Способ безопасной сушки семян



Способ безопасной сушки семян
Способ безопасной сушки семян

 


Владельцы патента RU 2498177:

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт механизации сельского хозяйства (ГНУ ВИМ Россельхозакадемии) (RU)

Изобретение относится к сушке семян и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ безопасной сушки семян заключается в том, что материал загружают, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают. Новое в изобретение то, что скорость агента сушки ограничивают величиной коэффициента теплоотдачи α, который определяют следующим образом: де λ, - коэффициент теплопроводности зерновки, Вт/м °С; ΔU - снижение влагосодержания зерновки, кг вл/кг мат; r - теплота парообразования, кДж/кг, σ - толщина сферы зерновки с зародышем, м; с - теплоемкость зерновки, кДж/кг °С; ta.c - температура агента сушки, °С; θ - температура семян, °С; Ко - число Коссовича. Изобретение должно обеспечить возможность использования на сушке элитных и ценных сортов семян высокопроизводительных сушилок. 2 ил.

 

Изобретение относится к сушке семян, преимущественно повышенной влажности, а также элитных ценных сортов и может быть применено в сельском хозяйстве.

Известен способ сушки семян, при котором влажный материал загружают, вентилируют агентом сушки со съемом 3-4% влажности за пропуск, количество пропусков устанавливают в зависимости от начальной и конечной влажности. Между пропусками применяют отлежку (В.А. Шаршунов, Л.В. Рукшан, Сушка и хранение зерна, Минск, Мисата, 2010, с 106-107).

Этот способ способствует перераспределению влаги в зерновке и снижению градиента влагосодержания, тем самым обеспечивает безопасную сушку при температуре нагрева ниже допустимой.

Однако он достаточно длителен и требует развитой инфраструктуры, включая бункера отлежки, транспортные средства и т.д., поэтому его применяют достаточно редко.

Известен способ, заключающийся в том, что семена предварительно подогревают, загружают, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают (А.С. Гинзбург, В.П. Дубровский, Казаков, Г.С. Окунь, В.А. Резчиков. Влага в зерне, М. «Колос», 1969, с 169-1712).

Предварительный подогрев семян способствует снижению градиента влагосодержания и тем самым повышает безопасность процесса сушки.

Этот способ сушки по своей технической сущности наиболее близок к заявленному и принят за прототип.

Недостатком известного способа является то, что он экономически не выгоден для крупнотоннажного производства семян, так как организация предварительного подогрева требует сложных технологических и технических мероприятий, а также при подогреве необходимо решить вопрос с возможной неравномерностью нагрева и сушки отдельных зерновок.

Технической задачей изобретения является повышение безопасности сушки семян путем ограничения коэффициента теплоотдачи семян, т.е. снижения градиента влагосодержания в зерновках.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в способе сушки семян, заключающийся в том, что материал загружают, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают, согласно изобретению, скорость агента сушки ограничивают величиной коэффициента теплоотдачи α.

где λ - коэффициент теплопроводности зерновки, Вт/м °C; ΔU - снижение влагосодержания зерновки, кг вл/кг мат; σ - теплота парообразования, кДж/кг, σ - толщина сферы зерновки с зародышем, м; c - теплоемкость зерновки, кДж/кг °C; ta.c. - температура агента сушки, °C; θ - температура семян, °C; Ко - число Коссовича.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлена принципиальная схема сушилки; на фиг.2 - схема зерновки с зародышем.

Устройство представляет собой серийно выпускаемую ГНУ ВИМ Россельхозакадемии лотковую селекционную сушилку ЛСБ-0,3×2 и содержит калорифер 1, вентилятор 2, задвижки 3, диффузор 4, решетку 5, секции 6 сушильных камер 7, пульт управления 8, термодатчики 9, регистратор температуры 10, анемометр с раструбом 11.

Устройство работают следующим образом.

Влажные семена загружают в секции 6 одной или двух сушильных камер 7, высотой слоя от 0,1 до 0,5 м, выравнивают и последовательно включают вентилятор 2, калорифер 1. Задвижками 3 устанавливают скорость агента сушки, соответствующую величине α.

Включением того или иного количества секций калорифера 1 устанавливают температуру агента сушки не более чем на 5°C выше допустимой температуры нагрева θп.q при условии регулировки перемешивания материала или на 2…3°C - без перемешивания.

