Інтенсифікація процесу сушіння насіннєвого зерна

Наведено результати кінетики сушіння зерна, встановлені режими збезводнення та розроблені шляхи інтенсифікації процесу, засновані на застосуванні сушильного агенту з низьким вологовмістом....

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2010
Main Authors:	Снєжкін, Ю.Ф., Шапар, Р.О., Чалаєв, Д.М., Шаврин, В.С., Пазюк, В.М.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Інститут технічної теплофізики НАН України 2010
Series:	Промышленная теплотехника
Subjects:	Теория и практика сушки
Online Access:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60603
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Інтенсифікація процесу сушіння насіннєвого зерна / Ю.Ф. Снєжкін, Р.О. Шапар, Д.М. Чалаєв, В.С. Шаврин, В.М. Пазюк // Промышленная теплотехника. — 2010. — Т. 32, № 5. — С. 42-47. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-60603
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-606032014-04-18T03:01:22Z Інтенсифікація процесу сушіння насіннєвого зерна Снєжкін, Ю.Ф. Шапар, Р.О. Чалаєв, Д.М. Шаврин, В.С. Пазюк, В.М. Теория и практика сушки Наведено результати кінетики сушіння зерна, встановлені режими збезводнення та розроблені шляхи інтенсифікації процесу, засновані на застосуванні сушильного агенту з низьким вологовмістом. Приведены результаты кинетики сушки зерна, установлены оптимальные режимы его обезвоживания, разработаны пути интенсификации процесса, основанные на использовании сушильного агента с пониженным влагосодержанием. The results of drying kinetics of grains are presented, the optimum modes of grain dehydration are determined, the ways of the process intensification based on the use of drying agent with lowered moisture content are developed. 2010 Article Інтенсифікація процесу сушіння насіннєвого зерна / Ю.Ф. Снєжкін, Р.О. Шапар, Д.М. Чалаєв, В.С. Шаврин, В.М. Пазюк // Промышленная теплотехника. — 2010. — Т. 32, № 5. — С. 42-47. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 0204-3602 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60603 664.72 ru Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Теория и практика сушки Теория и практика сушки
spellingShingle	Теория и практика сушки Теория и практика сушки Снєжкін, Ю.Ф. Шапар, Р.О. Чалаєв, Д.М. Шаврин, В.С. Пазюк, В.М. Інтенсифікація процесу сушіння насіннєвого зерна Промышленная теплотехника
description	Наведено результати кінетики сушіння зерна, встановлені режими збезводнення та розроблені шляхи інтенсифікації процесу, засновані на застосуванні сушильного агенту з низьким вологовмістом.
format	Article
author	Снєжкін, Ю.Ф. Шапар, Р.О. Чалаєв, Д.М. Шаврин, В.С. Пазюк, В.М.
author_facet	Снєжкін, Ю.Ф. Шапар, Р.О. Чалаєв, Д.М. Шаврин, В.С. Пазюк, В.М.
author_sort	Снєжкін, Ю.Ф.
title	Інтенсифікація процесу сушіння насіннєвого зерна
title_short	Інтенсифікація процесу сушіння насіннєвого зерна
title_full	Інтенсифікація процесу сушіння насіннєвого зерна
title_fullStr	Інтенсифікація процесу сушіння насіннєвого зерна
title_full_unstemmed	Інтенсифікація процесу сушіння насіннєвого зерна
title_sort	інтенсифікація процесу сушіння насіннєвого зерна
publisher	Інститут технічної теплофізики НАН України
publishDate	2010
topic_facet	Теория и практика сушки
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60603
citation_txt	Інтенсифікація процесу сушіння насіннєвого зерна / Ю.Ф. Снєжкін, Р.О. Шапар, Д.М. Чалаєв, В.С. Шаврин, В.М. Пазюк // Промышленная теплотехника. — 2010. — Т. 32, № 5. — С. 42-47. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.
