Типи установок для активного вентилювання зерна

Для активного вентилювання зерна використовують вентиля­ційне обладнання різних конструкцій. Кожна установка складаєть­ся з одного або кількох вентиляторів з електродвигунами, системи підвідних і розподільних повітропроводів та каналів. Використову­ють установки: стаціонарні із влаштуванням постійних каналів у підлозі складу або майданчика; підлогові переносні, що мають сис­тему переносних повітророзподільних решіток, які кладуть у певно­му місці на підлогу складу чи майданчика; бункери і силоси; трубні пересувні.

Найпоширенішими серед стаціонарних вентиляційних установок є СВУ-1 і СВУ-2. Установку СВУ-2, яка складається з магістральних каналів, накритих дерев'яними щитами, в типовому зерновому складі розмішують на його підлозі. Магістральні канали по всій довжині мають ширину 40 см, а глибина їх для забезпе­чення рівномірного розподілу повітряного потоку поступово змен­шується від 50 до 7 см. Відстань між осями сусідніх каналів 3,1 — 3,2 м. Кожні два канали з одного боку попарно поєднані та приєд­нані до вентиляторів. Кожна пара поєднаних каналів називається секцією.

Стінки каналів викладені цеглою або зроблені з бетону. У верх­ній частині каналів по боках влаштовано виступи, на які кладуть щити. Між боковими кінцями щитів і вертикальними стінами ка­налів утворюються щілини завширшки 4,5 см, крізь які повітря, що подається вентиляторами в магістральні канали, надходить у зер­нову масу, пронизує її і вентилює зерно.

Підлогові переносні установки використовують для активно­го вентилювання зерна на складах, під навісами або на відкритих токах. Установки можна швидко змонтувати в будь-якому місці, пристосувати для роботи у приміщеннях і на майданчиках будь-якої конфігурації та розмірів, з вентиляторами різної продуктивності. Основним конструкційним елементом установок є повітророзпо­дільна решітка.

Найпоширеніша установка цього типу — підлогова переносна «Промзернопроект» (рис. 6). Кожна її типова секція 1 складається з вентилятора 4, дифузора 3, семи щитів 2, що утворюють магістраль­ний повітропідвідний канал, і 24 повітророзподільних решіток, з яких викладають вісім повітророзподільних каналів по чотири з кожного боку від магістрального каналу. Магістральний канал, у свою чергу, складається з глухих і прохідних щитів, причому в про­хідних у бічних стінах є вирізи.

Рис. 6. Переносна установка та її складові

Бункерні установки. Бункер активного вентилювання БВ-25 призначений для активного вентилювання насіння зернових куль­тур і є стаціонарною установкою циліндричної форми (0 3080 мм) з конусоподібним дном (рис 7).

Стінки бункера виготовлено із штампованої перфорованої сталі. Всередині циліндра по центру вмонтовано циліндричний повітро­розподільник діаметром 750 мм, в якому є поршень, що переміщу­ється у вертикальному напрямку за допомогою лебідки, системи тросів і блоків у міру завантаження бункера. При повному заванта­женні бункера зерном поршень перебуває у верхньому положенні.

Рівень зерна в бункері фіксується важелем і прапорцем. При по­требі повітря підігрівається в електрокалорифері, який монтується біля отвору вентилятора, що подає повітря в бункер. Бункер облад­наний двома пробовідбірниками, перетворювачем для контролю рівня зерна в бункері і трьома регуляторами вологості ВЦК. Регу­лятор вологості, який вмонтований у нижню або середню частину зовнішньої стінки бункера, вимикає вентилятор при зниженні воло­гості зерна нижче заданої. Два інших регулятори вологості вмика­ють або вимикають електрокалорифер.

Рис. 7. Бункер активного вентилювання БВ-25:

1 — кільцева рама; 2 — корпус; 3 — регулятор вологості; 4 — вантажини; 5 — клапан; 6 — розподільник зерна; 7 — труба повітророзпо-ділювальна; 8 — вентилятор з електродвигу­ном; 9 — електрокалорифер; 10 — опори кор­пусу; 11 —регулювальне кільце

З чотирьох бункерів складається установка ОБВ-100. Групу бункерів для вентилювання комплектують двома норіями, зернопроводами і чотирма пультами керування. Є та­кож інші конструкції бункерів для активного вентилювання (табл. 9).

