СПОСОБ СУШКИ ТАБАКА В ПЛОТНОЙ МАССЕ
METHOD FOR TOBACCO DRYING IN DENSE MASS

Изобретение относится к технологии сушки табака и может быть использовано в табакопроизводящих хозяйствах, имеющих сушильные установки для искусственной сушки.
Известен способ конвективной сушки табака в плотной массе, включающий четыре фазы: томления, фиксации цвета, сушки пластинки листа и досушки средней жилки, обеспечивающие поддержание определенной интенсивности влагоотделения в течение всего процесса сушки продолжительностью 100-120 часов. Сушку проводят при постоянном плавном повышении температуры сушильного агента и снижении его относительной влажности. Способ сушки осуществляют при следующих параметрах: томление - t=30-38°С, φ=85-65%; фиксация цвета - t=38-45°С, φ=65-50%; сушка - t=45-55°С, φ=60-40%; досушка жилки листа - t=55-75°С, φ=40-20% (Особенности технологии возделывания, уборки и сушки желтолистных сортов табака. Методические указания. М.: Агропромиздат, 1985, с.13-14).
Указанный способ не позволяет варьировать интенсивность выделения влаги из листьев и ее испарением, что может приводить к перегреву материала и ухудшению его качества; способ достаточно энергозатратный.
Одним из перспективных направлений интенсификации процесса сушки с одновременным снижением удельных расходов энергии и повышением качества высушенного табака является применение переменных режимов, при которых варьируют или параметры температуры, или относительной влажности сушильного агента (воздуха).
Известен способ сушки табака в плотной массе (a.c. SU №1147336, опубл. 30.03.85, бюл. №12), включающий фазы томления, фиксации цвета, сушки пластинки листа и досушки средней жилки, при котором относительную влажность сушильного агента снижают на фазах томления и фиксации цвета при постоянных температуре и давлении с последующим восстановлением влажности до ее исходного значения так, что на фазе томления влажность после снижения составляет 45-50%, при этом снижение и восстановление влажности проводят на заключительном этапе в течение 3 часов, а на фазе фиксации цвета снижение и восстановление влажности проводят дважды в течение заключительных 3 часов по мере накопления поверхностной влаги на листьях табака, причем каждый раз снижают на 28-35% от ее исходного значения.
Недостатком способа является то, что понижение влажности воздуха на фазе томления, в течение довольно длительного времени (3 часа), может ускорить фиксацию цвета при недостаточном выжелчивании листьев, а присутствие зелени в сырье снизит его товарное качество.
Известен также способ сушки табака в плотной массе (a.c. SU №1205346, приор. 07.03.84, ДСП), включающий: двухступенчатую стадию томления, при этом первую ступень проводят при температуре воздуха 40-46°С и влажности воздуха 45-55% до удаления 20% влаги из табака, а вторую ступень - при той же температуре и влажности воздуха 60-70%; фиксацию цвета, на которой влажность воздуха снижают до 40-50%, а температуру повышают на 0,5-1°С в час; и досушку табака.
Недостатком способа является то, что увеличение температуры на первой ступени приводит к возрастанию интенсивности химических реакций в листе, что оказывает влияние на равномерность пожелтения листьев и приводит к образованию пестроты окраски, снижающее товарное качество сырья.
Техническим результатом изобретения является получение качественного сырья с улучшенными технологическими и курительными достоинствами и снижение энергетических затрат на сушку.
Технический результат достигается тем, что в способе сушки табака в плотной массе, включающем стадии томления, фиксации цвета, сушки пластинки листа и досушки средней жилки, причем на стадии фиксации цвета температуру сушильного агента повышают на 1-2°С в час, согласно предлагаемому изобретению сушку на всех стадиях осуществляют путем многократного чередования нагревания и отлежки табака, совмещенной с естественным охлаждением, с равными промежутками времени продолжительностью 30-60 минут, причем при нагревании до заданной температуры на стадиях томления и сушки темп прироста температуры сушильного агента составляет 0,5°С в час, а на стадии досушки средней жилки - 1-2°С в час, при этом постепенно равномерно снижают относительную влажность сушильного агента, а отлежку табака проводят при отключенном вентилировании.
Причинно-следственная связь существенных признаков и технического результата заключается в следующем.
