Доклад Сушка зерна в сушилках

Сушка является основной технологической операцией по приведению зерна и семян в устойчивое при их хранении состояние. Только после того, как из зерновой массы удалена вся избыточная влага (то есть свободная вода) и зерно доведено до сухого состояния (влажность должна быть ниже критической), можно рассчитывать на его надежную сохранность в течение длительного периода времени. В южной зоне (несмотря на сухой климат) приходится ежегодно сушить зерно и семена поздно убираемых культур (кукурузы, сорго, риса, подсолнечника, сои), а в отдельные годы и ранних зерновых культур, особенно зерно, которое получают при обкосах полей. Все способы сушки основаны на сорбционных свойствах зерновой массы, то есть при сушке создаются условия, способствующие десорбции (выделению) воды и водяных паров из зерна и семян. Сушка зерна и семян основана на двух принципах: Удаление влаги из зерна без изменения ее агрегатного состояния и без подвода тепла; С изменением агрегатного состояния влаги в зерне (путем превращения жидкости в пар) с помощью подвода тепла. На первом принципе основан Сорбционный способ сушки, при котором влажное зерно смешивается с влагопоглощающими материалами (опилками, силикагелем, хлористым кальцием, сульфатом натрия) или с более сухим зерном. Разновидностью этого способа является Химическая сушка. Ее наиболее целесообразно применять для снижения влажности семян бобовых культур (вика, горох, соя, фасоль). Вследствие своих морфологических особенностей (плотные семенные оболочки) и химического состава (высокое содержание белка) эти семена очень плохо отдают влагу при тепловой сушке. Нагревать их сильно нельзя, так как они сильно растрескиваются. Именно для таких культур и разработан химический способ сушки. В нашей зоне он применяется крайне редко, но с его технологией необходимо ознакомиться. Метод этот основан на высокой водопоглотительной способности некоторых химических веществ, в частности, технического сульфата натрия (Na2SO4) или природного озерно-морского минерала –Мирабилита. Эти вещества должны иметь перед их использованием влажность 1-5 %. Сушку ведут, смешивая порошок с семенами. При исходной влажности зерновой массы 20 % на 1 т семян берут 60 кг безводного порошка указанных выше препаратов. При исходной влажности семян 25 % берут 120 кг на тонну, при 30 % — соответственно 180 кг. Смешивание ведут на площадке под навесом. Смесь семян с препаратом нужно регулярно перемешивать, так как процесс отнятия воды у семян сопровождается повышением температуры. Перемешивание производят 3-4 раза за сутки. Продолжительность сушки – 5-10 суток, в зависимости от исходной влажности семян. После высушивания сорбент отделяют от зерновой массы на какой-либо сепарирующей зерноочистительной технике. Препарат после использования имеет очень высокую влажность – 40-50 %. Повторное его применение возможно только после его высушивания, используя сушилки, или на следующий год после высушивания его на солнце. Высокая стоимость и трудоемкость химического способа сушки ограничивает его применение. На втором принципе основаны контактный, Радиационный и Конвективный способы сушки и передачи тепла. Контактный (кондуктивный) способ основывается на непосредственном контакте (соприкосновении) высушиваемого материала с нагретой поверхностью и получении тепла от нее за счет теплопроводности. Этот способ требует большого расхода топлива, не обеспечивает требуемой равномерности сушки, малопроизводителен, а поэтому имеет ограниченное применение. Радиационный Способ сушки заключается в том, что теплота подводится к высушиваемому зерну в виде лучистой энергии от солнечных или инфракрасных лучей. Примером является Воздушно-солнечная сушка, когда влага испаряется только через поверхность насыпи зерновой массы под воздействием солнечной радиации и ветра. Чем тоньше слой зерна, тем интенсивнее идет его высушивание. Поэтому при сушке зерна пшеницы и ячменя высота его слоя должна быть не более 20 см, а для мелкосеменных культур – 5-10 см. Площадка для воздушно-солнечной сушки зерна должна иметь асфальтовое покрытие. Грунтовые или бетонные площадки необходимо изолировать от зерна пленкой, чтобы избежать увлажнения его нижних слоев от влаги почвы. Зерно на площадке лучше рассыпать не ровным слоем, а гребнями с направлением их с юга на север. В этом случае значительно увеличивается площадь поверхности зерновой насыпи и создается разница в парциальном давлении водяных паров между основанием и вершиной гребня, что способствует более интенсивному испарению влаги. В условиях Крыма в летнее время поверхность насыпи зерна прогревается