RU2502027C1

RU2502027C1 - Grain drying method

Info

Publication number: RU2502027C1
Application number: RU2012113909/06A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Александрович Будников; Алексей Николаевич Васильев; Наталья Николаевна Грачева
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2013-12-20
Also published as: RU2012113909A

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: grain drying method consists in passing of atmospheric or heated air rich in air ions through a grain layer. A drying agent is enriched with air ions at regular intervals; with that, air ion enrichment periods depend on culture of grain and design features of a grain drying plant and vary within 5 to 60 minutes.

EFFECT: improving drying intensity; reducing specific energy consumption for a drying process.

1 dwg

Description

Изобретение относится к способам сушки зерна и семян различных культур и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, в системе хлебопродуктов и хранения зерна и смежных отраслях промышленности.The invention relates to methods for drying grain and seeds of various crops and can be used in agriculture, food industry, in the system of bakery products and grain storage and related industries.

Известен способ сушки пищевых продуктов, заключающийся в одновременном воздействии на продукт электростатического поля напряженностью 0,3-20,0 кВ/см и потока воздуха, насыщенного отрицательно заряженными аэроионами с концентрацией 0,3·10⁷-50·10⁷ ион/см³ [Патент №2115321 РФ, МПК⁶ A23B 4/03, опубликовано 20.07.1998]. Поток воздуха, насыщенного аэроионами, может быть нагрет до безопасных для продукта температур.A known method of drying food products, which consists in the simultaneous exposure of the product to an electrostatic field with a strength of 0.3-20.0 kV / cm and a stream of air saturated with negatively charged air ions with a concentration of 0.3 · 10 ⁷ -50 · 10 ⁷ ion / cm ³ [Patent No. 2115321 of the Russian Federation, IPC ⁶ A23B 4/03, published on July 20, 1998]. The flow of air saturated with ions can be heated to temperatures safe for the product.

Недостатками данного способа сушки являются необходимость создания электростатического поля, что усложняет оборудование, низкая интенсивность влагосъема и большая продолжительность процесса сушки.The disadvantages of this drying method are the need to create an electrostatic field, which complicates the equipment, low intensity of moisture removal and the long duration of the drying process.

Известен способ сушки зерновых культур, выбранный в качестве прототипа, включающий пропускание сквозь зерновой слой атмосферного или подогретого воздуха, обогащенного аэроионами, причем обогащение аэроионами сушильного агента, осуществляется весь период сушки [Тихенький, В.И. Методы и средства повышения эффективности процесса сушки семян при электроразрядном воздействии на поток воздуха: автореф. дисс. … канд. техн. наук: 05.20.01 / В.И. Тихенький. - СПб. - Пушкин: НПО «Нечерноземагромаш», 1993. - 16 с.].A known method of drying grain crops, selected as a prototype, including passing through a grain layer of atmospheric or heated air enriched with aeroions, and enrichment with aeration ions of a drying agent, the entire drying period [Tichenky, V.I. Methods and means of increasing the efficiency of the drying process of seeds with electric discharge effects on the air flow: abstract. diss. ... cand. tech. Sciences: 05.20.01 / V.I. Quiet. - SPb. - Pushkin: NPO "Non-Chernozemagromash", 1993. - 16 p.].

Недостатком данного способа сушки является то, что не полностью реализуется биологический потенциал материала, это сказывается на продолжительности сушки и энергозатратах.The disadvantage of this drying method is that the biological potential of the material is not fully realized, this affects the duration of drying and energy consumption.

Задачей изобретения является повышение интенсивности сушки, снижение удельных энергозатрат на процесс сушки.The objective of the invention is to increase the intensity of drying, reducing the specific energy consumption for the drying process.

