УНИВЕРСАЛЬНАЯ СУШИЛКА СЕМЕННОЙ МАССЫ

Новизна разработки подтверждена патентом №2496069, патентообладателем которого является автор статьи. Сушильную камеру разрабатывают и изготавливают по гранту выданного фондом Бортника.

Универсальную сушильную камеру используют для производства сухого травяного корма с 20 мая по 10 сентября. Примерно, в течение 10 дней на сушилке удаляют влагу семенного вороха кормовых культур. В случае неблагоприятных погодных условий сушилка успешно удаляет влагу у любой семенной массы, которая убрана и измельчена кормоуборочным комбайном. Аналогично удаляют влагу по двум вариантам у зернового вороха или у измельчённой хлебной массы этой культуры. Сушильную камеру можно применять и для сушки льновороха, льнотресты, льносоломы, а также урожая любой полевой культуры. С 10 сентября по 20 мая сушильную камеру запланировали использовать на сушке различного пиломатериала древесины.

Устройство сушильной камеры приведено на рисунке 1. Она включает камеру 1, диффузор нижний 2, диффузор верхний 3, заслонку жалюзийную 4, патрубок 5, вентиляторы нагнетательные и вытяжные 6, электрический калорифер 7, раму сушилки 8, электронную систему взвешивания сушилки 9, подрамник 10, лоток загрузочный 11, лоток отгрузочный 12, окно смотровое 13, пробоотборник 14, шнек загрузочный 15.

ib_2016_10_1

ib_2016_10_2

ib_2016_10_3

Рисунок 1 – Общий вид новой сушилки: а – вид спереди; б – вид сверху; в – вид сбоку; 1 – Сушильная камера; 2 – диффузор нижний; 3 – диффузор верхний; 4 – заслонка жалюзийная; 5 – патрубок; 6 – вентиляторы нагнетательный и вытяжной; 7 – электрический калорифер; 8 – рама сушилки; 9 – электронная система взвешивания сушилки; 10 – подрамник; 11 – лоток загрузочный; 12 – лоток отгрузочный; 13 – окно смотровое; 14 – пробоотборник; 15 – шнек загрузочный.

Сушилка работает следующим образом. В сушильную камеру 1 по рельсовому пути 11 подаются тележки 12 со штабелями 14 (рис.2). Весоизмерительное устройство переводится с блокировки на автоматический режим взвешивания. По экспериментальным данным устанавливают положение заслонок 5, 8 и 23. Контролируют положение щитов 16 и экранов 17 с тем, чтобы сушильный агент направлялся в материал сушки.

 Включают в работу нужный скоростной режим вентилятора 6 и топочный блок 10. Сушильный агент по воздуховоду 9 поступает к нижнему вентилятору 7, а затем по диффузору 4 и воздухоподводящему каналу 3 поступает через воздухораспределительные решетки 2 к материалу сушки. Решетки 2 меняют направление движения сушильного агента с горизонтального на вертикальное, то есть на 900. Клиновая форма канала 3 обеспечивает равномерность распределения сушильного агента по площади сушильной камеры, так как скорость движения сушильного агента у всех отверстий 22 одинаковая.

 В средине сушки, которую определяют по показаниям дисплея 21 меняют направление движение сушильного агента на противоположное для получения одинаковой конечной влажности у материала сушки. Меняют местами нагнетательный и вытяжной вентиляторы 6. Сушильный агент поступает к верхнему диффузору, а затем он движется в сушильной камере сверху вниз через материал сушки. Вытяжной вентилятор 6 обеспечивает удаление наружу отработавшего сушильного агента.

Продукцию растениеводства загружают в сушильную камеру 1 через лоток 11 (рис. 1). Шнек 15 равномерно распределяет материал сушки по площади сушильной камеры. Электронную систему взвешивания сушильной камеры 9 переводят на автоматический режим работы. Включают в работу нужный скоростной режим вентиляторов 6 и электрический калорифер 7. Сушильный агент по патрубку 5 поступает к нижнему диффузору, а затем через воздухораспределительную решётку 2 к материалу сушки 13 (рис. 2).

  Сушильный агент, проходя через слой продукции растениеводства, передает часть тепла материалу сушки, нагревает его, насыщается испарившейся влагой. Отработавший сушильный агент удаляется верхним вытяжным вентилятором 6 наружу. В процессе сушки постоянно контролируют относительную влажность отработавшего сушильного агента и при необходимости, корректируют расход, скорость движения сушильного агента, его температуру.

