Определение угла естественного откоса зерна
Расчет винтового конвейера
Расчет винтового конвейера базируется на исходных данных, которые необходимы для его проектирования: описание и свойства груза, его количество (для определения производительности), высота и расстояние перемещения. Схема будущего транспортёра и его конструктивные элементы разрабатываются на основании этой информации.
Шнековый или винтовой конвейер – устройство непрерывного действия для перемещения насыпных грузов по закрытому или открытому (U-образному) жёлобу, посредством шнека – вращающегося вала с винтовой спиралью. Материал подаётся в приёмный патрубок агрегата.
С помощью шнека можно существенно механизировать производственный процесс, сэкономить время на транспортировку, увеличить производительность предприятия в целом.
Наибольшей популярностью эти механизмы пользуются на предприятиях по производству комбикормов, сахара, муки, зерна, стройматериалов; в машиностроении и химической отрасли. На таком конвейере перемешивается песок при производстве стекла. Токсичные вещества, химикаты в химической промышленности также транспортируются с помощью винтового конвейера. Часто винтовой конвейер используют на производстве в качестве дозатора или смесителя.
Расчёт теоретической производительности транспортёра
Теоретическая производительность шнека в горизонтальном положении зависит от заданных диаметров и частоты вращения, а также от угла наклона, характера подачи материала в транспортёр и других факторов.
Определение исходных данных для расчёта винтового конвейера
Диаметр и коэффициент заполнения шнека принимаются в зависимости от сферы применения конвейера и свойств материала, который будет транспортироваться. Не стоит выбирать наименьший допустимый диаметр винта, ведь это чревато быстрым износом его трущихся частей при перемещении груза.
Таблица 1. Диаметр и шаг винта
Следует учитывать, что теоретические расчёты производительности транспортёра ─ это оценочный (приблизительный) показатель. Для более точного (однозначного) результата производительности шнекового конвейера опытные инженеры-проектировщики учитывают ряд эмпирических показателей, которые не представлены в виде практических данных (в таблице). Принимая такие значения, специалисты основываются на своём опыте проектирования конвейеров для конкретных предприятий и задач: принимают во внимание расположение оборудования, условия загрузки и свойства материала, который будет перемещаться. К таким данным относится выбор наиболее подходящего типа привода и его мощности, коэффициентов запаса, разгрузки спирали.
Формула для расчёта производительности винтового конвейера
Расчет шнекового транспортера для определения объёмной производительности Q (м 3 /ч) выполняется по формуле:
D – диаметр шнека конвейера, м;
t – шаг шнека конвейера, м;
n – частота вращения шнека, об/мин;
ψ– коэффициент заполнения поперечного сечения шнека конвейера;
ρ – плотность транспортируемого продукта, т/м 3 ;
C –коэффициент поправки на угол наклона шнека φ.
Коэффициент ψ зависит от вида груза и принимается следующим образом:
- 0,125 ─ тяжёлые абразивные материалы;
- 0,25 ─ тяжёлая малоабразивная продукция;
- 0,32 ─ лёгкие малоабразивные грузы;
- 0,4 ─ лёгкие неабразивные материалы.
Если транспортируются легкосыпучие и пылевидные грузы, то представленные выше значения ψ рекомендуют понижать на 10%. Коэффициент поправки на угол наклона шнека (с) зависит от угла наклона (φ) конвейера к горизонту и указан в таблице 2.
Выбор типа конвейера в зависимости от груза
Тип транспортирующего оборудования (конвейера) зависит от свойств материала, который будет транспортироваться, а также от необходимой производительности, траектории перемещения груза и размеров трассы. Шнековый конвейер рассчитывается в несколько этапов: определяются его основные параметры и необходимая мощность; выбирается рабочий орган и двигатель.
Насыпные грузы имеют свои свойства, по которым можно определить необходимые технические характеристики будущего транспортного оборудования:
- гранулометрические (кусковатость) ─ количественное соотношение частиц груза по крупности;
- содержание влаги (%);
- насыпная плотность материала (т/м 3 );
- угол естественного откоса (градусы);
- абразивность и слёживаемость.
