СтатьиЗерносушилкиРазноеТемпература сушки кукурузы

Температура сушки кукурузы

ВНИМАНИЕ! Эта статья является нашим личным мнением. В любом случае, операторы зерносушилок должны строго придерживаться температур сушки, рекомендуемых производителем зерносушилки. ООО "Финпро Груп" не несет никакой ответственности за действия, совершенные после прочтения вами этой статьи.

В элеваторном мире есть ряд мнений на счёт того, какая должна быть температура рабочего агента при сушке коммерческой (фуражной) кукурузы:

● Кто-то сушит на 140°С.● Кто-то утверждает, что 135°С - это максимум.● Кто-то говорит, что не выше 120°С.● Некоторые видят ухудшение качества зерна даже при 110°С.● А для некоторых и 100°С является высокой температурой и они вынуждены понижать ее до 95°С, а то и 90°С.

Попробуем разобраться в этом вопросе.

Одно из основных отличий здесь заключается в типе зерносушилки, на которой производится сушка. Именно поэтому, на наш вопрос не может быть однозначного ответа. Чтобы понять какие температуры мы сможем использовать при сушке, нам нужно осознанно понимать как работает та или иная зерносушилка. У нас есть два самых распространённых способа сушки зерна:

● Американская технология (колонковые зерносушилки поперечного потока)● Европейская технология (шахтные зерносушилки смешанного потока)

Кукурузная зерносушилка

На фото: двузонная высокотемпературная кукурузная зерносушилка.

Разница между американской и европейской технологий сушки зерна

При сушке зерна в американской зерносушилке есть два аспекта, из-за которых мы не можем существенно поднять температуру воздуха. Поэтому, в то время как шахтные зерносушилки успешно сушат зерно на температурах 110°С и выше (120°С, 135°С, 140°С), в колонковых мы вынуждены устанавливать температуру горячего воздуха не выше 110°С (100°С, 90°С).

Что же это за такие два аспекта?

1. Неравномерность влажности

Например, мы уже знаем, что в колонковой зерносушилке (модульной или башенной), большое количество воздуха проходит сквозь слой зерна в поперечном направлении к кукурузе (см. подробнее: зерносушилки поперечного потока). 

Таким образом, внутренний слой кукурузы (который ближе к источнику тепла) нагревается быстрее внешнего, так как постоянно обдувается более горячим воздухом. Как видно на рисунке, воздух в красном слое зерна, который течет возле стенки, остывает со 110°С до 102°С, в желтом слое остывает до 78°С, а в голубом до 51°С.

В таких сушилках температура сушки не должна превышать 105-110°С во избежание перегрева внутреннего слоя кукурузы. (Даже при условии установки перемешивателей).

Некоторые современные колонковые зерносушилки оснащены специальными устройствами, частично компенсирующими этот недостаток. Например, на полпути зерна установлен перемешиватель, который отодвигает зерно от внутренней стенки ко внешней. И наоборот, от внешней ко внутренней. Или есть системы дифференциальной разгрузки, которые зерно возле внутренней стенки выгружают быстрее, чем зерно, которое находится у наружной стенки.

Такие системы действительно помогают и мы рекомендуем их к использованию. Однако, даже с наличием таких систем, невозможно полностью исключить неравномерность просушки зерна.

Неравномерность влажности в колонковой зерносушилке

2. Скорость удаления влаги

Если мы правильно сравним зерносушилки американских и европейских производителей, мы обязательно обратим внимание на то, что через американскую сушилку зерно кукурузы с начальной влажностью 24-25% проходит за время около 1 часа. А через европейскую сушилку зерно двигается в течение аж 2.5-3.0 часа, т.е. почти в три раза дольше (при почти одинаковой суточной производительности!)

Это происходит благодаря тому, что зерно в колонковой (американской) зерносушилке нагревается намного быстрее за счёт увеличенного количества горячего воздуха, который проходит через зерно, по сравнению с шахтной (европейской). 250-300 тыс м3/час воздуха против 150 тыс м3/час воздуха.

Так как с 24% до 14% мы снимаем 10% влаги, то поделив количество снятой влаги на время нахождения зерна в шахте, мы получим скорость удаления влаги из зерна: 9-10% в час в "американках" и 3.5% в час в современных европейских сушилках.


