ГЛАВНАЯ из них — низкая отдача влаги по сравнению с зерновыми культурами
Плотная оболочка кукурузного зерна затрудняет процесс испарения. Влага, проникая в него преимущественно через зародыш, неравномерно распределяется всеми частями зерновки. Поэтому при сушке возникают неодинаковые внутренние напряжения, что приводит к различной усадке тканей и образованию внутренних трещин, которые не нарушают целостности оболочек.
Стержни початков всегда более влажные, чем само зерно, но при сушке интенсивнее испаряют влагу. После высушивания вилки на некоторое время оставляют в сушильной камере, где происходит перераспределение влаги и выравнивание влажности всей массы, поскольку немедленное охлаждение вызывает образование трещин в зернах.
Крупное зерно, имеющее плотную оболочку, медленно отдает влагу при сушке, поэтому одного цикла бывает недостаточно, чтобы высушить его до стандартной влажности (13—14 проц.). После первого цикла сушки зерно должно отлежаться 3—5 дней, чтобы влажность его оказалась равномерной во всей зерновке. После повторной проверки принимается решение о досушивании зернофуража или закладке его на хранение.
Влажное зерно требует постоянного контроля температуры. При повышении ее до 30 оС происходит усиленное дыхание зерновой массы без внешних изменений. Когда температура доходит до 38 оС, начинается брожение, может появляться солодовый запах, начинается поражение зерна грибами. При дальнейшем повышении температуры его оболочка темнеет, появляется сильный запах затхлости и гнилости.
Сушка иногда сдерживает процесс уборки, поскольку влажное зерно во избежание самосогревания должно быть обработано в течение 4 часов. Нагрев его в подвижном слое на шахтных сушилках допускается до 50 оС, барабанных — до 55 оС, при сушке в неподвижном слое — до 35 оС. При более высокой температуре снижается качество и питательная ценность зерна.
В процессе высокотемпературной сушки (более 60 оС) происходит окисление жира, в котором растворено большое количество витаминов и биологически активных веществ, обладающих лечебными и диетическими свойствами. Под влиянием высокой температуры снижается положительное действие жира на продуктивность животных и птицы. Так, в проводимых опытах по откорму молодняка свиней сбалансированными рационами с преобладанием кукурузы (более 72 проц.), среднесуточный прирост живой массы при высокотемпературной сушке зерна на АВМ составлял 500 г, а с использованием сушки по режиму семенного зерна (температура теплоносителя не более 55 оС) — 762 г. Затраты корма на 1 кг привеса составили соответственно 4,58 и 3,99 кг. И это не все недостатки данного способа сушки. К ним можно добавить меньшую переваримость корма и более высокую — в 1,5 раза — затратность. Расход жидкого топлива на сушку одной тонны зерна может составлять от 10 до 30 кг.
При послеуборочной обработке кукурузы стоимость сушки составляет 60—70 проц. При сушке кукурузы на семена предварительный прогрев и продувка сушильных камер, дифференцированные температурные режимы и рециркуляция нагретого воздуха позволяют сэкономить 25 проц. энергоносителей и ускорить сушку на 10 проц. при сохранении качества посевного материала.
Больше всего тепловой энергии требуется для семенной кукурузы. При выполнении этой технологической операции придерживаются мягких температурных режимов — снижают уровень нагревания, уменьшают интенсивность влагоиспарения и тщательно следят за состоянием зерновки. Однако все эти операции увеличивают затраты энергии.
Основным способом сушки семян кукурузы считается подсушивание зерна в початках в камерных сушилках периодического действия при следующих условиях: температурный режим — 35—50 оС в зависимости от влажности зерна, последовательная продувка камер, ритмичный график работы сушилки и реверсирования (когда проходит половина времени сушки в каждой камере). Расходы условного топлива не должны превышать 3,36 кг на один тонно-процент испаряемой влаги. В пересчете на плановую тонну максимальный расход условного топлива составляет 22—23 кг, то есть на испарение одного килограмма влаги расходуется 8,56 МДж тепла. Исходя из этого, КПД камерных сушилок составляет 30—35 проц. от теоретически возможного, а шахтных — 55—60 проц. Благодаря новым приемам сушки семенной кукурузы можно существенно снизить затраты тепловой энергии, уменьшить время этой технологической операции при полном сохранении качества семян. Добиться этого можно за счет предварительного прогрева початков, параллельной продувки камер, дифференцированного теплового режима, максимально допустимой температуры, реверсирования и рециркуляции отработанного теплоносителя.
Предварительный прогрев кукурузы основан на использовании повышенной температуры сушки на первом этапе, поскольку зародыш семени в стержне початка нагревается медленно. Как показали проведенные опыты, за счет прогревания початков при температуре 50 оС на 7 часов сокращается время сушки, на 10,9 проц. увеличивается скорость влагоотдачи зерна, на 22,5 проц. повышается производительность по сравнению с типовой технологией сушки в обычном режиме.