Также сыпучие грузы распределяются по значению насыпной плотности ρ: лёгкие (насыпная плотность ρ менее 600 кг/м 3 ;), средние – ρ=600 кг/м3; тяжёлые – значение ρ в пределах от 600 кг/м 3 до 2000 кг/м 3 ; очень тяжёлые.
Угол естественного откоса сыпучей продукции ─ это угол между горизонтальной плоскостью и свободным откосом сыпучего груза. Эти углы различаются в зависимости от состояния груза: покоя (угол Ln) или движения (угол L). Зачастую угол движения принимается 0,7Ln. Подвижность частиц груза и характеризует угол откоса.
Слежанными называются насыпные грузы, частицы которых потеряли свою подвижность, находясь в длительном покое.
Таблица 3. Классификация насыпных грузов по крупности
Исходные данные для расчёта конвейеров принимаются следующие:
- характеристика транспортируемого материала;
- производительность;
- режим и условия работы;
- параметры трассы перемещения груза.
Конструкция и производительность винтового конвейера
Процесс сборки винтового транспортера заключается в составлении корпуса из нескольких отдельно изготовленных секций. Зачастую цилиндрические секции скрепляются болтами (но всё же форма и размеры корпуса определяются на стадии расчёта). Модульная структура секций позволяет регулировать длину оборудования: на каждой секции располагают фланцы. Они позволяют удобно присоединять секции одна к другой, а также устанавливать торцевые стенки с подшипниковыми и уплотнительными узлами. Во время проектирования и расчёта шнекового транспортера, Шнековый транспортер проектируется и устанавливается длинной до 40 м. Винт транспортёра может быть с правым или с левым спиральным ходом. Винты производятся одно-, двух- или трёхзаходными. Зерновая масса или другая продукция всыпается в жёлоб через специальный люк, расположенный в крышке оборудования. Перемещаемый материал трётся о стенки жёлоба, а сила тяжести, в свою очередь, предотвращает вращение продукции вместе с винтом.
Реализованные проекты
Строительство элеваторов, зернокомплексов. Производство элеваторного оборудования.
Конструкция шнекового транспортёра
Конструкция винтового конвейера состоит из внутренних узлов разгрузки и загрузки, большой спирали и присоединительных фланцев. Вид шнекового конвейера для зерна выбирается в зависимости от его назначения на производстве и количества зерновой культуры, которую необходимо будет перемещать. Специфический шнек имеет определённую густоту навивки и диаметр и является основным рабочим органом шнекового транспортера. Продуктивность винтового транспортёра зависит именно от диаметра шнека и диаметра трубы. Мотор-редуктор ─ это движущий орган шнек транспортёра, который и приводит машину в действие.
Цилиндрический шнековый транспортер является одним из самых распространённых. Его корпус в виде трубы отличается жёсткостью, а сам агрегат компактный и прост в использовании. Он подходит практически для всех отраслей промышленности. Обратим внимание на его особенности и дополнительные функии:
- Конвейеры бывают прямые, с регулируемым углом наклона, вертикальные.
- Стационарные или передвижные.
- Материал корпуса и шнека ─ нержавеющая или оцинкованная сталь.
- Оснащаются дозаторами.
- Возможны регулировка скорости и реверсивное вращение шнека.
Конвейер открытого типа ─ это желоба или половина трубы, внутри которой вращается винт. Прямоугольного контейнера также может быть корпусом открытого транспортера. Механизм эксплуатируется только в помещении, так как не является герметичным: возможно попадание влаги и пыли. Желательно, чтобы перемещаемые материалы не имели запаха, не разлетались и не создавали пыль в процессе транспортировки.
Шнековые транспортеры бывают двух видов: стационарные и передвижные и, конечно, отличаются и имеют свои особенности. Но в целом можем выделить несколько основных преимуществ:
- компактность оборудования, мобильность, удобство в использовании и небольшой вес;
- конструкция агрегата прост в обслуживании и ремонте;
- высокая работоспособность и производительность;
- конвейер позволяет транспортировать груз в труднодоступные места по во всех плоскостях.
