# Обработка и хранение продукции растениводства

5B007280 - Технология перерабатывающих производств __ст.преводаватель__ Саидов А.М.

## Лекция 3

АКТИВНОЕ ВЕНТИЛИРОВАНИЕ ЗЕРНОВЫХ МАСС

Цель: сформировать представление о принципах активного вентилирования зерновых масс

План

1. Назначение и задачи активного вентилирования зерна и семян

2. Теоретические основы обработки зерна и семян воздушным потоком

3. Вентилирование зерновых масс с целью охлаждения

4. Сушка зерна и семян активным вентилированием

1 Назначение и задачи активного вентилирования зерна и семян

Активное вентилирование — один из важнейших технологических приемов послеуборочной обработки и хранения зерновых масс. Под активным вентилированием понимают интенсивное принудительное продувание наружного воздуха через неподвижную насыпь зерна.

Обработка зерновой массы воздухом проводилась с древнейших времен. С этой целью применялись воздушно-солнечная сушка, перелопачивание, пропуск зерна через веялки и другие очистительные машины. Еще при Петре I в России пытались продувать зерно воздухом с помощью кузнечных мехов.

По данным Баррелла и Мэри Хайд, во Франции в 1750 г. вентилирование зерна осуществляли мехами от ветряной мельницы. Недостаточная теоретическая разработка сдерживала использование промышленных установок активного вентилирования. В мире широкое применение в практике сельского хозяйства активное вентилирование нашло только в 70−80-х гг. 20-го столетия.

В настоящее время активное вентилирование широко применяется в странах Западной Европы, Америки, Австралии, т. е. там, где производится много зерна.

Изучению вопросов теории и практики применения активного вентилирования зерна, семян и другой продукции уделялось большое внимание во многих странах: в бывшем СССР — работы М. Г. Голика (1951), К. В. Дрогалина (1955), И. Я. Бахарева (1948), Б. Е. Мельника (1961, 1970), В. И. Анискинa (1967, 1974), Б. А. Карпова (1966, 1974), Л. Шибско (1970) и др.; в США — Фостера, Баррелла, Шейве; в ФРГ — Бевера; во Франции — Жуэна; в Австралии — Элдера и др. (1975).

Исследованиями ряда авторов установлена высокая эффективность применения активного вентилирования при послеуборочной обработке и хранении зерна, семян, сена, льнотресты и другой растениеводческой продукции.

Возникновение и первоначальное развитие вентилирования зерна было основано на использовании естественной способности наружного воздуха охлаждать или подсушивать до равновесной влажности обрабатываемую зерновую массу. Следующий этап характеризовался массовым применением воздухоподогревательных устройств. Возможность подогрева наружного воздуха превратила вентилирование в эффективное средство сушки. В 1960-х гг. нашло применение вентилирование искусственно охлажденным воздухом.

Одной из основных задач, решаемых с помощью активного вентилирования, является временная консервация свежеубранного зерна повышенной влажности. Она заключается в обработке предварительно очищенного свежеубранного зернового вороха воздушным потоком для снижения его температуры, некоторого выравнивания влажности между отдельными компонентами и участками зерновой насыпи. Консервация свежеубранного зерна активным вентилированием позволяет в 3−4 раза увеличить срок его безопасного хранения до сушки. Для семян основных зерновых культур сроки безопасного хранения при активном вентилировании воздухом температурой 18–20 оС приведены в табл. 3.1. Если погодные условия позволяют охладить зерно до температуры 14–15 оС, сроки безопасного хранения увеличиваются примерно в 2 раза по сравнению с приведенными в табл. 3.1, а при охлаждении до температуры 10 оС, возрастают в 3–4 раза. Для искусственного охлаждения воздуха при активном вентилировании используют машину ХМВ-1-30, с помощью которой можно понизить температуру наружного воздуха с 25 до 6–7 оС.

Для достижения наибольшего эффекта при консервировании зерна охлаждением вентилирование следует проводить в ночные и утренние часы при повышенных нормах расхода воздуха. Для обеспечения полного охлаждения всей зерновой насыпи в течение первых-вторых суток обработки подача воздуха должна составлять не менее 100 м3/(т∙ч).

