CC BY
18
УДК 631.363:636.086.5 DOI 10.51794/27132064-2021-1-71
СУШИЛКА ПРОРОЩЕННОГО ЗЕРНА
С.В. Вендин, доктор технических наук, профессор Ю.В. Саенко, доктор технических наук, профессор А.Ф. Окунев, аспирант
ФГБОУ ВО Белгородский государственный аграрный университет им. В.Я. Горина Е-mail: yuriy311300@mail. ru
Аннотация. На крупных комплексах животных и птицу содержат безвыгульно. Для обогащения рациона кормления естественными витаминами в корма необходимо добавлять пророщенное зерно. Пророщенное зерно обладает приятным сладковатым привкусом, поэтому животные и птица потребляют его практически с первых дней жизни. Более сильные животные поедают пророщенное зерно, а остальным особям не хватает. Поэтому, чтобы пророщенное зерно равномерно распределить среди животных или птицы, его необходимо перемешать с комбикормом. Пророщенное зерно имеет высокую влажность (более 45%), поэтому смесь пророщенного зерна с комбикормом нужно выдать животным в течение 1,5-2 ч. Учитывая небольшое время хранения пророщенного зерна, проблематично его использование на производстве. Для сохранения пророщенного зерна на более длительный отрезок времени необходимо осуществлять его сушку. Геометрические размеры, плотность и физико-механические свойства самого зерна и ростков различны, поэтому конвективный способ сушки не может быть использован, так как тонкие ростки будут высыхать быстрее, а влажность зерна будет снижаться медленнее. Конструктивные особенности сушилки состоят в том, что удаление влаги осуществляют последовательно различными способами. Вначале нагрев зерна осуществляют инфракрасными лампами, затем удаляют влагу из подводимого воздуха, подготовленным воздухом удаляют влагу с поверхности зерна.
Ключевые слова: пророщенное зерно, сушка, инфракрасный нагрев, конвейерная сушилка.
Введение. Современные технологии производства продукции животноводства предполагают содержание животных и птицы в производственных помещениях без выгула, с изоляцией от окружающей среды. Поэтому необходимые для роста и развития питательные вещества животные и птица получают вместе с кормами. Следует отметить, что в ходе естественного развития животные и птица использовали в своем рационе питательные вещества, содержащиеся в зеленом корме. В то же время при кормлении животных концентрированными кормами с преобладанием комбикорма ощущается недостаток витаминов и микроэлементов, восполнить которые можно добавлением пророщенного зерна. По данным многих ученых, при проращивании в зерне повышается содержание макро- и микроэлементов, каротина, витаминов А, С, Е. При добавлении в комбикорма пророщенного зерна улучшается их поедае-мость, повышается усвоение питательных веществ, потому что при проращивании зерна становятся активными ферменты, которые
превращают сложные питательные вещества в простые, легко усвояемые в организме взрослых животных и птицы, а также молодняка [1-3].
Одной из проблем при использовании пророщенного зерна является ограниченный срок хранения, т. к. при хранении пророщен-ного зерна влажностью свыше 50% более 1,52,0 ч происходит покрытие плесенью и загнивание [4, 5]. Поэтому выдавать пророщенное зерно необходимо в кратчайшее время. Традиционным способом повышения сохранности большинства продуктов является удаление из них влаги. Для удаления влаги из продукта возможно применение различных способов и технологических приемов: выжимание, сушка, сорбционный способ и др. Одной из разработанных технологий получения и использования пророщенного зерна является технологическая линия проращивания зерна, его подготовки и добавления в комбикорм, которая состоит из ряда последовательно установленных агрегатов, одним из которых является сушилка [6, 7].
Цель исследований - разработка конструкции сушилки пророщенного зерна, обеспечивающей высокую равномерность сушки по объему продукта за счет применения предварительного подогрева сырья инфракрасными лампами и удаления влаги с поверхности продукта горячим воздухом, который подают в сушилку после фильтра-осушителя.
Материалом исследования является анализ способов сушки и конструкций сушилок для использования при сушке пророщенного зерна.
Результаты исследований и обсуждение. Проведенный анализ использования различных способов сушки, конструкций сушильных агрегатов, изучение серийного сушильного оборудования, а также известных технических решений, классификация которых приведена на рисунке 1, позволил сделать вывод, что в настоящее время для сушки пророщенного зерна необходимо использовать различные способы удаления влаги. В результате была разработана и предлагается конструкция сушилки (патент на изобретение ЯШ718107), обеспечивающая равномерную сушку зеленых ростков и самого зерна до одинаковой конечной влажности.
