RU2163993C2

RU2163993C2 - Method of grain vacuum drying

Info

Publication number: RU2163993C2
Application number: RU99104603A
Authority: RU
Inventors: И.А. Хоромский; В.М. Мурашко; Б.Е. Диденко; Л.П. Тимкин
Original assignee: Опытное конструкторское бюро "Факел"
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2001-03-10

Abstract

FIELD: agricultural and processing engineering. SUBSTANCE: method includes pouring of grain from the top into vacuum chamber formed by two tubes positioned coaxially relative to each other and installed vertically in the open. After vacuum pump is started pressure in chamber is reduced up to 10-30 mm Hg. Steam formed is pumped out by vacuum pump and ejected into atmosphere. In case of unfavorable weather conditions pump operation is changed over from continuous to cyclic modes. In this case, pump is stopped at pressure 1-3 mm Hg higher than minimum permissible one and started at pressure 1-3 mm Hg below equilibrium value corresponding to water saturation pressure at ambient air temperature. EFFECT: reduced time of drying. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к сельскохозяйственной и перерабатывающей технике и может быть использовано для сушки семенного зерна на открытом воздухе на хлебоприемных и зерноперерабатывающих предприятиях, а также в фермерских хозяйствах. The invention relates to agricultural and processing equipment and can be used for drying seed in the open air at grain receiving and grain processing enterprises, as well as in farms.

Известен способ естественной терморадиационной сушки зерна на солнце, включающий размещение массы зерна слоем 10-15 см на специально оборудованных деревянных, кирпичных или асфальтовых площадках [1] При благоприятных погодных условиях влажность зерна может быть снижена на 3-4% в течение дня. A known method of natural thermo-radiation drying of grain in the sun, including placing the mass of grain with a layer of 10-15 cm on specially equipped wooden, brick or asphalt platforms [1] Under favorable weather conditions, the moisture content of the grain can be reduced by 3-4% during the day.

Однако данный способ сушки применим преимущественно в южном климате, т. к. сильно зависит от метеорологических условий, он малопроизводителен, плохо поддается механизации. However, this method of drying is applicable mainly in the southern climate, because it is highly dependent on meteorological conditions, it is inefficient, and poorly mechanized.

Известен конвективный метод сушки зерна с рециркуляцией, при котором сырое холодное зерно смешивается с сухим рециркулирующим, предварительно нагретым, зерном [2] Смесь поступает в нагревательное устройство, где зерно нагревается горячим газом до предельно допустимой температуры и находится в зоне нагрева в течение 2-3 секунд. При этом из него испаряется определенное количество влаги. Далее зерно поступает на отлежку в тепловлагообменник, где перераспределяется влага и выравнивается температура зерна. После этого большая часть зерна поступает в зону промежуточного охлаждения, где подвергается воздействию наружного воздуха, в результате чего происходит самоиспарение влаги за счет теплоты, аккумулированной зерном в процессе нагрева. Из зоны промежуточного охлаждения зерно возвращается на рециркуляцию. Меньшая часть зерна из тепловлагообменника поступает в зону окончательной досушки и охлаждения, после чего зерно выпускается из сушилки. A convective method of drying grain with recirculation is known, in which raw cold grain is mixed with dry recirculating, preheated grain [2]. The mixture enters a heating device where the grain is heated with hot gas to the maximum permissible temperature and is in the heating zone for 2-3 seconds. At the same time, a certain amount of moisture evaporates from it. Then the grain goes to the heat-moisture exchanger for baking, where moisture is redistributed and the grain temperature is equalized. After that, most of the grain enters the intermediate cooling zone, where it is exposed to outside air, as a result of which moisture self-vaporizes due to the heat accumulated by the grain during heating. From the intermediate cooling zone, the grain returns to recirculation. A smaller part of the grain from the heat exchanger enters the final drying and cooling zone, after which the grain is discharged from the dryer.