Таблица 3.1. Продолжительность безопасного срока хранения свежеубранных семян зерновых культур при активном вентилировании

воздухом температурой 18–20 оС, сут

Влажность семян, % | Рожь | Пшеница | Ячмень
17,1–18,0 | 14–16 | 18–20 | 24–26
19,1–20,0 | 8–10 | 10–12 | 16–20
20,1–22,0 | 6–7 | 8–9 | 12–15
22,1–24,0 | 4–5 | 5–6 | 8–10
24,1–26,0 | 2–3 | 2,5–3 | 4–5
26,1–28,0 | 1 | 1–2 | 2–3

Профилактическое вентилирование применяют для освежения воздуха межзерновых пространств, выравнивания температуры и влажности в объеме зерновой насыпи, ликвидации амбарного запаха, сохранения жизнеспособности семян, предотвращения возникновения очагов самосогревания и некоторых других причин порчи зерна. Для такого вентилирования применяют сравнительно невысокие удельные подачи воздуха порядка 30−50 м3/(т∙ч). Его проводят периодически с учетом температуры и влажности наружного воздуха, а также температуры и влажности зерна. Вентилирование должно обеспечивать охлаждение зерна и полностью исключать его увлажнение. Профилактическую обработку зерна сухого и средней сухости проводят через каждые один – три месяца хранения. Общий расход воздуха в расчете на 1 т зерна на каждый цикл обработки составляет 1600−1700 м3.

Вентилирование при охлаждении зерна проводят для повышения стойкости хранящегося зерна, снижая его температуру до 10 оС и ниже. При такой температуре затормаживаются все физиологические процессы в зерновой массе, прекращается развитие насекомых, возрастают сроки безопасного хранения. Поэтому охлаждение является целесообразным почти для всех хранимых партий зерна и семян.

Наилучшие условия сохраняемости зерна обеспечиваются при температуре, близкой к 0 оС, и невысоких отрицательных температурах. Сухое зерно и семена выдерживают и более глубокое охлаждение (промораживание), однако в весенний период могут возникнуть затруднения из-за резких перепадов температуры в различных участках зерновой насыпи и возможной конденсации влаги.

Учитывая, что температура воздуха в осенний период снижается сравнительно медленно, зерно охлаждают в несколько этапов. Сначала зерновую массу охлаждают, используя ночные понижения температуры воздуха, затем проводят более глубокое повторное охлаждение. Для охлаждения зерна сухого и средней сухости применяют удельные подачи воздуха порядка 50–80 м3/(т∙ч), и общий его расход для выполнения поставленной задачи составит 1800–2000 м3 на 1 т зерна.

Охлаждение зерна активным вентилированием часто применяют после его сушки на сушилках шахтного и барабанного типа. Нередко для повышения производительности сушилок нижнюю часть шахты, предназначенную для охлаждения зерна, переоборудуют в дополнительную сушильную зону, а необходимое после сушки охлаждение зерна проводят на установках активного вентилирования. Такое переоборудование обеспечивает повышение производительности сушилок на 20–40 %.

Вентилирование для ликвидации самосогревания проводят в любое время суток, независимо от погодных условий, при высоких удельных расходах воздуха 100–200 м3/(т∙ч) и более. Вентилирование заканчивают при полном устранении очага самосогревания. Для дальнейшего повышения стойкости такое зерно направляют на сушку и в последующем тщательно за ним наблюдают.

Семена яровых культур после зимнего хранения имеют низкую, часто отрицательную температуру и находятся в состоянии глубокого анабиоза. Для повышения физиологической активности таких семян, вывода их из состояния покоя, завершения процессов послеуборочного дозревания проводят специальное агротехническое мероприятие — воздушно-тепловую обработку семян. Лучше всего ее можно выполнить с помощью активного вентилирования нагретым до температуры 25−30 оС воздухом. На вентиляционных установках такую обработку проводят при средней удельной подаче воздуха 100–200 м3/(т∙ч) в течение 15−20 ч. Если в каких-либо участках насыпи температура зерна после обработки будет ниже 20 оС, проводят дополнительное вентилирование до тех пор, пока зерно хорошо не прогреется во всех участках насыпи. Воздушно-тепловой обогрев семян следует закончить не позднее недели до начала сева. Зерно, прогретое вентилированием, остается достаточно теплым до посева.

Если всхожесть и энергия прорастания семян отличаются на
10–20 % (это свидетельствует о незавершенности их послеуборочного дозревания), воздушно-тепловую обработку необходимо провести за две-три недели до посева.

Воздушно-тепловой обогрев полезен и для семян озимых культур,

высеваемых в год уборки урожая.

Вентилирование зерновых масс воздухом имеет и еще одно преимущество: исключается травмирование зерна, что обычно наблюдается при пропуске его через зерноочистительные машины, а также перемещении с помощью транспортеров или перелопачивании.

