Сушіння зерна — одна з важливих та енергоємних технологічних операцій його післязбиральної обробки. Правильно проведене сушіння забезпечує тривале та якісне зберігання збіжжя, а точно обране обладнання для сушіння забезпечує високу якість просушеного зерна, зекономити паливо, зберегти чистим довкілля.
Приступаючи до сушіння вологого чи сирого зерна, пам’ятайте, що щойно зібране збіжжя — це живий організм, який ще не набрав своєї сили, нездатний до тривалого зберігання, часто неспроможний дати високоякісні продукти переробки.
Сушіння зерна, по-перше, призване знизити його вологість до певних меж, за яких у ньому життєві процеси уповільнюються настільки, що воно може тривало зберігатись: для сівби — рік, для наступної переробки — від кількох місяців до року, для державних резервів — кілька років. По-друге, під час сушіння зерно встигає завершити так зване післязбиральне дозрівання, яке зазвичай для сухого триває кілька тижнів, а той місяців. Зернові культури для тривалого зберігання сушать до 13–14% вологості, олійні — до 7–8%. Ці цифри дещо коливаються залежно від призначення зерна (на переробку, для зберігання) та тривалості зберігання (короткострокове, довготривале).
Коротко про конструкції зерносушарок
Для сушіння зерна треба мати зерносушарку та джерело енергії (паливо). Вони бувають різних типів — від простих порівняно дешевих із невеликою продуктивністю та до потужних автоматизованих і, звичайно, дорогих. Треба зразу заспокоїти виробників зерна — будь-яка зерносушарка спроможна просушити зерно до необхідних кондицій. Інша річ — як швидко, рівномірно та якісно, з якими витратами палива.
Якщо мова йде про невеликі фермерські господарства, то для сушіння зерна можна застосовувати мобільні (пересувні) бункерні зерносушарки періодичної дії, у яких завантажену порцію зерна і просушують, і охолоджують, потім завантажують нову порцію тощо. Такі сушарки можуть за добу просушувати 40–100 т збіжжя і більше. Звичайно, що очікувати високу якість просушеного зерна в таких зерносушарках не гоже. Але сухе спроможне тривалий час зберігатися.
Для середніх та великих підприємств є широкий вибір вітчизняних та імпортних зерносушарок у великому діапазоні продуктивності — від 10 до 300 т/год. та більше. Якщо розглядати конструкції зерносушарок, то одними з найбільш поширених та максимально адаптованих до виробничих умов вважаються конструкції шахтних із підвідними та відвідними газорозподільними коробами. У цих сушарках зерно повільно рухається зверху донизу під дією своєї ваги, що забезпечує простоту їх конструкції. Товщина шару зерна, що продувається сушильним агентом, залежить від модифікації сушарок та знаходиться у межах 100–200 мм, що дозволяє більш-менш рівномірно сушити зерно.
Однією зі слабких сторін шахтних прямотечійних зерносушарок можна віднести порівняно невелике вологознімання за один пропуск (до 6–8%), що не дозволяє у потоці сушити зерно та насіння з високою вологістю — кукурудзу, соняшник тощо. У цьому випадку рекомендується встановлювати послідовно кілька зерносушарок.
Звертаємо увагу, що при сушінні у прямотечійних зерносушарках обов’язково треба заздалегідь формувати партії зерна з невеликим коливанням у ній вологості окремих зерен, інакше просушене зерно буде містини як пересушені зернини, так і недосушені, які можуть при подальшому зберіганні призвести до псування за рахунок його самозігрівання.
Застосування шахтних рециркуляційних зерносушарок може зняти зазначену проблему та забезпечити потокове сушіння зерна будь-якої вологості (як кажуть, «з коліс»), але при цьому значно зростає нерівномірність просушеного зерна та кількість битих зерен.
За роки незалежності в Україні з’явився великий парк колонкових зерносушарок модульного типу різних закордонних, а останнім часом і вітчизняних виробників. Ці моделі у вигляді колонок із перфорованими стінками (решетами) не мають газорозподільчих коробів і характеризуються простотою конструкції та низькою металомісткістю. За потреби можна порівняно легко наростити продуктивність таких сушарок, додаючи один або кілька модулів, встановлюючи їх один над іншим за допомогою автокрану.
Не дивлячись на простоту та порівняно низькі витрати палива, колонкові зерносушарки водночас мають і ряд недоліків. Відзначимо нерівномірність нагрівання і сушіння зерна по всій товщині шару (через збільшення цієї товщини до 305 мм). Сушарки не захищені ззовні від дії вітрів, що може призводити до істотного зниження швидкості сушіння зерна з підвітряної сторони. При недотриманні рекомендованих режимів сушіння олійних культур можуть «заоліюватися» отвори ситових поверхонь обладнання. У разі тимчасової зупинки зерно в них швидко втрачає температуру, що призводить до перевитрати палива на повторне розігрівання зерна.
При сушінні дрібнонасінних культур (ріпак, сорго та ін.) колонкові сушарки комплектуються ситами зі зменшеними розмірами отворів решіт. Тому спроба сушіння на цих моделях зернових та бобових культур призводить до зниження їх продуктивності через підвищений аеродинамічний опір таких решіт. У такому разі необхідно використовувати дві моделі сушарок з різними розмірами отворів у решетах: одну для традиційних культур, іншу — для дрібнонасінних.
Зазначимо також, що для наявних конструкцій шатних та колонкових зерносушарок із конвективним методом сушіння характерним є порівняно невисокий тепловий коефіцієнт корисної дії, який приблизно знаходиться у межах 40–50%, тобто на сушіння використовується менше половини підведеної теплоти. Його можна трохи підвищити застосуванням різних технологічних і теплотехнічних заходів.
Треба також звернути увагу на те, що дуже необачливим є виростання шахтних та колонкових сушарок для порційного циркуляційного сушіння, коли зерно, завантажене у сушарку, циркулює по замкнутому колу, доки не просушиться до кінцевої вологості (так звана робота сушарки «сама на себе»). Це прямий шлях до перевитрат палива та збільшення кількості битого при сушінні зерна.
Отже, на сьогодні найбільш розповсюдженими все ж залишаються шахтні зерносушарки, які є універсальними, забезпечують більш рівномірне сушіння та добру якість просушеного зерна.
Сушильний агент та паливо для зерносушарок
Звернемо увагу ще на один важливий аспект сушіння зерна. Як сушильний агент здебільшого у зерносушарок застосовується суміш атмосферного повітря та продуктів згоряння палива — рідкого чи газоподібного. Деякі підприємства через високу вартість дозволених чинною інструкцією з сушіння рідких світлих видів палива (дизельне, тракторний гас та соляра) використовують пічне паливо, що категорично не допускається до використання, оскільки призводить до різкого погіршення якості просушеного зерна: відбувається забруднення його продуктами неповного згоряння палива, у тому числі і канцерогенними речовинами, суттєво погіршуються органолептичні показники якості.
Те саме стосується до використання як палива пелет, лушпиння, соломи та іншої рослинної сировини. У цьому випадку ще треба мати склади для їх накопичення та теплообмінники для нагрівання повітря, яким і треба сушити зерно. Застосування нагрітого повітря, яке отримують у теплогенераторах непрямого нагрівання, збільшує витрати палива на сушіння (за різними оцінками, на 20–40%), що стримує застосування цього екологічно чистого способу сушіння.
Для економії палива сучасні сушарки часто передбачають часткове повторне використання відпрацьованих сушильного агента та повітря, що зменшує на 10–20% витрати палива на сушіння.
Технологія та режими сушіння
Під режимом сушіння зазвичай розуміють температури сушильного агента і зерна. Найбільш доцільними є спадні режими сушіння, коли температура сушильного агента поступово зменшується з висушуванням зерна. Вони є більш економічними і запобігають перегріванню зерна в сушарці.
До режимних параметрів відноситься і гранично припустима температура нагрівання зерна. Для різних культур, різної початкової вологості та призначення зерна вона різна. Найменшу температуру нагрівання має зерно насіннєвого призначення, вищу — продовольче, ще більшу може мати зерно кормового призначення.
Найбільш чутливою складовою зерна до температури є білок. При перегріванні збіжжя понад припустиму температуру він денатурується. При цьому втрачається схожість зерна, змінюється кількість та якість клейковини, погіршуються хлібопекарські властивості борошна. При перегріванні насіння олійних культур погіршуються показники якості олії. Чутливими до температури сушильного агента та зерна є також рис, бобові культури та кукурудза — вони дуже розтріскуються. Тому для них треба застосовувати спеціальні режими сушіння.
Конкретні режими сушіння, залежно від культури, її вологості та призначення, наведені у згаданій вище інструкції із сушіння та у спеціальній літературі.
Екологічні проблеми зерносушарок
Всі зерносушарки при сушінні зерна викидають у довкілля відпрацьовані сушильний агент та повітря, які містять у собі пил та легкі домішки. У шахтних сушарках із відвідних коробів може видуватись також бите та щупле зерно. Такі зерносушарки стають джерелом забруднення навколишнього повітря та територію навколо них.
На сьогодні не існує надійних та дешевих способів очищення викидів сушарок від забруднюючих речовин. Причин тут декілька. По-перше, це занадто великі обсяги відпрацьованих сушильного агента та повітря, які необхідно очищати, по-друге, їх підвищена вологість. Тому така важлива справа, як підвищення екологічності зерносушарок коштує занадто дорого.
Для знепилення викидів сушарок деякі з них оснащують осадовими камерами для очищення від легких домішок. Шахтні зерносушарки багатьох закордонних фірм повністю закривають від зовнішнього середовища. Окремі з них можуть комплектуватися досить габаритними горизонтальними циклонами. Деякі фірми встановлюють на виході з кожної сушильної зони спеціальні пристрої (циклофени) для осадження пилу та легких домішок. Але при сушінні, приміром, кукурудзи в холодних кліматичних умовах, які характерні для нашої країни, такі пристрої від присутніх у відпрацьованому сушильному агенті вологи, пилу та легких домішок можуть залипати та навіть замерзати.
Колонкові модульні сушарки зовсім не мають пристроїв для зменшення викидів. Не обладнані ними і прості зерносушарки невеликої продуктивності, тим більше пересувні. Та екологічна проблема для останніх і не стоїть — вона більш важлива для потужних сушарок, які працюють поблизу житлових зон і можуть призвести до забруднення довкілля.
Георгій СТАНКЕВИЧ, доктор техн. наук, професор,
Одеська національна академія харчових технологій