Однако известный способ может быть применен в основном на крупных зерноперерабатывающих предприятиях, т. к. для обеспечения сложного многоступенчатого технологического процесса требуется комплекс специального и вспомогательного оборудования, больших затрат электроэнергии. However, the known method can be applied mainly at large grain processing enterprises, because to ensure a complex multi-stage process requires a complex of special and auxiliary equipment, high energy costs.

Известен способ непрерывной сушки зерна, принятый за прототип, реализованный в установке для сублимационной сушки сыпучих продуктов [3]. Высушиваемое зерно через затвор непрерывно подается в одну из секций вакуум-сушильной камеры, где с помощью вакуумного насоса поддерживается вакуум, и подогревается там с помощью подогревателя, в котором циркулирует жидкий теплоноситель. В другую секцию вакуум-сушильной камеры поступает зернистый инертный материал (стеклянные шарики), предварительно охлажденный. Откачиваемая парогазовая смесь частично конденсируется на зернистом инертном материале, а частично удаляется вакуумным насосом. Высушиваемое зерно из вакуум-сушильной камеры направляется в охладительную камеру, где осуществляется его охлаждение и дальнейшая сушка путем пропускания сквозь него инертного газа. После этого высушенное зерно удаляется из охладительной камеры. A known method of continuous drying of grain, adopted as a prototype, implemented in the installation for freeze-drying of bulk products [3]. The dried grain through the shutter is continuously fed into one of the sections of the vacuum drying chamber, where the vacuum is maintained using a vacuum pump, and is heated there using a heater in which the coolant circulates. Granular inert material (glass balls) pre-cooled enters another section of the vacuum drying chamber. The pumped-out gas mixture is partially condensed on a granular inert material, and partially removed by a vacuum pump. The dried grain from the vacuum-drying chamber is sent to the cooling chamber, where it is cooled and further dried by passing inert gas through it. After that, the dried grain is removed from the cooling chamber.

Однако известный способ требует значительных затрат электроэнергии. However, the known method requires significant energy costs.

При создании изобретения решалась задача обеспечения высоких семенных свойств зерна (энергия прорастания, всхожесть, жизнеспособность и сила роста) после сушки при одновременном снижении энергетических затрат. When creating the invention, the problem was solved to ensure high seed properties of grain (germination energy, germination, viability and growth power) after drying, while reducing energy costs.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном способе вакуумной сушки зерна, включающем помещение массы зерна в вакуумную камеру, понижение в ней давления с помощью вакуумного насоса, подвод тепла к высушиваемому зерну и удаление паров воды из камеры, согласно изобретению, подвод тепла осуществляют из окружающей среды за счет тепловой энергии атмосферного воздуха и солнечного излучения, а давление в камере понижают до 10-30 мм рт. ст. The problem is solved due to the fact that in the known method of vacuum drying of grain, which includes placing a mass of grain in a vacuum chamber, lowering the pressure in it using a vacuum pump, supplying heat to the dried grain and removing water vapor from the chamber, according to the invention, the heat is supplied from the environment due to the thermal energy of atmospheric air and solar radiation, and the pressure in the chamber is reduced to 10-30 mm RT. Art.

Для уменьшения времени сушки при неблагоприятных погодных условиях работу вакуумного насоса осуществляют в циклическом режиме, причем насос выключают при давлении на 1-3 мм рт. ст. выше минимального допустимого и включают при давлении на 1-3 мм рт. ст. ниже максимального, соответствующего давлению насыщения воды при температуре атмосферного воздуха. To reduce drying time under adverse weather conditions, the vacuum pump is operated in a cyclic mode, and the pump is turned off at a pressure of 1-3 mmHg. Art. above the minimum allowable and include at a pressure of 1-3 mm RT. Art. below the maximum corresponding to the saturation pressure of water at atmospheric temperature.