Мелкий и пылевидный груз полностью сохраняется внутри корпуса, что позволяет минимизировать потери продукции. Наклонных агрегаты помогут сэкономить пространство, ведь для них нужно меньше места при одинаковой длине (сравнительно с горизонтальными транспортёрами). Винтовой конвейер шнек состоит из отдельных частей и соединяется между собой фланцевыми соединениями. Таки образом можно легко изменить длину транспортёра. Нержавеющая сталь, из которой изготовлены все детали агрегатов, предотвращает окисление перемещаемого продукта.
Компактные размеры механизмов — возможность их интеграции в различные виды производства.
Строительство элеваторов
Мы выстраиваем взаимовыгодное сотрудничество с приоритетом долгосрочных отношений с заказчиками в плоскости предоставления широкого спектра услуг: от проектирования и строительства до ввода объекта в эксплуатацию и послегарантийного обслуживания объектов.
Последние новости
© 2021
Официальный сайт компании
«Эксперт-Агро»
- Наши партнеры
- О компании
- Блог
- Новости
- Контакты
- Наши клиенты
- Реализованные проекты
- Вакансии
- Наши партнеры
- Отзывы, рекомендации и благодарности
- Сертификаты и награды
- Вопрос & Ответ
- Дилеры и партнеры
- Сервис и ремонт
- Условия гарантии
© 2021
Официальный сайт компании
«Эксперт-Агро»
Транспортные характеристики зерна
Зерновые грузы (злаковые) — пищевые продукты, используются для получения крупы, муки и пр., а также как корм для с/х животных. Находятся в состоянии непрерывного обмена с окружающей средой — дышат и прорастают; этот процесс энергетический и происходит с выделением тепла, чем выше температура и влагосодержание зерна, тем интенсивнее этот процесс; при этом выделяется углекислый газ, вода, спирт и другие вещества, с одновременным поглощением кислорода. Концентрация углекислого газа и снижение содержания кислорода в грузовых помещениях могут достичь опасных для человека величин, что следует учитывать при посещении трюмов.
По своему назначению зерновые грузы подразделяют на три основные группы:
1) злаковые – пшеница, просо, гречиха и т. д.;
2) бобовые – фасоль, чечевица, соя и т. д.;
3) масличные – подсолнечник, конопля, лен, клещевина и т. д.
Зерно относится к ценным продовольственным грузам, при перевозке которых необходимо обеспечивать сохранность в количественном и качественном отношении.
Значительное влияние на объемную массу зерновых грузов оказывают скважистость и влажность. Скважистость — объем промежутков между зернами, заполненный воздухом. Она предопределяет оседание зерна в процессе перевозки и способствует его воздухопроницаемости. Скважистость зерновой массы влияет на плотность ее укладки в грузовые помещения при погрузке, степень оседания и образования свободного пространства над поверхностью груза при транспортировании зерна насыпью, благодаря чему зерно может в пути перемещаться и оказывать влияние на остойчивость судна. На величину скважистости влияет ряд факторов: форма, размер, характер и состояние поверхности зерна, влажность, натурный вес, сыпучесть и др. Данное свойство груза способствует газопроницаемости и увеличению общей поглотительной поверхности зерновой массы.
В большой степени влажность зерна зависит от влажности окружающей среды, так как зерновые грузы обладают повышенной гигроскопичностью. Гигроскопичность — свойство зерна поглощать пары воды из окружающей среды (сорбция), а в сухом воздухе отдавать излишнюю влагу до установления равновесия между упругостью паров воды в зерне и относительной влажностью воздуха (десорбция). Влажность является важным фактором, оказывающим существенное влияние на количественные и качественные изменения зерна в процессе его транспортирования и хранения. Она способствует интенсификации развития и протекания биологических процессов в массе зерновых грузов. Так, ускоряются процессы дыхания зерновой массы и жизнедеятельности микроорганизмов и амбарных вредителей, которые сопровождаются поглощением кислорода воздуха с последующим выделением углекислого газа, влаги и тепла.