Суть изобретения состоит в том, что такие продукты, как зерно, представляют собой гигроскопические тела, у которых обмен влаги с окружающей средой происходит через поверхность зерна. Влага в зерне имеет различные формы связи: от самой прочной, обусловленной силами молекулярного сцепления, до чисто механического удержания влаги на поверхности зерна [8-9]. При этом эффективность влагообмена зависит от ряда причин, основные из которых: температура нагрева зерновки, влажность зерновки, температура наружного воздуха, влажность наружного воздуха. Процесс сушки заключается в испарении влаги с поверхности зерна в среду сушильной камеры. Для повышения эффективности сушки необходимо обеспечить движение влаги из внутренних слоев на поверхность зерна. Теплота, необходимая для подъема влаги из внутренних слоев на поверхность зерновки и последующего испарения влаги, подводится к зерну при помощи потока инфракрасного излучения. В результате, по толщине зерновки создаются перепады влаго-содержания, температуры и давления, под действием которых влага непрерывно подводится к поверхностному слою.
По способу суики
Сублимационньй
Кондуктивньй
Диэлектрический СВЧ суики
Конеектиеньй
Инфракрасньй Сорбционньи
По конструкции
1 1 Конвейерньв ИЬхтнье Распьлительнье 1 1 Трубчатьв Камерньв
1 тьнье Бараб анньв
По месту нагрева зерна ИК способом
Лента транспортера ЦМхта сушилки Карусельная платформа
Барабан
По месту удаления влаги конвективньм способом
Лента транспортера
ИЬхта сушилки Карусельная платформа
Барабан
По способу подготовки агента суики
Подогрев
ЗЕ
Снижение влажности
Ослаждение
Рис. 1. Классификация сушилок
Испарение влаги при этом происходит не с поверхности зерна, а из некоторой периферийной зоны. Более того, положение зоны испарения не постоянно: с уменьшением влажности она перемещается внутрь зерновки. Конструктивно-технологическая блок-схема
сушилки пророщенного зерна приведена ниже (рис. 2). Сушилку пророщенного зерна представляют как отдельную техническую систему, в состав которой входят: подсистемы, сборочные единицы, детали и контролируемые величины.
Рис. 2. Конструктивно-технологическая блок-схема сушилки пророщенного зерна
В общей технологической линии для проращивания и введения в комбикорм проро-щенного зерна [4] использование разработанной сушилки предполагается для сушки про-рощенного зерна с последующим хранением готового продукта [6]. Сушилка пророщен-ного зерна состоит из рамы, которая сверху закрыта каркасом и для снижения теплопо-терь - теплоизоляционным материалом. В верхней части сушилки установлен загрузочный бункер 1 и подающий транспортер. Причем ниже подающего транспортера установлен бункер-накопитель 3 (рис. 3) [7].
В нижней части бункера-накопителя 3 установлен распределительный шнек 4. Ниже распределительного шнека 4 выполнен верхний ленточный транспортер 5. Верхняя ветвь верхнего транспортера 5 опирается на поддерживающие ролики 6. Над верхним ленточным транспортером 5 установлены инфракрасные лампы 7. С противоположной от бункера-накопителя 3 стороны установлена сушильная шахта 8, внутри которой смонтированы короба 9. Вентилятор 10 выполнен для
возможности подачи воздуха в короба 9, а затем в шахту 8. Перед вентилятором 10 установлен фильтр-осушитель 11. В нижней части сушильной шахты 8 выполнена заслонка 12, ниже которой установлен самотек 13. Ниже самотека 13 установлен нижний ленточный транспортер 14. Верхняя ветвь нижнего ленточного транспортера 14 выполнена с опорой на поддерживающие ролики 15. Верхний ленточный транспортер 5 и нижний ленточный транспортер 14 выполнены с возможностью движения с помощью мотор-редуктора 16 посредством цепной передачи 17. Нагнетательный патрубок 19 вентилятора 18 направлен на верхнюю ветвь нижнего ленточного транспортера 14. Ниже нижнего ленточного транспортера 14 выполнен выгрузной бункер 20, в нижней части которого установлен шнек 21. Направитель потока предназначен для возможности на-правления высушенного проро-щенного зерна в норию 22 или в выгрузную трубу 23. Над верхней ветвью нижнего ленточного транспортера 14 установлен влагомер 24.