Для интенсификации процесса часть удаляемых паров воды конденсируют на поверхности испарителя холодильной машины, а сбрасываемое конденсатором холодильной машины тепло используют для дополнительного подогрева высушиваемого зерна. To intensify the process, part of the removed water vapor is condensed on the surface of the evaporator of the refrigeration machine, and the heat discharged by the condenser of the refrigeration machine is used to further heat the dried grain.

Способ проиллюстрирован чертежом, на котором изображена общая схема установки для сушки зерна, содержащая вакуумную камеру, образованную двумя коаксиально расположенными относительно друг друга трубами 1 и 2, установленными вертикально на открытом воздухе. Герметичное пространство 3 камеры соединено с вакуумным насосом 4 через вентиль 5 и через вентиль 6 с холодильной машиной 7, содержащей испаритель 8 и конденсатор 9. Пространство 3 вакуумной камеры заполнено зерном 10. Тепловой поток от атмосферного воздуха и солнечного излучения показан стрелками 11. The method is illustrated in the drawing, which shows a General diagram of an installation for drying grain, containing a vacuum chamber formed by two coaxially spaced relative to each other pipes 1 and 2, mounted vertically in the open. The sealed chamber space 3 is connected to the vacuum pump 4 through the valve 5 and through the valve 6 with a refrigeration machine 7 containing an evaporator 8 and a condenser 9. The space 3 of the vacuum chamber is filled with grain 10. The heat flux from atmospheric air and solar radiation is shown by arrows 11.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

Зерно 10 сверху насыпают в герметичное пространство 3 между трубами 1 и 2. Затем открывают вентиль 5, включают вакуумный насос 4 и понижают давление в камере до 10-30 мм рт. ст. Когда давление устанавливается ниже давления насыщения воды при температуре атмосферного воздуха, вода, содержащаяся внутри зерен 10 и между ними, закипает. Образовавшиеся пары воды откачиваются вакуумным насосом 4 и выбрасываются в атмосферу. Во время откачки паров воды температура зерна понижается и одновременно увеличивается приток тепла 11 к зерну из окружающей среды, что способствует постепенному увеличению весового расхода пара. В то же время с понижением давления уменьшается плотность откачиваемого пара, что способствует уменьшению весового расхода пара. В конечном итоге, в процессе откачки давление в вакуумируемой камере стабилизируется на определенном уровне при выравнивании увеличивающейся испаряемой и уменьшающейся откачиваемой масс водяного пара. Объемная производительность вакуумного насоса выбирается таким образом, чтобы при среднестатистических на время уборки урожая, благоприятных для выбранного географического района погодных условиях (температура атмосферного воздуха, скорость ветра, тепловая радиация солнечного излучения) давление в вакуумируемой камере стабилизировалось на уровне 10 мм рт. ст. Grain 10 is poured from above into the sealed space 3 between the pipes 1 and 2. Then open the valve 5, turn on the vacuum pump 4 and lower the pressure in the chamber to 10-30 mm RT. Art. When the pressure is set below the saturation pressure of water at atmospheric temperature, the water contained within the grains 10 and between them boils. The resulting water vapor is pumped out by a vacuum pump 4 and discharged into the atmosphere. During the pumping out of water vapor, the grain temperature decreases and at the same time the influx of heat 11 to the grain from the environment increases, which contributes to a gradual increase in the weight flow rate of steam. At the same time, with a decrease in pressure, the density of the pumped out steam decreases, which helps to reduce the weight flow rate of steam. Ultimately, during the pumping process, the pressure in the evacuated chamber stabilizes at a certain level while equalizing the increasing vaporized and decreasing pumped masses of water vapor. The volumetric capacity of the vacuum pump is selected in such a way that under average weather conditions favorable for the selected geographical area (ambient temperature, wind speed, thermal radiation of solar radiation) during harvesting, the pressure in the evacuated chamber is stabilized at 10 mm Hg. Art.

