Режимы сушки зерна и семян. Выбор режима сушки в зависимости от культуры, качества и назначения

Сушка является основной технологической операцией по приведению зерна и семян в устойчивое при их хранении состояние. Только после того, как из зерновой массы удалена вся избыточная влага (то есть свободная вода) и зерно доведено до сухого состояния (влажность должна быть ниже критической), можно рассчитывать на его надежную сохранность в течение длительного периода времени.

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.

Главная сложность сушки зерна заключается в том, чтобы работать при использовании предельно допустимых температур нагрева агента сушки и нагрева зерна, обеспечить максимальную производительность сушилки при полном сохранении качества продукции. Превышение установленных температур нагрева агента сушки и зерна ведет к порче продукции, применение слишком мягкого режима обработки снижает производительность сушилок.

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.

Режим сушки определяется: родом и видом зерна и семян, или культурой; исходной влажностью зерна и семян; целевым назначением и качеством зерна и семян; конструкцией и типом зерносушилки. 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. 1, 2) 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. 1, 2.

Таблица 1 - Режимы сушки зерна в шахтных зерносушилках

Таблица 2 - 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.

Таким образом, определяющим в сохранении качества зерна при сушке, является температура его нагрева. Температура агента сушки должна быть такой, чтобы обеспечить поддержание заданной температуры нагрева зерна или семян в соответствии с их влажностью, целевым назначением и исходным качеством. Поэтому при сушке зерна необходимо регулярно контролировать как температуру агента сушки, так и температуру нагрева зерна.

Термоустойчивость сырого зерна невысокая, поэтому температура нагрева зерна разных культур в зависимости от влажности и целевого назначения изменяется в небольших пределах. Семенное зерно большинства культур при сушке нагревают до 40-45 °С, зерно продовольственной пшеницы до 45-55 °С, зерно фуражного назначения до 50-60 °С. На выбор температурного режима сушки крупносемянных зернобобовых культур оказывает влияние их специфическая особенность - плохая влагоотдача и склонность к растрескиванию.

Семена гороха, фасоли и других культур имеют пониженную удельную поверхность испарения, что вызывает пересушивание поверхностных слоев семян. При их высушивании происходит уплотнение поверхностных слоев семян, уменьшение объема. Но так как уменьшение объема сначала происходит лишь в периферийных слоях семени, а внутренняя часть остается без изменения, это вызывает большие физические напряжения в семенах, и они растрескиваются, первоначально только их оболочка, а затем и центральная часть. Поэтому семена зернобобовых культур сушат при более мягких температурных режимах, чем семена зерновых культур. Нагрев семян бобовых культур не должен превышать 30-35 °С. Соответственно снижается и производительность сушилок.

Для предупреждения растрескивания семян, а также для проведения обработки в наиболее выгодных условиях постоянной скорости сушки приходится ограничивать разовый съем влаги у большинства типов сушилок в пределах 4-6 %. В последующий период отволаживания в ожидании повторного пропуска через сушилку в зерне происходит перераспределение и выравнивание влажности между центральной и периферийными частями. Это обеспечивает при повторной обработке сушку зерна при достаточно высокой скорости влагоотдачи.