ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
Применяемые на практике технологии тепловой сушки зерна еще не в полной мере отвечают современным возрастающим требованиям к обеспечению полной сохранности качества высушиваемого зерна и снижению энергозатрат на сушку.
В соответствии с принципами системного анализа разработана классификация применяемых технологий тепловой сушки зерна как систем, группирующая их по составу функциональных подсистем – методу теплоподвода, состоянию зернового слоя, способу организации процесса сушки, виду сушильного агента, кратности его использования, режиму сушки. Предложенная схема позволяет разграничить и оценить разнообразные технологии зерносушения, прежде всего, по интенсивности теплового воздействия на зерно, оказывающего решающее влияние на характер и глубину происходящих изменений технологических свойств зерна, а также по удельным энергозатратам на сушку.
Проведены экспериментально-аналитические исследования кинетики сушки зерна. Выявлены закономерности кинетики сушки зерна разных культур как основы совершенствования технологии сушки. Установлено, что в области гигроскопического влагосодержания, наиболее характерной для практики зерносушения, сушка протекает с убывающей скоростью испарения влаги при непрерывном возрастании температуры зерна, что свидетельствует об углублении зоны испарения внутрь зерна.
Впервые установлена количественная зависимость скорости нагрева высушиваемого зерна от температуры сушильного агента; получены эмпирическое уравнение для расчета максимальной скорости сушки зерна в начальный момент времени сушки и уравнение кривой сушки по методу приведенной скорости сушки.
При сушке зерна агентом повышенного влагосодержания в начальной стадии процесса отмечается небольшое увлажнение поверхности зерна за счет частичной конденсации водяного пара из агента сушки. Дальнейшая сушка зерна протекает с убывающей скоростью. Явление конденсации водяных паров оказывает положительное влияние на качество высушиваемого зерна. Наличие свободной влаги на поверхности зерна уменьшает вероятность ее перегрева и пересушивания.
Выявленный характер распределения температурного поля в плотном гравитационно движущемся слое высушиваемого зерна свидетельствует о неравномерности нагрева зерна по толщине слоя, значительно уменьшающейся со снижением температуры сушильного агента и повышением его влагосодержания. Полученные данные используются при обосновании пониженных температурных режимов и режимов сушки зерна агентом повышенного влагосодержания.
Определен характер изменения в процессе сушки зерна основных кинетических характеристик – температурного коэффициента сушки, критериев Ребиндера и Коссовича, устанавливающих связь между тепло- и массообменном и режимными параметрами процесса. Полученные данные свидетельствуют о целесообразности смягчения температурных режимов с позиций повышения энерготехнологической эффективности сушки.
Исследовано влияние режима сушки на соотношение интенсивностей внешнего и внутреннего влагопереноса, характеризуемое критерием Кирпичева. Установлено, что критерий Кирпичева имеет максимальную величину в начале процесса сушки, что свидетельствует о наибольшей вероятности трещинообразования в зерне. Определены значения максимального градиента влагосодержания в зерне при различной температуре сушильного агента и начальном влагосодержании зерна. Установлено, что влияние начального влагосодержания зерна на величину градиента влагосодержания особенно резко проявляется при температуре агента выше 100°С.
Показана технологическая нецелесообразность необоснованного повышения температуры сушильного агента, нередко применяемого на практике с целью ускорения процесса сушки. Наряду с риском ухудшения качества зерна оно приводит к уменьшению возможного снижения влажности зерна на один цикл сушки, что обусловлено опережающим темпом нагрева зерна над испарением влаги. Особенно при этом следует учитывать возможные негативные последствия от перегрева и пересушивания поверхности каждого отдельно взятого зерна.
Предложен методологический подход к оптимизации режимов сушки зерна в плотном гравитационно движущемся слое. Разработана методика кинетического расчета длительности сушки зерна, основанная на совместном решении системы уравнений кривых сушки и температурных кривых с учетом ограничений, обусловленных предельно допустимым нагревом зерна. Расчет проводится по методу обратных задач, при котором из совокупности режимных параметров, ограниченной областью их возможных значений, выбираются такие, при которых обеспечивается наиболее полное сохранение качества зерна и наименьшие энергозатраты на сушку. Разработанная методика позволяет определить границы возможного снижения влагосодержания зерна за один цикл сушки, ограничиваемого предельно допустимой температурой нагрева зерна. Полученное математическое описание кинетики сушки зерна может служить основой алгоритма автоматизированного управления процессом сушки зерна путем изменения температуры сушильного агента.
