Особливості сушіння зерна окремих культур

Реферат на тему:

«Особливості сушіння зерна окремих культур»

Зерно гречки добре піддається сушінню завдяки великій шпаруватості. Проте через нерівномірність дозрівання, велику засміченість зернова маса гречки часто зігрівається. Тому після збирання її зберігати без очищення не можна. Після очищення значна частина недозрілих зерен гречки видаляється, однак залишаються важко-відділювані домішки, близькі за геометричними розмірами та за питомою масою. Отже, сушіння зерна гречки, як і очищення, треба проводити негайно.

Найкраще сушити зерно гречки за м'яких режимів на шахтних сушарках.

Зерно жита має товсту оболонку, що сповільнює випаровування з нього вологи. Висока термостійкість зерна жита дає змогу нагрівати його до 60 °С.

Зерно вівса завдяки великій шпаруватості добре сушиться, але через небезпеку самозагоряння насінних та плодових плівок його не можна нагрівати до температура вище 50 °С.

Зерно проса має щільну оболонку й понижену шпаруватість. Між оболонкою і ядром є повітряний проміжок, який перешкоджає теплопередачі, внаслідок чого теплота концентрується на оболонках проса, що призводить до їх розтріскування. Тому при сушінні зерна проса температура його нагрівання повинна бути до 40 °С.

Зерно рису має понижену вологовіддачу через наявність під плодовими плівками повітряного проміжку. Крім того, низький вміст білків у ньому викликає велику тріщинуватість, яка виявляється ще при дозріванні зерна в полі, що вимагає м'яких режимів сушіння. Температурний режим повинен бути диференційованим залежно від початкової вологості зерна: при вологості 18 % сушать за один пропуск за температури теплоносія 65 - 70 °С та нагріванні зерна не вище 40 °С; при вологості близько 20 % застосовують двоступінчастий режим (при першому ступені температура теплоносія 60 °С, при другому 70 °С), допускаючи нагрівання зерна відповідно до 35 і 40 °С. Продуктивність сушарок при висушуванні зерна рису низька.

На практиці майже завжди застосовують кількагодинне відлежування (2-3 год) зерна між першим і другим ступенями висушування. Тривалість відлежування залежить від кількості вологи, що випаровується під час сушіння за один раз: 3 % -- не менше 4 год.

Зауважимо, що в зерні сухого рису вологість зародка на 2 - 3 % нижча, а вологого, навпаки. Тому, щоб не допустити швидкого самозігрівання внаслідок високого рівня інтенсивності дихання, зерно рису треба доводити до стану сухого.

Зерно бобових порівняно із зерном інших культур містить більше білка, більше за розміром, сухе, щільне, має структурно відособлені оболонки, а тому й меншу поверхню випаровування, що знижує їх вологовіддачу. Вся теплота витрачається переважно на нагрівання насіння, а не на випаровування вологи. При цьому поверхня зерна швидко зневоднюється, а центральна частина зернівки залишається вологою. Тому при застосуванні інтенсивних режимів сушіння розтріскуються насінні оболонки.

Для сушіння зерна бобових використовують лише шахтні сушарки. Допускається видалення за один пропуск 3 - 4 % вологи, а для крупнонасінних (квасоля, боби) -- 2 %. Бобові обов'язково сушать з відлежуванням.

Ефективним є сушіння бобових активним вентилюванням (повітря підігрівається до З0 °С при питомій подачі 400 - 600 м³/т).

Насіння олійних культур завдяки щільній оболонці витримує високі температури при нагріванні. Використовують для його сушіння шахтні сушарки, застосовуючи приблизно такі самі режими, як і для зернових. Насіння з високою вологістю сушать за кілька пропусків з проміжним (6 -- 7 год) відлежуванням, під час якого підсохла оболонка поглинає вологу ядра, а при черговому пропуску легко видаляється (у насіння соняшнику, оскільки високі температури призводять до розтріскування оболонок).

Насіння соняшнику має високу шпаруватість (60 -- 80 %), що пов'язано з малим опором, який воно чинить під час вентилювання чи сушіння. Тому ворох соняшнику сохне швидше, ніж інших сільськогосподарських культур.

