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.

В южной зоне (несмотря на сухой климат) приходится ежегодно сушить зерно и семена поздно убираемых культур (кукурузы, сорго, риса, подсолнечника, сои), а в отдельные годы и ранних зерновых культур, особенно зерно, которое получают при обкосах полей.

Все способы сушки основаны на сорбционных свойствах зерновой массы, то есть при сушке создаются условия, способствующие десорбции (выделению) воды и водяных паров из зерна и семян.

Сушка зерна и семян основана на двух принципах:

Удаление влаги из зерна без изменения ее агрегатного состояния и без подвода тепла;

С изменением агрегатного состояния влаги в зерне (путем превращения жидкости в пар) с помощью подвода тепла.

На первом принципе основан Сорбционный способ сушки, при котором влажное зерно смешивается с влагопоглощающими материалами (опилками, силикагелем, хлористым кальцием, сульфатом натрия) или с более сухим зерном. Разновидностью этого способа является Химическая сушка. Ее наиболее целесообразно применять для снижения влажности семян бобовых культур (вика, горох, соя, фасоль). Вследствие своих морфологических особенностей (плотные семенные оболочки) и химического состава (высокое содержание белка) эти семена очень плохо отдают влагу при тепловой сушке. Нагревать их сильно нельзя, так как они сильно растрескиваются. Именно для таких культур и разработан химический способ сушки. В нашей зоне он применяется крайне редко, но с его технологией необходимо ознакомиться.

Метод этот основан на высокой водопоглотительной способности некоторых химических веществ, в частности, технического сульфата натрия (Na2SO4) или природного озерно-морского минерала – Мирабилита . Эти вещества должны иметь перед их использованием влажность 1-5 %.

Сушку ведут, смешивая порошок с семенами. При исходной влажности зерновой массы 20 % на 1 т семян берут 60 кг безводного порошка указанных выше препаратов. При исходной влажности семян 25 % берут 120 кг на тонну, при 30 % — соответственно 180 кг.

Смешивание ведут на площадке под навесом. Смесь семян с препаратом нужно регулярно перемешивать, так как процесс отнятия воды у семян сопровождается повышением температуры. Перемешивание производят 3-4 раза за сутки. Продолжительность сушки – 5-10 суток, в зависимости от исходной влажности семян. После высушивания сорбент отделяют от зерновой массы на какой-либо сепарирующей зерноочистительной технике. Препарат после использования имеет очень высокую влажность – 40-50 %. Повторное его применение возможно только после его высушивания, используя сушилки, или на следующий год после высушивания его на солнце.

Высокая стоимость и трудоемкость химического способа сушки ограничивает его применение.

На втором принципе основаны контактный , Радиационный и Конвективный способы сушки и передачи тепла.

Контактный (кондуктивный) способ основывается на непосредственном контакте (соприкосновении) высушиваемого материала с нагретой поверхностью и получении тепла от нее за счет теплопроводности. Этот способ требует большого расхода топлива, не обеспечивает требуемой равномерности сушки, малопроизводителен, а поэтому имеет ограниченное применение.

Радиационный Способ сушки заключается в том, что теплота подводится к высушиваемому зерну в виде лучистой энергии от солнечных или инфракрасных лучей. Примером является Воздушно-солнечная сушка, когда влага испаряется только через поверхность насыпи зерновой массы под воздействием солнечной радиации и ветра. Чем тоньше слой зерна, тем интенсивнее идет его высушивание. Поэтому при сушке зерна пшеницы и ячменя высота его слоя должна быть не более 20 см, а для мелкосеменных культур – 5-10 см.

Площадка для воздушно-солнечной сушки зерна должна иметь асфальтовое покрытие. Грунтовые или бетонные площадки необходимо изолировать от зерна пленкой, чтобы избежать увлажнения его нижних слоев от влаги почвы. Зерно на площадке лучше рассыпать не ровным слоем, а гребнями с направлением их с юга на север.
В этом случае значительно увеличивается площадь поверхности зерновой насыпи и создается разница в парциальном давлении водяных паров между основанием и вершиной гребня, что способствует более интенсивному испарению влаги.

В условиях Крыма в летнее время поверхность насыпи зерна прогревается солнечными лучами до 50-55 °С, а иногда и больше. В этом случае нагреваемый у поверхности воздух поднимается вверх, унося с собой испаряющуюся из зерновой массы влагу. Особенно интенсивно этот процесс происходит в ветреную погоду, так как пары воды при этом не задерживаются над поверхностью зерна.