Рис. 3. Схема сушилки пророщенного зерна:
1 - бункер загрузочный; 2 - транспортер ленточный; 3 - бункер-накопитель; 4 - шнек-распределитель; 5 -транспортер ленточный; 6 - ролик поддерживающий;
7 - инфракрасная лампа; 8 - сушильная шахта; 9 -короб; 10 - вентилятор; 11 - фильтр-осушитель; 12 -заслонка; 13 - самотек; 14 - транспортер ленточный; 15 - ролик; 16 - мотор-редуктор; 17 - передача цепная; 18 - вентилятор; 19 - нагнетательный патрубок; 20 - бункер выгрузной; 21 - шнек; 22 -нория; 23 - труба выгрузная; 24 - влагомер
Работа сушилки происходит следующим образом. В загрузочный бункер 1 засыпают пророщенное зерно. Затем из загрузочного бункера 1 посредством ленточного транспортера 2 пророщенное зерно подают в бункер-накопитель 3. С помощью распределительного шнека 4 пророщенное зерно распределяют по ширине бункера-накопителя 3. Затем пророщенное зерно подают на верхнюю ветвь верхнего ленточного транспортера 5. Во время подачи пророщенного зерна на верхний ленточный транспортер 5 с помощью мотор-редуктора 16 с цепной передачей 17 перемещают верхний ленточный транспортер 5 до тех пор, пока пророщенное зерно не распределят по всей длине верхнего ленточного транспортера 5. С помощью инфракрасных ламп 7 нагревают пророщенное зерно, ко-
торое расположено на ленте верхнего ленточного транспортера 5. В процессе нагрева поверхности пророщенного зерна влага с внутренней части поднимается к поверхности пророщенного зерна. Затем включают мотор-редуктор 16 и при помощи цепной передачи 17 перемещают верхний ленточный транспортер 5, нагретое пророщенное зерно перемещается в сушильную шахту 8. С помощью вентилятора 10 атмосферный воздух протягивают через фильтр-осушитель 11 и подают в короба 9. Сухой атмосферный воздух из коробов подают в сушильную шахту 8, затем в пространство между пророщенным зерном, воздух насыщают влагой с поверхности про-рощенного зерна и удаляют в атмосферу.
Пророщенное зерно со сниженным содержанием влаги через открытую заслонку 12 посредством самотека 13 подают на нижний ленточный транспортер 14. Затем мотор-редуктором 16 с цепной передачей 17 перемещают ленточный транспортер 14 до тех пор, пока не распределят пророщенное зерно по всей длине ленточного транспортера 14. Вентилятором 18 через нагнетательный патрубок 19 подают атмосферный воздух на пророщен-ное зерно, которое расположено на ленточном транспортере 14. Затем влагомером 24 измеряют влажность пророщенного зерна. Если фактическая влажность пророщенного зерна больше, чем заданная, то включают ленточный транспортер 14 и пророщенное зерно перемещают в выгрузной бункер 20. С помощью шнека 21 пророщенное зерно перемещают к направителю потока, которым направляют пророщенное зерно на норию 22. Норией 22 направляют пророщенное зерно в бункер-накопитель 3. Затем процесс сушки повторяют. Если фактическая влажность про-рощенного зерна равна установленной, то включают нижний ленточный транспортер 14 и пророщенное зерно перемещают в выгрузной бункер 20. С помощью шнека 21 проро-щенное зерно перемещают к направителю потока, которым направляют пророщенное зерно в выгрузную трубу 23 на выгрузку из сушилки пророщенного зерна.
Вывод. Разработана конструкция сушилки пророщенного зерна, обеспечивающая вы-
сокую равномерность сушки по объему продукта за счет применения предварительного подогрева сырья инфракрасными лампами и удаления влаги с поверхности продукта горячим воздухом, подаваемым в сушилку после фильтра-осушителя воздуха. В технологической линии для проращивания и введения в комбикорм пророщенного зерна использование разработанной сушилки предполагается для сушки пророщенного зерна с последующим хранением готового продукта.
Предлагается конструктивно-технологическая блок-схема сушилки пророщенного зерна, где сушилка представлена как отдельная техническая система, в состав которой входят: подсистемы, сборочные единицы, детали и контролируемые величины. Представлена конструктивно-технологическая схема сушилки пророщенного зерна с описанием основных конструктивных элементов и принципа работы сушилки.
Литература:
1. Походня Г.С. Свиноводство и технология производства свинины. Белгород: БелГСХА, 2009. 68 с.