солнечными лучами до 50-55 °С, а иногда и больше. В этом случае нагреваемый у поверхности воздух поднимается вверх, унося с собой испаряющуюся из зерновой массы влагу. Особенно интенсивно этот процесс происходит в ветреную погоду, так как пары воды при этом не задерживаются над поверхностью зерна. При соблюдении правил воздушно-солнечной сушки влажность зерна в солнечную ветреную погоду в нашей зоне можно снизить за день на 3-4 %. Чем влажнее зерно, тем больше влаги может быть удалено из него. Следует иметь в виду, что в процессе воздушно-солнечной сушки, наряду с перемещением влаги к поверхности насыпи зерна, происходит и обратный процесс – перемещение ее в самые нижние слои вследствие явления термовлагопроводности с образованием там конденсата, что бывает заметно даже на ощупь. Поэтому для успешной сушки необходимо зерновую массу периодически (через 2-3 часа) перелопачивать, перемешивая нижние слои с верхними, уже высохшими. В случае необходимости воздушно- солнечную сушку можно продолжить и на следующий день. Только на ночь необходимо собрать зерно в кучу и укрыть ее брезентом или пленкой. Воздушно-солнечная сушка широко применяется в хозяйствах южной зоны вследствие ее простоты, низкой трудоемкости и затратности. При этом не только не требуется дорогостоящее топливо для тепловых сушилок, но и оказывается положительное воздействие на зерновую массу. Во-первых, в зерне более энергично идут процессы послеуборочного дозревания. Во- вторых, при облучении зерна солнцем происходит частичная или даже полная стерилизация зерновой массы от микроорганизмов, особенно от наиболее опасных из них – плесневых грибов. В-третьих, важным положительным эффектом этого способа сушки является обеззараживание зерновой массы от клещей и насекомых: при высоте насыпи 4-5 см в условиях Крыма они погибают практически полностью. Разновидностью воздушно-солнечной сушки можно считать переброску партии зерна зернометами и зернопогрузчиками из одного бунта в другой. Этот прием позволяет быстро снизить физиологическую активность зерновой массы вследствие ее подсушивания и охлаждения (в случае, если температура воздуха ниже температуры зерна). Конвективный Способ сушки – это способ, при котором тепло передается зерну конвекцией от движущегося агента сушки (подогретого воздуха или смеси его с топочными газами). Агент сушки наряду с передачей тепла поглощает и удаляет влагу из зерна. По этому способу работают сушилки различных конструкций. Тепловая сушка зерна в зерносушилках является наиболее производительной и технологически эффективной, хотя и довольно дорогостоящей. При конвективном способе теплопередачи главной технологической характеристикой является состояние слоя зерна в процессе его сушки и охлаждения. Слой зерна может находиться в неподвижном и в подвижном состояниях. При сушке в неподвижном состоянии скорость движения зерна равна нулю, а скорость движения агента сушки меньше критической скорости частиц зерновой массы. Этот принцип используют в жалюзийных, лотковых, стеллажных, камерных сушилках периодического действия и в установках для активного вентилирования. Основные параметры таких сушилок: температура агента сушки 35-40 °С, то есть ниже предельно допустимой температуры нагрева зерна и семян, съем влаги 0,5-1,5 % за 1 ч, расход теплоты 8000-20000 кДж на 1 кг испаренной влаги. Сушилки этого типа имеют низкий КПД и не обеспечивают требуемую равномерность сушки. При сушке в подвижном состоянии скорость движения зерна больше нуля, а скорость агента сушки меньше критической скорости частиц высушиваемой зерновой массы. Этот принцип положен в основу работы шахтных, рециркуляционных, барабанных сушилок непрерывного действия. Температура агента сушки в этих сушилках высокая, а расход теплоты составляет всего 5000-6000 кДж на 1 кг испаренной влаги. Они обеспечивают быструю и равномерную сушку зерна и семян. Условия и закономерности тепловой сушки. Сушка зерна – это сложный тепломассообменный процесс. На испарение из него влаги расходуется строго определенное количество тепла. Следовательно, чтобы сушить, необходимо обеспечить непрерывное и одновременное поступление к зерновой массе тепла и воздуха, который будет поглощать испарившуюся влагу и отводить ее за пределы зерновой массы. Сушка возможна лишь тогда, когда давление водяных паров внутри зерна или над его поверхностью выше, чем в окружающей среде. А это происходит при повышенной температуре зерна. Если температура поверхности зерна равна температуре сушильной камеры, то процесс сушки (испарения влаги) прекращается. Тепло к зерну подводят, главным образом, с помощью воздуха, поэтому он получил