При прогревании початков температура в насыпи не превышала 39 оС, а температура зерна — 35 оС. Поэтому качество семян сохранялось: показатели лабораторной и полевой всхожести, а также урожайности были аналогичны тем, что получены при обычном режиме сушки по типовой технологии. При этом наиболее эффективным является прогревание початков в сушилках с небольшим количеством камер (2—4, иногда до 6). В этом случае прогрев початков совпадает с началом их сушки, что позволяет применять оптимальные тепловые режимы в зависимости от влажности зерна.
Другим вариантом является прогревание початков, которые находятся в бункерах временного хранения. Здесь работает единая система «бункер — сушилка», которая постоянно функционирует по мере завершения сушки в камерах и их загрузки нагретыми из бункера. Прогревание початков в бункере осуществляется посредством отработанного теплоносителя, который может иметь температуру 30—40 оС, относительную влажность 28—70 проц. В течение 30-часового нагрева и подсушки початков в бункере влажность зерна снижается примерно на 6 проц., а стержней — на 4 проц.
Типовые температурные режимы сушки кукурузы, которые применяют на практике, были разработаны теоретически исходя из характеристики динамики термостойкости семян. Максимально допустимые температуры при этом были установлены с учетом продолжительности нагрева зерна и влажности. Как показали опыты, такой подход не соответствует особенностям сушки зерна семенной кукурузы в производственных условиях. Во-первых, согласно расчетам, разница по температуре между прогретым воздухом и зерном составляет 4 оС, однако на практике получаются несколько иные результаты. Во-вторых, основные параметры сушки — влажность, температура нагрева зерна и скорость фильтрации характеризуются неодинаковыми показателями в разных слоях початков. В-третьих, скорость отдачи влаги зерном отличается и зависит от физико-механических и теплофизических свойств початка и зерновки. Кроме того, необходимо учитывать неадекватную термостойкость семян в зависимости от его сортовых особенностей, а также уборочной влажности и спелости.
Дифференцированный режим сушки. С помощью дифференцированных тепловых режимов производительность сушилки увеличивается на 20—30 проц. и более. В случае применения его ступенчатым или постепенным повышением температурных режимов не выявлено выше указанных недостатков. При постепенном повышении температуры соответственно возрастала скорость подсушивания семян. Такие условия наиболее благоприятны для получения их высокого качества. Но при постепенном повышении температуры нужно регулярно контролировать параметры сушки.
При ступенчатом режиме с каждым повышением температуры ее показатели должны совпадать с уровнем влажности зерна в пограничных слоях насыпи — верхнем или нижнем, в зависимости от направления продувки сушильных камер. Результативность такого режима довольно высокая и приближается к показателям с постепенным повышением температур. Исследования, проведенные в Украине, показали, что с помощью дифференцированных режимов можно увеличивать среднюю температуру сушки на 2—3 оС, повысить производительность сушильных камер.
При этом очень важное значение имеет максимально допустимая температура сушки, которая в камерных кукурузосушилках связана сложной зависимостью с нагревом зерна. Зависимость определяется рядом параметров, таких как удельный расход и скорость фильтрации теплоносителя в насыпи початков, объем его рециркуляции и частота реверсирования. Температуру сушки можно существенно повышать за счет увеличения частоты реверсирования в момент максимального нагрева початков. На основе определенных параметров теплового режима — температуры агента сушки 50—55 оС при частоте реверсирования 30 мин. — установлено его влияние на технико-экономические показатели работы сушилки и качество семян.
Применение такой технологии увеличивает среднюю скорость сушки семян кукурузы на 20—27 проц., а производительность сушильной камеры — на 15—21 проц., обеспечивает высокие посевные и урожайные свойства семян по сравнению с типовым режимом. Однако такой режим можно применять только для семян гибридов кукурузы с уборочной влажностью зерна до 30—32 проц.
Рециркуляция отработанного теплоносителя. Существенным резервом снижения энергопотребления является рециркуляция отработанного теплоносителя, который при выходе из сушилки может иметь высокий потенциал испарения влаги. В режиме рециркуляции расход топлива снижается на 26 проц.
Для перевода сушилки в режим рециркуляции применяют систему каналов, через которые теплоноситель подается и возвращается обратно. Наиболее эффективной оказалась двухканальная система с перекидным клапаном, который позволяет подавать отработанный воздух в обратном направлении, а также менять направление продувки. Режим рециркуляции возможен при разных способах работы сушилки: цикличном — с остановкой на загрузки и выгрузки, и бесцикличном — в режиме постоянного действия.
