Technologie sušení zrna – režimy a parametry pro sušení osiva a potravinářského zrna – Expert-Agro Group

Sušení zrna je důležitou technologickou etapou, která završuje zpracování zrna, při kterém se suroviny přivedou na požadovanou vlhkost. Vlhkost zrna po vysušení je obvykle 14 %. Po sklizni semenného produktu (pšenice, luštěniny, obiloviny nebo olejnatá semena) je nutné z něj odstranit přebytečnou vlhkost. Je důležité, aby technologie sušení zrna zajistila minimální spotřebu paliva, minimální poškození (lámání) zrna a také zaručovala správný režim sušení, který umožní fyziologické zrání a zlepšení kvality zrna. Každé zrno má rádo své tepelné podmínky, druhy zrn mají různé velikosti, nebezpečí požáru, abrazivnost, každé palivo má také své vlastní vlastnosti. Určitý typ sušení obilí funguje pro některé plodiny dobře, ale pro jiné špatně a nelze jej obejít. Proto vždy hledáme sušičku obilí se správným vyvážením pro a proti.

Hlavní cíle a cíle zpracování a sušení zrna

• sušení zrna semen ─ 43-45°C;
• potravinářské a krmné obiloviny ─ 53-55°C.

Výsledky sušení zrna

Proces sušení zrna poskytuje řadu pozitivních změn sklizené vlhké plodiny zrna:

1. Zrání obilné hmoty. Sušení zrna podporuje jeho rovnoměrné rozložení, sušení a zrání. Po ztrátě vlhkosti se urychluje proces dozrávání plodin (sušení čerstvých zrn pšenice, prosa, ječmene atd.).
2. Dezinfekce kultury. Když vlhkost zrna klesá, vitální aktivita škodlivých mikroorganismů přítomných v produktu prudce klesá.
3. Zlepšení a udržení kvality. Zpracování zrna může zlepšit jeho třídu a vlastnosti potravin. Vysoce kvalitní sušení v sušárně obilí vám umožňuje přivést surové produkty k vynikající kvalitě, a tím přivést vaši společnost na nové trhy, konkurovat jiným podnikům a rozvíjet vaše podnikání.
4. Uchování produktu pro dlouhodobé skladování. Sušení obilí na semena je proces konzervace plodin, aby se semena uchovala do příští sezóny.

Princip činnosti sušičky obilí

Proces sušení obilí v sušičce obilí (nejdůležitější zařízení u výtahu) spočívá v sušení obilných plodin na standardní vlhkost (často je to 14 %). Kvalitní, technologicky správné a včasné sušení obilných plodin bude klíčem k jejímu dlouhodobému skladování a splnění požadavků trhu.

Sušička obilí je výtahové zařízení, které se vybírá v závislosti na druhu plodin, které budou na zařízení zpracovány, a také na tom, pro jaké účely bude obilí použito.

Proces provozu sušicí jednotky je v závislosti na modelu organizován zásadně odlišnými způsoby:

• kontakt (výrobek ztrácí vlhkost na povrchu krbové pece, která je rovnoměrně vyhřívána po celé ploše;
• plyn (ohřátý vzduch se mísí s množstvím jiného plynu);
• vzduch (horký vzduch prochází daným směrem).

Sušička obilí je zařízení, jehož principem činnosti je spalování paliva a přenos tepelné energie do obilného produktu za účelem snížení jeho vlhkosti. Tyto jednotky jsou navrženy jako stacionární (pevně instalované) a mobilní (je možné je přemístit do různých prostor areálu závodu).

Všechny typy sušáren obilí jsou vybaveny ohřívací pecí (pecí) a komorou pro sušení surovin. Topná kamna mohou pracovat na dřevo, uhlí, rašelinu, plyn a naftu. V závislosti na typu a provedení jednotek na sušení obilí se jejich komory liší tvarem a objemem (v závislosti na produktivitě).

Během procesu sušení v komoře může být směs zrna stacionární (vsádkové sušičky) nebo plynule pomalu se pohybující (kontinuální jednotky). Konvekční výměna tepla je hlavním způsobem přenosu tepelné energie z pece do obilné hmoty téměř ve všech moderních sušících zařízeních.

Konvekce je přenos tepla pohybujícími se proudy ohřátého vzduchu, směsi vzduchu se spalinami nebo kapalinou.

Vzduch přijímá teplo dotykem horkého povrchu topeniště nebo kovových trubek s horkými plyny uvnitř.

