Способ сушки мелкосеменных культур и устройство для его осуществления

Изобретение касается сушки мелкозернистых культур (рапс, сурепица и т.д., в том числе семян трав) и может быть использовано в сельском хозяйстве и системе заготовок. Способ сушки мелкосеменных культур заключается в том, что семена загружают, предварительно подогревают, отлеживают, охлаждают и разгружают. Семена сушат циркуляционно-квазиизотермически, а влагосъем за цикл определяют по расчетной формуле, далее отлеживают в течение времени, определяемом из расчетной формулы. Устройство для сушки мелкосеменных культур содержит надсушильный бункер, камеру сушки, внешний и внутренний перфорированные цилиндры, вертикальный транспортер, топку, вентилятор, систему загрузочных и разгрузочных средств. Устройство содержит теплоизолированную крышку над камерой сушки и теплоизоляцию надсушильного бункера, а внешний и внутренний перфорированные цилиндры установлены с зазором, не превышающим 0,25 м. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение касается сушки мелкозернистых культур (рапс, сурепица и т.д., в том числе семян трав) и может быть использовано в сельском хозяйстве и системе заготовок.

Известен способ сушки зерна в неподвижном слое, заключающийся в том, что зерно загружают, воздействуют агентом сушки, охлаждают и разгружают.

Известно устройство для его осуществления, содержащее сушильную камеру, топку, вентилятор, средства загрузки и разгрузки (Анискин В.И., Окунь Г.С. Технологические основы оценки работы зерносушильных установок. - М.: ГНУ ВИМ, 2003. - С. 140-141).

Эти способ и устройство периодического действия широко используются и для сушки семян мелкосеменных культур. Однако способ малопроизводителен и энергозатратен, хотя и обеспечивает качественную сушку.

Известен способ сушки рапса, заключающийся в том, что материал загружают, воздействуют агентом сушки, предварительно подогревают, отлеживают, рециркуляционно-квазиизотротермически сушат, охлаждают и разгружают. Сушку осуществляют в двух шахтах, одна из которых рециркуляционная. По этому способу сушки работают рециркуляционные зерносушилки типа «Целинная». Этот способ наиболее близок к заявленному и выбран за прототип (Урманов А.И., Резчиков В.А. Повышение эффективности сушки рапса // Электронный ресурс / https:docviewer.yandex.ru).

Однако известный способ, как правило, не используют на сушке семян из-за повышенной неравномерности высушенного материала по влажности, кроме того, сушилки, использующие этот способ, достаточно сложны и нерентабельны в крупных хозяйствах и маслозаводах.

Известно устройство для его осуществления, содержащее надсушильный бункер, камеру сушки, внешний и внутренний перфорированные цилиндры, вертикальный транспортер, топку, вентилятор, систему загрузочных и разгрузочных средств.

Эти способ и устройство по технической сущности наиболее близко к заявленному и принято за прототип (Пат. №2519809 РФ Способ сушки семян и зерна и устройство для его осуществления / Голубкович А.В., Павлов С.А., Лукин И.Д., Машковцев М.Ф. // Бюл. 2014. №17).

Недостатком известного устройства является то, что надсушильный бункер не обеспечивает постоянный температурный режим отлежки. Поэтому изотермический режим сушки не реализуется и интенсивность сушки низка.

Техническая задача изобретения заключается в повышении интенсивности сушки при осуществлении рециркуляционно-квазиизотермического процесса сушки при полном сохранении качественных показателей семян.

Задача решается тем, что в способе сушки семян мелкосеменных культур, заключающемся в том, что семена загружают, предварительно подогревают, отлеживают, сушат, охлаждают и разгружают, согласно изобретению семена сушат циркуляционно-квазиизотермически с влагосъемом за цикл не более:

,

где R, δ - радиус и толщина оболочки семени, м;

Uн, Up - начальное и равновесное влагосодержание семян, кг вл./кг сух. мат.;

и отлеживают со временем:

,

где аm - коэффициент диффузии, м2/с;

А - коэффициент формы семени (при сферический А=1);

причем τ ≥ τд,

где τд - минимальное время отлежки, при которой перераспределяется влага между семенами (τд = 0,3 ч).

Поставленная задача решается также тем, что в устройстве, содержащем надсушильный бункер, камеру сушки, внешний и внутренний перфорированные цилиндры, вертикальный транспортер, топку, вентилятор, систему загрузочных и разгрузочных средств, согласно изобретению, надсушильный бункер снабжен крышкой и выполнен теплоизолированным, а внешний и внутренний перфорированные цилиндры выполнены с зазором, не превышающим 0,25 м.

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема сушилки.

Способ сушки семян мелкосеменных культур заключается в том, что семена загружают, предварительно нагревают, циркуляционно-квазиизотермически сушат с влагосъемом за цикл , отлеживают с временем отлежки и разгружают.

