автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Электроактивирование процесса сушки семян

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГТОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В. П. ГОРЯЧКИНА

РГ 5 ОД

На правах рукописи

ТКАЧЕВ Роман Владимирович

ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СУШКИ СЕМЯН

Специальность 05.20.02— электрификация сельскохозяйственного

производства

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2000

Работа выполнена в Московском государственном агроинженерном университете им. В.П. Горячкина (МГАУ).

Научный руководитель: доктор технических наук, академик РАСХН

Бородин И.Ф.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Рудобашта С.П.

Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский

институт механизации сельского хозяйства (ВИМ)

Защита состоится "уД?" /W^/2000 г. в 13 час. на заседании диссертационного совета Д 120.12.01. в Московском государственном агроинженерном университете им. В.П. Горячкина по адресу:

Лиственничная аллея, д.6, аудитория

Отзывы направлять по адресу: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, 58.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГАУ

кандидат технических наук Щербаков К.Н.

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализированного совета кандидат технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Сушка является важнейшей операцией в процессе послеуборочной обработки зерна и представляет собой главное условие получения кондиционной продукции. В России сушке подвергается более 60% собираемого урожая зерновых. В среднем на 1т высушенного зерна затрачивается до 10 кг жидкого топлива. На сушку 1т семян топлива расходуется ещё больше, так как они сушатся при более низкой температуре (40...55°С). В сельском хозяйстве России успешно применяется достаточное количество способов и технологических методов интенсификации сушки семян. Однако, все существующие способы сушки, хотя и обеспечивают необходимое снижение влажности продукции до кондиционных значений, но являются достаточно энергоёмкими.

Учитывая ограниченность запаса и непрерывное повышение стоимости энергетических ресурсов, а также явную неэкологичность целого ряда технологий сушки, использующих сжигание твёрдого и жидкого топлива, необходим поиск новых малоэнергоёмких методов сушки семян, гармонично сочетающихся с окружающей средой.

Научные исследования, которые проводятся сегодня в этом направлении, как никогда актуальны, имеют важное народнохозяйственное значение и государственную поддержку.

Цель и задачи исследований. Разработка теоретических основ, методов и технических средств, обеспечивающих снижение продолжительности технологии сушки семян, сокращение энергозатрат, повышение эколо-гичности процесса и улучшение качества высушиваемого материала путём сочетания электроосмотического вдагопереноса в семенах с их вентилированием электоактивированным воздухом (ЭАВ).

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

- разработаны научные принципы создания малоэнергоёмкого и экологичного способа сушки семян, использующего явление электроосмоса и продувку ЭАВ,

- определены наиболее эффективные режимы сушки семян посредством сочетания электроосмотического влагопереноса и продувки ЭАВ,

-определены возможности наиболее рационального использования предложенного способа сушки семян в бункерах активного вентилирования зерна типа БВ.

Методика исследований. Интенсифицирующие возможности сочетания сушки семян электроосмосом с их продувкой ЭАВ определяли в лабораторных условиях на экспериментальной установке, представляющей вентилируемую электродную камеру. В камеру помещали семенную массу объёмом 1 литр. Исследования проводили при температуре агента сушки

20 и 40 °С, исходной влажности семян 18 и 24%. Подача агента сушки составляла 2,5 м3/мин, концентрация ионов в электроактивированном агенте сушки была равна 3x10" м~3, а озона 8...10мг/м3. Напряжённость электрического поля составляла 10, 50 и 100В/см. Исходную и конечную влажность семян определяли путём высушивания образца в сушильном шкафу по ГОСТ12041-82. В течение сушки фиксировали снижение влажности высушиваемого материала. Все проводившиеся эксперименты по электроактивированию сушки оценивались по отношению к базовому (сушка семян подогретым воздухом). Проводилось семь циклов экспериментов:

1) Без продувки семян с приложением постоянного внешнего электрического поля (ВЭП), инициирующего электроосмотический перенос влаги;

2) С использованием как постоянного ВЭП, так и продувки подогретым воздухом;

3) Как в цикле «2», но при использовании электроактивированного воздуха;

4) С чередованием процесса подачи постоянного ВЭП и продувки подогретым воздухом;

5) Как в цикле «4», но с продувкой ЭАВ;

6) Одновременное действие на семена знакопеременного ВЭП и продувки ЭАВ;

7) Действие на семена переменного ВЭП различной частоты и продувки ЭАВ.

До и после продувки семян определяли их всхожесть по ГОСТ 12038-66.

Объект исследований. Объектом исследований является процесс сушки семян. Исследования проведены на семенах пшеницы сортов «Мос-ковская-39» и.«Заря».

Научную новизну представляют: предложенный способ энергосберегающей сушки семян, использующий сочетание электроосмотического переноса влаги с вентилированием продукции электроактивированным сушильным агентом, математические модели, описывающие этот способ сушки Также, впервые выдвинута гипотеза, объясняющая причины сокращения продолжительности сушки семян при одновременном действии электроосмоса и продувки ЭАВ, определено взаимовлияние этих двух интенсифицирующих приёмов друг на друга.

Практическую ценность имеют выявленные в ходе экспериментальных исследований оптимальные режимы сушки семян, использующие сочетание электроосмостического влагопереноса в семенах с продувкой ЭАВ. Такие режимы предлагается реализовывать в бункерах активного

вентилирования зерна типа БВ при их незначительной конструктивной доработке. Предложенная технология позволит сократить продолжительность сушки семян и энергозатраты в 1,2... 1,6 раза, снизить заражённость семян микроорганизмами. При снижении продолжительности сушки в 1,3 раза энергозатраты составят 99кВтхч/т, а ожидаемый среднегодовой экономический эффект 200 руб/т (в ценах 1999г.).

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на Международной научно-технической конференции по автоматизации сельскохозяйственного производства (г. Углич, 1997 г.), на научно-практической конференции «Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России» (г. Москва, ВИЭСХ, 1997 г.), на Международной научно-практической конференции, посвященной памяти академика В.П. Го-рячкина (г. Москва, МГАУ, 1998г.), на научно-методической конференции энергетического факультета МГАУ «Современные энергосберегающие технологии и оборудование» (г. Москва, МГАУ, 1999г.).

Публикация результатов исследований. Основное содержание диссертации опубликовано в шести печатных работах, в том числе:

1. Как сохранишь, так и поешь. -Сельский механизатор, 1997, №8., С.34-35, (в соавторстве).

2.Электрофизическая интенсификация сушки зерна. -Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1999, №11, С.14-15,(в соавторстве).

Основные положения диссертации, выносимые на защиту. В диссертационной работе были проанализированы, обоснованы с научной точки зрения и выносятся на защиту следующие положения:

1) Гипотеза, раскрывающая механизм сокращения продолжительности сушки семян при одновременном использовании электроосмоса и продувки ЭАВ.

2) Динамические характеристики процесса сушки, отображающие снижение влажности семян с течением времени в процессе различных режимов сушки, использующей электроосмотический влагоперенос и продувку ЭАВ. Характеристики получены при различной исходной влажности материала, температуре агента сушки, напряжённости и форме внешнего электрического поля.

3) Математические выражения, связывающие текущие значения влажности семян, скорость и ускорение сушки со временем протекания этого процесса.

Объём диссертации. Диссертационная работа имеет введение, пять глав, общие выводы, список литературы, включающий 117 наименований источников отечественной и 8 источников иностранной литературы, 2

приложения. Диссертация изложена на 110 страницах машинописного текста, содержит 44 рисунка и 3 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ,

В первой главе дан анализ различных способов и технологических методов интенсификации сушки семян, которые реализуются в АПК современной России.

Существующие технологии сушки семян, прежде всего конвективный способ сушки, хотя и обеспечивают необходимое снижение их влажности до кондиционных значений, но требуют существенных затрат энергии (до 5...7 МДж на 1кг испарённой воды). Учитывая это, а также следуя принятой Правительством программе «Энергосбережение России в 19982005 гг.», необходимо осуществлять поиск малоэнергоемких технологий сушки семян, искать способы, приёмы, которые позволят экономить природное топливо одновременно справляясь со всеми требованиями процесса.

Теоретические основы технологии сушки семян заложены академиками П.А. Ребиндером, A.B. Лыковым, Г.А. Егоровым, A.C. Гинзбургом, С.Д. Птицыным. В последствии их учениками были. предложены различные методы интенсификации сушки.

Такие учёные как Ф.Н. Эрк, И.В. Захарченко, Г.С., Окунь, А.Г. Чижиков и др. исследовали влияние способов сушки и конструкций зерносушилок на энергоёмкость технологии, а также производительность оборудования. Другие учёные, такие как Е.Д. Казаков, И.Ф. Бородин, С.Д. Вен-дило внесли ценный вклад в оценку качества получаемой продукции. Большая исследовательская работа по способу консервирования влажных семян активным вентилированием проведена В.И. Анискиным. Основы успешного использования при вентилировании семян электроактивированного агента сушки заложены Т.П.Троцкой.

