Разница между начальной и конечной влажностью зерна, выраженная в процентах, называется процентом снижения влажности. Уменьшение массы вследствие снижения влажности зерна, выраженное в процентах, называется процентом убыли в массе. Процент убыли в массе всегда бывает больше, чем процент снижения влажности. Например, чтобы высушить 100 т семян кориандра с влажностью 21% до 15%, т. е. понизить влажность семян на 6%, потеря в массе будет составлять не 6, а 7 т. Это объясняется тем, что влажность до и после сушки отнесена не к одной и той же величине. Действительную убыль в

массе сырья при хранении вычисляют по формуле Дюваля

где а - начальная влажность, %; в - конечная влажность, %.

Процент убыли в массе зерна проще определить по таблице Дюваля, где число в точке пересечения горизонтальной и вертикальной граф показывает процент убыли.

Таблица Дюваля для определения процента убыли в массе зерна при снижении влажности

Снижение влажности, %

Первоначальная влажность, %

Для установления обоснованности изменения массы сырья зерновых эфирномасличных культур в зависимости от изменения их качества необходимо руководствоваться следующим.

1) По влажности и сорной примеси размер убыли в массе не должен превышать разницы, полученной при сопоставлении показателей влажности и содержания сорной примеси по приходу и расходу сырья с пересчетом этой разницы в проценты по формуле

Значения А я Б установлены по следующим формулам:

где В - влажность зерновой массы по приходу, %;

В 1 - влажность зерновой массы по расходу, %;

2) По влажности зерна размер убыли в массе не должен превышать разницы, получающейся при составлении показателей влажности по приходу и расходу с пересчетом этой влажности в процентах по формуле

где а - влажность зерна по приходу, %;

в - влажность зерна по расходу, %.

Сушка является обязательным процессом подготовки зерна в послеуборочный период. Сушке подлежит зерновой материал выше критического уровня - уровень, выше которого начинает проявляться свободная влага. Перед сушкой зерновой материал подготавливается на предварительной очистке. Сушка является самым энергоёмким процессом послеуборочной обработки. На неё приходится 2/3 всех затрат. Процесс сушки основан на сорбционных свойствах зерна, на его способности испарять влагу, при давлении паров воды в зерне выше давления окружающей среды. Чем выше разница между давлениями, тем выше влагоотдача. Процесс сушки можно представить в виде 3 периодов:

• 1)короткий период прогрева, когда сушка идёт медленно из-за пониженной температуры и плохого передвижения влаги от центра к периферии;
• 2)период постоянной скорости сушки - испарение влаги происходит как со свободной поверхности воды из-за постоянной температуры зерна.
• 3)период убывающей скорости, начинается с момента, когда приток влаги из внутренних слоёв оказывается недостаточным.

Процесс сушки включает в себя следующие физические явления: передача тепла от теплоносителя зерну, испарение влаги с поверхности зерна, движение влаги от центра к периферии.

При оптимальном процессе сушки испарение происходит с поверхности зерна. При слишком высокой температуре теплоносителя, влага не успевает переместиться от центра к периферии и испаряется из внутренних слоёв зерна, что приводит к потери качества.

Способы сушки зерновых масс:

Все способы сушки зерна и семян разделяют на две группы: без специального использования тепла (без подвода тепла к высушиваемому объекту); с использованием тепла.

Примером способов первой группы служит сушка путём контакта зерновой массы с водоотнимающими средствами твёрдой консистенции (сухой древесиной, активированным углем) или обработка зерновой массы достаточно сухим природным воздухом. Второй способ основан на создании условий, обеспечивающих повышение влагоёмкости паровоздушной среды, окружающей зерно. В этом случае агентом сушки служит воздух, влагоёмкость, которого значительно повышается в результате нагрева.

Применяют также химическую и сушку природным воздухом с использованием для этого установок активного вентилирования зерновых масс. Сушка сульфатом натрия предложена для семян бобовых культур. Природный - высушенный озёрно-морской минерал мирабилит - или технический сульфат натрия. Сушку ведут, равномерно смешивая агент с семенами перелопачиванием или используя зернопогрузчики.

