Способ вакуумной сушки зерна

 

Изобретение относится к сельскохозяйственной и перерабатывающей технике. В способе вакуумной сушки зерна последнее сверху насыпают в вакуумную камеру, образованную двумя коаксиально расположенными относительно друг друга трубами, установленными вертикально на открытом воздухе. После включения вакуумного насоса давление в камере понижают до 10 - 30 мм рт. ст. Образовавшиеся пары воды откачиваются вакуумным насосом и выбрасываются в атмосферу. В случае неблагоприятных погодных условий работу насоса переводят из непрерывного в циклический режим, при этом насос выключают при давлении на 1 - 3 мм рт. ст. выше минимального допустимого и включают при давлении на 1 - 3 мм рт. ст. ниже равновесного, соответствующего давлению насыщения воды при температуре атмосферного воздуха. Способ позволяет сократить время сушки зерна без ухудшения показателей его всхожести. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

Изобретение относится к сельскохозяйственной и перерабатывающей технике и может быть использовано для сушки семенного зерна на открытом воздухе на хлебоприемных и зерноперерабатывающих предприятиях, а также в фермерских хозяйствах.

Известен способ естественной терморадиационной сушки зерна на солнце, включающий размещение массы зерна слоем 10-15 см на специально оборудованных деревянных, кирпичных или асфальтовых площадках [1] При благоприятных погодных условиях влажность зерна может быть снижена на 3-4% в течение дня.

Однако данный способ сушки применим преимущественно в южном климате, т. к. сильно зависит от метеорологических условий, он малопроизводителен, плохо поддается механизации.

Известен конвективный метод сушки зерна с рециркуляцией, при котором сырое холодное зерно смешивается с сухим рециркулирующим, предварительно нагретым, зерном [2] Смесь поступает в нагревательное устройство, где зерно нагревается горячим газом до предельно допустимой температуры и находится в зоне нагрева в течение 2-3 секунд. При этом из него испаряется определенное количество влаги. Далее зерно поступает на отлежку в тепловлагообменник, где перераспределяется влага и выравнивается температура зерна. После этого большая часть зерна поступает в зону промежуточного охлаждения, где подвергается воздействию наружного воздуха, в результате чего происходит самоиспарение влаги за счет теплоты, аккумулированной зерном в процессе нагрева. Из зоны промежуточного охлаждения зерно возвращается на рециркуляцию. Меньшая часть зерна из тепловлагообменника поступает в зону окончательной досушки и охлаждения, после чего зерно выпускается из сушилки.

Однако известный способ может быть применен в основном на крупных зерноперерабатывающих предприятиях, т. к. для обеспечения сложного многоступенчатого технологического процесса требуется комплекс специального и вспомогательного оборудования, больших затрат электроэнергии.

Известен способ непрерывной сушки зерна, принятый за прототип, реализованный в установке для сублимационной сушки сыпучих продуктов [3]. Высушиваемое зерно через затвор непрерывно подается в одну из секций вакуум-сушильной камеры, где с помощью вакуумного насоса поддерживается вакуум, и подогревается там с помощью подогревателя, в котором циркулирует жидкий теплоноситель. В другую секцию вакуум-сушильной камеры поступает зернистый инертный материал (стеклянные шарики), предварительно охлажденный. Откачиваемая парогазовая смесь частично конденсируется на зернистом инертном материале, а частично удаляется вакуумным насосом. Высушиваемое зерно из вакуум-сушильной камеры направляется в охладительную камеру, где осуществляется его охлаждение и дальнейшая сушка путем пропускания сквозь него инертного газа. После этого высушенное зерно удаляется из охладительной камеры.

Однако известный способ требует значительных затрат электроэнергии.

При создании изобретения решалась задача обеспечения высоких семенных свойств зерна (энергия прорастания, всхожесть, жизнеспособность и сила роста) после сушки при одновременном снижении энергетических затрат.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном способе вакуумной сушки зерна, включающем помещение массы зерна в вакуумную камеру, понижение в ней давления с помощью вакуумного насоса, подвод тепла к высушиваемому зерну и удаление паров воды из камеры, согласно изобретению, подвод тепла осуществляют из окружающей среды за счет тепловой энергии атмосферного воздуха и солнечного излучения, а давление в камере понижают до 10-30 мм рт. ст.

Для уменьшения времени сушки при неблагоприятных погодных условиях работу вакуумного насоса осуществляют в циклическом режиме, причем насос выключают при давлении на 1-3 мм рт. ст. выше минимального допустимого и включают при давлении на 1-3 мм рт. ст. ниже максимального, соответствующего давлению насыщения воды при температуре атмосферного воздуха.

Для интенсификации процесса часть удаляемых паров воды конденсируют на поверхности испарителя холодильной машины, а сбрасываемое конденсатором холодильной машины тепло используют для дополнительного подогрева высушиваемого зерна.

