CC BY
140
УДК 62-932.4
ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ЗАГОТОВКИ ЗЕРНА С ПРИМЕНЕНИЕМ МАЛОГАБАРИТНОЙ ЗЕРНОСУШИЛКИ НА ПРИМЕРЕ ЗЕРНА ЯРОВОЙ ПШЕНИЦЫ
Панова Т.В., к.т.н., доцент кафедры безопасности жизнедеятельности и инженерной экологии Панов М.В., к.т.н., доцент кафедры математики, физики и информатики
ФГБОУ ВО «Брянский государственный аграрный университет»
В данной статье представлена технологическая схема заготовки зерна по теории графов, классификация зерносушилок,
предложена малогабаритная зерносушилка.
Зерно, зерносушение, хранение зерна, очистка зерна, сорная примесь, малогабаритная зерносушилка.
This article is a flow chart of grain harvesting on graph theory, the classification of grain dryers, offered small-sized grain dryer
Grain, zernosushenie, grain storage, grain cleaning, foreign material, space-saving grain dryer.
В настоящее время в целях обеспечения продовольственной безопасности страны большое значение имеют сохранение и рациональное использование всего выращенного урожая, получение наибольшего количества готовой к использованию продукции из
сельскохозяйственного сырья.
зернозаготовки и соблюдением установленных режимов, представив, её в виде графа (рис. 1).
В связи с сезонностью производства в сельском хозяйстве возникает необходимость хранения сельскохозяйственной продукции для их использования в течении года и более.
Для эффективного хранения зерна необходимо следовать технологической схеме
М - масса свежеубранного вороха, 1 - транспортировка от зерноуборочной машины, 2 - временная конспирация, 3 - временное хранение, 4 - предварительная очистка зерна,
4.1 - зерно, 4.2 - сорная примесь, 5- сушка зерна, 6 - первичная очистка, 6.1 - зерно,
6.2 - фуражное зерно, 6.3 - примеси, 6.4 - отходы, 7 - вторичная очистка, 7.1 - зерно, 7.2 - зерно II сорта, 7.3 - аспирационные отходы, 7.4 - примеси, 8 - хранение зерна
Рисунок 1 - Граф заготовки зерна
До начала уборки урожая составляют план размещения с учетом нового урожая и фактически ожидаемого объема производства, а также план заготовок и реализации продукции.
Партии семян хранят отдельно по культурам, сортам, репродукциям, категориям сортовой чистоты, а также с учетом показателей качества по засоренности и влажности. Перед заготовкой зерна зачистят складские помещения,
Временное хранение зерна, прошедшего полный период или сокращенный цикл послеуборочной обработки, но не доведено до норм стандарта по засоренности или по влажности. Когда его обработка задерживается из-за необходимости обрабатывать другие менее стойкие партии убранного зерна. Такое зерно направляется в хранилище, технологически оборудованное транспортными средствами с
оборудование и территорий зернотока от остатков урожая прошлого года.
На зернотоке для хранения семенного зерна имеется зернохранилище, снабженное активным вентилированием. Оно представляет собой одноэтажное здание секционного типа.
Период временной конспирации зерна -непродолжительное хранение в течение допустимых сроков. Это вынужденное хранение зерна, прошедшего предварительную очистку в ожидании начала или повторных прогонов через сушку. Этот период бывает во влажные годы [3].
Сразу после обмолота зерна проходит стадию временного хранения на токах или на складах.
При размещении зерна яровой пшеницы на временное хранение влажность зерна составляет 21 %, что характеризует его, как влажное и сырое. Содержание примесей на данном этапе заготовки составляет: сорная - 4%, зерновая -11%, трудноотделимая - 0,8%. Категория сортовой чистоты присвоена I.
Временное хранение зерна подразделяется на два этапа:
1 этап. Хранение свежеубранного зерна в бункерах, оборудованных активным вентилированием.
2 этап. Временное хранение зерна прошедшего полный цикл послеуборочной обработки по чистоте и иногда по влажности.
Машины предварительной очистки должны выполнять очистку свежеубранного вороха, влажностью до 40%, содержание отделимой примеси 20%, в том числе соломиной до 5%. В процессе очистки должно выделиться не менее 50% сорной примеси, в том числе вся соломистая.
Сушка является основной технологической операцией по приведению зерна в стойкое состояние.
