СПОСОБ СУШКИ СЕМЯН ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
METHOD OF GRAIN CROP SEED DRYING

Изобретение относится к способам сушки семян зерновых культур и может быть использовано в сельском хозяйстве на предприятиях, занятых заготовкой посевного материала.
Известен способ сушки початков семенной кукурузы в неподвижном слое (А.с. СССР №380925, кл. F26В 3/06, 1970) путем продувки его газообразным теплоносителем. С целью интенсификации процесса и повышения экономичности продувку ведут сначала теплоносителем с температурой 52-62°С в течение 5-9 минут, а затем - с температурой 30-36°С в течение 2-3 минут, после чего указанный цикл повторяют до достижения в початках заданной влажности.
Известен способ сушки семенного материала различных сельскохозяйственных культур в переменном режиме (А.Е.Иванов, Н.М.Митрофанов, Ф.Н.Эрк. Механизация производства семян многолетних трав, Ленинград «Колос», 1981, с.96-97, прототип), заключающийся в продувке неподвижного слоя семенного материала подогретым теплоносителем с последующей продувкой его неподогретым воздухом, после чего цикл повторяют до достижения семенным материалом заданной влажности. При кратковременном воздействии теплоносителя максимальная его температура может достигать 60-65°С.
Переменный режим сушки позволяет экономно расходовать тепловую энергию, исключает перегрев семян, способствует сохранению их всхожести, повышает при определенных условиях равномерность сушки. Совершенствованием технологии сушки семян зерновых культур в неподвижном слое путем выбора оптимальных параметров сушки, учитывающих критическую температуру трещинообразования и допустимую температуру нагрева материала, может быть достигнут экономический эффект, превышающий известные при сохранении всхожести семенного материала, удовлетворяющей агротехническим требованиям.
Задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышении экономичности процесса сушки семян зерновых культур при сохранении всхожести семенного материала.
Технический результат, полученный от решения поставленной задачи, заключается в снижении себестоимости посевного материала.
2
Поставленная в изобретении задача решена тем, что в способе сушки семян зерновых культур в неподвижном слое путем кратковременной продувки его теплоносителем с температурой 60-65°С с последующим вентилированием неподогретым воздухом, после чего цикл повторяют до достижения семенами заданной влажности, продувку теплоносителем слоя семян при нагрузке в 300 кг/м и вентилирование его неподогретым воздухом осуществляют в течение 10 минут каждую операцию, при этом скорость теплоносителя на входе в слой семян составляет 0,4 м/с, а скорость неподогретого воздуха - 0,8 от скорости теплоносителя. Кроме того, для вентилирования слоя зерновых культур используют воздух с температурой 18-20°С.
Данный режим сушки определен на основании результатов исследований с использованием метода многофакторного планирования экспериментов. При этом были приняты следующие параметры сушки:
//
1) производительность по испаренной влаге в периоде падающей скорости - q,
2) время периода падающей скорости сушки - τ″, ч;
т
3) удельные тепловые затраты энергии - Е, ;
э
4) удельные затраты электроэнергии - Е, ;
5) общие удельные энергозатраты - Е, ;
а также факторы, определяющие процесс сушки:
0
H
- коэффициент пульсации по нагреву и охлаждению семян зерновых культур, где τ - время охлаждения, мин, τ - время нагрева, мин;
- время нагрева, мин;
- коэффициент «пульсации» по скорости теплоносителя,
0
H
где ν - скорость вентилируемого воздуха, м/с, ν - скорость теплоносителя;
- скорость теплоносителя при нагреве, м/с.
По каждому параметру в зависимости от выбранных факторов получены математические модели процесса сушки в виде уравнений регрессий, на основании которых построены графики зависимостей:
производительности по испаренной влаге от коэффициента «пульсации» по нагреву и охлаждению (1), времени нагрева (2), коэффициента «пульсации» по скорости (3), скорости при нагреве (4), показанных на фиг.3, а также общих затрат энергии от коэффициентов «пульсации» по скорости (3), скорости при нагреве (4), показанных на фиг.4.
