Категорія: Технологія доробки зернових мас

Для очищення зерна використовують або окремі машини, або у складі поточних технологічних ліній. Поточні лінії поділяють на:

1) зерноочисні агрегати вороху (ЗАВ), які використовують переважно в південних областях, де на післязбиральну обробку надходить зернова маса вологістю до 1 6 %;

2) зерноочисно-сушильні комплекси (КЗС);

3) спеціальні лінії.

Характеристика ЗАВ. Зерноочисний агрегат вороху складається з

1) будівельної частини,

2) металевої арматури та

3) машин і обладнання.

До будівельної частини входять:

1) приймальне відділення зерна,

2) приямок норії,

3) фундамент під опору блоків бункерів,

4) майданчик для авторозвантажувача,

5) пандус для заїзду автомобіля на авторозвантажувач.

Металева арматура — це майданчик, де змонтовано всі машини і обладнання. Під ними розміщений блок бункерів так, щоб під кожен бункер міг під’їжджати автомобіль для вивантаження в нього зерна з бункера.

Машини й обладнання складаються з

1) авторозвантажувача,

2) завальної норії (ковшовий конвеєр для вертикального переміщення зерна),

3) повітряно-решітних машин,

4) трієрних блоків,

5) централізованої повітряної системи,

6) передавальних конвеєрів, зернопроводів,

7) пульта керування.

Агрегат може працювати за трьома схемами.

Схема 1. Одночасно працюють повітряно-решітна машина і трієрний блок. Завантаження норії регулюється заслінкою вікна її нижньої частини (башмака). Аспіраційні канали первинного очищення виділяють з вороху легкі домішки, після чого ворох подається на решітний стан. Запорошене повітря через повітропровід надходить у відцентрово-інерційний повітроочисник централізованої системи, де домішки залишаються в осаджувальному конусі і через клапани виводяться в секцію відходів, а очищене повітря вентилятором викидається назовні. На решітному стані виділяються великі і дрібні домішки та щупле зерно. Очищене зерно спрямовується у поперечний шнек передавального конвеєра і далі в трієрний блок, який при очищенні продовольчого зерна настроюють на паралельну роботу, а при очищенні насінного — на послідовну.

При очищенні насінного зерна уточнюють підбір решіт, вдвічі зменшують продуктивність блока і заново регулюють аспіраційну систему.

Схема 2. Цією схемою (робота без трієрного блока) користуються тоді, коли зернова маса не містить довгих та коротких домішок. При цьому схему клапанів трієрного блока регулюють так, щоб зернова маса проходила через нього так само, як і по зернопроводу, потрапляючи в бункер для чистого зерна.

Схема 3 — налагоджувальна. На практиці інколи виникають ситуації, коли треба запустити будь-яку машину без блокування її з рештою обладнання для перевірки справності.

Характеристика зерноочисно-сушильних комплексів (КЗС). Комплекси КЗС комплектують шахтними (КЗС-10Ш, КЗС-20Ш, КЗС-25Ш, КЗС-40Ш, КЗР-5) або барабанними (КЗС-1 0Б, КЗС-10Б2, КЗС-20Б) сушарками. Все обладнання комплексів монтують у будівлях з каркасом з металевої арматури. При сушінні пшениці продуктивність комплексів КЗС-1 0Б і КЗС-1 0Ш становить 8 т/год, КЗС-20Ш, КЗС-20Б, КЗР-5 — до 16, КЗС-25 — до 20 т/год, а при очищенні — відповідно 1 0, 20 і 25 т/год.

До складу КЗС додатково входить машина для попереднього очищення зерна, двопоточна норія з двома циклами та завальна двосекційна яма.

Технологічна схема роботи КЗС-10Б така: з приймального бункера завальною норією ворох подається в машину для попереднього очищення, а далі зерно, якщо воно сухе, спрямовується на другу секцію завальної норії, а потім — на вторинне очищення. Вологе зерно після попереднього очищення надходить у сушарку, а потім — на вторинне очищення.

Первинне очищення (очищення вороху) має забезпечити повне видалення великих і дрібних домішок, а разом з ними і значної частини мікрофлори, особливо якщо домішки більш вологі, ніж основне зерно, а також забезпечити нормальний процес сушіння (шахтні сушарки не працюють, якщо зерно засмічене).