Сушку зерна поводят для снижения влажности до пределов, обеспечивающих стойкость его при хранении, а также для борьбы с зараженностью вредителями. При сушке на сушилках применяются продувание слоя зерна горячей смесью поточных газов с наружных воздухом с помощью вентиляции. Газо -воздушная смесь подается в наполненную зерном камеру сушилки, проходя через зерновую массу, зерно нагревается, газо - воздушная смесь поглощает выделенную влагу и отводит в наружу. Зерно при увлажнении перемешивается, что улучшает соприкосновение отдельных зерен со смесью газов и ускоряет процесс сушки. Зерно из горячей камеры направляется в охладительную. Наиболее распространены барабанные и шахтные сушилки непрерывного действия [4].
зернообрабатывающим агрегатом или поточной линией. После окончания уборки такие партии зерна возвращаются на повторную обработку [2].
Предварительная очистка зернового вороха -это вспомогательная операция на очистке зерна, ее проводят для обеспечения благоприятных условий при выполнений последующих операции послеуборочной обработки зерна. На ворохоочистительных машинах из зернового вороха выделяют крупные примеси, что повышает сыпучесть зерновой массы, повышает устойчивость к самосогреванию.
Предварительная очистка наиболее эффективна только в том случае, если проводится сразу же при поступлении зерна на ток. Задержка с очисткой даже на ночь, связана с опасностью самосогревания зерна, снижения качества, кроме того, происходит быстрое перераспределение влаги между зерном и ворохом, в результате чего увеличивается влажность зерна [1].
Для предварительной очистки применяются машины ОВС-25 с воздушной очисткой. На ОВС-25 устанавливаются 4 решеты, по 2 решеты на каждый стан. Верхний стан предназначен для удаления крупной примеси, нижний — для удаления мелкой примеси. Для удаления легкой примеси имеется воздушная очистка (аспирационная система) [5].
Сушку проводят на зерносушилках различных типов, классификация которых, представлена на рисунке 2.
Производительность сушилок характеризуют разными показателями: количеством
испарившейся влаги в килограммах за 1ч., тонно -процентами снижения влажности и другие. Производительность зерносушилок зависит от начальной и конечной влажности зерна, его целевого назначения и культуры, установлен единый показатель - плановая тонна или плановая единица сушки, характеризующая снижение влажности 1т продовольственной пшеницы на 6% (т.е. с 20% до 14%). В техническом паспорте, рекомендациях и руководстве по сушке производительность сушилок приведена в плановых тоннах.
Зерносушилки обеспечивают съем влаги для продовольственного зерна до 8% и для посевного материала до 4-5%. Поэтому зерновые массы с повышенной влажностью пропускают через сушилки 2-3 или даже 4 раза [3].
Зерносушилки
по способу сушки
горячим воздухом
смесью горячих дымовых газов с наружным воздухом
по способу расположения
по способу загрузки и выгрузки
по структуре слоя при сушке
периодического действия
сплошной
непрерывного действия
пересыпающийся
взвешенное состояние
горизонтальные (барабанные)
^ вертикальные (колонковые)
наклонные
по производительности
м3/ч, м3/сут
► снижение % влажности
по конструкции сушильного аппарата
стационарные
мобильные
по схеме движения теплоносителя
Рисунок 2 - Классификация зерносушилок
Практика показывает, что сушка зерна и семян во многих хозяйствах является затратным процессом. Это происходит не только потому, что используют менее производительные сушилки, но и вследствие недостаточно четкой организации зерносушения, неправильной эксплуатации зерносушилок, несоблюдения рекомендуемых режимов сушки, отсутствия поточных линий. Поэтому, кроме того, что зерносушилка должна быть компактной, несложной по устройству,
Таблица 1 - Режимы сушки зерна
приспособленной для работы на местном топливе, безопасной в пожарном отношении, удобной, для осмотра и обслуживания при полной механизации всех процессов сушки и охлаждения зерна, так же она должна обеспечивать высокую эффективность сушки с соблюдением установленных режимов сушки зерна, представленных в таблице 1, с учетом его влажности, целевого назначения и других особенностей.
Культура Влажность Количество Температура, °С.