Положительная роль активного вентилирования для ускорения физиологических и биохимических процессов при послеуборочном дозревании семян была показана Н. С. Согедовым, З. Б. Дроздовой, Б. А. Кар-

повым и др. Проведенные исследования в 1970–1978 гг. М. А. Казаниной показали, что в условиях северо-восточной части Белоруссии свежеубранные семена озимой пшеницы имеют продолжительный период послеуборочного дозревания (40–45 дней и более) и к оптимальным срокам посева не успевают полностью его завершить. При посеве такие семена дают недружные всходы. Послеуборочное дозревание семян, подвергнутых активному вентилированию воздухом, подогретым до температуры 36–48 оС, проходило на 15–20 дней быстрее, а урожайность на 2,9–7 ц/га была выше, чем от семян воздушно-солнечной сушки.

Активное вентилирование зерна — самый дешевый и наименее трудоемкий способ консервации влажного зерна. В сравнении с другими способами послеуборочной обработки и хранения зерна вентилирование обходится в 1,5–3 раза дешевле.

Таким образом, мировая практика активного вентилирования зерна в настоящее время характеризуется следующими направлениями его применения:

1) вентилирование влажного и высушенного в зерносушилках зерна для охлаждения наружным или искусственно охлажденным воздухом;

2) сушка зерна наружным, подогретым и искусственно охлажденным воздухом;

3) аэрация сухого зерна при хранении для обновления газового состава;

4) аэрация зерна средней сухости в целях сушки наружным и искусственно охлажденным воздухом.

Активное вентилирование зерна позволяет:

1) быстро охладить и тем самым законсервировать влажное зерно и семена;

2) высушить за один прием зерно и семена с любой их начальной влажностью;

3) ускорить прохождение послеуборочного дозревания свеже-
убранных семян;

4) обновить газовый состав воздуха в семенах;

5) провести воздушно-тепловой обогрев семян после зимнего хранения;

6) сократить потребность в площадках, навесах, складской емкости для семян (в 2–5 раз);

7) снизить затраты на послеуборочную обработку и хранение семян;

8) исключить загрязненность зерна канцерогенными веществами, образующимися при неполном сгорании топлива в зерносушилках.

Простота эксплуатации установок активного вентилирования, высокая технологическая эффективность позволили быстро внедрить этот прием в производство. Однако неумелое применение вентилирования, неправильное установление режимов могут не только снизить его эффективность, но и ускорить порчу зерна и семян.

2. Теоретические основы обработки зерна и семян воздушным потоком

Обработка зерна воздухом основана на использовании скважистости зерновой массы, наличия многочисленных межзерновых пространств, соединенных друг с другом воздушными каналами разнообразного сечения и длины. Межзерновые пространства образуют в зерновой массе воздухопроводящую систему, по которой воздух или газы могут перемещаться по всему ее объему в любом направлении. Поток воздуха оказывает воздействие на температуру и влажность зерна, изменяет газовый состав воздуха межзерновых пространств, т. е. воздействует на те факторы, от которых в первую очередь зависит уровень жизнедеятельности и сохранность зерновой массы. От скважистости зерна зависят сопротивление воздушному потоку, равномерность обработки, высота насыпи семян на установке и тип вентилятора. Так, сопротивление воздушному потоку при вентилировании семян льна, проса, клевера и других мелкосеменных культур в 3–5 раз больше, чем семян пшеницы. Растет сопротивление воздушному потоку при увеличении высоты насыпи зерна, и особенно при увеличении количества подаваемого воздуха. По данным Крейгера, при удельной подаче воздуха 100 м3/(т∙ч) сопротивление воздушному потоку при высоте насыпи зерна 1 м составляло 10 мм водяного столба, а 500 м3/(т∙ч) — 65 мм; при насыпи 3 м — соответственно 20 и 140 мм. Существенное влияние на сопротивление оказывает засоренность.

Увеличение сопротивления воздушному потоку повышает расход электроэнергии и денежные затраты на работу вентилятора. Низко-напорные осевые вентиляторы не могут обеспечить хорошей обработки высоких насыпей зерна при большом расходе воздуха, но являются наиболее экономичными при вентилировании низких насыпей. Центробежные вентиляторы могут создавать большое давление воздуха и используются при обработке таких масс зерна, когда надо преодолеть большое сопротивление.

Обработка семян воздухом основана и на таких их физических свойствах, как теплоемкость и теплопроводность. Зная удельную теплоемкость зерна и воздуха, можно подсчитать количество воздуха, необходимого для охлаждения (подогрева), а также продолжительность обработки насыпи.

Необходимое количество воздуха (V, м3) при заданной разнице температур (t1 – t2) определяется по формуле

V =

где С3 — удельная теплоемкость зерна, ккал/ (кг∙оС);

Св — удельная теплоемкость воздуха, ккал /(м3∙оС);

m — масса зерна, кг;

t1, t2 — температура зерна до и после охлаждения, оС.