При соблюдении правил воздушно-солнечной сушки влажность зерна в солнечную ветреную погоду в нашей зоне можно снизить за день на 3-4 %. Чем влажнее зерно, тем больше влаги может быть удалено из него. Следует иметь в виду, что в процессе воздушно-солнечной сушки, наряду с перемещением влаги к поверхности насыпи зерна, происходит и обратный процесс – перемещение ее в самые нижние слои вследствие явления термовлагопроводности с образованием там конденсата, что бывает заметно даже на ощупь. Поэтому для успешной сушки необходимо зерновую массу периодически (через 2-3 часа) перелопачивать, перемешивая нижние слои с верхними, уже высохшими. В случае необходимости воздушно-солнечную сушку можно продолжить и на следующий день. Только на ночь необходимо собрать зерно в кучу и укрыть ее брезентом или пленкой.

Воздушно-солнечная сушка широко применяется в хозяйствах южной зоны вследствие ее простоты, низкой трудоемкости и затратности. При этом не только не требуется дорогостоящее топливо для тепловых сушилок, но и оказывается положительное воздействие на зерновую массу. Во-первых, в зерне более энергично идут процессы послеуборочного дозревания. Во-вторых, при облучении зерна солнцем происходит частичная или даже полная стерилизация зерновой массы от микроорганизмов, особенно от наиболее опасных из них – плесневых грибов. В-третьих, важным положительным эффектом этого способа сушки является обеззараживание зерновой массы от клещей и насекомых: при высоте насыпи 4-5 см в условиях Крыма они погибают практически полностью.

Разновидностью воздушно-солнечной сушки можно считать переброску партии зерна зернометами и зернопогрузчиками из одного бунта в другой. Этот прием позволяет быстро снизить физиологическую активность зерновой массы вследствие ее подсушивания и охлаждения (в случае, если температура воздуха ниже температуры зерна).

Конвективный Способ сушки – это способ, при котором тепло передается зерну конвекцией от движущегося агента сушки (подогретого воздуха или смеси его с топочными газами). Агент сушки наряду с передачей тепла поглощает и удаляет влагу из зерна. По этому способу работают сушилки различных конструкций. Тепловая сушка зерна в зерносушилках является наиболее производительной и технологически эффективной, хотя и довольно дорогостоящей.

При конвективном способе теплопередачи главной технологической характеристикой является состояние слоя зерна в процессе его сушки и охлаждения. Слой зерна может находиться в неподвижном и в подвижном состояниях.

При сушке в неподвижном состоянии скорость движения зерна равна нулю, а скорость движения агента сушки меньше критической скорости частиц зерновой массы. Этот принцип используют в жалюзийных, лотковых, стеллажных, камерных сушилках периодического действия и в установках для активного вентилирования. Основные параметры таких сушилок: температура агента сушки 35-40 °С, то есть ниже предельно допустимой температуры нагрева зерна и семян, съем влаги 0,5-1,5 % за 1 ч, расход теплоты 8000-20000 кДж на 1 кг испаренной влаги. Сушилки этого типа имеют низкий КПД и не обеспечивают требуемую равномерность сушки.

При сушке в подвижном состоянии скорость движения зерна больше нуля, а скорость агента сушки меньше критической скорости частиц высушиваемой зерновой массы. Этот принцип положен в основу работы шахтных, рециркуляционных, барабанных сушилок непрерывного действия. Температура агента сушки в этих сушилках высокая, а расход теплоты составляет всего 5000-6000 кДж на 1 кг испаренной влаги. Они обеспечивают быструю и равномерную сушку зерна и семян.

Условия и закономерности тепловой сушки.

Сушка зерна – это сложный тепломассообменный процесс. На испарение из него влаги расходуется строго определенное количество тепла. Следовательно, чтобы сушить, необходимо обеспечить непрерывное и одновременное поступление к зерновой массе тепла и воздуха, который будет поглощать испарившуюся влагу и отводить ее за пределы зерновой массы. Сушка возможна лишь тогда, когда давление водяных паров внутри зерна или над его поверхностью выше, чем в окружающей среде. А это происходит при повышенной температуре зерна. Если температура поверхности зерна равна температуре сушильной камеры, то процесс сушки (испарения влаги) прекращается.