Zařízení na sušení obilí

Sušičky obilí se liší především typem provedení. Jsou to bubnové, mobilní, sloupové, věžové, karuselové a šachtové.

Těžko říci, který typ provedení je v zemědělských podnicích běžnější, ale farmy, které rozvíjejí a zvětšují plochu orné půdy, kupují převážně důlní sušičky obilí.

Spolupráce s lídry v oboru a renomovanými podniky minimalizuje riziko plýtvání penězi za zastaralou technologii.

Obilný materiál musí být vysušen, pokud je jeho počáteční vlhkost (po sklizni) vyšší než 15 %. Klasifikace sušiček obilí podle typu zahrnuje následující jednotky:

Důlní sušičky. Jedná se o zařízení s nepřetržitým provozem používané po celou sezónu. Tento typ sušičky má pracovní komoru uspořádanou ve formě hřídele, přes kterou jsou umístěny boxy pro přívod ohřátého vzduchu.

Bubnové sušičky. Pracovní kapacitou takové jednotky je buben s lopatkami míchajícími zrnovou hmotu

Recirkulační sušičky. Zařízení provádí sušení zrna pro libovolný účel na požadovanou vlhkost v jednom průchodu. Tyto typy sušiček obilí fungují tak, že se krátce zahřáté obilí mísí s vlhkým obilím.

Podlahové sušičky. Jedná se o komoru s připojeným ohřívačem a ventilační jednotkou. Rozložení vlhkosti po výšce je heterogenní. Při výšce násypu 1 metr se vlhkost může pohybovat od 12 do 16 % zdola nahoru.

Sloupové (modulární) sušárny obilí. Tento typ zařízení umožňuje zvýšit kapacitu (přidávání nových modulů), když se zvětší rozsah výroby nebo když je dobrá sklizeň, kterou je potřeba zpracovat v krátkém čase.

Horizontální sušičky

Další oblíbenou jednotkou, která je preferována mnoha zemědělskými podniky, je sloupová (modulární) sušárna obilí. Zařízení sušárny obilí je založeno na příčném přívodu horkého a studeného vzduchu vrstvou obilí prosakující mezi perforované stěny. Hlavními pracovními částmi sušáren obilí jsou sušicí komora, nakládací a vykládací zařízení, spalovací jednotka se sušícím ventilátorem. Sušička obilí je dále vybavena přívodním potrubím chladiva, obslužnou plošinou, elektrickým vybavením a systémem zrní. Mezi dvěma sloupy, které tvoří sušicí komoru, je prostor uzavřen. Nakládací zařízení je umístěno nad sušicí komorou. Skládá se z rámu pokrytého stěnami, dále z vyrovnávacího šneku a rozdělovače. Senzory umístěné na rámu udržují určitou úroveň zrnitosti. Pro účely servisu těchto senzorů. Servisní platforma byla speciálně vytvořena pro servis snímačů hladiny produktů. Každá sušící kolona je rozdělena na 6 sekcí pokrytých děrovanými plechy. Pět horních sekcí se používá k sušení obilných produktů a jediná spodní sekce je určena k chlazení suchého zrna.

Typy a konstrukce sušáren obilí

Podle charakteru použití se sušárny obilí dělí na stacionární a mobilní. Stacionární jsou instalovány v samostatných budovách nebo speciálních prostorách.Zcela rozšířené jsou stacionární otevřené sušárny obilí, ve kterých je pouze topeniště a některá zařízení chráněna před atmosférickými vlivy. Mobilní sušárny obilí jsou namontovány na různých podvozcích.

Typy sušiček obilí se liší podle následujících základních konstrukčních prvků:

1. Princip činnosti: konvekční a kontaktní.
2. Charakter práce je kontinuální (nepřetržitý) a dávkový (sila a komory).
3. Druh vysoušedla – ohřátý vzduch a vzduch + spaliny.
4. Směr pohybu vzduchu:

• přímo skrz;
• protiproud;
• přejít;
• s proměnnou.

Jak víte, sušení obilí je důležitou závěrečnou fází celého výrobního procesu. Jeho správné provedení zajišťuje zrání a dlouhodobé skladování, dosažení požadované třídy a kvality surovin. Tato operace je však poměrně náročná na zdroje, takže vývoj pokročilejších a účinnějších zařízení zůstává relevantní.