В случае ухудшения, по сравнению со среднестатистическими, погодных условий для предотвращения понижения давления в вакуумной камере ниже 10 мм рт. ст. работу вакуумного насоса переводят из непрерывного в циклический режим, при этом для уменьшения времени сушки зерна насос выключают при давлении на 1-3 мм рт. ст. выше минимального допустимого и включают при давлении на 1-3 мм рт. ст. ниже равновесного, соответствующего давлению насыщения воды при наблюдаемой в процессе сушки температуре атмосферного воздуха. In case of deterioration, compared with the average statistical weather conditions to prevent a decrease in pressure in the vacuum chamber below 10 mm RT. Art. the operation of the vacuum pump is transferred from continuous to cyclic mode, while to reduce the drying time of the grain, the pump is turned off at a pressure of 1-3 mm RT. Art. above the minimum allowable and include at a pressure of 1-3 mm RT. Art. below equilibrium, corresponding to the saturation pressure of water at atmospheric air temperature observed during drying.

Для интенсификации процесса подогрева зерна и уменьшения потребной объемной производительности вакуумного насоса дополнительно включают холодильную машину 7. При открытии вентиля 6 часть откачиваемых паров воды начинает конденсироваться на поверхности испарителя 8. Тепло, сбрасываемое конденсатором 9 холодильной машины 7 при ее работе, используют для дополнительного подогрева высушиваемого зерна. Зерно 10, высушенное до заданной влажности, выгружается снизу камеры. To intensify the process of heating the grain and reduce the required volumetric capacity of the vacuum pump, a refrigeration machine is additionally turned on 7. When the valve 6 is opened, part of the pumped water vapor begins to condense on the surface of the evaporator 8. The heat discharged by the condenser 9 of the refrigeration machine 7 is used to further heat the dried grain. Grain 10, dried to a predetermined humidity, is discharged from the bottom of the chamber.

Определение всхожести зерна после вакуумной сушки, выполненное в соответствии с ГОСТ 12038-84, показало, что применение вакуумной сушки не ухудшает всхожести зерна. Determination of germination of grain after vacuum drying, performed in accordance with GOST 12038-84, showed that the use of vacuum drying does not impair the germination of grain.

Результаты сравнительного анализа всхожести зерна после обычной сушки с нагревом и после вакуумной сушки приведены в таблице. The results of a comparative analysis of the germination of grain after conventional drying with heating and after vacuum drying are shown in the table.

Источники информации
1. Баум А.Е., Резчиков В.А. Сушка зерна. Москва, 1983 г.Sources of information
1. Baum A.E., Rezchikov V.A. Grain drying Moscow, 1983

2. Атаназевич В. И. Сушка зерна. Москва, 1989 г. 2. Atanazevich V. I. Drying of grain. Moscow, 1989

3. Авторское свидетельство СССР N 1237879 (прототип). 3. Copyright certificate of the USSR N 1237879 (prototype).

Claims

1. The method of vacuum drying of grain, comprising placing a mass of grain in a vacuum chamber, lowering the pressure in it using a vacuum pump, supplying heat to the dried grain and removing water vapor from the chamber, characterized in that the vacuum chamber is made in the form of two coaxially arranged relative to each other other pipes installed vertically in the open air, while the heat is supplied to the walls of the vacuum chamber from the environment due to the thermal energy of atmospheric air and solar radiation, and the pressure in the chambers lowered to 10 - 30 mm Hg. Art.

2. The method of vacuum drying of grain according to claim 1, characterized in that the operation of the vacuum pump is carried out in a cyclic mode, and the pump is turned off at a pressure of 1-3 mmHg. Art. above minimum, permissible and include at a pressure of 1 - 3 mm RT. Art. below the maximum corresponding to the saturation pressure of water at atmospheric temperature.

3. The method of vacuum drying of grain according to claim 1, characterized in that part of the removed water vapor is condensed on the surface of the evaporator of the refrigeration machine.

4. The method of vacuum drying of grain according to claim 3, characterized in that part of the heat discharged by the condenser of the refrigeration machine is used to additionally heat the grain that is dried in a vacuum chamber.