Воздушно-солнечная сушка - толщина насыпи зерна: основных зерновых культур - 10-20; зернобобовых -10-15. Нельзя сушить зерно на бетонных площадках, прямо на грунте или с подстилкой брезента на грунт. Сушка проходит очень успешно в ветреную погоду, так как выделяющиеся пары воды не задерживаются над поверхностью насыпи. Воздушно-солнечная сушка семян способствует дозреванию свежеубранного зерна и делает его более устойчивым при хранении.

Характеристика основных типов зерносушилок, используемых в сельском хозяйстве:

ь Барабанные - в сушилках такого типа агент сушки действует на зерно во время его пересыпания во вращающемся барабане. В барабане или в рабочей камере укреплены 6 полочек, которые захватывают зерно при вращении барабана. Зерно движется равномерно вдоль барабана за счёт потока агента сушки и подпора зерна. После барабана зерно поступает в охладительную камеру, где остужается до температуры окружающего воздуха. Время нахождения зерна в барабане составляет 15-20 минут, что позволяет установить боле жёсткие режимы обработки, так, например, семенное зерно обрабатывается до 110 0 С. Такие сушилки используются для подсушивания высоковлажного и высокозасорённого зерна. Семенное зерно стараются не сушить на данных сушилках в виду жёстких режимов обработки. Нельзя обрабатывать зернобобовые культуры, рис и кукурузу, так они могут потрескаться. В моём хозяйстве используется сушилка - СЗБС -8А. Рисунок сушилки представлен в приложении В.

ь Шахтные - являются самыми распространенными. Рабочая камера представлена в виде вертикального бункера шахты, внутри шахты имеются металлические короба, которые делают зерновую массу более доступной агенту сушки и равномерно газопроницаемой. Зерно в сушилке движется самотёком. Время нахождения зерна в шахте - 40-60 минут. Сушилки рассчитаны на обработку зерна с влажностью до 30%. Если зерновая масса имеет влажность выше 20% необходимо установить количество пропусков зерна через сушилку, причём на каждом предыдущем проходе температура агента сушки и нагрева зерна должны быть ниже. За 1 проход зерна через сушилку снимается 4-6% влаги. Шахты сушилок в зависимости от влажности зерна могут работать по последовательной или параллельной схеме.

ь Камерные - сушилки периодического действия, зерно в процессе сушки лежит в рабочей камере неподвижно и продувается подогретым воздухом снизу, практически не используются как сушилки. «+» - возможность обработки зерна любого качества любой культуры. В моём хозяйстве используется ОСВ-60 + ВПТ-600.

Рисунки сушилок представлены в приложении В.

Условия и режимы сушки:

Чтобы наиболее рационально организовать сушку зерна и семян, необходимо знать и учитывать следующее:

• - предельно допустимая температура нагрева (до какой температуры следует нагревать данную партию зерна или семян). Перегрев приводит к ухудшению или даже полной потере технологических и посевных качеств. Недостаточный нагрев уменьшает эффективность сушки и удорожает её, та как при меньшей температуре нагрева меньше удаляется влаги. Предельно допустимая температура зерна и семян зависит от культуры, характера использования, исходной влажности.
• - оптимальная температура агента сушки вводимого в камеру зерносушилки - при пониженной температуре агента сушки по сравнению с рекомендуемой зерно не нагревается до нужной температуры или для достижения этого увеличивают срок пребывания в сушильной камере, что снижает производительность зерносушилок. Температура теплоносителя зависит от исходной влажности зерна, назначения, типа сушилки.
• - особенности различных типов сушилок. На барабанных сушилках нельзя сушить зернобобовые, рис, кукурузу, не рекомендуется обрабатывать семена. На шахтных - нельзя обрабатывать зерно с влажностью более 30% и имеющую засорённость соломистой примеси. За один пропуск зерна через барабанные, шахтные сушилки снимается около 6% влаги. В камерных сушилках можно обрабатывать зерно с любой влажностью и засорённостью, но температура теплоносителя не должна превышать максимальную температуру нагрева зерна.