название Агент сушки. Нагретый в топочном устройстве агент сушки обеспечивает передачу тепла зерну. Воздух одновременно поглощает влагу, испарившуюся с поверхности или из внутренних слоев зерна, и отводит ее за пределы зерновой массы. Агент сушки поступает в сушильную камеру горячим и сухим и выходит из нее насыщенным влагой и охлажденным. С помощью агента сушки происходит массообмен (обмен воды) и теплообмен (обмен энергии). В качестве агента сушки используют не только нагретый или ненагретый воздух, но и смесь топочных газов с наружным воздухом. Для получения заданной температуры агента сушки смесь составляют обычно из одной части топочных газов с температурой 1000 °С и 20-30 частей атмосферного воздуха. Если топка сушилки работает с нарушением режима, возможно потемнение зерна и появление у него дымного запаха. Зерно, как известно, содержит свободную и связанную влагу, которая с той или иной прочностью удерживается коллоидами белка, крахмала и других органических веществ. Чем выше влажность зерна, тем больше в нем свободной воды и тем меньше надо энергии для ее удаления. При влажности зерна выше 20 % вода испаряется почти так же легко, как и со свободной поверхности. По мере снижения влажности затраты тепла на удаление каждого последующего процента влаги возрастают. Особенно трудно удалять влагу при влажности зерна от 16 % до сухого состояния. Эти различия по влагоотдающей способности зерна различной влажности влияют на производительность сушилок. Процесс сушки зерна можно представить в виде трех периодов. 1. Сравнительно короткий период прогрева, когда сушка замедлена из-за пониженной температуры зерна. 2. После прогрева наступает период постоянной, максимально высокой скорости сушки, когда испарение влаги с поверхности зерна еще не ограничивается ее притоком из внутренних слоев. Скорость процесса сушки 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. Количество воды в зерне изменяется с постоянной скоростью. Отработавший агент сушки максимально насыщен влагой в этот период. Чем выше исходная влажность зерна, тем выше скорость сушки. 3. Период убывающей скорости сушки, начинается с момента, когда приток влаги из центральных частей зерна отстает от скорости ее испарения, и на поверхности зерна образуются участки, недостаточно насыщенные влагой. Скорость сушки определяет уже не способность воздуха поглощать влагу, а все уменьшающаяся скорость, с которой зерно отдает влагу, в результате чего отработавший воздух уходит из сушилки недонасыщенным влагой. В этот период 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, 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. Температура зерна после охлаждения не должна превышать температуру окружающего воздуха более чем на 10-15 оС. 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 через зерновую массу 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 конкретной партии 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 °С, 83 г при 50 оС, 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 назначения утратит свои кормовые достоинства. 2.2.3. Типы зерносушилок и технология сушки. В сельском хозяйстве в основном применяются шахтные и барабанные зерносушилки, которые работают как автономно, так и входят в состав зерносушильных комплексов КЗС. На хлебоприемных предприятиях также используются высокопроизводительные рециркуляционные сушилки. Хозяйства южной зоны, как правило, плохо укомплектованы зерносушильной техникой. В Крыму зерносушилки имеют лишь те хозяйства, которые занимаются выращиванием риса. Технология сушки зерна в шахтных зерносушилках. В сельскохозяйственном производстве для сушки зерна и семян наиболее широко используются высокопроизводительные шахтные зерносушилки СЗШ-8, СЗШ-16 и СЗШ-16А. Сушильная камера сушилок представляет собой, башню, у которой высота в несколько раз превышает размеры сторон поперечного сечения. Шахтные сушилки являются установками непрерывного действия. При установившемся режиме работы зерно непрерывно поступает в верхнюю часть шахты и также непрерывно истекает из нее в нижней. Зерно движется за счет силы тяжести и сыпучести зерновой массы. Агент сушки движется поперек потока зерна (рис. 2.6). Рис. 2.6. Технологическая схема шахтной зерносушилки 1 - шахты; 2 - вентилятор; 3 - диффузор; 4 - напорная камера агента сушки; І - зерно; ІІ - агент сушки Благодаря тому, что слой зерна в шахте несколько разрыхлен, и зерно при движении поворачивается в разных направлениях, улучшается его взаимодействие с агентом сушки и ускоряется влагообмен. Скорость движения зерна и время нахождения его в шахте регулируют с помощью выпускного