series	Промышленная теплотехника
work_keys_str_mv	AT snêžkínûf íntensifíkacíâprocesusušínnânasínnêvogozerna AT šaparro íntensifíkacíâprocesusušínnânasínnêvogozerna AT čalaêvdm íntensifíkacíâprocesusušínnânasínnêvogozerna AT šavrinvs íntensifíkacíâprocesusušínnânasínnêvogozerna AT pazûkvm íntensifíkacíâprocesusušínnânasínnêvogozerna
first_indexed	2025-07-05T11:39:03Z
last_indexed	2025-07-05T11:39:03Z
_version_	1836806878705745920
fulltext	ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №542 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ УДК 664.72 Снєжкін Ю.Ф., Шапар Р.О., Чалаєв Д.М., Шаврин В.С., Пазюк В.М. Інститут технічної теплофізики НАН України ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСУ СУШІННЯ НАСІННЄВОГО ЗЕРНА Наведено результати кінетики сушіння зерна, встановлені режи- ми збезводнення та розроблені шляхи інтенсифікації проце- су, засновані на застосуванні сушильного агенту з низьким вологовмістом. Приведены результаты кине- тики сушки зерна, установлены оптимальные режимы его обезво- живания, разработаны пути интен- сификации процесса, основанные на использовании сушильного агента с пониженным влагосодержанием. The results of drying kinetics of grains are presented, the optimum modes of grain dehydration are determined, the ways of the process intensification based on the use of drying agent with lowered moisture content are developed. d – вологовміст теплоносія; g – питоме навантаження матеріалу; t – температура теплоносія; V – швидкість теплоносія; W – вологість по відношенню до абсолютно сухої маси матеріалу; τ – час. Вступ Сьогодні приблизно 15 % світового вро- жаю втрачається через незадовільне його зберігання. В Україні такий показник значно вищий. Одним із чинників, що впливає на його втрати, висока вологість зібраного зерна. При підвищеній вологості збільшується біологічна активність мікроорганізмів і інтенсивність ди- хального процесу в самому насінні. Доведен- ня вологості зернових культур до кондиційної, величина якої забезпечила б уповільнення зро- стання мікроорганізмів і створення несприят- ливих умов для їхнього виживання, досягаєть- ся сушінням. На сушіння витрачається до 20 % всіх енерговитрат необхідних на вирощування і збір врожаю. В Україні до 80 % сушильних установок припадає на морально і фізично застарілі прямоточні зерносушарки ДСП-32, близько 10 % складають модернізовані моделі А-ДСП-50. Незначну частину займають рециркуляційні зерносушарки РД та зерносу- шарки імпортного виробництва, доля яких за останні роки нестримно зростає. Так, практично монопольне становище серед постачальників сушарок до України посідають дві країни – США та Польща, які контролюють 84 % всіх обсягів імпорту. Значного попиту набувають сушарки середньої та малої продуктивності [1, 2]. Термолабільні властивості зернових куль- тур вимагають ретельного підходу до вибору оптимального теплового режиму сушіння з урахуванням гранично допустимих температур нагрівання конкретної культури, її початкової вологості, тривалості процесу, мети подаль- шого призначення. Особливо це стосується сушіння зерна насіннєвого призначення, бо від правильно обраних режимів залежать насіннєві показники та врожай наступного року. Видалення вологи сушінням змінює кількісне співвідношення його складових ча- стин, внаслідок чого змінюється характер взаємодії між вологою та складовими речови- нами зерна. При нагріванні зерна змінюється стан білків, вуглеводів, ліпідів та інших хімічних речовин, які входять до складу зерна, змінюються фізичні, біохімічні, структурно- механічні властивості зерна. Використання жорстких режимів