Контроль и учёт работы зерносушилок:

Важнейший показатель технологического процесса - температура нагрева зерна и семян. Его проверяют систематически, для этого отбирают пробы. Пробы помещают в деревянные ящики, через отверстие в крышке в зерно на 6-8 минут вводят максимальный термометр, постоянно передвигая термометр вглубь насыпи. Установленная таким путём температура не должна превышать предельно допустимой температуры нагрева для данной партии. Допускается отклонение не более + /- 3%

Важнейший показатель работы - процент съёма влаги. С этой целью проверяют влажность зерна и семян до, и после сушки. Пробы отбирают после охладительной камеры не реже чем через каждые два часа, а в период установленного режима сушки ежемесячно. Данные заносят в журнал учёта работы зерносушилки и, если температурные режимы в процессе сушки отклоняются от рекомендованных, принимают необходимые меры.

Плановая единица сушки и убыль в массе зерна при сушке.

Производительность сушилок зависит от начальной и конечной влажности зерна и семян, их целевого назначения и культуры, установлен единый показатель - плановая тонна, ил плановая единица сушки, характеризующая снижение влажности 1т продовольственной пшеницы на 6% (с 20 до 14%).

Очень важен учёт изменений массы партии вследствие испарения влаги, так как потери в результате сушки всегда больше, чем процент снижения влажности, так как меняется исходная величина, принимаемая за 100 при вычислении процентов. Процент влажности вычисляют по массе сухого вещества и влаги. Показатель убыли массы Х (%) находят по формуле:

где а и б - влажность зерна до и после сушки, %

Массу зерна после сушки Р 2 (т) находят по формуле:

где Р 1 - масса зерна до сушки, т

Использование активного вентилирования подогретым воздухом для сушки семян:

Повышение температуры воздуха всего на 3-6 0 С значительно увеличивает его влагоёмкость, а следовательно и его сушильную способность. Наибольший эффект достигают при подогреве зерна до температуры 30-35 0 С, а иногда и до предельно допустимой температуры нагрева зерна. Используют бункера активного вентилирования. Продолжительность сушки каждой партии зерна - 1-3 суток. Она зависит от степени подогрева воздуха, исходной влажности зерновой массы и удельной подачи агента сушки. Сушка активным вентилированием создает условия для послеуборочного дозревания, исключает перегрев. Однако, при данном способе неравномерно обогреваются и несколько неравномерно высушиваются по слоям насыпи: нижний слой нагревается и высушивается больше. Сушку заканчивают, когда влажность верхнего слоя насыпи снижается до 16-17%.

Таблица 4.4.1

Режимы сушки семенного зерна в хозяйстве

Культура	Влажность, %	Марка сушилки	Число пропусков	Температура, 0С
Исходная	Конечная		Теплоносителя
Озимая рожь
			ОСВ-60 + ВПТ-600
			ОСВ-60 + ВПТ-600

Рассчитываем производительность сушилок по формуле:

Рс - требующаяся производительность сушильного оборудования, т/час;

Сс - сезонное количество зерна данной культуры, подлежащее сушке,т;

Псм - количество смен (2);

Кс - коэффициент суточного поступления зерна (1,6-1,8);

Влажность зерна – один из наиболее важных показателей его качества, который определяют сразу же после приема. Вода оказывает сильное влияние на само зерно и микроорганизмы на его поверхности. На влажном зерне быстрее развиваются микробы, увеличивается число клещей, насекомых, происходят другие изменения.

Влияние влажности на качество зерна
Влажность – фактор, показывающий долю питательных веществ зерна и длительность его хранения. Чем выше содержание влаги в зерновой массе, тем меньше она содержит питательных веществ и тем быстрее портится. Чрезмерное количество влаги приводит к активации физиологических, физико-химических процессов. Зерно начинает набухать, прорастать, расщепляются высокомолекулярные биополимеры, активизируются ферменты. Снижается натура, сыпучесть зерна, оно становится уязвимым для механических повреждений. Если влажным зерно остается на длительный срок, его хранение и обработка становятся невозможными. В любом случае, выход зерна и качество продукции при использовании влажного сырья снижаются.

Содержание воды в зерне: связанная и свободная влага
Из сказанного выше очевидно, что для улучшения качества зерна и облегчения его переработки необходима сушка. Эту процедуру проводят, учитывая конкретное состояние зерна при влажности.
Прежде всего, влажность зерна определяется отдельно от примесей, поскольку влажность разных культур отличается друг от друга.

Влага в зерне может быть:
механически связанной (иначе называется свободной);
физико-химически связанной;
химически связанной.