 В конце сушки происходит выгрузка материала с одновременным охлаждением окружающим воздухом. Из отгрузочного лотка 12 (рис. 2) готовая продукция поступает в накопитель или на дальнейшую переработку.

ib_2016_10_4

Рисунок 2 – Схема универсальной сушилки для пиломатериалов  и продукции растениеводства

Фиг. 1 – сушилка, общий вид с контейнерами для сушки; фиг. 2 – сушилка, общий вид со штабелями пиломатериалов древесины в сушильной камере; фиг. 3 – поперечный разрез по А-А; фиг. 4 – поперечный разрез по Б-Б; 1 – камера; 2 – решетка; 3 – канал; 4 – диффузор; 5 – заслонка жалюзийная; 6 – вентилятор; 7 – распределитель; 8 – заслонка; 9 – воздуховод; 10 – топка; 11 – путь рельсовый; 12 – тележка; 13 – контейнер; 14 – штабель; 15 – груз; 16 – щит; 17 – экран; 18 – брус; 19 – дверца; 20 – датчик; 21 – дисплей; 22 – отверстие; 23 – заслонка; 24 – ползун; 25 – рычаг.

По общепринятой технологии, заготовка одной тонны сухого травяного корма требует до 360 кг/т расхода жидкого топлива. Этот расход мы планируем снизить до 110…135 кг/т сухого травяного корма.

Первоначальным резервом повышения эффективности сушки на производстве травяных кормов нами выбрано предварительное подвяливание скошенной травы в поле в течении 3…4 часов. За это время, по нашим данным, начальная влажность свежескошенной массы снизилась с 78…75 до 57…55 % к окончанию подвяливания. Несложные расчеты показали, что за 3…4 часа исходная свежескошенная масса теряет в среднем, до 66,6 % влаги, которую нужно было бы удалить в сушилке.

 Так, например, подвяливание зеленой скошенной массы клевера с исходной влажностью 78…75 до 57…55 % позволило снизить затраты энергии на получение единицы искусственно высушенных травяных кормов, в среднем, на 59,41 %, а время искусственной сушки на — 15,10 % без потерь питательных веществ (таблица 1)

Таблица 1 – Влияние исходного сырья на состав и питательность сухой измельченной массы клевера красного сорта «Конищенский» (в 1 кг абсолютно сухого вещества корма)

 

Вид исходного материала для искусственной сушки Состав и питательность готовой продукции
Сырой протеин, % Клетчатка, % Каротин, мг Обменная энергия, МДж Кормовые единицы
Зелёная масса 21,78 20,40 141,221 10,426 0,880
Подвяленная масса 19,71 18,39 204,920 10,980 0,973

 

Вторым резервом повышения эффективности сушки, по нашим исследованиям, стало уменьшение длинны частиц исходного для сушки материала с 35…25 до 5 мм. Измельчённый до 5 мм материал позволяет снизить экспозицию сушки в 1,26… 1,56 раза, а энергозатраты – в 1.31… 1,55 раза. При увеличении температуры сушильного агента с 40 до 70 оС продолжительность сушки сокращается в 2,14… 2,66 раза, но энергетические затраты на этот процесс увеличиваются в 1,31… 1,55 раза.

Отечественные литературные данные не учитывают влияние температуры отработавшего сушильного агента на кормовую ценность продукта. В. Мальтри (В списке литры Мальтри вставить) указывает, что по мере увеличения температуры отработавшего сушильного агента с 80 до 180 оС, содержание переваримого протеина снижается со 100 % до 48 %, лизина – до 46%.

При высоких температурах происходит химическая реакция между углеводами и протеин содержащими соединениями. Эта реакция известна как реакция Майнарда. Протекание реакции, с одной стороны, обуславливает исчезновение этих соединениях и приводит к снижению в продуктах количества без азотистых экстрактивных веществ(БЭВ).

С другой стороны, под действием этой реакции снижается перевариваемость (БЭВ), так и сырого протеина, что, в свою очередь, значительно ухудшает кормовую ценность высушенных продуктов. Уменьшение уровня лизина при сушке кормов можно также рассматривать как реакцию Майнарда.