зневоднення спричиняють незворотні процеси, що призводять до зни- ження технологічних характеристик збіжжя. Несприятливі зміни якостей зернових куль- тур можуть розпочатися не тільки через перегрівання, а й через швидке видалення во- логи, що призводить до порушення мікро- і ма- кроструктури тканини зерна. Неприпустимо та- кож пересушування зерна нижче встановленої вологості через зростаючі витрати енергії ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №5 43 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ [3, 4]. При використанні зернових культур як посівного матеріалу критерієм оцінки якості термообробки є його схожість. Головною част- кою зерна є зародок, що складається з живих клітин дуже чутливих до температури, тому температурні параметри сушильного агента жорстко лімітовані. Методи досліджень Дослідження кінетики зневоднення зер- нових культур проводились при наступних параметрах сушильного агента: температу- ра – від 40 до 70 ºС, вологовміст – від 8 до 15 г/кг сухого повітря, швидкість – від 0,2 до 2 м/с. Дослідження проводились як в елемен- тарному, так і в щільному продувному шарі. В якості об’єкта досліджень використано зерна пшениці. За дві доби до проведення дослідів зерно зволожували, для чого визначали масу води [5, 6], яку треба додати для досягнення необхідної вологості. Аналіз одержаних результатів Вибір оптимальних режимів сушіння і методів інтенсифікації ґрунтується на резуль- татах експериментальних досліджень за умов забезпечення максимального видалення во- логи, мінімальної тривалості процесу та до- сягнення належної якості зерна і високих техніко-економічних показників. Температуру сушильного агенту, як основного параметра, що впливає на інтенсивність процесу, вибирають виходячи з установлених значень максимально допустимої температури зерна, його початкової вологості, а також способу ведення процесу. На рис. 1, а наведено криві кінетики сушіння W = f(τ) зерна в діапазоні температур: 40, 50, 60, 70 ºС. Аналіз графічного матеріалу свідчить, що з підвищенням температури тривалість процесу скорочується в 2…5 разів. Побудовані криві швидкості сушіння рис. 1, б в координатах dW/dτ = f(Wпр) пока- зують, що на стадії прогрівання швидкість сушіння збільшується до свого максимального значення, потім знижується. Найінтенсивніша швидкість видалення вологи спостерігається в режимі теплоносія 70 ºС, в низькотемператур- ному режимі 40 ºС швидкість сушіння падає майже втричі. Аналіз температури матеріалу в дослідженому діапазоні температур показав, що вже через 1,5 хв. від початку сушіння в режимі 70 ºС та на другій хвилині в режимі 60 ºС тем- пература зернини сягає 50 ºС, наприкінці про- цесу – 67 та 57 ºС відповідно. Враховуючи, що гранично допустима температура нагрівання зерна насіннєвого призначення коливається в межах 45…50 °С [7, 8, 9], можливості при- скореного конвективного сушіння завдяки зростанню температури сушильного агенту обмежені, оскільки навіть невисокі її значення негативно вплинуть на насіннєві властивості зернових культур. При температурі теплоносія 50 ºС, при відповідній початковій вологості зерна, інтенсивність процесу, в порівнянні з вищев- казаними, знижується, але, як видно з рис. 2, температура матеріалу стрімко зростає тільки на початку процесу і знаходиться в межах допустимої температури нагрівання зер- на. Найменший перепад температур між матеріалом і сушильним агентом складає ∆t = 5 ºС. Отже, саме цей тепловий режим су- шильного агента прийнятий за оптимальний і подальші дослідження проводились у за- значеному режимі. Сушіння зерна в режимі теплоносія 40 ºС виключається через надмірну