Свободная вода удаляется из зерновой массы легче всего. Если хранение зерновой массы организовано правильно, капельножидкой влаги в ней быть не должно. Избыточное количество влаги может образоваться при резких температурных перепадах или попасть в зерновую массу при неисправных стенах, крыше хранилища, т.е. в результате нарушения правил хранения.
Внутри самого зерна вода влияет на физические, химические, биологические свойства зерна, которые определяют его ценность. Выделить химически связанную воду можно, только нарушив структуру белков, жиров, углеводов, в состав которых она входит. Молекулы такой воды уже не обладают свойствами растворителя, поскольку связаны с гидрофильными веществами. Удаление связанной воды приводит к изменению технологических особенностей зерна.

Оценка содержания влаги

Чтобы определить влажность зерна, используют следующую градацию:

Сухое зерно;
средней сухости;
влажное;
сырое.

Эти оценки имеют разное выражение в зависимости от культуры. Для семян бобовых культур этот показатель больше среднего, а для масличных, напротив, меньше.
Разница в показателях объясняется химическим составом и анатомическим строением культуры. Так, масличные содержат большое количество жира, не удерживающего воду. Поэтому вода в подсолнечнике, клещевине и других культурах удерживается в больших количествах в гидрофильной части зерна и активизирует биохимические процессы.

Критическая влажность зерна
В очень сухом зерне интенсивность дыхания крайне низкая. Наоборот, сырое зерно, если оно не охлаждено, имеет свободный доступ воздуха, активно дышит, теряя до 0,2% сухого вещества в сутки.
Уровень влажности, при котором в зерне возникает свободная влага, а также резко увеличивается интенсивность дыхания, называют критической. Ее величины различны для каждого конкретного вида культуры.

Бобовые (горох, фасоль, чечевица) – 16%
Рожь, ячмень, пшеница – 15 – 15,5%
Сорго, просо, кукуруза – 13 – 14%
Среднемасличный подсолнечник – 10%
Высокомасличный подсолнечник – 7 – 8%

Для основных злаковых культур приемлемой обычно считается влажность до 14%. При такой влажности зерно можно хранить в насыпи высотой до 30м и более.
Средне-сухое зерно дышит уже в 2 – 3 раза интенсивнее, чем сухое, однако имеет малый газообмен, поэтому хранится достаточно хорошо. Влажное зерно дышит в 5 – 8 раз активнее, чем сухое, сырое зерно – в 20 – 30 раз интенсивнее сухого.
Имея влажность ниже на 2 – 3% от критического покзателя, зерновая масса долго сохраняет всхожесть, если обеспечено достаточное количество кислорода. Если кислорода не хватает, зерно теряет посевные свойства в первые месяцы хранения.

Методы определения влажности
Влажность зерна может определяться прямыми и косвенными методами. Когда зерно поступает на хлебоприемные пункты, требуется быстро определить, куда направлять партию: на длительное хранение в силос элеватора, в склад активного вентилирования, в зерносушилку.

Использование электровлагомера.
Определение влажности с помощью электровлагомера – экспресс-метод, который позволяет провести анализ в течение нескольких минут. Он основан на электропроводности зерна, которая зависит от содержания в нем влаги. Сухое зерно имеет свойства диэлектрика, во влажном состоянии оно становится полупроводником.
Для измерения влажности применяется прибор ЦВЗ-3. В нем зерно попадает в пространство между электродами, по которому пропускается электрический ток. Уже через 3 – 5 минут на цифровом табло прибора сразу показывается влажность зерна в процентах. Большое преимущество метода – высокая скорость. Однако, по точности он заметно уступает стандартному способу определения влажности. Показатели электропроводности могут измениться из-за нескольких факторов: температуры зерна и пространства между зернами, наличия примесей, химического состава культуры. Влияние этих факторов учитывается в электровлагомере, где в зависимости от названных показателей меняется код и режим работы.

Основной стандартный метод
Излишняя влажность зерна чаще всего устраняется с помощью обезвоживания в воздушно-тепловом шкафу. Температура и продолжительность сушки при этом способе фиксированы. После просушивания определяются потери размолотого зерна.
Метод часто используется хлебоприемными, перерабатывающими предприятиями. Он проходит в несколько этапов:

Предварительное измерение влажности при помощи электровлагомера;
сушка (при влажности более 17%);
подготовка к работе эксикатора, бюксов, сушильного шкафа (СЭШ-3М);
собственно измерение.