Бункери використовують для вен­тилювання насіння більшості зерно­вих культур. Процеси заван­тажування і розвантажування бун­керів повністю механізовані, процес вентилювання автоматизований. Техніко-економічні показники засто­сування бункерів досить високі.

Таблиця 9. Характеристика бункерів для активного вентилювання зерна

Пересувні однотрубні установки ПВУ-1 виготовляють ком­плектами, до складу яких входять 21 вентилятор, 21 збірна труба, 2 вібромолоти, 3 панелі керування, трансформатор, набори шланго­вих проводів, ключів і запасних частин.

У зернову масу залежно від її об'єму вставляють одну або кілька труб. Кожна труба складається з трьох частин: нижньої і верхньої частин та перехідної муфти, що їх з'єднує. Нижня частина труби завдовжки 2,15 м з одного кінця має конус, який полегшує заглиб­лення в насип зерна та виходу повітря при вентилюванні, другий її кінець закінчується муфтою для з'єднання з верхньою частиною не-перфорованої труби, яка має таку саму муфту. Довжина верхньої частини труби — 1,5 м. Труби тонкостінні завтовшки 11,5 — 20 мм, зовнішній діаметр їх 102 мм. Труби заглиблюють у насип зерна, а потім витягують з нього за допомогою вібромолота.

Установки ПВУ-1 використовують при висоті насипу зернової маси 3,5 — 4 м. При потребі їх застосовують для вентилювання на­сипу зерна заввишки до 5,5 м, попередньо надівши ще одну верхню трубу. Зміною положення вентилятора, тобто приєднанням його од­ним або двома патрубками до труби, можна вентилювати зернові маси як нагнітанням у них повітря, так і відсмоктуванням його з міжзернового простору. Установки ПВУ-1 дуже зручні в роботі з на­сінням на токах і у сховищах. На одну засіку місткістю 5 — 10 т по­трібна одна труба з вентилятором.

Телескопічні вентиляційні установки ТВУ-2 — п'ятилан-кові труби телескопічного типу, які серійно виготовляють для вен­тилювання зерна на майданчиках, під навісом і на токах і складах. Усі ланки труби — це сталеві циліндри із стінками завтовшки 2 мм. У першій ланці стінки суцільні, в інших — перфоровані з отворами З мм. Через усю телескопічну трубу проходить сталевий трос завдо­вжки 12 м діаметром 9,9 мм, один кінець якого закріплений у п'ятій ланці, а протилежний має петлю і виведений за краї першої ланки.

На розміщену на майданчику чи у сховищі трубу насипають зер­но шаром 2,5 — 3 м. До зовнішнього кінця її приєднують вентилятор, який подає до 12 тис. м3 повітря за годину. Для вентилювання на­сипу завдовжки 20 м, завширшки 12 і заввишки 1,8 м потрібно чо­тири труби. Відстань між осями паралельних труб 5 м, а між торця­ми протилежних ланок 1 м. Однак відстань між трубами залежить від вологості зерна та висоти насипу (табл. 10). Одна труба венти­лює 100 - 120 т зерна.

Таблиця 10. Відстань між трубами установки ТВУ-2 залежно від висоти насипу і вологості зерна

Після закінчення вентилювання установку витягують з насипу зерна тросом за допомогою автомашини або трактора.

2.2.2. Технологія і режими активного вентилювання

Потік повітря, який проходить крізь зернову масу, справляє різ­нобічний технологічний вплив на зерно. Під його дією змінюються газовий склад повітря у міжзернових проміжках, температура і во­логість зерна та інтенсивність фізіологічних і мікробіологічних про­цесів у зерновій масі.

Технологічна ефективність активного вентилювання зерно­вих мас атмосферним повітрям виражається у швидкості зміни температури зерна. При тривалому вентилюванні зерно поступово набуває температури навколишнього середовища.

Потік повітря одночасно із зміною температури зерна викликає також зміну його вологості. Перш ніж почати вентилювання того чи іншого зернового насипу, слід переконатися, що його продування можливе і доцільне за наявних погодних умов і за станом зерна. Для цього вимірюють температуру й вологість повітря і зерна, яке підлягає вентилюванню, визначають рівноважну вологість зерна за цих умов і зіставляють її з фактичною вологістю зерна. Крім того, визначають необхідну подачу повітря, тривалість процесу вентилю­вання, оскільки в разі недостатньої подачі повітря під час вентилю­вання може відбутися розшарування насипу зерна за вологістю — пересушування нижніх і зволоження верхніх шарів, внаслідок чого збільшується тривалість його продування.