На основе исследования комплекса технологических свойств высушиваемого зерна разных культур (пшеница, рожь, ячмень, овес, кукуруза, просо, гречиха, горох, семена подсолнечника) получены данные о значениях предельно допустимых температур нагрева зерна применительно к реальным условиям сушки в промышленных установках различных типов. Полученные данные учтены в разработанной ГНУ ВНИИЗ «Инструкции по сушке зерна, семян масличных культур и эксплуатации зерносушилок» (1995г.) в части режимов сушки зерна пшеницы, кукурузы, гороха и семян подсолнечника.
Расширены сведения о потенциально возможном загрязнении высушиваемого зерна канцерогенно-опасными веществами; получены новые данные о степени загрязнения зерна разных культур (пшеницы, ржи, овса и гороха) на зерносушилках разных типов (ДСП-32от, РД-2х25, А1-УЗМ, А1-УЗМ-01, А1-ДСП-50), работающих с использованием различных видов топлива (дизельного топлива, смеси тракторного керосина с химическим адсорбентом, природного газа). Впервые в высушиваемом зерне наряду с бензапиреном определено содержание нитрозаминов, также представляющих значительную канцерогенную опасность. Разработана система мероприятий по предотвращению загрязнения высушиваемого зерна вредными канцерогенными веществами. Реализация на практике разработанных мероприятий имеет важное социальное значение.
Научно обоснованы и практически апробированы на 12 предприятиях хлебопродуктов методы и способы повышения энерготехнологической эффективности тепловой сушки зерна разных культур путем применения:
- прямоточной сушки при пониженных температурных режимах с возможностью увеличения влагосъема за один пропуск зерна через сушилку;
- прямоточной сушки агентом повышенного влагосодержания и пониженной температуры;
- прямоточной сушки с предварительным нагревом зерна и последующей сушкой при пониженных температурных режимах;
- прямоточной сушки с предварительным нагревом зерна агентом повышенного влагосодержания и последующей сушкой при пониженных температурных режимах;
- рециркуляционной сушки с предварительным нагревом зерна и применением на стадии сушки пониженных температурных режимов, в т.ч. с использованием агента повышенного влагосодержания.
Разработанные методы и способы повышения эффективности сушки зерна могут быть применены не только при реконструкции действующего, но и при создании нового зерносушильного оборудования.
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ
ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК
Котова (Савченко) С.В. Эффективный метод сохранения качества высушиваемого зерна [Текст] / Котова (Савченко) С.В. // Хлебопродукты. – 1990.- № 6. – с.3
Резчиков В.А . Анализ зерносушильного парка России [Текст] / Резчиков В.А., Савченко С.В. // Хлебопродукты. - 2006. – №1. - с.3-5.
Резчиков В.А. Как предотвратить загрязнение зерна при сушке [Текст] / Резчиков В.А., Котова (Савченко) С.В. // Комбикормовая промышленность. – 1995. – №3.- с.18-20.
Резчиков В.А. Проблемы обеспечения качества и безопасности высушиваемого зерна [Текст] / Резчиков В.А., Савченко С.В. // Хлебопродукты. - 2007. – №7. - с.44-46.
Резчиков В.А. Совершенствование технологии сушки зерна крупяных культур [Текст] / Резчиков В.А. , Савченко С.В. // Хлебопродукты. - 2008. - №7. - с.45-47.
Резчиков В.А. Совершенствование сушки зерна [Текст] / Резчиков В.А., Савченко С.В. //Хлебопродукты. - 2005. – №5. - с.44-45.
Савченко С.В. Кинетическая модель оптимизации режима сушки зерна [Текст] / Савченко С.В.// Хлебопродукты. - 2009. - №7. – с.38-39.
Савченко С.В. Совершенствование технологии сушки пшеницы на зерносушилках А1-ДСП-50 [Текст] / Савченко С.В. // Хлебопродукты. - 2008. – №4. - с.52-53.
Савченко С.В. Термоустойчивость пшеницы при сушке [Текст] / Савченко С.В. // Хлебопродукты. - 2007. – №5. - с.56-57.
Брошюры, учебники, учебные пособия
Котова (Савченко) С.В. Проблемы экологической безопасности сушки зерна [Текст] / Котова (Савченко) С.В. // Обз.инф., Серия: Элеваторная пром-ть.- М.: ЦНИИТЭИ хлебопродуктов, 1994. – 23 с.
Резчиков В.А. Технология сушки зерна разных культур на сушилках А1-ДСП-50 [Текст] / Резчиков В.А., Котова (Савченко) С.В. // Обз.инф., Серия: Элеваторная пром-ть. – М.: ЦНИИТЭИ «Хлебпродинформ», 1996. – 42 с.