Для запобігання самозігріванню насіння соняшнику слід сушити до критичної вологості:

₌ В_І/100-Оф 100

де В_г -- вологість гідрофільної частини насіння; Оф -- фактична олійність насіння, %.

Якщо критична вологість гідрофільної частини насіння (білка й крохмалю) 15 %, а олійність 55 %, то критична вологість насіння соняшнику становить 6,75 %.

При збільшенні олійності зростає гідрофобність насіння і зменшується вміст білка, крохмалю та гідрофільних колоїдів. Отже, щоб насіння соняшнику не псувалося, вміст вологи в ньому має бути мінімальним.

Насінні оболонки насіння соняшнику високогігроскопічні, маса їх становить понад 10 % маси насінини. Цю властивість його використовують при визначенні раціональних способів сушіння -- чергування сушіння, охолодження та відволожування.

Рівноважна вологість компонентів насінини неоднакова -- більша в оболонки і менша в ядра.

У практиці обробки та зберігання насіння соняшнику вважається сухим, якщо вологість його становить до 7 %, середньої сухості 7 -- 8%, вологим 8 - 9 %, сирим -- понад 9 %,

Незадовільні міцність плодової оболонки, теплопровідність та термолабільність білкової і жирової частин насінин соняшнику, їх підвищену пожежну небезпеку треба враховувати при виборі способів і конструкції сушарок для їх сушіння. Крім того, під час післязбиральної обробки насіння існує небезпека підвищення кислотного та йодного числа, зміни харчових властивостей олії.

Кращою для сушіння насіння соняшнику є швидка подача повітря з високою температурою, ніж тривала з низькою. Щоб випарувати 1 кг води, треба затратити близько 2,7 МДж теплоти, а для випаровування такої самої кількості води в насінні соняшнику -- понад 6 МДж у шахтних та близько 4 МДж у рециркуляційних сушарках. Сушіння треба проводити швидко з мінімальними затратами теплоти та електроенергії.

На випаровування вологи впливають переважно два фактори -- волого- і термовологопровідність. При випаровуванні вологи поверхневі шари насіння підсушуються, тобто створюється градієнт вмісту вологи, коли всередині його вологи більше, ніж на поверхні. Це призводить до переміщення вологи до поверхневих шарів насіння, і сушіння відбувається тим інтенсивніше, чим вища температура нагрівання.

До 90 % маси насіння соняшнику сушать у шахтних сушарках, хоч при цьому спостерігається нерівномірність нагрівання (до 20 °С) насіння, а при підвищеній його засміченості можливе загоряння. Крім того, при завантаженні в шахту неочищеного вороху відбувається самосортування насіння, за якого легші компоненти розміщуються біля стінок сушарки і зменшується швидкість руху матеріалу в пристінній зоні. Тому шахтні сушарки вдосконалили: короби замінили напівкоробами, в результаті відстань від бокової стінки до коробів збільшилася з4-6до 10-11,5 см. Завантажувальний пристрій для уникнення самосортування переобладнали: замість одного струменя ворох сиплеться 4-6 струменями.

Нині для сушіння насіння соняшнику вологістю до 15 % ефективною є висока температура нагрівання насіння (75 °С), при якому подають теплоносій з температурою 160 - 180 °С в обидві зони сушильної камери. За вологості насіння понад 15 % температура нагрівання його становить 65 - 70°С, а температура теплоносія в першій і другій зонах сушильної камери -- відповідно 160 і 140 °С. Щоб інтенсифікувати процеси сушіння насіння соняшнику, встановлюють додатковий бункер, що дає змогу попередньо нагрівати насіння за допомогою різних підігрівачів, в яких воно перебуває 10-12 с. Поєднання попереднього підігрівання насіння з рециркуляційним сушінням забезпечує більшу економічність цього процесу. Режими попереднього підігрівання насіння такі: вологістю до 14 % -- температура повітря 140 °С; вологістю понад 14 % -- 180 - 140 °С. За один пропуск можна знизити вологість насіння більш як на 10 %. Витрата теплоносія на одну погонну тонну насіння соняшнику становить 2163 м³/год. Такий спосіб сушіння насіння соняшнику найефективніший (інтенсивність висушування набагато вища, ніж зернових). Для сушіння найчастіше використовують рециркуляційні сушарки «Цілинна-50» або «Цілинна-20».

Особливість сушіння насіння соняшнику в барабанних сушарках полягає в тому, що чим вища вологість насіння, тим вища температура нагрівання. Недолік -- часткове самообвалення насіння. Тому барабанні сушарки переобладнують так, щоб насіння в них перебувало протягом 14 хв (удвічі менше), температура теплоносія на вході становила 250 - 350, на виході 50 - 80 °С, а температура нагрівання насіння не перевищувала 50°С.

Для сушіння насіння соняшнику сконструйовано барабанні сушарки з двома барабанами -- внутрішнім і зовнішнім (з діаметрами відповідно 175 і 100 см). Внутрішній барабан має 8 лопатей, які переміщують насіння до торця барабана, після чого насіння потрапляє у зовнішній барабан і рухається у зворотному напрямку. Теплоносій подається у внутрішній барабан і виходить із зовнішнього. Максимальна температура нагрівання насіння 55 °С, температура теплоносія на вході 250 - 350, на виході 50 - 60 °С. Охолоджується насіння в охолоджувальних колонках.

У результаті подальшого вдосконалення сушіння на барабанних сушарках було збільшено нахил у бік завантаження до 3°. В технологічну схему ввели (як і на шахтних сушарках) додаткові бункери -- для нагромаджування та для відволожування насіння, укомплектували 4 барабанами, після чого продуктивність сушарки збільшилася удвічі. Так, за один пропуск вологість насіння знижується на 7 - 8 %. Деякі комплекси також вдосконалили. Наприклад, у барабанних сушарках встановили насадку по всій довжині барабана, через яку подається теплоносій. Теплоносієм є повітря, підігріте в багатосекційному електрокалорифері. В барабанних сушарках можна регулювати також тривалість перебування насіння в сушарці, змінюючи частоту обертів барабана та кут нахилу його. Такі сушарки використовують тоді, коли кількість насіння соняшнику невелика. Для сушіння соняшнику насінного призначення використовують камерні сушарки (4- або 12-камерні). Залежно від вологості насіння висота насипу коливається від 50 до 70 см. Напрям подачі теплоносія змінюють через кожні 4-6 год. Температура теплоносія 43 -45 °С при вологості насіння вище 20 % або 46 - 50 °С при вологості 14 - 20 % та 50 - 55 °С при вологості менше 14 %. Питома подача повітря становить 500 - 700 м³/т за годину. Насіння вологістю 19 -20 % за такого режиму треба сушити протягом близько 60 год. Тому для запобігання можливому псуванню насіння за цей час у камерних сушарках його сушать вологістю не вище 13 - 14 %.

Невеликі партії насіння соняшнику можна сушити у вентильованих бункерах, обладнаних калориферами, з питомою подачею повітря близько 500 м³/т за годину. Для уникнення нерівномірності висушування насіння його періодично пересипають з бункера в бункер.

При вологості насіння не вище 13 % для його сушіння використовують усі типи установок активного вентилювання. В типових сховищах місткістю 3200 т найчастіше використовують вентилятори СВУ-ІБ. Вони складаються з 10 здвоєних магістральних каналів, які розміщені впоперек поздовжньої осі сховища. Канали вкривають щитами. Вони мають довжину 19 м, ширину 0,4, глибину 0,5 м на початку та 0,07 м в кінці. Відстань між каналами 2,3 - 2,9 м. Повітря подають вентиляторами ТВУ-2, при вентилюванні питома подача його має бути максимальною. Насіння вологістю близько 13 % насипають висотою не більше 1,7 м, а питома подача його -- не менше 300 мЗ/т за годину. При вологості насіння, меншій за 9-10 %, висоту засипання збільшують до 2,5 - 2,7 м.

Насіння конопель сушать у спеціальних сушарках, використовуючи також стелажні чи шахтні сушарки, роблячи кілька пропусків та нагріваючи насіння на першому ступені до температури не вище ЗО - 32 °С, а на останньому -- не вище 35 °С.