Температуру θп.q определяют, например, по формуле С.Д. Птицына (С.Д. Птицын Зерносушилки, М, Машгиз 1962, с 52). Начальную влажность семян со, определяют влагомером или высушиванием навесок в сушильном шкафу. Длительность сушки определяют расчетом по известной температуре агента сушки, исходной (начальной) и конечной влажности (ω1, ω2), массе семян и скорости агента сушки (предварительно задаются).

Вычислить объем зерновки V, приняв ее форму шарообразной, при известном диаметре и объем сферы (оболочки) V1 при известной глубине нахождения зародыша в зерновке не представляет труда. Величину а определяют по справочникам (например для пшеницы зародыш находится за наружной оболочками на расстоянии σ=0,3-0,5 мм от поверхности (С.Д. Птицын, Зерносушилки, М, Машгиз, 1962, с 35).

Способ осуществляют следующим образом.

По известной начальной и конечной влажности зерна, объемах зерновки и ее сферы с зародышем, температуре агента сушки рассчитывают параметры зерновки и процесса и расчетом определяют а и скорость агента сушки. Рассчитанную скорость устанавливают, контролируя ее анемометром с раструбом 11.

Сушка зерна состоит из трех основных этапов: испарение влаги, внешней перенос пара, внутренний перенос влаги. Причем при сушке зерно быстро нагревается до допустимой температуры θпq и не успевает высохнуть до необходимой влажности. Таким образом, процесс сушки лимитируется внутренним переносом влаги. Несоответствие интенсивностей процесса переноса влаги вызывает существенный градиент влагосодержания по радиусу зерновки и отрицательно сказывается на качественных показателей семян (в первую очередь снижается энергия прорастания).

Рациональным решением проблемы будет применение таких способов сушки, при которых зона испарения располагалась бы возможно ближе к наружной поверхности зерновки, но за зародышем, например регулируемое снижение интенсивности внешнего массопереноса, которое зависит от величины α.

В свою очередь величина а зависит от скорости агента сушки в известной зависимости, например

Nu=0,106Re(20<Re<200),

где Nu, Re - число Рейнольдса и Нуссельта

; ,

d - эквивалентный диаметр зерновки, м, υ - кинематическая вязкость агента сушки, м2/с.(В.В.Портнов, В.В.Майоров, Промышленные конвективные установки, Сборник задач, Воронеж, Воронежский Гос. Тех. Уни-вер., 2003, с 37).

Для расчета безопасных влагосъемов рассмотрим тепломассоперенос в зерновке.

Физическая модель. В общем случае сушка зерна происходит в два периода. Как только температура поверхности зерновки с радиусом R достигнет температуры адиабатического насыщения воздуха (температуры мокрого термометра), начинается первый период сушки, в котором агент сушки у поверхности зерновки насыщен водяными парами, а скорость процесса лимитируется скоростью их отвода от поверхности испарения в ядро потока сушильного агента. В этом периоде влага преимущественно из периферийных оболочек зерновки перемещается к ее поверхности, испаряется, а пары отводятся агентом сушки. Движение границы испарения в этом периоде не происходит, но происходит во втором периоде.

Математическая модель. Уравнение, согласно которому можно определить скорость сушки запишем в виде

где V - объем зерновки, м3; ρ - плотность вещества зерновки, кг/м3;

r - теплота парообразования, кДж/кг влаги; U(τ) - влагосодержание кг влаги/кг сухого материала; α - коэффициент теплоотдачи Вт/м2 °C; F - поверхность зерновки, м2; ta.c. - температура агента сушки, °C; θ - температура материала °C, в первом периоде θ=θм.т (мокрого термометра), во - втором θ=θп.q/2 (где θп.q - допустимая температура нагрева, °C); η - часть теплоты, поступающая на испарение влаги.

Величину η можно определить из числа Коссовича (Ко), например в (В.Р. Сорочинский, Повышение эффективности конвективной сушки и охлаждение зерна на основе интенсификации теплообменных процессов, диссерт. На соиск. учен. степ. докт. техн. наук, М. 2002, с 162.

При θ и ta.c.=const имеем искомое решение (1) имеет вид

или

где ΔU влагосъем с поверхности зерновки, кг/кг.