В настоящее время очевидно, что интенсификация сушки семян за счёт повышения температуры имеет предел, за которым стоит недопустимое изменение структуры материала. При этом следует учесть, что интенсифицирующие возможности современных сушилок близки к предельным и уже не могут быть увеличены путём некоторых конструктивных доработок. В то же время диэлектрический и инфракрасный нагрев семян, акустическая й вакуумная сушка требуют либо высоких затрат энергии, либо значительных капиталовложений, либо высокой квалификации обслуживающего персонала.

Анализ способов сушки семян, который .сделан в первой главе диссертации; показывает, что наиболее приемлемой на сегодняшний момент технолйгией снижения влажности семян является низкотемпературная сушка. В её основе лежит активное вентилирование семян агентом сушки в

виде подогретого атмосферного воздуха. Вместе с тем, такая технология может быть интенсифицирована за счёт электроактивирования. Оно предусматривает применение в качестве агента сушки электроактивированного воздуха, а также дополнительное использование для удаления влаги из семян явления электроосмоса.

Во второй главе рассмотрены теоретические закономерности электроосмотического влагопереноса в порах зерновки.;

М А т

+

+ + + + + + + + + +

N А' п

В

В'

Рис.1. Графическая модель двойного электрического слоя зерновки.

Электростатические силы поверхности МЫ мицеллы крахмала семени, заряженной отрицательно, образуют вокруг неё адсорбционный слой прочно связанных поверхностью ионов, имеющих положительный заряд (рис.1). Молекулы воды этого слоя, в свою очередь, прочно связаны и образуют неподвижный слой связанной воды. К неподвижному слою АА' непосредственно прилегает слой ВВ' ионов, который, находясь под действием электростатических сил мицеллы будет

содержать избыточное количество ионов того же положительного знака, что и ионы адсорбционного неподвижного слоя. Располагаясь в пределах радиуса действия поверхностных сил, молекулы воды этого слоя в извест-

ной степени связаны данными силами и образуют слой малосвязанной воды. За пределами же слоя ВВ' вода не связана и находится в свободном состоянии.

При наложении ВЭП положительные ионы диффузионного слоя вдоль некоторой поверхности ш-п, несколько смещённой в сторону жидкой фазы, устремляются к противоположному электроду - катоду.

При этом ионы диффузионного слоя за счёт сил электрического притяжения, молекулярного сцепления и трения захватывают и увлекают за собой дипольные молекулы влаги из диффузионного слоя.

При электрокинетических явлениях из объёмных сил, действующих на среды ионов, главную роль играют электрические силы. Потенциал электрического поля и следует рассматривать как суммарный, слагаемый из потенциала <р, обусловленного наличием ВЭП и электрического потенциала у избыточных зарядов у границы ДЭС. Значительную часть потенциала цг составляет электрокинетический потенциал • £ избыточных зарядов в диффузионном слое.

Действующая на единицу массы среды электрическая сила, может быть представлена следующим образом:

= I 2

Е, (1)

где:

г* - валентность положительных и отрицательных ионов (включая

знак),

т* - масса иона,

е0 - элементарный электрический заряд.

Если допустить, что течение влаги под действием электрического поля происходит в однородном бесконечно протяжённом капилляре в условиях стационарного электроосмотического потока при отсутствии концевых и граничных эффектов, то объёмная скорость течения влаги может быть представлена классической формулой электроосмоса Гельмгольца -Смолуховского:

(2)

где:

- поперечное сечение диафрагмы, т - пористость;

. . . ... е - относительная диэлектрическая проницаемость жидкости; П - коэффициент сдвиговой вязкости жидкости, Е- проекция вектора напряжённости ВЭП.

Электроосмотическое давление в капиллярах семени:

Р30 - 2 П4 '

где:

/ - сила тока,

г - относительная диэлектрическая проницаемость жидкости,

X - удельная электропроводность жидкости.

Для подобного «идеализированного однородного капилляра всегда справедливо важное утверждение, что средняя скорость электроосмотического течения при радиусах пор не меньших, чем расстояние от поверхности до заряженного слоя (единицы-десятки нм) практически не зависит от размера поры (капилляра). Однако, диафрагмы зерновок представлены сложной организацией порового пространства, состоят из лор различных радиусов. В таких диафрагмах при их осушении невозможно ограничиться от действия концевых эффектов: возникновения водной плёнки, перемычек за отступающем мениском жидкости, образования «манжет» уходящей влаги, образования малоподвижных кластеров Н3 О".

В реальных диафрагмах, скорость истечения и количество жидкости, вытекшей за конечный промежуток времени - показатели эффективности сушки - зависят от радиуса пор. Эффективность процесса электроосмотического течения прямо пропорциональна напряжённости, а также силе тока, создаваемой в массе семян внешним электрическим полем. Эффективность электроосмоса тем выше, чем меньше остаточная водонасыщен-ность.

Третья глава диссертации посвящена теоретическому исследованию электроинтенсификации процессов сушки семян с помощью электроактивированного воздуха.

Известно, что одна из возможностей ускорения процесса сушки семян заключается в изменении свойств сушильного агента, пропускающегося через зерновой слой. В современных условиях для создания энергосберегающих, высокоэффективных и экологичных технологий наибольшими достоинствами обладает сушильный агент, обработанный в поле коронного электрического разряда, обогащенный отрицательными ионами кислорода, атомарным кислородом и озоном, обладающий повышенной растворяющей и реакционной способностью. Такой воздух, называемый электроактивированным, обладает хорошими влагопоглотительными свойствами. Адсорбентами здесь являются ион кислорода, который имеет две свободные валентности, гидроксильный радикал и другие присутствующие

ИОНЫ. 1 ■;

Известно, что агент сушки может поглощать в себя влагу, находящуюся исключительно в парообразном состоянии. Этим была обусловлена необходимость испарения влаги в высушиваемых семенах с созданием в

них более высокого давления водяного пара, по сравнению с давлением водяного пара в агенте сушки. Электроактивированный воздух способен вступать в реакцию с водой, находящейся в жидком состоянии в порах зерновки, а также и в самом материале семени. Причём эта реакция носит химический характер и способна образовывать химические соединения содержащегося в ЭАВ озона и ионов с водой. Кроме того, в процессе химических реакций образуются неустойчивые летучие вещества, которые, покидая поверхность семян очищают их поры и капилляры. В результате этого капилляры увеличивают свои размеры, тем самым, повышая пропускную способность в процессе транспирации влаги. Помимо химического, ЭАВ обладает ещё и биологическим действием. Такой агент сушки изменяет активность нуклеинового обмена, что приводит к изменению состава белков и усилению роли основных белков типа гистанов, которые блокируют генетическую активность в процессах транспирации'. Наблюдаемый при обработке ЭАВ биосинтез фенольных соединений позволяет ингиби-ровать процессы внутриклеточного метаболизма, снизить содержание растительного гормона роста ИУК. Таким образом, ткани семян переходят в состояние покоя.

Как видно из рисунка 2, в результате озонолиза воды в сушильном агенте, а также озонолиза поверхностной влаги, образуется значительное количество положительных водородных ионов. Это позволяет повысить растворяющую способность воды в семенах за счёт увеличения рН, и насытить семена водородными ионами, которые активно адсорбируют воду и способствуют увеличению скорости сушки. С этим последним свойством водородных ионов связана идея использовать продувку электроактивированным сушильным агентом семена, которые сушатся методом электроосмоса.

В соответствии с предполагаемой гипотезой, увеличивая концентрацию ионов водорода в диффузионной части; ДЭС путём продувки массы семян ЭАВ, можно увеличивать и число транспортных агентов ионов, захватывающих молекулы влаги и уносящих их из диффузионного слоя к периферии. Теперь, в единицу времени образуется большее число акваком-плексов «ион водорода - молекула воды», которые двигаются к поверхностным слоям зерновки. Присутствие в порах семян дополнительного количества ионов водорода, позволит повысить эффективность электроосмоти-ческрго влагопереноса в нейтральных поверхностных слоях, где она традиционно считалась низкой.. В'.дальнейшем влага с поверхности семян уносится всё тем же продуваемым сквозь него сушильным агентом.