K sušení zrna obilovin, luštěnin, olejnin a kukuřice se dnes používají různá provedení stacionárních i mobilních sušáren obilí. Nejoblíbenější typy jsou šachtové, žaluziové, věžové, bunkrové, pásové, dopravníkové a sloupové. Většina z nich může pracovat jak v režimu přímého proudění, tak v režimu recirkulace. Sloupové sušárny zrna se přitom s úspěchem používají pro sušení velkozrnných plodin, jako je kukuřice, luštěniny, ale i rýže, pšenice a ječmen. Vyznačují se poměrně jednoduchou konstrukcí a vysokou montážní připraveností, což umožňuje implementaci modulárního principu pro zvýšení produktivity. Typicky je takové zařízení konvekční a může pracovat na kapalné nebo plynné palivo. V druhém případě pracují sušárny bez výměníku tepla, takže obilí je ošetřeno směsí vzduchu a produktů spalování.

Typicky jsou sušící a chladicí zóny kolonových sušáren zrna tvořeny paralelními perforovanými kolonami s tlakovými komorami mezi nimi, kam je přiváděno sušicí činidlo nebo chladicí vzduch. V těchto vysokých šachtách jsou pro zlepšení rovnoměrnosti procesu a zabránění přehřívání surovin instalovány invertory, pomocí kterých se zrno pohybující se gravitací v koloně periodicky pohybuje od místa vstupu do vrstvy sušícího činidla k výstupu z ní. Taková základní konstrukce, která nerozděluje výtlačnou komoru na zóny, však neumožňuje odvádění odpadního chladícího vzduchu a sušícího prostředku, což výrazně snižuje její účinnost. Již dříve bylo stanoveno, že u přímoproudých sušáren zrna, které zahrnují kolonový typ, bez předběžného ohřevu zrna, použití chladicího vzduchu a použitého sušícího činidla, nepřesahuje faktor účinnosti s nepřímým nebo přímým ohřevem 42, resp. 49,2 %. Spotřeba tepla je v tomto případě 5985 a 5110 kJ/kg vypařující se vlhkosti. Zároveň lze při provádění této operace zvýšit účinnost stroje v průměru na 56,9–64,5 % a snížit spotřebu tepla na 4418–3898 kJ/kg kapaliny, resp.

Dnes jsou na trhu dostupné různé sloupové sušárny zrna. V zařízení SZM je tedy realizováno tradiční řešení likvidace odpadního chladicího vzduchu tak, že je přiváděn ventilátorem, aby se při nasměrování do generátoru tepla mísil s atmosférou. Míchací komora je však samostatným zařízením, což výrazně zvětšuje rozměry jednotky. Navíc tato konstrukce znesnadňuje likvidaci nenasyceného vysoušecího činidla. Obdobný systém mají modulární sloupové sušárny zrna GSCOR. Podle specialistů výrobce může zbavení se chladicího vzduchu vést k úspoře paliva až 30 %. Charakteristickým rysem těchto horizontálních sušiček je instalace ventilačního zařízení mimo tlakové komory, což umožňuje provoz jak na zkapalněný a zemní plyn, tak i na motorovou naftu. Nadměrné prodlužování sušáren zrna s jednostranným přívodem prostředku a chladicího vzduchu do čerpací sekce však způsobuje nerovnoměrné sušení a ochlazování surovin po délce horizontální komory v důsledku neúměrného rozložení prostředku a vzduchu.

Pro vyřešení stávajících problémů a zvýšení produktivity byly vyvinuty vertikální sloupové sušárny zrna s tepelným generátorem a ventilátory a hořáky umístěnými ve spodní části vzduchotlaké komory. Tato konstrukce umožňuje snížení spotřeby materiálu díky optimálnímu řešení plánování. Vertikální provedení sušárny obilí Brock například zajišťuje rovnoměrný pohyb obilí po koloně, optimalizuje distribuční systém a využití chladicího vzduchu přiváděného do hořáku z venkovního prostoru díky podtlaku vytvářenému odstředivým nebo axiálním ventilátorem. Podle výrobců lze odstraněním takového vzduchu snížit náklady na energii na sušení až o 25 %. Konstrukce vertikální kolonové sušárny zrna typu DS-DSB vytvořená firmou DeLux poskytuje možnost recyklace nejen použitého chladicího vzduchu, ale i části sušícího prostředku ze spodní části zařízení, což podle odborníků společnosti sníží energetické náklady na proceduru o 30-50 %. Odpadní vzduch a vysoušecí prostředek musí v tomto případě vstupovat do sacího otvoru ventilátoru hořáku přes lichoběžníkové komory výměníku tepla umístěné vodorovně v šachtě kolony.