Зерновые грузы склонны к самосогреванию и самовозгоранию. Интенсивность дыхания зерновой массы, наличие в ней различных микроорганизмов, насекомых и клещей, выделяющих в результате своей жизнедеятельности некоторое количество тепла, при отсутствии достаточной вентиляции и плохой теплопроводности зерновой массы, способствуют накоплению тепла и повышению в ней температуры. Это явление носит название самосогревания зерна. Интенсивность самосогревания повышается при увеличении влажности зерна. При температуре зерна 50° и более значительно снижается сыпучесть и наблюдается затхлый, гнилостный запах; у зерен пшеницы и ржи — потемнение оболочек.
Самосогревание может возникнуть в отдельных местах, когда в партию зерна попадает часть влажного зерна; это так называемое гнездовое или местное самосогревание, оно может перейти и в общее, когда самосогревание наблюдается по всей массе зерна. Предупредить или остановить начавшийся процесс самосогревания можно путем снижения температуры и влажности зерновой массы, для чего рекомендуется усиленная вентиляция, проветривание, проветривание или перелопачивание. Предупредительными мерами являются: очистка от примесей, насекомых и клещей, снижение влажности зерна до 14—15,5%.
Одной из основных характеристик зерна также является его сыпучесть. Сыпучесть – способность зерновой массы перемещаться по наклонной плоскости под действием собственной силы тяжести.
Существуют показатели, которые характеризуют сыпучесть:
1) угол естественного откоса – это угол между диаметром и образующимся конусом, полученным при свободном падении зерна на горизонтальную поверхность;
Физико-механические характеристики зерна и початков кукурузы
Технические науки
- Шекихачев Юрий Ахметханович , доктор наук, профессор, профессор
- Шекихачева Людмила Зачиевна , кандидат наук, доцент, доцент
- Кабардино-Балкарский государственный аграрный университет им. В.М. Кокова
- ТРЕНИЕ
- ПРОЧНОСТЬ
- ВЛАЖНОСТЬ
- ПОЧАТОК
- ЗЕРНО
- КУКУРУЗА
Похожие материалы
- Характеристика перспективных гидридов кукурузы
- Технические средства для обмолота початков кукурузы
- Исследование степени травмирования зерен при обмолота початков кукурузы
- Обоснование оптимальной влажности зерна кукурузы при обмолоте початков
- Влияние густоты посева семян на химический состав зерна среднеранних гибридов кукурузы
Кукурузу делят на следующие типы: I и II – зубовидная; III и IV – кремнистая; V и VI – полузубовидная; VII – лопающаяся. Кукурузу с зерном бледно-розового цвета относят к белозерной, а с зерном оранжевого и бледно-желтого оттенков – к желтозерной.
По влажности зерна партии початков разделяют на следующие категории: сухое – с влажностью до 16%; средней сухости – 16…16%; влажное – 18…20%; сырое – свыше 20%.
По содержанию сорной и зерновой примесей, а также неполноценных початков различают следующие категории кукурузы по чистоте: чистая – с содержанием початков, относимых к сорной примеси, – до 1%; неполноценных – до 2%; средней чистоты – 1…3% и неполноценных 2…5%; сорная – с содержанием початков, относимых к сорной примеси, свыше 3% и неполноценных – свыше 5%.
По форме и размерам различают два основных вида зерен кукурузы: плоские и круглые. Крупные круглые зерна расположены преимущественно у основания початка, а мелкие круглые – в верхней части [1, 2].
Размеры зерен в различных частях початка разные по длине (6…14 мм), ширине (5,5…12 мм) и толщине (3…8 мм). Колебания в размерах составляют 2…6 мм, при этом наибольшая часть зерен отличается по этим размерам друг от друга лишь на 0,8…2,5 мм.
В зависимости от типа и сорта кукурузы длина, диаметр и вес початков различны. Средние данные по размерным и весовым характеристикам початков культивируемых в настоящее время сортов кукурузы приведены в табл. 1 [3].
Таблица 1 – Размерная и весовая характеристика початков
Соотношение веса зерна и стержня колеблется: зерна 74,1…80,5% и стержня 19,5…25,9% [4].