Известно, что удельная теплоемкость воздуха составляет
0,3 ккал/(м3∙оС), или 1256 Дж/(кг∙К), а зерна — 0,37−0,56 ккал/(кг∙оС), или 1550–2345 Дж/(кг∙К). Отсюда, для охлаждения 1 кг влажного зерна потребуется 1,7–2 м3 воздуха, а 1 т — 1700–2000 м3.

Охлаждение зерна идет тем быстрее, чем ниже температура воздуха. Проходящий через насыпь воздух отнимает тепло от зерна до тех пор, пока не выравняется температура между ними. Сначала охлаждаются слои насыпи со стороны подачи воздуха. Происходит как бы расслоение насыпи на три зоны: зона охлажденного зерна, зона охлаждения и зона неохлажденного зерна. Зона охлажденного зерна зависит от количества подаваемого воздуха и его состояния. Изменяется она только тогда, когда достигнет поверхности насыпи. Чем больше эта зона, тем быстрее происходит охлаждение насыпи, а поэтому чем больше подается воздуха в насыпь, тем быстрее будет идти охлаждение.

Большое значение при вентилировании зерна имеет его способность поглощать (сорбировать) из окружающего воздуха и отдавать (десорбировать) ему влагу. В зерне влага содержится в связанном и свободном состоянии. В зависимости от величины энергии связи влаги с тканями зерна она разделяется на механическую, физико-химическую и химическую. Механически связанная вода обладает всеми свойствами обычной воды и легко удаляется при сушке активным вентилированием. Физико-химическая связь прочнее механической. К ней относится адсорбционно связанная и осмотически удерживаемая влага. Адсорбционно связанная влага образует твердый раствор с веществом материала и утрачивает свойства обычной воды. Эта влага при вентилировании не удаляется. Осмотически связанная вода в процессе сушки десорбирует. Наиболее прочной является химическая связь влаги с материалом. Такая вода при сушке активным вентилированием не удаляется.

При вентилировании в зависимости от влажности семян и воздуха зерновая масса может или подсыхать, или увлажняться. Скорость
влагообмена между зерном и воздухом и лежит в основе процесса сушки семян активным вентилированием.

В воздухе, находящемся в скважинах зерновой массы, водяной пар создает определенное давление. Над поверхностью зерна и в его капиллярах также создается давление водяных паров, зависящее от влажности семян. Если есть разница между давлением водяного пара атмосферного воздуха и зерна, между ними начинается влагообмен: влага из зоны большего давления переходит в зону меньшего давления. Зерно будет отдавать воздуху влагу лишь тогда, когда парциальное давление водяных паров у поверхности зерна больше, чем в воздухе. Если же давление пара у поверхности зерна будет ниже, чем в воздухе, зерно будет поглощать водяные пары.

Отнимать (отдавать) влагу воздух может до тех пор, пока не выравняется давление водяного пара в зерне и воздухе, т. е. не наступит равновесная влажность (табл. 3.2).

Таблица 3.2. Равновесная влажность семян при температуре 12–15 оС, %

Культура | Относительная влажность воздуха, %
20 | 40 | 60 | 70 | 80 | 90
Пшеница | 8,4 | 10,9 | 13,4 | 14,3 | 16,0 | 20,4
Рожь | 8,2 | 10,9 | 13,5 | 15,2 | 17,5 | 21,6
Люпин | 6,2 | 9,1 | 11,7 | 13,4 | 16,7 | 25,0
Лен | – | – | 7,7 | 8,8 | 11,2 | 15,4

Максимальной величины равновесная влажность зерна достигнет при 100%-ной относительной влажности воздуха. Эта влажность является тем пределом, до которого зерно может поглощать водяные пары из воздуха.

Как и при охлаждении, процесс сушки при вентилировании в на- сыпи протекает неравномерно. Наиболее интенсивно сушка идет в слоях зерновой массы со стороны подачи воздуха. Однако воздух
быстро насыщается водяными парами и интенсивность сушки уменьшается. Проходя слой зерна 20–50 см от входа, воздух почти полностью теряет способность поглощать пары воды и проходит следующие слои, не производя сушку. Зона сушки зависит от количества подаваемого воздуха, его относительной влажности и температуры. Чем выше температура и ниже относительная влажность воздуха, тем быстрее теряется влага и больше зона сушки.

3. Вентилирование зерновых масс с целью охлаждения

Снижение температуры зерна даже в небольших пределах существенно увеличивает сроки его безопасного хранения, т. е. такие, при которых семена не ухудшают своих посевных качеств, а продовольственное и фуражное зерно не плесневеет и не самосогревается (табл. 3.3). Возможность консервации зерна охлаждением открыла новые перспективы в отношении хранения семян средней влажности (до 18 %) без высушивания их на сушилках, а также длительного хранения фуражного зерна с влажностью до 20–22 %.

