К.т.н. Бунько В.Я.

Відокремлений підрозділ Національного університету біоресурсів і природокористування України «Бережанський агротехнічний інститут»

СУШІННЯ ЗЕРНА ПРИ ЗАСТОСУВАННІ ЕЛЕКТРОМАГНІТНОГО ПОЛЯ НАДВИСОКОЇ ЧАСТОТИ

Збільшення продуктивності продуктів землеробства являється основною задачею сільського господарства з метою задоволення потреб населення у продовольстві. Зберігання вирощеного врожаю досягається, в першу чергу, за допомогою сушарок, які являються єдиним надійним способом зупинення активних біохімічних процесів в живильних матеріалах і їх консервування. Низька продуктивність сушильних комплексів і недостатня забезпеченість їх призводять до того, що через несвоєчасне сушіння на зернотоках цілорічно втрачається значна кількість врожаю зерна.

На практиці сільськогосподарського виробництва використовують різні способи для інтенсифікації процесу сушіння зерна: використання електроактивованого повітря, попередній нагрів зерна, застосування рециркуляційних режимів, вакуумувальні зони сушіння, зміна газового складу сушильної камери і т.д. Серед них останнім часом все частіше використовується дія магнітним полем надвисокої частоти (НВЧ). В результаті розроблені установки, які дозволяють удосконалювати промислові установки, для застосування на сільськогосподарських підприємствах. Існуючі установки для НВЧ інтенсифікації застосовуються для сушіння в шахтних, конвеєрних сушарках, але практично не вивчено застосування НВЧ інтенсифікації для сушіння в бункерах активного вентилювання.

Метою використання зони НВЧ активації при активному вентилюванні являється: створення в зернівці градієнтів температури і вологості, направлених в один бік; створення градієнтів температур тиску вологи всередині зернівки, інтенсифікуючих вологознімання.

Спрощений механізм видалення вологи із зерна при високочастотному підводі енергії представлений наступним чином (рис.1). Діелектричний нагрів зерна, який володіє високою інтенсивністю, призводить до того, що всередині зерна виникає надлишковий (порівняно з атмосферним) тиск пари P_п. Створюваний градієнт температури являється рушійною силою переносу вологи із внутрішніх шарів до його поверхні. Величина градієнта тиску і, відповідно, швидкість переносу вологи залежать від параметрів електромагнітного поля НВЧ. При їх високих значеннях надлишковий тиск може зрости до такої степені, що виявиться більшим ніж опір структури зерна, і призведе до його руйнування. Таким чином, при сушінні зерна енергією електромагнітного поля НВЧ, внутрішній вологоперенос може бути суттєво (порівняно з умовами конвективного сушіння) інтенсифікований, проте до певної критичної величини, обмеженою умовою збереження структури зерна і його якості в цілому.[1]

Волога, яка поступила із середини на поверхню зерна, випаровується в навколишнє середовище. Швидкість цього випаровування або внутрішнього вологопереносу буде визначатися не стільки параметрами електромагнітного поля надвисокої частоти, але і параметрами навколишнього середовища. Обов’язковою умовою видалення вологи з поверхні зерна, як і при конвективному сушінні – це наявність різниці між парціальним тиском пари на його поверхні Р_з і внавколишньому середовищі Р_в(Р_з>Р_в). Але, якщо при конвективному сушінні температура навколишнього середовища (агента сушіння) Θ_в більша температура поверхні зерна Θ_з (Θ_в>Θ_з), то при високочастотному сушінні ця умова внутрішнього вологопереносу не являється суттєвою і Θ_в може бути меншою (тобто Θ_в<Θ_з).[3]

Отже, сушіння зерна енергією електромагнітного поля НВЧ, так як конвективним способом, характеризується сукупністю двох явищ – внутрішнього і зовнішнього вологопереносу. Проте, порівняно з конвективним, при НВЧ – сушінні зерна забезпечуються кращі умови внутрішнього вологопереносу, ніж зовшішнього, і процес сушіння лімітує зовнішній вологоперенос, швидкість якого визначається параметрами навколишнього середовища (повітря).[1]

1 – зерно; 2 – зона випаровування вологи, а - Р_з, Θ_з;b- Р_вΘ_в. Р_з>Р_в· Θ_з>Θ_в.

Рисунок 1 – Механізм видалення вологи із зерна при високочастотному сушінні.

Література:

1. Будников Д.А. Интенсификация сушки зерна активным вентилированием с использованием электромагнитного поля СВЧ: дис. … канд. техн. наук: 05.09.03 / Будников Д.А. – З., 2008. – С. 52-59.

2. Беляев А.А. Исследование распределения СВЧ поля в пространстве рабочей камеры [Текст] / А.А. Беляев, А.Л. Андержанов, С.А. Андреев, А.И. Соколов // Электропривод и электротехнология на объектах АПК: сб. науч. тр. / МИСПП имени В.П. Горячкина. – М.: 1989. – С. 12-20.

3. Билько М.И. Измерение мощности на СВЧ [Текст] / М.И. Билько, А.К. Томашевский. – 2-е изд. Перераб. И доп. – М.: Радио и связь, 1986. – 168с.