|
Глава 1.
СЕМЕНА ПОДСОЛНЕЧНИКА КАК ОБЪЕКТ СУШКИ Характеристика семян подсолнечника
Важным физико-механическим свойством семян подсолнечника как объекта сушки является сыпучесть, характеризующаяся углом естественного откоса. Определяющее значение на сыпучесть семян подсолнечника оказывают влажность семян, содержание посторонних примесей и их характер, а также поверхность, по которой перемещаются семена. Угол естественного откоса сухих семян подсолнечника колеблется от 27 до 35°, влажных — до 42°, а высоковлажных и засоренных (засоренность до 8%) достигает 55°, что значительно выше, чем у злаковых культур. Эти особенности семян подсолнечника вызывают определенные трудности при их поточной обработке. Легковесные семена, имея повышенный коэффициент внутреннего трения, на некоторых участках технологической схемы передвигаются медленнее, чем зерно колосовых культур или кукурузы. Поэтому при работе с семенами подсолнечника трубы зерносушилок должны иметь больший диаметр и их устанавливают под большим углом наклона.
Трудности обработки семян подсолнечника связаны с физическими особенностями и отличием их от злаковых культур. Так, насыпная плотность семян подсолнечника, поступающего на хлебоприемные предприятия, в зависимости от влажности и засоренности колеблется в пределах 326. 440 кг/м3, т. е. вдвое меньше, чем у пшеницы, поэтому и в 2 раза меньше масса семян, поступающих в сушилку.
Наличие воздушной прослойки между ядром и плодовой оболочкой семян, а также значительное содержание жира является причиной более низкой скорости витания семян подсолнечника, чем для зерна. Скорость их витания изменяется от 4 до 8,0 м/с, в то время как для риса 8,9. 9,5 м/с, пшеницы 9,0. 11,5, кукурузы 12,5. 14,0 м/с. Поэтому во избежание выноса полноценных семян из коробов шахты и камеры нагрева сушилки скорость агента сушки должна быть ниже, чем при сушке зерновых культур.
Удлиненная форма семянок- подсолнечника и сравнительно шероховатая поверхность обусловливают большую скважистость. Так, скважистость подсолнечника колеблется в пределах 60.
80%, а риса 50. 65, пшеницы 35. 45 и кукурузы 35. 55%. Следовательно, семена подсолнечника, имея большую скважистость, оказывают меньшее сопротивление при прохождении агента сушки в сушилках и сушатся быстрее, чем сесена других культур.
Гигроскопичность — одно из важнейших свойств зерна, определяющих режимы его хранения и сушки. Для семян подсолнечника как капиллярно-пористых коллоидных тел характерны все формы связи, которые, по классификации академика Л.А. Ребиндера, подразделяются на химическую, физико-химическую и механическую. В процессе сушки семян их основные физические и химические свойства должны сохраниться, следовательно, химически связанную влагу не надо удалять.
Влажность семян подсолнечника, при которой остается химически и адсорбционно связанная влага, часто называют критической. Эта влага не участвует в жизненных процессах, не может быть использована большинсвом микроорганизмов для поддержания своей жизнедеятельности и поэтому не влияет на стойкость семян подсолнечника в процессе хранения. Следовательно, сушить семена необходимо до такой влажености, чтобы в них оставалась преимущественно адсобционно связанная вода.
При всех равных условиях равновесная влажность масличных культур в 2 раза меньше, чём зерновых. Это объясняется меньшим содержанием в семенах масличных культур гидрофильных коллоидов и наличием большого количества жира. С увеличением содержания масличности в семенах равновесная влажность подсолнечника уменьшается, так как с повышением масличности уменьшатся содержание гидрофильных веществ и соответственно увеличивается содержание гидрофобных.
Значительное содержание оболочки в подсолнечнике и ее высокая гигроскопичность являются предпосылками для разработки рациональных осциллирующих режимов — чередования сушки, охлаждения и отволаживания. Например, применение чередования интенсивной продувки и отволаживания, во время которого влага концентрируется в оболочке, приводит к интенсификации влагоотдачи при сушке, так как влагопроводность оболочки выше, чем ядра, и зона испарения находится у поверхности.
Равновесная влажность составных частей семян неодинакова: она больше у оболочки (лузги) и меньше у ядра. Равновесная влажность семян занимает промежуточное положение. Содержащиеся в массе семян подсолнечника органические и сорные примеси обладают большой гигроскопичностью. При одной и той же относительной влажности и температуре воздуха равновесная влажность органических сорных примесей больше равновесной влажности семян в 1,8 раза.
Основными теплофизическими характеристиками, определяющими теплообменные свойства масличных семян, являются теплоемкость, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности. Теплофизические характеристики, определяющие скорость протекания процессов нагрева и охлаждения, различны для отдельных семянок и семенной массы, но в обоих случаях зависят прежде всего от размеров семянок, их влажности, химического состава, масличности, лузжистости и температуры. На теплофизические показатели семенной массы большое влияние оказывают количество и состав содержащихся в ней примесей.
При увеличении влажности семян подсолнечника до 17,8% теплоемкость возрастает по линейному закону. Повышение влажности да 11 % приводит к увеличению коэффициента теплопроводности, дальнейшее повышение влажности не влияет на изменение величины этого коэффициента. Коэффициент температуропроводности семян при увеличении влажности до 11% возрастает, а при дальнейшем увеличении снижается.
Значение теплофизических характеристик семенной массы гораздо ниже, чем отдельных семянок, вследствие значительного содержания в ней воздуха.