Гигроскопические свойства зерна и стержня различны: если влажность початка до 16,7%, то влажность зерна в основном больше влажности стержня. При влажности початка более 16,7% влажность зерна кукурузы меньше влажности стержня.
Объемный вес початков, зерна и стержневой массы различен в зависимости от сорта, крупности, влажности и плотности укладки. Объемный вес початков кукурузы колеблется от 350 до 450 кг/м 3 , зерна 600…800 кг/м 3 , стержней 200…250 кг/м 3 .
Скважистость — заполненные воздухом промежутки между зернами в насыпи. Обычно скважистость выражают в процентах к общему объему данной насыпи. Скважистость початков колеблется в пределах: крупные початки – 54,5%, средние – 53,1…52,3% и мелкие – 51,2…50,8%, т.е. чем крупнее початки кукурузы, тем больше их скважистость, и наоборот. С повышением влажность скважистость увеличивается.
Скважистость зерна кукурузы находится в пределах 40,4…41,3% (от объема, занимаемого всей зерновой массой).
Скорость витания зерна кукурузы колеблется в пределах 12,5…14 м/с, стержневой массы с влажностью 11% – 10…17 м/с. Расчетную скорость транспортирования стержней кукурузы следует принять равной 30 м/с.
Угол естественного откоса насыпи зерна зависит от влажности, плотности укладки, температуры зерна, слеживаемости и других факторов. При изменении влажности зерна от 11,5 до 19% (на 7,5%) угол естественного откоса повышается всего лишь на 2,5 0 , при повышении влажности от 19 до 26,5% – на 19,5…20,2 0 , т.е. примерно в 8 раз больше, чем в первом случае. Следовательно, угол откоса зерна следует принимать с учетом ее влажности.
Коэффициент трения насыпи зерна кукурузы по различным поверхностям, при объемном весе насыпи 0,7…0,75 т/м 3 и при начальной скорости движения, равной нулю (после бункера), составляет по дереву 0,7, а при начальной скорости движения более нуля (после транспортера) – 0,53; по листовой стали, соответственно, 0,58 и 0,36.
Початки кукурузы имеют особенности, связанные со сравнительно большими размерами и разным положением при движении, плотностью укладки, температурой, состоянием поверхности и т.п. [5-14].
Початки на движущейся поверхности (транспортирующая лента и др.) находятся несколько в ином положении, чем на неподвижной. Отдельно расположенные початки (не поддерживаемые другими) начинают перекатываться на движущейся ленте уже при наклоне ее в 4…7 0 .
В отличие от других зерновых культур зерна кукурузы очень плотно сидят в початке, никогда не осыпаются и требуют для своего отделения от початка значительных усилий. Как указывается в [15], среднее усилие, затрачиваемое на отрывание от стержня одиночного зерна с влажностью 22…23% при приложении силы в радиальном направлении, составляет 2,1 кгс, по касательной к окружности початка 0,6 кгс , вдоль образующей початка – 1,3 кгс.
Также существенное влияние на обруш и травмирование зерна оказывает фаза спелости или сроки уборки различных гибридов и сортов кукурузы, т.к. по данным ВИСХОМа [15] фаза спелости оказывает значительное влияние на прочность связи зерна кукурузы со стержнем (табл. 2).
Гокоев А.И. [16] установил, среднее усилие, которое затрачивается на отрывание от стержня одиночного зерна с влажностью 22…23% при приложении силы в радиальном направлении, равно 20,6 Н, по касательной к окружности початка – 5,9 Н, вдоль образующей початка – 12,2 Н.
Таблица 2 – Прочность связи зерна кукурузы со стержнем
Сушка и хранение семян подсолнечника
Л. Д. Комышник, А. П. Журавлев, Ф. М. Хасанова
Важным физико-механическим свойством семян подсолнечника как объекта сушки является сыпучесть, характеризующаяся углом естественного откоса. Определяющее значение на сыпучесть семян подсолнечника оказывают влажность семян, содержание посторонних примесей и их характер, а также поверхность, по которой перемещаются семена. Угол естественного откоса сухих семян подсолнечника колеблется от 27 до 35°, влажных — до 42°, а высоковлажных и засоренных (засоренность до 8%) достигает 55°, что значительно выше, чем у злаковых культур. Эти особенности семян подсолнечника вызывают определенные трудности при их поточной обработке. Легковесные семена, имея повышенный коэффициент внутреннего трения, на некоторых участках технологической схемы передвигаются медленнее, чем зерно колосовых культур или кукурузы. Поэтому при работе с семенами подсолнечника трубы зерносушилок должны иметь больший диаметр и их устанавливают под большим углом наклона.
Трудности обработки семян подсолнечника связаны с физическими особенностями и отличием их от злаковых культур. Так, насыпная плотность семян подсолнечника, поступающего на хлебоприемные предприятия, в зависимости от влажности и засоренности колеблется в пределах 326. . 440 кг/м3, т. е. вдвое меньше, чем у пшеницы, поэтому и в 2 раза меньше масса семян, поступающих в сушилку.
Наличие воздушной прослойки между ядром и плодовой оболочкой семян, а также значительное содержание жира является причиной более низкой скорости витания семян подсолнечника, чем для зерна. Скорость их витания изменяется от 4 до 8,0 м/с, в то время как для риса 8,9. .9,5 м/с, пшеницы 9,0. .11,5, кукурузы 12,5. ,14,0 м/с. Поэтому во избежание выноса полноценных семян из коробов шахты и камеры нагрева сушилки скорость агента сушки должна быть ниже, чем при сушке зерновых культур.
Удлиненная форма семянок — подсолнечника и сравнительно шероховатая поверхность обусловливают большую скважистость. Так, скважистость подсолнечника колеблется в пределах 60.
80%, а риса 50. .65, пшеницы 35. .45 и кукурузы 35. .55%. Следовательно, семена подсолнечника, имея большую скважистость, оказывают меньшее сопротивление при прохождении агента сушки в сушилках и сушатся быстрее, чем сесена других культур.
Гигроскопичность — одно из важнейших свойств зерна, определяющих режимы его хранения и сушки. Для семян подсолнечника как капиллярно-пористых коллоидных тел характерны все формы связи, которые, по классификации академика Л. А. Ре — биндера, подразделяются на химическую, физико-химическую и механическую. В процессе сушки семян их основные физические и химические свойства должны сохраниться, следовательно, химически связанную влагу не надо удалять.
Влажность семян подсолнечника, при которой остается химически и адсорбционно связанная влага, часто называют критической. Эта влага не участвует в жизненных процессах, не может быть использована большинсвом микроорганизмов для поддержания своей жизнедеятельности и поэтому не влияет на стойкость семян подсолнечника в процессе хранения. Следовательно, сушить семена необходимо до такой влажености, чтобы в них оставалась преимущественно адсобционно связанная вода.
Критическую влажность семян определяют по формуле:
Юг (100 — М)
Где Wr — влажность гидрофильной части,%; М — фактическая масличность, %.
Например, при критической влажности гидрофильной части 14 %, масличности 50 % критическая влажность семян подсолнечника будет:
14 (100 — 50) Шкр= Ї00 :7%-
Критическая влажность семян высоковлажного подсолнечника 6 8 %.
Равновесная влажность семян подсолнечника, т. е. влажность, при которой семена не отдают и не поглощают влагу, зависит от температуры, относительной влажности атмосферного воздуха, масличности. Равновесная влажность семян изменяется в зависимости от относительной влажности воздуха ф по закономерности
Wp = 0,623 ф>14
Такая зависимость справедлива при ф = 45. 85%, и она не учитывает химического состава высокомасличных сортов семян подсолнечника.
М. И. Игольченко и В. М. Копейковский установили зависимость между равновесной влажностью семян подсолнечника с содержанием жира до 50% при температуре атмосферного воздуха от 14 до 30°С и относительной влажности от 9 до 82%. Она выражается соотношением
Wp= 2,133 е0,017549- ф
Где е — основание натурального логарифма.
При всех равных условиях равновесная влажность масличных культур в 2 раза меньше, чём зерновых. Это объясняется меньшим содержанием в семенах масличных культур гидрофильных коллоидов и наличием большого количества жира. С увеличением содержания масличности в семенах равновесная влажность подсолнечника уменьшается, так как с повышением масличности уменьшатся содержание гидрофильных веществ и соответственно увеличивается содержание гидрофобных.
Значительное содержание оболочки в подсолнечнике и ее высокая гигроскопичность являются предпосылками для разработки рациональных осциллирующих режимов — чередования сушки, охлаждения и отволаживания. Например, применение чередования интенсивной продувки и отволаживания, во время которого влага концентрируется в оболочке, приводит к интенсификации влагоотдачи при сушке, так как влагопроводность оболочки выше, чем ядра, и зона испарения находится у поверхности.
Равновесная влажность составных частей семян неодинакова: она больше у оболочки (лузги) и меньше у ядра. Равновесная влажность семян занимает промежуточное положение. Содержащиеся в массе семян подсолнечника органические и сорные примеси обладают большой гигроскопичностью. При одной и той же относительной влажности и температуре воздуха равновесная влажность органических сорных примесей больше равновесной влажности семян в 1,8 раза.
Основными теплофизическими характеристиками, определяющими теплообменные свойства масличных семян, являются теплоемкость, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности. Теплофизические характеристики, определяющие скорость протекания процессов нагрева и охлаждения, различны для отдельных семянок и семенной массы, но в обоих случаях зависят прежде всего от размеров семянок, их влажности, химического состава, масличности, лузжистости и температуры. На теплофизические показатели семенной массы большое влияние оказывают количество и состав содержащихся в ней примесей.
При увеличении влажности семян подсолнечника до 17,8% теплоемкость возрастает по линейному закону. Повышение влажности да 11 % приводит к увеличению коэффициента теплопроводности, дальнейшее повышение влажности не влияет на изменение величины этого коэффициента. Коэффициент температуропроводности семян при увеличении влажности до 11% возрастает, а при дальнейшем увеличении снижается.
Значение теплофизических характеристик семенной массы гораздо ниже, чем отдельных семянок, вследствие значительного содержания в ней воздуха.
Технология сушки семян подсолнечника
Для семян подсолнечника различают четыре состояния по влажности: сухое до 7,0%, средней сухости свыше 7,0 до 8,0%, влажное свыше 8,0 до 9,0%, сырое свыше 9,0%. В семенах сухих и средней сухости почти нет свободной влаги, и хранить их можно длительное время.
Семена подсолнечника при поступлении на хлебоприемные предприятия и маслозаводы по качеству должны отвечать требованиям базисных или ограничительных кондиций (табл. 1.).
1. Базисные и ограничительные кондиции семян подсолнечника
Базисная влажность,% Ограничительная влажность,%
TOC o «1-3» h z Южная 12 15
Центральная 13 17
Восточная 14 19
* Сорная примесь 1%, маслиничная 3%.
Специфические свойства семян подсолнечника как объекта сушки, неоднородность семянки (наличие ядра, плодовой и семенной оболочек), естественная неоднородность семян по размерам, массе и влажности, низкая прочность плодовой оболочки, влагоинерционность, низкая теплопроводность, термолабильность белковой и липидной частей системы, повышенная пожарная опасность предъявляют особые требования к способу сушки и к конструкции сушильных устройств. При сушке не должно ухудшаться качество и уменьшаться выход масла, не должно происходить растрескивания лузги и увеличения масличной примеси. Не допускается увеличение в процессе сушки кислотного и йодного чисел жира, изменение вкусовых и пишевых достоинств подсолнечного масла.
Одним из наиболее рациональных методов улучшения технологических своцств, сохранения качества и повышения стойкости семян подсолнечника в процессе хранения является тепловая сушка. 6
При сушке семян подсолнечника большое значение имеет не только температура нагрева семян, но и продолжительность ее воздействия. Значения коэффициентов теплопроводности, температуропроводности для единичной семянки значительно отличаются от тех же показателей для плотного слоя. Для быстрого нагрева семян необходима такая конструкция сушильного аппарата, в котором бы обеспечивался нагрев каждой единичной семянки в отдельности. В этом случае можно значительно поднять температуру агента сушки при снижении продолжительности нагрева до нескольких секунд. Кратковременное высушивание семян подсолнечника при более высокой температуре предпочтительнее, чем медленное высушивание при низкой.
