Текст книги "Технология хранения зерна и семян"

Рис. 85. Газовая рециркуляционная зерносушилка «Целинная-50»: а – схема; б – общий вид;

1 – шахта окончательного охлаждения; 2 – шахта промежуточного охлаждения; 3 – бункер тепло-, влагообмена; 4 – диффузор; 5 – камера нагрева; 6 – механизм загрузки; 7 – надсушильный бункер; 8 – вентилятор; 9 – нория; 10 – конфузор

Нагретое зерно поступает в бункер тепло-, влагообмена 3, где при отлежке происходит выравнивание температуры отдельных зерен и перераспределение между ними влаги. В шахте окончательного охлаждения 1 зерно охлаждается на 25–35 °C и через затвор периодического действия выпускается в том же количестве, какое подается на сушку сырого зерна. Затем в шахте промежуточного охлаждения 2 с выпускным устройством непрерывного действия зерно охлаждается на 10…15 °C воздухом, прошедшим шахту окончательного охлаждения, и вновь в смеси с сырым зерном поступает в камеру нагрева.

Зерносушилка «Целинная-30» имеет пониженную по сравнению с «Целинной-50» производительность 20 пл. т/ч. Она выполнена в виде отдельно стоящего агрегата, изготовленного из металла. Устанавливается в торце склада или между двумя зерновыми складами (рис. 86).

Рис. 86. Газовая рециркуляционная зерносушилка «Целинная-30»: 1 – надсушильный бункер; 2 – загрузочное устройство; 3 – камера нагрева; 4 – диффузор; 5 – бункер тепло– и влагообмена; 6 – топка; 7 – металлический каркас; 8 – бесприводное выпускное устройство; 9 – охладительная шахта; 10 – бункер для отходов; 11 – циклоны ЦОЛ-18

Сушилка состоит из следующих основных узлов: бункера над камерой нагрева емкостью 4,6 м³, бесприводного загрузочного устройства в виде четырех задвижек, камеры нагрева с тормозящими элементами в виде конусов, нанизанных на гибкие подвески; теплообменника, шахт окончательного и промежуточного охлаждения, выпускных устройств, оперативного бункера; бункера отходов с циклонами; топки; пульта управления.

Работу сушилки «Целинная-30» можно проследить на технологической схеме (рис. 87).

Газовая рециркуляционная зерносушилка РД-2х25-70 конструктивно отличается от зерносушилки «Целинная-50», но работает по той же технологической схеме и предназначена для установки при элеваторах, а также в поточных линиях с зерноскладами (рис. 88).

Рис. 87. Технологическая схема зерносушилки «Целинная-30»: 1 – циклоны; 2, 11 – вентиляторы; 3,

7 – нории; 4 – надсушильный бункер с загрузочным механизмом; 5 – камера нагрева; 6 – тепло– и влагообменник; 8 – топка; 9 – дутьевой вентилятор; 10 – топливный насос; 12, 13 – шахты для промежуточного и окончательного охлаждения; 14, 15 – осадочная и напорно-распределительная камеры; 16 – сливной бункер; 17 – бункер для отходов

Рис. 88.Технологическая схема зерносушилки РД-2х25-70: 1 – бункер над камерой нагрева; 2 – рециркуляционная нория;3, 14 – вентиляторы; 4 – термометры сопротивления; 5 – камера нагрева; 6 – бункер тепло– и влагообмена;

7 – датчики уровня; 8 – охладительная шахта; 9 – защитный козырек; 10 – оперативный бункер; 11 – выпускное устройство; 12 – заслонки; 13 – нория сухого зерна; 15 – подсушильный бункер; 16 – топка; 17 – напорно-распредели-тельная камера

Технологический процесс сушки зерна и семян в газовых рециркуляционных зерносушилках имеет отличия от сушки в шахтных сушилках. Нормальная работа зерносушилки во многом зависит от правильно отрегулированных разгрузочных механизмов, установленных под шахтами промежуточного и окончательного охлаждения. От этого зависит степень охлаждения просушенного зерна.

