Совершенствование процессов сушки масличных и зерновых культур (патентные исследования)

Одной из актуальных проблем агропромышленного комплекса является увеличение производства зерновых [6] и масличных культур, в том числе рапса, а также улучшение его качества [5]. Технологические вопросы хранения рапса актуальны для аграриев Казахстана. Одним из важных и ответственных этапов послеуборочной обработки семян рапса является сушка. Нами было проведено патентное исследование по теме «Совершенствование сушки рапсовой культуры». Патенты дают возможность узнать о текущих исследованиях и существующих инновациях задолго до появления новаторской продукции на рынке [7]. В связи с этим нами проведено патентное исследование на тему «Совершенствование сушки рапсовой культуры».

Шевцов А. А., Бритиков Д. А., Фролова Л.Н, Лесных А. С. согласно предложенному способу осуществляют сушку в осциллирующих режимах по несимметричной схеме осцилляции чередованием интервалов нагрева в псевдоожиженном слое и охлаждения воздухом с влагосодержанием 0,006…0,007 кг/кг в плотном фильтрующем слое. Соотношение интервалов нагрева и интервалов охлаждения составляет 2:1. После каждого интервала нагрева продукта вводят антиоксидант Эндокс. Температура и скорость воздуха в первом интервале нагрева соответственно составляют 350…352К и 6,5…7,0 м/с, в каждом последующем интервале нагрева температура воздуха повышается на 4…5 К, а его скорость снижается на 0,15…0,2 м/с. Температура и скорость воздуха на интервалах охлаждения постоянны и поддерживают значения 288…290 К и 1,8…2,0 м/с соответственно. Сушку осуществляют до достижения конечной влажности семян рапса 8,0…8,3 %. Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность процесса стабилизации продукта, снизить общую микробиологическую обсемененность, интенсифицировать и снизить энергетические затраты процесса обработки исходного продукта и увеличить срок хранения семян рапса [1].

Рапс является одной из ценных масличных и кормовых культур. Производство семян рапса с каждым годом увеличивается. К достоинствам данной культуры можно отнести приспособленность к умеренному климату, высокую продуктивность современных сортов и увеличивающуюся потребность в производстве высокобелковых кормов. В семенах рапса содержится: масла — 40–45 %, сырого протеина — 18- 22 % (белки хорошо сбалансированы по аминокислотному составу, 5 % из общего количества аминокислот приходится на долю серосодержащих аминокислот), клетчатки — 6–7 %, фосфолипидов 0,2–1,2 %, которые характеризуются повышенным содержанием негидратируемых форм. Семена рапса содержат природные антиоксиданты — токоферолы (витамин Е), фенольные соединения и танины. В связи с неблагоприятными природно-климатическими условиями в регионах нашей страны, производящих рапс, и преобладающего метода прямого комбайнирования, средняя влажность рапса, поступающего на предприятия, варьирует в диапазоне 20–30 %. Для сохранения основных товарных качества рапса, необходимо обеспечить его своевременную сушку до критической влажности не более 7–8 %. Физико-химические и биохимические изменения в рапсе при тепловом воздействии (сушке), такие как расщепление тиогликозидов до токсичных веществ, например изотиоцианатов, интенсификации процессов прогоркания масла и скопления на стенках камеры нагрева масличной пыли, обуславливают необходимость ведения технологического процесса сушки при более мягких режимах, по сравнению с зерном злаковых культур.