При сушке растительных материалов, в том числе и листьев табака, происходит перенос влаги изнутри материала к поверхности (внутренний перенос) и от поверхности в окружающую среду (испарение). Скорость внутреннего переноса влаги в большей степени зависит от расхода технического тепла и в меньшей степени эта зависимость - при испарении. При увеличении разности температур материала и внешней среды повышается интенсивность влагоотдачи, но есть опасность перегрева материала, что приводит к снижению его качества. Поэтому интенсивность перемещения влаги внутри материала и интенсивность внешней влагоотдачи с поверхности в среду должны находиться в состоянии равновесия. При сушке переменным режимом (нагрев-отлежка), при отключении нагрева и подачи воздуха влага испаряется с поверхности табачного листа, но при этом продолжается и перемещение влаги внутри материала под действием градиента температуры. В период отлежки идет охлаждение табака, выравнивающее равновесие.
Многократное чередование нагревания - отлежки (охлаждения) табака сохраняет равновесие между интенсивностью перемещения влаги внутри материала и интенсивностью внешней влагоотдачи с его поверхности в среду, что позволяет получить сырье высокого качества с улучшенными технологическими и курительными достоинствами.
По существующим рекомендациям уборку определенных сортов табака ведут в соответствующей стадии зрелости, поэтому промежутки времени периодов сушки в переменном режиме зависят от исходного состояния листьев. Промежутки времени нагрева - отлежки продолжительностью 30 минут используют для листьев технической и полной технической зрелости, 60 минут - для листьев в состоянии надзелень. Периодичность процесса нагревания и охлаждения в течение равных промежутков времени позволяет управлять качеством получаемого сырья.
Нагревание температуры по фазам сушки от нижнего предела до верхнего обеспечивается приростом температуры сушильного агента. Темп прироста на стадиях томления и сушки должен быть не более чем на 0,5°С в час. На стадии томления идут основные химические превращения, исчезновение хлорофилла, показателем чего является пожелтение пластинки листа. Быстрый подъем температуры и быстрое обезвоживание может остановить химические реакции и лист, высохнув, останется зеленым, что резко снизит его качество. При сушке пластинки листа также необходим плавный подъем температуры для получения качественного сырья.
На стадии фиксации цвета необходим быстрый отвод влаги и подсушка верхушек листьев, для этого темп подъема температуры можно увеличить до 1-2°С в час.
Досушка средней жилки идет уже в неживой ткани листа, и темп подъема температуры в 1-2°С в час позволит быстрее закончить процесс сушки и снизить энергозатраты.
Постепенное равномерное снижение относительной влажности обеспечит стабильность всех химических превращений в ткани листа, выравнивание цвета, что позволит получить сырье хорошего качества.
При отключении нагрева и вентилирования происходит охлаждение табака естественным путем, при этом влага из внутренних слоев листа перемещается на его поверхность. Кратковременное отключение вентиляции при этом способствует сохранению влажности воздуха в сушилке. Периодичность процесса и небольшая продолжительность по времени циклов нагревания и охлаждения не снижают потенциала сушки, при этом идет экономия расхода технического тепла и энергии.
Переменный режим сушки при многократном чередовании нагревания - отлежки (охлаждения) табака является отличительным признаком в сравнении с прототипом, но при этом он сохраняет постоянное повышение температуры сушильного агента и снижение его относительной влажности по всем фазам сушки.
Сушку табака в плотной массе осуществляют следующим образом.
Закрепленные на игольчатые кассеты свежеубранные листья табака загружают в сушильную камеру, включают устройства нагрева (калориферы) и вентилирования (вентилятор).
Фаза томления начинается при достижении сушильным агентом (воздухом) температуры 30-32°С и относительной влажности 85-95%. Поддержание достигнутых параметров продолжают в течение процесса нагрева, затем отключают нагрев и подачу воздуха, идет режим отлежки, совмещенной с естественным охлаждением. Периоды нагрева и отлежки имеют равную продолжительность в зависимости от выбранного режима (30-60 минут). В фазе томления производят увеличение температуры воздуха с 30-32°С до 38°С и снижение относительной влажности воздуха с 85-95% до 65-70%. Повышение температуры на 0,5°С в час производят в период нагрева до достижения температуры 39°С, с последующим поддержанием температуры на этом уровне до окончания фазы томления, при этом режим «нагрев-отлежка» продолжают. Снижение влажности обеспечивают посредством подсоса свежего воздуха, открытием технологических заслонок. Продолжительность фазы томления составляет 20-30 часов.