2. Шаршунов В.А. Разработка направлений совершенствования оборудования для получения порошковых пищевых добавок из пророщенного зерна // Вес. Нац. акад. навук Беларусь 2009. № 4. С. 114-119.
3. Ковригин А.В. Повышение продуктивности свиней за счет скармливания им пророщенного зерна. Белгород, 2020. 189 с.
4. Саенко Ю.В. Определение параметров конвейерной сушилки пророщенного зерна // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2015. № 1. С. 8-10.
5. Саенко Ю.В. Механизация сушки сырья при производстве кормовых добавок. Майский, 2019. 166 с.
6. Пат. 2558219 РФ. Технологическая линия для проращивания и введения в комбикорм пророщенного зерна / Саенко Ю.В. и др. Заяв. 02.04.14; Опубл. 27.07. 15, Бюл. № 21.
7. Пат. 2718107 РФ. Сушилка пророщенного зерна / Вендин С.В. и др. Заяв. 14.10.19; Опубл. 30.03.20.
8. Пиляева О.В. Зерносушильное оборудование. Красноярск, 2014. 114 с.
9. Макаров П.И. Механизация послеуборочной обработки зерна. Йошкар-Ола, 2007. 284 с.
Literatura:
1. Pohodnya G.S. Svinovodstvo i tekhnologiya proizvod-stva svininy. Belgorod: BelGSKHA, 2009. 68 s.
2. SHarshunov V.A. Razrabotka napravlenij sovershenst-vovaniya oborudovaniya dlya polucheniya poroshkovyh pishchevyh dobavok iz proroshchennogo zerna // Ves. Nac. akad. navuk Belarusi. 2009. № 4. S. 114-119.
3. Kovrigin A.V. Povyshenie produktivnosti svinej za schet skarmlivaniya im proroshchennogo zerna. Belgorod, 2020. 189 s.
4. Saenko YU.V. Opredelenie parametrov konvejernoj su-shilki proroshchennogo zerna // Mekhanizaciya i elektrif-ikaciya sel'skogo hozyajstva. 2015. № 1. S. 8-10.
5. Saenko YU.V. Mekhanizaciya sushki syr'ya pri proiz-vodstve kormovyh dobavok. Majskij, 2019. 166 s.
6. Pat. 2558219 RF. Tekhnologicheskaya liniya dlya pro-rashchivaniya i vvedeniya v kombikorm proroshchenno-go zerna / Saenko YU.V. i dr. Zayav. 02.04.14; Opubl. 27.07. 15, Byul. № 21.
7. Pat. 2718107 RF. Sushilka proroshchennogo zerna / Ve-ndin S.V. i dr. Zayav. 14.10.19; Opubl. 30.03.20.
8. Pilyaeva O.V. Zernosushil'noe oborudovanie. Krasnoyarsk, 2014. 114 s.
9. Makarov P.I. Mekhanizaciya posleuborochnoj obrabot-ki zerna. Joshkar-Ola, 2007. 284 s.
SPROUTED GRAIN DRYER S.V. Vendin, doctor of technical sciences, professor Y. V. Saenko, doctor of technical sciences, professor A.F. Okunev, post-graduated student
FGBOU VO Belgorod state agrarian university named after V.Y. Gorin
Abstract. On large complexes, animals and poultry without motion are kept. To enrich the feeding ration with natural vitamins, it is necessary sprouted grain to the feed to add. Sprouted grain has a pleasant sweet taste, due to animals and birds consume it almost from the first days of their life. Usually more stronger animals the sprouted grain eating, and the rest of them aren't had it enough. Therefore, in order to distribute the sprouted grain evenly among animals or poultry, it must be mixed with combined feed. Sprouted grain has a high humidity (more than 45%), so the sprouted grain with mixed feed mixture it should be given to animals within 1,5-2 h. Counting the sprouted grain's short storage time, its using problem is at it producing. To save the sprouted grain for a longer period of time, it is necessary its drying to carry out. The sprouts grain's geometric dimensions, density, and physical-and-mechanical properties themselves are different, so the convective method of drying it cannot be used, since the thin sprouts will dry faster, but the grain's moisture more slowly will decrease. The dryer's design features consist in the fact moisture removal sequentially in various ways is carried out. First, the grain by infrared lamps is heated, then the moisture from the supplied air is removed and by this prepared air moisture from the grain's surface is removed. Keywords: sprouted grain, drying, infrared heating, conveyor dryer.