Голубкович А. В., Павлов С. А., Измайлов А. Ю.утверждают, что при длительном хранении влажность семян не должна превышать 8 %. В связи с этим после предварительной очистки более влажные семена рапса должны подвергаться немедленной сушке. Сушка семян рапса — самое уязвимое звено во всей цепи их обработки. Даже при незначительном перегреве всхожесть семян снижается. При использовании шахтных сушилок для сушки семян рапса влажностью более 18 % должна применяться двухфазная сушка. Она позволяет быстро просу шить семенной материал, не снижая его качества. В первой фазе, когда температура теплоносителя составляет 40°С, а температура нагрева зерна 35°С, влажность семян снижают на 3–4 %. Во второй фазе сушки температура теплоносителя повышается до 45–50°С, а нагрев семян до 40–45°С. После предварительной очистки и сушки семена охлаждают до 16–18°С, затем проводят первичную очистку на передвижных и стационарных машинах. На этой операции из семенного материала выделяют крупные, мелкие и легкие примеси, отличающиеся физико-механическими свойствами от семян рапса. По исследованиям засоренность рапсового вороха до очистки составляет 82 %. Основными примесями были: стручки рапса — 42 %, сурепка дикая — 24 %, другие примеси — 34 %. Очищенные и высушенные семена реализуются или транспортируются на хранение в зернохранилище с активным вентилированием. Основным условием хранения семян рапса является соблюдение температурного и влажностного режимов. При температуре хранения 5°С и влажности 8 % семена рапса могут храниться до 10 лет. Повышение же влажности только на 1 % сокращает срок хранения на половину. Это касается и температуры хранения. Как сухой, так и влажный рапс с использованием компрессорного холодильника можно хранить много недель. Семена рапса влажностью 17 %, но при температуре 5°С могут храниться более месяца. Из-за относительно высокой склонности зерен к прорастанию температура хранения не должна превышать 15°С. Это относится как к сухому, так и к влажному рапсу [2].

Шевцов А. А., Дранников А. В., Бритиков Д. А., Воронова Е. В.предлагают способ управления процессом сушки зерна, который предусматривает предварительный подогрев влажного зерна, его сушку и охлаждение; подачу смеси отработанного сушильного агента после сушки и охлаждения зерна в циклон для очистки от содержащихся в ней взвешенных твердых частиц; охлаждение и осушение смеси в холодоприемнике пароэжекторной холодильной машины; подогрев одной части смеси в конденсаторе пароэжекторной холодильной машины и калорифере с последующей подачей сначала на сушку, а затем в циклон с образованием замкнутого цикла, охлаждение зерна другой частью смеси; получение рабочего пара в парогенераторе с электронагревательными элементами и предохранительным клапаном и его подачу под давлением 0,8…1,0 МПа в сопло эжектора, создавая при этом пониженное давление 0,0009…0,001 МПа и температуру 4…7°C в испарителе пароэжекторной холодильной машины с рециркуляцией хладагента в холодоприемнике; подачу паров хладагента и рабочего пара после эжектора с давлением 0,2…0,3 в конденсатор для подогрева сушильного агента; подачу одной части конденсата, образовавшегося в конденсаторе, в испаритель для пополнения убыли воды и отвод другой его части вместе с конденсатом, образовавшимся при охлаждении сушильного агента в холодоприемнике, сначала в сборник конденсата, а затем в парогенератор с образованием замкнутого цикла; измерение расхода зерна перед сушкой, влажности и температуры зерна до и после сушки, температуры охлажденного зерна, температуры и расхода сушильного агента в зонах сушки и охлаждения, величины разрежения в испарителе и расхода эжектируемого пара хладагента из испарителя, температуры хладагента в испарителе, уровня конденсата в испарителе; по измеренным значениям расхода и влагосодержания смеси сушильного агента после сушки и охлаждения зерна определяют количество водяных паров в отработанном сушильном агенте, по которому устанавливают коэффициент эжекциипароэжекторной холодильной машины воздействием на соотношение расходов рабочего пара, подаваемого в сопло эжектора и эжектируемого из испарителя, путем изменения расхода рабочего пара; определяют текущее значение коэффициента теплопередачи от хладагента к сушильному агенту через охлаждающую поверхность холодоприемника; причем при отклонении температуры сушильного агента, подаваемого на охлаждение зерна от заданного интервала значений в сторону увеличения, увеличивают коэффициент теплопередачи путем увеличения коэффициента эжекции воздействием на увеличение расхода рабочего пара на входе в сопло эжектора, а при отклонении температуры сушильного агента, подаваемого на охлаждение зерна от заданного интервала значений в сторону уменьшения, уменьшают коэффициент теплопередачи путем уменьшения коэффициента эжекции воздействием на уменьшение расхода рабочего пара на входе в сопло эжектора; при этом по температуре сушильного агента после конденсатора устанавливают расход пара в калорифер и расход сушильного агента в зону сушки с коррекцией по температуре и влажности зерна после сушки; по температуре сушильного агента после холодоприемника устанавливают расход сушильного агента в зону охлаждения. Способ позволяет сузить интервал отклонения параметров сушильного агента от заданных значений, а следовательно, стабилизировать режим сушки в области заданных технологических свойств зерна; сократить поле допуска на конечную влажность, снижая ее разброс на 0,1…0,5 %; повысить производительность сушилки на 5…10 % и снизить удельные энергозатраты на 5…10 % за счет рационального использования потенциала сушильного агента в контуре рециркуляции, обусловленного точностью управления его параметрами [3].