Определение влажности стандартным методом, без предварительной сушки.
Применяется для зерна с влажностью менее 17%. Предварительная влажность измеряется на электровлагомере. Затем для уточнения показателей влажность определяется с помощью гравиметрического метода.
1. За основу расчетов берутся ГОСТы, определяющие норму влажности крупы, муки, отрубей.
2. Навеска зерна (20 г) размалывается в течение 30 сек. на лабораторной мельнице. Измельченное таким образом зерно (шрот) помещается в банку с притертой пробкой и перемешивается.
3. Из пробы (разных мест) отбирается 2 навески массой 5 г (допускается погрешность в 0,01 г) и помещаются в 2 заранее взвешенные бюксы.
4. Бюксы ставят в открытом виде в сушильный шкаф, предварительно нагретый до 140° С. Затем температура убавляется до 130° С и оставляется на 40 мин. Это стандартное время для всех зерновых культур, кроме кукурузы. Молотое зерно кукурузы высушивается в течение 60 мин.
5. Из сушильного шкафа бюксы вынимаются щипцами и ставятся для охлаждения на 20 мин. в эксикатор.
6. Обе бюксы взвешивают. Значение влажности определяется по разности масс двух бюкс с зерновой навеской до высушивания и после. Из двух определений берется среднее арифметическое. Если разница между показателями из двух бюкс будет составлять более 0,2%, то анализ нужно повторить.

Определение влажности с предварительным подсушиванием.
Подсушивание необходимо для зерна, имеющего влажность выше, чем 17%.
1. На технических весах отвешивается зерно в количестве 20 г, помещается в бюксу диаметром 10 см. Зерно в бюксе подсушивается в сушильном шкафу при температуре 105° С в течение 8 – 12 мин.
2. Бюксы остужаются в течение 5 мин. и взвешиваются. После взвешивания зерно измельчается в течение 30 сек. на лабораторной мельнице, обезвоживается.
3. Влажность зерна измеряется по следующей формуле:
W = 100 - (mЗ - m4) * (ml - m2)
Здесь ml – это масса навески молотого зерна до высушивания, m2 – масса навески после высушивания, mЗ – масса навески целого зерна до высушивания, m4 – после высушивания.
При использовании предварительной просушки расхождение результатов между пробами из двух бюкс допускается не более 0,2% для зерновых культур, не более 0,7% – для кукурузы и бобовых.
Кроме перечисленных способов, влажность зерна определяется иными методами: химическими, дистиляционными, спектрально-оптическими, экстракционными.

В соответствии с Инструкцией по сушке зерно после зерносушилки должно выходить с температурой, не превышающей на 100С температуру атмосферного воздуха. Это определяет, особенно в летний период уборки урожая, относительно высокую температуру зерна, направляемого в зернохранилище, достигающую 30-350С. Кроме того, зерно после сушки может выходить из зерносушилки с колебаниями по влажности, достигающими 0,5-1,0%, в результате неравномерности по влажности сырого зерна, поступающего на сушку, а также возможной недостаточной автоматизации параметров процесса сушки: колебаний температуры и расхода сушильного агента, неравномерности движения зерна по сечению сушильной шахты, засоренности выпускных устройств и т.д.

Снизить температуру просушенного зерна до поступления его в зернохранилище можно с использованием специальных охладительных шахт (колонок), устанавливаемых возле зерносушилок. Однако более предпочтительным является применение метода «драйаэрации», когда зерно выпускают из зерносушилки с влажностью на 1,0-1,5% превышающей критическое значение для сухого зерна и, после отлежки, медленно охлаждают. При этом охлаждение зерна может осуществляться как в специальных охладителях зерна, так и непосредственно в зернохранилищах: зерноскладах и силосах элеваторов.

В процессе «драйаэрации» происходит не только выравнивание зерновой массы по влажности и температуре, но и досушивание зерна. Подобная технология наиболее эффективна для сушки сильных и ценных сортов пшеницы, семенного зерна, а также зерновых культур, подверженных трещинообразованию при сушке - риса, кукурузы, бобовых культур.