В результате использования предлагаемого изобретения появляется возможность снизить энергетические затраты на сушку за счет обогащения агента сушки аэроионами осуществляют периодически, при этом периоды обогащения аэроионами, зависят от культуры зерна.As a result of the use of the present invention, it becomes possible to reduce the energy costs of drying by enriching the drying agent with aeroions from time to time, while the periods of enrichment with aeroions depend on the grain culture.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе сушки зерна, заключающемся в пропускании сквозь зерновой слой атмосферного или подогретого воздуха, обогащенного аэроионами, обогащение аэроионами осуществляют периодически, при этом периоды обогащения аэроионами зависят от культуры зерна и конструктивных особенностей установки для сушки зерна и изменяются в пределах от 5 до 60 минут.The above technical result is achieved by the fact that in the proposed method of drying grain, which consists in passing atmospheric or heated air enriched with aero ions through a grain layer, enrichment with aero ions is carried out periodically, while the periods of enrichment with aero ions depend on the grain culture and the design features of the grain drying plant and change ranging from 5 to 60 minutes.

Способ поясняется чертежом фиг.1, на котором приведена структурная схема. Установка для осуществления способа содержит сушильную установку 1, вентилятор 2, нагревательные элементы 3, ионизатор 4, программное устройство 5, систему управления температурой воздуха 6.The method is illustrated by the drawing of figure 1, which shows a structural diagram. The installation for implementing the method comprises a drying unit 1, a fan 2, heating elements 3, an ionizer 4, a software device 5, an air temperature control system 6.

Способ осуществляют следующим образом: сырое зерно загружают в сушильную установку 1, атмосферный воздух подают вентилятором 2 через нагревательные элементы 3 калориферной установки, через ионизатор 4 в сушильную установку 1. Атмосферный воздух можно подогревать для снижения его относительной влажности и для увеличения скорости сушки. Для этих целей используют нагревательные элементы 3 калориферной установки. Температуру воздуха специальной системой 6 устанавливают такой, чтобы его относительная влажность не превышала 65%. Ионизатор работает в циклическом режиме - включено/выключено в течение всего времени сушки. Время работы ионизатора во включенном состоянии равно времени его работы в выключенном состоянии, но величина этого времени зависит от культуры семян, особенностей системы воздухораспределения в зерновом слое, толщины зернового слоя, т.е. зависит от конструктивных особенностей установки. Так, например, при сушке неподвижного слоя зерна пшеницы толщиной 20 см время включения/выключения ионизатора составляло 5 мин. Для других культур зерна это время должно быть определено экспериментально, поскольку оно зависит от особенностей биологических реакций зерновки конкретной культуры на внешнее воздействие и конструктивных особенностей установки для сушки зерна. Перед началом процесса сушки оператор должен знать культуру семян, которая будет сушиться и задает требуемое время включения/выключения ионизатора.The method is as follows: raw grain is loaded into the drying unit 1, atmospheric air is supplied by the fan 2 through the heating elements 3 of the air heater, through the ionizer 4 into the drying unit 1. Atmospheric air can be heated to reduce its relative humidity and to increase the drying speed. For these purposes, use the heating elements 3 of the air heater. The temperature of the air with a special system 6 is set so that its relative humidity does not exceed 65%. The ionizer operates in a cyclic mode - on / off during the entire drying time. The operating time of the ionizer in the on state is equal to the time of its operation in the off state, but the magnitude of this time depends on the seed culture, the characteristics of the air distribution system in the grain layer, the thickness of the grain layer, i.e. depends on the design features of the installation. So, for example, when drying a fixed layer of wheat grain with a thickness of 20 cm, the on / off time of the ionizer was 5 minutes. For other grain crops, this time should be determined experimentally, since it depends on the characteristics of the biological reactions of the grain of a particular crop to external influences and the design features of the installation for drying grain. Before starting the drying process, the operator must know the seed culture, which will be dried and sets the required time for switching on / off the ionizer.