Для очищення зерна за будь-якою технологією треба проводити контроль за дотриманням послідовності проведення робіт:

1) попередній аналіз зерна та регулювання всіх робочих органів машин;

2) встановлення машин за допомогою ватерпаса (вздовж і впоперек);

3) перевірка відсутності вібрації;

4) встановлення захисних огорож та заземлення;

5) регулювання подачі зернової маси (для більш засміченої подача менша), завантаження решіт (на початку решета Б1 шар крупнонасінного зерна повинен бути завтовшки 6…10 мм, дрібнонасінного — 3…6 мм, а в кінці цього решета — вдвічі менше;

6) решето Б2 має бути покрите насінням основної культури на 75…80 %.

При очищенні зерна та насіння використовують їхні технологічні властивості:

– аеродинамічні,

– стан чи форму поверхні,

– геометричні розміри (довжина, товщина, ширина зерна),

– щільність,

– колір та ін..

Процеси розділення компонентів зернової маси в зерноочисних машинах, як правило, відбуваються послідовно, паралельно чи комбіновано.

Компоненти, що різняться аеродинамічними властивостями (парусністю), виділяють за допомогою повітряного струменя горизонтального (машини первинного очищення) чи вертикального (в насіннєочищувальних колонках, на сортувальних столах та ін.).

На пневматичних сортувальних столах зернова маса, яка пройшла первинну обробку, розділяється на чотири фракції. Із зерна пшениці, ячменю, гречки та вівса тут можна видалити насіння дикої редьки та інші важковідділювані домішки. Через різну щільність, розмір, форму компонентів вони розшаровуються у зерновій масі:

нижній шар — часточки з великою щільністю, які мають значний ступінь зчеплення з робочою поверхнею деки і під дією сил тертя переміщуються у напрямку коливань деки; верхній розміщується в бік опушеного краю деки під дією власної маси. Однак між нижнім та верхнім шарами може бути ще 2…4 окремі фракції. Домішки зернової маси, які відрізняються від основного зерна геометричними розмірами (довжина, ширина, товщина), виділяються на решетах. Компоненти зернової маси з різною довжиною розділяють на дискових або циліндричних трієрах. На вівсюжних трієрах короткі зерна (домішки), потрапляючи в комірки решета, піднімаються в них на більшу висоту і випадають у лоток, а довгі — виводяться сходом по циліндру. На кукільному трієрі навпаки. Для якісної роботи трієра регулюють положення крайки лотка й аналізують вихід зерна. Лоток починають регулювати з крайнього верхнього чи нижнього положення, поступово опускаючи чи піднімаючи його та контролюючи чистоту виходу насіння. Трієрні циліндри можуть працювати за схемою одинарної чи подвійної дії, коли ставлять відповідно однакові чи різні циліндри.

Під час встановлення трієрів треба обов’язково перевіряти горизонтальність рами, правильність розмірів отворів решіт. Наприклад, для пшениці при видаленні коротких домішок діаметр отворів становить 5,0 і 5,6 мм, довгих — 8,5 та 9,5 мм. Частота обертів трієрних циліндрів для пшениці, жита, ячменю, вівса, гречки дорівнює 40…45, для проса З0…40 за хвилину. Дискові трієри бувають вівсюжні або кукільні і різняться розмірами комірок.

За станом поверхні і формою зерна і насіння (гладеньке, бугристе, шорстке, опушене, пористе; плоске, довгасте, тригранне або кулясте) зернову суміш розділяють на фрикційних (гірках) та гвинтових сепараторах.

На фрикційних сепараторах з поздовжнім чи поперечним рухом полотна суміш зерна розділяється за станом поверхні та формою зерна: гладенькі і округлі зернини скочуються раніше, а плоскі з шорсткою поверхнею захоплюються полотном і розділяються на фракції. Гірка складається з двох полотен (з байки, бархату або іншого матеріалу), які встановлені під кутом (від 2 до 6,5°) до горизонту і утворюють лоток, нахилений по ходу руху основного насіння. Під час роботи гірки утворюються чотири фракції різних компонентів зернової маси:

– очищене насіння;

– зерно 2-го сорту основної культури;

– 3-го сорту основної культури;

– смітні домішки.

На гвинтових сепараторах (змійках) розділяють вико-овес та бурякове насіння від насіння дикої редьки. В цьому разі більш кругле насіння набуває великої швидкості і переміщується на зовнішню гвинтову доріжку, а плоске — на внутрішню доріжку сепаратора.

Насіння бур’янів із шорсткою поверхнею з геометричними розмірами, які близькі до розмірів зерна основної культури, можна відділити на електромагнітних машинах. Так, насіння з гладенькою поверхнею (льону, конюшини, люцерни) відділяють від насіння бур’янів (повитиці, подорожника, гірчаку, плевелу та ін.) з шорсткою поверхнею.

Первинне очищення зерна проводять на трирешітних машинах, принцип роботи яких, залежно від призначення, ґрунтується на комбінованій дії повітряного потоку та решіт. У високопродуктивних ворохоочисниках (ВЗ-50 та ін.) основним є повітряний потік різної сили у верхньому і нижньому ситових кузовах. При цьому великі легкі домішки відділяються на верхньому, а дрібні важкі — на нижньому ситових кузовах.

Високопродуктивною є машина МЗП-50, в якій сита нерухомі, а повітряний потік, що подається знизу, виносить домішки в осаджувальну камеру, де очищений від легких домішок ворох надходить на внутрішню поверхню барабана з відповідними розмірами отворів сита, розділяючись на сход і прохід.

Зернова маса у сепараторах шафного типу також розділяється за геометричними розмірами та аеродинамічними властивостями. Шафна конструкція сепаратора з висувними решітними рамами полегшує його обслуговування, а коловий поступальний рух його робочих органів забезпечує самосортування зерна.

Для вторинної обробки зерна використовують трієрні машини, в яких виділяються компоненти смітної та зернової домішок. На них обробляють зерно основної культури з домішками, які неможливо виділити робочими органами машин первинного очищення, та відділяють малоцінні насінини основної культури. До таких машин належать СМ-4, СВУ-5А, машини фірми «Петкус» (К-545А, К-547А10, К-546, К-548) для очищення насіння трав.

Активне вентилювання зернової маси полягає у примусовому її продуванні атмосферним повітрям. Його використовують з профілактичною метою або для охолодження насипів, їх проморожування, сушіння, дегазації, ліквідації самозігрівання, прогрівання насіння перед сівбою тощо. Режими його залежать від подачі повітря, його температури і вологості, тривалості продування, висоти (товщини) зернового шару.

Профілактичне вентилювання застосовують для збагачення киснем повітря міжзернового простору, вирівнювання температури і вологості в зерновому насипі, ліквідації комірного запаху, зберігання життєздатності насіння, запобігання виникненню осередків самозігрівання та ін. При цьому питома подачу повітря невелика — 30…50 м3/т за годину. Його здійснюють періодично, враховуючи температуру і вологість навколишнього середовища і температуру та вологість зерна.

Профілактичну обробку сухого зерна і зерна середньої сухості проводять після 1…3 міс зберігання.

Вентилювання для охолодження зерна. При зниженні температури зерна від плюс 10 °С і нижче у ньому значно гальмуються всі фізіологічні та мікробіологічні процеси. Насипи з такою температурою вважають охолодженими і такими, що мають підвищену стійкість при зберіганні. Спочатку зернову масу охолоджують, використовуючи нічні пониження температури повітря, потім проводять більш глибоке повторне охолодження. Для охолодження сухого зерна і зерна середньої сухості питома подача повітря має становити 50…80 м 3/т за годину. Загальні його витрати залежать від стану зернової маси. Як правило, для доведення зернової маси до встановлених норм витрачається 1800 — 2000 мЗ повітря на 1 т зерна.

Вентилювання для проморожування зерна. Температуру зерна знижують до мінусових значень. Зерно після цього перебуває в анабіозному стані, тобто воно має досить низький рівень життєдіяльності. Процеси обміну речовин і дихання в проморожених насипах знижуються до мінімуму, внаслідок чого сапрофітні мікроорганізми не розмножуються і частково гинуть.

Дозріле сухе насіння, проморожене до температури мінус 25 °С, повністю зберігає свої властивості і не втрачає здатності до проростання. Тривалий вплив такої температури не погіршує технологічних властивостей зерна з підвищеною вологістю, яке призначене для продовольчих та інших цілей.