Т а б л и ц а 3.3. Безопасный срок хранения семян в зависимости

от их влажности и температуры

Влажность зерна, % | Температура зерна, оС | Безопасные сроки хранения
семян | продовольственного зерна | фуражного зерна
15–16,5 | 8–10 | 1–1,5 года | Длительно | Длительно
16,5–18 | 5–7 | 4–6 мес | 8–4 мес | 10–20 мес
18–20 | 5 | 2–3 мес | 6–10 мес | 8–16 мес
20–22 | 5 | 3–4 нед | 8–12 нед | 16–40 нед
22–25 | 5 | 1–2 нед | 3–8 нед | 10–20 нед
25–30 | 4–5 | 2–3 дн. | 5–10 дн. | 14–30 дн.

Охлаждают семена атмосферным и искусственно охлажденным воздухом. В условиях Беларуси за счет суточных перепадов температур воздуха можно охладить семена до 10–12 оС в августе и до 5–7 оС в сентябре. Скорость охлаждения зависит от удельной подачи воздуха в насыпь, разности температур между семенами и воздухом, высоты насыпи, допустимого срока вентилирования и состояния семян.

Для охлаждения зерна атмосферным воздухом необходимо вентилирование проводить тогда, когда температура воздуха ниже температуры зерна. Чем эта разница будет больше, тем быстрее будет идти охлаждение. Так, при подаче 100 м3/(т∙ч) воздуха с температурой ниже температуры зерна на 5 оС оно за 1 ч охлаждается на 0,2 оС, а при разнице в 10 оС — на 0,4 оС, т. е. охлаждение идет вдвое быстрее. Учитывая суточные колебания температур, можно подбирать такие часы суток, когда охлаждение будет идти наиболее интенсивно.

При вентилировании только определенное количество воздуха может предохранить зерно от порчи. Если в насыпь подается недостаточно воздуха, то зерно охлаждается медленно, а отдельные, наиболее удаленные от входа воздуха слои нередко отпотевают и увлажняются. В этих условиях быстро развиваются микроорганизмы, зерно плесневеет и портится. Поэтому охлаждать его желательно не более 1–2 сут. Чем больше будет подаваться воздуха в насыпь, тем быстрее зерно охладится.

При охлаждении греющегося зерна подача воздуха в насыпь должна быть наибольшей (400–500 м3/(т∙ч)), а при профилактическом охлаждении — наименьшей (табл. 3.4). Зависит удельная подача воздуха и от влажности зерна: чем она выше, тем быстрее следует охлаждать зерно, тем больше следует подавать воздуха в насыпь.

Для расчета удельной подачи воздуха необходимо знать производительность вентилятора и массу зерна на установке. Например, при охлаждении зерна в вентилируемом бункере БВ-25, мощность вентилятора которого составляет 11,3 тыс. м3/ч, для вентилирования партии зерна весом 30 т удельная подача составит 376 м3/(т∙ч) — (11300:30).

Высота насыпи семян на установках активного вентилирования при охлаждении устанавливается от 0,8–1 до 5 м (табл. 3.4). Для продовольственного и фуражного зерна постепенно высоту насыпи можно доводить до 4 м и более, так как через охлажденный слой зерна воздух проходит, не меняя своих свойств. Партии семян с незаконченным периодом послеуборочного дозревания после консервации охлаждением следует просушить и прогреть теплым воздухом.

Т а б л и ц а 3.4. Режимы охлаждения семян на установках активного

вентилирования

Влажность семян, % | Удельная подача воздуха, м3/(т∙ч), не менее | Допустимая высота насыпи, м | Время охлаждения, ч | Условия охлаждения
До 16 | 30–40 | До 5 | 50–65 | Необходимо установить целесообразность вентилирования. Эффективным является вентилирование при температуре воздуха ниже температуры зерна на 4–5 оС в ясную и на 8–10 оС в пасмурную погоду
До 20 | 60–80 | 2–3 | 24–36
21–24 | 100–120 | 1,5–2 | 5–20 | Возможно круглосуточное вентилирование. В дождливую погоду вентилятор необходимо отключать
25–26 | 160–200 | 1–1,2 | 10–13 | Круглосуточное вентилирование при любой погоде
Более 26 | 300–500 | 0,8–1 | 4–6
Греющиеся семена | 400–500 | 0,8–1 | 4–5

Применяя активное вентилирование холодным атмосферным или искусственно охлажденным на холодильных установках воздухом, важно установить, до каких пределов можно охлаждать семена и товарное зерно. Известно, что сухие семена выдерживают низкую температуру, а влажные и сырые — чувствительны к ней.

По данным В. И. Анискина, при активном вентилировании у охлажденных до −10 оС семян пшеницы влажностью 18–20 % всхожесть снижалась через 2 нед, а у семян с влажностью 25 % — через 2–3 сут. Предельной температурой охлаждения семян, по мнению Баррелла, является: −10 оС при их влажности до 17 %; −5…−8 оС — при влажности 18–20 %. При активном вентилировании семена с влажностью свыше 20 % он не рекомендует охлаждать до минусовых температур.

Таким образом, при вентилировании переохлаждать семена ниже 3–5 оС не следует. Не рекомендуется также сильно охлаждать и продовольственно-фуражное зерно. С экономической точки зрения более целесообразно снижать температуру зерна до 3–5 оС.

При вентилировании зерна с целью охлаждения следует учитывать не только колебания температуры воздуха в течение суток, но и колебания его относительной влажности. Если в греющуюся насыпь подается холодный воздух даже при полной его насыщенности, то, подогреваясь, он повышает свою влагоемкость и может подсушивать зерно.

При вентилировании зерна с влажностью 15–18 %, чтобы не увлажнить семена за счет сорбции водяных паров из воздуха, перед каждой обработкой, а также и в процессе ее (3–4 раза в сутки) необходимо определять целесообразность вентилирования. Она определяется различными методами. Наиболее простым и доступным из них является метод по номограммам. На номограмме отмечают температуру воздуха по сухому и смоченному термометрам (шкалы 1 и 2). Через эти точки проводят прямую или накладывают линейку до пересечения шка-
лы 3 и находят абсолютную влажность воздуха. Зная температуру зерна (шкала 4) и соединяя точки на шкалах 3 и 4 до пересечения со шкалой 5, находят равновесную влажность, т. е. такую влажность, к которой зерно будет стремиться при вентилировании (или других видах обработки воздухом). Если фактическая влажность зерна выше равновесной, вентилировать можно, если ниже или равна ей, — вентилировать нельзя.

При отсутствии психрометра можно найти абсолютную влажность по показаниям относительной влажности. Для этого показания по сухому и мокрому термометрам принимают одинаковыми. По шкале 3 находят абсолютную влажность для воздуха с насыщенностью влагой 100 %, а от нее рассчитывают фактическую.

Пример. Необходимо выяснить, будут ли семена пшеницы увлажняться, если их влажность — 17 %, температура — 20 оС, температура воздуха — 15 оС, относительная влажность — 80 %. На номограмме находим, что при температуре 15 оС по сухому и мокрому термометрам абсолютная влажность по шкале 3 равна 12,5 мм рт. ст., 80 % от этой величины составят 10 мм. Проводя линию от точки 10 мм через 20 оС (шкала 4), находим равновесную влажность, которая равна 13,5 %. Так как фактическая влажность семян равна 17 %, а равновесная значительно ниже, следовательно, их целесообразно вентилировать.

Охлаждать семена лучше воздухом, температура которого ниже температуры семян, в хорошую погоду не менее чем на 4–5 оС, а в пасмурную — на 8–10 оС. В этом случае семена не только охлаждаются, но могут частично подсушиваться.

Для охлаждения зерна и семян активным вентилированием используются установки различных конструкций. Много установок разработано непосредственно в колхозах и совхозах. Можно для этой цели использовать и установки, предназначенные для сушки зерна активным вентилированием: бункерные, камерные, трубные. При поточной послеуборочной обработке зерна наиболее приемлемы вентилируемые бункера.

Стационарные установки активного вентилирования (СВУ-1, СВУ-2, СВУ-3, СВУ-63, УСВУ-62 и др.) и аэрожелоба применяются в зернохранилищах. Напольно-переносные установки используют для вентилирования зерна и семян в складах, на зернотоках, открытых площадках. Состоят напольные переносные и стационарные установки из вентилятора, диффузора и воздухораспределительных решеток или каналов. Воздух от вентилятора подается под решетки или в каналы, а оттуда поступает в зерновую массу, уложенную на решетках.

При вентилировании семян пшеницы, ржи, овса, ячменя и других средне- и мелкосеменных культур между рядами решеток или каналами оставляют свободное пространство от 0,6–0,8 до 1–1,2 м, где семена также продуваются воздухом. Для крупносеменных культур, где поток воздуха далеко в стороны не распространяется, применяют сплошную укладку решеток.

Вентилируемые бункера БВ-40, К-878 и другие состоят из наружного и внутреннего перфорированных цилиндров, поршня, конусо-
образного днища, воздухоподводящей трубы и тепловентиляционного блока. Загружается зерно между стенками наружного и внутреннего цилиндров. В центральном цилиндре бункера размещается (ниже уровня зерна) поршень. Нагнетаемый вентилятором воздух через отверстия этого цилиндра попадает в зерновую массу, пронизывает ее (от центра к периферии) и через отверстия наружного цилиндра удаляется.

