерна. Аналогично сушка позволяет улучшить тех­нологические свойства зерна, поврежденного клопом-черепаш­кой, а также проросшего и морозобойного (которое, как известно, весьма неустойчиво в хранении). При правильно организованном процессе сушки к поверхности зерна (в частности, к зародышу, в области которого происходит основной влагообмен между зернов­кой и окружающей средой) вместе с влагой перемещаются водора­створимые минеральные вещества, которые улучшают его семен­ные достоинства.

Сушка способствует выравниванию влажности отдельных ком­понентов зерновой смеси, улучшению внешнего вида и цвета зер­на (а в сушилках некоторых типов приводит к снижению его засо­ренности).

Перевозке железнодорожным и водным транспортом подлежит только сухое зерно, поскольку перевозка влажного зерна может привести к его порче. Кроме того, это и неэкономично, так как вместе с зерном нужно будет перевозить излишнюю влагу.

Для хранения сухого зерна большинства культур, за исключе­нием бобовых, семян подсолнечника, а также зерна, принимаемо­го по особо учитываемым признакам и др. (морозобойного, голов­невого, фузариозного и др.), требуются зернохранилища вмести­мостью примерно в 7... 10 раз меньше, чем для хранения влажного зерна. Во-первых, потому что сухое зерно занимает меньший объем, а во-вторых, влажное зерно можно хранить в насыпи тол­щиной до 2 м, в то время как сухое зерно можно хранить в сил осах элеваторов в насыпи высотой 40 м и более. Причем при хранении влажного зерна зернохранилище необходимо оборудовать уста­новками активного вентилирования, строить склады, занимаю­щие большую территорию.

Велико значение сушки и в зерноперерабатывающих отраслях промышленности. Сушка позволяет снизить энергоемкость валь­цовых станков, повысить выход муки и круп, увеличить длитель­ность хранения муки и круп, снизить износ оборудования. Та­ким образом, сушка — одна из основных и важнейших операций в комплексе мероприятий в период послеуборочной обработки зерна.

Вместе с тем использование современных высокопроизводи­тельных зерносушилок, находящих применение на хлебоприем­ных предприятиях, связано с использованием агента сушки (в виде смеси топочных газов с атмосферным воздухом либо чистого подогретого воздуха) и неизбежным нагревом зерна в пределах, ограничиваемых (с учетом его термоустойчивости) инструкцией по сушке.

Показателем термоустойчивости принято считать максимально /допустимую температуру нагрева, при которой сохраняется каче­ство зерна в соответствии с его назначением.

Известно, что величина допустимой температуры нагрева зерна ограничена и зависит от очень многих факторов, в том числе от сорта, степени зрелости, назначения, влажности зерна, состояния его белкового комплекса, а также от способа и режима сушки.

Для оценки термоустойчивости в зависимости от назначения зерна могут учитываться различные показатели: энергия прораста­ния, всхожесть и жизнеспособность, образование трещин, коли­чество и качество клейковины, а также химический состав.

Органические и неорганические вещества, входящие в состав зерна, по-разному реагируют на нагревание в процессе сушки.

Крахмал в сухом состоянии можно нагревать до 70 "С, и состо­яние его при этом не изменяется. При наличии воды крахмал на­бухает. При этом нагревание крахмала до температуры выше 62 С сопровождается растрескиванием крахмальных зерен и клейстеризацией.

Жиры более устойчивы к нагреванию, чем крахмал. Однако при нагревании выше 70 °С они частично распадаются, в результа­те чего повышается их кислотное число, которое является след­ствием повышения содержания свободных жирных кислот.

Клетчатка наиболее устойчива к воздействию температур и мо­жет без изменений выдерживать температуру до 200 "С.

