Uscătoare în lot

cerealelor

Versiunea de mică capacitate a uscătorului lot-in-bin, cunoscut și sub numele de uscător cu pat plat, a fost dezvoltat pentru utilizarea la nivel de fermă sau sat. Capacitatea sa este de ordinul 1-3 tone/zi cu timp de uscare de 6-12 ore.

Așa cum este reprezentat în Figura 5.11 (a se vedea Figura 5. 11. Uscător cu pat plat.) Uscătorul cu pat plat este simplu de construit folosind materiale ușor disponibile și ieftine și ușor de utilizat cu forță de muncă necalificată. Pereții coșului de uscare pot fi construiți din lemn, cărămidă sau metal. Podeaua camerei de uscare este, de preferință, realizată din plasă de sârmă fină, susținută corespunzător sau din metal perforat. În cazul în care acestea nu sunt disponibile, atunci poate fi utilizat sacul împrăștiat pe o plasă de sârmă mai grosieră, dar mai puternică. Pentru a facilita un flux uniform de aer prin pat, lungimea camerei de uscare trebuie să fie de 2-3 ori lățimea. Înălțimea camerei plenului este de ordinul 0,3 m. Porturile de descărcare pot fi montate la intervale de timp în pereții camerei de uscare.

Pentru a preveni gradienții excesivi de umiditate prin pat, adâncimea bobului în coș este relativ mică, 0,4-0,7 m. iar viteza aerului este de obicei de ordinul 0,08-0,15 m/s pentru porumb și de 0,15-0,25 m/s pentru nedecorticat. Temperatura aerului este selectată în funcție de conținutul de umiditate în condiții de siguranță dorit al cerealelor. Pentru uscarea orezului în zone tropicale se folosește de obicei o temperatură a aerului de 40-45 ° C, cu un încălzitor capabil să ridice temperatura aerului cu 10-15 ° C. Cu astfel de adâncimi ale patului și viteze ale aerului, căderea de presiune asupra patului este relativ scăzută, 250-500 Pa și, prin urmare, pot fi utilizate ventilatoare cu flux axial simple și ieftine. În mod obișnuit, cerințele de putere sunt de 1,5-2,5 kW per tonă de cereale pentru un ventilator cu curea alimentat de un motor pe benzină sau diesel.

Funcționarea uscătoarelor cu pat plat are ca rezultat invariabil un gradient de umiditate între straturile inferioare și straturile superioare ale patului (Soemangat și colab. 1973). Această problemă poate fi redusă prin selectarea atentă a temperaturii de uscare și a condițiilor de curgere a aerului, dar, chiar și așa, sunt de așteptat gradienți de 34% umiditate. Întoarcerea cerealelor în uscătoare cu pat plat la intervale de timp poate atenua problema, dar aceasta prelungește timpul de uscare și necesită muncă suplimentară.

Uscătorul cu pat plat se încarcă cu ușurință manual de pe saci. Cu toate acestea, descărcarea cerealelor uscate în saci poate consuma mult timp și muncă; amplasarea coșului de uscare pe un cadru de înclinare a fost investigată (Wimberly 1983), dar aceasta implică costuri suplimentare.

Uscătoarele de acest tip au fost dezvoltate în multe țări, iar modelele sunt disponibile de la Universitatea din Filipine la Los Basos (UPLB), Los Basos, Filipine și Institutul Internațional de Cercetare a Orezului (IRRI), Manila, Filipine.

IRRI a dezvoltat, de asemenea, un uscător vertical, care funcționează mai eficient decât uscătorul cu pat plat. Se deosebește de acesta din urmă prin faptul că aerul curge orizontal prin pat de ambele părți ale camerei plenului și se evacuează prin laturile în lamele. Coșul de gunoi este ușor descărcat prin îndepărtarea lamelelor. Detalii sunt disponibile de la IRRI.

Atât încălzitoarele directe, cât și cele indirecte pot fi utilizate cu uscătorul cu pat plat (vezi mai jos). Încălzirea solară a aerului (vezi mai sus) poate fi, de asemenea, o opțiune. Căldura uzată de la motorul utilizat pentru alimentarea ventilatorului poate fi utilizată (Esmay & Hall 1973; Soemangat e al. 1973; Teter 1987). Este posibilă încălzirea aerului cu 5-10 ° C folosind căldura uzată a motorului, dar gazele de eșapament ale motorului nu ar trebui să fie trase prin bob; gazele de eșapament ar trebui să fie canalizate în afara carcasei din jurul motorului. O dezvoltare a acestui principiu este unitatea de extracție a umidității (MEW) în care ventilatorul este acționat direct de motor și aerul este aspirat peste și în jurul blocului motorului și a țevii de evacuare.