По мере снижения влагосодержания оболочек к ней подводится влага из ядра зерновки, а фронт испарения углубляется.

Уравнение перемещения фронта испарения в зерновке шароообразной формы на величину σ может быть записана в виде

где λ - коэффициент теплопроводности зерновки Вт/м °C;

σ - толщина сферы зерновки с зародышем, м;

V1, - объем сферы зерновки с толщиной σ, °C;

Δθ1 - перепад температуры на границах сферы с толщиной σ, °C.

После решения (5) аналогично выражению (1) получим

Так как условие безопасной сушки есть равенство правых частей (4) и (6), то их приравняем и получим после упрощений

Для решения (6) необходимо знать выражение перепада температуры по радиусу зерновки, который можно определить из числа Коссовича.

, где ΔU1 - изменение влагосодержания сферы зерновки с объемом V1 в процессе сушки, кг/кг, с - теплоемкость материала зерновки, кДж/кг °C.

Переходя к влагосодержанию в зерновке ΔU с объемом V окончательно получим

Значения Ko можно определить для различных режимов сушки из экспериментальных данных. (В.Р. Сорочинский. Повышение эффективности конвективной сушки и охлаждение зерна на основе интенсификации теплообменных процессов, диссерт. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук, М., 2003, с 162).

Пример. Определим коэффициент теплоотдачи и скорость агента сушки при высушивании семян пшеницы с исходной влажностью 21% (U1≈0,27) до конечной влажности 14% (U2≈0,16 кг/кг); при ta.c=45°C в плотном неподвижном слое высотой 0,2 м с перемешиванием. Принятая величина ta.с позволяет высушить семена без превышения допустимой температуры нагрева θn.q=41,0°C. Параметры зерновки, взятые из литературы следующие λ=0,023 Вт/м °C; с=1,68 кДж/кг°C; r=2640 кДж/кг; dэ=4 мм; σ≈0,5 мм (С.Д. Птицын, Зерносушилки, М., Машгиз, 1962, с 35) Ко=6. Параметры агента сушки и процесса сушки

υ=20·10-6 м2/с; ΔU=0,11 кг/кг

; ; где Re, Nu - числа Рейнольдса и Нуссельта соответственно, причем для рассматриваемого гидродинамического режима сушки Nu=0,106 Re (при 20<Re<200)

Так как процесс сушки проходит практически во втором периоде, то (ta.c-θ)=(ta.c-41/2)≈25°C

; ;

Предложенный скоростной режим сушки позволит использовать на сушке элитных и ценных сортов семян высокопроизводительные сушилки, производительность которых па порядок выше зачастую используемых установок с естественной конвекцией.

Способ безопасной сушки семян, заключающийся в том, что семена загружают, вентилируют агентом сушки, охлаждают и разгружают, отличающийся тем, что скорость агента сушки ограничивают величиной коэффициента теплоотдачи α

где λ - коэффициент теплопроводности зерновки, Вт/м °С; ΔU - снижение влагосодержания зерновки, кг вл/кг мат; r - теплота парообразования, кДж/кг, σ - толщина сферы зерновки с зародышем, м; с - теплоемкость зерновки, кДж/кг °С; ta.c - температура агента сушки, °С; θ - температура семян, °С; Ко - число Коссовича.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сушке семян, преимущественно селекционных, и может быть использовано в сельском хозяйстве. .

Изобретение относится к способам сушки семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве, системе заготовок, химической и пищевой промышленности. .

Изобретение относится к области сушки, а именно к способам сушки стеблевых лубоволокнистых материалов, например льняной стланцевой тресты. .

Изобретение относится к усовершенствованным устройству и способу изготовления в промышленных масштабах подвергнутых вакуумной СВЧ-обработке пищевых продуктов. .

Изобретение относится к области сушки, а именно к способам сушки стеблевых лубоволокнистых материалов, например льняной стланцевой тресты. .

Изобретение относится к области сушки, а именно к способам сушки стеблевых лубоволокнистых материалов, например льняной стланцевой тресты. .

Изобретение относится к технологии и оборудованию для обработки сыпучих, преимущественно неоднородных, материалов путем организации их контакта с газообразным агентом (парогазовой или газожидкостной смесью) в химической, пищевой, микробиологической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве. .