В режим полной рециркуляции сушилки включают без подачи тепла после заполнения зерном шахт промежуточного и окончательного охлаждения. Вначале проводится обкатка под нагрузкой механизмов зерносушилок. После этого пускают топку. При достижении температуры зерна в тепловлагообменнике на 10–15 °C ниже предельно допустимой включают вентилятор первый зоны охлаждения, а через 5-10 мин – вентилятор второй и третьей зон охлаждения. С режима полной рециркуляции в рабочий режим непрерывной сушки зерносушилку переводят при достижении заданной величины влажности зерна в теплообменнике, шахтах промежуточного и окончательного охлаждения.

Рециркуляционные сушилки, по сравнению с шахтными, имеют ряд преимуществ. Благодаря применению высоких температур агента сушки, они дают более высокий коэффициент полезного действия.

Однако рециркуляционные зерносушилки имеют и недостатки:

необходимость несколько раз поднимать зерновую массу на высоту зерносушилки, что неминуемо ведет к дополнительному травмированию зерна и повышает затраты энергии на подъем зерна;

неравномерность сушки зерна из-за разного числа прохождения отдельных зерен через зону нагрева-сушки, что совершенно нежелательно, особенно для крупяных культур;

большие затраты тепла на испарение влаги, а также энергии на соответствующее увеличение подачи агента сушки;

требуют значительных капиталовложений на единицу мощности.

Наряду с высокопроизводительными зерносушилками отечественная промышленность выпускает зерносушилки производительностью 5-40 т пшеницы в час, предназначенные для использования как индивидуально, так и в составе поточных линий и зерноочистительных комплексов фермерских хозяйств. АО «Агропромтехника» (г. Киров) выпускает шахтные стационарные модульные зерносушилки С-5, С-10, С-20, С-40, производительность которых 5-40 т пшеницы в час. Зерносушилки оборудованы контролирующей системой, позволяющей измерять температуру теплоносителя и воздуха на входе в шахту и выходе из нее, температуру атмосферного воздуха и влажность высушенного продовольственного и фуражного зерна. Для сушки зерна различных культур семенного, продовольственного и фуражного назначения любой степени влажности служат сушилки СЗ-6, СЗ-10, СЗ-16, СЗК-30, поставляемые ОАО «Сибирский агропромышленный дом» (г. Новосибирск). Передвижную колонковую сушилку СПК-2,5 изготавливаемую АООТ «Брянсксельмаш», можно применять на току, она позволяет сушить зерно за один проход. В мобильной бункерной зерносушилке СЗ-10, выпускаемой в Самаре, температура сушки регулируется и поддерживается автоматически, что обеспечивает высокое качество сушки зерна.

Как в сельском хозяйстве, так и в системе элеваторно-складского хозяйства России вопросы снижения энергозатрат на сушку зерна имеют первостепенное значение. В условиях рыночной экономики энергосберегающая технология сушки продовольственного, фуражного, семенного зерна, нормативные затраты энергии на сушку с учетом совокупности технических, технологических и организационно-эксплуатационных факторов требуют обоснованного подхода к выбору оптимального режима сушки зерна.

Результаты многочисленных научных исследований и изучение передового опыта эксплуатации зерносушилок позволили к 1936 г. впервые разработать режимы сушки зерна различных культур в зависимости от его начальной влажности и целевого назначения. Позднее с 1942 по 1943 гг. стали применять ступенчатые режимы сушки с учетом термоустойчивости зерна в зависимости от его влажности, разрабатывать методы интенсификации процесса сушки.

Под режимом сушки зерна и семян понимают совокупность основных параметров технологического процесса, сочетание которых обуславливает интенсивность тепло– и влагообмена, обеспечивает снижение влажности сырого зерна и сохранение его качества. Основными параметрами сушки являются: температура, влажность и скорость агента сушки; температура, влажность, назначение и вид зерна; продолжительность сушки.

Главный параметр сушки – температура агента сушки. Именно она, в первую очередь, определяет интенсивность нагрева зерна и скорость испарения влаги. Интенсификация процесса сушки наблюдается при высокой температуре и низкой относительной влажности подаваемого в сушильную камеру агента сушки. Однако высокие значения температуры ограничены необходимостью сохранения качества зерна, подвергаемого сушке. Другим, не менее важным параметром сушки является первоначальная влажность зерна. Она оказывает существенное влияние на выбор температурных режимов сушки. В значительной степени предельно допустимая температура нагрева зерна зависит от начальной его влажности. С повышением влажности зерна снижается его термоустойчивость, и сушку в этом случае ведут при более низких температурах.

