Экспериментальное определение влияния инфракрасного излучения на прорастание зерна ячменя

Размещено на http://www.allbest.ru/

Экспериментальное определение влияния инфракрасного излучения на прорастание зерна ячменя

Каримова Альбина Ильшатовна, бакалавр, студент

Башкирский государственный аграрный университет

Ибатуллин Арсен Ильдарович, студент

Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана

В научной статье предложены результаты проведенных лабораторных испытаний по сушке зерна ячменя с двумя и четыремя ИК-излучателями при разном времени сушки с применением высокотехнологичного обеспечения STATISTICA 6.1. Выявлено влияние ИК-излучения на прорастание семян.

Введение

Сушка является одним из важнейших процессов в послеуборочной обработке зерна, позволяющий увеличить срок его хранения без опасения образования очагов самосогревания и впоследствии гниения. Кроме того, при оптимальном режиме сушки происходит физиологическое дозревание зерна.

Цель и задачи исследования

Решение проблемы сохранения физико-химических свойств семян сельскохозяйственных культур, сохранения полезных свойств, свежеубранного зерна требует развития агропромышленного комплекса на основе существующих и создания новых экологически чистых, энергосберегающих технологий.

В связи с активным развитием в последние годы фермерских хозяйств, стала актуальна задача создания малогабаритных, энергосберегающих сушильных установок. Для решения этой задачи можно использовать энергию инфракрасного излучения.

Зерно, как живой организм при взаимодействии с окружающей средой изменяет свою структуру и свойства. Протекание физико-химического процесса в зерне связано с изменением температуры и влажности, как в самом зерне, так и в окружающей среде.

Основная задача сушки -- довести влажность материала до кондиционной, требуемой по технологическим требованиям. В результате правильной и своевременно проведенной сушки зерна увеличивается срок хранения, улучшается семенные и физико-химические свойства [4,5].

Задача улучшения качеств высушиваемого зерна ячменя требует совершенствования процесса сушки, как в энергетическом, так и в технологическом плане. В настоящее время сушку ячменя осуществляют преимущественно сушилками с конвективным теплоподводом.

В то же время в современной литературе часто отмечается удачное применение инфракрасной сушки в пищевой промышленности. В хлебопекарной, кондитерской, комбикормовой и мукомольной промышленности.

Инфракрасная (радиационная) сушка имеет ряд преимуществ:

1. Отсутствует прямой контакт между излучателем и высушиваемым материалом, что не является препятствием для эффективной передачи теплоты;

2. Воздушная среда, окружающая высушиваемый материал, не является теплоносителем, поэтому при рациональном теплообмене нет потерь теплоты с отработавшим теплоносителем, поэтому КПД сушилки больше;

3. Основываясь на зависимости оптических характеристик материалов -- отражения, пропускания, и поглощения ими инфракрасных лучей -- от спектрального состава лучистого потока можно в известных пределах эффективно управлять режимами радиационного нагрева и сушки.

Несмотря на то, что воздух при ИК-сушке не является теплоносителем, он оказывает значительное влияние на эффективность теплообмена излучением. Чем меньше перепад температур между воздухом и облучаемой поверхностью, тем меньше температурный градиент в материале и равномернее его нагрев. Большой температурный градиент внутри высушиваемого зерна зачастую становится причиной его разрушения -- появление трещин. Поэтому в установках для радиационной сушки перепад температур воздуха и высушиваемого материала должен быть ограничен [2].

Материалы и методы исследования

Нами проведены ряд лабораторных испытаний по сушке зерна ячменя с помощью ИК-излучений. Сушку производилось в двух этапах, на первом этапе зерно нагревали с помощью ИК-излучателей, а на втором этапе производили охлаждение зерна [4,6]. После сушки зерно ячменя проверяли на прорастание. Результаты показаний температуры в слое зерна и на поверхности ввели в программу STATISTICA 6.1.

Результаты исследования

Результатами показании являются графики поверхностей отклика влияния температуры на поверхности зерна t1 и времени сушки на влагосьем W.