устройства. Продолжительность нахождения зерна в шахте примерно 40 минут, и за один пропуск его влажность снижается на 4-6 %. Чтобы сушка зерна проходила во всем объеме шахты, ее оборудуют специальными каналами- коробами, которые как бы разделяют насыпь на отдельные пласты толщиной 100-150 мм, соответствующие толщине зоны сушки. К каждому такому пласту подходит свежий агент сушки и после насыщения влагой выводится за пределы шахты. В простейшем виде короб представляет собой пятиугольный канал из листового металла с открытой нижней гранью. Короба устанавливают в шахте рядами (в шахматном порядке) по всей ее высоте. Для каждого короба в стенах шахты вырезано соответствующее его сечению отверстие, через которое подводится свежий агент сушки, и в этом случае короб называется подводящим, или отводится отработавший агент сушки – отводящий короб. Входные отверстия подводящих коробов обычно выходят в сторону топочного устройства, а выходные отверстия отводящих коробов – в противоположную. У всех подводящих и отводящих коробов один торец является глухим. Число подводящих и отводящих коробов обычно одинаковое, и они чередуются или целыми рядами или в каждом ряду. Важное технологическое достоинство шахтных сушилок заключается в том, что в них можно в широких пределах регулировать продолжительность нахождения зерна в сушильной камере и достаточно надежно обеспечивать поддержание заданного температурного режима сушки зерновой массы. Благодаря наличию коробов весь объем зерна в шахте представляет собой зону сушки, в которой происходит непрерывный процесс испарения влаги, что вызывает снижение температуры зерна. Следовательно, в шахтных сушилках температура зерна практически всегда ниже, чем температура поступающего агента сушки, и поэтому его можно нагревать сильнее, чем в простейших камерных сушилках. В результате появляется возможность значительно интенсифицировать сушку зерна без ухудшения его качества. В зависимости от вида зерна, его влажности, целевого назначения температуру агента сушки в шахтных сушилках поддерживают на уровне 60-120 °С. Очень удобна в эксплуатации и рекомендуется для фермерских хозяйств передвижная шахтная зерносушилка К4-УС2-А производительностью 10 т/ч, смонтированная на шасси автомобильного прицепа МАЗ-8925. Сушилка имеет две шахты, в каждой из которых установлены по 6 рядов коробов, установленных в двух сушильных и одной охлаждающей зоне. Шахтные сушилки имеют серьезные технологические недостатки. Главный из них заключается в ограниченном съеме влаги за один пропуск зерна через шахту, равном 4-6 %. Поэтому для полного высушивания зерна иногда приходится проводить обработку в несколько приемов. Передержка частично просушенного зерна в ожидании повторных пропусков через сушилку является причиной снижения его качества. В шахтных сушилках сложно сушить зерно влажностью выше 25 % и особенно выше 30 %. Данная зерновая масса имеет плохую сыпучесть и склонна к зависанию между коробами. Это увеличивает продолжительность обработки, перегрев и даже порчу зерна, а иногда загорание легких органических примесей. Для улучшения прохождения зерна через шахту его необходимо предварительно очистить от крупных соломистых примесей и растительных остатков. Улучшению процесса сушки способствует также очистка зерновой массы и от мелких фракций примеси, закупоривающих межзерновые пространства. Технология сушки зерна в барабанных зерносушилках. В сельском хозяйстве широко используются для сушки зерна стационарные барабанные сушилки СЗСБ-8 и СЗСБ-8А производительностью 8 т/ч, а также передвижные барабанные сушилки СЗПБ-2,5 производительностью 2,5 т/ч. Хорошие результаты дает использование сушилок СБ- 1,5, установленных на токах хозяйств в комплексе с агрегатом АВМ-1,5. Сушильная камера барабанных зерносушилок изготавливается в виде вращающегося цилиндра (барабана), что позволяет успешно сушить засоренный, малосыпучий материал (рис. 2.7). Сушильный барабан оборудован подъемно-лопастной системой. Лопасти барабана в процессе вращения захватывают зерно и поднимают его вверх. Затем зерно свободно ссыпается после достижения им угла ската. Агент сушки перемещается вдоль оси барабана и активно взаимодействует с зерном в процессе его пересыпания. Благодаря хорошему контакту агента сушки с зерном представляется возможным за более короткий срок, чем в шахтных сушилках, удалить 3-5 % влаги, используя для этого более интенсивный нагрев. Время пребывания зерна в барабане 15-20 минут. Температура агента сушки при сушке зерна семенного назначения должна быть 100-110 °С, а при обработке продовольственного или фуражного зерна 180-250 °С. Рис. 