Takové technické řešení však znesnadňuje řízení procesu sušení, kdy je nutné současně regulovat průtok vzduchu pro spalování a upravovat teplotu ohřevu a chlazení zrna. Pro odstranění této situace byly provedeny změny konstrukce vertikální sloupové sušárny obilí související s instalací ventilátoru pro chlazení suroviny a oddělení sušící a chladicí zóny. Promítly se do zařízení, které společně vyrábí JSC Melinvest a společnost QED. V něm je sušící zóna zase rozdělena na horní zónu, kde se sušící prostředek nasycený vlhkostí vypouští ven, a spodní zónu, odkud se likviduje.

Téměř všechny kolonové sušárny s hořákem umístěným ve vzduchotlaké komoře pracují na přírodní nebo zkapalněné plynné palivo. Toto řešení, aby se snížily náklady na energii a zvýšila účinnost procesu, umožňuje v tomto provedení využití chladicího vzduchu a částečně i sušidla. K tomu jsou ze spodní části sušící zóny směrovány ventilátory z chladicí zóny a generátoru tepla do směšovací komory, ve které je působením ventilátoru hořáku vytvořeno vakuum. Podle vývojářů takový mechanismus umožňuje využít až 48 % spotřebovaného nenasyceného sušícího činidla a veškerého použitého chladicího vzduchu. Navíc podle výpočtů založených na technických charakteristikách stroje MiniMax, který je obdobou sloupové sušárny zrna Astra, byla účinnost takové jednotky 68,8%. Umístění generátoru tepla ve vzduchotlaké komoře s otevřeným plamenem mezi hřídelemi zároveň prudce zvyšuje nebezpečí požáru a výbuchu sušárny z důvodu možného vzniku jisker z prašného vzduchu a cizích látek vstupujících k likvidaci, které nelze ze zrna zcela eliminovat. Proto specifikovaná konstrukce pracuje pouze na plynné palivo a není určena pro provoz na kapalné palivo kvůli výraznému zvětšení délky hořáku a dodatečné tvorbě jisker.

NA JAKÉKOLI PALIVO

Pro vytvoření procesního diagramu pro sušičku obilí s využitím sušidla a chladicího vzduchu při provozu na kapalné nebo jiné druhy paliva byly provedeny výpočty a zpracována projektová dokumentace. Dále byla vyrobena samotná jednotka a byly provedeny výrobní testy. Pro provedení tepelných a aerodynamických výpočtů byl vyvinut návrh sloupové sušárny zrna včetně přepážky, která rozděluje sušicí zónu s nastavitelnými ventily na horní a spodní zónu, přičemž směšovací sekce je oddělena od chladicí zóny a je spojena s první sušící zónou vzduchovodem. Tlakové komory vzduchu a výměník tepla jsou také odděleny přepážkou mezi druhou sušící zónou a chladicí sekcí. Kromě toho je v něm instalován chladicí ventilátor a sušicí ventilátor je instalován venku, to znamená na výstupu z generátoru tepla.

Pro kukuřičné zrno určené pro škrobárenský průmysl byl proveden předběžný výpočet. Kapacita sušičky obilí byla 15 t/h při venkovní teplotě vzduchu 15ºС a relativní vlhkosti 60%. Vlhkost suroviny na vstupu do jednotky byla 19%, po vysušení – 14%, maximální teplota ohřevu dosáhla 45ºС, sušící činidlo na výstupu generátoru tepla – 120ºС. V peci topného zařízení se spalovala nafta a obilí se sušilo čistým vzduchem ohřívaným ve výměníku tepla. Na základě výsledků tepelného výpočtu podle metodiky pro přímoproudovou sušárnu zrna byly stanoveny objemové a hmotnostní průtoky sušidla a chladicího vzduchu. Vyvinuté zařízení s dálkovým generátorem tepla umožnilo používat kapalné nebo jakékoli nekvalitní palivo. Kromě toho nám analýza umožnila určit rychlost filtrace a aerodynamický odpor chladicího vzduchu a sušidla. Když byly tedy přiváděny do první sušící zóny, druhý indikátor se zvětšil s odpovídajícími rozměry analogu v důsledku instalace směšovací komory v oddělení stlačeného vzduchu. Proto bylo na základě výsledků studie rozhodnuto zvýšit výšku první sušící zóny na čtyři metry. V tomto případě byla rychlost filtrace vzduchu, vypočtená na živý průřez děrovaného roštu, 0,35, 0,5 a 0,7 m/s pro chladicí sekci a druhou a první sušící zónu a aerodynamický odpor ventilátorů byl 1160 a 1490 Pa.