Насіння дрібнонасінних олійних культур (льону, рижію, гірчиці) через низьку шпаруватість сушать при низькій витраті агента сушіння. Часто його сушать у суміші з насінням вівса, ячменю у співвідношенні 1 : 3 при температурі теплоносія 60 - 70 °С і нагріванні до 40 - 45 °С.

Чисте насіння багаторічних трав під час сушіння в шахтних сушарках часто злипається, утворюючи затори між коробами, тому його сушать, змішуючи із зерном ячменю або вівса. Крім того, на-*шня багаторічних трав дуже дрібне й сипке, через те сушарки мають бути добре ущільнені.

Насіння багаторічних трав добре сушиться в барабанних сушарках, де його температура може досягати 40 - 45 °С. Для дуже вологого насіння ця температура досить висока, тому на практиці потрібного режиму дотримуються регулюванням подачі палива.

При сушінні насіння тимофіївки в барабанній сушарці температуру треба обмежувати до 100 °С. Якщо вологість насіння не перевищує 25 %, його нагрівають до температури не вище 35 °С.

Ворох конюшини буває дуже засміченим. Тому його треба спочатку просушити на стрічкових або карусельних сушарках чи на майданчиках із застосуванням активного вентилювання.

Головною особливістю сушіння зерна кукурудзи є його низька вологовіддача порівняно із зерном інших зернових культур. Інтенсивність вологообміну зерна різних сортів кукурудзи неоднакова, оскільки залежить від розмірів зернин, їх форми, фізичної будови, хімічного складу. Питома поверхня випаровування зерна кукурудзи вдвічі менша, ніж зерна пшениці. Щільна оболонка зерна кукурудзи утруднює процес випаровування. Волога, проникаючи в зерно переважно через зародок, нерівномірно розподіляється по всіх частинах зернівки. Тому під час сушіння виникають неоднакові внутрішні напруження, які призводять до різної усадки тканин і утворення в ендоспермі внутрішніх тріщин, які не порушують цілісності оболонок.

Стрижні качанів кукурудзи завжди вологіші, ніж зерно, але під час сушіння інтенсивніше випаровують вологу, ніж зерно.

Качани кукурудзи сушать, як правило, у нерухомому шарі. Насип качанів, очищених від обгорток, має хорошу шпаруватість, що полегшує циркуляцію повітря, яке подається під тиском чи завдяки припливно-витяжній природній вентиляції -- протягів. Тому є багато способів сушіння насінної кукурудзи в качанах: у камерних сушарках заводського типу; в засіках; на майданчиках; під навісами; активним вентилюванням; в сапетках.

Після висушування качани на деякий час залишають у камері, де відбуваються перерозподіл вологи та вирівнювання вологості всієї маси, оскільки негайне охолодження викликає утворення тріщин в зернах.

Висота насипу кукурудзи має бути такою, щоб ефективність використання повітря була максимальною і не було непродувних зон.

Зерно продовольчої кукурудзи сушать за більш жорстких режимів, для чого використовують шахтні сушарки типу ДСП-32, тобто такі, де можна підтримати певний режим: нагрівання зерна не вище 50 °С, температура теплоносія не вище 130 °С і 110 °С при сушінні кукурудзи відповідно для переробки та зберігання. Для насіння кукурудзи вологістю вище 22 % застосовують двоступінчастий режим сушіння (табл. 15).

Таблиця 15. Параметри сушіння кукурудзи в качанах з різною вихідною вологістю

При сушінні зерна і насіння пропускну здатність сушарок визначають за допомогою перевідного коефіцієнта К_п, який характеризує здатність зерна віддавати вологу з урахуванням рекомендованих температур агента сушіння та видалення вологи за один пропуск:

Перевідний

Зерно культур коефіцієнт

Пшениці, вівса, ячменю, соняшнику 1,0

Жита 1,1

Гречки 1,2

Проса 0,8

Кукурудзи 0,6

Гороху, вики, рису 0,3 - 0,4

Бобів, квасолі, люпину 0,1 - 0,2

Найважливішим параметром процесу сушіння є температура агента сушіння та нагрівання зерна. Відхилення в температурі агента сушіння від заданих норм не повинно перевищувати ± З °С, а температура нагрівання зерна ± 2 °С.