На выбор температурного режима сушки оказывают влияние продолжительность процесса нагрева зерна, его технологические свойства, целевое назначение и вид зерновой культуры. Режим сушки выбирается таким образом, чтобы процесс сушки проходил в кратчайший срок с наименьшими затратами тепла и при полном сохранении или улучшении качества зерна.

В шахтных прямоточных и рециркуляционных зерносушилках режимы сушки применяют с равномерным подводом тепла на всем протяжении процесса (одноступенчатый режим), режимы с увеличением теплового потока по ходу процесса (ступенчатые восходящие режимы) или с его уменьшением (ступенчатые нисходящие режимы). В шахтных прямоточных сушилках применяют ступенчатые восходящие режимы, в рециркуляционных – ступенчатые восходящие и нисходящие режимы.

Дифференцированные режимы используют при сушке зерна продовольственной пшеницы с учетом качества клейковины. При сушке с повышенной температурой пшеницы со слабой клейковиной ее качество может улучшиться. Но при сушке пшеницы с нормальной клейковиной при таком режиме клейковина может понизить качество и стать крепкой и короткорвущейся.

При сушке зерна применяют также квазиизотермический режим, характеризующийся постоянством температуры зерна в течение всего времени его пребывания в зоне сушки.

Допустимую температуру нагрева зерна определяют по табличным данным (табл. 27, 28) или рассчитывают по формуле:

где W – влажность зерна, %; – экспозиция сушки, мин.

Существенное значение для процесса сушки имеет скорость подачи теплоносителя в зерновой слой. При большей подаче теплоносителя процесс нагрева зерна и сушка протекают быстрее, и производительность сушилок увеличивается. Однако при сушке бобовых, риса, кукурузы большие подачи теплоносителя приводят к появлению на зерне трещин. Все зерносушилки проектируются с таким расчетом, чтобы пропускать в единицу времени максимальное количество агента сушки. Ускорить сушку за счет увеличения подачи нагретого воздуха сверх расчетной нормы весьма трудно.

Главная задача при пуске в работу зерносушильного агрегата – выбрать для данной партии сырого или влажного зерна предельно допустимую температуру нагрева агента сушки и нагрева высушиваемого материала, обеспечив тем самым максимальную производительность сушилки при полном сохранении качества продукции.

Рекомендуемая температура теплоносителя и нагрева зерна, а также семян масличных, приведена в табл. 27, 28.

Таблица 27

Режимы сушки зерна в шахтных зерносушилках

Таблица 28

Режимы сушки зерна в рециркуляционных сушилках (с нагревом зерна в камерах с падающим слоем)

Режим сушки зависит не только от культуры, исходной влажности и качества зерна, но и от его дальнейшего использования. Так, зерно кукурузы для пищеконцентратной промышленности сушат, используя семенные режимы, а зерно для крахмало-паточной промышленности сушат при повышенной температуре. Зерно кормовой кукурузы сушат при еще более высокой температуре.

Технология сушки разных зерновых культур имеет свои особенности, связанные как с биологическими и морфологическими признаками, так и с термоустойчивостью и целевым назначением зерна.

Для сушки на шахтных сушилках формирование партий зерна по влажности осуществляют с учетом вида культуры: для зерновых и бобовых культур до 17 %, от 17 до 22 % и свыше 22 % с интервалом в 6 %; для подсолнечника – до 9 % с интервалом 3–4 %; для риса-зерна и сои независимо от влажности с интервалом в 3 %. При сушке продовольственного и кормового зерна (кроме кукурузы и бобовых культур) на сушилках рециркуляционного типа партии зерна формируют без разделения его по состояниям влажности.

Партии зерна, имеющие наибольшую влажность, температуру, зараженность, а также зерно пшеницы сильных, твердых и ценных сортов и культуры менее стойкие при хранении (рис-зерно, подсолнечник, просо), сушат в первую очередь.

Сушку зерна сильных, твердых и ценных сортов пшеницы проводят в шахтных зерносушилках при пониженных температурных режимах, чтобы не допустить снижения качества клейковины. В свежеубранной пшенице может содержаться большое количество зеленых и недозревших зерен. Такую зерновую массу сушат при мягких режимах.

Если в партии пшеницы, поступившей на сушку, обнаружено повышенное содержание проросших зерен, что нередко наблюдается при дождливой, сырой погоде в период уборки урожая, то для улучшения качества проросшего зерна его сушат при более высокой температуре.

Чтобы предупредить «запаривание» зерна пшеницы высокой влажности применяют двухступенчатый режим сушки.

Сырое зерно обладает повышенной термостойкостью, и при влажности свыше 25 % его можно нагревать при первом пропуске до 40…43 °C и до 45…48 °C при втором пропуске через сушилку.

При сушке пшеницы может наблюдаться незначительное снижение количества клейковины, что объясняется неравномерностью нагрева зерна по сечению шахты прямоточных шахтных сушилок. От сушки в результате теплового уплотнения белков пшеницы клейковина укрепляетсяна 5…10 ед. прибора ИДК-1. В пшенице, поврежденной клопом-черепашкой, качество клейковины в процессе сушки может быть улучшено при нагреве зерна до 70 ^оС.

В рециркуляционных сушилках зерно пшеницы из-за многократного циркулирования шлифуется, и натура зерна увеличивается.

Зерно ржи, идущее на сушку, нередко поступает проросшее и нуждается в немедленной сушке. Его сушат в шахтных прямоточных и рециркуляционных сушилках. Рожь содержит больше, чем пшеница, водорастворимых веществ и значительное количество слизей. Поэтому уплотнение коллоидной системы ржи начинается при более высокой температуре нагрева. Зерно ржи более термоустойчиво, чем пшеницы, но для предотвращения его перегрева следует применять ступенчатый режим сушки с повышающейся температурой агента сушки. Скорость сушки у ржи меньше, чем у пшеницы, т. к. влага с сухим веществом связана более прочно.

Отдача влаги у ржи происходит несколько медленнее также из-за плотных оболочек и менее выраженной бороздки, чем у зерна пшеницы.

Как и у ржи, зерно ячменя также не имеет бороздки, имеет плотные мякинные оболочки и в скорости сушки занимает одно из последних мест из злаковых культур.

Замедлен процесс сушки у проса из-за наличия плотной мякинной оболочки и воздушной прослойки между оболочкой и ядром.

Определенные трудности возникают при сушке зерна кукурузы, имеющего, по сравнению с зерном колосовых культур, повышенную крупность и неоднородность по влажности. Из-за плотного строения эндосперма и оболочки с прилегающим к ней роговидным слоем у зерна кукурузы перемещение при сушке влаги от внутренних слоев к поверхности зерна весьма затруднено, что увеличивает время и усложняет процесс сушки. Чрезмерное повышение температуры агента сушки у кукурузы приводит к растрескиванию эндосперма и в первую очередь его роговидной части. Такое зерно впоследствии легко дробится при механическом воздействии, а при хранении интенсивно поражается плесенями. Высокая чувствительность зерна кукурузы к температурному фактору требует строгого соблюдения режима сушки.

С учетом назначения зерна кукурузу сушат, применяя один из двух режимов. Продовольственное зерно, идущее в переработку, сушат, нагревая до 50 ^оС при температуре агента сушки не более 150 ^оС. Зерно, предназначенное для длительного хранения, сушат, нагревая до 50 ^оС, но температура агента сушки в этом случае не должна превышать 100 ^оС.

Для снижения трещиноватости зерна кукурузы целесообразно предварительно разделить его на мелкую и крупную фракции и сушить дифференцированно каждую из них.

Сырое зерно кукурузы сушат в два приема. После первой сушки влажность зерна снижают до 17–18 %, а после 2-3-дневной отлежки проводят повторную сушку с доведением влажности до 13–14 %.