Белок зерна в воде набухает, что положительно сказывается при прорастании семян, а для пшеницы, например, при приготов­лении теста. При температуре нагревания выше допустимой белок подвергается денатурации (свертыванию), при которой уменьша­ется его водопоглотительная способность (способность к набуха­нию). Причем водорастворимые белки зародыша менее термоус­тойчивы, чем клейковинные белки эндосперма. Поэтому для се­менного зерна допустимы более низкие температуры нагрева и меньшая продолжительность выдержки, чем для продовольствен­ного зерна. По этой же причине менее зрелое зерно имеет пони­женную термоустойчивость по сравнению с зерном в состоянии полной спелости и прошедшим стадию послеуборочного дозрева­ния. При сушке такого зерна приходится применять пониженные температурные режимы, допуская тем самым снижение произво­дительности сушилки.

По мере снижения влажности зерна термоустойчивость его по­вышается. По данным В. П. Горячкина, всхожесть сырого зерна пшеницы теряется полностью уже при температуре 60...65°С. Од­нако нагрев в течение 20 мин зерна влажностью 3 % даже до ПО... 120 °С на всхожесть не влияет.

Исследованиями И. И. Ленарского установлено, что различие в термоустойчивости сухого и сырого зерна основано на различной скорости тепловой денатурации белков, причем с повышением влажности на 3...4 % или температуры на 10 °С скорость денатура­ции белков зерна возрастает в 2...4 раза.

Толщина и состояние слоя зерна, подвергаемого сушке, пре­допределены конструктивными особенностями конвективных зерносушилок. Сушка может осуществляться при одном либо при комбинированном сочетании нескольких из нижеперечисленных состояний зернового слоя: плотный, разрыхленный, кипящий, виброкипящий, взвешенный, падающий.

Сушилки, осуществляющие сушку зерна в плотном неподвиж­ном слое, относятся к установкам периодического действия (су­шилки камерного и бункерного типов). Особенностью этих суши­лок даже в условиях периодического изменения направления про­дувания является значительная неравномерность нагрева и сушки зернового слоя, толщина которого может достигать 0,6...3,5 м. Слои зерен, расположенные ближе к месту входа агента сушки, нагреваются и высушиваются быстрее. В связи с этим температура агента сушки не может превышать предельно допустимую темпе­ратуру нагрева зерна, которая характеризуется его термоустойчи­востью. Скорость агента сушки в слое ограничена большим аэро­динамическим сопротивлением слоя и, как правило, не превыша­ет 0,2 м/с. Поэтому сушка может длиться до 2...3 сут.

Сушилки, в которых зерно сушится в плотном малоподвижном слое, являются установками непрерывного действия (шахтные прямоточные сушилки). Особенность этих сушилок — значитель­ная неравномерность нагрева и сушки зернового слоя, толщина которого может быть в пределах 0,10...0,25 м. Температура агента сушки в зависимости от рода зерновой культуры и ее назначения 50...160 °С, а скорость его в слое зерна 0,3...0,4 м/с. Продолжитель­ность пребывания зерна в зоне сушки до 1,5 ч.

В шахтных рециркуляционных зерносушилках, в частности в зонах рециркуляции этих сушилок, зерно сушится в плотном под­вижном слое. Толщина слоя зерна, а также параметры агента суш­ки те же, что и при сушке в плотном малоподвижном слое. Про­должительность пребывания зерна в зоне сушки не превышает 15...20 мин.

Сушка зерна в разрыхленном слое находит применение в бара­банных сушилках. Характеризуется теми же особенностями и па­раметрами, что и сушка в плотном подвижном слое. Единственное отличие — перемещение зерна механическим путем.

Кипящий (иначе, псевдоожиженный) слой получил свое назва­ние благодаря формальному сходству его свойств со свойствами капельной жидкости. Если через слой зерна, расположенного на решетке, пропускать с определенной скоростью воздух, то слой вначале разрыхляется, а затем переходит в состояние, напоминаю­щее кипящую жидкость, т. е. в состояние псевдоожижения. Слой зерна толщиной 0,10...0,25 м переходит в псевдоожиженное состо­яние при повышении скорости воздушного потока до 1...2м/с. При этом активная поверхность зерен практически равна их сум­марной геометрической поверхности. В результате даже при срав­нительно низкой температуре агента сушки (70... 120 °С) зерно на­гревается до предельно допустимых значений температуры за 30...60 с.

При самопроизвольном перемещении псевдоожиженного слоя вследствие присущего ему свойства текучести от места заг­рузки его в зону сушки к месту выпуска время пребывания от­дельных зерен в зоне сушки неодинаково. Это может привести к неравномерному нагреву и сушке. Поэтому целесообразно орга­низовать принудительное перемещение псевдоожиженного слоя и тем самым регулировать продолжительность пребывания его в зоне сушки в широких пределах в соответствии с исходными зна­чениями влажности и температуры, а также выбранными режи­мами сушки.

Сушка зерна в кипящем слое находит применение в специаль­ных устройствах для быстрого предварительного нагрева сырого зерна перед его последующим обезвоживанием в плотном мало­подвижном либо плотном подвижном слое. Кроме того, возмож­ны варианты использования кипящего слоя в зонах сушки и окон­чательного охлаждения просушенного зерна.

Зерновой слой может быть приведен в псевдоожиженное со­стояние путем воздействия на него вибрационных колебаний или совместного воздействия воздушного потока и вибрации. Такое состояние слоя называют виброкипящим. Применение вибрации с частотой колебаний 20...30 Гц и амплитудой 2...10 мм позволяет существенно уменьшить скорость воздушного потока и тем самым повысить технико-экономические показатели сушилки за счет со­кращения расхода электроэнергии.

Взвешенное состояние зерна достигается в восходящем потоке агента сушки при значительном превышении (в 2...2,5 раза) ско­рости витания. При этом активная поверхность, участвующая в процессе тепло- и влагообмена с агентом сушки, равна суммарной геометрической поверхности зерен. В результате нагрев и сушка проходят равномерно.

Интенсивность нагрева зерна зависит от скорости агента сушки и его температуры (может достигать 250 °С), а также от влажности и концентрации зерна в рабочей зоне пневмотрубы. За время пре­бывания в зоне сушки (в течение 1...2с) влажность зерна может

понизиться на 0,5... 1,0 %, а его температура — повыситься на 15...20°С.

Сушку во взвешенном слое можно использовать для быстрого нагрева зерна перед последующей его сушкой в плотном малопод­вижном либо плотном подвижном слое.

Сушка в падающем слое осуществляется во время гравитацион­ного, искусственно замедленного с помощью специальных тор­мозных элементов движения зерна в противотоке агента сушки, температура которого может находиться в пределах 200...400 °С, а скорость составлять порядка 0,5...0,6 скорости витания. В процес­се тепло- и влагообмена с агентом сушки участвует вся поверх­ность зерен, поэтому обеспечиваются равномерный нагрев и суш­ка отдельных зерен.

Сушка в падающем слое находит применение в специальных устройствах для быстрого нагрева зерна перед последующей суш­кой его в плотном малоподвижном либо плотном подвижном слое. Длительность пребывания зерна в рабочей зоне этих уст­ройств 2...3 с; при этом влажность зерна может понизиться на 0,5...1,0 %, а его температура — повыситься на 15...20°С.

В отечественной практике сушки зерна наибольшее распрост­ранение получили шахтные прямоточные зерносушилки, в том числе: стационарные-ДСП-12, ДСП-16, ДСП-24, ДСП-24сн, ДСП-32, ДСП-32от, СЗС-8, СЗШ-16 и др.; передвижные-ЗСПЖ-8, К4-УСА и К4-УС2А. Последние и ряд других зерносу­шилок, описание и характеристика которых приведены в специ­альной литературе, целесообразно использовать для сушки мелких партий зерна.

Из числа шахтных рециркуляционных зерносушилок наиболь­шее распространение получили: «Целинная-30», «Целинная-36», «Целинная-50», РД-2 * 25-70, А1-УЗМ, А1-ДСП-50 и др.; из числа камерных — сушилки коридорного (с продольным расположени­ем камер) и секционного типа (с поперечным расположением ка­мер); из числа бункерных — в основном сушилки на базе вентили­руемого бункера БВ-25.