Тепло к зерну подводят, главным образом, с помощью воздуха, поэтому он получил название Агент сушки . Нагретый в топочном устройстве агент сушки обеспечивает передачу тепла зерну. Воздух одновременно поглощает влагу, испарившуюся с поверхности или из внутренних слоев зерна, и отводит ее за пределы зерновой массы. Агент сушки поступает в сушильную камеру горячим и сухим и выходит из нее насыщенным влагой и охлажденным. С помощью агента сушки происходит массообмен (обмен воды) и теплообмен (обмен энергии).

В качестве агента сушки используют не только нагретый или ненагретый воздух, но и смесь топочных газов с наружным воздухом. Для получения заданной температуры агента сушки смесь составляют обычно из одной части топочных газов с температурой 1000 °С и
20-30 частей атмосферного воздуха. Если топка сушилки работает с нарушением режима, возможно потемнение зерна и появление у него дымного запаха.

Зерно, как известно, содержит свободную и связанную влагу, которая с той или иной прочностью удерживается коллоидами белка, крахмала и других органических веществ. Чем выше влажность зерна, тем больше в нем свободной воды и тем меньше надо энергии для ее удаления. При влажности зерна выше 20 % вода испаряется почти так же легко, как и со свободной поверхности. По мере снижения влажности затраты тепла на удаление каждого последующего процента влаги возрастают. Особенно трудно удалять влагу при влажности зерна от 16 % до сухого состояния. Эти различия по влагоотдающей способности зерна различной влажности влияют на производительность сушилок.

Процесс сушки зерна можно представить в виде трех периодов.

1. Сравнительно короткий период прогрева, когда сушка замедлена из-за пониженной температуры зерна.

2. После прогрева наступает период постоянной, максимально высокой скорости сушки, когда испарение влаги с поверхности зерна еще не ограничивается ее притоком из внутренних слоев. Скорость процесса сушки определяется способностью зерна к влагоотдаче при данной температуре нагрева и параметрами агента сушки: его температурой, влажностью, скоростью движения. Скорость сушки и температура зерна в этот период постоянны. Количество воды в зерне изменяется с постоянной скоростью. Отработавший агент сушки максимально насыщен влагой в этот период. Чем выше исходная влажность зерна, тем выше скорость сушки.

3. Период убывающей скорости сушки, начинается с момента, когда приток влаги из центральных частей зерна отстает от скорости ее испарения, и на поверхности зерна образуются участки, недостаточно насыщенные влагой. Скорость сушки определяет уже не способность воздуха поглощать влагу, а все уменьшающаяся скорость, с которой зерно отдает влагу, в результате чего отработавший воздух уходит из сушилки недонасыщенным влагой. В этот период быстро увеличивается температура зерна сначала с поверхности, затем внутри, также быстро уменьшается скорость сушки. В заключительной части этапа скорость сушки зерна падает до нуля. Влажность зерна постепенно снижается и устанавливается на постоянном равновесном уровне, значительно ухудшается использование способности агента сушки к поглощению влаги, и резко возрастают затраты топлива
на удаление каждого килограмма воды.

После сушки зерно охлаждают. Для этого на завершающем этапе сушки зерно обрабатывают холодным воздухом. Температура зерна после охлаждения не должна превышать температуру окружающего воздуха более чем на 10-15 оС.

Скорость сушки зерна данной культуры до определенной влажности определяется, главным образом, количеством агента сушки и его температурой. Практически все сушильные устройства проектируются с таким расчетом, чтобы пропускать через зерновую массу максимальное количество агента сушки. Таким образом, весьма трудно ускорить сушку за счет увеличения подачи нагретого воздуха сверх расчетной нормы его расхода. Поэтому основным фактором ускорения сушки, доступным производственнику, является повышение температуры агента сушки в тех пределах, которые возможно применить для сушки конкретной партии зерна или семян при полном сохранении их качества. При повышении температуры агента сушки и нагрева зерна процесс сушки ускоряется. Чем выше температура зерна, тем легче испаряется вода. Кроме того, с повышением температуры агента сушки резко возрастает его способность поглощать влагу. При полном насыщении влагой 1 м3 воздуха может удерживать 17 г парообразной воды при температуре 20 °С и соответственно 31 г при 30 °С, 83 г при 50 оС, 200 г при 70 °С и 420 г при 90 °С. Однако, если превысить известные пределы нагрева зерна, оно будет испорчено – семена утратят всхожесть, продовольственное зерно нельзя будет использовать для получения муки и доброкачественного хлеба, зерно фуражного назначения утратит свои кормовые достоинства.