Усі перелічені вище технологічні операції, разом узяті, визнача­ють поняття технології вентилювання зернових насипів.

Для визначення вологості повітря використовують різні прилади і пристосування. Найпоширеніші з них — психрометри Августа й Асмана, а також гігрометри, гігрографи та ін. На хлібоприймальних підприємствах найчастіше користуються психрометрами.

При визначенні вологості повітря за показами сухого і вологого термометрів та можливості й доцільності вентилювання зерна, а також при визначенні рівноважної вологості зерна різних культур користуються спеціальними номограмами або таблицями. Активне вентилювання атмосферним повітрям проводять лише тоді, коли фактична вологість зерна перевищує рівноважну на 1 % і більше. Лише коли зернова маса самозігрівається, активне вентилювання треба проводити за будь-якої відносної вологості повітря.

Враховуючи зміну температури і вологості повітря протягом до­би, перевіряють потребу у проведенні вентилювання не менше

4 разів за добу — о 1, 7, 13, і 19-й годині, а за несприятливих погод-них умов перевіряють частіше.

Активне вентилювання треба проводити згідно з установленими для кожної культури його режимами. Під режимом активного вен­тилювання розуміють оптимальне поєднання основних параметрів обробки зерна повітряним потоком, яке забезпечує найкращий гос­подарський результат. До таких параметрів належать: питома по­дача повітря, тривалість охолодження, висота зернового насипу, пе­ріодичність вентилювання тощо.

Питома подача повітря означає кількість витрат його на вен­тилювання 1 т зерна протягом 1 год. Залежно від культури, волого­сті зернової маси і мети вентилювання вона коливається від 30 до 200 м3/год при висоті насипу зерна 1,5 — 3,5 м (табл. 11).

Таблиця 11. Мінімальна питома подача повітря при активному вентилюванні насіння за різних параметрів обробки зерна

Питому подачу повітря Vвизначають за формулою

V = /,

де n — кількість повітря, що подається вентилятором у насип зерна, м3/год; m — маса вентильованого зерна, т.

Основним показником в розрахунку питомої подачі повітря є час, протягом якого охолоджується зерновий насип. Він залежить від вологості зерна: чим вона вища, тим більша загроза псування зерна і тим швидше треба провести його вентилювання. В умовах сіль­ського господарства вентилювання для охолодження свіжозібраного насіння основних зернових культур слід проводити негайно в такі оптимальні строки: при вологості вище 24 % — 10 год; 20 — 24 % — 20 год; до 20 % — 30 - 40 год.

Загальні витрати повітря на охолодження 1 т зерна становлять 2000 м3. Щоб забезпечити охолодження зерна, наприклад, воло­гістю 22 % за 20 год, слід установити таку питому подачу повітря, яка б дорівнювала загальним витратам повітря, поділеним на тривалість охолодження: 2000: 20 = 100 м3/т за годину.

Найбільша питома подача повітря тоді, коли проводять активне вентилювання з метою підсушування зернової маси або ліквідації в ній процесу самозігрівання. Технологічний ефект вентилювання досягається тим швидше, чим більша різниця між температурами повітря і зернової маси.

Охолоджувати зерно краще вночі, коли температура повітря більш низька і знижується навантаження на лінії електропередач.

Для скорочення часу вентилювання питому подачу повітря часто збільшують до 250 м3/т за годину і більше, однак це пов'язано із значним споживанням електроенергії та витратами на охолоджен­ня. Тому встановлюють такі питомі подачі повітря, які б забезпечу­вали необхідне охолодження зерна і запобігали його псуванню і втратам за мінімальних витрат на вентилювання.

У сільськогосподарських підприємствах на практиці частину зе­рна сушать у нерухомому насипу атмосферним або підігрітим повіт­рям. Підігрівання повітря лише на 3 — 8 °С значно підвищує його вологоємність, а отже, й сушильну здатність, проте найбільшого ефекту досягають при підігріванні повітря на 10 — 15 °С.