Семена бобовых культур из-за наличия плотных оболочек сушат при мягких режимах, снижая влажность на 3…4 % за один пропуск через сушилку. В противном случае быстрый нагрев семян бобовых, как и охлаждение, ведет к появлению в оболочках семян трещин, куда проникает микрофлора, и у семян снижается всхожесть. Весьма сложно сушить семена гороха. Как у всех бобовых культур, его белки чувствительны к повышенной температуре нагрева, а быстрое обезвоживание семян в процессе сушки и последующее охлаждение приводят к растрескиванию оболочек, раскалыванию семядолей на части. Вследствие этого снижаются технологические и семенные показатели качества гороха, стойкость его насыпей при хранении. Сушка семян гороха при пониженной против оптимального значения температуры агента сушки ведет к запариванию семян и образованию на их поверхности морщин, снижающих механическую прочность семян.

Поэтому допустимая температура нагрева семян зернобобовых культур 35–45 ^оС, но она должна быть достаточной для того, чтобы предотвратить запаривание семян. При влажности семян бобовых более 20 % проводят сушку методом активного вентилирования.

При сушке семян подсолнечника учитывают их специфические физико-механи-ческие свойства. Обладая повышенным коэффициентом внутреннего трения, семена подсолнечника в трубах зерносушилок продвигаются медленнее, чем зерно колосовых культур или кукурузы. Поэтому при сушке подсолнечника трубы зерносушилок устанавливают большего диаметра и под большим углом наклона.

Так как семена подсолнечника имеют невысокую скорость витания, то для предотвращения выноса полноценных семян из коробов шахты и камеры нагрева сушилки скорость агента сушки для них устанавливают вдвое ниже, чем при сушке зерновых. Обладая высокой скважистостью, семена подсолнечника оказывают меньшее сопротивление при прохождении агента сушки в сушилках и сушатся быстрее, чем зерно колосовых.

При выборе режима сушки учитывают такие специфические свойства семян подсолнечника, как неоднородность семянки (наличие ядра, плодовой и семенной оболочек), наличие матрикальной разнокачественности семян по размерам, а следовательно, и по массе и влажности, низкая прочность плодовой оболочки, влагоинерционность, низкая теплопроводность, термолабильность белковой и липидной частей системы, повышенная пожароопасность. Все это предъявляет особые требования ко всей технологии сушки семян подсолнечника. Режим их сушки устанавливается с учетом начальной влажности.

Для семян подсолнечника, имеющих высокое процентное содержание оболочек и высокую гигроскопичность, эффективен осциллирующий режим сушки – чередование сушки, охлаждения и отволаживания. После сушки подсолнечник не должен снижать выход масла, увеличивать кислотное и йодное число жира, изменять вкусовые и пищевые достоинства масла.

Многочисленные исследования по изучению влияния сушки семян подсолнечника на его качественные показатели свидетельствуют о том, что в результате изменения температуры и влагосодержания семян происходит изменение количественного и качественного состава масла. При интенсивной сушке семян подсолнечника, когда агент сушки достигает температуры 150 ^оС и более, увеличение масличности происходит за счет перехода в масло сопутствующих ему веществ: фосфатидов, стеролов, каротиноидов, углеводородов и воскообразных веществ.

Высокотемпературная сушка семян подсолнечника одновременно с увеличением масличности повышает и гидрофильные свойства масла, способствует извлечению из него легкогидролизуемых фосфатидов.

В процессе сушки семян подсолнечника изменяются качество масла, его кислотное число, характеризующее наличие свободных жирных кислот. Рост кислотного числа наблюдается в начале сушки семян за счет повышения активности действия фермента липазы, ускоряющей гидролиз жира. При достижении температуры нагрева семян до 60–75 ^оС происходит инактивация фермента липазы, и гидролиз жира приостанавливается. С повышением температуры семян свыше 75 ^оС кислотное число масла вновь растет, но уже за счет распада триглицеридов и образования низкомолекулярных жирных кислот, а также при взаимодействии сахаров с аминокислотами происходит процесс меланоидинообразования. Образование меланоидинов в процессе интенсивной сушки семян подсолнечника приводит к изменению аромата и цвета масла, снижению его выхода, а также к ухудшению кормовых достоинств гелевой части ядра.

Соблюдение оптимального режима сушки семян подсолнечника позволяет повышать как стойкость их при хранении, так и выход и качество масла.

