ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА СУШКИ ЗЕРНА

Курдюмов Владимир Иванович

д-р техн. наук, профессор УГСХА им. П. А. Столыпина, г. Ульяновск

Павлушин Андрей Александрович

канд. техн. наук, доцент УГСХА им. П. А. Столыпина, г. Ульяновск

Сутягин Сергей Алексеевич

аспирант, УГСХА им. П. А. Столыпина, г. Ульяновск

Журавлёв Алексей Валериевич

студент, УГСХА им. П. А. Столыпина, г. Ульяновск

Нестерова Дарья Владимировна

студент, УГСХА им. П. А. Столыпина, г. Ульяновск

E-mail: andrejpavlu@yandex.ru

Как и прежде, одной из главных задач сельского хозяйства для решения проблемы продовольственной безопасности страны остаётся увеличение производства зерна. Особое значение приобретает совер­шенствование организации хранения, обработки и переработки зерна. Прогрессивные в технологическом и экономическом отношениях спо­собы обработки, хранения и переработки зерна обеспечивают сниже­ние потерь, способствуют сохранности и улучшению его качества, поз­воляют эффективнее использовать этот важнейший продукт питания.

Сохранность зерна, его обработка и переработка в масштабах нашей страны — сложное и дорогостоящее дело, требующее современной материально-технической базы. В то же время опыт передовых хозяйств показывает, что производство высококачественно­го зерна является выгодным — уровень рентабельности не менее 40 %. В ближайшие годы можно прогнозировать рост спроса на новую технику для послеуборочной обработки и хранения зерна. Увеличение валовых сборов зерна и уменьшение удельных затрат на его производство возможно лишь путём разработки и внедрения высокоэффективных технологических средств мирового уровня на основе концептуальных положений их развития.

В результате сушки многие сельскохозяйственные продукты значительно улучшают качество. Сушка товарного зерна, помимо улучшения качества продуктов его переработки (муки), способствует повышению производительности мукомольно-крупяных и масло перерабатывающих предприятий, увеличивает выход конечного продукта, уменьшает износ технологического оборудования и расход энергии, снижает себестоимость переработки.

В связи с этим разработка технических средств, интенсифици­рующих процессы сушки зерна с учетом энерго- и ресурсосбережения, является актуальной и важной научно-технической проблемой.

Для повышения эффективности процесса сушки зерна, на основа­нии глубокого изучения и анализа существующих средств механиза­ции предлагается следующая конструктивно-технологическая схема установки для сушки зерна [1].

Установка для сушки зерна (рисунок 1) состоит из цилиндрического составного кожуха 1, покрытого слоем теплоизолирующего материала 2, загрузочного бункера 3, выгрузного окна 4, соосно установленного внутри кожуха с возможностью вращения транспортирующего рабочего органа 5, выполненного в виде шнека с перфорированными витками, а также охлаждающего устройства, включающего вентилятор 6 и воздуховод 7, соединённый с внутренней полостью кожуха 1 за выгрузным окном 4.

Транспортирующий рабочий орган 5 получает привод от электро­двигателя 8 через вариатор 9 посредством передачи 10. Торцевая поверхность кожуха 1 со стороны загрузочного бункера 3 имеет отверстия 11. На внешней поверхности кожуха 1 под слоем теплоизолирующего материала 2 между загрузочным бункером 3 и выгрузным окном 4 размещены нагревательные элементы 12.

Рисунок 1. Установка для сушки зерна:1 — кожух; 2 — теплоизолирующий материал; 3 — загрузочный бункер; 4 — выгрузное окно; 5 — транспортирующий рабочий орган; 6 — вентилятор; 7 — воздуховод; 8 — электродвигатель; 9 — вариатор; 10 — ременная передача; 11 — отверстия; 12 — нагревательные элементы; 13 — кольца

Установка работает следующим образом. Включают нагреватель­ные элементы 12. После достижения необходимой температуры каждой из составных частей кожуха 1 подают зерно в загрузочный бункер 3, откуда оно поступает к транспортирующему рабочему орга­ну 5 и перемещается им к выгрузному окну 4. Контактируя с нагретой поверхностью кожуха 1, зерно также нагревается, теряет излишки влаги, которые в виде пара отсасываются через перфорации рабочего органа 5 и далее — через воздуховод 7 потоком воздуха, продуваемого вентилятором 6 через отверстия 11 в кожухе 1. Сухое зерно удаляется из установки через выгрузное окно 4. При использовании зерна другой культуры меняют температуру нагрева кожуха 1 с помощью индивидуальных нагревательных элементов 12, а также изменяют частоту вращения рабочего органа 5 с помощью вариатора 9.

Выполнение транспортирующего рабочего органа в виде шнека, а также возможность изменения частоты его вращения посредством установки вариатора существенно повышает универсальность и надежность установки, так как оно может работать с зерном любых сельскохозяйственных культур.

Кроме того, выполнение кожуха составным и снабжение каждой составной части индивидуальным нагревательным элементом позволяет осуществить более быстрый прогрев зерна и поддерживать температуру в пределах, которые не снижают посевных или технологических качеств зерна.

Установка может применяться как автономно, так и в составе тех­нологических линий для сушки, прожаривания или стерилизации зерна.

Применение данной установки позволяет снизить удельную энергоёмкость процесса сушки зерна, улучшить качество готового продукта.

В результате экспериментальных исследований процесса сушки зерна пшеницы (рисунок 2) были выявлены оптимальные значения независимых факторов, при которых затраты теплоты на испарение из зерна влаги составляют 3102,8 кДж/кг: средняя температура греющей поверхности 58 ºС, скорость движения воздуха в установке 5,44 м/с, скорость движения зерна — 0,033 м/с при пропускной способности установки 250 кг/ч. Для зерна ржи v_з опт=0,033 м/с, а средняя температура греющей поверхности t_п опт=61 ºС при q_опт=3164 кДж/кг и пропускной способности установки 250 кг/ч.

Рисунок 2. Лабораторная установка для сушки зерна: 1 — теплообменник; 2 — вентилятор; 3 — выгрузное окно; 4 — заслонки; 5 — электродвигатель; 6 — редуктор червячный; 7 — загрузочный бункер; 8 — автотрансформаторы; 9 — пускозащитная аппаратура; 10 — комплект измерительных приборов; 11 — воздуховод

Результаты технико-экономического анализа предлагаемой уста­новки в сравнении с установками для сушки зерна СЗПБ-2,5 (и ПУФС‑0,4) показал, что предлагаемая установка имеет меньшие энер­гоемкость и металлоемкость. Годовая экономия составила 29,038 тыс. руб., экономический эффект — 69,13 рублей на 1 тонну продукции, срок окупаемости установки составил 0,53 года. Данная установка может быть рекомендована для сушки зерна, подготовки его к размолу, термического обеззараживания зерна в условиях крестьянских (фермерских), личных подсобных хозяйств и малых перерабатывающих предприятий.

Список литературы:

1. Атаназевич В. И. Сушка зерна. — М.: Агропромиздат, 1989. — 240 с.
2. Гинзбург А. С. Сушка пищевых продуктов. — М.: Пищепромиздат, 1960. — 684 с.
3. Пат. RU № 59226. Устройство для сушки зерна / В. И. Курдюмов, Г. В. Карпенко, А. А. Павлушин; Опубл. 10.12.2006; Бюл. № 34.