Разница температур сушки между американскими и европейскими зерносушилками

Модели в таблице указаны лишь для примера. На самом деле, вы можете провести сравнение любых других колонковых и шахтных зерносушилок и придете к тому же выводу.

На картинке справа показано различие прохождения горячего воздуха и зерна шахтных зерносушилок (смешанного потока) и колонковых (поперечного потока).

Как мы уже написали выше, несмотря на то, что "американки" сушат более низкой температурой, зерно нагревается намного быстрее, чем в шахтных сушилках, благодаря более высокому объёму воздуха, который подаётся в сушилку. Особенно быстро нагревается то зерно, которое течёт возле внутренней стенки. В итоге зерно намного быстрее проходит через шахту, а значит, влага из зерна удаляется с более высокой скоростью. Такие агрессивные режимы сушки и приводят к порче зерна и необходимости понижать температуру до 90°-100°С.

Как видно из той же таблицы выше, европейские сушилки более щадящие и используют намного меньше воздуха. Поэтому температура воздуха может быть повышена (в зависимости от модели сушилки) вплоть до 140°С без ущерба для зерна (в том числе и современных гибридов).

Подробнее об этом можно почитать в нашей статье "Американские зерносушилки".

Принцип сушки кукурузы в поперечном потоке
Принцип сушки кукурузы в смешанном потоке

Примечание: Отсюда очевиден один главный недостаток американских сушилок: на нагрев большого объёма воздуха нужно больше газа (топлива)! А так как воздух слишком быстро проходит через зерно, он не успевает отдать максимум своего тепла и ещё достаточно теплым выбрасывается в атмосферу. Поэтому такие сушилки расходуют больше газа.

А потом мы читаем в Интернете вот такие комментарии (см. цитату ниже) и думаем, что проблема связана с сортом кукурузы, а не с зерносушилкой.

Кукурузу мы сушим при температуре теплового агента не больше 95 °C. Если в начале моей карьеры сушильщики поднимали температуру и до 150 °C, то современные гибриды при такой температуре превратятся в пыль.

Александр Попов, Главный инженер ООО «Волынь-зерно-продукт»Источник: Сайт elevatorist.com

Скорость нагревания кукурузы

Чтобы понять оптимальные температурные режимы сушки кукурузы, хотелось бы рассмотреть ещё два теоретических аспекта.

Удельная теплоёмкость зерна в зависимости от влажности

Прежде чем мы перейдём к следующему типу зерносушилок, которые могут сушить кукурузу и на более высоких температурах, хотелось бы совсем немного остановиться на теоретических основах. А именно, на скорости нагрева кукурузы.

Особенность здесь заключается в том, что скорость нагревания влажной и сухой (полусухой) кукурузы очень сильно разнится.

В общем, рассчитать энергию, необходимую на нагрев материала на 1°С можно по простой формуле:

Q = cm (t2-t1)

где Q - количество теплоты, c - удельная теплоёмкость, m - масса тела, t2 - начальная температура, t1 - конечная температура.

Приведенный здесь график зависимости удельной теплоёмкости кукурузы от влагосодержания основан на результатах испытаний. 

Зависимость удельной теплоёмкости зерна кукурузы от влагосодержания

Очевидно, что на участке от 10% до 35% влажности, этот график имеет почти линейную зависимости и может быть описан по формуле:

c = 0,935 + 0,051 x W

где c - удельная теплоёмкость в кДж/кг, а W - влажность кукурузы.

Представим, что мы сушим кукурузу с 30% влажности до 14%.

Попробуем посчитать сколько тепловой энергии нам необходимо для нагрева кукурузы в начале процесса сушки, когда она ещё влажная, и в конце, когда она уже сухая.

Удельная теплоёмкость кукурузы влажностью 30% = 0,935 + 0,051 x 30 = 2,465 кДж/кг Удельная теплоёмкость кукурузы влажностью 14% = 0,935 + 0,051 x 14 = 1,649 кДж/кг 

То есть мы видим, что на нагрев влажной кукурузы нам понадобится в 1,5 раза больше тепловой энергии!