В состав устройства входят: вентилятор 1, топка 2, сушильная камера 3, загрузочный транспортер 4, внутренний перфорированный цилиндр 5, внешний перфорированный цилиндр 6, вертикальный транспортер 7, труба 8, теплоизолированный надсушильный бункер 9, теплоизолированная крышка 10, датчики уровня 11, теплоизоляция 12, также на схеме приведены влажные 13, циркулирующие 14 и высушенные семена.

Работу осуществляют следующим образом.

Влажные семена 13 транспортерами 4 и 7 загружают сушильную камеру 3 и надсушильный бункер 9, запускают вентилятор 1, топку 2 и транспортер 7. Устанавливают температуру агента сушки, исходя из предельно-допустимой температуры нагрева семян. Агент сушки из топки 2 поступает во внутреннюю полость цилиндра 5, пронизывает семена и выходит из перфораций внешнего цилиндра 6. Циркуляция семян осуществляется посредством транспортера (шнека) 7. Высушенные семена охлаждают путем отключения топки 2 и разгружают через трубу 8. Заданный уровень семян в надсушильном бункере 9 поддерживают датчиками уровня 11, которые воздействуют на загрузочный транспортер 4.

Известно, что чем выше температура семян, тем более эффективен тепломассоперенос. Именно поэтому крыша 10 и надсушильный бункер 9 выполнены теплоизолированными.

Наличие зазора в 0,25 м между внутренним 5 и внешним 6 перфорированными цилиндрами обеспечивает использование вентиляторов среднего давления, которые эффективнее вентиляторов высокого давления.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходя из исходного и конечного влагосодержания и массы семян определяют допустимый влагосъем, длительности отлежки, оценивают длительность цикла сушки и устанавливают расход семян через сушильную камеру, например, изменением частоты вращения шнека 7, предварительно подогревают семена до температуры на ~5°С ниже предельно-допустимой, что осуществляют без циркуляции семян, но температура агента сушки на 10-15°С ниже чем при циркуляции.

При циркуляции поддерживают температуру семян близкой или равной предельно-допустимой, например, изменением температуры агента сушки.

Сущность циркуляционно-квазиизотермического режима сушки заключаются в том, что за время отлежки влага из центральной части семени перемещается в его перефирийную часть - оболочку, в том числе в полость между оболочкой и ядром, суммарная толщина которых составляет δ=0,15-0,2 R (где R, δ - радиус семени и толщина оболочки) (Ганеев И.Р. Повышение эффективности сушки семян рапса с применением электромагнитного излучения: Автореф. дисс. … канд. техн. наук. - Уфа, 2011. - 8 с.) и при вентилировании агентом сушки температура семян не только не повышается, но некоторое время снижается из-за интенсивного испарения и достигает к следующей отлежке близкую к предельно-допустимой.

Очевидно, что с целью недопущения перегрева семян влагосъем за время цикла ΔUi не должен превысить допустимой величины.

Составим балансовые уравнения влагосъема и определим величину ΔUi.

Массу влаги, заключенную в семени шарообразной формы, можно записать:

где R - радиус семени, м;

Uн, Uк - начальное и конечное влагосодержание, кг вл./кг сух. мат.;

ρ - плотность сухих семян, кг/м3.

Массу влаги, заключенной в периферийной части семени и удаленной при сушке, запишем:

где ;

Up - равновесное влагосодержание, так как принято, что оболочка высыхает до равновесного влагосодержания;

n - частота оборота семян (количество циклов).

При отлежке достаточной длительности влага из центральной части семени перемещается в периферийную зону.

Приравнивая правые части (1) и (2), определим n:

и величину ΔUi:

При отлежке происходит как перемещение влаги из центральной части в семени в периферийную длительностью τ1, а также между семенами длительностью τ2. Очевидно, что длительность отлежки следует выбрать наибольшую между τ1 и τ2.

Распространение поля температур в частице при подводе теплоты можно описать выражением:

где R0 - определяющий размер, м;

β - коэффициент температуропроводности, м2/с;

А - коэффициент, зависящий от формы (Безуглов A.M., Кураков Ю.И. Математическое моделирование технологических процессов. - Ростов-на-Дону: Изд. СКНУ ВШ, 2002. - 7 с.).

Так как законы распространения теплоты и влага в твердом теле идентичны и отличаются лишь инерционностью процесса, то длину пути перемещения влаги из центра к периферии зерновки при отлежках можно записать в виде , а так как δ<<R, то , а выражение (5) при шарообразной форме зерновки семян получит вид:

где аm - коэффициент диффузии влаги, м2/с.