Уравнение плотности потока влаги в семенах, которое сушится одновременно продувкой ЭАВ и электроосмосом выглядит следующим обра-

с

ЭАВ + ЭЛЕКТРООСМОС

Ф -

ПЕРВАЯ СТАДИЯ ПРОЦЕССА

ОН"и Н 4

АДСОРБЦИЯ

ВОДЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ГРУППАМИ

ОН" и Н+

СВЯЗЫВАНИЕ НЕЙТРАЛЬНЫХ МОЛЕКУЛ ВЛАГИ ДИФФУЗИОННОГО СЛОЯ

СЕМЯН С (+) ИОНАМИ ГИДРОКСОНИЯ

н,о\

ТРАНСПОРТИРОВКА ВЛАГИ

I

ВТОРАЯ СТАДИЯ ПРОЦЕССА

РАЗЛОЖЕНИЕ ВОДЫ В АГЕНТЕ СУШКИ НА:

РАСПАД ОЗОНА НА О, и О"

РАЗЛОЖЕНИЕ ПОВЕРХНОСТИ. ВЛАГИ НА и Н +

1-

ОН"

СЖАТИЕ КЛЕТОЧ. МЕМБРАН

ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЭЛ. ПОТЕНЦИАЛА

ОПОСРЕДОВАННАЯ АДАПТИВНАЯ РЕАКЦИЯ

V

ОЧИСТКА ПОВЕРХНОСТИ ПОР КАПИЛЛЯРОВ

ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЕ

]

I

ТРЕТЬЯ СТАДИЯ ПРОЦЕССА

)

ПРОТОНИРО-ВАНИЕ ПОВ-ТИ СЕМЯН, СТРУКТУРНЫЕ МОДИФИКАЦИИ

НЕПОСРЕДСТВ. БИОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ

ь

}

ПЕРВИЧНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭАВ С МАТЕРИАЛОМ

ДЫХАНИЕ + О

РЕАКЦИИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ

Ж

1 ^

в г™

(г* го

ВЫСВОБОЖДЕНИЕ ОЗОНА ИЗ НЕУСТОЙЧИВЫХ ХИМИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ НЕЙТРАЛЬНЫХ МОЛЕКУЛ ВЛАГИ В СЕМЕНАХ К ИХ

ПОВЕРХНОСТИ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВЭП

Рис 2. Гипотеза механизма действия ЭАВ и электроосмотического влашпереноса в

процессе сушки.

(4)

где:

а„- коэффициент диффузии влаги,

р „ - масса абсолютно сухого материала в единице объёма сухого материала (плотность сухих семян),

VI] - градиент влагосодержания,

У7 - градиент температуры,

V Р - градиент давления, , : .

- градиент электроосмотического давления, 5 - термоградиентный коэффициент, Яр - коэффициент молярного, переноса пара,-

По данным Т.П. 'Гроцкой использование ЭАВ позволяет сократить продолжительность сушки сзерновых в 1,5 раза и выше. Замечено, что уменьшение дыхания семян с самого начала обработки возможно при использовании ЭАВ с концентрацией ПО Ионам Зх 10"м~3, и с концентрацией по озону 8...10мг/м3 и выше. Это позволяет оперативно предотвращать процесс самосогревания. Поглощение кислорода массой семян в период последующего хранения значительно сокращается. При данных концентрациях с самого начала сушки отмечалось снижение фитопатогенной микрофлоры в 2,2 раза по сравнению с тепловой сушкой. Также отмечено положительное влияние продувки ЭАВ на посевные качества семян. Предпосевная обработка электроактивированным сушильным агентом позволяет увеличить урожайность продукции на 10. ..25%.

В четвёртой главе приведены результаты экспериментальных исследований процесса сушки семян электроосмосом и продувкой ЭАВ. Опыты проводили в литровой сушильной камере, образованной коаксиальными цилиндрическими электродами, на которые подавали напряжение от внешнего источника питания.

В результате опытов получены динамические характеристики развития электроосмоса в пшенице, а также кривые сушки.

Эксперименты показали, что электроосмотический процесс в слое семян заметно протекает после предварительной активизации биофизических и биохимических процессов. В этих целях эксперименты использовали предварительный прогрев семян до невысокой . -температуры (40 °С). Катализированный подогревом электроосмотический процесс продолжается и при охлаждении пшеницы до температуры окружающего воздуха.

Электроосмотический процесс в слое семян способен протекать

время X, мин

Рис.3. Динамические характеристики 1=Д0 электроосмоса в предварительно подогретой пшенице "Московская-39" при напряжённости пост. ВЭП и нач. влажности \Ун-24%; 6=20*0:

1. - Е-ЮОВ/см; 2. - Е-50В/см, 3. - Е-ЮВ/см.

при относительно небольших значениях напряжённости электрического поля (10...100В/см) и характеризуется малыми плотностями электрического тока] (0,02.. .0,55 А/м2).

На динамических кривых )=£(т) (рис.3.) развития электроосмоса во времени наблюдалась критическая точка, после которой интенсивность этого явления заметно падала, хотя оно и продолжало существовать. Очевидно, что после прохождения критической точки электроосмотический влагоперенос подавлялся поляризационными эффектами. Отмечено, что при неизменных значениях напряжённости постоянного ВЭП, чем выше температура массы семян и чем выше её влажность, тем интенсивнее протекает в пшенице электроосмотический влагоперенос. Интенсивность этого явления прямо пропорциональна напряжённости ВЭП и температуре продуваемого агента сушки. Установлено, что потоки продуваемого через слой семян агента сушки за несколько секунд способны снизить в нём интенсивность электроосмоса, вследствие нарушения контактных мостиков проводимости между отдельными зерновками пшеницы.

Однако последующие опыты по снятию динамических характеристик сушки семян \¥={"(г) позволяют, тем не менее, признать эффективность такого режима обработки.

При сушке на экспериментальной установке искусственно увлажнённой пшеницы сорта «Заря», исходной влажностью 24% наибольший эффект по снижению продолжительности сушки достигается при использовании постоянного ВЭП одной полярности (рис.4.). Одновременное ис-

пользование продувки

26

-

камеры подогретым воздухом температурой 0=2О°С, а также такого электрического поля напряжённостью ЮОВ/см сокращает продолжительность сушки - по сравнению с базовой технологией активного вентилирования в 1,1 раза. А при использовании в качестве агента сушки ЭАВ воздействие на семена данного ВЭП с такой напря-

12

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420

время 1, мин

Рис. 4. Динамические характеристики \У= А^) различных режимов сутки пшеницы "Заря". Wн-24%; ©а=20С;

Е=50В/см.

атм. возд.+пост. .. ,

эав+иост. вэп. женностью интенсифици-

~ " ~~ рует сушку по продолжи-

тельности в 1,3... 1,5 раза. При меньших значениях напряжённости (Е=10 и 50В/см), продолжительность сушки сокращается в 1,2... 1,4 раза.

Л 2

-

Опыты также показали, что при исходной влажности семян пшеницы 18% продолжительность их сушки указанным способом сокращается в 1,5...1,6 раза.

В ходе экспериментов установлено, что электроосмотический влагопе-ренос в семенах эффективен только на постоянном токе. Переменный ток низкой (Г=200Гц) частоты скорее препятствовал выходу влаги на поверхность семени, а на высокой частоте (1=200кГц) интенсифицировал сушку, но уже за счёт энергоёмкого диэлектрического нагрева.

Снижение влажности семян в процессе сушки ЭАВ и электроосмосом наиболее точно описывается выражением (5):

30

60

90

120 150

180

210 240 время 1, мин

Рис.5. Динамические характеристики сушки пшеницы

"Заря", использующей продувку ЭАВ и пост. ВЭП. У/н-13%, 1-Е-ОВ/си. 2 -Е-ЮВ/см, 3.-Е-50В/см; 4 -Е- ЮОВ/см. в=40Ь 5-Е=ОВ/см,6.-Е=10В/см;7-Е"50В/сн; 8-Е=100В/см.

Г(() = Д., -Л^-Л^е-*' -Л2Ге

(5)

где: /-время сушки, Л„, Д,, А1Г А2- постоянные коэффициенты, Ь2- постоянные коэффициенты показателя степени основания натурального логарифма е.

На рисунке 6 представлена поверхность регрессии, которая

показывает, что

продолжительность сушки семян

предложенным способом обратно коррелирует с значениями напряжённости

постоянного ВЭП, а также температурой агента сушки. Рисунок 6 показывает, что на продолжительность сушки семян пшеницы наибольшее влия-

10 напряж-ть Е, ___ ^ В/см

температура агента сушки в, С -1"

Рис 6. Поверхность регрессии продолжительности процесса сушки пшеницы "Заря" 18% до кондиционной влажности

IV«-14%.

ние оказывает температура агента сушки. Напряжённость внешнего электрического поля, приложенного к семенам, также влияет на продолжи-

степени. Поэтому семена пшеницы одной и той же начальной влажностью IVн = 18% высушиваются до кондиционного состояния либо в течение почти 4 часов (при температуре агента сушки 9Л = 18°С) либо в течение 1 часа (при вк =36°С).

Если в выражении (5) взять первую производную по времени, то можно получить выражение для скорости V сушки семян:

V = = _ А0 -+ -гл^е-ь' + V4'' (6)

А

Вторая производная выражения (5) по времени отражает ускорение а сушки семян:

а = -Л.Ь^е'1'' -2А2еь>' + 4А2Ь1Ге'ь'1 -А2ЬЬгек' ' (7) ,

Л

На рисунке 7 представлены зависимости изменения скорости

¿/¡С , ..'.•■•■ ,/2(с

—, а на рисунке 8 зависимости изменения ускорения а-Г(1)=

¿1 ■ Л

сушки семян с течением времени, снятые для двух режимов Сушки семян: базового и предлагаемого электроинтенсифицирующего. Из рисунка 7 видно, что при использовании ЭАВ и электроосмоса величина скорости сушки семян (кривая 2) выше, чем при их сушке только подогретым воздухом той же температуры (кривая 1). Благодаря этому ■ продолжительность сушки и расход энергии на сушку сокращается в 1,2... 1,6 раза. В процессе сушки семян величины её скорости и ускорения уменьшаются по экспоненциальному закону. Эксперименты также выявили; что скорость сушки обратно пропорциональна значению начальной влажности ^ и Семян.

тельность сушки, но в значительно меньшей

П 0.14

время I, мин

Рис. 7. Графики изменения скорости сушки пшеницы "Заря" \Ун=18%, 6=2оЬ стечением времени : 1. - сушка лодагр. воздухом; 2. - сушка ЭАВ+ ЮП (Е=100Шсм)

Исследования электроактивированной низкотемпературной сушки

семян позволили отметить, что большую долю в интенсификацию сушки вносит ЭАВ (около70%) и около 30% электроосмотические явления. Очевидно, электроосмотические явления как медлено действующие целесообразно использовать для устранения самоувлажнения и повышения качества семян при их хранении, что является предметом наших дальнейших исследований.

Все проводившиеся в соответствии с ГОСТ 12038-66. анализы всхожести семян до и после их электроактивированной сушки показали, что этот контролируемый параметр оставался постоянным и составлял 90-92%. Таким образом, посевные свойства высушенных при помощи ЭАВ и электроосмоса семян сохраняются.

Проведённый во Всероссийском центре по оценке качества сортов зерна сравнительный анализ показателей качества семян до и после сушки ЭАВ и электроосмосом показал, что технологические и хлебопекарные свойства семян не изменились, а общая хлебопекарная оценка теста увеличилась на 0,2 балла.

Явление электроосмотической сушки семян, сочетающееся с продувкой материала ЭАВ наиболее удобно с конструктивной точки зрения реализовывть в бункерах активного вентилирования зерна при их незначительной доработке.(рис.9). Внешний цилиндр бункера и воздухораспределительная труба будут использоваться в качестве электродов, причём, причём эти два элемента конструкции должны быть тщательно заизолированы один от другого, а внешний электрод заземлён. Для создания в межэлектродном пространстве бункера БВ-25 напряжённости 10В/см, необходимо приложить к электродам разность электрических потенциалов величиной 1,2кВ, 50В/см - 5,8кВ, 100В/см - 11,6 кВ. Генератор ЭАВ при концентрации озона 10мг/м3 потребляет энергию, равную 0,35кВтхч/т, источник ВЭП 0,3 кВтхч/т. Раход воздуха на сушку составляет 500м3 /гхч. Генератор ЭАВ следует располагать после вентилятора.

I 0,006

та

@ 0,005

^ 0,004

О 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 НО 120

время мин

Рис.8. Графики изменения ускорения сушки шиешшм "Заря" №'11-18%; ©-20С с течением времени а=П[1):

1. - сушка подогр. возд; 2. - сушка ЭАВ+ВЭП !

(Е=100В/см) |

Рис. 9. Технологическая схема элекгроинтеисифицнрукнцей сушки зерна в

бункерах.

!.- лебёдка; 2. - внешний цилиндр; 3. - пробоотборники; -4. - регулятор влажности; 5,7. - грузики; 6. флажок; 8. - измерительный преобразователь уровня семян; 9. - кронштейн с блоками; 10. - щишндрнчешш клапан; II. ^ конусный распределитель семян; 12. - воздухораспределительная труба; и. регулировочное кольцо; 14. - выпускная заслонка; 15. - вентилятор; 1&- ~ электрокалорнфер; 17. - генератор ЭАВ; 18. - блок питания.

- атмосферный воздуа - ЭАВ

В пятой главе дано технико-экономическое обоснование применения электроосмоса и ЭАВ в технологиях сушки семян активным вентилированием. Использование указанных электрофизических методов интенсификации сушки позволит получить среднегодовой экономический эффект равный 200 руб/т (в ценах1999г). Этот эффект достигается главным образом за счёт получения хозяйством дополнительного дохода от-предотвращения потери (на 3%) продукции в массе в течение последующего хранения. Экономическое сравнение базового и предлагаемого электроактивированного способа сушки семян показало, что предлагаемый способ имеет приведенные затраты в 2,3 раза меньшие, чем затраты известного способа сушки семян активным вентилированием.

Предлагаемый вариант следует считать экономически выгодным. Электоактивирование сушки семян пшеницы начальной влажностью 24% позволяет при сокращении продолжительности сушки в 1,3 раза снизить энергозатраты со 128 кВт-х ч/т до 99 кВтхч/т. Производительность труда повышается в 1,2 раза.

ОБЩИЕ ИТОГИ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1). В России подвергается сушке более 60% собираемого зерна. В среднем на 1т высушенного зерна затрачивается до 10 кг жидкого топлива. На сушку 1т семян топлива расходуется ещё больше, так как они сушатся при более низкой температуре (40-55 °С). Изыскание малоэнергоёмких способов и режимов сушки семян является весьма актуальной областью исследований.

2) Теоретически и экспериментально доказано, что низкотемпературную сушку семян можно интенсифицировать Злектроактивированным (содержащим озон и ионы) воздухом (ЭАВ) и использованием явления электроосмоса.

3) Теоретические исследования показали, что ЭАВ обладает более высокими влагосорбционными свойствами по сравнению с сушкой семян только подогретым воздухом. Это ^происходит за счёт насыщения диффузионного и задиффузионного слоя ионами водорода, являющихся транспортными ■ агкнтами переноса молекул воды, высокой влагопоглотительной способности озона, протонирования и сжатия клеточных мембран, приводящего к возникновению градиента давления • влаги в семенах.

4) Выявлено, что интенсивность электроосмотического влагопереноса в семенах пропорционально зависит от величины электрической напряжённости и от температуры семян. Величина электроосмотического влагопереноса характеризуется значением плотности электрического тока, проходящего через семена. Плотность тока при напряжённостях 10... 100В/см составляет 0,02... 0,5 5 А/м2.

5) Установлено, что при использовании ЭАВ и элекгроосмоса величина скорости V сушки выше, чем при сушке только подогретым воздухом той же температуры. Благодаря этому продолжительность сушки и расход энергии сокращаются в 1,2... 1,6 раза.

6) Установлено, что в интенсификации низкотемпературной сушки семян большую долю вносит ЭАВ (около 70%) и около 30% электроосмотические явления. Очевидно, электроосмотические явления как медлено действующие целесообразно использовать для устранения самоувлажнения и повышения качества семян при их хранении, что является предметом наших дальнейших исследований.

7) Проведённый во Всероссийском центре по оценке качества сортов зерна сравнительный анализ показателей качества семян до и после сушки ЭАВ и электроосмосом показал, что технологические и хлебопекарные свойства семян не изменились, а общая хлебопекарная оценка теста увеличилась на 0,2 балла.

8) Технико-экономическими расчётами установлено, что использование ЭАВ и электроосмоса позволяет при сокращении продолжительности сушки в 1,3 раза снизить удельный расход энергии с 12,8 кВтхч/тх% до 9,9 кВтхч/тх%, повысить производительность труда в 1,2 раза, сократить потери массы семян до 3%, сохранить посевные качества семян. Благодаря этому, суммарный экономический эффект составит около 200 руб/т.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Интенсификация процессов сушки с.-х. продукции. Материалы Международной научно-технической конференции «Автоматизация с.-х. производства» (тезисы докладов). —Углич, 1997, С.121-122.

2. Как сохранишь, так и поешь. -Сельский механизатор, 1997, №8., С.34-35, (в соавторстве).

3. Использование электроосмоса в технологиях сушки и хранения зерна. -Энергетика, электротехнология и информатика в сельском хозяйстве.-Сборник научных трудов МГАУ, М.,1998, (в соавторстве ).