Такая разница связана с тем, что влажная кукуруза при нагревании "парит" намного активнее сухой. А испарение воды отбирает энергию и не даёт нагреваться самому зерну. Известно, что удельная теплота парообразования воды составляет 2260 кДж/кг. Плюс еще понадобится энергия на нагрев воды в зерне от температуры зерна до 100°С. И чем больше воды в зерне, тем больше её нужно нагреть (помним, что удельная теплоёмкость сухого остатка зерна в 3-3.5 раз меньше удельной теплоёмкости воды).

Но не будем вдаваться в формулы и рассчитывать сколько воды испаряется из 1 кг кукурузы при нагревании её на 1°С при разной влажности. Остановимся на том, что на нагрев влажной кукурузы нужно гораздо больше энергии.

Примечание: Мы пренебрегаем тем фактом, что удельная плотность кукурузы увеличивается по мере её высыхания. Т.е. в одном кубическом метре мы получаем больший вес кукурузы, а значит нам требуется больше тепла на нагрев кукурузы в этой части сушилки. Однако, в то время как удельная теплоёмкость увеличивается в 1,5 раза, удельная плотность кукурузы увеличивается незначительно. Кроме того, по мере высыхания зерна у нас увеличивается поверхность теплообмена (больше зерен меньшего диаметра в одном кубометре).

Теплоёмкость зерна снаружи и внутри

Имеются некоторые данные и по зависимости удельной теплоемкости от влагосодержания для анатомических частей зерна. С.П. Колосков и Шефер приводят результаты своих определений для эндосперма и отрубей, представляющих собой, как известно, органическое целое оболочек и алейронового слоя. Оказалось, что значения удельной теплоемкости их выше, чем эндосперма. Так, для сухого вещества она при температуре 20°С равна 0,344 ккал/кг-град, при 40°С — 0,388 ккал/кг-град, при 50° С — 0,432 ккал/кг-град.

Промежуточный вывод

Итак, мы уже знаем, что на начальном этапе сушки удельная теплоёмкость зерна существенно выше удельной теплоёмкости зерна в конце процесса. Кроме того, на начальном этапе нагревается в основном оболочка и алейроновый слой, а ендосперм нагревается с неким опозданием. 

Отсюда следует, что для того чтобы уравнять скорость нагревания зерна, на начальном этапе мы можем сушить зерно на повышенной температуре и понижать её к концу процесса сушки. Таким образом мы не перегреем зерно и лучше сохраним его органолептические свойства.

При подаче кукурузы в зерносушилку, мы сразу поднимаем температуру теплового агента до 110, 120 °C. Это особенно актуально, если кукуруза имеет влажность 25% и выше.Есть теория, что при этом запекается верхний слой. Но, по нашему мнению, важно не то, как ты изначально принял зерно в сушилку и начал сушить, а то, как войти в процесс охлаждения. Именно при охлаждении кукуруза может начать трескаться. Поэтому снижать температуру нужно постепенно и не резко.

Сергей Щербань, Начальник технического отдела Группы «Агротрейд» Источник: Сайт elevatorist.com

Двузонные кукурузные зерносушилки

В начале статьи мы пришли к выводу, что колонковые (американские) зерносушилки требуют более низких температур сушки, чем шахтные. Однако, шахтные зерносушилки тоже бывают разных типов. Даже среди них допустимые температуры сушки могут существенно отличаться.

Как мы уже говорили выше, в зерносушилке с одной горелкой, где температура сушки неизменна по всей высоте зерновой колонны, кукуруза в начале процесса сушки нагревается гораздо медленнее, чем в конце процесса сушки, где её влажность приближается к 14%. (Конечно, здесь мы предполагаем, что потоки воздуха также равномерно распределены по всей высоте зерновой колонны.)

Таким образом, мы можем предположить, что если разделить сушилку на две сушильные зоны с двумя независимыми горелками, то мы можем подавать в верхнюю зону, где кукуруза еще влажная и нагревается медленно, более высокую температуру, а в нижнюю зону, где кукуруза более сухая и нагревается быстрее, более щадящую (низкую) температуру.

По такому принципу и построены т.н. двузонные сушилки, почитать о которых вы можете в нашей статье "Двузонные зерносушилки". (Статью эту нужно почитать обязательно, так как помимо температуры сушки такие сушилки обладают и рядом других интересных особенностей.)

Схема потоков воздуха двузонной зерносушилки

Поэтому, в зависимости от типа двузонной сушилки, в них возможно повышать температуру до 140°С. Даже при такой температуре, зерно в этой зоне нагревается медленнее, чем в нижней зоне сушки, где температуру обычно держат не выше 110°С.