Изобретение относится к способу импульсной инфракрасной сушки термолабильных материалов (семян различных с.х. .
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к сушке зерновых смесей. .

Изобретение относится к способу сушки зерна и семян различных культур и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, в системе хлебопродуктов и хранения зерна и смежных отраслях промышленности. Способ сушки зерна заключается в пропускании сквозь зерновой слой атмосферного или подогретого воздуха, обогащенного аэроионами. Обогащение агента сушки аэроионами осуществляют периодически, при этом периоды обогащения аэроионами зависят от культуры зерна и конструктивных особенностей установки для сушки зерна и изменяются в пределах от 5 до 60 минут. Изобретение должно обеспечить повышение интенсивности сушки, снижение удельных энергозатрат на процесс сушки. 1 ил.

Изобретение относится к сушильному устройству, предназначенному для сушки объектов из органического материала, представляющих собой древесные бревна, щепу, пеллеты, древесные опилки, торф, брикеты или подобные объекты. Предложена сушилка (101), предназначенная для сушки объектов из органического материала и имеющая корпус (102) контейнерного типа. Указанный корпус, по существу, непроницаем, выполнен с возможностью подачи в него высушиваемого материала и установлен, по существу, в вертикальном или наклонном положении. Высушиваемый материал подают в нижнюю часть корпуса, а высушенный материал выгружают из верхней части корпуса, причем сушильный газ направляют в сушилку, по существу, у верхней части корпуса, а выводят из нижней части корпуса. Корпус представляет собой, по существу, замкнутое пространство, причем это его свойство обеспечено посредством прерывателей в составе подающего узла и узла, выгружающего высушенный материал, а также за счет конструкции корпуса. Сушильный газ циркулирует в сушилке, по существу, в режиме замкнутой циркуляции. Выпускаемый из нижней части корпуса сушильный газ нагревают нагревательным устройством (111) и в нагретом состоянии подают в верхнюю часть корпуса. Сушильный газ переносит водяной пар, выделяемый высушиваемым материалом в верхней части сушилки, к нижней ее части, где он конденсируется на поверхности высушиваемого материала, одновременно с этим передавая этому материалу тепло. Высушиваемый материал является органическим материалом, которым полностью заполняют сушильное пространство от узла (109) сита до узла (113, 112) выгрузки высушенного материала, а сушильный газ и воду пропускают в зону (122) удаления газа через узел сита. Материал, прошедший сушильный процесс, выгружают из верхней части корпуса одновременно с подачей в нижнюю часть корпуса новых высушиваемых компонентов материала. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к технологии обработки древесины, а именно к технологии конвективной сушки оцилиндрованных бревен, преимущественно используемых в качестве конструкционных материалов при возведении стен деревянных построек. Технический результат - упрощение технологического процесса сушки оцилиндрованных бревен, снижение его трудоемкости и энергозатрат. Сущность способа конвективной сушки оцилиндрованных бревен, преимущественно используемых в качестве конструкционных материалов при возведении стен деревянных построек, заключается в следующем. Перед началом сушки по всей длине каждого бревна 2 в поперечном направлении равномерно сверлят сквозные диаметральные отверстия 1 для прохождения через них сушильного агента. Сверление всех отверстий в каждом бревне осуществляют под одинаковым углом наклона к горизонтали, а величину угла наклона выбирают из условия, при котором при возведении стен построек каждое последующее бревно перекрывает отверстия предыдущего. 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к средствам тепловой обработки влагосодержащих продуктов, преимущественно пищевых, и может быть использовано как в пищевой промышленности, так и в отдельных сельских хозяйствах для сушки овощей, фруктов, грибов, лекарственных трав и других продуктов. Способ сушки влагосодержащих продуктов заключается в принудительном обдуве нагретым воздухом поддонов с продуктами, расположенных в корпусе устройства для сушки, причем обдув каждого поддона производят независимо от других поддонов с исключением попадания обдуваемого воздуха данного поддона в смежно расположенные поддоны. Устройство для осуществления способа содержит корпус с расположенными в нем поддонами, теплогенератор, обеспечивающий обдув поддонов нагретым воздухом, при этом теплогенератор расположен под корпусом с поддонами, которые изолированы друг от друга с исключением попадания нагретого воздуха данного поддона в смежно расположенные поддоны, а также дополнительно содержит входные патрубки по количеству, равному количеству поддонов для подачи нагретого воздуха на поддоны, а также выходные патрубки по количеству, равному количеству поддонов для вывода отработанного воздуха от поддонов, а каждый входной патрубок соединен отдельным воздуховодом с теплогенератором. Технической результат - расширение области применения и обеспечение равномерности сушки по времени продуктов в различных поддонах. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к сушке растительных материалов и может быть использовано в сельском хозяйстве, преимущественно для материалов с низкой объемной массой. Способ сушки растительных материалов заключается в том, что материал загружают, перемещают противотоком агентом сушки, высушенную часть материала выгружают, а сверху загружают материал исходной влажности. Новым является то, что материал при загрузке уплотняют до устойчивого состояния. Устройство для сушки растительных материалов содержит вращающуюся камеру 3, решетку 9, средства загрузки 2 и разгрузки 4 материала, теплогенератор 11 и вентилятор 10. Новым является то, что устройство снабжено средством 13 уплотнения материала при загрузке. Уплотнение слоя позволит не только повысить интенсивность его высушивания, но и снизить затраты удельной теплоты на сушку. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к сушке семенного зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок, преимущественно для ценных сортов семян. Способ сушки селекционных семян заключается в том, что слой продувают агентом сушки с расходом 1800-1900 м3/м2·ч. Новым является то, что слой продувают агентом сушки с температурой, по крайней мере, не ниже 35°C, при этом высоту слоя и допустимую температуру нагрева семян определяют по формулам. 1 ил.