При медленном охлаждении этот способ позволяет использовать для испарения влаги из зерна теплоту, аккумулированную зерновой массой в большей степени, чем при относительно быстром охлаждении в охладительной зоне зерносушилки. При этом отлежка (термостатирование) зерна перед его охлаждением служит для выравнивания влаги в зерновках, распределение которой в конце процесса сушки неравномерно. Кроме того, при использовании такой технологии предотвращается пересушивание зерна, сохраняется его качество, повышается производительность и коэффициент полезного действия зерносушилок.

Исследования проведены на стендовой установке представляющей собой блок из трех теплоизолированных колонок высотой 2350 мм каждая, внутренним диаметром 250 мм, установленных на общей раме и соединенных последовательно при продувке воздухом. В каждой колонке на расстоянии от газораспределительной решетки 200, 650, 1100,1550 и 2000мм расположены съемные сетчатые кассеты для отбора зерна и измерения его влажности и хромель-копелевые термопары для измерения его температуры .

Исследования проведены на зерне риса сорта «Спальчик» и пшеницы сорта «Вега» влажностью соответственно 16,2-17,2% и 15,1-18,5%, температурой нагрева 37,1-55,0 и 43,3-53,0°С. Температура охлаждающего атмосферного воздуха изменялась от 8 до 200С, относительная влажность воздуха - 50-80% , высота слоя зерна - 1,6-6,0 м, скорость фильтрации воздуха в слое - 1,7-22,8 см/с, удельные подачи воздуха составляли 19-334 м3/(ч·т).

При охлаждении зерна в плотном слое в зависимости от скорости фильтрации воздуха могут возникнуть существенные различия в температуре и влажности верхнего и нижнего слоя зерна (рис.1). Как видно из графика при охлаждении нагретого зерна в плотном слое значительной высоты это различие зависит от скорости фильтрации воздуха. Например, для зерна начальной влажности 16,7% при высоте слоя 4,2 м и низкой скорости фильтрации воздуха 4,9 см/с верхний слой увлажняется, и даже через 10 часов вентилирования не снижает свою влажность ниже начального значения, а расхождение в температурах верхнего и нижнего слоя максимальное.

Рис.1. Изменение температуры (а) и влажности (б) верхнего и нижнего слоев риса-зерна в процессе охлаждения: 1 - скорость фильтрации воздуха Vф = 4,9 см/с; 2 - 8,4; 3 - 12,2; 4 - 22,8; 5 - температура охлаждающего воздуха. Высота слоя зерна Н0 = 4,2 м, начальная температура зерна?н =500С, начальная влажность зерна Wн = 16,7%; о - верхний слой зерна; . - нижний слой зерна.

С увеличением скорости фильтрации воздуха до 12,2 см/с охлаждение верхнего слоя происходит с началом процесса, а разность температур между верхним и нижним слоем уменьшается. При этом уменьшение температуры нижнего слоя может достигать значений даже ниже температуры воздуха за счет испарения влаги из зерна.
С уменьшением скорости фильтрации воздуха несколько увеличивается вынос влаги в верхний слой зерна, одновременно увеличивается количество испаренной влаги из нагретого зерна в процессе охлаждения. При этом влажность верхнего и нижнего слоев зерна снижается соответственно на 0,7 и 1,3% (рис.2). Полученные экспериментальные данные подтверждают вывод о необходимости в процессе «драйаэрации» установления оптимального значения скорости охлаждения зерна после сушки для максимального испарения из него влаги за счет теплоты, ранее пошедшей на нагрев зерна. При этом после охлаждения температура зерна в нижнем и верхнем слоях зерновой насыпи была соответственно на 2,7 и 1,7 ниже температуры охлаждающего воздуха.

Рис.2. Изменение температуры и влажности слоя нагретого зерна в процессе охлаждения: начальная влажность зерна 16,9%, температура 540С; температура охлаждающего воздуха 200С; скорость фильтрации воздуха 3,5 м/с; удельная подача воздуха 87 м3/(ч.т); высота слоя зерна 2 м.

