МОДЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ СУШКИ НА КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЗЕРНА

​MODEL INSTALLATION FOR STUDYING INDUSTRIAL DRY LAND CONDITIONS FOR QUALITY INDICATORS

Maxim Tskhadadze

student, Department of Electric Drive and Automation of Technological Processes, Far Eastern State Agrarian University,

Russia, Blagoveshchensk

andrey izhevsky

scientific supervisor, candidate of Sciences in Agricultural, associate professor, Far Eastern State Agrarian University,

Russia, Blagoveshchensk

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются аспекты современной технологии обработки сельскохозяйственных культур, подчеркивая важность правильного выбора рабочих условий для минимизации потерь качества и оптимизации энергопотребления. Описана конструкция опытного образца зерносушилки с системой автоматического контроля, позволяющей эффективно управлять процессом сушки.

ABSTRACT

The article examines aspects of modern technology for processing agricultural crops, emphasizing the importance of choosing the right operating conditions to minimize quality losses and optimize energy consumption. It describes the design of a prototype grain dryer with an automatic control system that allows for effective management of the drying process.

Ключевые слова: сушка зерна, качество зерна, автоматическое управление, моделирование процессов, тепловой режим, физиологические свойства зерна, потери качества, эффективность сушки, шахтная сушилка.

Keywords: drying of grain, grain quality, automatic control, process modeling, thermal conditions, physiological properties of grain, quality losses, drying efficiency, shaft dryer.

Современное сельское хозяйство критично важно для экономики страны, обеспечивая продовольственную безопасность. Новые реалии требуют повышенного внимания к качеству сельхозпродукции, обработке и хранению урожая, что подчеркивает необходимость внедрения инноваций и научных исследований в агропромышленный сектор.

Одним из ключевых этапов послеуборочного производства является сушка зерна, представляющая собой сложный физико-химический процесс, связанный с переносом теплоты и массообменом между зерновой массой и внешней средой. Важнейшей особенностью этого этапа является обязательное соблюдение баланса энергозатрат и интенсивности испарения влаги. Ведь каждому грамму жидкости, покидающему поверхность зерна, соответствует определённое количество необходимой тепловой энергии.

Сушка зерна возможна, если паровое давление на поверхности зерна превышает внешнюю атмосферу. Этого достигают путем нагрева зерна, повышая температуру и активируя влаговыделение. Горячий воздух, поступающий из теплогенератора, передает тепло зёрнам, поглощает выделившуюся влагу и удаляет её наружу, выполняя одновременно теплообмен и массообмен.

При нарушении рабочего режима в сушильной установке возможны негативные последствия, такие как изменение окраски зерна вплоть до появления тёмных пятен и возникновение неприятного запах дыма.

Зёрна содержат воду двух типов: свободную и связанную. Первая легко выделяется благодаря слабым связям с органическими веществами (белком, крахмалом), вторая удерживается прочнее. Когда влажность зерна высока (свыше 20%), свободное выделение влаги происходит достаточно быстро, практически как с открытой водной поверхности. Но по мере уменьшения влажности удаление последующих процентов влаги становится всё сложнее и требует значительных затрат энергии. Особенную сложность вызывает сушка зерна при остаточной влажности около 16%, поскольку оставшиеся молекулы воды связаны наиболее прочно. Данные особенности определяют разницу в производительности сушильных агрегатов в зависимости от начальной влажности зерна.

Чтобы повысить эффективность эксплуатации сушилок и минимизировать потери качества зерна, необходимо осуществлять постоянный мониторинг хода процесса. Наиболее перспективным решением является использование автоматических микроконтроллерных систем управления, обеспечивающих точность регулирования основных параметров сушки.

С целью повышения эффективности процесса сушки зерна и улучшения качества готового продукта мы создали опытный образец сушилки вместе с системой автоматического управления, схема которой представлена на рис. 1. Разработанная модель представляет собой шахтную сушилку, где загрузка зерна производится сверху.

Задвижкой регулируется интенсивность подачи зерна в сушильную зону, где оно подвергается воздействию восходящих потоков горячего воздуха. Благодаря физическим характеристикам горячего воздуха, обладающего большей сухостью, обеспечивается частичный отбор влаги с поверхности зерен. Высушенный материал далее попадает в специальную приемную камеру. Для постоянного мониторинга влажности и температуры в процессе сушки предусмотрены специальные датчики, размещённые как в самой шахте сушилки, так и в приемной зоне.

Рисунок 1. Макет зерносушилки

Рисунок 2 демонстрирует чертеж разработанного нами макета зерносушилки с обозначенными размерами. Масштаб используемого макета составляет 1:100.

Рисунок 2. Технологическая схема макета зерносушилки

Список литературы:

1. Смоленцев В. П., Мельников В. П., Схиртладзе А. Г. Управление системами и процессами: Учебник для студентов вузов; под ред. В. П. Мельникова. – Москва: Академия, 2010. – 336 с.
2. «Медведев, М.Ю. Программирование доступа: промышленных контроллеров: Учебное пособие для вузов – СПб: Лань, 2011. – 288 с.
3. Инновационные подходы к разработке технологий производства, хранения и переработки продукции растениеводческого кластера: Материалы Всероссийской научно-практической конференции (13 февраля 2020 г.).