Вентилювання для сушіння зерна і насіння проводять у камерних сушарках заводів, у сховищах, обладнаних відповідними установками. Так, для уникнення травмування насіння сирої кукурудзи при обмолочуванні качанів їх спочатку сушать, вентилюючи в насипу, а потім обмолочують. Щоб не допустити або звести до мінімуму травмування насіння бобових, соняшнику та деяких інших культур, його також часто висушують у насипу вентилюванням. Зерно під впливом теплого атмосферного або трохи підігрітого повітря сохне повільно, оскільки температура повітря становить 1 5 – 25 °С і питома подача його порівняно невелика (до 200 м3/т за годину). Тому для прискорення сушіння і скорочення його тривалості повітря нагрівають до 35 – 50 °С і збільшують питому подачу до 500 — 600 м3/т за годину.

Вентилювання насінного зерна. Для прискорення післязбирального дозрівання і підвищення енергії проростання та схожості свіжо зібраного недозрілого насіння його вентилюють. Крім того, у процесі тривалого зберігання насіння періодично вентилюють для збереження його життєздатності. Часто для забезпечення тривалого зберігання насіння охолоджують або проморожують, а після зимового зберігання перед сівбою його прогрівають у полі трохи підігрітим або теплим весняним повітрям.

Як уже зазначалося, під час зберігання насіння дихає, виділяючи теплоту, вологу і вуглекислий газ. Як живий організм воно гине в безкисневому середовищі. Активне вентилювання насипу освіжає повітря міжзернових просторів, збагачує його на кисень, зберігає життєздатність насіння.

Вентилювання для ліквідації самозігрівання застосовують для швидкого охолодження зерна. Його проводять у будь-який час доби незалежно від погодних умов. Витрати повітря — 200 мЗ/т за годину і більше. Закінчують вентилювання при повній ліквідації осередку самозігрівання. Для подальшого підвищення стійкості під час зберігання зерно сушать і надалі контролюють його стан.

Вентилювання для дегазації зазвичай проводять у теплі весняні дні. При цьому немає потреби перемішувати зерно. Тривалість такого способу вентилювання залежить від повноти дегазації, яку контролюють за кількістю залишку фуміганту в зерні.

Типи установок для активного вентилювання зерна. Для активного вентилювання зерна використовують вентиляційне обладнання різних конструкцій.

Кожна установка складається з:

1) одного або кількох вентиляторів з електродвигунами,

2) системи підвідних і розподільних повітропроводів та каналів.

Використовують установки:

1) стаціонарні із влаштуванням постійних каналів у підлозі складу або майданчика;

2) підлогові переносні, що мають систему переносних повітророзподільних решіток, які кладуть у певному місці на підлогу складу чи майданчика;

3) бункери і силоси;

4) трубні пересувні.

Найпоширенішими серед стаціонарних вентиляційних установок є СВУ-1 і СВУ-2

2. Установку СВУ-2, яка складається з магістральних каналів, накритих дерев’яними щитами, в типовому зерновому складі розміщують 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.

Бункерні установки. Бункер активного вентилювання БВ-25 призначений для активного вентилювання насіння зернових культур і є стаціонарною установкою циліндричної форми з конусоподібним дном. 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.

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.

Телескопічні вентиляційні установки ТВУ-2 — п’ятиланкові 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 1 2 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. Одна труба вентилює 100…1 20 т зерна. Після закінчення вентилювання установку витягують з насипу зерна тросом за допомогою автомашини або трактора.

Потік повітря, який проходить крізь зернову масу, справляє різнобічний
технологічний вплив на зерно. Під його дією змінюються газовий склад повітря у між зернових 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.

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.

Активне вентилювання треба проводити згідно з установленими для кожної культури його режимами. Під режимом активного вентилювання розуміють:

1) питому подача повітря,

2) тривалість охолодження,

3) висота зернового насипу,

4) 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.

Питому подачу повітря V визначають за формулою V =

де n — кількість повітря, що подається вентилятором у насип зерна, м3/год;

т — 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.

Загальні витрати повітря на охолодження 1 т зерна становлять 2000 м 3. 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 = 1 00 м3/т за годину.

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…З0 %). 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…1 7 % 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. 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 щі- линами 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.

Конвективні сушарки

При конвективному сушінні зерно, залежно від типу зерносушарки, перебуває в

1) нерухомому (камерні зерносушарки),

2) малорухомому (шахтні) та

3) падаючому (рециркуляційні) стані.

Зерно в нерухомому стані сушать у жалюзійних, лоткових і стелажних сушарках або за допомогою установок активного вентилювання. Використовують теплоносій з температурою 35…40 °С при швидкості висушування 0,5…1,5 % його за годину, тобто ці сушарки малопродуктивні. Крім того, зерно у них не завжди рівномірно просихає. Конвективним способом сушать зерно і насіння всіх культур, а також малосипучі матеріали — лляний ворох, насінники овочевих культур тощо.

Камерні зерносушарки

Найпростіша двокамерна установка для сушіння складається з припіднятої решітки-основи і тепловентиляційного пристрою, який забезпечує нагрівання і подачу агента сушіння в підрешітний простір. Агент сушіння під тиском проникає крізь решето і проходить потім через зернову масу знизу вгору.

Сушарка складається з корпуса й топкового відділення, від якого з обох боків підходять до корпуса цегляні канали, по яких надходить гаряче повітря. Перед надходженням у розподільні коридори топкові гази змішуються (за допомогою всмоктувально-нагнітального вентилятора) із зовнішнім повітрям, а потім подаються в камери. Технологічний процес сушіння починається із завантаження в сушарку матеріалу (качани кукурудзи шаром 2…3 м, зерно інших культур — 0,6…0,8 м) через верхні завантажувальні вікна.

Камера — це закрите приміщення з люками для завантаження та розвантаження і похилим решітчастим днищем, що не допускає втрат зерна в результаті просипання.

Днище оббивають металевими решетами з отворами, які менші за розміри зерна, однак решітчасте днище створює менший опір повітрю, що надходить в камеру знизу.

Щоб насіння було високоякісним, його краще підсушувати в камерних сушарках, забезпечивши однакову товщину шару. Якщо під час сушіння кукурудзи в качанах повітря подають послідовно з камери в камеру, то при сушінні інших культур — паралельно. Сушіння соняшнику вологістю від 20 до 9 % теплоносієм з температу- рою від 45 до 60 °С при висоті насипу 0,5…0,6 та 0,75…0,85 м триває відповідно 1 5 – 16 і 3 …5 год.

Режими сушіння пшениці та ячменю однакові: при вологості 26 % початкова температура теплоносія 39 °С, шар насипу 0,8 м, тривалість сушіння 17 год, а при вологості 16 % — відповідно 55 °С, 0,8 м та 8 год. Для зерна гороху вологістю 26 % та 16 % для сушіння потрібні температура 33 °С, висота насипу 1 м, тривалість сушіння 24…30 год.

Недолік камерних сушарок — втрати агента сушіння, нерівномірність висушування: зверху та знизу зерно висушується краще, посередині — гірше.

Шахтні зерносушарки

Шахтна зерносушарка складається з однієї або двох прямокутних вертикальних камер — шахт, які заповнюють зерном по всій висоті. Верхня частина шахти — сушильна камера, що складається з однієї або кількох зон сушіння, нижня — камера охолодження. Над шахтами змонтовано бункери, в яких міститься запас зерна.

Для підведення свіжого і відведення відпрацьованого агента сушіння по всій висоті шахти встановлюють металеві короби, призначення яких — рівномірно розподілити агент сушіння по всій зерновій масі. Для того, щоб зерно перемішувалося краще, короби розмішують у шаховій послідовності. Кількість підвідних і відвідних коробів, як правило, однакова. Відстань між коробами для проходження зерна в найвужчому місці не перевищує 90…100 мм. Кількість коробів у шахті визначають з урахуванням того, щоб швидкість відпрацьованого агента при виході з відвідних коробів становила в середньому 6 м/с.

Чим вища продуктивність сушарки, тим більшою за висотою і об’ємом має бути шахта. Так, при продуктивності сушарки 2 т/год кількість коробів по вертикалі досягає 55.

Барабанні зерносушарки

Зерносушарку стаціонарну барабанну СЗСБ-8 використовують для сушіння зерна різних зернових і олійних культур будь-якого ступеня вологості та засміченості без попереднього очищення. Встановлюють її на масложирових підприємствах для сушіння соняшнику та на токах для сушіння зерна різних культур.

Зерносушарка СЗСБ-8 складається з топки, камери завантаження, колонки охолодження, розвантажувальної та завантажувальної норій, вентиляторів колонки охолодження та сушильного барабана, приводного механізму. По перерізу барабан розділений на шість секторів, у кожному з яких закріплено полички, що захоплюють зерно під час обертання барабана. Рівномірну подачу зерна в барабан забезпечує завантажувальна камера. Пересувається зерно вздовж барабана в момент його пересипання під дією підпору і потоку агента сушіння. З розвантажувальної камери зерно подається в шлюзову заслінку, звідки надходить в охолоджувальну колонку. Тривалість перебування зерна в контакті з агентом сушіння в барабанних сушарках регулювати важче, оскільки температура нагрівання агента сушіння в них 90…130 °С для насіння і понад 180 °С для продовольчого та фуражного зерна. Недоліком конструкції сушарок цього типу є те, що зерно, яке надходить в сушарку, контактує з досить нагрітим агентом сушіння. Барабанні сушарки не можна використовувати для сушіння насіння бобових, рису, кукурудзи, тому що воно травмується — розтріскується.

Рециркуляційні зерносушарки

При рециркуляційному сушінні зерна змішують певну кількість сирого зерна з великою кількістю сухого і чергують короткочасне нагрівання суміші зерна з наступним охолодженням та рециркуляцією великої частини просушеного зерна. Зерно за короткочасного (2…3 с) перебування в камері нагрівання при температурі агента сушіння 250…380 °С нагрівається до 50…60 °С. Зерносушарки з рециркуляцією, які нині найбільше поширені на хлібоприймальних підприємствах, за конструкцією та способом нагрівання зерна поділяють на рециркуляційні з камерами нагрівання і шахтні рециркуляційні без камер нагрівання.

Сушіння — основна технологічна операція з приведення зерна й насіння до стійкого стану. Тільки після того, як із свіжо зібраної 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 і 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 і 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:

1) теплове (в тому числі вакуумне);

2) сорбційне (контактне);

3) 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 сорбційному 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:

1) передача теплоти від агента сушіння до зерна;

2) рух вологи з центральних шарів зерна до поверхневих;

3) випаровування вологи з поверхні зерна та дифузія її в навколишнє середовище;

4) 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 волога. Цей визначило доцільність застосування для сушіння зерна рециркуляційного (з відлежуванням) способу;

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

4) одночасно з переміщенням вологи рухаються розчинені в ній мінеральні 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. Тому зерно треба попередньо провітрити для видалення спирту;

7) швидкість процесу сушіння залежить від вологоємності повітря; наприклад, 1 мЗ повітря з температурою 20 °С поглинає 1 7 г води, 30 °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.

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 самозагорання 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 1 8 % 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, 2 % — не менше 3 год, 1 % — до 2 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 ЗО °С при питомій подачі 400…600 мЗ/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.

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 %,

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.

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, насіння 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 1 00 °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 1 30 °С і 110 °С при сушінні кукурудзи відповідно для переробки та зберігання. Для насіння кукурудзи вологістю вище 22 % застосовують двоступінчастий режим сушіння (табл. При сушінні зерна і насіння пропускну здатність сушарок визначають за допомогою перевідного коефіцієнта Кп, який характеризує здатність зерна віддавати вологу з урахуванням рекомендованих температур агента сушіння та видалення вологи за один пропуск:

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 30 хв за допомогою встановлених на сушарці електро-термометрів, 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 – 1 5 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 навколишнього середовища), а також якість зерна за такими органолептичними показниками, як колір, блиск, наявність сторонніх запахів. При порушенні режимів сушіння зерно може запаритись, окремі зернівки можуть підгоріти, обвуглитись, потемніти, містити сажу й мати запах диму.

Продуктивність сушарок визначається різними показниками:

– масою сирого зерна, що надходить у сушарку;

– кількістю випаровуваної вологи в кілограмах за годину;

– тонно-процентах зниження вологості та ін.

Масу зерна і продуктивність сушарок виражають у натуральному (умовному) обчисленні — планових одиницях. Планова одиниця сушіння (планова тонна) — це зниження вологості однією тонною продовольчого зерна пшениці на 6 % (з 20 до 14 % вологості). План сушіння, виробіток сушарок при оцінці ефективності їх роботи, оплату за роботу слід розраховувати, виходячи з планових одиниць.