Сушка нагретым воздухом и сушка при низкой температуре (также называемая сушкой при температуре окружающей среды или сушкой в магазине) используют два принципиально разных принципа сушки. Оба имеют свои преимущества и недостатки и иногда используются в сочетании, например, в двухступенчатых системах сушки.
Для сушки нагретым воздухом используются высокие температуры для быстрой сушки, и процесс сушки прекращается, когда среднее содержание влаги (MC) достигает желаемого конечного значения MC.
При низкотемпературной сушке целью является контроль относительной влажности (ОВ), а не температуры сушильного воздуха, чтобы все слои зерна в глубоком слое достигли равновесного содержания влаги (ЭМС).
В следующей таблице показаны основные различия:
В сушилках периодического действия с нагретым воздухом и неподвижным слоем горячий сушильный воздух поступает в массу зерна на входе, проходит через зерно, поглощая воду, и выходит из массы зерна на выходе. Зерно на входе сохнет быстрее, поскольку там сушильный воздух обладает наибольшей водопоглощающей способностью. Из-за мелкого слоя и относительно высоких скоростей воздушного потока сушка происходит во всех слоях зерновой массы, но быстрее всего на входе и медленнее всего на выходе (см. кривые сушки в таблице).
В результате образуется градиент влажности, который сохраняется и в конце сушки. Процесс сушки прекращают, когда среднее содержание влаги в зерне (пробы, отобранные на входе и выходе сушильного воздуха) сравняются с желаемой конечной влажностью. Когда зерно выгружается и расфасовывается в мешки, отдельные зерна уравновешиваются, что означает, что более влажные зерна выделяют воду, которую адсорбируют более сухие зерна, так что через некоторое время все зерна имеют одинаковый MC.
Однако повторное смачивание более сухих зерен приводит к растрескиванию, вызывающему разрушение зерен в процессе помола. Это объясняет, почему извлечение зерна при помоле и колосьях зерна, высушенного в сушилках периодического действия с неподвижным слоем, не является оптимальным. Один из способов минимизировать градиент влажности во время сушки — смешивать зерна в сушильном бункере после того, как пройдет примерно 60–80% времени сушки.
При низкотемпературной сушке целью управления сушилкой является поддержание относительной влажности сушильного воздуха на уровне равновесной относительной влажности (ERH), соответствующей желаемому конечному содержанию влаги в зерне или равновесному содержанию влаги (ЭМС). Влияние температуры минимально по сравнению с ОВ (табл. 2).
Если, например, желательна конечная MC 14%, следует ориентироваться на относительную влажность осушающего воздуха около 75%. На практике окружающий воздух можно использовать в дневное время в сухой сезон. Ночью и в сезон дождей достаточно небольшого предварительного нагрева окружающего воздуха на 3-6°К, чтобы снизить относительную влажность до необходимого уровня.
Сушильный воздух поступает в зерновую массу на входе и, проходя через зерновую массу, сушит влажное зерно до насыщения воздуха. Поглощая воду, воздух охлаждается на несколько градусов. На своем дальнейшем пути через массу зерна воздух не может поглотить больше воды, так как он уже насыщен, но он улавливает тепло, создаваемое дыханием, насекомыми и ростом грибков, и тем самым предотвращает нагрев еще влажной части зерна. Фронт высыхания глубиной в несколько сантиметров развивается и медленно движется к выходному отверстию, оставляя за собой высушенное зерно. После выхода фронта сушки из массы зерна процесс сушки завершается. В зависимости от исходной влажности, скорости воздушного потока, толщины зерна и свойств воздуха для сушки этот процесс может занять от 5 дней до нескольких недель.
Процесс низкотемпературной сушки очень щадящий и обеспечивает превосходное качество, сохраняя при этом высокую всхожесть. Поскольку используются очень низкие скорости воздуха (0,1 м/с) и не всегда требуется предварительный нагрев осушающего воздуха, удельная потребность в энергии является самой низкой среди всех систем сушки. Низкотемпературную сушку обычно рекомендуют в качестве второго этапа сушки риса-сырца с MC не более 18%. Исследования IRRI показали, что при тщательном управлении сушилкой даже свежесобранное зерно с MC 28% можно безопасно сушить в одноступенчатых низкотемпературных сушилках, если глубина бункера ограничена 2 м и скорость воздуха составляет не менее 0,1 м/с. Однако в большинстве развивающихся стран, где сбои в подаче электроэнергии по-прежнему являются обычным явлением, складирование зерна с высоким содержанием влаги насыпью без резервного источника электроэнергии для работы вентиляторов представляет собой значительный риск.
Время публикации: 16 мая 2024 г.