K provedení praktického testování byla v podniku SPK „Grudtsyno“, který se nachází v okrese Pavlovsky v regionu Nižnij Novgorod, instalována vyvinutá přímoproudá sušárna obilí sloupového typu. Jednotka byla součástí sušícího a čistícího komplexu, který měl předčištění a šest nádrží typu BV-40 pro rychlé umístění surovin před sušením. Při zkouškách bylo surové obilí po předběžném vyčištění z takových bunkrů korečkovým elevátorem o kapacitě 40 t/h přiváděno do přesušovací nádrže a vstupovalo do první a následně do druhé sušící zóny. Zpracovaný materiál prošel tepelným výměníkem a po ochlazení v chladící zóně byl odeslán přes vykládací zařízení na hřeblový dopravník a poté byl pomocí korečkového elevátoru přemístěn do sušicích zásobníků k expedici do skladu. Čistý ohřátý vzduch z generátoru tepla byl přiváděn do druhé sušící zóny, překonával vrstvu zrna a po smíchání s vyčerpaným chladicím vzduchem byl posílán přes výměník tepla do první sušící zóny, odkud byl vypouštěn do atmosféry, nasycený vlhkostí. Je třeba poznamenat, že zařízení poskytuje možnost vrátit suroviny z něj do přesušovacího zásobníku, pokud je vyžadováno dodatečné zpracování nebo sušení první šarže. Motorová nafta byla do jednotky dodávána ze skladu PHM a maziv.

Testy v podniku byly provedeny na pšeničném zrnu s počáteční vlhkostí až 19,1 % při atmosférické teplotě 6,9–13ºС a relativní vlhkosti 83–93 %. Během dvou experimentů byly tyto hodnoty v průměru 7,8, 12,7 °C a 90 %. Teplota suroviny před sušením byla 12,4–15,4ºС, po proceduře – 23,8–26,5ºС. Hodnota sušícího činidla v první zóně dosáhla 89,4–90ºС, ve druhé – 108–109,5ºС. Na základě parametrů atmosférického vzduchu a tohoto činidla byly stanoveny hodnoty jejich vlhkosti a entalpie, které byly nutné pro další výpočty při snižování tepelné bilance sušárny obilí. Po jejich likvidaci z druhé sušící zóny a zpracování surovin v první sekci bylo sušící činidlo na výstupu z jednotky téměř zcela nasyceno vlhkostí, což svědčilo o vysoké účinnosti procesu.

Při zpracování experimentálních dat byla přepočítána produktivita kolonové sušárny zrna. Použitou normou byl pokyn pro sušení potravin, krmných surovin, olejnin a provoz obdobných zařízení se snížením vlhkosti pšeničného zrna o čtyři a pět procent, jakož i pro plánovanou tunu se snížením tohoto ukazatele z 20 na 14 %. Během analýzy bylo zjištěno, že objemové průtoky vzduchu na vstupu do tepelného generátoru a chladicího ventilátoru byly 28 844 a 17 530 metrů krychlových. m/h, hmotnostní průtok – 35 358 a 21 422 kg/h. Objemový průtok sušícího činidla měřený na výstupu ze sušičky zrna byl 51 330 cu. m/h a hmotnostní je 57 748 kg/h. Bylo také možné zjistit, že údaje z výrobních zkoušek sušárny obilí se dobře shodovaly s vypočtenými hodnotami při snížení obsahu vlhkosti zrna o pět procent. Nesoulad 12,8 a 14,7 % byl vysvětlen mírným přesušením suroviny na 12,8 a 13,7 % místo očekávaných 14 %, aby bylo zajištěno její bezpečné skladování ve vlhkém počasí. Chyba při výpočtu materiálové bilance pro vlhkost odpařenou ze zrna a odebranou ze sušičky zrna s vysoušedlem byla 2,4 %. Navíc odchylka tepelné bilance jednotky podle výsledků testu byla 6,9 %, což lze považovat za uspokojivé.

Výsledky testů tedy ukázaly, že účinnost vyvinuté kolonové sušárny obilí se prakticky shodovala s odpovídající vypočtenou hodnotou její obdoby, jednotky MiniMax, která pracuje na plynné palivo. Dá se tedy konstatovat, že odborníci zachovali původní technická řešení likvidace použitého chladicího vzduchu a sušidla. Kromě toho je navržená instalace schopna provozu na jakýkoli typ paliva.