Федоренко В. С., Романов Б. А., Горохов С. М. зарегистрировали изобретение, которое относится к приборам для измерения температуры сыпучих материалов, в частности для измерения температуры при сушке зерна. Термоподвеска для измерения температуры при сушке зерна содержит входной источник питания, датчики температуры, заключенные в пластиковую оболочку, и электронное устройство, опрашивающее эти датчики. Между датчиками температуры и пластиковой оболочкой расположен гибкий заземленный на корпус экран из токопроводящего материала, а датчики температуры снабжены гальванической изоляцией, при этом между гальванически изолированным заземлением датчиков и/или заземлением входного источника питания и корпусом установлен защитный элемент — варистор, обеспечивающий стекание электростатического заряда, когда его потенциал больше величины U, и гальваническую развязку электрических цепей при потенциале, меньшем U, где 460≤U≤480 В. При использовании изобретения должны обеспечиться исключение накапливания статического электричества на металлических элементах конструкции и внутренних электрических цепях, которое выводит из строя как электронные датчики температуры, расположенные внутри термоподвески, так и контроллер, электрически соединенный с этими датчиками [4].

Таким образом, подтверждается актуальность исследований по разработке параметров сушки рапса, проводимой на кафедре «Технологии перерабатывающих производств» Западно-Казахстанского аграрно-технического университета имени Жангир хана.

Литература:

1. Шевцов А. А., Бритиков Д. А., Фролова Л.Н, Лесных А. С. Способ сушки семян рапса. Патент РФ № 2416919 от 26.10.2009
2. Голубкович А. В., Павлов С. А., Измайлов А. Ю. Способ сушки семян и зерна. Патент РФ № 2450223 от 01.06.2010.
3. Шевцов А. А., Дранников А. В., Бритиков Д. А., Воронова Е. В. Способ управления процессом сушки. Патент РФ № 2422408 от 09.11.2011.
4. Федоренко В. С., Романов Б. А., Горохов В. М. Термоподвеска для измерения температуры при сушке зерна. Патент РФ № 2358215от 29.11.2007.
5. Пирожинский С. Г., Лукин А. А., Ребезов М. Б. Основы бизнес-процесса инновационной деятельности предприятий перерабатывающей отрасли // Вестник торгово-технологического института. 2011. № 1 (4). С. 141–144.
6. Амирханов К. Ж., Асенова Б. К., Смольникова Ф. Х., Ребезов М. Б. и др. Технология сухих зерновых продуктов и пищеконцентратов. Алматы, 2016.
7. Зинина О. В., Кизатова М. Ж., Ребезов М. Б., Третьяк Л. Н., Набиева Ж. С. Инновационное планирование научных разработок в пищевой промышленности. Алматы, 2016.