При отлежке в условиях рециркуляционной сушки величину τ2 принимают равной τ2 = 0,3 ч (Шаршунов В.А., Рукшан Л.В. Сушка и хранение зерна. - Минск: Мисанта, 2010. - 368 с.).

Отлежка эффективна при повышенной температуре семян, для этого следует предусмотреть крышу на надсушильным бункером и теплоизоляцию надсушильного бункера.

Сопротивление слоя мелкозернистых материалов весьма существенно, так, например, рапса в 2-3 раза больше, чем у пшеницы. Толщина слоя до 0,25 м позволяет использовать вентиляторы среднего давления (Р≤2,0 кПа), (Методические рекомендации по сушке и охлаждению зерна. - М.: ГНУ ВИМ, 1974. - 20 с.).

Пример расчета параметров процесса и сушилки.

Дано: семена рапса Uн=0,25; Uк=0,11; Uр=0,06 кг вл./кг сух. мат.; ϕн=100; ϕк=50; ϕp=35%; R=1⋅10-3; δ=0,1⋅10-3 м; аm=1,5⋅10-10 м/с (начальная температура рапса θпд=20°С, после подогрева 36-38°С).

После расчета по (4) получено ΔUi=0,028 кг/кг.

Частота циркуляции рассчитана по (3), получено 3,7. Выбираем n=4 и уточняем величину ΔUi=0,026 кг/кг.

Длительность отлежки составит:

то есть τ12.

Следовательно, длительность отлежки τ=0,46 ч.

Эффективность предложенного способа в сравнении с прототипом заключается в реализации циркуляционно-квазиизотермического режима сушки, который на 15…20% менее длителен, чем рециркуляционно-изотермический. Снижение длительности сушки достигают повышением температуры агента сушки на 5…7°С при не превышении предельно-допустимой температуры нагрева семян.

1. Способ сушки мелкосеменных культур, заключающийся в том, что семена загружают, предварительно подогревают, отлеживают, сушат, охлаждают и разгружают, отличающийся тем, что семена сушат циркуляционно-квазиизотермически с влагосъемом за цикл не более:

,

где R, δ - радиус и толщина оболочки семени, м;

Uн, Up - начальное и равновесное влагосодержание семян, кг вл./кг сух. мат.;

и отлеживают со временем:

,

где аm - коэффициент диффузии, м2/с;

А - коэффициент формы семян (при сферический А=1);

причем τ ≥ τд,

где τд - минимальное время отлежки, при которой перераспределяется влага между семенами (τд = 0,3 ч).

2. Устройство для сушки мелкосеменных культур, содержащее надсушильный бункер, камеру сушки, внешний и внутренний перфорированные цилиндры, вертикальный транспортер, топку, вентилятор, систему загрузочных и разгрузочных средств, отличающееся тем, что надсушильный бункер снабжен крышкой и выполнен теплоизолированным, а внешний и внутренний перфорированные цилиндры выполнены с зазором, не превышающим 0,25 м.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области термодинамики в части теплообмена излучением и к технологии сушки. В способе непрерывной сушки дисперсных сыпучих материалов внутри вертикально установленной емкости ее нагревают снаружи излучением, а емкость выполняют перфорированной или из сетки и вращают относительно неподвижной собственной геометрической оси, а внутри емкости, коаксиально ей и неподвижно, с зазором относительно днища и стенки емкости размещают трубу с радиально закрепленными на наружной ее поверхности лопастями, причем влажный сыпучий материал непрерывно подают внутрь трубы, высохший сыпучий материал пневматически удаляют из емкости.

Изобретение относится к сушке семян и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ контейнерной сушки семян заключается в том, что семена загружают в контейнеры, которые устанавливают на модули, составляющие теплоподводящий канал, вентилируют агентом сушки и разгружают.

Изобретение относится к технике конвективной сушки дисперсных материалов, например зерна, в плотном слое и может быть использовано в сельском хозяйстве и других отраслях.

Изобретение относится к сушке зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок. Способ осциллирующей сушки зерна заключается в том, что его загружают, перемещают, подвергают воздействию подогретым и неподогретым агентом сушки и разгружают.

Изобретение относится к молочной промышленности. Способ получения частично высушенного сырного порошка из сыра с содержанием воды от 22 до 60 мас.%, включающий стадии приведения исходного сыра в мелкоизмельченное состояние и его нагревание в потоке в виде тонкого турбулентного динамического слоя в контакте со стенкой, нагретой по меньшей мере до 80°С, с получением сырного порошка с содержанием влаги, меньшим или равным 20%; причем указанный способ целесообразно осуществлять с использованием турбосушилки (Т), включающей полый цилиндрический корпус (1), закрытый с противоположных концов торцевыми пластинами (2, 3) и снабженный нагревательной рубашкой (4), по меньшей мере с одним впускным отверстием (5) и по меньшей мере одним выпускным отверстием (6) и с лопастным ротором (7), закрепленным с возможностью вращения внутри указанного корпуса; и, возможно, дополнительной турбосушилки (Т'), по существу, идентичной вышеуказанной турбосушилке.