Изобретение относится к устройству (1) для сушки растительного сырья (19), такого как, например, плоды, пряности, растения, травы и подобные им, за счет подаваемого в сушилку потока сушильного газа. Устройство состоит из нескольких размещенных друг над другом в рабочем объеме (3) сушилки (1), омываемых первой частью (10) сушильного газа полок (15-17), каждая из которых разделена на несколько секторов и в которых для подачи второй части (11) сушильных газов под сектора соответствующих отдельных полок (16, 17) расположены по одному периферийному каналу (14), центральному каналу (13) и поперечному каналу. Изобретение должно обеспечить бережную и экономичную сушку подлежащего обработке сырья при максимально равномерной скорости сушки во всей области рабочего объема. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области сушки, а именно к способам сушки стеблевых лубоволокнистых материалов, например, льняной стланцевой тресты. В способе сушки льняной тресты, включающем подготовку слоя стеблей льнотресты, его транспортировку в зоне сушки, имеющей ограничения по высоте и ширине, с одновременной продувкой нагретым воздухом вдоль стеблей, при подготовке стеблей льнотресты слой из них по длине формируют одинаковой толщины и плотности в средней части его ширины. Техническим результатом изобретения является повышение эффективности сушки за счет более рационального использования теплоносителя на основе учета структуры слоя обрабатываемой льняной тресты. 2 ил.

Изобретения относятся к сушке семенного зерна и могут быть использованы в сельском хозяйстве и в системе заготовок, преимущественно для ценных сортов семян. Способ контейнерной сушки зерна заключается в том, что зерно загружают, воздействуют агентом сушки, инвертируют, охлаждают и разгружают. Новым является то, что его инвертируют в стационарном слое с перегрузкой в другой контейнер по достижении на критической высоте слоя hкр средней температуры зерна, перегружают n раз тонкими слоями. Устройство для контейнерной сушки зерна содержит контейнеры, вентилятор, калорифер, топку, средство перемещения контейнеров. Новым является то, что устройство содержит диффузор с центральным углом не более α=180-2β, где β - угол трения зерна по поверхности диффузора. Изобретение должно обеспечить необходимую по исходным требованиям неравномерность сушки (±1,5%). 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 3 пр.

Способ может быть использован в сельском хозяйстве и в системе заготовок. Способ осциллирующей сушки семян и зерна заключается в том, что зерно периодически продувают агентом сушки и наружным воздухом. Новым является то, что допустимую температуру нагрева семян и зерна при продувке агентом сушки определяют из расчетной формулы. Изобретение должно обеспечить получение качественных показателей сушки. 2 пр., 1 ил.
Наверх