2.2.3. Типы зерносушилок и технология сушки.

В сельском хозяйстве в основном применяются шахтные и барабанные зерносушилки, которые работают как автономно, так и входят в состав зерносушильных комплексов КЗС. На хлебоприемных предприятиях также используются высокопроизводительные рециркуляционные сушилки. Хозяйства южной зоны, как правило, плохо укомплектованы зерносушильной техникой. В Крыму зерносушилки имеют лишь те хозяйства, которые занимаются выращиванием риса.

Технология сушки зерна в шахтных зерносушилках.

В сельскохозяйственном производстве для сушки зерна и семян наиболее широко используются высокопроизводительные шахтные зерносушилки СЗШ-8, СЗШ-16 и СЗШ-16А. Сушильная камера сушилок представляет собой, башню, у которой высота в несколько раз превышает размеры сторон поперечного сечения.

Шахтные сушилки являются установками непрерывного действия. При установившемся режиме работы зерно непрерывно поступает в верхнюю часть шахты и также непрерывно истекает из нее в нижней. Зерно движется за счет силы тяжести и сыпучести зерновой массы. Агент сушки движется поперек потока зерна (рис. 2.6).

Рис. 2.6. Технологическая схема шахтной зерносушилки

1 ‑ шахты; 2 ‑ вентилятор; 3 ‑ диффузор; 4 ‑ напорная камера агента сушки;
І ‑ зерно; ІІ ‑ агент сушки

Благодаря тому, что слой зерна в шахте несколько разрыхлен, и зерно при движении поворачивается в разных направлениях, улучшается его взаимодействие с агентом сушки и ускоряется влагообмен. Скорость движения зерна и время нахождения его в шахте регулируют с помощью выпускного устройства. Продолжительность нахождения зерна в шахте примерно 40 минут, и за один пропуск его влажность снижается на 4-6 %.

Чтобы сушка зерна проходила во всем объеме шахты, ее оборудуют специальными каналами-коробами, которые как бы разделяют насыпь на отдельные пласты толщиной 100-150 мм, соответствующие толщине зоны сушки. К каждому такому пласту подходит свежий агент сушки и после насыщения влагой выводится за пределы шахты. В простейшем виде короб представляет собой пятиугольный канал из листового металла с открытой нижней гранью. Короба устанавливают в шахте рядами (в шахматном порядке) по всей ее высоте. Для каждого короба в стенах шахты вырезано соответствующее его сечению отверстие, через которое подводится свежий агент сушки, и в этом случае короб называется подводящим, или отводится отработавший агент сушки – отводящий короб. Входные отверстия подводящих коробов обычно выходят в сторону топочного устройства, а выходные отверстия отводящих коробов – в противоположную. У всех подводящих и отводящих коробов один торец является глухим. Число подводящих и отводящих коробов обычно одинаковое, и они чередуются или целыми рядами или в каждом ряду.

Важное технологическое достоинство шахтных сушилок заключается в том, что в них можно в широких пределах регулировать продолжительность нахождения зерна в сушильной камере и достаточно надежно обеспечивать поддержание заданного температурного режима сушки зерновой массы.

Благодаря наличию коробов весь объем зерна в шахте представляет собой зону сушки, в которой происходит непрерывный процесс испарения влаги, что вызывает снижение температуры зерна. Следовательно, в шахтных сушилках температура зерна практически всегда ниже, чем температура поступающего агента сушки, и поэтому его можно нагревать сильнее, чем в простейших камерных сушилках. В результате появляется возможность значительно интенсифицировать сушку зерна без ухудшения его качества. В зависимости от вида зерна, его влажности, целевого назначения температуру агента сушки в шахтных сушилках поддерживают на уровне 60-120 °С.

Очень удобна в эксплуатации и рекомендуется для фермерских хозяйств передвижная шахтная зерносушилка К4-УС2-А производительностью 10 т/ч, смонтированная на шасси автомобильного прицепа МАЗ-8925. Сушилка имеет две шахты, в каждой из которых установлены по 6 рядов коробов, установленных в двух сушильных и одной охлаждающей зоне.