В основу способа положен механизм реакций биологических объектов на внешние воздействия. В данном случае биологическим объектом является зерновка, а внешних воздействия два - агент сушки и отрицательные аэроионы в агенте сушки. Процесс сушки начинают классическим режимом - атмосферный или подогретый воздух продувают через зерновой слой. Начинается влагосъем с поверхности зерна, что является возмущающим воздействием для зерновки. Она начинает «сопротивляться» происходящим изменениям, пытаясь компенсировать потерю влажности из поверхностных слоев, перемещая ее из центра. Такую реакцию любого биологического объекта называют реакцией превентивного торможения. Так зерновка «работает» на достижение цели технологического процесса - уменьшение влажности зерна. Но это продолжается недолго. Реакция зерновки меняет свое направление, и она уже не «облегчает» влагосъем. В это время включают в работу ионизатор, с помощью которого насыщают агент сушки отрицательными аэроионами. Такое действие зерновка воспринимает как смену внешнего воздействия, к которому она не «привыкла». Опять начинает работать реакция превентивного торможения. Потом зерновка опять «успокаивается» и насыщение воздуха аэроионами прекращают.The method is based on the mechanism of reactions of biological objects to external influences. In this case, the grain is a biological object, and two external influences are a drying agent and negative air ions in the drying agent. The drying process begins with the classic mode - atmospheric or heated air is blown through the grain layer. Moisture removal starts from the grain surface, which is a disturbing effect for the grain. She begins to "resist" the changes taking place, trying to compensate for the loss of moisture from the surface layers, moving it from the center. Such a reaction of any biological object is called a preventive inhibition reaction. So the caryopsis "works" to achieve the goal of the process - reducing grain moisture. But this does not last long. The reaction of the grain changes its direction, and it no longer “facilitates” moisture removal. At this time, an ionizer is included in the operation, with the help of which the drying agent is saturated with negative air ions. Grain-wood perceives such an action as a change of external influence, to which it is not "used". Again the preventive braking reaction begins to work. Then the grain again “calms down” and the air saturation with air ions ceases.

Циклическое повторение таких реакций в течение всего процесса сушки приводит к тому, что при одних и тех же параметрах агента сушки время сушки зерна при циклическом воздействии меньше, чем при режиме постоянного насыщения аэроионами агента сушки. В этом случае используется энергетический потенциал биологического объекта - зерновки, что приводит к уменьшению и энергозатрат. Снижение энергозатрат зависит от культуры и исходных параметров агента сушки и материала и достигает 40%. Требуемое время цикла заранее определяют экспериментально для различных культур зерна.The cyclic repetition of such reactions during the entire drying process leads to the fact that with the same parameters of the drying agent, the drying time of the grain during cyclic exposure is less than in the case of constant saturation of the drying agent with aeroions. In this case, the energy potential of the biological object is used - grains, which leads to a decrease in energy consumption. The reduction in energy consumption depends on the culture and initial parameters of the drying agent and material and reaches 40%. The required cycle time is pre-determined experimentally for various grain crops.

Пример сушки зерна пшеницы начальной влажностью 24%. Время сушки устанавливают равным 5 часов, агент сушки нагревают до температуры 34°C и включают ионизатор в режиме работы 5 минут включено / 5 выключено, концентрация аэроионов при этом 3,5·10⁶ ион/см³. Это приводит к сокращению времени сушки при аналогичной температуре агента сушки и проведению процесса классическим способом на 28%.An example of drying wheat grain with an initial moisture content of 24%. The drying time is set equal to 5 hours, the drying agent is heated to a temperature of 34 ° C and the ionizer is turned on for 5 minutes on / 5 off, the concentration of aero ions is 3.5 · 10 ⁶ ion / cm ³ . This leads to a reduction in drying time at a similar temperature of the drying agent and the process in the classical way by 28%.

Claims

The method of drying grain, which consists in passing atmospheric or heated air enriched with aero ions through a grain layer, characterized in that the drying agent is enriched with aero ions periodically, while the periods of enrichment with aero ions depend on the grain culture and the design features of the grain drying plant and vary from 5 to 60 minutes.