Лекция 9: Мероприятия, повышающие стойкость зерновых масс при хранении

План

1.Очистка зерновых масс от примесей.

2.Активное вентилирование зерновых масс.

3.Типы установок

1. Очистка зерна проводится с целью доведения их до требуемых кондиций засоренности. Если сушка проводится при влажности зерна выше критической, то очищают от примесей все партии свежеубранного зерна.

В зависимости от состояния и целевого назначения зерна могут проводить различные виды очистки: предварительную, первичную и вторичную (для доведения семян до кондиций посевных стандартов). Очистка проводится на воздушно-решетных сепараторах, в триерах и других зерноочистительных машинах. При очистке используются различия зерна и семян основной культуры и примесей по таким физическим свойствам, как размеры, аэродинамические свойства (парусность), плотность, состояние поверхности, форма.

Технологический эффект от очистки тем выше, чем больше отделимых примесей удаляется из зерновой массы. Минимальный технологический эффект первичной очистки зерна должен составить не менее 60 %. Это значит, что в зерновой массе после очистки должно остаться не более 40 % содержавшихся в ней первоначально примесей. При первичной очистке исходную зерновую смесь сепарируют на следующие фракции: продовольственное зерно 1 сорта, фуражное зерно 2 сорта, мелкие отходы, крупные отходы и легкие примеси. Очень важно организовать правильный учет выхода очищенного зерна, побочных продуктов и зерновых отходов при очистке. Для очистки зерна применяют следующие зерноочистительные агрегаты: ЗАВ -20, ЗАВ-40,ЗАВ-50, ЗАР-5, СВУ-5, также очистительно -сушильные комплексы КЗС-10Ш, КЗС-20Ш, КС-50 и др.

2.Вентилирование зерна искусственно охлажденным воздухом проводят в основном с целью обеспечения временного (до сушки) хранения влажного и сырого зерна таких нестойких в хранении культур, как зерно риса, подсолнечник и клещевина. Иногда при высоких температурах атмосферного воздуха проводят дополнительное охлаждение исқусственно охлажденным воздухом просушенного и уже охлажденного в зерносушилке зерна риса.

Для охлаждения воздуха используются стационарные холодильные установки с промежуточным хладоносителем — рассолом и передвижные холодильные машины с непосредственной системой охлаждения.

Успешно прошедшая производственную проверку стационарная установка «Зерно-500» в зависимости от варианта комплектации обеспечивает охлаждение одного-двух потоков воздуха при понижении его температуры на 5...20 °С в пределах меняющегося расхода. Установка комплектуется автоматизированной холодильной машиной ХМ-22-ФУ-200/2, малогабаритной градирней ККТ-100, одним-двумя воздухоохладителями ВО-150, поверхность охлаждения каждого из которых составляет 150 м². Разновидность установки «Зерно-500» — воздухоохладительная установка ПВУ-400, изготовленная на базе той же холодильной машины ХМ-22-ФУ-200/2, комплектуется воздухоохладителями КФБ-10 (поверхность охлаждения каждого 61,2 м²) и имеет суммарную поверхность охлаждения от 612 м² (при использовании в элеваторах) до 734 м² (при использовании в зерносушилках).

Существует вариант компоновки двух или четырех воздухоохладителей ВО-150 соответственно в один и два блока (по два последовательно смонтированных воздухоохладителя в каждом). В последнем случае один либо два последовательно соединенных осевых вентилятора устанавливают между двумя блоками, один из которых (со стороны подвода воздуха к вентилятору) служит для предварительного охлаждения, а другой — для окончательного охлаждения воздуха. При вентилировании зерна в складах передвижные холодильные машины или, как исключение, воздухоохладители (входящие в комплект стационарной установки, к которым хладоноситель подводится через теплоизолированный рассолопровод) с отводами к каждому воздухоподводящему каналу устанавливают снаружи на расстоянии 1...2 м от стены склада. Выходные патрубки воздухоохладителей как в передвижных холодильных машинах, так и в стационарных установках соединяют с вентиляционной установкой склада резинотканевыми рукавами.

В силосах элеваторов (как и в складах) охлаждают исключительно зерно риса влажностью до 21 % (не более) при определенных режимах. Зерно риса влажностью выше 21 % следует немедленно направлять на сушку в зерносушилку.

При этом силосы загружают с учетом направления движения воздуха по отношению к слою зерна и конструктивных особенностей силосов . Как известно, охладительные камеры большинства типов зерносушилок не отвечают требованиям Инструкции по сушке, согласно которой температура охлажденного после сушки зерна не должна превышать температуру охлаждающего воздуха более чем на 10 °С. В связи с этим охлаждение зерна риса искусственно охлажденным воздухом в сушилках проводят при повышенных температурах атмосферного воздуха по спец. режимам.