Увеличение влажности верхнего слоя зерна при низких скоростях фильтрации воздуха объясняется сорбцией влаги на поверхность зерна из воздуха, являющегося в этом случае сушильным агентом и имеющим повышенное влагосодержание за счет испарения влаги из нижних слоев. Для зерна риса в слое высотой 6 м увеличение влажности в верхнем слое при охлаждении может достигать 0,5-0,8%. С увеличением скорости фильтрации воздуха и снижением высоты слоя сорбция влаги в верхнем слое и разница по влажности верхнего и нижнего слоя существенно уменьшается.
Минимальную скорость фильтрации воздуха при активном вентилировании нагретого зерна, при которой не будет происходить его увлажнение в верхнем слое можно назвать условно «критической скоростью вентилирования». В общем случае она будет зависеть от начальной влажности и температуры зерна, высоты слоя, начальной температуры и относительной влажности охлаждающего воздуха.
В диапазоне высоты слоя зерна риса и пшеницы от 2 до 6 м, температуры 40-500С, влажности 16,2-17,0%, охлаждаемого воздуха температурой 10-200С при относительной влажности 50-80% эту величину можно определить по эмпирической зависимости:
Vкр = 0,6 + 2,3Н0 , (1)
где Vкр - «критическая» скорость вентилирования, см/с;
Н0 - высота слоя зерна, м.

Продолжительность охлаждения зерна риса при равной начальной влажности и температуре несколько меньше, чем зерна пшеницы, одновременно больше величина снижения влажности, что объясняется более интенсивным испарением влаги из цветковых пленок зерна риса.
С ростом скорости фильтрации воздуха с 5-7 до 15-20 см/с продолжительность охлаждения уменьшается в среднем для зерна риса с 10 до 3,5 ч, а для зерна пшеницы с 12 до 5 ч. При этом съем влаги для зерна риса возрастает с 1,2 до 1,7%, для зерна пшеницы - с 0,5 до 1,5% (рис.3а).

Рис. 3. Изменение влажности (а) и продолжительности (б) охлаждения слоя зерна от скорости фильтрации воздуха:
а - начальная влажность зерна Wн =16,7%, начальная температура зерна?н =49,7°С, температура охлаждающего воздуха t0 = 17,5°С, высота слоя зерна Н0 =4,2м;
б - начальная влажность зерна пшеницы Wн =15,2%, 2 - 17,0, 3 - 18,3. Начальная температура?н =46,6°С, температура охлаждающего воздуха t0 = 19,5°С, высота слоя зерна Н0 =1,6м.

С увеличением начальной влажности зерна увеличивается количество испаряемой влаги и уменьшается продолжительность охлаждения (рис.3б). При скорости фильтрации воздуха 4,9 см/с для слоя зерна пшеницы высотой 1,6 м с увеличением начальной влажности зерна с 15,2 до 18,2% величина снижения влажности возрастает с 0,75 до 1,25%, а при скорости фильтрации 12,2 см/с - с 1,45 до 2,75%. При этом продолжительность охлаждения при низких скоростях фильтрации незначительно зависит от влажности зерна, но с увеличением скорости фильтрации воздуха влияние влажности зерна возрастает. При скорости фильтрации воздуха 12,2 см/с и увеличении влажности зерна с 15,2 до 18,0% продолжительность охлаждения снижается с 6,3 до 4,3 часов.
Полученные результаты по количеству испаренной влаги из нагретого зерна и продолжительности охлаждения удовлетворительно согласуются с данными .
Для расчета продолжительности охлаждения нагретого слоя зерна и величины снижения влажности получены уравнения регрессии:
- для зерна пшеницы:
? =7,58 + 0,75 Н0 - 0,15 Wн + 0,35(?н - t0) - 0,67Vф, (2)
?W = 0,33 Wн - 0,24 Н0 - 0,02(?н - t0) + 0,09Vф - 3,78, (3)
- для зерна риса:
? =12,76 + 1,99 Н0 - 1,09 Wн + 0,34(?н - t0) - 0,45Vф, (4)
?W = 0,42 Wн - 0,26 Н0 - 0,065(?н - t0) + 0,05Vф - 3,0, (5)
Множественные коэффициенты корреляции уравнений (2) и (3) составляют 0,93 и 0,94; уравнений (4) и (5) - 0,97 и 0,98.
Область определения уравнений (2) и (3): 1,6 ? Н0 ?4,4м; 15,1 ? Wн? 18,5%; 23,8 ? (?н - t0) ? 35,8°С; 4,2 ? Vф? 16,0 см/с; 43,3 ? ?н < 53,0°С; 15,1 ? t0 ?19,8°С.
Область определения уравнений (4) и (5): 2,0 ? Н0 ? 6,0м; 16,2 ? Wн? 17,2%; 24,7 ? (?н - t0) ? 37,0°С; 4,2 ? Vф? 16,5 см/с; 37,1 ? ?н? 55,0°С; 8,0 ? t0 ? 20,0°С.
В практике активного вентилирования на элеваторах и хлебоприемных предприятиях используется величина удельных подач воздуха q (м3/(ч-т) представляющая собой отношение расхода воздуха на одну тонну вентилируемого зерна. С учетом этого параметра получены уравнения регрессии для зерна пшеницы и риса при расчете продолжительности вентилирования и величины снижения влажности:
? =ехр, (6)
?W = 0,337 W н + 0,16(?н - t0) + 0,004 q - 5,59, (7)