4. Повышение скорости. сушки зерна методом электроосмоса. -Современные энергосберегающие технологии и оборудование.-Материалы научно-методической конференции энергетического факультета МГАУ, М., 1999, С.32-33, (в соавторстве,).

5. Электрофизическая интенсификация сушки зерна. -Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1999, №11, С.14-15, (в соавторстве).

6. Способ сушки зерна. Решение ФИПС о выдаче патента на изобретение 1Ш по заявке № 99109836 от 01.02.2000г, (в соавторстве).

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ, ОСОБЕННОСТИ И ПРОБЛЕМЫ ТЕХНОЛОГИЙ СУШКИ СЕМЯН

1.1. Проблемы в технологиях сушки и хранения семян.

1.2. Анализ причин порчи семян.

1.3. Анализ способов сушки семян.

1.3.1. Естественная и искусственная сушка семян.

1.3.2. Интенсификация сушки семян за счёт использования теплоты сжигаемого топлива.

1.3.3. Интенсификация сушки семян использованием низкотемпературных технологий.

1.3.4. Интенсификация сушки семян использованием адсорбентов.

1.4. Электрофизические методы сушки семян.

1.4.1. Сушка семян токами высокой частоты.

1.4.2. Сушка семян акустическими полями.

1.4.3. Сушка семян инфракрасным нагревом.

1.5. Интенсификация сушки семян малоэнергоёмкими электрофизическими методами.

1.5.1. Использование низкоэнергетических электромагнитных полей.

1.5.2. Использование продувки семян электроактивированным воздухом.

1.5.3. Электроосмотическая сушка и хранение семян при воздействии внешнего электропотенциала.

1.5.4. Важность разработки малоэнергоёмких способов сушки семян.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СУШКИ СЕМЯН ЭЛЕКТРООСМОТИЧЕСКИМ ВЛАГОПЕРЕНОСОМ. ОБОСНОВАНИЕ ЭЛЕКТРООСМОТИЧЕСКОГО СПОСОБА ИНТЕНСИФИКАЦИИ СУШКИ СЕМЯН.

2.1. Электроосмос в гетерогенных системах.

2.2. Морфологические особенности семян.

2.3. Преимущественные формы связи влаги с материалом семян.

2.4. Оценка степени накопления влаги в массе семян.

2.5. Электрическая модель зерновки и ее свойства.

2.6. Механизм переноса влаги в семенах под действием электрического поля.

2.7. Определение электрокинетического потенциала, действующего на процесс влагопереноса в однородном бесконечно протяжённом капилляре.

2.8. Особенности электроосмотического течения в диафрагмах с микронеоднородной структурой порового пространства.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ СУШКИ СЕМЯН

3.1. Понятие «электроактивированный воздух».

3.2. Получение электроактивированного сушильного агента полем коронного разряда.

3.3. Теплофизические процессы при сушке семян электроактивированным сушильным агентом.

3.4. Химические и биохимические процессы при сушке семян .электроактивированным сушильным агентом.

3.5. Электрофизические процессы при сушке семян электроактивированным воздухом.

3.6. Общая структура механизма сушки семян электроактивированным сушильным агентом.

3.7. Интенсификация электроосмотической сушки семян электроактивированным воздухом.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРООСМОСА И ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННОГО ВОЗДУХА В ТЕХНОЛОГИИИ СУШКИ СЕМЯН

4.1. Общая методика экспериментальных исследований.

4.2. Экспериментальная установка, использующая явление электроосмоса и электроактивированный воздух.

4.3. Методика проведения исследований по использованию электроосмоса и ЭАВ в технологии сушки семян.

4.4. Условия возникновения и затухания электроосмоса.

4.5. Основные закономерности электроосмотического влагопереноса в семенах.

4.5.1. Динамические характеристики электроосмоса в слое семян при действии внешнего электростатического поля.

4.5.2. Динамические характеристики в предварительно подогретой пшенице.

4.5.3. Динамические характеристики электроосмоса в свежеубранных семенах.

4.5.4. Динамические характеристики электроосмоса при совместном действии внешнего постоянного электрического поля и продувки ЭАВ.

4.5.5. Динамические характеристики электроосмоса в слое семян при поочерёдном действии постоянного ВЭП и продувки ЭАВ.

4.5.6. Влияние температуры семян на динамические характеристики электроосмоса.

4.5.7. Влияние исходной влажности семян на динамические характеристики электроосмоса.

4.6. Сравнительная оценка различных вариантов использования электроосмотического влагопереноса и продувки ЭАВ в семенах.

4.6.1. Сушка семян под действием разности потенциалов внешнего постоянного электрического поля.

4.6.2. Сушка семян при одновременном действии внешнего постоянного электрического поля и продувки подогретым воздухом.

4.6.3. Сушка семян при одновременном действии внешнего постоянного электрического поля и продувки электроактивированным сушильным агентом.

4.6.4. Сушка семян при поочерёдном действии внешнего постоянного электрического поля и продувки ЭАВ.

4.6.5. Сушка семян при использовании знакопеременного ВЭП и продувки ЭАВ.

4.6.6. Использование переменного электрического поля в процессе электроосмотической сушки семян.

4.7. Математическая обработка результатов эксперимента.

4.8. Возможности использования электроосмотической сушки семян и электроактивированного воздуха в бункерах активного вентилирования зерна.

ВЫВОДЫ.

ГЛАВА 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРООСМОСА И ЭЛЕКТРОАКТИВИРОВАННОГО ВОЗДУХА ДЛЯ СУШКИ СЕМЯН.

5.1. Задачи экономического расчёта.

5.2. Расчёт капитальных вложений на единицу производимой продукции.

5.3. Расчёт затрат на эксплуатацию средств электрификации и автоматизации технологических процессов.

5.4. Определение вероятного материального ущерба от аварийных отказов технических средств.,.

5.5,Оценка эффективности применения электроосмоса и электроактивированного воздуха для сушки семян по системе некоторых экономических показателей.

ВЫВОДЫ.

НАПРАВЛЕНИЕ ДАЛЬНЕЙШИХ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

ОБЩИЕ ИТОГИ РАБОТЫ И

ВЫВОДЫ.

С древних времен важнейшей задачей для человека было не только получение достаточного количества сельскохозяйственной продукции, но и забота о её сохранности.

У свежеубранной продукции сразу появляется множество причин, приводящих к её порче. Это неприемлемые по температуре, влажности, скорости движения воздуха условия окружающей среды, а также развитие микроорганизмов, болезнетворных бактерий, порча урожая насекомыми, грызунами и птицами.

В современной России эта проблема особенно серьёзна. За годы реформ АПК оказался отброшенным по многим показателям на 20.30 лет назад. Уже в течение многих лет продовольственная ситуация в нашей стране остается неблагоприятной /63/, /109/. Сокращение площади сельхозугодий, высокая стоимость не всегда качественной, а порой и несовременной техники, постоянное повышение цен на энергоносители препятствуют развитию сельскохозяйственного производства. При этом урожай, который хозяйствам всё же удается получить, теряется на 20.30% вследствие нарушения технологии хранения /89/, /108/.

Указанные причины сложного положения аграрного сектора экономики не смогли обойти стороной зерновое хозяйство, которое в нашей стране по праву считалось основой всего сельскохозяйственного производства. Именно состояние зерновой отрасли всегда определяло формирование семенного, продовольственного и фуражного фондов государства. Зерновые культуры являются бесценным сырьем для хлебопекарной, макаронной, мукомольно-крупяной, элеваторной и комбикормовой промышленности.

В связи со сказанным существует необходимость проведения работ не только в направлении увеличения валового сбора зерна, достигавшегося успешной селекционной работой, осуществлением предпосевной обработки, целенаправленным внесением удобрений, совершенствованием уборочной техники. Ученые отмечают крайнюю необходимость проведения исследований в области совершенствования технологий послеуборочной обработки зерна, особенно если его предполагается использовать в качестве семенного материала. Прежде всего это касается сушки продукции /81/.

В России сушке подвергается 60% собираемого урожая зерновых. Сушка семян является главным условием получения кондиционного посадочного материала. Процесс сушки способствует понижению влажности урожая зерновых до необходимого уровня, а также позволяет обеспечивать необходимый температурный режим. Общеизвестно, что высушенная продукция имеет меньшие потери при хранении, обладает устойчивым биохимическим составом /55/. Важность сушки семян обусловлена тем, что она способствует предотвращению таких явлений как самосогревание, интенсивное дыхание, молочнокислое брожение, а в конечном счете гниение продукции. Естественно, что такие отрицательные явления не могут не привести к последующему снижению всхожести семян.

В сельскохозяйственном производстве успешно применяется достаточное количество способов и технологических методов интенсификации сушки и хранения семян /74/.

Однако, потребности населения в продуктах питания и наметившиеся тенденции возрождения отечественной пищевой промышленности в новых рыночных условиях стали выдвигать перед наукой новые непростые задачи совершенствования техники сушки и хранения посадочного материала.

Сложность выполнения подобного рода задач вызвана достаточно высокой энергоемкостью обеспечения процессов сушки и хранения зерновой продукции. Процесс сушки важен и неизбежен, однако классическая технология сушки семян требует огромного расхода топлива. В среднем на 1 т высушенного зерна затрачивается до 10 кг жидкого топлива.

На сушку зерновых культур приходится до 85% энергозатрат послеуборочной обработки свежеубранной продукции /52/. Кроме того, сжигание топлива в сушилках элеваторов даёт и побочные эффекты: сильно загрязняется окружающая среда, а обработка зерна топочными газами значительно ухудшает его качество.

Выход из сложившейся ситуации видится в использовании электрической энергии в новых технологиях сушки. Электрическая энергия традиционно более транспортабельна и трансформируема, более управляема, надежна, более безопасна, в том числе и экологически, по сравнению с энергией на сушку, получаемой при сгорании топлива /120/, /121/, /123/. Однако, тарифы на электроэнергию за последние годы увеличились настолько, что использование её в силовых стационарных сельскохозяйственных установках, а тем более в качестве первичного энергоносителя, становится экономически невыгодным /99/.

Выходом из этой сложной ситуации в настоящее время может стать сочетание классической технологии сушки и хранения семян с рядом малоэнергоёмких электрофизических методов, которые, используя целенаправленное воздействие электрического поля на объект сушки и хранения, существенно интенсифицируют технологический процесс при одновременном снижении энергозатрат.

Такого эффекта можно добиться используя последние достижения науки.

Сочетание науки о зерне с современными знаниями биохимии, биофизики, электрофизики, электротехнологии рассматривает семенную массу как биоэнергетическую систему, которая в определенных, искусственно созданных, условиях способна отдавать влагу при меньших энергозатратах.

Исследования показали, что приложенное к клеткам живых организмов внешнее электромагнитное поле способно вступать во взаимодействие с энергетическими процессами, которые протекают в живых клетках. Это позволяет ускорять или замедлять метаболические процессы в растениях, повышая содержание одних веществ и снижая содержание других /72/. Если учесть, что живые клетки обладают по отношению к внешней среде энергетическими потенциалами порядка 10.80 мВ, то потенциал воздействия внешнего электрического поля будет сопоставим по величине с естественными потенциалами растительного организма /49/. Именно это позволяет говорить о малой энергоемкости процесса.

Научные исследования, которые проводятся сегодня в направлении интенсификации сушки семян, улучшения качества посевного материала как никогда актуальны, имеют важное народнохозяйственное значение и государственную поддержку.

Данная работа посвящена электрофизической интенсификации сушки семян. Автор выражает глубокую благодарность профессорам Фомичеву М.М. и Ленскому Л.А.; заведующему лабораторией приборов и систем управления технологическими процессами в растениеводстве к.т.н. Секанову Ю.П., сотрудникам этой лаборатории, а также отделу технологии пшеницы Всероссийского центра по оценке качества сортов сельскохозяйственных культур и лично Белоусовой Е.М. за оказанную помощь.

В диссертационной работе ставятся и решаются следующие научно-практические задачи:

ОБЩИЕ ИТОГИ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1). В России подвергается сушке более 60% собираемого зерна. В среднем на 1т высушенного зерна затрачивается до 10 кг жидкого топлива. Изыскание малоэнергоёмких способов и режимов сушки семян является весьма актуальной областью исследований.

2) Теоретически и экспериментально доказано, что низкотемпературную сушку семян можно интенсифицировать электроактивированным (содержащим озон и ионы) воздухом (ЭАВ) и использованием явления электроосмоса.

3) Теоретические исследования показали, что ЭАВ обладает более высокими влагосорбционными свойствами по сравнению с сушкой семян только подогретым воздухом. Это происходит за счёт насыщения диффузионного и задиффузионного слоя ионами водорода, являющихся транспортными агентами переноса молекул воды, высокой влагопоглотительной способностью озона, протонирования и сжатия клеточных мембран, приводящего к возникновению градиента давления влаги в семенах.

4) Выявлено, что интенсивность электроосмотического влагопереноса в семенах пропорционально зависит от величины электрической напряжённости и от температуры семян. Величина электроосмотического влагопереноса характеризуется значением плотности электрического тока, проходящего через семена. Плотность тока при напряжённостях 10.100В/см составляет 0,02.0,55 А/м2.

5) Установлено, что при использовании ЭАВ и электроосмоса величина скорости v сушки выше, чем при сушке только подогретым воздухом той же температуры. Благодаря этому продолжительность сушки и расход энергии сокращаются в 1,2. 1,8 раза.

6) Установлено, что в интенсификации низкотемпературной сушки семян большую долю вносит ЭАВ (около 70%) и около 30% - электроосмотические явления. Очевидно, электроосмотические явления, как медленно действующие, целесообразно использовать для устранения самоувлажнения и повышения качества семян при их хранении, что является предметом наших дальнейших исследований.

7) Проведённый во Всероссийском центре по оценке качества сортов зерна сравнительный анализ показателей качества семян до и после сушки ЭАВ и электроосмосом показал, что технологические и хлебопекарные свойства семян не изменились, а общая хлебопекарная оценка теста увеличилась на 0,2 балла.

116

8) Технико-экономическими расчётами установлено, что использование ЭАВ и электроосмоса позволяет при сокращении продолжительности сушки в 1,5 раза снизить удельный расход энергии с 12,8 кВтхч/тх% до 8,6 кВтхч/тх%, повысить производительность труда в 1,2 раза, сократить потери массы семян до 3%, сохранить посевные качества семян. Благодаря этому, суммарный экономический эффект составит около 200 руб/т.

117

1. Адамсон A.A. Физическая химия поверхностей. М.: Мир, 1979, 568с.

2. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.:Наука, 1971 ,-284с.

3. Анискин В.И. и др. Гигроскопические свойства зерна различных культур. М.: ЦИНТИ Госкомзага СССР, 1967,-86с.

4. Анискин В.И. и др. Методические рекомендации по сушке и охлаждению зерна активным вентилированием, М.: ВИМ, 1974, с.3-18.

5. Анискин В.И. Технологические и технические решения проблемы сохранности зерна в сельском хозяйстве: Автореферат дис. д-ра техн. наук. М.: ВИМ, 1985.

6. Атаназевич В.И. Сушка зерна. М.: Лабиринт, 1997, -256с.

7. Баталин М.Ю. Экспериментально-теоретическое обоснование основных параметров полевого влагомера зерна и семян сельскохозяйственных культур. Автореферат дис. канд. техн. наук. Минск: 1982,-16с.

8. Баум А.Е., Резчиков В.А. Сушка зерна. М.: Колос, 1983, 224с.

9. Берд Р. и др. Явления переноса. М.:Химия, 1974.

10. Бойко А.Я. Исследование электроимпульсного способа интенсификации механического обезвоживания растительной массы с целью снижения энергозатрат при сушке: Автореферат дис. канд. техн. наук. М.: МИИСП, 1976, 16с.

11. Боноев П.А. Обоснование поточной технологии адсорбционно-контактной сушки высоковлажных семян. Автореферат дис. канд. техн. наук. Новосибирск: 1990,16с.

12. Берзиныи Э.Р., Добычин H.A. Опыт обработки семян высокой влажности // Селекция и семеноводство, 1979, №1, с.46-47.

13. Богданович Н.И. Расчёты в планировании эксперимента: Учебное пособие. Л.: изд. ЛТА,1978, с.80.

14. Бородин И.Ф. Исследование электрических датчиков систем сельскохозяйственной автоматики: Автореферат дис. д-ра техн. наук. М.: МИИСП, 1974.

15. Бородин И.Ф., Шарков Г.А., Горин А.Д. Применение СВЧ-энергии в сельском хозяйстве. М: ВНИИТЭИАгропром, 1987, с.55.

16. Бородин И.Ф., Ксенз Н.В. Использование электроозонированного воздуха в сельскохозяйственном производстве // Техника в сельском хозяйстве, 1993, №3,с.13-14.

17. Бородин И.Ф., Ксенз Н.В., Дацков И.И. Электроозонированная сушка // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1993, №7,с.22.

18. Бородин И.Ф. Горячкин и автоматизация с.-х. производства.//Механизация и электрификация с.-х.,1998, №5, с.14-17.

19. Бородин И.Ф. Развитие идей В.П. Горячкина в энергосберегающих электротехнологиях. Тезисы докл. Международная научно-практическая конференция, посвященная памяти акдемика В.П. Горячкина. М.: 1998. с.3-5.

20. Боуманс Г. Эффективная обработка и хранение зерна. М.: Агропромиздат, 1991, -608с.

21. Будьте П.Ф. Повышение надёжности работы электродвигателей, эксплуатируемых в с.-х. производстве республики Куба. Автореферат дис. канд. техн. наук. М.: МИИСП, 1987.

22. Вобликов Е.М., Маратов Б.К., Прокопец A.C. Активное вентилирование зерна. Учебное пособие. Краснодар: Изд-во КубГТУ, 1998.

23. Водянников. В.Т. Экономическая оценка средств электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства и систем сельской энергетики: Учебное пособие. М.: МГАУ, 1997, 173с.

24. Гинзбург A.C. и др. Влага в зерне. М.: Колос, 1969,-222с.

25. Гинзбург A.C., Громов М.А. Теплофизические свойства зерна, муки и крупы. М.:Колос, 1984, 304с.

26. Глущенко H.A. Основы теории и практика электроаэрации растворов в пищевой биотехнологии: Автореферат дис. канд. техн. наук. М.: МТИПП, 1988.

27. Голованов М.В. Анализ строения двойного электрического слоя живой клетки // Биофизика, 1995, Т.40, вып. 2.

28. Голубкович A.B., Чижиков А.Г. Сушка высоковлажных семян и зерна. М.: Росагропромиздат, 1991, -174с.

29. ГОСТ 12041-82. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения влажности. -М.: Изд-во стандартов, 1983.

30. ГОСТ 13586.5-93. Зерно. Метод определения влажности. Взамен ГОСТ 13586.5-85. Введён 01.01.95г. Минск: Изд-во стандартов, 1995, -9с., (Межгосударственный стандарт).

31. ГОСТ Р.50436-92 (ИСО 950-79). Зерновые. Отбор проб зерна. Введён 01.01.94. М.: Изд-во стандартов, 1993, -13с.

32. ГОСТ 12038-84. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести. М.: Изд-во стандартов, 1985, -58с.

33. ГОСТ 10968-88. Зерно. Методы определения энергии прорастания и способности прорастания.- Переиздан июль 1993г.- Взамен ГОСТ 10968-72. Введён 01.07.88. М.: Изд-во стандартов, 1993, -5с.

34. ГОСТ 10840-64. Зерно. Методы определения натурной массы. М.: Изд-во стандартов, 1980.

35. Григоров О.Н. Электрокинетические явления. Д.: Изд-во ЛГУ, 1973,197с.

36. Громыко Г.Л. Статистика. М.: Изд-во Московского университета, 1976, с.108-130.

37. Девятков Н.Д. Эффекты нетеплового действия миллиметрового излучения на биологические объекты: Сб. статей АН СССР ин-т Радиотехники и электроники. М.: ИРЭ, 1983, с.43-49.

38. Дерягин Б.В., Чураев Н.В., Муллер В.М. Поверхностные силы. М.: Наука, 1985, -399с.

39. Драгайцев В.И. и др. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. М.: ВНИИЭСХ, 1998, -220с.

40. Духин С.С. Электропроводность и электрокинетические свойства дисперсных систем. Киев: Наукова Думка, 1975, -246с.

41. Духин С.С., Дерягин Б.В. Электрофорез. М.: Наука, 1976, -328с.

42. Дьяков А.Ф., Миролюбов В.А. 17-й конгресс МИРЭС. Энергия и технология: устойчивое развитие мира в следующем тысячелетии // Энергетик, 1999, №2, с.2-8.

43. Евсиков М. Управляемые мультивибраторы // Радио, 1997, №7.

44. Егоров Г.А. Технологические свойства зерна. М.: Агропромиздат, 1985,334с.

45. Елисеева И.И., Юзбашев М.М. Общая теория статистики. М.: Финансы и статистика, 1996, с. 190-233.

46. Жидко В.И., Атаназевич В.И. Лабораторный практикум по зерносушению. М.: Колос, 1983.

47. Жинкин Г.Н. Электроосмотическое закрепление грунтов в строительстве. Л.: Стройиздат, 1966, -194с.

48. Жинкин Г.Н., Калганов В.Ф. Электрохимическая обработка глинистых грунтов в основаниях сооружений. М.: Стройиздат, 1980, -164с.

49. Зацепина Г.Н. Электрическая система регуляции процессов жизнедеятельности. М.: Изд-во Московского университета, 1992, с.12-108.

50. Ибрагимова Г. Зерна мало цены растут // Новое сельское хозяйство, 1999, №2, с.31-33.

51. Иванов Н.М. Сушка зерновых культур с частичной рекуперацией тепла / Механизация процессов в растениеводстве: Сб. научн. трудов / НГАУ, СибИМЭ, Гумбольдский университет, Берлин-Новосибирск: 1997, с.51-56.

52. Иванов Н.М. Повышение эффективности послеуборочной обработки зерна на основе энергосбережения // Энергосбережение в сельском хозяйстве: тезисы докл. Международной научно-техн. конф. (М.-ВИЭСХ), М.:1998, с.97-98.

53. Казаков Е.Д., Кретович B.JI. Биохимия зерна и продуктов его переработки. М.: Агропромиздат, 1989, -368с.

54. Казаков Е.Д. Методы оценки качества зерна. М.: Агропромиздат, 1987.

55. Казаков Е.Д. Функции воды в зерне // Хлебопродукты, 1995, №1, с.20-21.

56. Кассандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. М.: Наука, 1970, с,70-86.

57. Кирилин Н.И. Теория расчёта оптимальных систем автоматического управления. М.: 1999, -242с.

58. Коваленко Н.И. Исследование электроосмоса как средства снижения усилия продавливания при прокладке трубопровода в глинистых грунтах. Автореферат дис. канд. техн. наук, М.: 1971.

59. Кисаримов P.A. Справочник электрика. М.: РадиоСофт, 1998, -320с.

60. Кожинов В.Ф. Установки для озонирования воды. М.: Стройиздат, 1971,-303с.

61. Коллинз. Р. Течение жидкостей через пористые материалы. М.: Мир, 1964, с.79-82.

62. Комаров В.И., Лебедев Е.И. Пищевая промышленность России в рыночных условиях // Хранение и переработка сельхозсырья, 1997, №1, с.11-13.

63. Кормаков Б.С. Исследование электрофизических свойств зерна и разработка метода измерения влажности в процессах хранения и переработки: Автореферат дис. канд. техн. наук. М.: МТИПП, 1982, 16с.

64. Кормановский Л.П. Достижения инженерной науки в осуществлении технической политики на селе. // Тракторы и сельскохозяйственные машины, 1999, №1,-с.11-12.

65. Ксёнз H.B. Электроозонирование воздушной среды: Изд-во ВНИПТИМЭСХ, 1991, -174с.

66. Куликов В.Н., Миловидов М.Е. Оборудование предприятий элеваторной и зернообрабатывающей промышленности. М.: Агропромиздат, 1991, -383с.

67. Кучеренко В. Отапливать атмосферу вредно, а главное не по средствам //Российская газета, 1998,12 февраля.

68. Лайтфут Э. Явления переноса в живых системах. М.: Мир, 1977, -520с.

69. Лыков A.B. Теория сушки. М.: Энергия, 1968, -480с.

70. Марченко О.С. Состояние технического обеспечения сельского хозяйства России // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1998, №4, -с.2-4.

71. Маслов А.П. Влияние термического фактора на биоэлектрические потенциалы проростков различных по морозостойкости сортов озимой пшеницы. Автореферат дис. канд. техн. наук. М.: ТСХА, 1972.

72. Морозов Э.В., Новицкий O.A., Сегеда Д.Г. Справочник электрика предприятий по хранению и переработке зерна. М.: Агропромиздат, 1989, -272с.

73. Малин Н.И. Справочник по сушке зерна. М.: Агропромиздат, 1986,160с.

74. Матвеев Б.В. Сушка стен методом электроосмоса. Киев: Госстройиздат,1963.

75. Мельник Б.Е. Активное вентилирование зерна. М.: Агропромиздат, 1986,-160с.

76. Моисеев Ю.В. Перспективы хранения плодов и овощей // Вестник РАСХН, 1992, №1, с.67-69.

77. Немировский А.Е. Повышение эффективности сушки и влагозащиты изоляции электродвигателей, используемых в сельском хозяйстве, на основе интенсификации электроосмотических явлений: Автореферат дис. д-ра техн. наук. Санкт-Петербург-Пушкин: 1993,-48с.

78. Николаев Б.А. Погружение свай с помощью электроосмоса. М.: Стройиздат, 1960, -95с.

79. Николаева М.Г. и др. Справочник по проращиванию покоящихся семян. Л.: Наука, 1985, -348с.

80. Никольский С.А. Из точек роста поднимутся ростки И Сельский механизатор, 1999, №7, с.2-3.

81. Никифоров А.Н. и др. Методика энергетического анализа технологических процессов в сельскохозяйственном производстве. М.: ВИМ, 1995, -96с.

82. Окунь Г.С., Чижиков А.Г. Тенденции развития технологии и технических средств сушки зерна. М.: ВНИИТЭИ, 1987, с.31-49.

83. Политехнический словарь. Под общей редакцией Ишлинского А.Ю. М.: Советская энциклопедия, 1989,-656с.

84. Прищеп Л.Г., Подтынков И.И. Электромагнитная релаксация и жизнедеятельность растений и животных // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1982, №1, с.37-43.

85. Прищеп Л.Г., Пилюгина В.В., Шаганов Ю.Х. и др. Биоэлектромагнитология и управление жизнедеятельностью растений: Сб. научн. трудов ВИЭСХ, 1992, Т.79, стр.3.

86. Пунков С.П., Стародубцева А.И. Хранение зерна, элеваторно-складское хозяйство и зерносушение. М.: Агропромиздат, 1990, -367с.

87. Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. М.: Наука, 1978, -368с.

88. Резчиков В. Современные проблемы качества зерна при сушке // Хлебопродукты, 1994, №10, с.25-29.

89. Реймерс. Н.Ф. Основные биологические понятия и термины. М.: Просвещение, 1988, -320с.

90. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М.: Высшая школа, 1996, -608с.

91. Рудобашта С.П., Карташов Э.М. Диффузия в химико-технологических процессах. М.: Химия, 1993,-209с.

92. Севернее М.М. Энергосберегающие технологии в сельскохозяйственном производстве. М.: Колос, 1992, -200с.

93. Секанов Ю.П. Влагометрия сельскохозяйственных материалов. М.: Агропромиздат, 1985, -161с.

94. Сигнал B.JL Исследование строения диффузного двойного слоя в дисперсных системах: Автореферат дис. канд. хим. наук. М.: 1973.

95. Смирнова Т.А., Кострова Е.И. Микробиология зерна и продуктов его переработки. М.: Агропромиздат, 1989, -159с.

96. Спирин А. А., Башина О.Э. и др. Общая теория статистики. М. Финансы и статистика, 1996. -296с.

97. Стародубцева Г.П., Федорищенко Г.М. Вода и электрические явления в природе. Ставрополь: Изд-во СтГСХА, 1997, -44с.

98. Таран В.В. Макроэкономическая оценка эффективности использования энергии в АПК // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1999, №1, с.5-8.

99. Тарушкин В.И. Диэлектрическая сепарация семян: Автореферат дис. докт. техн. наук. М.: 1991, -32с.

100. Теплов А.Ф., Галкина A.B. Охрана труда на предприятиях по хранению и переработке зерна. М.: Агропромиздат, 1989, -384с.

101. Тихомолова К.П. Электроосмос. JL: Химия, 1989, -246с.

102. Трисвятский Л .А., Лесик Б.В., Курдина В.Н. Хранение и технология сельскохозяйственных продуктов. М.: Агропромиздат, 1991, -316с.

103. Трисвятский Л., Кочетков Л., Как лучше сохранить зерно на ферме // Новый фермер, 1992, №3, с. 10-11.

104. Трисвятский Л.А. Единство противоположностей (из канадской и австралийской практики работы с зерном) // Международный сельскохозяйственный журнал, 1994, №5, с.36-39.

105. Троцкая Т.П. Энергосберегающая технология сушки сельскохозяйственных материалов в озоно-воздушной среде. Минск: Изд-во БелНИИМСХ, 1977, -75с.

106. Троцкая Т.П. Электроактивирование процессов сушки растительных материалов. Автореферат дис. д-ра техн. наук. М.: МГАУ, 1998, -32с.

107. Ушачев И.Г. Вопросы экономического управления АПК // Экономика сельскохозяйственных и перерабатывающих предприятий, 1999, №1, с.9-12.

108. Филатов O.K. Стратегическое обеспечение продовольственной безопасности России //Хранение и переработка сельхозсырья, 1999, №3, с.8-10.

109. Филиппов Ю.В., Вобликова В.А., Пантелеев В.И. Электросинтез озона. М.: Изд-во Московского университета, 1987, -120с.

110. Фридман О.М. Электроосмотический метод ликвидации сырости стен зданий. Л.: Стройиздат, 1971.

111. Чмутов К.В. Хроматография, М.: Химия, 1978, с. 24-71.

112. Шевелуха B.C. и др. Сельскохозяйственная биотехнология. М.: Высшая школа, 1998, -416с.

113. Шмигель В.В. Зерновой слой в электростатическом поле // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 1998, №6.124

114. Щербаков К.Н. Интенсификация низкоэнергетическим электромагнитным полем процессов роста сельскохозяйственных растений. Автореферат дис. канд. техн. наук. -М.: МГАУ, 1997, с.4.

115. Эренберг А. Анализ и интерпретация статистических данных. М.: Финансы и статистика, 1981, с.253-270.

116. Эйзенберг Д., Кауцман В. Структура и свойства воды. Л.: Гидрометеоиздат, 1975.

117. Canada's wheat pools maintain dominant role in grain handling // World Grain, 1986, T.4, №4, p.8-13.

118. China's grain storage progect // World Grain, 1999, T.17, №1, p.20-28.

119. Kobayashi A.K., Kirshvink Y.K. Electrostatic enhancement of industrial drying processes // Industrial and engineering chemistri process design and development, 1986, T25, №4.

120. Madden C. Electrical process to inprove manufacturing efficiency // Technology Ireland, 1987, №5.

121. Nellist M.E. Some developments in heated-air grain drying // Farm building & engineering, 1984, №1, p25-30.

122. Orfeul M. Sechage a l'eiectricite et innovation technologique // Journal Francais l'electrothenie, 1987, №24.

123. Rylko D. After the fall // World Grain, 1999, T17, №2, p. 16.

124. Sjerven J. Wheat board reforms // World Grain, 1998, T.16, №10.

125. Оценка технологических показателей качества пшеницы, прошедшей электроинтенсифицирующую сушку

126. Образец №3 пшеницу из образца №1, но высушенную уже совместным действием электроактивированного воздуха и электроосмоса (напряжённость внешнего постоянного электрического поля Е=50В/см).

127. Общая хлебопекарная оценка образцов пшеницы, прошедших электроинтенеифицирующую сушку выросла по сравнению с базовым образцом с 3,7 баллов до 3,9 баллов.

128. Таким образом, предварительно выяснено, что сушка пшеницы электроактивированным воздухом и электроосмосом существенно не ухудшает технологических свойств продукции, и требует более тщательных исследований технологами.1. Образцы представлены1. Код Код

129. Ч Лабораторный №^^£Й1культура и сортй

130. АР Год урожая Гпрупупягтпу " Область сЛ&г&гС1. Iг МукаПомол.

131. Влажность мууч Солевой раствор

132. Характеристика альвеограммы Р= & ММ; С=р д к,1м«1. Ь = мм; W —дж; Т° комн.1. Аналитик.1. Яльвеограмма №Дата^ ^ •1. Лабораторный №.

133. Г Культура и гпрт ¿У' /сгг/.1. Год урожая-/т1. Сортоучасток1 </>$ область —:--1. МукаПомол

134. Влажность цукч! %. Солевой раствор ;мл>

135. Характеристика альвеограммы Р =5 = С=0 =; Р Я* К= УУ- ЛР .мм; W .10' дж; Т° комн.1. Аналитик£ (О1. У2 /'А Форма № 200/л,/- Яльвеограмма №Дат* у7- туу**7? VI ¿¿¿¿/

136. Лабораторный №^Е2^Культура и сорт-у' •1. У Год урожая Сортоучасток1. Я %1. Область1. Мука---;Помол—

137. Влажность Солевой раствормл.

138. Характеристика альвеограммы Р =& мм; Б = см2 С=1. О«К = .мм; №. ¿■-К .10* дж; Т° комн.

139. М-Яросл. типография .5112—100001. G West Germany

140. Plastizität Konsistenz Viskosität Plasticity Consistency Viscosity1. Diagramm N Chart N(1 ° ^ 7<31. MINUTEN1. OapiiHorpaMMa oöpajua Ml1. DUISBURG West Germany

141. Plastizität Konsistenz Viskosität Plasticity Consistency Viscosity1. V~\~f ^ M H • • v t I1.r\ \ \ \ \ \ \ \ \-\-45\ \ i % \1 i I:Lrm±±±WH4.\-i-?---i---\-1-*-*