Насип зерна сушать зазвичай при односторонній подачі повітря знизу вгору (на складах, у сушильних камерах) або в поперечному напрямку (в бункерах для вентилювання). Тому для того, щоб уник­нути утворення застійних ділянок, які погано продуваються, повіт­ророзподільні пристрої повинні забезпечувати рівномірний розпо­діл повітря. Для цього відстань між джерелами надходження його в насип не повинна перевищувати 0,5 — 0,6 м. Щоб запобігти утворен­ню тріщин у зерні кукурудзи, рису, гречки, бобових культур і проса, вентилювання після сушіння насипу здійснюють при поступовому зниженні температури повітря.

Для просушування вологого зерна до вологості 12 — 14 % по всій висоті насипу відносна вологість повітря має становити не менше 55 - 65 %. Така вологість характерна для атмосферного повітря вдень. Якщо початкова відносна вологість повітря висока, його піді­грівають (табл. 12).

Таблиця 12. Температура підігрівання повітря

для зниження його відносної вологості

Повітря підігрівають за допомогою електрокалориферів (ВПЕ-4) або теплогенераторів (ТГ-75, ТГ-150, ВПТ-400, ВПТ-600 та ін.). Як­що треба прискорити сушіння, в установку вмонтовують додаткові вентилятори.

Активне вентилювання і природне охолодження зерна різ­них культур. Насіння зернобобових культур (гороху, кормових бо­бів, квасолі та ін.) має досить високу початкову вологість і великий вміст білка (25 — 30 %). Щоб запобігти погіршенню якості насіння, не можна допускати його розтріскування. Під час вентилювання температуру підігрітого повітря обмежують з урахуванням початко­вої вологості насіння (не більше 30 — 35 °С).

Насіння олійних культур, наприклад соняшнику, за однакових умов зберігання має вміст рівноважної вологи, відмінний від вмісту вологи у злакових. Тому для визначення можливості вентилювання насіння соняшнику слід використовувати спеціально складені таб­лиці. Насіння олійних культур можна вентилювати повітрям, піді­грітим до 60 °С. Підвищені температури повітря прискорюють про­цес сушіння, однак це призводить до нерівномірного видалення во­логи з товщини шару та пересушування нижніх і зволоження верх­ніх ділянок насипу. Технологічний процес вентилювання насіння рицини такий самий.

З дрібного насіння найбільш поширене насіння проса. При вен­тилюванні і зберіганні треба враховувати деякі його особливості. Гладенька поверхня, кругла форма і невеликий діаметр зерен проса зумовлюють понижену шпаруватість насипу — в середньому 35 % загального об'єму. При механізованому завантаженні насіння проса у сховища насип додатково ущільнюється ще на 2 — 3 %, а при збері­ганні і продуванні внаслідок природного ущільнення відбувається подальше зменшення шпаруватості. Все це значно підвищує (більш як удвічі) опірність насипу насіння проса переміщенню крізь нього повітря порівняно із насипом зерна пшениці, ячменю та інших культур.

Просо містить до 5 % олії, більше половини її — в зародку. При вологості 16 — 17 % і температурі 24 — 25 °С насіння проса пліснявіє уже через 5—10 днів після закладання, при вологості 20 % і тій са­мій температурі — через 1 — 2 доби. Тому насіння проса з підвище­ною вологістю слід терміново вентилювати за допомогою тих самих установок, що застосовуються для продування зерна інших зернових культур, та зменшувати висоту його насипу.

У зв'язку з підвищеною сипкістю насіння проса та невеликими розмірами місця з'єднання решіток і щитів надійно перекривають мішковиною, заробляють всі тріщини в деревині.

Особливості вентилювання проса характерні також для процесу сушіння інших дрібнонасінних культур — льону, гірчиці та ін.

На відміну від насіння проса, насип зерна кукурудзи в качанах чинить незначний опір рухові через нього повітря (цьому сприяє наявність великих проміжків між качанами). Це призводить до то­го, що повітря погано поширюється в усі боки від щілин і решіток. Рівномірному сушінню качанів кукурудзи сприяє відстань між щі­линами для виходу повітря 0,5 — 0,6 м. При завантажуванні качанів слід запобігати їх самообваленню і накопиченню зерен у різних міс­цях насипу.