семян, % пропусков агента сушки семян
18 1 70 45
Пшеница 20 1 65 45
26 1 60 43
>26 2 65 45
Для обеспечения сушки необходимого фермерских и крестьянских хозяйств, количества зерна и минимизации стоимости представленная на рисунке 3 [7]. установки, предлагается малогабаритная зерносушилка для
Предлагаемая нами малогабаритная зерносушилка конструктивно состоит из корпуса 1, приемного канала 2 и патрубков 3, равномерно, распределяющих загружаемое сырьё в контейнер 4, из перфорированных листов, с перфорацией, имеющей форму ромба, системы воздухоподачи, состоящей из горизонтальных 9 и вертикальных перфорированных труб 10 с расположенными на них датчиками влажности 11 и теплогенератора для подачи теплого воздуха 12, горизонтальных водухоотводов 5, снабженных обратными клапанами 6, днища в виде центрального затвора, открывающегося при выгрузки высушенного сырья. Также для выгрузки высушенных зерновых культур имеется выгрузной канал 7, ограниченный стенками со всех сторон и шнековый транспортер 8. Для транспортировки малогабаритная зерносушилка монтируется на платформе 13, снабженной механизмом сцепления с автомобилем.
Работа данной зерносушилки
осуществляется по следующей технологической схеме. Контейнер через приёмный канал равномерно заполняют сырьём нуждающимся в высушивании и
Так как ширина Ь зерна всегда больше толщины 3, то зерно, которое не проходит сквозь отверстие по толщине, тем более не пройдет по ширине. Разделение семян по ширине осуществляют с помощью решёт с круглыми отверстием. Здесь зерно может пройти только в том случае, если его ширина Ь меньше диаметра отверстия. Длина I и 3. Толщина зерна в данном случае не препятствуют проходу сквозь отверстие [5]. Поэтому, чтобы предотвратить потери зерна через отверстия в контейнере, нами
включают теплогенератор. Теплый воздух, проходя по системе воздухоподачи, распределяется равномерно по сырью, благодаря равномерно расположенным горизонтальным и вертикальным перфорированным трубам, затем, проникая сквозь него теплый воздух, поступает в корпус из которого посредством горизонтальных водухоотводов удаляется в атмосферу или направляется на обогрев или повторное использование. При достижении необходимого значения влажности теплогенератор
автоматически выключается, открывается днище, выполненное в виде центрального затвора и по выгрузному каналу сырьё попадает в шнековый транспортер, по которому происходит перемещение и выгрузка сырья.
Из литературных источников [5] известно, что по толщине зерна разделяют на решетах с продолговатыми отверстиями. Здесь, сквозь отверстие может пройти только такое зерно, толщина S которого меньше ширины щели С отверстий, длина зерна не имеет значения, она всегда меньше длины продолговатого отверстия.
Литература
1. Журавлев, А.П. Послеуборочная обработка, хранение зерна и продуктов его переработки / А.П. Журавлев, Л.А. Журавлева. -Чапаевск, 2000. С. 3-129.
2. Карпов, Б.А. Технология послеуборочной обработки и хранения зерна. -М.: Агропромиздат, 1987. 288 с.
3. Пунков, С.П. Хранение зерна, элеваторно-складское, хозяйство и зерносушение / С.П. Пунков, А.И. Стародубцева. - М.; Агропромиздат, 1990. - 367 с. - ISBN 5-10-000546
предложена форма отверстия - ромб.
Количество вертикальных перфорированных труб с расположенными на них датчиками влажности, зависит от габаритов и определяется по формуле
—- (1)
где Р - мощность двигателя теплогенератора, кВт;
X - коэффициент тепловпроводности зерна, Вт/м оС;
ЛТ - разность температур на поверхности зерна и глубине
к - глубина слоя зерна, м;
- площадь распространения теплового потока, м2;
П - коэффициент полезного действия теплогенератора;
в - коэффициент тепловых потерь в трубе.
Малогабаритную зерносушилку
предполагается применять в фермерских и крестьянских хозяйствах в виду её малой стоимости и оптимальной производительности, для хозяйств малой форм собственности.
4. Резчиков, В.А. Технология зерносушения / В.А. Резчиков, О.Н. Налеев, С. В.Савченко. -Алматы: АТУ, 2000. - 356 с.
5. Технологии, машины и оборудование для производства и переработки зерна (Каталог)- М.: Информагротех, 1994.
6. Трисвятский, Л.А. Хранение и технология сельскохозяйственных продуктов / Л.А. Трисвятский, Б.В. Лесик, В.Н. Кудрина. -М.: Агропромиздат, 1991. - 415 с.
7. Панова Т.В., Панов М.В. Патент на полезную модель № 147015 РФ МПК В02В5/00. Малогабаритная зерносушилка; ФГОУ ВПО "Брянская государственная сельскохозяйственная академия". - № 2014127587/13 заявл. 07.07.2014, опубл. 27.10.2014 Бюл. № 30. - 2 с.