Помимо всех прелестей этой сушилки (рекуперация, рециркуляция тепла, пылеподавления, равномерность конечной влажности и т.п.), мы максимально эффективно используем тепло в том числе и за счёт того, что самый горячий воздух наиболее активно участвует в испарении влаги. А там, где зерно уже более сухое, мы используем меньше топлива для нагрева воздуха.

Поэтому эффективность таких зерносушилок достигает очень высоких показателей: до 720 ккал/1 кг испарённой воды.

На видео показана отличная сбалансированная работа двузонной кукурузной сушилки Scolari: мощный поток воздуха и густой, насыщенный пар. 

Интересное решение

Про интенсивность потока воздуха

Здесь также хотелось бы вспомнить и об интересных итальянских зерносушилках Ravaro. Хотя они не двузонные, но по сути работают по тому-же принципу.

Дело в том, что понимая то, о чём мы говорили выше, компания Ravaro также понимает и то, что регулировать скорость нагрева зерна можно не только температурой воздуха, но и его количеством.

Поэтому они устанавливают в свои зерносушилки вертикальную стенку, которая разделяет горелку и зерновую колонну. Однако, эта стенка в каждой секции оснащена множеством регулируемых окошек (для четырехметровой базы - 8 шт на каждой секции).

Окошки позволяют направить больше воздуха вверх, где кукуруза ещё мокрая, а меньшее его количество - вниз, где она уже сухая. Таким образом, мокрое зерно получает больше тепловой энергии, чем сухое.

Интересно отметить, что конкуренты, не зная ни о наличии стенки, ни о наличии таких окошек, рассказывают покупателям сушилок Ravaro полную чушь о том, как неправильно в этой сушилке двигается поток воздуха. Но достаточно взглянуть на эту тепловую схему, чтобы понять насколько это гибкая и универсальная сушилка.

Мы, в компании Финпро Груп, не видели подобных простых и, в то же время эффективных решений, ни у одного другого производителя.

Illustration

Зона предварительного подогрева зерна

Отсюда, кстати, мы делаем вывод, что всякие там зоны предварительного подогрева зерна по нашему мнению будут иметь очень низкую эффективность и лишь удорожают конструкцию сушилки.

Например, в сушилке справа есть зона В1, в которой предлагается "подогревать" влажное зерно рабочим агентом температурой 50°C. При этом мы видим, что зона В1 очень маленькая.

Учитывая низкую температуру рабочего агента, высокую удельную теплоёмкость зерна в этой зоне и её малую ёмкость, кукуруза здесь практически не наберёт температуру.

Тем не менее, как маркетинговый трюк, звучит это приятно для уха покупателя. Базируется он на всеукраинском заблуждении о том, что подогревать зерно нужно воздухом меньшей температуры во избежание его растрескивания. Однако, по нашему мнению - это не так. 

Конечно, основные проблемы, которые могут случиться с зерном, происходят в конце процесса сушки, а не в его начале. В начале процесса сушки зерно нагревается медленно, активное испарение влаги отбирает полезные тепловые калории из воздуха и наша практика показывает, что это не приводит к каким либо проблемам.

Зерносушилка с предварительным подогревом зерна

Заключение

Сушить кукурузу можно при температурах рабочего агента (горячего воздуха) от 90°С до 140°С, в зависимости от типа зерносушилки. Самый важный фактор это тип зерносушилки, от которого зависит скорость удаления влаги из зерна и, как следствие, органолептические свойства зерна. Немаловажно также смотреть на возможность сушки в разных зонах разной температурой подводящего агента (горячего воздуха).

Поэтому, прежде чем покупать зерносушилку, рекомендуем пригласить нашего специалиста на предварительную консультацию или просто рассмотреть наше предложение. Связаться с нами вы сможете по этому телефону:

(097) 708-3249

Зерносушилка Ravaro со стабилизированным воздушным потоком

Наши двузонные зерносушилки


  • Двузонная зерносушилка Бонфанти
  • СКИДКА23%

    Шахтная двузонная зерносушилка Scolari

  • Шахтная двузонная зерносушилка Stolz
  • NEW!

    Шахтная двузонная зерносушилка Esma