тривалість процесу, і як наслідок, додаткові енерговитрати. Початкова вологість свіжозібраного збіжжя варіюється в залежності від виду культури, метеорологічних умов під час збирання врожаю, умов зберігання до теплової обробки, тощо. Результати експериментальних досліджень свідчать, що із збільшенням початкової величи- ни вологості лише з 19 до 22 % тривалість про- цесу зростає на 60 %. На рис. 3 приведено результати експери- ментальних досліджень щодо впливу пито- мого навантаження зерна у вигляді кривих сушіння. Аналіз побудованих кривих сушіння показує, що збільшення питомого навантажен- ня зерна вдвічі призводить до уповільнення ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №544 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ вологовіддачі, швидкість сушіння зменшується, тривалість процесу зростає на 25 %. Таким чином, проведені дослідження пока- зали вплив режимних параметрів сушильного агента на кінетику процесу. Узагальнюючи ви- щенаведене, можна сказати, що зміна режимів сушіння впливає на інтенсивність проце- су, характер кривих залишається незмінним. Оптимальні значення параметрів виявляються за умов підвищення інтенсивності процесу і якості кінцевого продукту, що пред’являються до насіннєвого зерна відповідно з ГОСТ 28293 – 89 [3]. Результатами наших попередніх досліджень встановлено, що при сушінні термолабільних матеріалів, коли інтенсифікація процесу обме- жена величиною гранично допустимої темпера- тури, що ми і маємо в даному випадку, впливати на інтенсивність процесу масопереносу мож- ливо змінюючи вологовміст сушильного агенту [10]. Це особливо важливо за умови низькотем- пературного сушіння збіжжя насіннєвого при- Рис. 1. Вплив температури теплоносія на кінетику сушіння зерна при V = 1,6 м/с; g = 2,58 кг/м2; d = 10 г/кг сухого повітря: 1 – t = 70 ºС; 2 – 60; 3 – 50; 4 – 40 ºС. а) – W = f(τ); б) – dW/dτ = f(Wпр). а) б) ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №5 45 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ Рис. 2. Зміна температури зерна і швидкості сушіння t =50 ºС; V =1, 6 м/с; g = 2, 58 кг/м2; d = 10 г/кг сухого повітря. Рис. 3. Вплив питомого навантаження зерна на кінетику сушіння при t = 50 ºС; V = 1,6 м/с; d = 10 г/кг сухого повітря: 1 – g = 2,58 кг/м2; 2 – g = 5,17 кг/м2. значення. Відповідно до результататів експеримен- тальних досліджень щодо впливу вологовмісту сушильного агенту на кінетику процесу зневод- нення зерна (рис. 4), при зниженні вологовмісту з 15 до 10 г/кг сухого повітря при температурі матеріалу 45 °С інтенсивність процесу сушіння збільшується до 25 %, а подальше зниження вологовмісту сушильного агенту до 8 г/кг сухо- го повітря забезпечує зростання інтенсивності до 35 % – тривалість перебування зерна у нагрітому стані скорочується. Отже, за раху- ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №546 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ нок зниження вологовмісту сушильного агенту зростає рушійна сила процесу, спостерігається інтенсифікація процесу тепломасообміну. Зниження вологовмісту і ефективне ре- гулювання температури сушильного агента з одночасною утилізацією теплоти конденсації пари вилученої вологи, можна здійснити при використанні конденсаційного методу сушіння в поєднанні з теплонасосним циклом. З цією метою створена конденсаційна зерносушарка ТНЗШ-0,5 з використанням парокомпресій- ного теплового насосу продуктивністю 70…120 кг/год висушеного матеріалу. Питомі витрати електричної енергії на випаровуван- ня вологи залежно від початкової вологості зневоднюваного матеріалу становлять 0,4… 0,7 кВт·год/літр [10]. Згідно з