Резчиков В.А. Технология зерносушения (учебник для вузов) [Текст] / Резчиков В.А., Налеев О.Н., Савченко С.В./ Под ред. В.А.Резчикова. - Алматы: Изд. Алматинского технологического университета, 2000. – 363 с.
Резчиков В.А. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию зерносушильного оборудования (для студентов специальности 170600 (260601) «Машины и аппараты пищевых производств») [Текст] / Резчиков В.А., Савченко С.В. - М.: Изд. комплекс МГУПП, 2006.- 39 с.
Резчиков В.А. Элеваторы, склады и зерносушилки: учебное пособие [Текст] / Резчиков В.А., Савченко С.В. - М.: Изд.комплекс МГУПП, 2007.- 108 с.
Публикации в других источниках информации
Вишневская Е.П. Исследование рециркуляционной сушки семян подсолнечника с предварительным нагревом в кипящем слое [Текст] / Вишневская Е.П., Теребулина Н.А., Сыроедов В.И., Резчикова (Савченко) С.В. - Деп. ВИНИТИ, 19.04.84, №442-зг-Д84, № 9, с.73. (8 стр.)
Котова (Савченко) С.В. Повышение эффективности сушки зерна крупяных культур [Текст] / Котова (Савченко) С.В., Налеев О.Н., Пизняк И.Ф. // Науч. конф., посвящ. 60-летию МТИПП: сб.материалов, г. Москва, МТИПП, 1991. – М.:1991. - Секция: Хранение и технология переработки зерна. – с.110-111.
Котова (Савченко) С.В. Применение вихревой камеры для предварительного нагрева и интенсификации сушки пшеницы [Текст] / Котова (Савченко) С.В. - Деп. ВИНИТИ, 23.01.87, № 727-хб, № 4, с.173. (6 стр.)
Котова (Савченко) С.В. Расчет рациональных режимов сушки зерна [Текст] / Котова (Савченко) С.В. // Научно-технические достижения и передовой опыт в отрасли хлебопродуктов: сб.ст. – М.: ЦНИИТЭИ ВНПО «Зернопродукт»,1991.- вып.4. - с.1-7.
Котова (Савченко) С.В. Совершенствование технологии сушки зерна пшеницы [Текст] / Котова (Савченко) С.В. // Пути повышения качества зерна и зернопродуктов, улучшения ассортимента крупы, муки и хлеба: сб. материалов Всесоюзной науч.конф., г. Москва, ВНИИЗ, 17-19 октября 1989. - М.: ЦНИИТЭИ хлебопродуктов, 1991. - 160 с. - т.1. - с.147-149.
Котова (Савченко) С.В. Сушка пшеницы агентом различного влагосодержания [Текст] / Котова (Савченко) С.В. - Деп.ВИНИТИ, 11.06.87, № 792-хб, № 9, с.172 (12 стр.)
Котова (Савченко) С.В. Сушка пшеницы при пониженных температурах на зерносушилках ДСП-32-от [Текст] / Котова (Савченко) С.В. // Научно-технические решения и передовой опыт в отрасли хлебопродуктов: сб.ст.- М.: ЦНИИТЭИ ВНПО «Зернопродукт», 1990. - вып.11. - с.1-3.
Налеев О.Н. Моделирование процесса и расчет режимов сушки зерна [Текст] / Налеев О.Н., Резчиков В.А., Котова (Савченко) С.В. // Научно-практическая и методическая конференция, посвящ. 30-летию Алматинского технологического института: сб. материалов, г.Алматы, 3-4 октября 1996г. /Под ред. акад. МИА и АН ВШК, д.х.н., проф. Кулажанова К.С. – Алматы: Алматин. технол. ин-т, 1996. – 242 с. – с. 81-82.
Налеев О.Н. Повышение технологической эффективности процесса сушки зерна проса [Текст] / Налеев О.Н., Пизняк И.Ф., Котова (Савченко) С.В. //Пищевая технология и сервис. - Алматы. – 1997. – вып.1. – с.6-9.
Налеев О.Н. Ресурсосберегающие способы сушки зерна [Текст] / Налеев О.Н., Савченко С.В. // Вестник НПЦ перерабатывающей и пищевой пром-ти: сб.ст.- Алматы: НПЦ перерабатывающей и пищевой пром-ти, 2004.– №2. - с.7-11.
Налеев О.Н. Совершенствование методики выбора режимов сушки зерна [Текст] / Налеев О.Н., Котова (Савченко) С.В. // Пищевая технология и сервис. - Алматы. – 1996. – вып.1. – с.51-55.