Uscătoarele discontinue (sau în magazin) cu capacitate mare pot fi utilizate în zone mai reci de uscător. Avantajul acestei tehnici este că coșul de gunoi este utilizat atât pentru uscare, cât și pentru depozitare, cu economii atât în ​​capital cât și în costurile de exploatare. Cu aer încălzit la o temperatură de 40-45 ° C, adâncimea patului de 2-3 m poate fi utilizată cu viteze ale aerului prin pat care nu depășesc 0,08 m/s. Deoarece timpii de uscare pentru a obține o reducere a conținutului de umiditate de 5-10% pot fi de ordinul a 20-40 de zile, această metodă nu trebuie utilizată în zonele umede cu conținut de granulație de umiditate mai mare de 18% din cauza riscurilor de germinare creșterea mucegaiului în straturile superioare ale patului.

Uscătoarele mari în lot sunt de obicei rotunde sau dreptunghiulare și au o capacitate cuprinsă între zece și câteva sute de tone. Cu pubele mari, conductele de distribuție a aerului la baza recipientului sunt utilizate mai degrabă decât o cameră de plen. Canalele pot fi semi-circulare, dreptunghiulare sau triunghiulare așa cum se arată în Figura 5.12 (a se vedea Figura 5.12. Canalele de aer pentru uscătorul Batch-in-Bin mare.). Pentru a asigura o bună distribuție a aerului prin pat, conductele ar trebui să fie distanțate una de cealaltă la o distanță de jumătate din adâncimea bobului și un sfert din adâncimea de la capătul și pereții laterali. Viteza aerului prin conducte nu trebuie să depășească 5 m/s din cauza factorilor de cădere de presiune. Mai multe ventilatoare pot fi utilizate pentru a asigura fluxul de aer necesar. Informații detaliate despre proiectarea conductelor și distribuția fluxului de aer sunt prezentate de Brooker și colab. (1974).

Uscare stratificată în coș cu aerul înconjurător poate fi realizat cu încredere în locații în care umiditatea relativă a aerului este mai mică de aproximativ 70%. Un strat inițial de cereale, adânc de 0,6-0,9 m, este încărcat într-un coș de depozitare, adânc de 5-10 m, iar straturile suplimentare sunt adăugate pe măsură ce se usucă. Uscarea excesivă a cerealelor este minimizată din cauza temperaturii scăzute a aerului. În SUA s-a folosit un flux de aer de 0,025-0,06 m3/s pe tonă pentru uscarea orezului de la 20% umiditate la 16% umiditate în 14 zile când temperatura ambiantă a variat între 18-24 ° C (Houston 1972). Este necesar un management atent și calificat pentru a se asigura că fiecare strat este uscat înainte ca stratul următor să fie încărcat în coș.

Vizualizare care prezintă trei forme diferite de conducte de aer: dreptunghiular, triunghiular și semicircular. Dimensiunile sunt în raport cu adâncimea bobului D.

S-a raportat un anumit succes în Indonezia pentru uscarea orezului de la 18% umiditate la 13% umiditate (Gracey 1978; Renwick & Zubaidy 1983). Acesta din urmă a demonstrat, de asemenea, că aruncarea umedă pe teren (24% umiditate) ar putea fi uscată în siguranță în vrac până la 18% umiditate prin aerare continuă (24 in/zi) cu aer ambiant, indiferent de umiditatea aerului. Uscarea ulterioară până la 14% umiditate sau mai puțin a fost realizată prin uscare în momente de umiditate mai mică și cu adăugarea de căldură uzată a motorului.

Poate fi necesară uscarea cerealelor în saci în anumite cazuri: de exemplu, la instalațiile centrale de uscare în care fermierii doresc să își păstreze accesul la propriile cereale. Stivele de saci sunt așezate peste conductele de distribuție a aerului fără a fi nevoie de un coș de uscare convențional. Uscarea se desfășoară în același mod ca și pentru uscarea coșului. După utilizare, conductele de distribuție a aerului pot fi demontate cu ușurință pentru a permite utilizarea clădirii în alte scopuri.

Recircularea uscatoarelor de lot

Acest tip de uscător evită problemele gradienților de umiditate experimentați cu uscătoarele cu coșuri, recirculând boabele în timpul uscării. O versiune a unui uscător discontinuu recirculant este prezentată în Figura 5.13 (a se vedea Figura 5.13. Uscător discontinuu recirculant.). Uscătorul este o unitate autonomă cu o cameră de uscare inelară, cu o grosime de 500 mm, în jurul unei camere de plenum centrale, un ventilator și încălzitor și un melc central pentru transportul cerealelor de jos în sus. Când uscarea este completă, boabele sunt descărcate de sus. Cele mai multe uscătoare de acest tip sunt portabile și pot fi mutate relativ ușor de la fermă la fermă.