Обобщенный анализ полученных графиков зависимости принятых параметров от указанных факторов показывает следующее. Время сушки семян зерновых культур, в частности зерна пшеницы, в переменном режиме в наибольшей мере зависит от первого фактора - коэффициента «пульсации» по времени нагрева и охлаждения. При этом чем меньше уровень этого фактора, т.е. чем меньше время охлаждения и больше время нагрева, тем короче процесс сушки до кондиционной влажности зерна, соответственно больше и производительность сушильного устройства (фиг.3). Но в совокупности всех факторов для принятия приемлемого их уровня в принятых пределах нужно действие такого минимального действующего фактора, наиболее выгодный уровень которого объединил бы уровни и других факторов. Анализируя графики энергозатрат (фиг.4), наблюдаем, что оптимальный результат по тепловым затратам дает второй фактор с меньшим уровнем (-2). По затратам электроэнергии опять объединяющим является второй фактор на нулевом уровне. И по общим затратам энергии фактор времени нагрева дает возможность определить уровни и для других факторов. Таким образом, руководствуясь графиками общих энергозатрат, можно определить оптимальные уровни факторов и их значения, а именно, коэффициент «пульсации» по нагреву и охлаждению равен (+0,36), время нагрева - (-1), коэффициент «пульсации» по скорости теплоносителя - (-1), скорость теплоносителя при нагреве -(-2). Это значит, что при времени нагрева слоя 5,5 минут время охлаждения должно быть в 1,16 раза больше и равняться 6,4 минуты, а при скорости теплоносителя со значением 0,4 м/с скорость неподогретого воздуха должна быть в 0,8 раза меньше и равняться 0,32 м/с. При конструктивной разработке устройств, создающих переменные режимы работы сушилок, очевидно, более просто организовать одинаковое время работы с теплоносителем и с неподогретым воздухом. Тогда коэффициенты «пульсаций» примут значения, равные единице, а значения отмеченных факторов окажутся близкими к принятому их нулевому уровню, т.е. равными 10 минутам. Экономичность при этом по энергозатратам, как видно из графиков на фиг.4, ухудшается незначительно.
Изображение иллюстрируется чертежами.
На фиг.1 изображен сушильный комплекс с воздухораспределителем, принципиальная схема, на фиг.2 - то же, разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 показаны графики зависимости производительности по испаренной влаге от коэффициента «пульсации» по нагреву и охлаждению (1), времени нагрева (2), коэффициента «пульсации» по скорости (3), скорости при нагреве (4); на фиг.4 - графики зависимости общих затрат энергии от коэффициентов «пульсации» по нагреву и охлаждению (1), времени нагрева (2), коэффициента «пульсации» по скорости (3), скорости при нагреве (4).
Способ сушки семян зерновых культур включает следующие операции:
2
- продувку неподвижного слоя семян зерновых культур при нагрузке 300 кг/м в течение 10 минут теплоносителем с температурой 60-65°С и скоростью теплоносителя на входе в слой семян 0,4 м/с;
- последующее вентилирование слоя семян зерновых культур воздухом с температурой 18-20°С в течение 10 минут со скоростью, равной 0,8 от скорости теплоносителя на входе в слой семян;
- далее цикл повторяют до достижения семенами зерновых культур заданной влажности.
Способ сушки семян зерновых культур осуществляют следующим образом.
Заявленный способ сушки семян зерновых культур реализован на пункте послеуборочной обработки зерна в учебно-опытном хозяйстве «Сахарове» Тверской государственной сельскохозяйственной академии.
Сушильный комплекс включает в себя две слоевые сушилки с сушильными камерами 1 и 2, теплогенератор 3 и два центробежных вентилятора 4, 5. Для создания переменного режима сушки служит коллектор-воздухораспределитель 6 с поворотным клапаном 7, каждым крайним положением которого задается конкретный режим сушки материала. Поворотный клапан 7 приводится в действие исполнительным механизмом 8, который управляется автоматическим пультом 9.
2
Пример 1. Сушке подвергали зерно пшеницы. В сушильные камерами 1, 2 сушилок с зерном пшеницы при нагрузке слоя семян в 300 кг/м попеременно подавали теплоноситель - горячий воздух с температурой 60-65°С, путем продувки им зернового слоя в течение 10 минут со скоростью на входе в слой семян 0,4 м/с и воздух с температурой 18-20°С путем вентилирования слоя семян в течение 10 минут со скоростью 0,32 м/с. Причем, если в сушильной камере 1 осуществляют продувку слоя зерна теплоностелем, то в камере 2 зерно подвергают вентилированию, и наоборот. Заданная влажность зерна пшеницы была достигнута через 2,5 часа.
Затраты электроэнергии определяли путем измерения времени сушки, величины тока и напряжения в сети электродвигателя и перемножения их значении. Удельный расход электроэнергии составил
Пример 2. Сушке подвергали зерно овса аналогично сушке зерна пшеницы.
Заданная влажность зерна овса была достигнута через 2,6 часа. Удельные затраты электроэнергии составили
Контрольные опыты показывают, что при переменном режиме сушки с температурой теплоносителя 60-65°С и температурой охлаждающего воздуха 18-20°С в цикле по 10 минут и соответственно со скоростью воздушных потоков 0,4 м/с и 0,32 м/с, достигается уменьшение затрат тепловой энергии на 32%, а общие затраты энергии уменьшается на 17% по сравнению с применением обычного режима сушки без охлаждения слоя семян и при постоянной скорости теплоносителя, равной 0,4 м/с.
Уменьшением затрат тепловой энергии на сушку семян зерновых культур достигается снижение их себестоимости как посевного материала на 17%.