Промышленность выпускает отделения вентилируемых бункеров (ОБВ-100), которые используются в составе зерноочистительно-сушильных комплексов или самостоятельно.

Трубная телескопическая вентиляционная установка ТВУ-2 предназначена для работы на площадках и в складах. После охлаждения зерна она может быть извлечена из насыпи и использована в другом месте.

Установка ТВУ-2 представляет собой пятизвенную трубу телескопического типа. Все звенья трубы представляют собой полые стальные цилиндры со стенками толщиной 2,5 мм. У первого звена стенки сплошные, а у остальных четырех — перфорированные с круглыми отверстиями диаметром 3 мм. К первому звену приварены салазки, на которых трубу в собранном виде перемещают. Сквозь всю трубу телескопического типа проходит стальной трос длиной 12 м и диаметром
9,9 мм. Один конец его закреплен фиксаторами за прутковую развилку пятого звена, а другой заканчивается петлей и выходит за пределы первого звена. С помощью этого троса установку растягивают в одну линию. В растянутом виде длина трубы составляет 9,86 м. После засыпки трубы зерном к ней подключают вентилятор так, чтобы не было щелей и не происходила утечка воздуха. Площадку, где размещают трубы, ограждают щитами и изнутри выстилают брезентом или пленкой. Если укладывается несколько труб, то между осями параллельных труб расстояние должно составлять 2–5 м, а между торцами пятых звеньев — 1 м. Расстояние между трубами тем меньше, чем выше влажность зерна и высота насыпи. Для вентилирования насыпи длиной 20 м, шириной 12 и высотой 1,8 м (примерно 340 т) требуется четыре трубы.

Чтобы обеспечить равномерную скорость воздуха в зерновой массе на всей установке, высота насыпи зерна должна быть одинаковой.

Недостатком активного вентилирования атмосферным воздухом является полная зависимость охлаждения зерна от погодных условий. Этот недостаток можно устранить применением холодильных машин ХВМ-1-30, Г-100Н, Г-100. Холодильная машина ХВМ-1-30 позволяет охладить 80–100 т семян в сутки (2000 т за сезон).

Применение холодильных машин в поточных линиях позволяет значительно снизить удельные капитальные затраты и улучшить технологическую эффективность послеуборочной обработки. В период охлаждения зерна на установках осуществляется контроль за температурой и влажностью зерна, определяется возможность вентилирования атмосферным воздухом и продолжительность вентилирования.

4. Сушка зерна и семян активным вентилированием

Как уже отмечалось выше, активное вентилирование применяется не только для охлаждения или предохранения влажного зерна от самосогревания, но и для сушки. Для активного вентилирования семян с целью их сушки используют атмосферный пли подогретый воздух.

Скорость сушки зависит от насыщенности воздуха водяными парами, температуры воздуха, влагоотдающей способности зерна и семян, удельной подачи воздуха, допустимой продолжительности сушки.

Для сушки зерна вентилированием летом и ранней осенью используется теплый атмосферный воздух с относительной влажностью не более 65–75 %. Такая сушка идет медленно и требует большого расхода воздуха. В условиях Беларуси для съема 1 % влаги при подаче воздуха 100 м3/(т∙ч) требуется свыше трех суток. Чтобы не испортить зерно и семена, сушить их больше 6–10 сут нельзя, а поэтому удельная подача воздуха при сушке должна быть значительно больше, чем при охлаждении (табл. 3.5).

Таблица 3.5. Режим сушки зерна атмосферным воздухом

Влажность семян, % | Допустимый срок сушки, сут | Относительная влажность воздуха, % | Удельная подача воздуха, м3/(т∙ч) | Максимальная высота насыпи семян, м
минимальная | оптимальная
До 22 | До 10 | До 65–75 | 230–480 | 1000–1200 | 1,5–2
22−28 | До 4–6 | 470–830 | 1200–500 | 1–1,5

При вентилировании семян атмосферным воздухом высушить их до 13–14%-ной влажности часто не удается, так как при температуре воздуха от 0 до 20 оС и относительной влажности 70 % нижний предел содержания влаги в зерне (его равновесная влажность), ниже которого их высушить нельзя, составляет у семян зерновых культур 14,3–15,2 %. С повышением относительной влажности растет и равновесная влажность. Так, у семян пшеницы равновесная влажность при oтносительной влажности воздуха 75 % равна 15,1 %, при 80 % — 16,0 и при 90 % — 20,4 %; у ржи и ячменя — соответственно 16,2; 17,5; 21,6 %. Снизить относительную влажность воздуха можно путем подогрева, так как повышение температуры воздуха на 10 оС снижает его относительную влажность на 4–6 %.