Изобретение относится к способам комбинированной сушки семян и зерна. Осуществляют загрузку семян и зерна, гравитационное перемешивание и реверсивное продувание агентом сушки с циклами от 20 до 360 мин.

Способ относится к области химической промышленности и служит для сушки гранулированных полимерных материалов и композитов на их основе. В способе энергосберегающей сушки гранулированных полимерных материалов, включающем раздельную подачу гидрофобных и гидрофильных материалов сверху вниз в коаксиальные цилиндрические камеры и поперечный продув теплоносителя через материалы, согласно изобретению теплоноситель последовательно движется в поперечном направлении через камеры 1 и 2, осуществляя сушку материала в первой камере и нагрев материала во второй.

Изобретение относится к автоматизации технологических процессов и может быть использовано при автоматическом управлении процессами сушки и хранения зерновых культур, в частности зерна пшеницы, семян подсолнечника, пивоваренного солода и т.д.

Изобретение относится к сушке семян и зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве и в системе заготовок. Способ сушки семян и зерна, при котором их загружают, гравитационно перемещают сверху вниз через верхнюю, нижнюю сушильные и охладительную зоны сушки, вентилируют агентом сушки и охлаждающим газом соответственно и разгружают.

Изобретение относится к технике сушки сыпучих материалов, преимущественно, не предназначенных для пищевой промышленности. Способ сушки сыпучих углеродистых или минеральных материалов с влажностью, обеспечивающей сыпучее состояние материала, включает ввод по нескольким уровням тепла от теплоносителя в массу материала.

Изобретение относится к технике сушки твердых топлив, преимущественно углей, в системах подготовки к сжиганию на тепловых электростанциях и может быть использовано в других отраслях промышленности.

Изобретение относится к технике сушки дисперсных влажных материалов и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Конвективная сушилка включает вертикальную шахту прямоугольного сечения, состоящую из изолированных друг от друга по сушильному агенту и расположенных друг над другом секций с наклонными перфорированными решетками, образующими зигзагообразный канал для перемещения высушиваемого материала.

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, а именно к машинам для сушки фуражного, семенного зерна и может быть использовано на зернотоках и заготовительных предприятиях.

Изобретение относится к технике конвективной сушки и активного вентилирования дисперсных материалов, например зерна, в плотном слое и может быть использовано в сельском хозяйстве и других отраслях.

Изобретение относится к сушке семян и может быть использовано в сельском хозяйстве. Способ контейнерной сушки семян заключается в том, что семена загружают в контейнеры, которые устанавливают на модули, составляющие теплоподводящий канал, вентилируют агентом сушки и разгружают.

Изобретение относится к технике конвективной сушки дисперсных материалов, например зерна, в плотном слое и может быть использовано в сельском хозяйстве и других отраслях.

Изобретение относится к способам обработки зерна электромагнитными полями сверхвысокой частоты (ЭМП СВЧ) и может быть использовано в пищевой промышленности и сельском хозяйстве, преимущественно для получения «взорванного зерна» при производстве быстрорастворимой зерновой продукции и кормов для животных.

Изобретение относится к способам комбинированной сушки семян и зерна. Осуществляют загрузку семян и зерна, гравитационное перемешивание и реверсивное продувание агентом сушки с циклами от 20 до 360 мин.

Изобретение относится к устройствам для сушки продовольственного и семенного зерна зерновых, зернобобовых и масличных культур и может быть использовано на крупных и мелких сельскохозяйственных и зерноперерабатывающих предприятиях при подготовке зерна к хранению, а также на предприятиях агропромышленного комплекса.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно, для сушки сыпучих материалов - песка, золы, шлаков, угля, известняков, опоковых пород, опилок, варки гипса, гажи и др.

Изобретение касается сушки мелкозернистых культур и может быть использовано в сельском хозяйстве и системе заготовок. Способ сушки мелкосеменных культур заключается в том, что семена загружают, предварительно подогревают, отлеживают, охлаждают и разгружают. Семена сушат циркуляционно-квазиизотермически, а влагосъем за цикл определяют по расчетной формуле, далее отлеживают в течение времени, определяемом из расчетной формулы. Устройство для сушки мелкосеменных культур содержит надсушильный бункер, камеру сушки, внешний и внутренний перфорированные цилиндры, вертикальный транспортер, топку, вентилятор, систему загрузочных и разгрузочных средств. Устройство содержит теплоизолированную крышку над камерой сушки и теплоизоляцию надсушильного бункера, а внешний и внутренний перфорированные цилиндры установлены с зазором, не превышающим 0,25 м. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх