Сучасні технології сушіння зерна

Різні культури потребують індивідуальних підходів до сушіння. Залежно від того, де й за якими стандартами буде проведено сушіння зерна, такими будуть його якість і здатність до подальшого зберігання

Сушіння застосовують у разі підвищеної збиральної вологості, а також для термічного знезараження зерна від шкідників. За наявності різних партій у першу чергу сушать більш вологе зерно, уражене, з ознаками самозігрівання. У разі заготівлі різних сортів пшениці спочатку сушать зерно твердих, сильних і цінних сортів.

Сушіння — надзвичайно відповідальна операція, яка потребує неухильного дотримання всіх правил та інструкцій. Основні його правила:

• формування однорідних за вологістю партій, бажано з очищеного зерна, якщо сушать у прямоточних зерносушарках. Різниця вологості між окремими партіями не має перевищувати 2–3%. Так забезпечують рівномірний режим, зерно сушиться швидше, витрачається менше палива;
• дотримання рекомендованих температурних режимів залежно від термостійкості культури, її вологості та призначення. Це має першочергове значення для зерна насіннєвого і  продовольчого, адже воно має зберігати схожість, високі технологічні властивості;
• закінчення сушіння за вологості, встановленої для кожної культури, бо в разі пересушування різко зростають подрібнення зерна і витрата енергоресурсів. Чинна Інструкція забороняє пересушувати зерно, відповідатиме за це лабораторія і суб’єкт, що проводить сушіння;
• охолодження нагрітого зерна, що забезпечує стійке і надійне зберігання.

Різні культури потребують індивідуальних підходів до сушіння. Пшеницю висушують за змінних температурних режимів з огляду на якість клейковини. За слабкої клейковини температуру підвищують, за надто міцної — знижують, аби зберегти і покращити якість зерна. Підвищені температури дещо зміцнюють клейковину, понижені — ні.

Читайте також: Чинники та причини, які призводять до втрати зерна

За м’яких режимів висушують зерно цінних, сильних і твердих пшениць. Зерно проросле, пошкоджене клопом-черепашкою, формує слабку клейковину, тому його також висушують за підвищених температур, але з постійним контролем режиму.

Режим вибирають зважаючи на конструкцію зерносушарки. У шахтних прямоточних зерносушарках режим сушіння встановлюють відповідно до Таблиці 1. За кожен пропуск крізь сушарку вологість зерна має знижуватися не більш як на 6–8%. Тому для зниження вологості понад 8% зерно пропускають крізь сушарку кілька разів.

Таблиця 1. Режими сушіння продовольчого зерна пшениці у сушарках шахтних прямоточних

У сушарках рециркуляційних зерно висушується за один пропуск за рахунок постійної циркуляції потоків зерна у шахтах. Розподіл потоків такий: у середньому дві третини сухого зерна подається на рециркуляцію (змішується з вологим холодним зерном), а третина — у зерносховище. Технологія рециркуляційного сушіння включає 5 циклів: 1 — змішування сирого холодного зерна з сухим нагрітим; 2 — нетривале нагрівання суміші; 3 — відлежування суміші у тепловологообміннику; 4 — основне сушіння; 5 — охолодження. Зерно на рециркуляцію відбирають після другого або третього циклів залежно від технологічної схеми роботи сушарки. Можлива також зміна чергування циклів, особливо другого і третього.

Із різних технологічних схем рециркуляції найбільш ефективним є застосування двох контурів, що дає змогу значно спростити експлуатацію сушарки й автоматизувати процес сушіння.

Температурний режим рециркуляційних сушарок встановлюють залежно від вологості пшениці, якості клейковини й додаткових пристроїв для нагрівання зерна. У сушарках без підігрівання температурний режим має відповідати значенням Таблиць 2, 3.

У рециркуляційних сушарках, укомплектованих пристроями для попереднього підігрівання зерна, температурний режим має відповідати значенням Таблиці 3. Як додаткові пристрої використовують колонки, у яких зерно падає або кипить. У цих колонках зерно перебуває не більше ніж 8–10 секунд, тому температуру агента сушіння на вході у нагрівач можна збільшувати до 250–370 °C залежно від якості клейковини пшениці продовольчої. Температура підігрітого зерна не має перевищувати максимально допустимої.

Таблиця 2. Режими сушіння продовольчого зерна пшениці у сушарках шахтних рециркуляційних без додаткового підігрівання

Рециркуляційні сушарки мають низку переваг: не потрібно добирати партії зерна за вологістю; сушити можна за м’якого режиму, заощаджуючи енергоресурси. Зменшити енерговитрати й інтенсифікувати сушіння можна також, обладнавши зерносушарки пристроями для підігрівання зерна перед основним сушінням.

Зазначені температурні режими теплоносія під час сушіння пшениці стосуються здебільшого вітчизняних шахтних зерносушарок, зокрема типу ДСП. У сушарках зарубіжних виробників, що мають іншу конструкцію, температурні режими тепло­носія встановлюють відповідно до їх паспортних значень, але температури нагрівання зерна потрібно дотримувати згідно з наведеними рекомендаціями.

Основним показником процесу сушіння є температура нагрівання зерна. У сушарках, не обладнаних дистанційною термометрією, температуру бажано контролювати що дві години сушіння.

Інші культури також мають особливості під час сушіння. Наприклад, жито і ячмінь порівняно термостійкі, тому їх зерно можна нагрівати до 60 °C, за винятком пивоварного ячменю. Пивоварний ячмінь має мати високу схожість, тому для нього максимально допустима температура становить 40 °C — для зерна з вологістю до 19% і 45 °C — з вищою вологістю.

Овес допускається нагрівати до 50 °C незалежно від вологості зерна, однак постійно контролювати стан зернової маси, позаяк під час підсихання облущується плівка від ядра, погіршуються умови сушіння.

Таблиця 3. Режими сушіння продовольчого зерна пшениці у сушарках шахтних рециркуляційних із додатковим підігріванням

Горох під час сушіння схильний розтріскуватися, тому режим має бути м’яким: зерно нагрівають до 40–45 °C; вологість знижується 2–3% за один пропуск; обов’язкове проміжне відлежування.

Ріпак товарний з вологістю до 13% висушують за температури теплоносія 80–90 °C, насіння нагрівають до 50 °C, у разі вищої вологості температуру знижують на 10–20 і 5–10 °C відповідно. У сушарках без перемішування насіння температуру теплоносія встановлюють на рівні 60 °C. Сушарки, призначені для сушіння ріпаку, максимально герметизують, не допускаючи винесення насіння з шахти сушарки під час сушіння.

Читайте також: Збираємо врожай без втрат

Насіннєве зерно висушують у шахтних зерносушарках за більш помірних режимів: за вологості до 19% температура нагрівання не має перевищувати 40 °C для пшениці, жита, ячменю, вівса та 35 °C — для гороху. За вищої вологості температуру для всіх культур знижують на 5 °C і застосовують ступінчасті режими сушіння. Насіння ріпаку висушують за такої температури нагрівання: вологість 17% і нижче — 40 °C; 17–19% — 37 °C; вище за 19% — 35 °C. Температуру контролюють у коробах нижнього ряду сушильної шахти.

Отже, для сушіння придатні різні сушарки — шахтні прямоточні та рециркуляційні, колонкові, бункерні стаціонарного і пересувного типу. Головним є дотримання режиму сушіння для кожної культури, збереження якості зерна, забезпечення продуктивності процесу і раціональна витрата енергоресурсів. Для сушіння рекомендують сушарки як вітчизняні — ДСП-32от, АІ-ДСП-50, АІ-УЗМ, АІ-УСШ, СЗМ-540, так і зарубіжного виробництва — від компаній SUKUP, MC, GSI, DELUX (США), RIELA (Німеччина) та інші. Останнім часом поширюються блочно-модульні сушарки, які здатні поступово збільшувати потужність, а також пересувні для сушіння зерна за місцем збирання.

Зарубіжні сушарки, як правило, мають кращу енергетику, нижчі питомі витрати палива. Вітчизняні відрізняються більш рівномірним сушінням, позаяк товщина шару зерна між коробами не перевищує 200 мм.