Temperaturile aerului de 60-80 ° C sunt utilizate cu fluxuri de aer de 0,9-1,6 m3/s pe tonă de cereale, de două ori mai mare decât cea utilizată în uscătoarele cu pat plat (Wimberly 1983). Cu toate acestea, deoarece boabele sunt expuse fluxului de aer fierbinte doar pentru perioade relativ scurte în cadrul fiecărui ciclu, se evită viteze de uscare prea rapide și distribuția umidității în boabe individuale este egalizată în perioada în care boabele rămân în secțiunile fără uscare partea de sus și de jos a uscătorului. Controlul vitezei de uscare poate fi efectuat prin ajustarea vitezei melcului pentru a regla fluxul de cereale prin uscător.

O altă versiune a unui uscător discontinuu de recirculare este dreptunghiulară, cu camere de uscare pe ambele părți ale încălzitorului, ventilatorului și camerei plenum. Sub fiecare cameră de uscare sunt transportoare orizontale cu șurub care colectează bobul și îl returnează la un șurub cu șurub la un capăt care ridică bobul într-o secțiune de susținere în partea de sus. Un transportor cu șurub în secțiunea de reținere distribuie cerealele uniform de-a lungul fiecărei camere de uscare.

Costul capitalului de recirculare a uscătoarelor discontinue este considerabil mai mare decât uscătoarele lot-în-coș (Tabelul 5.5. Specificații ale uscătorului, performanța estimată și costul pentru uscare Paddy de câmp proaspăt recoltat (Raw Paddy) de la 20% la 14% Umiditate), deoarece de complexitatea lor mai mare și încorporarea dispozitivelor de manipulare și transport. Cu toate acestea, randamentul este mai mare datorită timpilor de uscare mai scurți, iar calitatea bobului uscat este probabil mai mare. Uscătoarele cu recirculare în serie necesită abilități de specialitate pentru construcții și operatori instruiți pentru o operare reușită și, prin urmare, nu sunt în general potrivite pentru exploatarea de către fermieri sau întreprinderi mici.

Uscătoare cu flux continuu

Uscătoarele cu flux continuu pot fi considerate ca o extensie a uscătoarelor cu recirculare în serie. Cu toate acestea, mai degrabă decât cerealele care recirculează de jos în sus, ca și în cele din urmă, cerealele sunt îndepărtate de jos, în unele sisteme, răcite și apoi transportate în coșurile de temperare sau depozitare. În forma lor cea mai simplă, uscătoarele cu flux continuu au un coș de recoltare (sau deținere) deasupra unui compartiment înalt de uscare. La unele uscătoare se folosește o secțiune de răcire sub compartimentul de uscare în care aerul ambiant este suflat prin bob. În partea de jos a uscătorului se află secțiunea de control al debitului care reglează atât circulația cerealelor prin uscător, cât și evacuarea acestuia.

Există trei categorii de uscătoare cu flux continuu, bazate pe modul în care cerealele sunt expuse aerului de uscare:

  • flux transversal, în care bobul se mișcă în jos într-o coloană între două foi metalice perforate în timp ce aerul este forțat să treacă orizontal. Uscătoarele de acest tip sunt relativ simple și ieftine, dar, cu excepția cazului în care sunt încorporate sisteme de amestecare, gradienții de umiditate sunt montați peste pat;
  • contracurent, care folosește un coș rotund cu un sistem de descărcare la bază și un flux de aer în sus. Aceste uscătoare sunt relativ eficiente, deoarece aerul se evacuează prin bobul cel mai umed. Se pot folosi adâncimi de pat de până la 3-4 m;
  • debit simultan, care este inversul uscării contracurentului prin faptul că aerul se deplasează în jos prin pat. Se pot utiliza temperaturi ridicate ale aerului, deoarece aerul intră pentru prima dată în contact cu cerealele umede și, uneori, reci. Uscarea este rapidă în straturile superioare, dar mai lentă în partea de jos, cu o acțiune de temperare. Se utilizează adâncimi de pat de cel puțin un metru;

Probabil cel mai frecvent utilizat uscător cu flux continuu este uscătorul cu coloană cu flux transversal, care poate fi clasificat ca tipuri de amestecare și amestecare.