Налеев О.Н. Совершенствование технологии сушки проса [Текст] / Налеев О.Н., Пизняк И.Ф., Котова С.В. // Научно-практическая и методическая конференция, посвящ. 30-летию Алматинского технологического института: сб.материалов, г.Алматы, 3-4 октября 1996г. /Под ред.акад. МИА и АН ВШК, д.х.н., проф. Кулажанова К.С. – Алматы: Алматин. технол. ин-т, 1996. – 242 с. – с. 86-87.
Резчиков В.А. Обоснование режимов временного хранения до сушки объединенных партий проса разной влажности [Текст] / Резчиков В.А., Котова (Савченко) С.В. , Бравичева Н.А. // Научно-технические достижения и передовой опыт в отрасли хлебопродуктов: сб.ст. - М.: ЦНИИТЭИ «Хлебопродинформ», 1995. - вып.4. - с.3-9.
Резчиков В.А. Проблемы обеспечения высокого качества и безопасности высушиваемого зерна [Текст] / Резчиков В.А., Савченко С.В. // Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации: сб.докладов Всерос. научно-технической конф.-выставки, г.Москва, ноябрь 2003 г./ Моск. гос. университет пищевых производств. – М.:МГУПП, 2003. - М.: Изд. комплекс МГУПП, 2003. - 485 с.- с.78-80.
Резчиков В.А. Проблемы обеспечения качества и безопасности зерна при сушке [Текст] / Резчиков В.А. , Савченко С.В. // Качество зерна, муки, хлебобулочных и макаронных изделий («Качество-2006»): сб.материалов III Межд. конф., г.Москва, Международная промышленная академия, 5-7 декабря 2006 г. – М.: Пищепромиздат, 2006. – 234 с.- с.57- 59.
Резчиков В.А. Проблемы энергосбережения и сохранения качества зерна при сушке [Текст] / Резчиков В.А., Савченко С.В. // Научные труды МГУПП: сб.ст.– М.: Изд. комплекс МГУПП, 2005. - Том 1. - 388 с.- с.173-178.
Резчиков В.А. Развитие теории, технологии и практики сушки зерна [Текст] / Резчиков В.А., Савченко С.В. // Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации. Эффективное использование ресурсов отрасли: сб.докладов VI науч.-тех. конференции, г.Москва, 18-19 ноября 2008г. / Моск. гос. университет пищевых производств. – М.: Изд. комплекс МГУПП, 2008. – 300 с. – с.177-183.
Резчиков В.А. Совершенствование сушки зерна крупяных культур [Текст] / Резчиков В.А., Налеев О.Н., Пизняк И.Ф., Котова (Савченко) С.В. //Научно-технические достижения и передовой опыт в отрасли хлебопродуктов: сб.ст.- М.: ЦНИИТЭИ «Хлебопродинформ»,1995. - вып.5. - с.3-6.
Резчиков В.А. Современные проблемы энергосбережения при сушке зерна [Текст] /Резчиков В.А., Савченко С.В. // Управление технологическими свойствами зерна: материалы III Межд. конференции, г.Москва, 2005г. /Моск. гос. университет пищевых производств. – М.: МГУПП, 2005. - 219 с. – с.144-150.
Резчиков В.А. Способы достижения энергетического совершенства и тепловой экономичности зерносушилок [Текст] / Резчиков В.А., Налеев О.Н., Савченко С.В. // Состояние, проблемы и перспективы развития механизации сельского хозяйства и машиностроения АПК: сб. Труды Межд.научно-практической конф., посвященной Году России в Казахстане и 70-летию со дня основания первого в Казахстане факультета механизации сельского хоз-ва Каз.нац.агр.ун-та, г.Алматы, 6-8 октября 2004г. – В 2-х кн. – Алматы: ТОО «Iнжу Маржан полиграфия фирмасы”, 2004. – Кн. 1. - 270 с. – с.219-222.
Резчиков В.А. Способы повышения эффективности процесса сушки зерна [Текст] / Резчиков В.А. Налеев О.Н. Савченко С.В. // Вестник НПЦ перерабатывающей и пищевой пром-ти: сб.ст. – Алматы: НПЦ перерабатывающей и пищевой пром-ти, 2004. - №4. – с.9-13.
Резчиков В.А. Сушка зерна пшеницы различных фаз спелости [Текст] / Резчиков В.А., Налеев О.Н., Котова (Савченко) С.В. // Пищевая технология и сервис. – Алматы. - 1997. - № 2. - с.3-5.
Резчиков В.А.Энергосберегающие технологии сушки зерна [Текст] / Резчиков В.А., Савченко С.В. // Современные энергосберегающие технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов: сб. Труды межд.научно-практической конф., г.Москва, 2002г./ Моск. гос. аграрный университет - В 4 т. - М: МГАУ, 2002. - Т.4. Секция 3. Сушка зерна. Секция 5.Энерго- и ресурсосбережение при сушке и термовлажностной обработке материалов. – 249 с. – с.35-38.
Резчиков В.А. Энерготехнологическое совершенствование сушки зерна [Текст] / Резчиков В.А., Котова (Савченко) С.В. // Научно-технические достижения и передовой опыт в отрасли хлебопродуктов: сб.ст. –М.: ЦНИИТЭИ «Хлебопродинформ»,1995. - вып.6. - с.3-7.
Резчиков В.А. Энерготехнологическое совершенствование сушки зерна [Текст] / Резчиков В.А., Налеев О.Н., Котова (Савченко) С.В.// Пищевая технология и сервис. – Алматы. - 1997. - №1. - с.2-5.
Резчиков В.А. Энерготехнологическое совершенствование сушки зерна [Текст] / Резчиков В.А. , Савченко С.В. // Пищевые продукты ХХI века: материалы Юбилейной межд.научно-практической конф. – М.: Изд. комплекс МГУПП, 2001. – В 2 т. - Т.1. - 299с. - с.104-107.
Савченко С.В. Обеспечение экологической безопасности высушиваемого зерна [Текст] / Савченко С.В. // Хранение и переработка зерна. – 2008. - № 6. – с. 33-35.
Савченко С.В. Проблемы обеспечения качества и безопасности высушиваемого зерна [Текст] / Савченко С.В. // Актуальные проблемы производства и переработки с/х продукции в условиях рыночной экономики: материалы межд.науч.-практ.конф-ции, г.Алматы, 2-3-ноября 2006г. - Алматы, 2006.- в 2-х кн. - 451с.- с.53-55.
Савченко С.В. Проблемы сохранения качества зерна как сырья для производства комбикормов [Текст] / Савченко С.В. // Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации: сб.докл. IV Межд. конф.-выставки, г. Москва, МГУПП, 15-16 ноября 2006г. –М.: ИК МГУПП, 2006. – Часть 1. -302 с. - с.100-102.
Савченко С.В. Совершенствование технологии сушки проса [Текст] / Савченко С.В. // Технология крупяных продуктов вчера, сегодня, завтра: материалы науч.-практ. конф. , г.Москва, ГОУ ВПО МГУПП, 18-20 декабря 2007г. – М: Изд. комплекс МГУПП, 2007 – 136 с. – с.110-114.
Савченко С.В. Совершенствование технологии сушки проса [Текст] / Савченко С.В. // Хранение и переработка зерна.- 2008. - № 4. – с.24-26.
Савченко С.В. Термоустойчивость зерна пшеницы при сушке агентом различного влагосодержания [Текст] / Савченко С.В. // Актуальные проблемы производства и переработки с/х продукции в условиях рыночной экономики: материалы межд.науч.-практ.конф-ции, г.Алматы, 2-3-ноября 2006г. - Алматы, 2006.- в 2-х кн. - 451с.- с.55-58.
Савченко С.В. Термоустойчивость зерна пшеницы при сушке агентом разного влагосодержания [Текст] / Савченко С.В. // Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации: сб.докл. IV Межд. конф.-выставки, г.Москва, МГУПП, 15-16 ноября 2006г.–М.: Изд. комплекс МГУПП, 2006. - Часть 1.- 302 с. - с.98-100.
Савченко С.В. Термоустойчивость зерна пшеницы при сушке агентом различного влагосодержания [Текст] /Савченко С.В.//Хранение и переработка зерна. – 2008. - № 2 (104) февраль. - с.35-36.
Савченко С.В. Технология сушки зерна пшеницы различных фаз спелости [Текст] / Савченко С.В. // Хранение и переработка зерна. – 2009. - № 2(116). – с.43-46.
Савченко С.В. Эффективная технология сохранения качества высушиваемого зерна [Текст] / Савченко С.В. // Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации: сб.докл. IV Межд. конф.- выставки, г.Москва, МГУПП, 15-16 ноября 2006г. - М.: Изд. комплекс МГУПП, 2006. - Часть 1. –302 с. - с.96-97.
Патент на изобретение
Патент № 4926723/13 Российская Федерация. Способ сушки зерна крупяных культур. [Текст] / Резчиков В.А., Налеев О.Н., Котова (Савченко) С.В., Пизняк И.Ф.; заявитель и патентообладатель – Всеросс. НИИ зерна и продуктов его переработки ВНПО «Зернопродукт», дата выдачи 08.04.91. Опубл. 30.09.94. Бюл.№18.
|