результатами досліджень по впливу різних параметрів і методів сушіння на схожість зернових культур [9], домінуючим фактором, що впливає на насіннєві показники є температура сушильного агента. Найкраща життєздатність насіння спостерігається в режимі низькотемпе- ратурного зневоднення t = 50 °С. Порівняльний аналіз щодо питомих витрат енергії в існуючих зерносушарках показує, що розроблена зерно- сушарка становить гідну конкуренцію відомим сушильним установкам, що підтверджуються даними наведеними на рис. 5. Її невелика продуктивність дає змогу забезпечити тепло- ву обробку малих партій зерна, що особливо ефективно при сушінні насіннєвих культур для фермерських та насіннєво-селекційних госпо- дарств. Висновки За результатами експериментальних досліджень кінетики сушіння зерна насіннєвого призначення встановлені режими його збез- воднення та розроблені шляхи інтенсифікації процесу сушіння, засновані на застосуванні сушильного агенту з низьким вологовмістом. Створена конденсаційна зерносушарка з вико- ристанням теплового насосу дозволяє знизи- ти витрати первинної енергії на видалення 1 кг вологи в 1,5…2 рази. Широке застосуван- ня в зерносушінні конденсаційного методу в поєднанні з теплонасосним циклом дозволить отримати економію палива в обсязі 0,14… 0,16 млн. т у.п. на рік. Рис. 4. Вплив вологовмісту теплоносія на процес сушіння зерна при t = 50 ºC; V = 0,23 м/с; g = 142 кг/м2: 1 – W = 8 г/кг сух. пов.; 2 – 10; 3 – 15 г/кг сух. пов. --- максимально-допустимі питомі витрати [3] Рис. 5. Питомі витрати теплової енергії в існуючих зерносушарках 1 – прямоточна шахтна ДСП-32-ОТ; 2 – рециркуляційна шахтна РД-2-25-70; 3 – пересувна ЗСПЖ-8; 4 – барабанна СЗСБ-8; 5 – теплонасосна ТНЗШ-0,5. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2010, т. 32, №5 47 ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СУШКИ ЛИТЕРАТУРА 1. Семерак Р.Р. Как сохранить выращен- ный урожай? // Ексклюзив. – 2007.– №2.– С.27. 2. Бондар О. Сушильне та очисне облад- нання для зерна//Agroexpert.–2009.– № 11.– С. 102–105. 3. ГОСТ 28293 – 89. Зерносушилки шахт- ные. Показатели энергопотребления. – М.: Изд- во стандартов, 1990 – 4 с. 4. Резчиков В.А., Савченко С.В. Энер- госберегающие технологии сушки зерна / I Mеждународная научно-практическая кон- ференция «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажност- ная обработка материалов)». Труды конферен- ции.– Т.4, М.: – 2002. – С.35–38. 5. Фертман Г.И., Шойхет М.И. Биохими- ческие и технологические основы бродильных производств.– М.: Пищевая промышленость, 1970. – 248 с. 6. Сычугов Н.П., Наймушин М.И. Исле- дование процесса сушки зернового слоя при- менительно к технологическому процессу сушилки СБНД-10 / I Международная научно- практическая конференция «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка матери- алов)». Труды конференции.– Т.4, М.: 2002. – С. 44–47. 7. Станкевич Г.М., Страхова Т.В., Атана- зевич В.І. Сушіння зерна.– К.: Либідь, 1997.– 352 с. 8. Авдеев А.В., Авдеева А.А., Начинов Д.С., Тухватуллин М.М. Сушка зерна и зерновых смесей повышенной и высокой влажности // Наукові праці ОНАХТ, випуск № 29.– Т.2.– C. 33–37 9. Ю. Снєжкін, Р. Шапар, Ж. Петрова, Д. Чалаєв, В. Шаврин. Сушити насіннєвий ріпак оптимально за температури 50 ºС конденсаційним методом. // Зерно і хліб.– 2007.– № 1.– С. 52. 10. Снєжкін Ю.Ф., Чалаєв Д.М., Шаврин В.С., Шапар Р.О., Хавін О.О., Дабіжа Н.О. Викори- стання теплових насосів у процесах сушіння. // Промышленная теплотехника. – 2006. – Т. 28, № 2.– С. 106 – 110. Получено 14.05.2010 р.

Інтенсифікація процесу сушіння насіннєвого зерна

Institution

Similar Items