Шахтные сушилки имеют серьезные технологические недостатки. Главный из них заключается в ограниченном съеме влаги за один пропуск зерна через шахту, равном 4-6 %. Поэтому для полного высушивания зерна иногда приходится проводить обработку в несколько приемов. Передержка частично просушенного зерна
в ожидании повторных пропусков через сушилку является причиной снижения его качества.

В шахтных сушилках сложно сушить зерно влажностью выше 25 % и особенно выше 30 %. Данная зерновая масса имеет плохую сыпучесть и склонна к зависанию между коробами. Это увеличивает продолжительность обработки, перегрев и даже порчу зерна, а иногда загорание легких органических примесей. Для улучшения прохождения зерна через шахту его необходимо предварительно очистить от крупных соломистых примесей и растительных остатков. Улучшению процесса сушки способствует также очистка зерновой массы и от мелких фракций примеси, закупоривающих межзерновые пространства.

Технология сушки зерна в барабанных зерносушилках.

В сельском хозяйстве широко используются для сушки зерна стационарные барабанные сушилки СЗСБ-8 и СЗСБ-8А производительностью 8 т/ч, а также передвижные барабанные сушилки
СЗПБ-2,5 производительностью 2,5 т/ч. Хорошие результаты дает использование сушилок СБ-1,5, установленных на токах хозяйств в комплексе с агрегатом АВМ-1,5.

Сушильная камера барабанных зерносушилок изготавливается в виде вращающегося цилиндра (барабана), что позволяет успешно сушить засоренный, малосыпучий материал (рис. 2.7). Сушильный барабан оборудован подъемно-лопастной системой. Лопасти барабана в процессе вращения захватывают зерно и поднимают его вверх. Затем зерно свободно ссыпается после достижения им угла ската. Агент сушки перемещается вдоль оси барабана и активно взаимодействует с зерном в процессе его пересыпания. Благодаря хорошему контакту агента сушки с зерном представляется возможным за более короткий срок, чем в шахтных сушилках, удалить 3-5 % влаги, используя для этого более интенсивный нагрев.

Время пребывания зерна в барабане 15-20 минут. Температура агента сушки при сушке зерна семенного назначения должна быть 100-110 °С, а при обработке продовольственного или фуражного зерна 180-250 °С.

Рис. 2.7. Барабанная сушилка СЗСБ-8

1 – топка; 2 – загрузочная камера;
3 сушильный барабан; 4 – охладительная колонка

В барабанной сушилке практически не регулируется продолжительность сушки. Время пребывания зерна в барабане и скорость его перемещения по барабану определяются интенсивностью потока агента сушки и механическим подпором слоя зерна, поступающего в барабан. Это серьезный технологический недостаток барабанных сушилок. Для полного высушивания зерна повышенной влажности его пропускают через сушилку несколько раз или используют последовательно несколько сушилок. Так как зерно в барабане подвергается повышенным температурным и механическим воздействиям, эти сушилки не рекомендуется использовать для сушки семян, подверженных растрескиванию (горох и другие бобовые, кукуруза). Для сушки семенного зерна предпочтительнее использовать шахтные или камерные сушилки.

Технология сушки зерна в рециркуляционных зерносушилках.

В этих сушилках зерно многократно проходит циклы нагрева, отволаживания и промежуточного охлаждения, после чего часть рециркулирующего зерна окончательно охлаждают и направляют в склад. Одновременно с выпуском просушенного и охлажденного зерна в сушилку поступает соответствующее количество сырого зерна, так что общая масса рециркулирующего зерна остается постоянной. Число циклов, которые должно пройти просушиваемое зерно, зависит от требуемого общего снижения влажности, а также от снижения влажности за один цикл.

В рециркуляционной сушилке зерно в камеру нагрева равномерно поступает из бункера с загрузочным устройством и падает в виде дождя в потоке агента сушки, нагретым до температуры 250-350 оС. При этом зерно контактирует с таким горячим агентом сушки только в течение 2-3 с и поэтому нагревается до температуры не выше
55-60 оС. Затем нагретое зерно поступает в бункер для отволаживания на 10-12 минут, где происходит выравнивание температуры и частичное перераспределение влаги между отдельными зернами. После охлаждения, удаления части высушенного зерна и добавления новых порций сырого зерна нагревание повторяется. Вследствие хорошего перемешивания зерновой массы при рециркуляции зерно просушивается равномерно, качество его сохраняется, а влажность может быть снижена на 10-12 % и более. И что особенно важно, не следует перед сушкой формировать партии зерна по влажности, как в шахтных зерносушилках.