Într-o versiune a unui uscător fără amestecare (Figura 5.14. Uscătoare cu flux continuu.), Uscarea are loc între două ecrane paralele, la distanță de 150-250 mm de fiecare parte a camerei plenului. Aerul scapă din uscător prin lamele de pe ambele părți ale uscătorului. Debitul de cereale prin uscător este controlat de o poartă de reglare la baza coloanei de uscare. Deoarece bobul curge în formă de dop prin secțiunea de uscare, stratul de cereale mai aproape de camera plenului este uscat cu aer mai cald și mai uscat decât cerealele din exterior. Cu toate acestea, amestecarea se efectuează într-un grad echitabil atunci când bobul este descărcat și transportat la coșurile de temperare și depozitare. Se utilizează temperaturi ale aerului de 45-55 ° C și fluxuri de aer de 2-4 m3/s pe tonă de cereale. Problemele de curgere pot fi întâmpinate cu cereale foarte umede și murdare, deoarece cerealele se pot înfunda. Teter (1987) remarcă faptul că dacă urmează să fie uscat un orez foarte umed, atunci cerealele trebuie curățate și, de asemenea, pre-uscate la cel puțin 22% umiditate înainte de a putea fi folosit un uscător care nu amestecă.

Într-un design al tipului de amestec al uscătorului cu flux continuu, așa cum se arată și în Figura 5.14, un sistem de deflectare facilitează amestecul de cereale și evită dezvoltarea gradienților de umiditate pe patul de uscare. Prin urmare, temperaturile mai ridicate ale aerului, 60-70 ° C, pot fi utilizate fără a deteriora bobul. Cu excepția cazului în care sunt montate ecrane la exteriorul secțiunii de uscare, fluxurile de aer inferioare, trebuie folosite 1-1,5 m3/s pe tonă de cereale pentru a evita suflarea cerealelor din uscător.

Un alt design de acest tip este uscătorul cu flux continuu LSU (Louisiana State University) (Figura 5.15. Uscătorul cu flux continuu al Universității de Stat din Louisiana (LSU).). În această versiune secțiunea de uscare constă dintr-un compartiment vertical pe care sunt instalate rânduri de conducte de aer. Un capăt al fiecărui canal este deschis și celălalt închis. Rândurile alternative sunt deschise către camera plenului și rândurile intermediare către secțiunea de evacuare. Rândurile alternative sunt, de asemenea, compensate astfel încât vârfurile canalului să împartă fluxul de cereale în mișcare pe măsură ce coboară, asigurând o amestecare considerabilă.

Informații suplimentare despre uscătoarele cu flux continuu au fost prezentate de Bakker-Arkema și colab. (1982), Fontana și colab. (1982) și Houston (1972). După cum se poate aprecia din Figura 5.14, multe dintre aceste uscătoare sunt structuri mari și complexe și sunt de obicei proiectate și construite de firme specializate.

În comparație cu uscătoarele discontinue și cele cu recirculare, uscătoarele cu flux continuu oferă cea mai mare capacitate de uscare. Când se usucă volume mari de cereale umede într-un singur loc, acestea sunt tipurile care trebuie luate în considerare mai întâi. Acestea sunt cel mai frecvent utilizate într-o operație de uscare cu mai multe treceri, așa cum se arată în Figura 5.16 (a se vedea Figura 5.16. Sistem de uscare mare care utilizează Uscător cu flux continuu, Echipament de transport și Cutii de temperare.). Costurile de investiții sunt ridicate (Tabelul 5.5), dar, din cauza volumelor mari de producție, costurile de operare pe tonă pot fi mai mici decât uscătoarele mai mari în lot și cele cu recirculare.

Într-un sistem de uscare cu mai multe treceri, uscătoarele cu flux continuu sunt utilizate în asociere cu coșurile de călire. În timpul fiecărei treceri prin uscător, bobul este uscat timp de 15-30 minute, cu o reducere a conținutului de umiditate de 1-3%. Uscarea la acest ritm stabilește gradienți de umiditate în boabele individuale. După fiecare trecere, boabele sunt ținute într-un coș de temperare, unde umezeala din sâmbure se egalizează pe măsură ce umezeala se difuzează din interiorul fiecărui sâmbure către suprafață. Combinația de uscare rapidă și călire se repetă până când se atinge conținutul de umiditate dorit. Folosind această procedură, timpul real de ședere al bobului în uscătorul cu flux continuu este de ordinul a 2-3 ore pentru a efectua o reducere de 10% a umidității. Selectarea numărului de treceri este un compromis între eficiența uscatorului, adică mai puține treceri și calitatea cerealelor, adică un timp de uscare mai lung. Perioadele de temperare au de obicei 424 ore. Recipientele de temperare pot fi aerate cu aer ambiant pentru a răci boabele cu o ușoară îndepărtare a umezelii.

Este vital ca operația de uscare cu călire să fie planificată și gestionată cu atenție pentru a asigura un randament și o eficiență maxime. Acest lucru înseamnă, de obicei, că planta este operată 24 de ore pe zi, două sau mai multe loturi de cereale fiind uscate odată. Conducerea și personalul bine instruit sunt esențiale.