2.7. Барабанная сушилка СЗСБ-8 1 – топка; 2 – загрузочная камера; 3 сушильный барабан; 4 – охладительная колонка В барабанной сушилке практически не регулируется продолжительность сушки. Время пребывания зерна в барабане и скорость его перемещения по барабану определяются интенсивностью потока агента сушки и механическим подпором слоя зерна, поступающего в барабан. Это серьезный технологический недостаток барабанных сушилок. Для полного высушивания зерна повышенной влажности его пропускают через сушилку несколько раз или используют последовательно несколько сушилок. Так как зерно в барабане подвергается повышенным температурным и механическим воздействиям, эти сушилки не рекомендуется использовать для сушки семян, подверженных растрескиванию (горох и другие бобовые, кукуруза). Для сушки семенного зерна предпочтительнее использовать шахтные или камерные сушилки. Технология сушки зерна в рециркуляционных зерносушилках. В этих сушилках зерно многократно проходит циклы нагрева, отволаживания и промежуточного охлаждения, после чего часть рециркулирующего зерна окончательно охлаждают и направляют в склад. Одновременно с выпуском просушенного и охлажденного зерна в сушилку поступает соответствующее количество сырого зерна, так что общая масса рециркулирующего зерна остается постоянной. Число циклов, которые должно пройти просушиваемое зерно, зависит от требуемого общего снижения влажности, а также от снижения влажности за один цикл. В рециркуляционной сушилке зерно в камеру нагрева равномерно поступает из бункера с загрузочным устройством и падает в виде дождя в потоке агента сушки, нагретым до температуры 250-350 оС. При этом зерно контактирует с таким горячим агентом сушки только в течение 2-3 с и поэтому нагревается до температуры не выше 55-60 оС. Затем нагретое зерно поступает в бункер для отволаживания на 10-12 минут, где происходит выравнивание температуры и частичное перераспределение влаги между отдельными зернами. После охлаждения, удаления части высушенного зерна и добавления новых порций сырого зерна нагревание повторяется. Вследствие хорошего перемешивания зерновой массы при рециркуляции зерно просушивается равномерно, качество его сохраняется, а влажность может быть снижена на 10-12 % и более. И что особенно важно, не следует перед сушкой формировать партии зерна по влажности, как в шахтных зерносушилках. Режимы сушки 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, или культурой; — исходной влажностью зерна и семян; — целевым назначением и качеством зерна и семян; — конструкцией и типом зерносушилки. Главная сложность сушки зерна заключается в том, чтобы 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, то есть 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 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 склонность к растрескиванию. Семена гороха, фасоли и других культур имеют пониженную удельную поверхность испарения, что вызывает пересушивание поверхностных слоев семян. При их высушивании происходит уплотнение поверхностных слоев семян, 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, 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 °С. 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 резко усложняет организацию процесса сушки, вынуждает временно хранить недосушенное зерно, что часто приводит к его порче. Это серьезный недостаток сушилок шахтного и барабанного типа. Установленные в нашей стране еще в Советские времена сушилки имели систему автоматики уровня развития производства того времени, и сегодня не соответствуют потребностям  предприятий. Они устарели как морально, так и физически. Требуют постоянного  обслуживания и ремонта. А при отсутствии запчастей, в основной своей массе, и совсем не  работают. Поэтому оператор зерносушилки остается без надежных средств контроля и  надеется только на свой опыт и «шестое чувство». Классические методы сушки зерна,  зависящие от опыта оператора, его мастерства, постепенно теряют свои позиции.  Ответственность и профессионализм при проведении этой операции является основным  критерием для сохранения качества и количества собранного урожая, а так же  экономичности проведения этой энергоемкой операции. При больших объемах сушки  перерасход топлива и потеря качества становятся особенно «дорогими», поэтому все  больше руководителей предприятий задумываются об автоматизации процесса сушки. И  тогда перед ними встает вопрос «Какую степень автоматизации выбрать?». Полная автоматизация процесса сушки (без участия оператора) в принципе  возможна, но разработка такой сушилки при нашей культуре производства и с учетом  особенностей технологических процессов существующих элеваторов и СОБов будет  фактически «золотой», т.к. потребуется учесть и свести воедино неопределенное  количество контролируемых параметров, закономерностей и процессов, многие из которых  на сегодняшний день даже не исследованы. Поэтому полностью отказаться от участия  оператора в технологическом процессе сушки еще довольно долго не удастся.  Автоматизация, сведенная к замене вышедших из строя логометров на электронные датчики  температуры, замена вышедшего из строя командоаппарата выпускного устройства на  контроллер управления, установка дополнительных точек контроля температуры продукта и  замена элементов управления, пусковой защитной аппаратуры тоже имеет место быть, хотя  такой подход тяжело назвать в полном смысле автоматизацией технологического процесса. Наиболее рациональным решением проблемы нам представляется применение  полуавтоматической системы управления процессом сушки. В этом случае оператор будет  включать сушилку, выводить процесс на оптимальный режим и передавать управление  автоматике, которая и будет поддерживать процесс в заданных рамках. Принципиально  процесс внедрения системы автоматизации возможно проводить и поэтапно, но начинать  нужно с замены старой, послужившей верой и правдой горелки Ф1 на современную,  многофакельную горелку с комплектным автоматическим управлением. Горелка — сердце сушилки При эксплуатации сушилок в основном использовались жидкие виды топлива: соляра, мазут,  сырая нефть и др. Экономическое значение имеет цена, теплотворность топлива, полное  сгорание топлива, что зависит от типа применяемой горелки. Установленные еще при строительстве большинства  сушилок горелки Ф­1 имеют ручное управление температурой агента сушки, запуск такой  горелки при отрицательных температурах сильно затруднен и расход топлива на плановую  тонну просушенного зерна оставляет желать лучшего. Неплохие результаты удалось получить от использования двухступенчатых горелок ILKA типа Eco 60...70. Экономические показатели работы этих горелок существенно выше стандартно   установленных   Ф­1.   Данный   тип   горелок   отличается   высокой   надежностью, производительностью   и   малошумной   работой.   Благодаря   типу   горелочной   трубы   и турбулятору обеспечивается наиболее полное сгорание топлива, чем достигаются высокие показатели   экономичности   сушилок.   Поддержание   заданной   температуры   агента   сушки происходит   за   счет   включения/выключения   второй   ступени   горения.   Данные   изделия сконструированы  таким образом, что не допускают  закупоривание каналов и замерзания топлива   в  выходных   отверстиях  блока  форсунок. Форма   и  размеры  пламени   могут  быть отрегулированы   под   любой   вид   топочной   камеры.   Панель   управления   горелкой устанавливается   на   корпусе   горелки,   что   обеспечивает   лёгкую   эксплуатацию.  Благодаря высококачественным   комплектующим   и   тщательности   сборки   вероятность   возникновения неисправностей сведена к минимуму. Поставкой горелок, установкой, запуском в эксплуатацию в нашем регионе занимается  фирма ООО «Сибтепло 21». Это предприятие ведет и послегарантийное обслуживание  горелок, а на их складе всегда имеется запас комплектующих и расходных материалов. Автоматизация защищает от аварий Следующим шагом при поэтапной автоматизации технологического процесса сушки зерна  является установка обязательной во всех режимах работы системы противоаварийной  защиты (ПАЗ). ПАЗ включает в себя систему сигнализаций недопустимых режимов и  блокировок от неправильного функционирования системы. Система ПАЗ реализуется на  релейной логике, имеет необходимые органы управления и минимальные органы контроля  технологических параметров. Противоаварийная защита функционирует во всех режимах  работы сушилки и является независимой подсистемой системы автоматизации. Функции противоаварийной системы 1. 2. 3. 4. Контроль температуры агента сушки Контроль температуры зерна Проверка заполнения сушилки Соблюдение порядка запуска и останова сушилки В основном система ПАЗ реализуется в виде шкафа управления с релейной системой  блокировок, кнопочным постом управления и индикаторами предельных состояний и  температуры. Такая система управления уже является законченной и дает возможность  оператору работать в ручном режиме, но для оптимального управления сушилкой требуется  более серьезный инструмент. Программа управления процессом сушки Основными требованиями при организации рабочего места оператора сушки зерна являются:     возможность удобного управления механизмами визуальный контроль предельного состояния контролируемого объекта  (температуры, влажности, тока и др.) возможность оперативного ввода уставок этих параметров, звуковое оповещение о  выходе параметров за предельные значения отслеживание тенденции изменения параметров во времени, по графикам и  таблицам. Одно из технических решений — использование контроллеров и панели с сенсорным  управлением. В настоящее время для управления объектами отрасли хранения и  переработки зерна используют возможности компьютера с интуитивно понятным  интерфейсом. Современные молодые специалисты, которые начинают работать на  зерноперерабатывающих предприятиях, быстро и легко осваивают эти программы и, с их  помощью, сам объект управления. В программе отображаются мнемосхема сушилки и  элементы управления ее механизмами, а так же поля ввода для задания уставок  температуры, влажности и производительности выпускного устройства. На условном  изображении сушилки отображаются показания температурных датчиков, положение  шиберной задвижки, значение производительности выпускного устройства, состояние  датчиков уровня, изображение горелки с индикаторами фазы работы горелки и фазы  второй ступени горелки, индикаторы наличия тяги, перегрева, готовности горелки к запуску,  индикатор процесса запуска горелки. Оператору при таком подходе к решению интуитивно понятно, каким образом достичь  требуемых результатов. Система вовремя предупреждает о выходе контролируемых  параметров за установленные значения в виде текстовых и звуковых сообщений, а в случае выхода контролируемых параметров за предельные значения самостоятельно останавливает оборудование. Все контролируемые параметры автоматически протоколируются в виде  графиков и таблиц. Журнал аварий и действий оператора, а так же данные о температуре сохраняются на  сервере, с возможностью получения отчётов за выбранный промежуток времени. Сервер  подключен к источнику бесперебойного питания для обеспечения энергонезависимости.  Данные сохраняются в базе данных на сервере, доступ к ним предоставляется посредством  WEB­интерфейса. Для доступа к отчетам необходимо наличие в сети, связанной с сервером, компьютера с интернет­браузером. Что вы получаете при автоматизации зерносушилок? Автоматизация сушилок предоставляет удобный инструмент контроля оператору,  наблюдающему за процессом сушки, и позволяет обслуживающему персоналу быстрее  получить практический опыт по работе с сушилкой и повысить свое профессиональное  мастерство. Появляется возможность централизованного контроля за несколькими сушильными  комплексами, а также удаленного контроля руководителем. Осуществляется оперативный контроль влажности в потоке на этапах производства. Ведущаяся база данных основных параметров работы сушилки предоставляет  возможность анализа операторам и руководящему составу, что способствует повышению  исполнительской дисциплины и качества работ. Установка горелки ILKA способствует снижению расхода топлива и стабильности  поддержания заданных температурных режимов. Контроль температуры зерна по зонам в прямоточных сушилках снижает вероятность перегрева зерна (а значит, и снижения качества зерна) за счет своевременного  обнаружения появляющихся застойных зон. Замена командоаппарата на контроллер выпускного устройства на прямоточных  сушилках и дополнительная установка на рециркуляционных устройства регулирования  потока зерна позволяет оператору эффективнее управлять производительностью сушилки,  оперируя действительным значением производительности, а не отвлеченными понятиями  («на зуб рейки» и др.).  Наиболее  распространённым   и  широко  используемым   типом  агрегата является   зерносушилка   барабанная.   Этот   тип   зерносушилок представляет собой систему, которая состоит из трёх основных частей: барабана,   топки   и   камеры   охлаждения.   По   своему   конструктивному исполнению барабанные     сушилки могут   быть   весьма   разнообразны   – выполненными в виде одной трубы, или же представлять собой систему из   множества   труб   различного   диаметра,   вставленных   одна   в   одну. Крепящаяся   на   упорных   роликах   ось   барабана   оборудована специальными   металлическими   пластинами   (лопастями),   которые          захватывают зерно и перемещают его вверх по горизонтальной спирали под углом наклона до 6°. По достижении угла ската зерно свободно ссыпается. Для уменьшения уноса зерна при прямотоке по барабану, скорость газов из топки поддерживается  на уровне 2­3 м/сек. Топка примыкает   к   барабану   со   стороны   поступления зерна   в   сушку и снабжена   смесительной   камерой,   в   которой   газы   охлаждаются наружным   воздухом   до   нужной   температуры.   Скорость   вращения барабана   находится   в   прямой   зависимости   от   продолжительности сушки   и   угла   наклона.   В   среднем,   количество   оборотов   барабана составляет   от   1  до   8   в  минуту.   За  один   проход   сушилка   позволяет снизить   влажность   зерна   на   5­6%   (семенного   –   на   3­4%).   Время пребывания   зерна   в   барабане   сушки   рассчитано   на   15­20   минут,   а средняя   температура   агента   сушки   составляет   100­110   °С.   При обработке   фуражного   или   продовольственного   зерна   рекомендуемая температура просушки ­ 180­250 °С. Барабанные сушилки относительно компактны   и   могут   использоваться   в   качестве   передвижных   или стационарных   установок.   В   основном,   в   сельском   хозяйстве используются  стационарные  зерносушилки   марки  СЗСБ­8 или  СЗСБ­ 8А,   производительность   которых   составляет   8   т/ч,   и   передвижные   ­ СЗПБ­2,5,   позволяющие   просушить   до   2,5   т/ч. Барабанные зерносушилки, в которых нагретый воздух (сушильный агент) переносит тепло к зерну, удаляя тем самым влагу, относятся к категории сушилок конвективного типа.  Сушку   зерна   можно   проводить   разными   способами:   проветривание обычным   воздухом,   вентиляции   тёплым   или   горячим   воздухом, применение циркуляционного воздуха и т. д. Для этого на предприятии располагают соответствующие зерносушилки.    Устройство барабанной зерносушилки СЗСБ­8 и её принцип действия  Барабанная   сушилка   состоит   из   следующих   элементов:   барабана, питателя, сушильного   барабана,   смесительной   камеры, вентиляторов;   промежуточного   бункера,   транспортёра,   циклона, зубчатой передачи.   топки,   Описание барабанной сушилки.  Барабанная   сушилка   выполняется   в   виде   сварного   цилиндра.   К   его наружной поверхности прикреплены бандажные опоры, а также кольца жёсткости и приводной  зубчатый венец. Наклон оси барабана может составлять до 3­6 градусов к горизонту.   Данные   сушилки   относятся   к   атмосферным   сушилкам   непрерывного действия.   В   них   сушат   сыпучие   продукты.   В   качестве   сушильного агента используются топочные газы или нагретый воздух.   Внутри   барабана   располагаются   насадки.   Их   конструкция определяется   свойствами   высушиваемого   продукта.   Со   стороны загрузочной  камеры  расположена  многозапорная  винтовая  насадка.  В  зависимости   от   диаметра   барабана   она   может   иметь   от   6   до   16 спиральных   лопастей.   Для   сушки   продуктов   обладающих   большой адгезией к поверхности в барабане закрепляют цепи, которые дробят комки,   а   также   очищаю   стенки   барабана.   Вместо   цепей   могут использоваться ударные приспособления. Их крепят с внешней стороны барабана.    В   зависимости   от   свойств   продукта   могут   применяться   различные схемы   барабанных   сушилок.   Так,   если   продукт   обладает   хорошей сыпучестью и имеет средний размер частиц (до 8 мм), то при диаметре барабана   от   1000   до   1600   мм   используют   секторную   насадку.   Для продуктов,   имеющих   высокую   адгезию   или   размер   частиц   сыпучего продукта   больше   8   мм,   применяют   подъёмно­лопастные   устройства. Если   продукт   характеризуется   налипанием,   но   в   процессе   сушки восстанавливает   сыпучие   свойства,   то   для   сушилок   с   диаметром барабана   от   1000   до   3500   мм   устанавливают   сначала   подъёмно­ лопастные   перевалочные   устройства,   а   далее   ставят   секторные насадки. В системе хлебопродуктов чаще всего используют барабанные сушилки типа СЗСБ­8.Принцип действия барабанной сушилки.  Сушильной камерой в барабанной сушилке служит внутренняя полость барабана, внутри которого по всей длине расположены различного типа лопасти или полки (зависит от назначения сушилки). В процессе сушки материал попадает через загрузочную полость в барабанную сушилку. Лопасти или полки перемешивают и поднимают материал равномерно распределяя его по барабану, затем частицы падают вниз, пересыпаются с   полки   на   полку   и   высушиваются   под   действием   горячего   воздуха (непрямой   нагрев)   или   смеси   воздуха   с   топочными   газами   (прямой нагрев),   который   забирается   из   теплогенератора   через   барабан   с помощью   вентилятора   путем   создания   разряжения   внутри   барабана. Высушенный   материал   удаляется   через   разгрузочную   полость барабанной   осуществляется теплогенераторами прямого или непрямого нагрева работающих на газу, дизельном топливе, мазуте, электричестве или твердотопливные.    Нагрев сушилки.   воздуха