Из анализа имеющихся данных следует, что оптимальная длинна частиц материала не более 10 мм, при оптимальной температуре сушильного агента 50 оС. Нами проведён эксперимент по производству сухих зелёных кормов из подвяленной измельчённой массы на двух различных сушилках в сопоставимых условиях. Первой сушилкой взят серийный агрегат АВМ-1.5 АГ, а второй сушилкой служила наша лабораторная установка. Результаты по готовой продукции на сравниваемых сушилках приведены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Состав и питательность готовой продукции, полученной на разных сушилках (в 1 кг абсолютно сухого вещества корма)

Название сушилки Сырой протеин, % Клетчатка, % Каротин, мг Обменная энергия, МДж Кормовые еденицы
Лабораторная установка 20,00 17,30 192,40 10,94 0,970
АВМ – 1.5 АГ 11,42 30,55 148,52 8,81 0,621

 

Мягкие температурные режимы на экспериментальной сушилке способствовали получению готовой продукции более высокого качества, так, например, в ней, кормовых единиц, обменной энергии, каротина и протеина больше, соответственно, 1,54, 1,24, 1,3 и 1,75 раза, а содержание клетчатки снизилось в 1,76 раза. На рисунке 3 приведены существующие на сегодняшний день способы интенсификации сушки зелёных кормов.

ib_2016_10_5

Рисунок 3 – Способы, интенсифицирующие процесс сушки

 

Таким образом, предложенная нами технология включает все прямые способы, косвенный способ, базирующийся на естественной подсушке в поле и комбинированный способ, который включает более мелкое измельчение сырья для сушки.

В совокупности, выше указанные мероприятия позволят снизить прямые энергозатраты на производство сухого травяного корма до четырёх раз, энергоёмкость затрат труда и рабочего времени сократить в 1,85 раза.

По результатам лабораторного исследования нами определена оптимальная температура сушильного агента на получении сухого травяного корма (таблица 3).

Таблица 3 – Влияние различного температурного режима на состав и  питательность сухого измельчённого зелёного корма из клевера красного сорта «Конищенский» (в 1кг абсолютно сухого вещества корма1)

Температурный режим сушки, 0С Сырой протеин, % Клетчатка, % Каротин, мг Обменная энергия , МДж Кормовые единицы
Сушильного агента на входе в камеру Отработанного сушильного агента Нагрева корма
40 36,0 33,93 23,81 19,04 138,37 10,66 0,920
50 44,6 44,00 20,62 20,26 136,30 10,49 0,886
60 50,9 44,16 21,88 20,81 127,68 10,38 0,873
70 60,0 58,33 21,18 19,94 140,81 10,51 0,896
80 69,7 61,93 20,12 20,84 143,00 10,37 0,870
90 81,4 78,00 20,14 21,78 146,55 10,09 0,823
100 84,2 89,20 24,75 20,16 155,83 10,48 0,890

 

Внедрение выше предложенных мероприятий гарантируют получение высококлассных семян всех зерновых, кормовых, технических и других культур, независимо от складывающихся погодных условий уборки при резком снижении энергетических и денежных затрат. Примерно в четыре раза снижена неравномерность сушки.

Простота и надёжность данной сушилки обеспечивает её безотказную работу в течении всего уборочного периода. Обеспечена полная механизация всех работ по сушке зерна и по очистке сушильной камеры при переходе на обработку другой культуры. Сведены до минимума затраты труда и средств на подготовку сушилки к очередному сезону уборки.

На продовольственном и фуражном зерне всех культур не следует увлекаться высокой температурой сушильного агента. При температуре отработанного сушильного агента более 80 0С и в зерне происходит реакция Майнарда. При высокой температуре сушильного агента в результате реакции Майнарда перевариваемость протеина снижается до 44%, содержание лизина снижается до 64%. Кроме того, с повышением температуры сушильного агента резко растут и затраты энергии топлива на удаление из зерна одного и того же количества воды.

Энергосберегающая сушка обеспечена тем, что оптимальное значение относительной влажности отработавшего сушильного агента – около 98%, в процессе сушки автоматически корректируется скорость движения и температура сушильного агента. В середине процесса сушки, которую определяют по дисплею весоизмерительного устройства, меняют направление движения сушильного агента на противоположное (сверху в низ).

 Заканчивают сушку охлаждением материала подачей только окружающего воздуха, который участвует и выгрузке готовой продукции из сушильной камеры. Перечисленные выше операции гарантируют и получение однородной влажности у готовой продукции.

Таким образом применение на практике, разработанной нами технологии позволит получать семенной материал всех полевых культур с высокими показателями качества на любые цели.

А.С. КЛЮЧНИКОВ,  инженер кафедры МСХП  ФГБОУ ВО Ярославской ГСХА