Для более эффективного охлаждения зерна риса после сушки ВНИИЗ и Кубанский филиал ВНИИЗ разработали охладитель зерна ОПК (в настоящее время ОПС) в плотном подвижном слое производительностью 25 т/ч. Охладитель имеет три зоны охлаждения с последовательным ступенчатым снижением (на 10°С) температуры охлаждающего воздуха, например, от 25 °С в первой зоне, до 5 °С в третьей зоне. Это позволит снижать температуру зерна риса на 25 °С — от начальной 35 °С до конечной 10 °С, при позонном расходе охлаждающего воздуха 20, 15 и 20тыс. м³/ч. При производительности охладителя 50т/ч суммарное снижение температуры зерна составляет 15 °С.

При влажности зерна продовольственного и семенного назначения, превышающей допустимые для длительного хранения значения, а также с целью ускорения процессов послеуборочного дозревания семян, предназначенных для посева в год их уборки, активное вентилирование проводят теплым атмосферным или подогретым воздухом либо смесью воздуха с топочными газами.

В большинстве случаев вентилирования при сравнительно невысоких значениях влажности зерна достаточно, чтобы относительная влажность воздуха, поступающего в зерновую насыпь, была в пределах 55...65 %. Если воздух насыщен влагой в болыпей степени, то его следует подогреть и тем самым понизить его относительную влажность (без изменения влагосодержания). Требуюмую степень подогрева можно определить по диаграмме влажного воздуха.

Для этого, зная фактические значения температуры и относительной влажности воздуха, следует найти исходную точқу (на пересечении линий исходной температуры и относительной влажности воздуха) и от нее подняться вверх (параллельно линии постоянного влагосодержания) до линии с требуемым значением относительной влажности воздуха. Полученная точка пересечения линии постоянного влагосодержания с линией необходимой относительной влажности покажет, до какого значения температуры следует подогреть воздух.

При вентилировании более влажного зерна низкие температуры воздуха затягивают процесс сушки, что может привести к ухудшению качества зерна и перерасходу электроэнергии на привод вентиляторов. Поэтому воздух подогревают значительно дольше, учитывая (особенно при сушке семян), что температура зерна в пограничном слое (со стороны ввода воздуха) не должна превышать предельно допустимого значения, определяемого его термоустойчивостью.

Эффективность сушки зависит от соблюдения установленных режимов и своевременного контроля хода процесса сушки. В частности, следует учитывать, что при сушке неподвижного зернового слоя сначала подсыхает пограничный слой (т. е. со стороны подвода воздуха), затем более отдаленные и таким образом зона сушки постепенно перемещается по направлению движения воздуха. Кроме того, необходимо принимать во внимание и тот факт, что эффективность сушки зависит от скорости воздуха в слое (от величины удельного расхода на единицу массы зерна). В условиях неравномерного распределения воздуха по отдельным сечениям зерновой насыпи, несомненно, будет наблюдаться неравномерность сушки зерна. Это характерно практически для всех типов установок активного вентилирования, в том числе и для бункеров активного вентилирования с радиальным воздухораспределением (наибольшие скорости воздуха и, естественно, наибольшие его удельные расходы приходятся на слои с меньшим диаметром, т. е. со стороны внутренней воздухораспределительной трубы; наименьшие скорости характерны для периферийных слоев с большим диаметром, т. е. со стороны наружного перфорированного цилиндра).

С учетом изложенного для предупреждения пересушивания и возможного снижения качества зерна (особенно семян) рекомендуется:

при сушке в вентилируемых бункерах периодически осуществлять выпуск и последующую загрузку зерна в бункер с целью перемешивания его отдельных слоев;

при сушке на напольно-переносныхустановках укладывать воздухораспределительные решетки по обе стороны магистрального канала либо сплошь, либо с промежутками между решетками не более 0,5 м;

при сушке на стационарных установках, имеющих глухие (не продуваемые воздухом) промежутки более 0,5 м, дополнительно размещать над каналами и между ними решетки напольно-переносных установок с таким расчетом, чтобы промежутки между ними не превышали 0,5 м;

при сушке на стационарных и наполъно-переносных установках и использовании воздуха, подогретого до 35...40 °С, толщина зернового слоя должна быть в пределах 0,3...0,8 м, тогда процесс сушки будет происходить примерно с одинаковой скоростью по всей его толщине;

на заключительном этапе сушки на установках всех типов вентилирование в течение последних 8...20 ч проводить холодным атмосферным воздухом (проходя через пересушенные слои холодный воздух постепенно их увлажняет, его влагопоглотительная способность увеличивается, благодаря чему быстрее подсушиваются более влажные слои насыпи).

Для подогрева воздуха используются различного рода установки, в том числе электрокалориферы, воздухоподогреватели, тепловентиляционные агрегаты, теплогенераторы, топочные устройства.

3.В зависимости от типа хранилища различают следующие установки для активного вентилирования: для площадок, для складов с горизонтальными полами, для складов с наклонными (заглубленными) полами, для силосов элеваторов, для металлических силосов и ддя вентилируемых бункеров. В зависимости от варианта исполнения установки бывают стационарные, передвижные (трубные) и напольно-переносные.

Установки для активного вентилирования зерна в складах с горизонтальными полами и на площадках.Для вентилирования зерна в складах с горизонтальными полами и на площадках используют стационарные, передвижные и напольно-переносные установки.

В числе стационарных используют установки: СВУ-1, СВУ-2, УСВУ-63; двусторонние аэрожелоба типа АРВ и секционно-навесную установку конструкции МГЗИПП «Воронка».

Стационарная вентиляционная установка СВУ-1. Монтируется в типовом немеханизированном складе вместимостью 3200 т и состоит из десяти отдельных секций, каждая в виде устроенных в полу склада двух воздухораспределительных каналов с одним патрубком, выведенным за пределы склада через отверстие в стене. Сверху каналы на уровне с полом накрыты деревянными щитами, которые опираются брусками на полки (в виде заглублений) шириной 250 мм, расположенные по обе стороны каналов. Каждый канал проходит через всю ширину склада, имеет постоянную ширину 400 мм и переменную глубину (в начале канала 500 мм, а в конце 70 мм, не считая заглубления шириной 900 мм для укладки щитов). Расстояние между осями соседних каналов составляет 3,1...3,2 м.

Телескопический пневмотранспортер ВЗИПП. Предназначен не только для вентилирования (при хранении), но и для выгрузки зерна (при разгрузке хранилища). Телескопический пневмотранспортер , пришедший на смену установке ТВУ-2, состоит из пяти звеньев, которые можно совмещать до 3,4 м (для хранения и транспортирования) и растягивать в рабочее положение на максимальную длину до 10м. Внутри установки имеется трос, который одним концом закреплен за конец последнего звена, а другой заканчивается петлей для набрасывания на крюк тягового средства при необходимости совмещения звеньев. Для удобства перемещения установки первое звено снабжено салазками, а для совмещения и растягавания все звенья, кроме первого (наружного, в собранном состоянии), снабжены специальными опорами — ползунками. В верхней панели (крышке) всех звеньев расположена решетка шириной 160 мм из чешуйчатого сита, в нижней части всех звеньев (кроме первого) имеются люки, которые при вентилировании зерна всегда открыты, а при транспортировании зерна всегда закрыты. Закрытие люков (перед началом разгрузки хранилища) осуществляется задвижками с помощью внешнего троса, который проходит под днищами звеньев между ползунками. Рукоятка этого троса располагается в начале первого звена. Для оснащения типового зернового склада вместимостью 3200 т необходимо 24 пневмотранспортера (по 12 с каждой стороны), которые размещают вдоль продольной оси выпускных воронок в полу склада через каждые 5 м.

Модульная в е н т и л я ц и о н н а я у с т а н о в к а «В о р о н к а». Вследствие высокой мобильности установка может быть использована для эффективной обработки насыпи зерна массой до 50 т и высотой до 2,5 м, размещенной на площади 5 х 5 м. Установка снабжена индивидуальным электровентилятором.

Из напольно-переносных применяют установки конструкции ГИ Промзернопроект типов ГИПЗП-48 и ГИПЗП-55.

Н а п о л ь н о - п е р е н о с н ая уста-н о в к а ГИПЗП-55. Состоит из восьми деревянных секций, раскладываемых на полу типового зернового склада вместимостью 3200 т, по 4 с каждой продольной стороны склада. Каждая из секций состоит из воздухоподводящего канала с диффузором и 24 воздухораспределительных решеток. Воздухоподводящие каналы с диффузорами размещают напротив проемов ворот, перпендикулярно к продольной оси склада, а воздухораспределительные решетки укладывают по обеим его сторонам параллельно продольной оси склада.

Установки для активного вентилирования зерна в складах с наклонными полами.Для вентилирования зерна в складах с наклонными полами, которые в конце 60-х годов XX столетия были построены в регионах с низким уровнем залегания грунтовых вод, нашли применение стационарные установки конструкций Ростовского ГИ Промзернопроект, а также ВЗИПП — типа «Каркас».

Установка Ростовского ГИПЗП. Выполнена из деревянных воздухоподводящих каналов (воздухопроводов), размещенных на наклонных скатах пола склада, обеспечивает продувание зерновой массы воздухом снизу вверх. В результате слой зерна, имеющий в поперечном сечении склада вид усеченного по краям ромба, продувается крайне неравномерно. В наиболее неблагоприятных условиях находятся центральные участки с

высотой насыпи до 10,5...11,0м. Для устранения этого недостатка воздухоподводящие каналы разбиты по длине на два участка: верхний, нагнетающий воздух исключительно в периферийные участки (с меныдей высотой насыпи), и нижний, нагнетающий воздух в центральные участки (с большей высотой насыпи). Изменение направления потока воздуха (в верхний или нижний участок) осуществляется перекидным клапаном, размещенным в переходном патрубке снаружи склада сразу же после осевого вентилятора.

Установка ВЗИПП типа «К а р к а с» выполнена из перфорированных металлических воздухопроводов (в виде вертикальных труб), размещенных непосредственно над наклонно расположенными (заподлицо с полом) магистральными воздухоподводящими каналами. Устойчивость вертикально расположенных труб обеспечивается системой из стальных струн, натянутых в продольном и поперечном направлениях. Внутри каждого вертикального воздухопровода подвешен поршень, который можно фиксировать вручную при помощи специальных катушек в любом положении по высоте. Осевые вентиляторы подсоединяют снаружи склада к магистральным воздухоподводящим каналам таким образом, что один поперечный ряд воздухопроводов работает на нагаетание, а другой — на всасывание. В результате обеспечивается возможность горизонтального (поперечного) продувания отдельных участков зерновой насыпи. Для вентилирования отдельных участков зерновой насыпи неработающие воздухопроводы заглушают поршнями. Для оборудования типового склада НП-9 вместимостью 9 тыс. т установкой типа «Каркас» требуется 24 секции (по 12 секций с каждой продольной стороны склада).

Установки для активного вентилирования зерна в силосах элеваторов. Для вентилирования зерна в силосах элеваторов используют стационарные установки с вертикальным (продольным, вдоль оси силоса) и горизонтальным (поперечньш) продуванием насыпи. Нагнетательные установки с вертикальным продуванием насыпи. Воздух в зерновую массу нагнетают вентилятором через воздухораспределительное устройство, расположенное внизу силоса. Выходящий из насыпи воздух (после прохождения через силос в вертикальном направлении) отводится наружу через специальный патрубок в надсилосном помещении. Подобные установки просты по конструкции, однако продувание слоя по всей высоте силоса сопряжено с большими энергозатратами из-за большого аэродинамического сопротивления насыпи. Кроме того, при подобном продувании возможно явление перераспределения влаги и увлажнения верхних слоев насыпи.

Нагнетательно-всасывающие установки с вертикальным продуванием насыпи. Установки с вертикальным продуванием целесообразно использовать для послойного охлаждения насыпи (по мере послойной засыпки зерна), для охлаждения сухого зерна в зимний период (в регионах с континентальным климатом) или для газации. Данные установки имеют тот же недостаток, что и нагнета-тельные установки.

Нагнетательно-всасывающие установки с горизонтальным продуванием насыпи. В установках данного типа по всей высоте силоса устраивают вертикальные подводящие и отводящие воздух каналы либо в виде жалюзи , либо в виде перфорированных труб.

В установке, каждый подводящий и отводящий канал (всего их может быть либо шесть, либо четыре в зависимости от модификации и размера силоса) разделен по высоте (в средней части) пополам глухой перегородкой. В левые три (или две) секции снизу и сверху два вентилятора воздух нагнетают, а из противоположных (правых) трех (или двух) секций два вентилятора воздух отсасывают. Это позволяет использовать установку как при полной загрузке силоса, так и при загрузке его наполовину.

Установку, можно использовать только при полной загрузке силоса. На фоне высокой стоимости изготовления рассмотренных нагнетательно-всасывающих установок с горизонтальным продуванием их отличает более быстрое (в 3...5 раз) охлаждение зерна в сравнении с установками вертикального продувания. Более того, с их помощью можно вентилировать свежеубранное зерно влажностью до 18 % без последующей сушки.

Вариант установки, в настоящее время реализован в нагнетательно-всасывающих установках с горизонтальным продуванием насыпи типа УІ-УВС с двумя вентиляционными трубами, из которых одна служит для нагнетания, а другая — для отсасывания воздуха (число монтируемых установок — одна для силосов квадратного сечения, две для силосов диаметром 6 м). На каждые 6 установок для круглых силосов и 3 установки для квадратных силосов устанавливают два вентилятора (один для нагнетания, другой для отсасывания воздуха).

Особенностью более дешевой в изготовлении нашетательной установки с жалюзийными воздухораспределительными каналами для горизонтального вентилирования зерна является то, что к подводящему каналу подсоединено сверху сразу два параллельно установленных осевых вентилятора, работающие на нагнетание.

После прохождения через зерновую насыпь воздух отводится через два отводящих канала, расположенные на противоположной стороне силоса под углом 60°.

Установки для вентилирования зерна в металлических силосах. Для вентилирования зерновой насыпи и разгрузки металлические силосы оборудуют специальными установками — днищами типов УІ-УДУиУІ-УДА.

Д н и щ е УІ-УДУ выполнено в виде плоской монолитной железобетонной гошты и оборудовано восемью металлическими выпускными воронками и шестнадцатью каналами с аэрожелобами (по 8 аэрожелобов с каждой стороны нижнего конвейера, размещенных через каждые 1,7м). Между аэрожелобами устанавливают бетонные рассекатели с углом наклона 36°. Воздух к аэрожелобам подается двумя центробежными вентиляторами через два коллектора (один коллектор на 8 аэрожелобов). Вентилирование зерновой массы осуществляется при закрытых задвижках выпускных воронок. При вентилировании воздух в зерновую насыпь поступает через перфорацию воздухораспределительной решетки с направленным выходом воздуха в сторону выпускной воронки.

Д н и щ е УІ-УДА. Выполнено в виде монолитной железобетонной плиты и оборудовано восемью выпускными воронками, шестнадцатью каналами с аэрожелобами (по 8 с каждой стороны нижнего конвейера, размещенные через каждые 1,9м), одним кольцевым коллектором на 16 аэрожелобов и одним центробежным вентилятором. Между аэрожелобами установлены бетонные рассекатели с углом наклона 36°. Вентилирование зерновой массы осуществляется при закрытых задвижках выпускных воронок.

Выпуск зерна из силосов, оборудованных днищами рассмотренных типов (УІ-УДУ и У1 -УДА), осуществляется в два этапа: основная масса зерна поступает самотеком, остатки — с помощью аэрожелобов.

Вентилируемые бункера. Для вентилирования небольших партий зерна (различных культур и различного качества) широко используются вентилируемые бункера с радиальным воздухораспределителем. Наибольшее распространение получили бункера БВ-25 и К-878.

Б у н к е р БВ-25. Промышленность выпускает бункер БВ-25 как в одиночном, так и в группо-вом исполнении из четырех бункеров (ОБВ-100). Зерно вентилируют (и при необходимости подсушивают) в кольцевом пространстве между наружным перфорированным цилиндром и внутренней перфорированной воздухораспределительной трубой воздухом, подогретым (при необходимости подсушки) в электрокалорифере. При неполной загрузке бункера автоматичес-ки (при помощи противовеса) меняется положение клапана и тем самым предотвращается утечка воздуха.

Входящий в комплект бункера электрокалорифер состоит из двух секций, каждая из которых связана со своим регулятором относительной влажности воздуха. Автоматическое включение первой секции (при превышении относительной влажности воздуха свыше необходимой) позволяет подогреть атмосферный воздух лишь на 3 °С, а дополнительное включение второй секции (в совокупности) — на 6 °С и тем самым понизить его относительную влажность до 60... 65 %. Поэтому при необходимости более эффективной подсушки зерна дополнительно используют специальные устройства, например воздухоподогреватели ВПТ-400 и ВПТ-600, теплогенератор ТГ-150, тепловентиляционные агрегаты АЖТ-2 и ТПЖ-50.

Литература:

1.Манжесов В.И., Попов И.А., Щедрин Д.С. Технология хранения растениеводческой продукции: учебное пособие. - Воронеж: ФГОУ ВПО ВГАУ, 2009. - 249 с.

2.Вобликов Е.М. Технология элеваторной промышленности.- Санкт-Петербург: Лань, 2010. — 384 с.

3.Трисвятский Л.А., Лесик Г.В., Кудрина В.Н. Хранение и технология сельскохозяйственной продукции. - М.: Агропромиздат,1991. -415с.

4.Личко Н.М. Стандартизация и подтверждение соответствия сельскохозяйственной продукции.-М.: ДеЛи плюс, 2013.- 512с.