Способы сушки зерновых масс (тепловая, химическая и т.д.). Основные типы зерносушилок

Все способы сушки зерна и семян можно разделить на две группы: 1) без специального использования тепла (без подвода тепла к высушиваемому объекту) и 2) с использованием тепла.

Примером способов первой группы служит сушка путем контакта зерновой массы с водоотнимающими средствами твердой консистенции (сухой древесиной, активированным углем, сульфатом натрия и др.) или обработка зерновой массы достаточно сухим природным воздухом.

Второй способ (с подводом тепла) основан на создании условий, обеспечивающих повышение влагоемкости окружающей зерно паровоздушной среды. В этом случае агентом сушки, или иначе, теплоносителем, является воздух, влагоемкость которого значительно повышается в результате его нагрева. Наиболее распространенный способ с использованием тепла -- сушка в специальных устройствах -- зерносушилках и сушка зерна на солнце (воздушно-солнечная сушка).

Из способов сушки зерна, относимых к первой группе, в сельскохозяйственном производстве распространены химическая (сушка сульфатом натрия) и сушка природным воздухом с использованием для этого установок активного вентилирования зерновых масс.

Химическая сушка. Сушки сульфатом натрия, или так называемая химическая сушка, была предложена Всесоюзным научно-исследовательским институтом кормов имени В. Р. Вильямса (1962--1965 гг.) для семян бобовых культур, используемых на посевные цели.

Природный (высушенный озерно-морской минерал мирабилит) или технический сульфат натрия (побочный продукт, получаемый на заводах искусственного волокна и некоторых других химических производствах) обладают хорошей водопоглотительной способностью. Порошок этого обезвоженного вещества химически связывает значительное количество влаги.

Сушку ведут, равномерно смешивая порошок с семенами перелопачиванием или используя зернопогрузчики. При влажности семян 20--24% за весь период сушки применяют двукратное перемешивание, а при большей влажности перемешивают 3--4 раза в течение суток в первый период сушки. Общая продолжительность сушки 5--10 суток в зависимости от исходной влажности семян, культуры, состояния наружного воздуха и других факторов.

Расход сульфата натрия зависит от исходной влажности семян и химиката. Так, при влажности семян 20% берут 60 кг безводного сульфата натрия на 1 т семян для доведения их влажности до кондиционной, при 25% -- 120 кг, при 30% -- 180 кг и при 35%--240 кг. Влажность химиката должна быть 1--5%. Смесь сульфата натрия и семян размещают на специальных площадках под навесами. Обработка больших партий в складах не рекомендуется, так как воздух в складе увлажняется и температура его повышается.

Присоединение воды к химикату в процессе сушки сопровождается выделением тепла, вследствие чего повышается температура смеси. Поэтому во время сушки необходимо вести наблюдения за ней и перемешивать смесь, как только ее температура достигнет 25--30°С. Перемешивать необходимо еще и потому, что увлажнившийся химикат кристаллизуется и может превратиться вместе с семенами в монолит.

Заключительный этап работы -- отделение увлажнившегося сульфата натрия от семян. Для этого применяют пневматическую семеочистительную колонку ОПС-2 с зернопогрузчиком или другие зерноочистительные машины.

Использованный сульфат натрия имеет высокую влажность (до 40--45%) и вторично может быть применен после его высушивания, которое можно провести дешево только на следующий год, используя воздушно-солнечную сушку.

Сухой препарат при смешивании с семенами пылит, поэтому занятые на этой работе люди должны надевать пылезащитные приспособления.

Значительный расход сульфата натрия на сушку 1 т семян, неудобства работы с ним, необходимость его отделения от семян, трудности регенерирования или утилизации химиката во многих районах страны и т. д. ограничивают возможности его применения.

Воздушно-солнечная сушка. Этот прием не потерял своего значения во многих районах страны при необходимости сушки небольших партий семян. Однако техника ее проведения часто не обеспечивает максимально возможного извлечения влаги, а при неправильно организованной сушке влажность зерна почти не снижается.

Во время воздушно-солнечной сушки влага испаряется только через поверхность насыпи зерновой массы. Следовательно, эта поверхность должна быть оптимальной для какого-то объема и веса зерновой массы. Установлено, что чем тоньше слой зерна, тем интенсивнее идет его высушивание. Однако при малой толщине слоя требуется большая площадь для размещения зерна.

Эффект сушки зависит также от интенсивности солнечной радиации и скорости ветра. Поэтому в одних случаях высота насыпи может быть повышена, а в других уменьшена. При сушке основных зерновых культур рекомендуется насыпь зерна 10--20 см, зернобобовых--10--15 см, проса -- 4--5 см.

Важным фактором при солнечной сушке является характер основания, на котором находится зерновая масса. Только площадка из дерева или асфальта достаточно изолирует зерно от увлажнения снизу (от грунта) и предохраняет от возникновения большого температурного градиента. Практика показала, что нельзя сушить зерновую массу на площадках из бетона (если они не изолированы от грунта), прямо на грунте или даже с подстилкой брезентов на грунт.

Площадки из дерева или асфальтированные должны быть хорошо изолированы от грунта, деревянные площадки следует устанавливать на столбах.

Площадки нужно устраивать с небольшим уклоном (6°) к югу на территории тока или между складами. При таком наклоне их зерновая масса лучше прогревается, а с незагруженных площадок быстрее стекает дождевая вода.

Зерновая масса, рассыпанная на площадке тонким слоем и лучше с гребнями (что увеличивает ее поверхность и создает разницу в давлении), нагревается с поверхности до 25--50°С, а иногда и больше. При этом в ней происходит сложное перемещение влаги. Нагревание поверхности насыпи и воздуха около нее приводит к интенсивному испарению влаги из зерен, находящихся в верхнем слое насыпи. Особенно успешно сушка происходит в ветреную погоду, так как выделяющиеся пары воды при этом не задерживаются над поверхностью насыпи. В результате создается большая разность во влажности и температуре верхнего и нижнего слоев зерна. При этом часть влаги в лежащих ниже слоях вследствие их прогревания также испаряется и уносится в виде пара через межзерновые пространства.

Наряду с перемещением влаги к поверхности наблюдается и обратный процесс -- перемещение ее во внутренние, самые нижние слои насыпи с образованием конденсата, что бывает заметно даже на ощупь. Подобное явление происходит вследствие термовлагопроводности: от верхнего нагревшегося слоя тепло постепенно передается лежащим ниже слоям, а вместе с ним перемещается и влага. Поэтому для успешного ее удаления необходимо зерновую массу периодически (через каждые 2--3 часа) перелопачивать, перемешивая нижние слои насыпи с верхними.

При массовом применении воздушно-солнечной, сушки на токах перелопачивание заменяют перемещением зерновых масс при помощи зернопогрузчиков.

При соблюдении правил воздушно-солнечной сушки влажность зерна в хорошую погоду может быть снижена в течение дня на 1--3% и более. Чем влажнее зерновая масса, тем больше влаги при благоприятных условиях может быть удалено из нее. При необходимости (учитывая прогноз погоды на следующие сутки) воздушно-солнечную сушку продолжают и на следующий день. Оставляя зерновую массу на ночь на площадке, ее целесообразно собрать в кучу и укрыть брезентами, пленками или другими гидроизоляционными материалами.

Воздушно-солнечной сушкой, даже в условиях средней зоны СССР довольно часто можно снизить влажность зерновых масс с 15--18% до критической и ниже. Это особенно ценно для небольших партий посевного материала и в первичном семеноводстве.

Обогревание зерновой массы солнцем, кроме того, благотворно действует на ее состояние. Солнечная сушка свежеубранного зерна способствует его дозреванию и делает партии такого зерна более устойчивыми при хранении, так как при облучении солнечными лучами происходит частичная стерилизация зерновой массы от микроорганизмов. После солнечной сушки часто не обнаруживаются грибы из родов Aspergillus и Penicillium, т. е. плесени хранения, наиболее нежелательные в зерновой массе. В южных районах нашей страны при солнечной сушке достигается частичное, а в некоторых случаях и полное обеззараживание зерновой массы от клещей и насекомых. Если необходимо добиться наибольшего эффекта обеззараживания, зерно насыпают слоем 4--5 см.

Тепловая сушка зерна и семян в зерносушилках -- основной и наиболее высокопроизводительный способ. В колхозах и совхозах, на государственных хлебоприемных предприятиях ежегодно такой сушке подвергаются десятки миллионов тонн зерна и семян. На создание зерносушильной техники и ее эксплуатацию затрачиваются огромные средства. Поэтому сушка должна быть правильно организована и проводиться с наибольшим технологическим эффектом.

Практика показывает, что сушка зерна и семян во многих колхозах и совхозах обходится часто значительно дороже, чем в государственной системе хлебопродуктов. Это происходит не только потому, что там используют менее производительные сушилки, но и вследствие недостаточно четкой организации зерносушения, неправильной эксплуатации зерносушилок, несоблюдения рекомендуемых режимов сушки, отсутствия поточных линий. Действующие рекомендации по сушке семян сельскохозяйственных культур предусматривают ответственность за подготовку зерносушилок и их эксплуатацию в колхозах председателей и главных инженеров, а в совхозах -- директоров и главных инженеров. Ответственность за технологический процесс сушки возлагается на агрономов и мастеров-зерносушилыциков. Государственные семенные инспекции осуществляют контроль за посевными качествами семян.