Множественные коэффициенты корреляции уравнений (6) и (7) составляют 0,92 и 0,91.Область определения уравнений (6) и (7): 15,1 ? Wн? 18,5%; 23,8 ? (?н - t0) ? 35,2°С; 19 ? q ? 375.
Уравнения (6) и (7) отражают теплофизические процессы, происходящие в слое нагретого зерна при его охлаждении. Так, продолжительность охлаждения уменьшается с ростом начальной влажности зерна за счет испарения влаги, а также с увеличением удельных подач воздуха, за счет увеличения скорости его фильтрации, и снижения температуры охлаждающего воздуха. Величина снижения влажности увеличивается с ростом начальной влажности и температуры зерна, а также удельных подач воздуха за счет увеличения его скорости в указанном диапазоне изменения этих параметров.
Полученные результаты послужили основанием для разработки режимов охлаждения зерна в технологиях «драйаэрации» при ее производственной проверке на различных зерносушилках и системах активного вентилировании .

Выводы .
Приведенные исследования показывают, что процессе «драйаэрации» происходит не только выравнивание зерновой массы по влажности и температуре, но и досушивание зерна. Вместе с тем, эффективность этого процесса существенно зависит от режимных параметров. Полученные данные подтверждают вывод о необходимости в процессе «драйаэрации» установления оптимального значения скорости охлаждения зерна после сушки для максимального испарения из него влаги за счет теплоты, ранее затраченной на нагрев зерна.

Установлена минимальная скорость фильтрации воздуха при активном вентилировании нагретого зерна в зависимости от высоты слоя в области исследуемых параметров, при которой не будет происходить его увлажнение в верхнем слое, которую предложено назвать условно «критической скоростью вентилирования».

Для расчета продолжительности охлаждения нагретого слоя зерна пшеницы и риса-зерна и величины снижения влажности получены уравнения регрессии в зависимости от скорости фильтрации воздуха, высоты слоя, начальной влажности зерна, разницы между температурой нагретого зерна и охлаждающего воздуха, а также от удельных подач воздуха для практического использования.

Список литературы.
1. Сорочинский В.Ф. Повышение эффективности конвективной сушки и охлаждения зерна на основе интенсификации тепломассообменных процессов: дис. докт.техн.наук. М., 2003.
2. Есаков В.Т. Двухстадийная энергосберегающая сушка зерна на предприятиях АПК: автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1986.
3. Анискин В.И. Технологические и технические решения проблемы сохранности зерна в сельском хозяйстве: автореф. дис. ... докт. техн. наук. М., 1985.
4. Сорочинский В.Ф. Применение активного вентилирования в технологии двухстадийной сушки зерна (Четвертая Междун. научно-практич. конф. «Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка) (СЭТТ-2011)» (20-23 сентября 2011, Москва, Россия): сборник трудов, том 2, секция 4 / ФГОУ МПО МГАУ им. В.П. Горячкина. - М., 2011. - С. 26-32.

В.Ф Сорочинский

Статья опубликована в сборнике:
Актуальные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов в различных отраслях промышленности и агропромышленном комплексе: сборник научных статей Первых Международных Лыковских научных чтений (22-23 сентября 2015 года) / РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева. - Курск: ЗАО «Университетская книга» , 2015. - С. 230-235