Економна температура сушіння кукурудзи

В елеваторному світі є низка думок щодо того, якою має бути температура робочого агента під час сушіння комерційної (фуражної) кукурудзи:

• Хтось сушить кукурудзу на 140°С.
• Хтось стверджує, що 135°С – це максимум.
• Хтось каже, що не вище 120°С.
• Деякі бачать погіршення якості зерна навіть за 110°С.
• А для деяких і 100°С є високою температурою, і вони змушені знижувати її до 95°С, а то й 90°С, або сушити “у два проходи”.

У чому ж справа? Спробуємо розібратися в цьому питанні разом.

Як бачите, у різних зерносушарках рекомендовані виробниками температури сушіння кукурудзи сильно різняться. І залежать вони від технології, яку використовують зерносушарки. Ви можете звернути увагу, що, наприклад, у всіх американських зерносушарках рекомендована максимальна температура сушіння кукурудзи нижча, а в європейських шахтних зерносушарках вона вища.

Чому ж технологія сушіння так сильно впливає на максимальну температуру робочого агента?

Річ у тім, що американські зерносушарки працюють за принципом сушарок поперечного потоку, а європейські за принципом змішаного потоку повітря. Це створює дві важливі умови, які впливають на максимальну температуру робочого агента.

Справа в тому, що різні сушарки подають у шахту різні питомі об’єми повітря (у перерахунку на тонну зерна, що перебуває в шахті). У той час як європейські сушарки подають дуже приблизно 1.000-2.000 м³ повітря на 1 тонну кукурудзи на годину (за виключенням силосної частини вгорі сушарки), американські сушарки набагато агресивніші і подають 4.500-5.500 м³ повітря на 1 тонну кукурудзи на годину. Звісно, що, якщо ми захочемо подати однакову кількість тепла до обох зерносушарок, в американській сушарці ми повинні подавати повітря меншої температури (адже кількість повітря набагато більша).

Таким чином, чим більшою буде питома кількість повітря, що подається в зерносушарку на кожну тонну зерна, тим меншою має бути його температура. А отже, не можна порівнювати температури повітря у двох різних сушарках, оскільки вони не говорять про швидкість нагріву (і сушіння) зерна.

Наприклад, ми вже знаємо, що в колонковій зерносушарці (модульній або баштовій), велика кількість повітря проходить крізь шар зерна в поперечному напрямку відносно вектора руху кукурудзи (див. докладніше: зерносушарки поперечного потоку).

Таким чином, внутрішній шар кукурудзи (який ближче до джерела тепла) нагрівається швидше за зовнішній, оскільки постійно обдувається гарячішим повітрям. Як видно на малюнку, повітря в червоному шарі зерна, який тече біля стінки, остигає зі 110°С до 102°С, у жовтому шарі остигає до 78°С, а в блакитному до 51°С.

У таких сушарках температура сушіння не повинна перевищувати 105-110°С, щоб уникнути перегріву внутрішнього шару кукурудзи. (Навіть за умови встановлення перемішувачів).

Це і є друга причина, чому американські виробники не рекомендують подавати у свої зерносушарки повітря температурою понад 110°С.

Примітка: Звідси очевидним є один головний недолік американських сушарок: на нагрівання великого об’єму повітря потрібно більше газу (палива)! А оскільки повітря надто швидко проходить через зерно, воно не встигає віддати максимум свого тепла і ще досить теплим викидається в атмосферу. Тому такі сушарки витрачають більше газу.

Деякі сучасні колонкові зерносушарки оснащені спеціальними пристроями, що частково компенсують цей недолік. Наприклад, на півшляху зерна встановлено перемішувач, який відсуває зерно від внутрішньої стінки до зовнішньої. І навпаки, від зовнішньої до внутрішньої. Або є системи диференціального розвантаження, які зерно біля внутрішньої стінки вивантажують швидше, ніж зерно, яке знаходиться біля зовнішньої стінки.

Такі системи дійсно допомагають, і ми рекомендуємо їх до використання. Однак, навіть із наявністю таких систем, неможливо повністю виключити нерівномірність просушування зерна. Адже такі системи перемішують зерно лише один раз за весь маршрут. І перемішування не є таким ретельним, як у зерносушарках змішаного потоку (у шахтних зерносушарках).

Перш ніж ми перейдемо до наступного типу зерносушарок, які можуть сушити кукурудзу і на більш високих температурах, хотілося б зовсім трохи зупинитися на теоретичних основах. А саме, на швидкості нагріву кукурудзи.

Особливість тут полягає в тому, що швидкість нагрівання вологої та сухої (напівсухої) кукурудзи дуже сильно різниться.

Загалом розрахувати енергію, необхідну на нагрівання матеріалу на 1°С можна за простою формулою:

Q = cm (t2-t1)

де Q – кількість теплоти, c – питома теплоємність, m – маса тіла, t2 – початкова температура, t1 – кінцева температура.

Наведений тут графік залежності питомої теплоємності кукурудзи від вологовмісту заснований на результатах випробувань.

Очевидно, що на ділянці від 10% до 35% вологості, цей графік має майже лінійну залежність і може бути описаний за формулою:

c = 0,935 + 0,051 x W

де c – питома теплоємність у кДж/кг, а W – вологість кукурудзи.

Отже, ми вже знаємо, що на початковому етапі сушіння питома теплоємність зерна істотно вища за питому теплоємність зерна наприкінці процесу. Крім того, на початковому етапі нагрівається здебільшого оболонка й алейроновий шар, а ендосперм нагрівається з певним запізненням.

Звідси випливає, що для того, щоб зрівняти швидкість нагрівання зерна, на початковому етапі ми можемо сушити зерно на підвищеній температурі та знижувати її до кінця процесу сушіння. Таким чином ми не перегріємо зерно і краще збережемо його органолептичні властивості.

