способ сушки зерновых культур

Формула изобретения

Способ сушки зерновых культур, заключающийся в том, что сквозь зерновой слой пропускают электроактивированный сушильный агент, содержащий озоновоздушную смесь и ионы, а также воздействуют на слой зерна постоянным электрическим полем, отличающийся тем, что дополнительно используют знакопеременное электрическое поле, которым воздействуют на слой зерна одновременно с постоянным электрическим полем, а процессы воздействия электроактивированного сушильного агента и постоянного и знакопеременного электрических полей на зерновой слой осуществляют циклически, раздельно во времени, с экспозицией процессов соответственно 3 : 1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для сушки зерновых культур.

Известен способ сушки зерна, заключающийся в пропускании через его слой электроактивированного сушильного агента, содержащего озоновоздушную смесь и ионы [а. с. СССР N1095899, кл. А 01 F 25/08, 1981 г.]. Недостатком такого способа сушки является его значительная продолжительность.

Известен также способ сушки зерновых культур [а.с. РФ N 2065262 C1, кл. А 01 F 25/08, 1996 г.], в котором одновременно пропускают сквозь слой зерновой культуры озоновоздушную смесь и ионы, а также воздействуют на этот слой электрическим полем. При этом электрическое поле имеет одну полярность (знак) и выступает в роли стимулятора ассоциированной влаги зернового слоя с целью организации распада комплексов молекул влаги. Однако электрическое поле одной (постоянной) полярности не позволяет осуществлять интенсивный перенос молекул влаги из внутреннего пространства пор зерновой культуры к ее поверхности, что снижает эффективность процесса сушки и увеличивает энергозатраты. Эффективность такого переноса снижается также из-за того, что на поверхности электродов (посредством которых электрическое поле воздействует на зерновой слой) с течением времени образуются объемные заряды (электродный эффект). Кроме того, при диссоциации молекул влаги возможно образование малоподвижных ионных комплексов-кластеров, присутствие которых также значительно уменьшает эффективность влагопереноса под действием внешнего электрического поля. Этот влагоперенос основывается на явлении электроосмоса.

Интенсивность переноса влаги электроосмосом повышается при дополнительном использовании знакопеременного электрического поля, а также, если явлению электроосмоса будет предшествовать режим продувки электроактивированным сушильным агентом, содержащим озоновоздушную смесь и группы ионов OH^-, O^- и H⁺. Это позволит снизить величину объемных зарядов на поверхности электродов, дополнительно увеличить подвижность ионов и молекул влаги, а также повысить температуру и равновесную влажность зернового слоя за счет разложения проникающего в него озона. При этом происходит ослабление водородных связей молекул влаги за счет насыщения семян зерновой культуры ионами водных растворов, что приводит к изменению физико-химических свойств удаляемой влаги, таких как вязкость, плотность, поверхностное натяжение и других. При этом выход влаги на поверхность семени зерновой культуры облегчается. Такой перенос является существенным резервом повышения интенсификации процесса сушки.

Технический результат, на решение которого направлено изобретение, заключается в интенсификации процесса сушки путем сокращения его продолжительности и снижения энергозатрат, связанных с нагревом агента сушки.

Указанный технический результат достигается тем, что сквозь зерновой слой пропускают электроактивированный сушильный агент, содержащий озоновоздушную смесь и ионы ОН^-, O^- и H⁺, а также воздействуют на слой зерна постоянным электрическим полем.

Отличие предлагаемого способа от известного состоит в том, что дополнительно используют знакопеременное электрическое поле, а процессы воздействия электроактивированного сушильного агента и электрического поля на зерновой слой осуществляют циклически, раздельно во времени, с экспозицией процессов соответственно 3:1.

Способ реализуется следующим образом. После начала обработки зернового слоя электроактивированным сушильным агентом, содержащим озоновоздушную смесь и ионы (например, через 1,0-1,5 часа), продувка прекращается, и на электроды подается разность потенциалов внешнего электрического поля. Продувка электроактивированным сушильным агентом создает необходимые условия для последующего протекания в зерновом слое электроосмотического влагопереноса. Продувка зернового слоя электроактивированным сушильным агентом способствует увеличению концентрации ионов в диффузионной части двойного электрического слоя (ДЭС), который образуется на границе раздела твердой фазы семени зерновой культуры и жидкой фазы (влаги). Ионы являются активными транспортными агентами переноса жидкой фазы. После продувки электроактивированным сушильным агентом зерновой слой деполяризуется, то есть в его объеме ликвидируются некомпенсированные связанные заряды, вызванные действием электрического поля.

Одновременно с наложением на зерновой слой постоянного электрического поля дополнительно создают знакопеременное электрическое поле (подачей на электроды напряжения, изменяющегося по знаку и амплитуде), например, с изменяющейся частотой 150-250 Гц и скважностью импульсов в пределах от 3 до 5, как наиболее оптимальными параметрами для процесса электроосмоса. Совместное наложение электрических полей постоянной полярности и знакопеременного (например, в течение 0,2-0,5 часа) позволяет ликвидировать объемные электрические заряды, которые образуются на поверхности электродов с течением времени.

Таким образом, режимы сушки электроактивированным сушильным агентом и электрическим полем чередуются между собой с экспозицией соответственно 3:1.

Устройство для реализации способа изображено на чертеже и содержит корпус 1 электродной ячейки, электроды анод 2, катод 3, блок 4 питания, блок 5 продувки, электровентилятор 6, перфорированные отверстия 7, озонатор 8, соединительную камеру 9, воздухозаборный раструб 10, амперметр 11, датчики 12 температуры и слой зерновой культуры 13.

Устройство работает следующим образом. При подключении от блока 4 питания напряжения к внутреннему электроду - аноду 2 и внешнему электроду - катоду 3 в находящемся в межэлектродном пространстве слое 13 зерновой культуры возникает явление электроосмоса. Под действием электрического поля молекулы избыточной влаги семени зерновой культуры начинают двигаться относительно твердой фазы (скелета) семени зерновой культуры по направлению к поверхности семени. О протекании в зерновой культуре электроосмоса судят по увеличению показаний амперметра 11. Спустя определенное время, после прекращения увеличения показаний амперметра выведенная на поверхность семян влага удаляется путем продувки всего зернового слоя электроактивированным сушильным агентом с помощью электровентилятора 6. Такой сушильный агент, образующийся при смешивании атмосферного воздуха с воздухом, прошедшим через разрядный промежуток озонатора 8, захватывается воздухозаборным раструбом 10 из блока 5 продувки и подается в соединительную камеру 9, а из нее в межэлектродное пространство через перфорированные отверстия 7. Температура агента сушки и зернового слоя контролируется датчиками температуры 12.

Использование предлагаемого способа сушки зерновой культуры позволяет снизить энергозатраты на сушку и сократить ее продолжительность.