Технология сушки семян подсолнечника
Для семян подсолнечника различают четыре состояния по влажности: сухое до 7,0%, средней сухости свыше 7,0 до 8,0%, влажное свыше 8,0 до 9,0%, сырое свыше 9,0%. В семенах сухих и средней сухости почти нет свободной влаги, и хранить их можно длительное время.
Семена подсолнечника при поступлении на хлебоприемные предприятия и маслозаводы по качеству должны отвечать требованиям базисных или ограничительных кондиций (табл. 1.).
Специфические свойства семян подсолнечника как объекта сушки, неоднородность семянки (наличие ядра, плодовой и семенной оболочек), естественная неоднородность семян по размерам, массе и влажности, низкая прочность плодовой оболочки, влагоинерционность, низкая теплопроводность, термолабильность белковой и липидной частей системы, повышенная пожарная опасность предъявляют особые требования к способу сушки и к конструкции сушильных устройств. При сушке не должно ухудшаться качество и уменьшаться выход масла, не должно происходить растрескивания лузги и увеличения масличной примеси. Не допускается увеличение в процессе сушки кислотного и йодного чисел жира, изменение вкусовых и пишевых достоинств подсолнечного масла.
Одним из наиболее рациональных методов улучшения технологических своцств, сохранения качества и повышения стойкости семян подсолнечника в процессе хранения является тепловая сушка.
При сушке семян подсолнечника большое значение имеет не только температура нагрева семян, но и продолжительность ее воздействия. Значения коэффициентов теплопроводности, температуропроводности для единичной семянки значительно отличаются от тех же показателей для плотного слоя. Для быстрого нагрева семян необходима такая конструкция сушильного аппарата, в котором бы обеспечивался нагрев каждой единичной семянки в отдельности. В этом случае можно значительно поднять температуру агента сушки при снижении продолжительности нагрева до нескольких сеИунд. Кратковременное высушивание семян подсолнечника при более высокой температуре предпочтительнее, чем медленное высушивание при низкой.
Чтобы превратить 1 кг воды в пар, необходимо затратить около 2680 кДж тепла. При сушке фактически затрачивается на испарение 1 кг воды 5020. 6280 кДж в шахтных сушилках и 3670. 4490 кДж в рециркуляционных. При сушке семян подсолнечника необходим обоснованный выбор температурных режимов. Сушка должна протекать с минимальными затратами тепла и электроэнергии, с максимальной скоростью удаления влаги при наилучших технологических свойствах высушенного материала.
Сушка представляет собой комплекс одновременно протекающих и влияющих друг на друга явлений. Это — перенос тепла от агента сушки к высушиваемому материалу через его поверхность, испарение влаги, перемещение влаги внутри материала, перенос влаги с поверхности материала в сушильную зону.
На испарение влаги влияют в основном два процесса: влаго-проводность и термовлагопроводность, которые характеризуют внутренний тепло- и влагоперенос во влажном материале. При испарении влаги поверхностные слои подсушиваются. Создается градиент влагосодержания, т. е. внутри материала влаги больше, чем на поверхности. Это явление приводит к перемещению влаги из внутренних слоев к поверхностным слоям и называется вла-гопроводностью. Причем это перемещение тем интенсивнее, чем выше температура материала. Отсюда вытекает основное правило сушки: необходимо в начале сушильного процесса поддерживать максимально допустимую температуру материала, при которой не наблюдается ухудшения пищевых, технологических, семенных и других достоинств семян подсолнечника.
Но влага перемещается не только благодаря градиенту влагосодержания, она перемещается и благодаря градиенту температур (термовлагопроводности), т. е. влага перемещается от малонагретого участка к более нагретому, или, иными словами, влага перемещается по направлению потока тепла.
Применение того или иного способа сушки может способствовать в одном случае совпадению направления перемещения влаги
как в результате влагопроводности, так и термовлагопроводности, а в другом случае процесс испарения влаги в результате влагопроводности тормозит процесс испарения влаги в результате термовлагопроводности. В первом случае процесс испарения влаги будет протекать значительно интенсивнее, чем во втором. Для того чтобы эти процессы испарения влаги совпадали по направлению, необходимо, чтобы температура поверхности семянки подсолнечника была ниже температуры внутри ядра. Сушка будет значительно тормозиться, когда температура поверхности семянки выше температуры внутри ядра.
При сушке семян подсолнечника в шахтных прямоточных сушилках явление термовлагопроводности препятствует перемещению влаги изнутри к поверхности и интенсивность потока влаги равна разности между интенсивностью потока влаги в результате влагопроводности и интенсивностью потока влаги в результате термовлагопроводности. При рециркуляционной сушке влага испаряется как под воздействием процесса влагопроводности, так и под воздействием термовлагопроводности.
Температура материала в процессе сушки не равна температуре агента сушки. В первом периоде сушки температура материала равна температуре смоченного термометра, поэтому можно применять высокие температуры агента сушки. Например, при температуре воздуха 200° С и влагосодержании его 0,008 кг/ кг температура смоченного термометра, а следовательно, и температура материала равна 47° С. При повышении температуры воздуха до 350° С при данном влагосодержании температура смоченного термометра увеличивается до 60° С.
При кратковременном нагреве материала температуру агента сушки можно значительно повысить. Пределом является температура, при которой температура испарения (температура смоченного термометра) будет равна или близка к допустимой температуре нагрева материала.
При высокой температуре агента сушки прогрев семян до допустимых температур и испарение влаги с поверхности происходят в течение нескольких секунд. Дальнейший подвод тепла нецелесообразен. Таким образом, для максимального использования тепла и сохранения качества семян рекомендуется применять максимально возможные температуры агента сушки при небольшой продолжительности нагрева.
KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ
|