Режимы сушки зерна.

Под Режимом сушки следует понимать рекомендуемую температуру агента сушки и предельно допустимую температуру нагрева зерна и семян. Также необходимо контролировать общую продолжительность сушки и устанавливать число пропусков зерна через сушилку, или циклов сушки.

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.

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.

Температурная устойчивость зерна при сушке определяется, главным образом, температурной устойчивостью его белковых веществ. Превышение допустимой температуры нагрева зерна вызывает коагуляцию белка, утрату жизненных функций семян и способности их к прорастанию, а у зерна пшеницы – резкое ухудшение растяжимости белков эндосперма, снижение количества и качества клейковины. Семенное зерно необходимо сушить при более мягком температурном режиме, так как белки зародыша менее стойки к нагреву и, кроме того, зародыш находится непосредственно под оболочкой, прогревается и высыхает в первую очередь. Поэтому норма выработки при сушке семенного зерна по сравнению с продовольственным снижается в 2 раза.

Температурная устойчивость зерна зависит от его исходной влажности. Белки сухого зерна более устойчивы к нагреву, по мере повышения влажности эта устойчивость снижается. Поэтому сушку высоковлажного зерна следует начинать при мягком температурном режиме и с каждым последующим пропуском через сушилку постепенно усиливать его в соответствии с установленными рекомендациями, то есть применять ступенчатый режим сушки.

На температуру нагрева оказывает влияние исходное качество зерна. Продовольственное зерно пшеницы со слабой клейковиной в процессе сушки при несколько более высокой температуре его нагрева улучшает свое качество вследствие повышения упругости клейковины. Зерно пшеницы с крепкой клейковиной необходимо сушить особенно осторожно, при пониженной температуре нагрева, иначе клейковина станет крошащейся, а зерно – непригодным для хлебопечения.

Для правильной эксплуатации сушилок важно различать температуру нагрева зерна и температуру агента сушки. Температура агента сушки почти всегда выше температуры зерна. Зерно охлаждается, если вода испаряется с его поверхности. Чем интенсивнее испарение, тем сильнее охлаждается зерно, и наоборот. Если температура зерна принимает температуру проходящего по межзерновым пространствам воздуха, это означает, что его сушка прекратилась, и зерно приняло равновесную влажность по отношению к этому воздуху. Различия между температурой агента сушки и зерна изменяются в широких пределах в зависимости от типа сушилки. Например, при обработке семян на шахтных сушилках такое различие будет 20-30 °С, на барабанных – 40-60 °С, на рециркуляционных сушилках еще выше. При обработке продовольственного зерна это различие достигает
70-100 °С и более.

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 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. Однако ограниченный съем влаги за один пропуск через сушилку резко усложняет организацию процесса сушки, вынуждает временно хранить недосушенное зерно, что часто приводит к его порче. Это серьезный недостаток сушилок шахтного и барабанного типа.

Таблица 2.1. Режим сушки семенного зерна

Культура	Влажность семян до сушки, %	Число пропусков зерна через сушилку
	Барабанные
Температура агента сушки, оС		Предельная температура нагрева семян, оС
Пшеница, рожь, ячмень, овес
Гречиха, просо
Горох, вика, рис, кукуруза

Примечание: температура агента сушки у барабанных зерносушилок поддерживается на уровне 90-130 оС; семена ряда культур (зерновые бобовые, рис, кукуруза) с меньшей термостойкостью или склонные к растрескиванию не рекомендуется сушить на установках барабанного типа.

Таблица 2.2. Режим сушки продовольственного зерна

Культура	Влажность зерна до сушки, %
	Барабанные
Температура агента сушки, оС		Предельная температура нагрева зерна, оС
Рожь, ячмень
Горох, рис-зерно
Подсолнечник	Независимо от влажности
	Независимо от влажности

Примечание: в барабанных сушилках температуру агента сушки при сушке продовольственного зерна устанавливают в пределах 180-210оС, фуражного – до 250оС.

Таблица 2.3. Режим сушки продовольственного зерна пшеницы
в шахтной зерносушилке

Качество зерна

Влажность зерна до сушки, %

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

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.