При цикличной работе сушилки в течение первых 20—30 часов сушки отработанный теплоноситель активно насыщается влагой, при этом его относительная влажность составляет 75—100 проц., а температура — 15—30 оС (при подаче 40—45 оС). По истечении указанного времени относительная влажность отработанного теплоносителя составляет 60 проц. и ниже, а температура повышается до 30—35 оС, поэтому его можно использовать в режиме рециркуляции. При бесцикличной работе каждое включение вновь загруженной камеры изменяет показатели отработанного теплоносителя сушки — его температура снижается на 5—8 оС, а относительная влажность повышается на 12—18 проц. в зависимости от состояния початков в камерах. Это продолжается 5—8 часов, после чего отработанный теплоноситель имеет относительную влажность 50—58 проц., температуру 31—33 оС.
Режим рециркуляции был опробован в Украине во время работы переоборудованной многокамерной сушилки СКПМ-18. Использовалось газообразное топливо. Влажность зерна гибридов кукурузы, а также их родительских форм составляла 30—35 проц. Объем отработанного теплоносителя, который направляли на рециркуляцию, был в пределах 30—70 проц. в зависимости от влажности зерна и времени сушки.
Сушка в режиме рециркуляции существенно улучшает технико-экономические показатели сушилки. Расход топлива снизился на 26 проц., электроэнергии — на 5 по сравнению с контрольным вариантом. Использование отработанного теплоносителя практически не влияло на качество семян — их всхожесть и урожайность оставались на высоком уровне.
До сих пор во многих случаях для сушки семенной кукурузы по инструкции применяют энергозатратные тепловые технологии, а камерные сушилки кукурузы относятся к сушильным агрегатам с низким коэффициентом полезного действия. Поэтому для энергосбережения и повышения производительности рекомендуется предварительный прогрев и параллельная продувка сушильных камер, задействовать дифференцированные температурные режимы, в том числе на уровне максимально допустимых.
Технология сушки кукурузных початков. Семенную кукурузу иногда сушат в початках, потому что трудно обмолотить высоковлажные растения без повреждения зерна. В некоторых случаях початки сушат до W=16—20 проц. Затем их обмолачивают и окончательно сушат зерно.
Кукурузу в початках часто подвергают сушке с помощью подогретого или неподогретого воздуха. Он должен проходить через всю зерновую массу кукурузы равномерно. При сушке кукурузы подогретым воздухом с температурой 16—26 оС снижение влажности происходит очень медленно. Большинство сушильных установок рассчитано на работу при температуре выше температуры окружающего воздуха приблизительно на 15—20 оС (т.е. 33—44 оС), некоторые сушилки работают при температуре 93 оС.
Очищенные или неочищенные початки доставляют на стационарный пункт. С завальной ямы или площадки с помощью транспортера початки подают в сортировочный цех, а затем загружают в хранилище-сушилку. Там их обдувают холодным или нагретым воздухом из воздухоподогревателя. В сушильную камеру загружают первую партию початков кукурузы с разницей по содержанию влаги в интервале не более 5. Температура подогретого воздуха на выходе из вентилятора должна быть не более 40 °С. Когда влажность зерна кукурузы в початках достигает 13 проц., процесс сушки прекращается.
Опыт Украины. По данным УкрНИИ зернового хозяйства, семенные початки можно сушить конвективным методом в неподвижном слое при двухстороннем продувании (на кукурузообрабатывающих заводах) при температуре 45—50 оС. При начальной влажности зерна 23—35 проц. и конечной — 13,5—14,5 проц. длительность сушки колебалась в пределах 25—50 часов. Для початков влажностью выше 22 проц. устанавливали температуру 45 оС в течение первых 8—12 часов, а затем досушивали их при более высокой (50 оС ). В таком случае сохраняется, а в отдельных случаях и повышается всхожесть семенной кукурузы.
Обработка ее в зерне влажностью 22—24 проц. в сушилках шахтного типа при ступенчатых режимах и температуре газовоздушной смеси на первой ступени 45—68 оС, на второй — 50—70 оС, третьей 55—70 оС, соответственно, температура нагрева зерна — 20—30, 28—35 и 30—38 оС, влажность его снижалась до14—16 проц., сохранялась и в отдельных случаях повышалась энергия прорастания и всхожесть. Проверка полевой вспашки подтвердила, что при посеве просушенных семян получались равномерные всходы и происходило дружное развитие растений.
При влажности зерна выше 20 проц. применяют ступенчатый режим или двух-, трехступенчатый пропуск через сушилку. При первой ступени или первого прогрева температура теплоносителя должна быть ниже на 10 оС, а нагрева зерна — ниже на 5 оС .
Александр КЛОЧКОВ, доктор технических наук, профессор УО «Белорусская государственная сельскохозяйственная академия»