На початку статті ми дійшли висновку, що колонкові (американські) зерносушарки вимагають нижчих температур сушіння, ніж шахтні. Однак, шахтні зерносушарки теж бувають різних типів. Навіть серед них допустимі температури сушіння можуть істотно відрізнятися.

Як ми вже говорили вище, у зерносушарці з одним пальником, де температура сушіння незмінна по всій висоті зернової колони, кукурудза на початку процесу сушіння нагрівається набагато повільніше, ніж наприкінці процесу сушіння, де її вологість наближається до 14%. Пов’язано це з тим, що:

1. Більш волога кукурудза віддає більше вологи. Процес утворення пари – дуже енергоємний процес. Під час перетворення води на пару, із зерна відбирається багато теплової енергії і воно охолоджується.
2. Більш волога кукурудза має меншу скважність і тому через неї проходить менший обсяг повітря. (Це, до речі, велике технічне завдання перед виробниками сушарок – правильний розподіл теплових потоків, адже властивості кукурудзи можуть бути різними – вологість, засміченість, шпаруватість – а сушарка має бути універсальною).

Це все призводить до того, що кукурудза вгорі сушарки нагрівається повільніше і не так чутлива до високих температур повітря.

Таким чином, ми можемо припустити, що якщо розділити сушарку на дві сушильні зони з двома незалежними пальниками, то ми можемо подавати у верхню зону, де кукурудза ще волога та нагрівається повільно, вищу температуру, а в нижню зону, де кукурудза сухіша та нагрівається швидше, щаднішу (нижчу) температуру.

За таким принципом і побудовані так звані двозонні сушарки, почитати про які ви можете в нашій статті. (Статтю цю потрібно почитати обов’язково, адже крім температури сушіння такі сушарки мають і низку інших цікавих особливостей.)

Тут також хотілося б згадати і про цікаві італійські зерносушарки Ravaro. Хоча вони не двозонні, але, по суті, працюють за тим самим принципом.

Річ у тім, що, розуміючи те, про що ми говорили вище, компанія Ravaro так само розуміє й те, що важлива не температура гарячого повітря, а кількість тепла, що подається в ту чи іншу зону зерносушарки, та обсяг повітря, що проходить у різних шарах зерна. Тож регулювати швидкість нагріву зерна можна не лише температурою повітря, а й його кількістю.

Ravaro встановлюють у свої зерносушарки вертикальну стінку, яка розділяє пальник і зернову колону. Однак, ця стінка в кожній секції оснащена безліччю регульованих віконець (наприклад, для чотириметрової бази – 8 шт на кожній секції).

Віконця дають змогу спрямувати більше повітря вгору, де кукурудза ще мокра, а меншу його кількість – вниз, де вона вже суха. Таким чином, мокре зерно отримує більше теплової енергії, ніж сухе.

Цікаво зазначити, що конкуренти, не знаючи ні про наявність стінки, ні про наявність таких віконець, розповідають покупцям сушарок Ravaro повну нісенітницю про те, як неправильно в цій сушарці рухається потік повітря. Але досить поглянути на цю теплову схему, щоб зрозуміти, наскільки це гнучка й універсальна сушарка.

Ми, в компанії Фінпро Груп, не бачили подібних простих і, водночас, ефективних рішень, у жодного іншого виробника.

Звідси можна зробити ще один висновок про те, що всілякі зони попереднього підігріву зерна матимуть дуже низьку ефективність і лише здорожують конструкцію сушарки.

Наприклад, у сушарці українського виробника на малюнку праворуч є зона В1, в якій пропонується “підігрівати” вологе зерно робочим агентом температурою 50°C. При цьому ми бачимо, що зона В1 доволі маленька.

З огляду на низьку температуру робочого агента, високу питому теплоємність зерна в цій зоні та її малу ємність, на нашу думку кукурудза тут практично не набере температуру і не випарує багато вологи.

Проте, як маркетинговий трюк, звучить це приємно для вуха покупця.

Базується він на всеукраїнській хибній думці про те, що підігрівати зерно потрібно повітрям меншої температури, щоб уникнути його розтріскування. Однак, на нашу думку – це не так.

Звісно, основні проблеми, які можуть трапитися із зерном, відбуваються наприкінці процесу сушіння, а не на його початку. На початку процесу сушіння зерно нагрівається повільно, активне випаровування вологи відбирає теплові калорії з повітря, і наша практика показує, що це не призводить до будь-яких проблем.

Сушити кукурудзу можна при температурах робочого агента (гарячого повітря) від 90°С до 140°С, залежно від типу зерносушарки. Найважливіший фактор – це тип зерносушарки, від якого залежить швидкість видалення вологи із зерна, рівномірність просушування, кількість повітря (тепла), що подається в сушарку, і, як наслідок, органолептичні властивості зерна. А найголовніше – що вища температура робочого агента, то економніше працюватиме зерносушарка!

Важливо також дивитися на можливість сушіння в різних зонах різною температурою підвідного агента (гарячого повітря).

Природно, що чим вища температура сушіння, тим уважніше ми повинні поставитися до зерносепаратору попереднього очищення. Це має бути хороша машина, яка не пропускає солому та інше легкозаймисте сміття в шахту.

У будь-якому разі, ми не рекомендуємо відхилятися від температур, рекомендованих виробником вашої існуючої зерносушарки. Однак, якщо ви ще перебуваєте на етапі вибору зерносушарки, рекомендуємо запросити нашого фахівця на попередню консультацію або просто розглянути нашу пропозицію. Зв’язатися з нами ви зможете за цим телефоном: (050) 398-2629.

Залишилися запитання? Зв’яжіться з нами!