Физико-химические основы процесса

Основная задача сушки – довести влажность семян до заданной величины. В результате своевременной и правильно проведённой сушки семян ускоряется процесс его послеуборочного созревания, увеличиваются срок хранения и технологические характеристики.

Технологический процесс сушки семян можно разделить на два основных процесса: горение топлива и непосредственно процесс сушки семян топочными газами в зерносушильном агрегате типа ДСП-32 Горение - это реакция, при которой происходит превращение химической энергии топлива в тепловую энергию. Горение бывает полное и неполное. При полном горении вся химическая энергия топлива превращается в тепловую, при этом один атом углерода топлива, соединяясь с двумя атомами кислорода, образует новую молекулу - углекислого газа, два атома водорода, соединяясь с одним атомом кислорода, образуют молекулу водяного пара. Чтобы горение в топке парового котла было полное, необходимо постоянное поступление в топку достаточного объёма топочного материала (газа), воздуха, должно иметь большое топочное пространство, а температура газа горелки не ниже 1000°С. При полном сгорании, цвет в топке должен быть прозрачно - голубым, без жёлтых язычков. Если же цвет пламени красный или жёлтый с дымчатыми полосами, значит горение не полное. Причиной этого могут быть или нехватка воздуха для полного горения, или плохое перемешивание воздуха с топливом.

В указанном случае реакция горения будет выражаться уравнением:

С+О = СО

т.е. атом углерода + атом кислорода = угарный газ, вместо необходимого

С + О₂ = СО₂.

 

При неполном протекании реакции горения, химическая энергия топлива не полностью превращается в тепловую энергию, т.к. теплоты в этом случае с 1кг углерода выделяется не 7950 ккал/кг, а только 2400 ккал/кг. При неполном сгорании, цвет пламени красный с дымовыми полосами, а из трубы идёт чёрный дым, потому что не весь углерод, имеющийся в топке, сгорает, т.е. соединяется с кислородом воздуха. В горючих отходящих газах остаётся много несгоревших, но
разогретых докрасна частиц углерода, который и придаёт пламени красный
цвет с дымчатыми полосами. Количество воздуха, необходимое для полного
сгорания 1нм газообразного топлива, определяют на основании реакции
горения и рабочего состава топлива. При горении из воздуха используется
только кислород.

Расход воздуха принято измерять в обменных единицах -
кубических метрах. Теоретически необходимое количество воздуха для полного
сгорания топлива определяется по уравнению:

Vo=0.476(0.5CO + 0.5H₂ + 1.5H₂S+ (m + n/4 )C_mH_n- О₂),

где (m+n/4) C_mH_n - различные углеводороды, входящие в состав газа, %

Количество воздуха, вычисленное по уравнению, является минимальным для обеспечения полного сгорания топлива при условии, что весь кислород, содержащийся в воздухе и топливе, будет использован при горении. В реальных условиях, для обеспечения полного сгорания топлива, приходится подавать значительно большее количество воздуха, чем теоретически необходимое.

Это объясняется несовершенством организации процессов горения топлива, из-за чего часть воздуха не участвует в горении и удаляется из топки вместе с
продуктами сгорания. Отношение действительного количества воздуха V_g,
расходуемого на горение, к теоретически необходимому V₀, называется
коэффициентом избытка воздуха, он всегда больше единицы и зависит от сорта
топлива, способа его сжигания. Для эксплуатируемых котельных, коэффициент
избытка воздуха может быть установлен путём анализа дымовых газов, а для
проектируемых им задаются на основе опытных данных.

Рассматривая свойства зерновой массы — ее сорбционную способность и гигроскопичность влажность семян зависит от влажности окружающего воздуха, т. е. определенной относительной влажности воздуха соответствует и определённая равновесная влажность семян.

На этом свойстве и основаны методы отнятия влаги от семян, т. е. методы его сушки.

При повышении температуры относительная влажность воздуха уменьшается, а влагоёмкость его, т. е. способность поглощать влагу, повышается. Это свойство относится и к газовоздушной смеси. Таким образом, создаются благоприятные условия для испарения влаги и перехода водяных паров в окружающую зерно газовоздушную среду. Поэтому для получения качественной сушки семян температура топочных газов, поступающих в камеры зерносушильного агрегата не должна превышать до 160° С. Для этого к топочным газам примешивается наружный воздух в соотношении: зимой 15—30 м³ воздуха на 1 м³ газа и летом 25—30 м^ъ воздуха на 1 м³ газа.

При хорошем качестве топлива и правильном уходе за топкой газовоздушная смесь (в указанных соотношениях воздуха и газов) не оказывает какого-либо вредного влияния на зерно (отсутствие запаха дыма, копоти, изменения цвета семян и т. д.). Вместе с тем способ сушки семян горячей смесью обеспечивает лучшее использование тепла, в связи с чем получается большая экономия по расходу топлива.

Скорость сушки и температурные режимы зависят от строения, химического состава, влажности и степени зрелости семян разных культур.

Свежеубранное и повышенной влажности зерно чувствительно к высоким температурам; нагревать его выше 45—50° С опасно, так как это может привести к ухудшению продовольственных и фуражных свойств семян.