При сушке невысокой насыпи зерна хороший эффект обеспечивает подогрев воздуха на 10–15 оС с доведением его температуры до 30–36 оС. Высота насыпи зерновой массы пшеницы, ржи, ячменя, овса и зернобобовых при этом поддерживается на уровне 60–80 см, а мелкосеменных культур — 30–50 см. Кроме того, учитывается влагоотдающая способность семян. Быстро высыхающие семена (гречиха, свекла, рапс) засыпаются большей толщиной, чем медленно высыхающие (просо, клевер, кукуруза и т. д.).

Интенсивность сушки зависит от количества подаваемого воздуха. Чем больше воздуха проходит через зерновую массу за час, тем активнее идет удаление влаги. В высокой насыпи скорость сушки прямо пропорциональна количеству подаваемого воздуха. Однако в низкой насыпи при удельной подаче воздуха свыше 1600–2000 м3/(т∙ч). он не успевает полностью насыщаться водяными парами и экономическая эффективность сушки снижается. Установлено, что при увеличении подачи воздуха вдвое расход электроэнергии двигателем вентилятора повышается почти в шесть раз, а эксплуатационные расходы — в четыре-пять раз.

В практике вентилирования зерна с целью сушки нормы расхода воздуха колеблются в больших пределах — от 200 до 2000 м3/(т∙ч). Семена средней влажности (на 2–3 % выше критической) целесообразнее сушить активным вентилированием при невысокой удельной подаче воздуха — 200–500 м3/(т∙ч). С повышением влажности зерна должна увеличиваться скорость сушки, а поэтому и повышается расход воздуха на 1 т в час. Оптимальной нормой подачи воздуха в насыпь семян бобовых считается 800–1000 м3/(т∙ч), семян других культур — 1200–1500 м3/(т∙ч). Этот режим и считается оптимальным при сушке активным вентилированием семян большинства культур с любой начальной влажностью. Время сушки при таком режиме составляет
1–2,5 сут.

Для интенсификации процесса сушки на установках активного вен-

тилирования зачастую воздух подогревают до 43–50 оС. Это ускоряет процесс сушки в 1,5–2 раза и повышает производительность установок на 50–70 %. Однако такую сушку следует рассматривать не как активное вентилирование, а как обычную конвекционную сушку, а установки вентилирования — как сушилки периодического действия.

При ускоренной сушке на установках активного вентилирования важно, как и в зерносушилках, не перегреть семена. Предельная температура воздуха при активном вентилировании приводится в табл. 3.6.

Таблица 3.6. Предельная температура воздуха при ускоренной сушке

на установках активного вентилирования (по Б. А. Карпову)

Культура | Влажность семян, %
До 22 | 23–26
Озимая и яровая пшеница | 45–50 | 40–45
Озимая рожь | 50–55 | 45–50
Ячмень, овес | 55–60 | 45–50
Горох | 35–40 | 30–35

Исследования и практический опыт показали, что при сушке зерна воздухом, нагретым свыше 35–40 оС, возможно пересушивание семян со стороны подачи воздуха в насыпь. По наблюдениям М. А. Казаниной и других, в семенах пшеницы, насыпанной слоем 0,5–0,7 м, при вентилировании на напольной двухкамерной установке с воздухо-подогревателем ВПТ-600 через 1,5–2 ч температура в нижнем слое достигала 42–45 оС, а в верхнем она была всего 25–30 оС.

При большой удельной подаче воздуха и высокой температуре наблюдались значительные различия по слоям насыпи во влажности. Средний съем влаги за 1 ч в верхних слоях был 0,1–0,7 %, в нижних слоях — больше в 2–5 раз, и семена здесь пересушивались. Влажность их снижалась до 7–10 и даже 3–5 %.

Устраняется пересушивание путем периодического продувания насыпи зерна холодным воздухом, уменьшением высоты насыпи. Наиболее эффективный способ — прекращение подачи нагретого воздуха при достижении зерном средней влажности 12–14 %, а при выгрузке зернопогрузчиком — тщательное перемешивание семян всех слоев насыпи. При этом в верхнем слое влажность может быть 16–18, а в нижнем 10–12 % и ниже. Досушивание верхнего слоя насыпи удорожает сушку, приводит к еще большему пересушиванию нижних слоев. Для равномерного высушивания и исключения перенагрева семян на установках, оборудованных теплогенераторами без дополнительных вентиляторов, целесообразно периодически вентилировать насыпь атмосферным воздухом.

Контрольные вопросы

1 Задачи активного вентилирования зерна и семян?

2 Режимы охлаждения семян на установках активного вентилирования?

3 Вентилирование зерновых масс с целью охлаждения?