Охолодження й підсушування качанів при вентилюванні сприя­тливо впливають на збереженість насіння кукурудзи. Завдяки на­явності в насипу кукурудзи великих міжповітряних просторів при­родна аерація в результаті конвекції є досить інтенсивною. З на­станням весняного потепління температура насипу качанів кукуру­дзи швидко підвищується і можливе їх псування внаслідок інтенси­вного розвитку плісені. Тому до початку весняного підвищення тем­ператури качани кукурудзи повинні бути просушені та обмолочені. Зберігати насіння кукурудзи треба охолодженим.

Дотримання основ технології і режимів активного вентилювання зерна різних культур дає змогу істотно підвищити технологічність цього процесу, надійно забезпечити збереженість партій зерна, що обробляється, зменшити його втрати і витрати на обробку.

2.3. Сушіння зерна

Сушіння — основна технологічна операція з приведення зерна й насіння до стійкого стану. Тільки після того, як із сві­жозібраної зернової маси видалено всю надлишкову вологу і зерно доведено до сухого стану, можна розраховувати на подальшу надій­ну збереженість продукції.

Сушіння полягає у видаленні з матеріалу будь-якої ріди­ни, в результаті чого в ньому збільшується відносний вміст сухої частини.

Відомо, що в сухій зерновій масі всі живі компоненти, крім шкід­ників та комах, перебувають в анабіотичному стані. Зберігання зер­на сухим — основний засіб підтримання високої життєдіяльності насіння в зернових партіях усіх культур, а також якості продоволь­чого зерна протягом тривалого строку зберігання.

Усі способи сушіння зерна враховують сорбційні та інші його властивості. Зерно як об'єкт сушіння — це живий організм з капіляр­но-пористою структурою. Плодові оболонки насіння пронизані капі­лярами, тому є проникними для пари води. Насінні оболонки й алейроновий шар, навпаки, відносно малопроникні для пари води і

за неправильного режиму сушіння можуть бути причиною здуття зерна, спричиненого затримкою видалення водяної пари, яка нако­пичилась всередині ендосперму. Крім того, зародок містить дуже чутливі до температури водорозчинні білки — альбуміни. При тем­пературі вище 41 — 42 °С білки зародка, наприклад пшениці, дена­турують, тобто насіння втрачає схожість. Білки клейковини більш термостійкі, однак температура нагрівання нормальної, міцної і слабкої за пружністю клейковини сильної пшениці не повинна пе­ревищувати відповідно 50, 45 і 55 °С.

Сушіння — складний технологічний тепломасообмінний процес, який повинен забезпечити збереженість усіх властивостей речовин у зерні, що можливо за умови дотримання оптимальних параметрів цього процесу. Так, під час сушіння постійно змінюються термоди­намічні й теплофізичні властивості зерна, зокрема теплоємність і теплопровідність. Тому необхідно суворо додержувати рекомендова­них режимів сушіння насіння кожної культури залежно від його вологості та цільового призначення.

Застосовують три способи сушіння (зневоднення) зерна: теплове (в тому числі вакуумне); сорбційне (контактне); механічне (відтис­кання, центрифугування). Найчастіше практикують теплове сушін­ня, рідше — сорбційне, а механічне — тільки у мийних машинах на борошномельних заводах. Під час теплового сушіння рідина пере­творюється на пару, на що витрачається теплова енергія. При сорб-ційному сушінні волога із зерна може видалятися як у пароподіб­ному, так і в рідкому стані, причому цей процес не пов'язаний з не­обхідністю використання додаткового джерела енергії.

Серед численних способів теплового сушіння, які різняться способом передачі теплоти зерну, найпоширеніший конвективний. Суть його полягає в тому, що теплота передається конвекцією від теплоносія, який вбирає вологу, і видаляється в атмосферу. За та­ким принципом працюють шахтні, рециркуляційні, барабанні, стріч­кові та інші типи сушарок.

Процес сушіння ґрунтується на здатності зерна випаровувати по­верхнею вологу за умови, що тиск водяної пари в зерні вищий за тиск її в зовнішньому повітрі.

Під час сушіння зерна відбуваються такі фізичні явища: пере­дача теплоти від агента сушіння до зерна; рух вологи з централь­них шарів зерна до поверхневих; випаровування вологи з поверхні зерна та дифузія її в навколишнє середовище; переміщення вологи при наявності температурного градієнта з потоком теплоти внаслі­док термовологопровідності.

Закономірності сушіння зерна такі:

1) чим більша початкова вологість зерна, тим вища швидкість сушіння в початковий період і тим він коротший. У сирому зерні є механічно

зв'язана волога, яка видаляється в першу чергу. Капілярно зв'язана волога міцно зв'язана з крохмальними зернами і ще міцніше — з біл­ками. Тому процес сушіння зерна лімітується переважно сушінням бі­лкового комплексу;

2) під час сушіння зерно нагрівається швидше, ніж випаровується воло­
га. Це й визначило доцільність застосування для сушіння зерна реци-
ркуляційного (з відлежуванням) способу;

3) сушіння можливе лише тоді, коли тиск пари всередині зернівки ви­
щий, ніж в навколишньому середовищі, тобто відбувається її випаро­
вування. Коли температура поверхні зерна дорівнює температурі се­
редовища сушильної камери, процес сушіння (випаровування води)
припиняється;

4) одночасно з переміщенням вологи рухаються розчинені в ній мінера­
льні речовини, тому зольність периферійної частини зернівки і зародка
збільшується;

5) при вмісті в насипу органічної легкої домішки понад 0,1 % можливе
загоряння її в сушарці;

6) якщо зерно перед сушінням зберігалося в анаеробному стані в насипу
висотою понад 4 м, то в зернівках накопичується етиловий спирт,
який при різкому нагріванні може призвести до загибелі зародків. То­
му зерно треба попередньо провітрити для видалення спирту;

7) швидкість процесу сушіння залежить від вологоємності повітря; на­
приклад, 1 м3 повітря з температурою 20 °С поглинає 17 г води,
ЗО °С — 31 г, 50 °С — 90 г, 70 °С — 200 - 250 г, 90 °С — 400 г
і більше.

Контактний (кондуктивний) спосіб сушіння ґрунтується на контакті висушуваного матеріалу з нагрітою поверхнею і потре­бує великих витрат теплоти, тому поширений мало.

За радіаційного способу сушіння використовують теплоту енергії сонця чи інфрачервоних променів. Приклад — повітряно-сонячне сушіння, коли волога випаровується тільки через поверхню насипу зернової маси. У південних районах України для сушіння невеликих партій зерна цей спосіб використовується й донині.

Ефективність процесу сушіння залежить від товщини шару зер­на, частоти його переміщування, інтенсивності сонячної радіації, сили вітру, властивостей майданчика. Останній обладнують так, щоб він мав південний нахил. Шар зерна зернових злакових має бути гребенистим завтовшки 10 — 20 см, зернобобових 10 — 15, проса 4-5 см.

При температурі насипу 25 - 30 °С його треба переміщувати, оскільки нагрівання його верхнього шару призводить до інтенсив­ного випаровування вологи, внаслідок чого виникає різниця температур між верхнім нагрітим і нижнім холодним шарами. Тепле по­вітря вологомістке, однак при зіткненні з холодним зерном вологоєм­ність його знижується й утворюється конденсаційна волога.

При додержанні всіх вимог та достатній інсоляції, якщо вологість зерна не перевищувала 17 - 18 %, вона за один день знижується на 1 — 3 %. Якщо вологість зерна вища, повітряно-сонячне сушіння ма­лоефективне. За такого сушіння поліпшується схожість зерна, успі­шніше відбувається післязбиральне дозрівання, зменшується кіль­кість мікрофлори та пошкодженість зерна шкідниками. Обмежене застосування повітряно-сонячного сушіння пояснюється потребою у великих майданчиках для розміщення зерна, залежністю його від метеорологічних факторів, низькою механізацією процесу. Найчас­тіше повітряно-сонячне сушіння застосовують у насінництві або для доведення до базисних кондицій невеликих партій зерна.

Молекулярне сушіння зерна проводять у вакуумних установ­ках. Тут спочатку створюють вакуум, в результаті чого волога від перепаду тиску в зерні та в середовищі виділяється на поверхню і замерзає, а при наступній подачі до зерна теплоти швидко випаро­вується. Так можна сушити овочі, фрукти. Собівартість такого су­шіння занадто висока і на практиці його застосовують мало.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: