2.4.5. Особливості сушіння зерна окремих культур

Зерно гречки добре піддається сушінню завдяки великій шпа­руватості. Проте через нерівномірність дозрівання, велику засміче­ність зернова маса гречки часто зігрівається. Тому після збирання її зберігати без очищення не можна. Після очищення значна частина недозрілих зерен гречки видаляється, однак залишаються важко-відділювані домішки, близькі за геометричними розмірами та за питомою масою. Отже, сушіння зерна гречки, як і очищення, треба проводити негайно.

Найкраще сушити зерно гречки за м'яких режимів на шахтних сушарках.

Зерно жита має товсту оболонку, що сповільнює випаровуван­ня з нього вологи. Висока термостійкість зерна жита дає змогу на­грівати його до 60 °С.

Зерно вівса завдяки великій шпаруватості добре сушиться, але через небезпеку самозагоряння насінних та плодових плівок його не можна нагрівати до температура вище 50 °С.

Зерно проса має щільну оболонку й понижену шпаруватість. Між оболонкою і ядром є повітряний проміжок, який перешкоджає теплопередачі, внаслідок чого теплота концентрується на оболонках проса, що призводить до їх розтріскування. Тому при сушінні зерна проса температура його нагрівання повинна бути до 40 °С.

Зерно рису має понижену вологовіддачу через наявність під пло­довими плівками повітряного проміжку. Крім того, низький вміст білків у ньому викликає велику тріщинуватість, яка виявляється ще при дозріванні зерна в полі, що вимагає м'яких режимів сушіння. Температурний режим повинен бути диференційованим залежно від початкової вологості зерна: при вологості 18 % сушать за один про­пуск за температури теплоносія 65 - 70 °С та нагріванні зерна не вище 40 °С; при вологості близько 20 % застосовують двоступінчастий режим (при першому ступені температура теплоносія 60 °С, при дру­гому 70 °С), допускаючи нагрівання зерна відповідно до 35 і 40 °С. Продуктивність сушарок при висушуванні зерна рису низька.

На практиці майже завжди застосовують кількагодинне відле­жування (2 — 3 год) зерна між першим і другим ступенями висушу­вання. Тривалість відлежування залежить від кількості вологи, що випаровується під час сушіння за один раз: 3 % — не менше 4 год, 2 % — не менше 3 год, 1 % — до 2 год.

Зауважимо, що в зерні сухого рису вологість зародка на 2 — 3 % нижча, а вологого, навпаки. Тому, щоб не допустити швидкого само­зігрівання внаслідок високого рівня інтенсивності дихання, зерно рису треба доводити до стану сухого.

Зерно бобових порівняно із зерном інших культур містить більше білка, більше за розміром, сухе, щільне, має структурно відособлені оболонки, а тому й меншу поверхню випаровування, що знижує їх вологовіддачу. Вся теплота витрачається переважно на нагрівання насіння, а не на випаровування вологи. При цьому поверхня зерна швидко зневоднюється, а центральна частина зернівки залишаєть­ся вологою. Тому при застосуванні інтенсивних режимів сушіння розтріскуються насінні оболонки.

Для сушіння зерна бобових використовують лише шахтні сушар­ки. Допускається видалення за один пропуск 3 — 4 % вологи, а для крупнонасінних (квасоля, боби) — 2 %. Бобові обов'язково сушать з відлежуванням.

Ефективним є сушіння бобових активним вентилюванням (повіт­ря підігрівається до 30 °С при питомій подачі 400 — 600 м3/т).

Насіння олійних культур завдяки щільній оболонці витримує ви­сокі температури при нагріванні. Використовують для його сушіння шахтні сушарки, застосовуючи приблизно такі самі режими, як і для зернових. Насіння з високою вологістю сушать за кілька пропу­сків з проміжним (6-7 год) відлежуванням, під час якого підсохла оболонка поглинає вологу ядра, а при черговому пропуску легко ви­даляється (у насіння соняшнику, оскільки високі температури при­зводять до розтріскування оболонок).

Насіння соняшнику має високу шпаруватість (60 — 80 %), що пов'язано з малим опором, який воно чинить під час вентилювання чи сушіння. Тому ворох соняшнику сохне швидше, ніж інших сіль­ськогосподарських культур.

Для запобігання самозігріванню насіння соняшнику слід сушити до критичної вологості:

де Вг — вологість гідрофільної частини насіння; Оф — фактична олійність насіння, %.

Якщо критична вологість гідрофільної частини насіння (білка й крохмалю) 15 %, а олійність 55 %, то критична вологість насіння соняшнику становить 6,75 %.

При збільшенні олійності зростає гідрофобність насіння і змен­шується вміст білка, крохмалю та гідрофільних колоїдів. Отже, щоб насіння соняшнику не псувалося, вміст вологи в ньому має бути мі­німальним.

Насінні оболонки насіння соняшнику високогігроскопічні, ма­са їх становить понад 10 % маси насінини. Цю властивість його ви­користовують при визначенні раціональних способів сушіння — чергування сушіння, охолодження та відволожування.

Рівноважна вологість компонентів насінини неоднакова — біль­ша в оболонки і менша в ядра.

У практиці обробки та зберігання насіння соняшнику вважається сухим, якщо вологість його становить до 7 %, середньої сухості 7 — 8 %, вологим 8 — 9 %, сирим — понад 9 %,

Незадовільні міцність плодової оболонки, теплопровідність та термолабільність білкової і жирової частин насінин соняшнику, їх підвищену пожежну небезпеку треба враховувати при виборі спосо­бів і конструкції сушарок для їх сушіння. Крім того, під час після­збиральної обробки насіння існує небезпека підвищення кислотного та йодного числа, зміни харчових властивостей олії.

Кращою для сушіння насіння соняшнику є швидка подача повіт­ря з високою температурою, ніж тривала з низькою. Щоб випарува­ти 1 кг води, треба затратити близько 2,7 МДж теплоти, а для випа­ровування такої самої кількості води в насінні соняшнику — понад 6 МДж у шахтних та близько 4 МДж у рециркуляційних сушарках. Сушіння треба проводити швидко з мінімальними затратами теп­лоти та електроенергії.

На випаровування вологи впливають переважно два фактори — волого- і термовологопровідність. При випаровуванні вологи поверх­неві шари насіння підсушуються, тобто створюється градієнт вмісту вологи, коли всередині його вологи більше, ніж на поверхні. Це призводить до переміщення вологи до поверхневих шарів насіння, і сушіння відбувається тим інтенсивніше, чим вища температура на­грівання.

До 90 % маси насіння соняшнику сушать у шахтних сушарках, хоч при цьому спостерігається нерівномірність нагрівання (до 20 °С) насіння, а при підвищеній його засміченості можливе загоряння. Крім того, при завантаженні в шахту неочищеного вороху відбува­ється самосортування насіння, за якого легші компоненти розміщу­ються біля стінок сушарки і зменшується швидкість руху матеріалу в пристінній зоні. Тому шахтні сушарки вдосконалили: короби за­мінили напівкоробами, в результаті відстань від бокової стінки до коробів збільшилася з 4 — 6 до 10 — 11,5 см. Завантажувальний при­стрій для уникнення самосортування переобладнали: замість одно­го струменя ворох сиплеться 4 — 6 струменями.

Нині для сушіння насіння соняшнику вологістю до 15 % ефектив­ною є висока температура нагрівання насіння (75 °С), при якому подають теплоносій з температурою 160 — 180 °С в обидві зони су­шильної камери. За вологості насіння понад 15 % температура нагрівання його становить 65 — 70 °С, а температура теплоносія в пер­шій і другій зонах сушильної камери — відповідно 160 і 140 °С. Щоб інтенсифікувати процеси сушіння насіння соняшнику, встановлю­ють додатковий бункер, що дає змогу попередньо нагрівати насіння за допомогою різних підігрівачів, в яких воно перебуває 10 — 12 с Поєднання попереднього підігрівання насіння з рециркуляційним сушінням забезпечує більшу економічність цього процесу. Режими попереднього підігрівання насіння такі: вологістю до 14 % — темпе­ратура повітря 140 °С; вологістю понад 14 % — 180 - 140 °С. За один пропуск можна знизити вологість насіння більш як на 10 %. Витра­та теплоносія на одну погонну тонну насіння соняшнику становить 2163 м3/год. Такий спосіб сушіння насіння соняшнику найефектив­ніший (інтенсивність висушування набагато вища, ніж зернових). Для сушіння найчастіше використовують рециркуляційні сушарки «Цілинна-50» або «Цілинна-20».

Особливість сушіння насіння соняшнику в барабанних сушарках полягає в тому, що чим вища вологість насіння, тим вища темпера­тура нагрівання. Недолік — часткове самообвалення насіння. Тому барабанні сушарки переобладнують так, щоб насіння в них перебу­вало протягом 14 хв (удвічі менше), температура теплоносія на вхо­ді становила 250 - 350, на виході 50 - 80 °С, а температура нагрі­вання насіння не перевищувала 50 °С.

Для сушіння насіння соняшнику сконструйовано барабанні су­шарки з двома барабанами — внутрішнім і зовнішнім (з діаметрами відповідно 175 і 100 см). Внутрішній барабан має 8 лопатей, які пе­реміщують насіння до торця барабана, після чого насіння потрап­ляє у зовнішній барабан і рухається у зворотному напрямку. Тепло­носій подається у внутрішній барабан і виходить із зовнішнього. Максимальна температура нагрівання насіння 55 °С, температура теплоносія на вході 250 — 350, на виході 50 — 60 °С. Охолоджується насіння в охолоджувальних колонках.

У результаті подальшого вдосконалення сушіння на барабанних сушарках було збільшено нахил у бік завантаження до 3°. В техноло­гічну схему ввели (як і на шахтних сушарках) додаткові бункери — для нагромаджування та для відволожування насіння, укомплекту­вали 4 барабанами, після чого продуктивність сушарки збільшилася удвічі. Так, за один пропуск вологість насіння знижується на 7 — 8 %.

Деякі комплекси також вдосконалили. Наприклад, у барабанних сушарках встановили насадку по всій довжині барабана, через яку подається теплоносій. Теплоносієм є повітря, підігріте в багатосек-ційному електрокалорифері. В барабанних сушарках можна регу­лювати також тривалість перебування насіння в сушарці, змінюючи частоту обертів барабана та кут нахилу його. Такі сушарки викорис­товують тоді, коли кількість насіння соняшнику невелика.

Для сушіння соняшнику насінного призначення використовують камерні сушарки (4- або 12-камерні). Залежно від вологості насіння висота насипу коливається від 50 до 70 см. Напрям подачі теплоно­сія змінюють через кожні 4 — 6 год. Температура теплоносія 43 — 45 °С при вологості насіння вище 20 % або 46 - 50 °С при вологості 14-20% та 50-55 °С при вологості менше 14%. Питома подача повітря становить 500 — 700 м3/т за годину. Насіння вологістю 19 — 20 % за такого режиму треба сушити протягом близько 60 год. Тому для запобігання можливому псуванню насіння за цей час у камер­них сушарках його сушать вологістю не вище 13 — 14 %.

Невеликі партії насіння соняшнику можна сушити у вентильова­них бункерах, обладнаних калориферами, з питомою подачею повіт­ря близько 500 м3/т за годину. Для уникнення нерівномірності вису­шування насіння його періодично пересипають з бункера в бункер.

При вологості насіння не вище 13 % для його сушіння викорис­товують усі типи установок активного вентилювання. В типових сховищах місткістю 3200 т найчастіше використовують вентилятори СВУ-1Б. Вони складаються з 10 здвоєних магістральних каналів, які розміщені впоперек поздовжньої осі сховища. Канали вкрива­ють щитами. Вони мають довжину 19 м, ширину 0,4, глибину 0,5 м на початку та 0,07 м в кінці. Відстань між каналами 2,3 — 2,9 м. По­вітря подають вентиляторами ТВУ-2, при вентилюванні питома по­дача його має бути максимальною. Насіння вологістю близько 13 % насипають висотою не більше 1,7 м, а питома подача його — не мен­ше 300 м3/т за годину. При вологості насіння, меншій за 9—10 %, висоту засипання збільшують до 2,5 — 2,7 м.

Насіння конопель сушать у спеціальних сушарках, використову­ючи також стелажні чи шахтні сушарки, роблячи кілька пропусків та нагріваючи насіння на першому ступені до температури не вище 30 - 32 °С, а на останньому — не вище 35 °С.

Насіння дрібнонасінних олійних культур (льону, рижію, гір­чиці) через низьку шпаруватість сушать при низькій витраті агента сушіння. Часто його сушать у суміші з насінням вівса, ячменю у співвідношенні 1 : 3 при температурі теплоносія 60 — 70 °С і нагрі­ванні до 40 - 45 °С.

Чисте насіння багаторічних трав під час сушіння в шахтних сушарках часто злипається, утворюючи затори між коробами, тому його сушать, змішуючи із зерном ячменю або вівса. Крім того, на­сіння багаторічних трав дуже дрібне й сипке, через те сушарки ма­ють бути добре ущільнені.

Насіння багаторічних трав добре сушиться в барабанних сушар­ках, де його температура може досягати 40 — 45 °С. Для дуже вологого насіння ця температура досить висока, тому на практиці потрі­бного режиму дотримуються регулюванням подачі палива.

При сушінні насіння тимофіївки в барабанній сушарці темпе­ратуру треба обмежувати до 100 °С. Якщо вологість насіння не пе­ревищує 25 %, його нагрівають до температури не вище 35 °С.

Ворох конюшини буває дуже засміченим. Тому його треба споча­тку просушити на стрічкових або карусельних сушарках чи на май­данчиках із застосуванням активного вентилювання.

Головною особливістю сушіння зерна кукурудзи є його низька вологовіддача порівняно із зерном інших зернових культур. Інтенсив­ність вологообміну зерна різних сортів кукурудзи неоднакова, оскіль­ки залежить від розмірів зернин, їх форми, фізичної будови, хімічно­го складу. Питома поверхня випаровування зерна кукурудзи вдвічі менша, ніж зерна пшениці. Щільна оболонка зерна кукурудзи утру­днює процес випаровування. Волога, проникаючи в зерно переважно через зародок, нерівномірно розподіляється по всіх частинах зернів­ки. Тому під час сушіння виникають неоднакові внутрішні напру­ження, які призводять до різної усадки тканин і утворення в ендо­спермі внутрішніх тріщин, які не порушують цілісності оболонок.

Стрижні качанів кукурудзи завжди вологіші, ніж зерно, але під час сушіння інтенсивніше випаровують вологу, ніж зерно.

Качани кукурудзи сушать, як правило, у нерухомому шарі. На­сип качанів, очищених від обгорток, має хорошу шпаруватість, що полегшує циркуляцію повітря, яке подається під тиском чи завдяки припливно-витяжній природній вентиляції — протягів. Тому є ба­гато способів сушіння насінної кукурудзи в качанах: у камерних сушарках заводського типу; в засіках; на майданчиках; під навіса­ми; активним вентилюванням; в сапетках.

Після висушування качани на деякий час залишають у камері, де відбуваються перерозподіл вологи та вирівнювання вологості всієї маси, оскільки негайне охолодження викликає утворення трі­щин в зернах.

Висота насипу кукурудзи має бути такою, щоб ефективність ви­користання повітря була максимальною і не було непродувних зон.

Зерно продовольчої кукурудзи сушать за більш жорстких режи­мів, для чого використовують шахтні сушарки типу ДСП-32, тобто такі, де можна підтримати певний режим: нагрівання зерна не ви­ще 50 °С, температура теплоносія не вище 130 °С і 110 °С при су­шінні кукурудзи відповідно для переробки та зберігання. Для на­сіння кукурудзи вологістю вище 22 % застосовують двоступінчастий режим сушіння (табл. 15).

При сушінні зерна і насіння пропускну здатність сушарок визна­чають за допомогою перевідного коефіцієнта Кп, який характеризує здатність зерна віддавати вологу з урахуванням рекомендованих температур агента сушіння та видалення вологи за один пропуск:

                                                   Перевідний

Зерно культур                          коефіцієнтПеревідний Кп

Пшениці, вівса, ячменю, соняшнику                      1,0

Жита                                                                          1,1

Гречки                                                                       1,2

Проса                                                                         0,8

Кукурудзи                                                                 0,6

Гороху, вики, рису                                        0,3 — 0,4

Бобів, квасолі, люпину                                 0,1 — 0,2

Найважливішим параметром процесу сушіння є температура агента сушіння та нагрівання зерна. Відхилення в температурі аген­та сушіння від заданих норм не повинно перевищувати ± 3 °С, а тем­пература нагрівання зерна ± 2 °С.

Температуру агента сушіння вимірюють у нагнітальній камері перед вхідними отворами підвідних коробів. Вимірювання проводять через кожні 30 хв за допомогою встановлених на сушарці електро-термометрів, покази яких записують у журналі оператора через кожні 2 год.

Температуру зерна визначити складніше, ніж температуру аген­та сушіння. В перші години роботи сушарки температуру насіння перевіряють через кожні 10-15 хв, відбираючи проби зерна при виході його з камери нагрівання. Регулюють температуру відкри­ванням дверець впуску повітря або піддувальних дверець. Після встановлення режиму сушіння температуру зерна вимірюють не рідше як через кожні 2 год.

У сучасних шахтних сушарках температуру нагрівання зерна контролюють за допомогою датчиків дистанційних термометрів, які встановлюють у підсушувальному бункері. Однак такий контроль дає тільки орієнтовні результати.

Після охолоджувальної колонки перевіряють також температуру зерна (вона може бути на 8 - 10 °С вищою за температуру навколишнього середовища), а також якість зерна за такими органолептич­ними показниками, як колір, блиск, наявність сторонніх запахів. При порушенні режимів сушіння зерно може запаритись, окремі зернівки можуть підгоріти, обвуглитись, потемніти, містити сажу й мати запах диму.

Продуктивність сушарок визначається різними показниками: масою сирого зерна, що надходить у сушарку; кількістю випарову­ваної вологи в кілограмах за годину; тонно-процентах зниження вологості та ін.

Масу зерна і продуктивність сушарок виражають у натурально­му (умовному) обчисленні — планових одиницях. Планова одиниця сушіння (планова тонна) — це зниження вологості однією тонною продовольчого зерна пшениці на 6 % (з 20 до 14 % вологості). План сушіння, виробіток сушарок при оцінці ефективності їх роботи, оплату за роботу слід розраховувати, виходячи з планових одиниць.