Температуру агента сушіння вимірюють у нагнітальній камері перед вхідними отворами підвідних коробів. Вимірювання проводять через кожні З0 хв. за допомогою встановлених на сушарці електротермометрів, покази яких записують у журналі оператора через кожні 2 год.

Температуру зерна визначити складніше, ніж температуру агента сушіння. В перші години роботи сушарки температуру насіння перевіряють через кожні 10-15 хв., відбираючи проби зерна при виході його з камери нагрівання. Регулюють температуру відкриванням дверець впуску повітря або піддувальних дверець. Після встановлення режиму сушіння температуру зерна вимірюють не Рідше як через кожні 2 год.

У сучасних шахтних сушарках температуру нагрівання зерна контролюють за допомогою датчиків дистанційних термометрів, які встановлюють у підсушувальному бункері. Однак такий контроль Дає тільки орієнтовні результати.

Після охолоджувальної колонки перевіряють також температуру зерна (вона може бути на 8 - 10 °С вищою за температуру навколиш посівного матеріалу всіх культур та якості зерна продовольчого призначення протягом усього строку його зберігання.

Зерно пшениці, жита, ячменю, вівса вважається сухим, якщо містить не більше 14 % вологи. Оскільки вміст вологи в зерні при тривалому зберіганні може дещо підвищуватися внаслідок сорбції з повітря, найкраща його стійкість забезпечується при вологості 12 -13 %. Отже, оптимальна норма вологості для тривалого зберігання виробничих партій насіння має бути на 1 -- 2 % нижчою за критичну вологість. Остання неоднакова у різних культур і залежить від хімічного складу зерна. Чим більше в насінні жиру, тим швидше у ньому з'являється вільна волога, а отже, тим менша вологість (6-8 %) може забезпечити його надійну збереженість.

Сухе насіння зазвичай зберігають насипом заввишки 10 - 12 м. Тому в сучасних насіннєсховищах насіння завантажують на максимальну їх висоту, яка допустима згідно з технічними умовами експлуатації. При складуванні насіння високим насипом сховище використовується краще, створюються сприятливіші умови для збереженості його якості, оскільки його температура та вологість зазнають менших коливань, ніж у зерновому насипі невеликої висоти. Навіть за найнесприятливіших за кліматичними умовами районах сухе зерно й насіння при розміщенні у спеціальних сховищах високим насипом через один-два роки зберігання здебільшого залишаються сухими. Тільки в невеликому верхньому шарі насипу (завтовшки 10 - 15 см) можливі значні зміни вологості зерна. Тому чим вищий насип зерна, тим відносно менша його частина піддається зволоженню при зберіганні.

Сухе насіння можна зберігати у сховищах різних конструкцій і типів, якщо вони відповідають технічним вимогам. Досвід показав, що зернові маси, добре підготовлені до зберігання (очищені від домішок, знезаражені й охолоджені), можна зберігати без переміщення у складах протягом 4-5 років, а в силосах елеваторів 2-3 роки. Проте повну тривалу збереженість сухого насіння не завжди можна гарантувати. Причиною псування його може бути сильний розвиток комах -- шкідників хлібних запасів, здатних існувати й розмножуватись у зерні вологістю, нижчою за критичну. Отже, найкращі умови для зберігання насіння забезпечуються тоді, коли воно не тільки добре і своєчасно просушене, а й охолоджене до низьких плюсових температур.

Псується суха зернова маса і при утворенні краплинно-рідинної вологи та підвищенні вологості в будь-якій ділянці насипу внаслідок перепадів температур та явища термовологопровідності.

Надійну збереженість високої якості сухого зерна і насіння забезпечує тільки постійний контроль за станом зерна під час його зберігання. Тому зерно розміщують у сховищах так, щоб до кожної його партії був вільний доступ для проведення контролю. Для ліквідації можливих несприятливих процесів у зерновій масі сховище обладнують установками для активного вентилювання, засобами механізації для швидкого завантаження й розвантаження зерна, а також приладами для контролю за процесами зберігання.