Фаза фиксации характеризуется повышением температуры сушильного агента до 43-45°С и понижением относительной влажности воздуха до 50-60% и в дальнейшем поддерживаются эти параметры до окончания фазы. В фазе фиксации периоды нагрева и отлежки проводят в том же выбранном режиме (30-60 минут), подъем температуры на 1°С в час производят в период нагрева до достижения температуры 43-45°С, с последующим поддержанием температуры на этом уровне в режиме «нагрев-отлежка» до окончания фазы фиксации. Снижение влажности производят открытием технологических заслонок. Продолжительность фазы фиксации составляет 12-20 часов.
Фаза сушки характеризуется повышением температуры сушильного агента до 55°С и понижением относительной влажности воздуха до 40%. В фазе сушки периоды нагрева и отлежки проводят в том же выбранном режиме (30-60 минут), подъем температуры на 0,5°С в час производят в период нагрева до достижения температуры 55°С, с последующим поддержанием температуры на этом уровне до окончания фазы сушки, при этом режим «нагрев-отлежка» продолжают. Снижение влажности с 50-60% до 40% обеспечивают частичной рециркуляцией воздуха с подсосом свежего. Продолжительность фазы сушки составляет 20-40 часов.
Фаза досушки средней жилки начинается подъемом температуры воздуха до 60-75°С и снижением относительной влажности воздуха до 20-30%. В фазе досушки средней жилки периоды нагрева и отлежки проводят в том же выбранном режиме (30-60 минут), подъем температуры на 1°С в час производят в период нагрева до достижения температуры 75°С, с последующим поддержанием температуры на этом уровне до окончания фазы, при этом режим «нагрев-отлежка» продолжают. Снижение влажности воздуха производят при полной его рециркуляции. Продолжительность фазы досушки средней жилки составляет 25-40 часов.
Пример 1.
Сушку табака в плотной массе сорта «Юбилейный» осуществляют в переменном режиме с периодами: нагревание - 30 мин и отлежка - 30 мин. Copт быстро вытамливаемый. В таблице 1 представлены режимы ведения процесса сушки и его продолжительность.
Таблица 1
Фазы сушки
Температура начальная, t, °C
Относительная влажность воздуха конечная, φ, %
Темп прироста температуры, °С/час
Продолжительность сушки, Т, час
Томление
32
65-70
0,5
20-26
Фиксация цвета
38
50-60
2,0
12-15
Сушка
45
40-45
0,5
20-25
Досушка средней жилки
57
20-30
2.0
26-29
Продолжительность сушки при использовании предлагаемого способа составляет 78-95 часов, снижение энергозатрат - 35%.
Пример 2.
Сушку табака в плотной массе сорта «Трапезонд» осуществляют в переменном режиме с периодами: нагревание - 60 мин и отлежка - 60 мин. Сорт медленно вытамливаемый. В таблице 2 представлены режимы ведения процесса сушки и его продолжительность.
Таблица 2
Фазы сушки
Температура начальная, t, °C
Относительная влажность воздуха конечная, φ, %
Темп прироста температуры, °С/час
Продолжительность сушки, Т, час
Томление
32
65-70
0,5
22-30
Фиксация цвета
38
50-60
1,0
15-20
Сушка
45
40-45
0,5
30-40
Досушка средней жилки
57
20-30
1,0
30-40
Продолжительность сушки при использовании предлагаемого способа составляет 100-120 часов, снижение энергозатрат - 20%.
Предлагаемый способ сушки в переменном режиме «нагрев-отлежка» обеспечивает получение качественного сырья с улучшенными технологическими и курительными достоинствами и снижение энергетических затрат в период отлежки табака и за счет сокращения общей продолжительности процесса сушки. Способы сушки переменными режимами прошли испытания в лаборатории машинных агропромышленных технологий в 2007-2009 гг. Сушка в переменном режиме позволяет увеличить выход I товарного сорта на 4,3-7,3%.