Рисунок 1. График поверхности результатов опыта при использовании 2 ИК-излучателей: а) 20 минут; б) 40 минут

сушка зерно хранение послеуборочный

Анализ графика поверхности результатов опыта при использовании двух ИК-излучателей показал, что влагосьем за 20 минут составляет 2,5 % и за 40 минут составляет 4% (рисунок 1а,б).

Рисунок 2. График поверхности результатов опыта при использовании 4 ИК-излучателей: а) 20 минут; б) 40 минут.

Анализ графика поверхности результатов опыта при использовании четырех ИК-излучателей показал, что влагосьем за 20 минут составляет 1,5 % и за 40 минут составляет 4% (рисунок 1а,б).

У зерен, высушенных при воздействии ИК-излучения, определяли всхожесть и энергию прорастания. Зерно, высушенное в течение 20 минут с использованием двух ИК-излучателей проросла на 99% и энергия прорастания составило 94%. Во втором случаи при сушке зерна с использованием четырех ИК-излучателей прорастание равна 96%, энергия прорастания составило 100%. Третий опыт сушки зерна в течении 40 минут с использованием двух ИК-излучателей показал энергию прорастания 87 % и прорастание 84%. Четвертый опыт с использованием четырех ИК-излучателей в течение 30 минут и охлаждение 10 минут показал, что зерно проросло на 98% и энергия прорастания составило 98 %.

Выводы

Проведя лабораторные испытания сушки семян ячменя, были получены следующие результаты: максимальное прорастание наблюдалось у зерен высушенных в течение 20 минут 99%, а минимальное прорастание у зерен высушенных в течение 40 минут при воздействии двух ИК-излучателей составило 84%. По полученным результатам можно сделать вывод, что качество сушки обусловлено несколькими факторами. Это, в первую очередь, температура в слое зерна, начальная влажность, время сушки и количество ИК-излучателей. Так же использование ИК-излучения незначительно эффективно. В последние годы в сельском хозяйстве и пищевой промышленности ИК-энергию применяют совместно с вакуумом. В дальнейшем будем исследовать воздействия ИК-излучения совместно с вакуумом на семена зерновых культур и выявления оптимальных режимов для сушки зерна с разной влажностью.

Список литературы

1. Ганеев, И.Р. Исследование режимов сушки семян подсолнечника в свч-установке непрерывного действия / И.Р. Ганеев., Х.Т. Каримов, И.Х. Масалимов // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2017. - №2 (42). С. 67-71.

2. Ахметьянов, И.Р. Способы и технические средства сушки кукурузы /И.Р. Ахметьянов, И.Т. Бакиев // В сборнике: Материалы XLII научно-технической конференции в 3-х частях. Министерство сельского хозяйства РФ, Департамент кадровой политики и образования, Челябинский государственный агроинженерный университет. - 2003.- С.30-36.

3. Ахметьянов, И.Р. Расчет сушки зерна в конвейерной сушилке / И.Р. Ахметьянов // В сборнике: Инновационные методы преподавания в высшей школе Материалы международной научно-методической конференции. - 2011.- С.26-28.

4. Каримов, Х.Т. Прочностной расчет бункера вакуумной инфракрасной сушильной установки в среде APMWINMACHINE / Х.Т. Каримов, В.Н.Пермяков, И.Х. Масалимов // В сборнике: Перспективы инновационного развития АПК Материалы Международной научно-практической конференции в рамках XXIV Международной специализированной выставки Агрокомплекс-2014". - 2014. - С. 68-73.

5. Масалимов, И.Х. Перспективное использование ИК-энергии и вакуума Текст И.Х. Масалимов, Х.Т. Каримов // Стратегические задачи аграрного образования и науки. Материалы Международной научно-практической конференции. Екатеринбург: Уральский ГАУ, 2015. С. 170-171.

6. Файзрахманов, Ш.Ф. Обоснование скорости воздушного потока в сушильной установке непрерывного действия. / И.Х. Масалимов, В.Н. Пермяков, Ш.Ф. Файзрахманов // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. - 2013.-№ 2(26).-С.98-101.

Размещено на Allbest.ur