Способ проиллюстрирован чертежом, на котором изображена общая схема установки для сушки зерна, содержащая вакуумную камеру, образованную двумя коаксиально расположенными относительно друг друга трубами 1 и 2, установленными вертикально на открытом воздухе. Герметичное пространство 3 камеры соединено с вакуумным насосом 4 через вентиль 5 и через вентиль 6 с холодильной машиной 7, содержащей испаритель 8 и конденсатор 9. Пространство 3 вакуумной камеры заполнено зерном 10. Тепловой поток от атмосферного воздуха и солнечного излучения показан стрелками 11.

Способ осуществляется следующим образом.

Зерно 10 сверху насыпают в герметичное пространство 3 между трубами 1 и 2. Затем открывают вентиль 5, включают вакуумный насос 4 и понижают давление в камере до 10-30 мм рт. ст. Когда давление устанавливается ниже давления насыщения воды при температуре атмосферного воздуха, вода, содержащаяся внутри зерен 10 и между ними, закипает. Образовавшиеся пары воды откачиваются вакуумным насосом 4 и выбрасываются в атмосферу. Во время откачки паров воды температура зерна понижается и одновременно увеличивается приток тепла 11 к зерну из окружающей среды, что способствует постепенному увеличению весового расхода пара. В то же время с понижением давления уменьшается плотность откачиваемого пара, что способствует уменьшению весового расхода пара. В конечном итоге, в процессе откачки давление в вакуумируемой камере стабилизируется на определенном уровне при выравнивании увеличивающейся испаряемой и уменьшающейся откачиваемой масс водяного пара. Объемная производительность вакуумного насоса выбирается таким образом, чтобы при среднестатистических на время уборки урожая, благоприятных для выбранного географического района погодных условиях (температура атмосферного воздуха, скорость ветра, тепловая радиация солнечного излучения) давление в вакуумируемой камере стабилизировалось на уровне 10 мм рт. ст.

В случае ухудшения, по сравнению со среднестатистическими, погодных условий для предотвращения понижения давления в вакуумной камере ниже 10 мм рт. ст. работу вакуумного насоса переводят из непрерывного в циклический режим, при этом для уменьшения времени сушки зерна насос выключают при давлении на 1-3 мм рт. ст. выше минимального допустимого и включают при давлении на 1-3 мм рт. ст. ниже равновесного, соответствующего давлению насыщения воды при наблюдаемой в процессе сушки температуре атмосферного воздуха.

Для интенсификации процесса подогрева зерна и уменьшения потребной объемной производительности вакуумного насоса дополнительно включают холодильную машину 7. При открытии вентиля 6 часть откачиваемых паров воды начинает конденсироваться на поверхности испарителя 8. Тепло, сбрасываемое конденсатором 9 холодильной машины 7 при ее работе, используют для дополнительного подогрева высушиваемого зерна. Зерно 10, высушенное до заданной влажности, выгружается снизу камеры.

Определение всхожести зерна после вакуумной сушки, выполненное в соответствии с ГОСТ 12038-84, показало, что применение вакуумной сушки не ухудшает всхожести зерна.

Результаты сравнительного анализа всхожести зерна после обычной сушки с нагревом и после вакуумной сушки приведены в таблице.

Источники информации 1. Баум А.Е., Резчиков В.А. Сушка зерна. Москва, 1983 г.

2. Атаназевич В. И. Сушка зерна. Москва, 1989 г.

3. Авторское свидетельство СССР N 1237879 (прототип).

Формула изобретения

1. Способ вакуумной сушки зерна, включающий помещение массы зерна в вакуумную камеру, понижение в ней давления с помощью вакуумного насоса, подвод тепла к высушиваемому зерну и удаление паров воды из камеры, отличающийся тем, что вакуумную камеру выполняют в виде двух коаксиально расположенных относительно друг друга труб, установленных вертикально на открытом воздухе, при этом подвод тепла к стенкам вакуумной камеры осуществляют из окружающей среды за счет тепловой энергии атмосферного воздуха и солнечного излучения, а давление в камере понижают до 10 - 30 мм рт. ст.

2. Способ вакуумной сушки зерна по п.1, отличающийся тем, что работу вакуумного насоса осуществляют в циклическом режиме, причем насос выключают при давлении на 1 - 3 мм рт. ст. выше минимального, допустимого и включают при давлении на 1 - 3 мм рт. ст. ниже максимального, соответствующего давлению насыщения воды при температуре атмосферного воздуха.

3. Способ вакуумной сушки зерна по п.1, отличающийся тем, что часть удаляемых паров воды конденсируют на поверхности испарителя холодильной машины.

4. Способ вакуумной сушки зерна по п.3, отличающийся тем, что часть сбрасываемого конденсатором холодильной машины тепла используют для дополнительного прогрева высушиваемого в вакуумной камере зерна.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2