Зерно овса обладает сравнительно рыхлыми оболочками, а зерновая масса имеет высокую скважистость (до 50 %). Поэтому зерно овса сушится быстрее зерна других зерновых культур. У сухого овса пленки легко отделяются от зерновки и могут загораться в сушилках. Чтобы этого не допустить, температуру нагрева овса ограничивают до 50 °C. Для сушки овса с влажностью свыше 26 % применяют рециркуляционные сушилки.

Из всех зерновых культур гречиха вследствие рыхлости строения и значительной скважистости сушится быстрее других культур. Однако в процессе сушки зерно гречихи не должно снижать своих технологических достоинств. При воздействии высоких температур агента сушки на сырое зерно может измениться прочность ядра, и при выработке крупы вследствие этого увеличивается количество продела и мучки. Зерна гречихи с надтреснутой плодовой оболочкой плохо хранятся.

При сушке зерна особое внимание уделяют рису. Внем могут образовываться трещины вследствие различной усадки периферийных и центральных слоев зерновки. При переработке в крупу трещины увеличивают выход дробленой крупы риса, поэтому их появления при сушке зерна риса следует избегать. В рисе образуются трещины также при быстром нагреве и быстром охлаждении зерна после сушки и при значительном съеме влаги за один пропуск через зерносушилку. Поэтому для сушки риса установлены пониженные температурные режимы, и снижение влажности зерна за один пропуск через сушилку не должно превышать 2,5…3,0 %. Производительность зерносушилок вследствие этого снижается до 40 %. Не рекомендуется сушить рис до влажности ниже 14 %, т. к. излишняя его сушка увеличивает трещиноватость зерна.

При сушке в шахтных прямоточных зерносушилках крупяных культур гречихи и проса снижение влажности за один пропуск не должно превышать 2…3 %. Режим сушки для этих культур устанавливают с учетом дальнейшего использования зерна. Для зерна гречихи, предназначенной для переработки в крупу, применение повышенных температур агента сушки вполне оправдано. Не представляет опасности потеря всхожести с денатурацией белков при использовании зерна гречихи как промышленного сырья. Сушка гречихи в жестком режиме дает крупу отличного качества, она быстрее разваривается. Однако сушка гречихи и проса в жестком режиме все же ведет к повышению хрупкости ядра, при переработке снижается выход ядрицы, увеличивается количество продела.

С точки зрения технологии хранения зерна проса и гречихи, подвергнутого жесткой сушке, возникает проблема обеспечения его сохранности, т. к. зерно теряет жизнеспособность в процессе сушки и, следовательно, снижает стойкость при хранении. Этим и объясняется причина невысоких температур агента сушки при сушке проса и гречихи в шахтных прямоточных сушилках.

Сушка пивоваренного ячменя преследует две цели: снизить влажность и сохранить при этом способность к прорастанию, следовательно, обеспечить его пригодность для соложения.

Пивоваренный ячмень должен обладать высокой способностью к прорастанию, на пятый день должно прорасти не менее 90…95 % семян. Сушат пивоваренный ячмень с соблюдением режимов, установленных для семенного зерна.

В прямоточных шахтных сушилках зерно пивоваренного ячменя влажностью до 19 % сушат при температуре агента сушки 70…80 °C, нагревая зерно до 45 °C. С влажностью более 19 % пивоваренный ячмень сушат с температурой агента сушки при первом пропуске через сушилку в 60…70 °C и нагревом его до 40 °C и при втором пропуске – соответственно 70–80 и 45 °C. В рециркуляционных сушилках нагревают зерно пивоваренного ячменя до 45…50 °C при температуре агента сушки 280…300 °C.

Нередки случаи, когда возникает необходимость не только снизить влажность зерна, но и провести его обеззараживание от вредителей хлебных запасов.

Процесс сушки с термическим обеззараживанием проводится с нагревом зерна до максимально допустимой температуры для данной культуры и с учетом состояния зерна по влажности. Зараженное вредителями зерно сушат в рециркуляционных сушилках в режиме полной рециркуляции, т. е. не выпуская его из сушилки. Зерно нагревают до предельно допустимой температуры и только после этого прекращают подачу агента сушки. Для полного обеззараживания нагретое зерно выдерживают определенное время в сушилке (табл. 29).

Таблица 29

Продолжительность выдержки зерна в нагретом состоянии при проведении термического обеззараживания