Чтобы превратить 1 кг воды в пар, необходимо затратить около 2680 кДж тепла. При сушке фактически затрачивается на испарение 1 кг воды 5020. .6280 кДж в шахтных сушилках и 3670. .4490 кДж в рециркуляционных. При сушке семян подсолнечника необходим обоснованный выбор температурных режимов. Сушка должна протекать с минимальными затратами тепла и электроэнергии, с максимальной скоростью удаления влаги при наилучших технологических свойствах высушенного материала.
Сушка представляет собой комплекс одновременно протекающих и влияющих друг на друга явлений. Это — перенос тепла от агента сушки к высушиваемому материалу через его поверхность, испарение влаги, перемещение влаги внутри материала, перенос влаги с поверхности материала в сушильную зону.
На испарение влаги влияют в основном два процесса: влаго — проводность и термовлагопроводность, которые характеризуют внутренний тепло — и влагоперенос во влажном материале. При испарении влаги поверхностные слои подсушиваются. Создается градиент влагосодержания, т. е. внутри материала влаги больше, чем на поверхности. Это явление приводит к перемещению влаги из внутренних слоев к поверхностным слоям и называется вла — гопроводностью. Причем это перемещение тем интенсивнее, чем выше температура материала. Отсюда вытекает основное правило сушки: необходимо в начале сушильного процесса поддерживать максимально допустимую температуру материала, при которой не наблюдается ухудшения пищевых, технологических, семенных и других достоинств семян подсолнечника.
Но влага перемещается не только благодаря градиенту влагосодержания, она перемещается и благодаря градиенту температур (термовлагопроводности), т. е. влага перемещается от малонагретого участка к более нагретому, или, иными словами, влага перемещается по направлению потока тепла.
Применение того или иного способа сушки может способствовать в одном случае совпадению направления перемещения влаги как в результате влагопроводности, так и термовлагопроводности, а в другом случае процесс испарения влаги в результате влагопроводности тормозит процесс испарения влаги в результате термовлагопроводности. В первом случае процесс испарения влаги будет протекать значительно интенсивнее, чем во втором. Для того чтобы эти процессы испарения влаги совпадали по направлению, необходимо, чтобы температура поверхности семянки подсолнечника была ниже температуры внутри ядра. Сушка будет значительно тормозиться, когда температура поверхности семянки выше температуры внутри ядра.
При сушке семян подсолнечника в шахтных прямоточных сушилках явление термовлагопроводности препятствует перемещению влаги изнутри к поверхности и интенсивность потока влаги равна разности между интенсивностью потока влаги в результате влагопроводности и интенсивностью потока влаги в результате термовлагопроводности. При рециркуляционной сушке влага испаряется как под воздействием процесса влагопроводности, так и под воздействием термовлагопроводности.
Температура материала в процессе сушки не, равна температуре агента сушки. В первом периоде сушки температура материала равна температуре смоченного термометра, поэтому можно применять высокие температуры агента сушки. Например, при температуре воздуха 200° С и влагосодержании его 0,008 кг/ кг температура смоченного термометра, а следовательно, и температура материала равна 47° С. При повышении температуры воздуха до 350° С при данном влагосодержании температура смоченного термометра увеличивается до 60° С.
При кратковременном нагреве материала температуру агента сушки можно значительно повысить. Пределом является температура, при которой температура испарения (температура смоченного термометра) будет равна или близка к допустимой температуре нагрева материала.
При высокой температуре агента сушки прогрев семян до допустимых температур и испарение влаги с поверхности происходят в течение нескольких секунд. Дальнейший подвод тепла нецелесообразен. Таким образом, для максимального использования тепла и сохранения качества семян рекомендуется применять максима льно возможные температуры агента сушки при небольшой продолжительности нагрева.