Чтобы наиболее рационально организовать сушку зерна и семян, необходимо знать и учитывать следующие основные положения.

Предельно допустимую температуру нагрева, т. е. до какой температуры следует нагревать данную партию зерна или семян. Перегрев всегда приводит к ухудшению или даже полной потере технологических и посевных качеств. Недостаточный же нагрев уменьшает эффект сушки и удорожает ее, так как при меньшей температуре нагрева меньше будет удалено влаги.

Оптимальную температуру агента сушки (теплоносителя), вводимого в камеру зерносушилки. При пониженной по сравнению с рекомендуемой температуре теплоносителя зерно не нагревается до нужной температуры или для достижения этого потребуется увеличивать срок пребывания зерна в сушильной камере, что снижает производительность зерносушилок. Температура агента сушки выше рекомендуемой недопустима, так как вызовет перегрев зерна.

Особенности сушки зерна и семян в зерносушилках р азличных конструкций, так как эти особенности часто влекут изменение других параметров и прежде всего температуры агента сушки.

Предельно допустимая температура нагрева зерна и семян зависит от: 1) культуры; 2) характера использования зерна и семян в дальнейшем (т. е. целевого назначения); 3) исходной влажности зерна и семян, т. е. влажности их до сушки.

Зерна и семена различных растений обладают разной термоустойчивостью. Одни из них при прочих равных условиях выдерживают более высокие температуры нагрева и даже в течение более длительного времени. Другие и при более низких температурах изменяют свое физическое состояние, технологические и физиологические свойства. Например, семена кормовых бобов и фасоли при более высокой температуре нагрева теряют упругость оболочек, растрескиваются, снижается их полевая всхожесть. Зерно пшеницы, предназначенное для выработки хлебопекарной муки, можно нагревать только до 48--50°С, а зерно ржи -- до 60°С. При нагреве пшеницы выше указанных пределов резко снижается количество клейковины и ухудшается ее качество. Очень быстрый нагрев (при более высокой температуре теплоносителя) так же отрицательно влияет на рис, кукурузу и многие зернобобовые: (семена растрескиваются, что затрудняет их дальнейшую переработку, например, в крупу.

Обязательно учитывают при сушке целевое назначение партий. Так, предельная температура нагрева семенного зерна пшеницы 45°С, а продовольственного 50°C. Еще больше разница в температуре нагрева у ржи: 45°С для посевного материала и 60°-- для продовольственного (на муку). (Вообще все партии зерна и семян, в которых необходимо сохранить жизнеспособность, нагревают до более низкой температуры. Поэтому ячмень для пивоварения, рожь для солода и т. д. сушат с применением режимов для посевного материала.

Предельно допустимая температура нагрева зерна и семян зависит от их исходной влажности. Известно, что чем больше в этих объектах свободной воды, тем они менее термоустойчивы. Поэтому при содержании в них влаги более 20% и особенно 25% должна быть снижена температура теплоносителя и нагрева семян. Так, при исходной влажности гороха и риса 18% (табл.36) допустимая температура нагрева равна 45°С, а температура теплоносителя 60^оС. Если исходная влажность этих семян 25%, то допустимая температура соответственно будет 40 и 50°С. При этом снижение температуры приводит и к уменьшению испарения (или, как говорят, съема) влаги.

Еще сложнее сушить крупносемянные бобовые и сою, когда при большой влажности (30% и выше) сушку в зерносушилках приходится проводить при низкой температуре теплоносителя (30°С) и нагрева семян (28--30°С) с незначительным съемом влаги за первый и второй пропуск.

Особенности конструкций зерносушилок разных типов и марок определяют возможности их использования для сушки семян различных культур. Так, в барабанных сушилках не сушат бобовые, кукурузу и рис. Перемещение зерна в них и температура агента сушки (110--130°С) таковы, что зерна и семена указанных культур растрескиваются и сильно травмируются.

Рассматривая вопросы тепловой сушки в зерносушилках, нужно помнить о неодинаковой влагоотдающей способности зерна и семян различных культур. Если влагоотдачу зерна пшеницы, овса, ячменя и семян подсолнечника принять за единицу, то с учетом применяемой температуры теплоносителя и съема влаги за один пропуск через зерносушилку коэффициент (К) будет равен: для ржи 1,1; гречихи 1,25; проса 0,8; кукурузы 0,6; гороха, вики, чечевицы и риса 0,3--0,4; кормовых бобов, фасоли и люпина 0,1-0,2.

Температурные режимы (в °С) сушки семян различных культур на зерносушилках