Продуктивність зерносушарок можна оцінити за плановими одиницями, якими слугує 1 т продовольчого зерна пшениці, висушена з вологості 20% до вологості 14%. Для обчислення планових одиниць, отже, фактичної продуктивності сушарки користуються формулою:

М_пл = М_ф × К_в × К_к,

де М_пл — маса просушеного зерна у плановому обчисленні, т;

М_ф — маса сирого зерна, т;

К_в, К_к — коефіцієнти перерахування маси просушеного зерна у планові одиниці залежно від вологості, культури та призначення зерна.

Проектну витрату палива під час сушіння подають у вигляді умовного. Умовним паливом вважають теоретичне, яке під час спалювання виділяє 29,2 МДж теплоти. Для розрахунку питомої витрати умовного палива користуються формулою:

В_п = К_н × В_н ÷ М_пл,

де В_п — питома витрата умовного палива на планову одиницю, кг/т;

В_н — маса натурального палива, кг;

М_пл — маса зерна у плановому обчисленні, т;

К_н — коефіцієнт перерахування натурального палива в умовне за теплотою згорання.

У процесі сушіння маса зерна знижується залежно від початкової і кінцевої вологості. Але убуток маси від зменшення вологості не відповідає її різниці, тому для правильного розрахунку користуються формулою:

Х = М_ф × 100 (а – b) ÷ 100 — b,

де Х — убуток маси зерна,%;

а — показник вологості до сушіння,%;

b — показник вологості після сушіння,%;

М_ф — маса просушеного зерна у плановому обчисленні, кг.

Активне вентилювання

Для кращого зберігання вологого і нагрітого зерна може бути ефективним його активне вентилювання. Це продування атмосферним повітрям зернової маси за допомогою вентиляційного обладнання. У такий спосіб зерно обробляється без переміщення і травмування, не потрібно значних капіталовкладень та енерговитрат, прискорюється дозрівання недостиглого зерна, підвищується стійкість і тривалість зберігання. Прийом однаково ефективний як для продовольчо-кормового, так і для насіннєвого зерна.

Вентилювання проводять у режимі підсушування або охолодження залежно від стану зерна. У режимі підсушування зерно вентилюють сухим чи нагрітим повітрям, завдяки чому зерно, зібране з вологістю до 17%, можна довести до сухого стану. Ріпак підсушують за його вологості не більше ніж 13%.

У режимі охолодження зерно вентилюють холодним атмосферним повітрям у найхолодніші години доби або за допомогою холодильних машин чи вентиляційного обладнання сушарки. Для цього відключають її топку і вентилюють зерно. У результаті охолодження в осінньо-зимовий період підвищується стійкість і збільшується тривалість зберігання зерна.

Під час вентилювання необхідно дотримувати норми подачі повітря у насип зерна залежно від його вологості (табл. 4). Стежать також за висотою насипу, вона має забезпечувати рівномірне продування зерна.

Таблиця 4. Норми подачі повітря і висота насипу для вентилювання зерна

Вентилювання проводять за певних умов, а саме, фактична вологість зерна має перевищувати його рівноважну. Інакше зерно, навпаки, зволожуватиметься за рахунок поглинання водяних парів повітря. Якщо рівноважна вологість не відома, вентилювання проводять за температури зовнішнього повітря, нижчій від температури зерна на 5 °C і більше. У дощову й туманну погоду ця різниця має становити не менше ніж 8 °C.

Зерно, що зігрівається, вентилюють безперервно, незалежно від метеорологічних умов і рівноважної вологості, до температури, близької до нічної. Зігріте зерно вентилюють за збільшеної подачі повітря і зменшеної висоти насипу. Але краще зігріте зерно негайно подавати на сушіння.

Активне вентилювання проводять у наземних зерноскладах, бункерних сховищах-силосах, що мають вентиляційну систему. Для тимчасового зберігання і вентилювання невеликих обсягів зерна, наприклад, зібраних у фермерському господарстві, можна будувати дешеві майданчики-накопичувачі місткістю до 30–40 т. Вентилюють майданчики за допомогою різних вентиляторів із розрахунку 40–120 м³ повітря на 1 т зерна.

Микола Кирпа, д-р с.-г. наук, професор
Інститут зернових культур НААН України, Дніпро