Объясняется это тем, что ядро и оболочки в недозревшем зерне находятся в недостаточно отвердевшем состоянии и при сушке плохо проводят влагу. В связи с этим при высоких температурах сушки может получиться поверхностное высушивание семян и ухудшение его качества, так называемый закал.

Сушка пшеницы может оказывать как положительное, так и отрицательное действие на количество и качество клейковины, а следовательно, и на хлебопекарные свойства семян. Под воздействием тепла белки клейковины пшеницы уплотняются. Поэтому чем крепче клейковина в исходной партии семян, тем ниже должны быть применяемые температуры, и, наоборот, при слабой исходной клейковине можно применять более высокие температуры.

 

1.1.3. Описание технологического процесса и основных
аппаратов

Процесс сушки характеризуется рядом параметров: качеством и количеством сырья и готового продукта, температурой и относительной влажностью среды, временем пребывания продукта в сушилке и др.

Сушку в специальных сушилках проводят в том случае, если материал не был доведен до кондиционной влажности вентилированием при временном хранении.
Предельную температуру теплоносителя при сушке выбирают в зависимости от начальной влажности материала. Влажность семян гречихи за один пропуск ерез сушильную и охладительную камеры должна быть снижена не менее чем а 5 % при нормальной производительности машин. Травмирование семян механизмами машин при сушке не должно превышать 0, 25 %. Сушильные шахты технологически можно соединить последовательно (при влажности семян не более 22 %) или параллельно (при влажности семян более 22 %). После заполнения шахт до появления слива семян из труб обратной сыпи включают вентиляторы шахт при закрытых заслонках и зажигают топку.

После установления нормального режима горения заслонки вентиляторов шахт приоткрывают и начинают прогрев материала при температуре, близкой к режимной, в течение 25—30 мин при ручном управлении процессом сушки.
Для семян высокой влажности необходимо применять ступенчатые режимы сушки. В первые пропуски семян температуру теплоносителя понижают. По мере уменьшения влажности семян и повышения их устойчивости к нагреву температуру теплоносителя увеличивают. У шахтных сушилок снижение влажности гречихи за один проход должно составлять не более 5 %.
При установившемся режиме работы для предотвращения перегрева семян через каждые 10—15 мин включают разгрузочное устройство на 2—3 мин, и выходящее через охладительные колонки зерно снова направляют в шахты.
Пропускную способность сушилки определяют в соответствии с табл. 37.
Фактическую пропускную способность сушилки устанавливают путем взвешивания автомашин с зерном после высушивания или путем отбора проб семян в мешки за определенное время в 2—3-кратной повторности.
Эффективность использования сушилок во многом зависит от обеспечения устойчивого технологического процесса. Для этого нежелательно очень часто менять режим ее работы. Более выгодно подавать на сушку зерно одинаковой первоначальной влажности, предварительно подготовленное в бункерах активного вентилирования. Сушку семян проводят круглосуточно, а если возникает необходимость перерыва, то после выключения топочного устройства зерно вентилируют до его охлаждения. Полное использование технических возможностей машин предусматривает поддержание стабильной температуры теплоносителя и семян на предельно возможных значениях в данных условиях и максимальном расходе теплоносителя (но без нарушений качественных показателей); непрерывную работу контрольно-измерительной аппаратуры, обеспечивающей автоматизацию процесса сушки; полное сгорание топлива, достигаемое правильной регулировкой системы питания и подачи воздуха.

 

В процессе сушки контролируют температуру теплоносителя с помощью дистанционных термометров: в период пуска через 10-15 мин, а при установившемся режиме через 20-30 мин. Контролируют температуру каждой порции семян в сушильных камерах, после охлаждения на выходе из охладительных колонок замеряют температуру через каждые 1, 5-2 ч.
Замеряют начальную влажность семян по пробам, взятым на выходе из машин предварительной очистки или из бункеров временного хранения, и конечную влажность на выходе из охладительных колонок. Используют при этом полевые электровлагомеры.
Фактическую производительность сушильной установки определяют 1—2 раза за смену, сравнивая ее с расчетной, при необходимости проводят регулировку.

Зерносушилка работает следующим образом: наружный воздух, смешиваясь с горячим топочным газом (газообразным продуктом сгорания топлива), образует газовоздушную смесь, поступающую в сушилку. Температура топочных газов достигает 600° С и выше.

Вентилятором газовоздушная смесь подается в заполненную зерном горячую камеру сушилки. Пронизывая зерновую массу, которая опускается вниз по горячей камере сушилки, газовоздушная смесь нагревает зерно, поглощает выделяющуюся из него влагу и отводится наружу. С повышением температуры семян ускоряется процесс перемещения влаги из внутренних слоев семян к его поверхности. Зерно при движении в сушилке несколько перемешивается, что улучшает соприкосновение отдельных зерен с газовоздушной смесью и ускоряет процесс сушки.

Перед загрузкой в склад зерно должно быть обязательно охлаждено. Поэтому из горячей камеры зерно направляется в охладительную камеру сушилки, где оно продувается наружным воздухом. Тепло в охладительной камере от семян передается воздуху; при этом происходит дополнительное испарение влаги.

 

 

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться: