КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Хранение и переработка продукции растениеводства» Технология послеуборочной обработки и хранен. Курсовая работа по дисциплине Хранение и переработка продукции растениеводства Технология послеуборочной обработки и хранения
 Скачать 355 Kb.
|
|
Технология послеуборочной обработки зерна овса Для послеуборочной обработки зерна применяются зерноочистительные агрегаты ЗАВ в климатических зонах, где нет необходимости сушить зерно, и зерноочистительно-сушильные комплексы КЗС - в зонах с влажными условиями уборки. Необходимость применения таких комплексов обусловлена тем, что зерновой ворох содержит самые разнообразные примеси: кусочки соломы, листья, семена сорняков и культурных растений, личинки насекомых, песок, камешки и т.д. Поэтому первой задачей послеуборочной обработки зерна является отделение этих примесей. Зерно в ворохе имеет, как правило, повышенную влажность, а поэтому не может длительно храниться. Его необходимо высушить. Семенное зерно дополнительно обрабатывают на семяочистительной приставке СП-10А, пристраиваемой к агрегатам и комплексам. При небольшом годовом производстве зерна применяют комплексы КЗС-10Ш и КЗС-10Б производительностью 10 т/ч. Комплексы КЗС-10Ш работают следующим образом [4]. Автосамосвалы привозят с поля зерновой ворох и разгружаются в завальную яму. Разгрузка сортовых машин осуществляется с помощью гидравлического автомобиле-подъемника ГУАР-15. Из завальной ямы зерно самотеком поступает в загрузочную норию, которая поднимает его ковшами и по зернопроводу направляет в машину предварительной очистки ЗД-10.000. Эта машина отделяет часть примесей и направляет их в транспортер отходов, а он подает их в бункер отходов. Основной поток зерна самотеком поступает в загрузочную норию сушилки СЗШ-8, ковши которой поднимают зерно вверх и ссыпают в загрузочный бункер сушилки. Если сушилка не справляется с сушкой всего поступающего в нее зерна, то предварительно очищенное зерно направляется в бункер резерва. Проходя последовательно через сушилку, разгрузочную норию ее и охладительную колонку, зерно высыхает и охлаждается. Сухое и охлажденное зерно через промежуточную норию и 2-й поток первой нории подается в машину первичной очистки ЗАВ-10.30000 [10]. Эта машины отделяют оставшиеся примеси с помощью решет и воздушного потока, а так же часть неполноценного зерна фуражного назначения. Примеси от этих машин направляются в бункер отходов, а фуражное зерно в бункер фуража. Основной поток зерна промежуточным транспортером подается в триерный блок ЗАВ-10.90000, где отделяются короткие примеси, дробленое зерно и длинные примеси, направляемые в бункер фуража. Очищенное зерно ссыпается в бункер чистого зерна. Для очистки овса и ячменя в блок триеров ставят все цилиндры с одинаковыми ячейками, а поэтому отделяется только короткие примеси и дробленое зерно [5]. По мере освобождения поточной линии в ночное время зерно берут на переработку из бункеров резерва. Если зерно поступает с поля сухое, то сушилку не используют, направив поток зерна переключением делителя в зернопроводе сразу на машину первичной очистки и триерный блок. При очистке зерна на продовольственные цели триерный блок выключают из работы, переключив заслонки в приемнике триера[7]. 1.4 Характеристика зерна овса как объекта хранения Партии зерна, хранящиеся в насыпях, принято называть зерновыми массами. Термин «зерновая масса» следует понимать как технический, приемлемый для зерна или семян культур любого семейства или рода, используемых на разнообразные нужды. Любая зерновая масса состоит из: 1) зерен (семян) основной культуры, составляющих, как по объему, так и по количеству основу всякой зерновой массы; 2) примесей; 3) микроорганизмов. Разнообразная конфигурация зерен и примесей, их различные размеры приводят к тому, что при размещении их в емкостях образуются пустоты (скважины), заполненные воздухом. Он оказывает существенное влияние на все компоненты зерновой массы, видоизменяется сам и может существенно отличаться по составу, температуре и даже давлению от обычного воздуха атмосферы. В связи е этим воздух межзерновых пространств также относят к компонентам, составляющим зерновую массу. Кроме указанных постоянных компонентов, в отдельных партиях зерна могут быть насекомые и клещи. Поскольку зерновая масса служит для них средой, в которой они существуют и влияют на ее состояние, их считают пятым дополнительным и крайне нежелательным компонентом зерновой массы [7]. Таким образом, любую зерновую массу при ее хранении и обработке следует рассматривать, прежде всего, как комплекс живых организмов. Каждая группа этих организмов или отдельные представители при известных условиях могут в той или иной степени проявлять жизнедеятельность и, следовательно, влиять на состояние и качество хранимой зерновой массы. Микроорганизмы - постоянный и существенный компонент зерновой массы. В 1 г ее обычно находят десятки и сотни тысяч, а иногда и миллионы представителей микробиологического мира. Поскольку рост и развитие растений, формирование на них плодов и семян проходят в среде, насыщенной микроорганизмами, надземные органы растений также населены ими, а часть микроорганизмов переходит из ризосферы почвы[1]. В обычных условиях настоящие эпифиты, развиваясь на здоровом растении, не оказывают вредного влияния даже на его покровные ткани. Питаются они продуктами жизнедеятельности клеток и тканей растения. Видовой состав эпифитной микрофлоры интересующих нас растений довольно однообразен и состоит почти исключительно из бактерий. Типичные представители таких эпифитов - бактерии рода Ps. herbicola, Ps. fluorescens и др. В небольшом количестве на зерне находятся дрожжи и некоторые плесневые грибы (главным образом Derrmtium, Cladosporium и Alternaria), получившие название «полевых». Дальнейшее накопление микроорганизмов на зерне происходит главным образом во время уборки урожая. При скашивании растений, а затем при обмолоте на зерно и в зерновую массу попадают вместе с органическими и минеральными пылевидными частицами, семенами сорняков и другими частями растений многие сапрофитные микроорганизмы, находящиеся в почве: бактерии (гнилостные, кислотных брожений и др.), споры плесневых грибов, актиномицеты и т.д. В зерновую массу из почвы или от больных животных, хотя и очень редко, но все же могут попадать и возбудители некоторых заболеваний человека и животных. Накоплению микроорганизмов на поверхности плодов и семян способствуют их морфологические особенности: складчатая и шероховатая поверхность, бородки и бороздки и т.д. Многочисленными исследованиями доказано, что в свежеубранной зерновой массе при правильной уборке количество бактерий достигает 96-99 % всей микрофлоры. Остальное - дрожжи, плесневые грибы и актиномицеты. Пористая структура оболочек плодов и семян позволяет микробам проникать в разные слои покровных тканей и зародыш. Это особенно характерно для зерновок злаковых. Таким образом, в семенах появляется субэпидермальная микрофлора. Ее накоплению при созревании семян способствуют повышенная влажность воздуха и значительные осадки, а при хранении зерна - его повышенная влажность [6]. По составу грибной субэпидермальной микрофлоры можно судить о степени воздействия микроорганизмов на зерновую массу. Так, первоначально субэпидермальная микрофлора представлена типичными полевыми плесенями (Cladosporium и Alternaria), менее опасными для зерна. В дальнейшем эти плесени подавляются представителями рода Aspergillus, относимых к плесеням хранения. Последние, развиваясь на зерне, губительно действуют на зародыш и резко ухудшают товарные качества зерна. Огромные потери хранящихся зерновых продуктов происходят вследствие размножения в них многих насекомых и частично клещей. Изучение свойств зерновой массы показало, что по своей природе они могут быть разделены на две группы: физические и физиологические. Многие из свойств каждой группы взаимосвязаны, и только с учетом этих связей может быть наиболее рационально организовано хранение зерновых масс. Физические свойства зерновой массы. Для практики хранения представляют интерес следующие физические свойства зерновой массы: сыпучесть и самосортирование, скважистость, способность к сорбции и десорбции различных паров и газов (сорбционная емкость) и теплообменные свойства (теплопроводность, температуропроводность, термовлагопроводность и теплоемкость). Сыпучесть. Зерновая масса довольно легко заполняет емкость любой конфигурации и при известных условиях может истекать из нее. Большая подвижность зерновой массы - ее сыпучесть - объясняется тем, что она в основе своей состоит из отдельных мелких твердых частиц - зерен основной культуры и различных примесей [12]. Хорошая сыпучесть зерновых масс имеет огромное практическое значение. Правильно используя это свойство и применяя необходимые устройства и механизмы, можно полностью избежать затрат ручного физического труда. Так, зерновые массы можно легко перемещать при помощи норий, транспортеров и пневмо-транспортных установок, загружать в различные по размерам и форме транспортные средства (автомашины, вагоны, суда) и хранилища (закрома, склады, траншеи, силосы элеваторов). Наконец, они могут перемещаться самотеком. Это свойство широко используют при хранении, обработке зерновых масс и погрузочно-разгрузочных работах; на нем основана вся поточность процессов на элеваторах, мельницах и крупяных заводах. Зерновая масса, поднятая норией на верхний этаж элеватора или мельницы, самотеком спускается вниз и по пути ее обрабатывают на различных машинах. При загрузке и выгрузке хранилищ также используют самотек. Степень заполнения хранилища зерновой массой зависит от сыпучести: чем она больше, тем легче и лучше заполняется емкость. Сыпучесть учитывается и при статистических расчетах хранилища (давление зерновой массы на пол, стены и другие конструкции). Сыпучесть зерновой массы характеризуют углом трения или углом естественного откоса. Угол трения - наименьший угол, при котором зерновая масса начинает скользить по какой-либо поверхности. При скольжении зерна по зерну его называю углом естественного откоса, или углом ската. Кроме этих показателей, известны коэффициенты трения зерновой массы, перемещающейся по самотекам и находящейся в покое. Сыпучесть зерновой массы зависит от формы, размера, характера и состояния поверхности зерна, его влажности, количества примесей и их видового состава, материала, формы и состояния поверхности, по которой самотеком перемещают зерновую массу. Наибольшей сыпучестью обладают массы, состоящие из семян шарообразной формы (горох, просо, люпин). Чем больше отклоняется форма зерен от шарообразной формы, и чем более шероховата их поверхность, тем меньше сыпучесть. Примером может служить относительно малая сыпучесть зерновых масс риса, некоторых сортов овса, ячменя и других. Находящиеся в зерновой массе примеси, как правило, понижают ее сыпучесть. При большом содержании легких примесей (соломы, мякины и других примесей такого рода), а также при значительном содержании семян сорняков с цепкой и шероховатой поверхностью сыпучесть может быть почти потеряна. Такую зерновую массу без предварительной очистки не рекомендуется загружать в хранилища, запроектированные на выпуск зерновой массы самотеком. С увеличением влажности зерновой массы ее сыпучесть также значительно понижается. Это явление характерно для всех зерновых масс. В связи с влиянием рассмотренных факторов сыпучесть зерновых масс может колебаться в значительных пределах. Так, угол естественного откоса у овса может быть от 31 до 54° [6]. Самосортирование. Содержание в зерновой массе твердых частиц, различных по размеру и плотности, нарушает ее однородность при перемещении. Это свойство зерновой массы, проявляющееся и как следствие ее сыпучести, называют самосортированием так, при перевозках зерна в автомашинах или вагонах, передвижении по ленточным транспортерам в результате толчков и встряхиваний легкие примеси, семена в цветочных пленках, щуплые зерна и др. перемещаются к поверхности насыпи, а тяжелые уходят в ее нижнюю часть . Самосортирование наблюдается и в процессе загрузки зерновой массы в хранилища. При этом самосортированию способствует парусность - сопротивление, оказываемое воздухом перемещению каждой отдельной частицы. Крупные, тяжелые зерна и примеси с меньшей парусностью опускаются отвесно и быстро достигают основания хранилища или поверхности образовавшейся насыпи. Щуплые, мелкие зерна и примеси с большой парусностью опускаются медленнее; они отбрасываются вихревыми движениями воздуха к стенам хранилища или скатываются по поверхности конуса, образуемого зерновой массой. Самосортирование - явление отрицательное, так как при этом в зерновой массе образуются участки, неоднородные по физиологической активности, скважистости и т. д. Скопление легких примесей и пыли создает больше предпосылок к возникновению процесса самосогревания. В связи с самосортированием необходимо строго соблюдать правила взятия первичных проб для составления средней пробы. Скважистость. При характеристике зерновой массы уже отмечалось, что в ней имеются межзерновые пространства - скважины, заполненные воздухом. Скважины составляют значительную часть объема зерновой насыпи и оказывают существенное влияние на другие ее физические свойства и происходящие в ней физиологические процессы . Так, воздух, циркулирующий по скважинам, конвекцией способствует передаче тепла и перемещению паров воды. Значительная газопроницаемость зерновых масс позволяет использовать это свойство для продувания их воздухом (при активном вентилировании) или вводить в них пары различных химических веществ для обеззараживания (дезинсекции). Запас воздуха, а следовательно, и кислорода создает в зерновой массе на какой-то период (иногда очень длительный) нормальный газообмен для ее живых компонентов. Величина скважистости зерновой массы зависит в основном от факторов, влияющих на натуру зерна. Так, с увеличением влажности уменьшается сыпучесть, а следовательно, и плотность укладки. Крупные примеси обычно увеличивают скважистость, мелкие легко размещаются в межзерновых пространствах и уменьшают ее. Зерновые массы, содержащие крупные и мелкие зерна, обладают меньшей скважистостью. Выровненные зерна, а также шероховатые или со сморщенной поверхностью укладываются менее плотно. Так, скважистость овса составляет - 50-70 %. В связи с самосортированием скважистость в различных участках зерновой массы может быть неодинаковой, что приводит к неравномерному распределению воздуха в отдельных ее участках. При большой высоте насыпи зерновых масс происходит их уплотнение и скважистость уменьшается. Зная объем, занимаемый зерновой массой, и ее скважистость, легко установить объем находящегося в скважинах воздуха. Это количество воздуха при активном вентилировании принимается за один обмен. Сорбционные свойства. Зерно и семена всех культур, и зерновые массы в целом являются хорошими сорбентами. Они способны поглощать из окружающей среды пары различных веществ и газы. При известных условиях наблюдается обратный процесс - выделение (десорбция) этих веществ в окружающую среду. В зерновых массах наблюдаются такие сорбционные явления, как адсорбция, абсорбция, капиллярная конденсация и хемосорбция. Их значительная способность к сорбции объясняется двумя причинами: капиллярно-пористой коллоидной структурой зерна или семени и скважистостью зерновой массы. Исследование структуры зерна и семян различных культур показало, что между их клетками и тканями имеются макро- и микрокапилляры и поры. Диаметр макропор равен 10-3-10-4 см, а микропор - 10-7 см. Стенки макро- и микрокапилляров во внутренних слоях зерна являются активной поверхностью, участвующей в процессах сорбции молекул паров и газов. Кроме того, по системе макро- и микрокапилляров перемещаются ожиженные пары [14]. О связи сорбционных свойств зерна с его качеством сообщалось выше (запахи, влажность и т.д.). Не меньшее значение имеют они в практике хранения, обработки и транспортирования зерна. Так, рациональные режимы сушки или активного вентилирования зерновых масс могут быть осуществлены только с учетом их сорбционных свойств. Изменение влажности и массы, хранимых или транспортируемых партий зерна также чаще всего происходит вследствие сорбции или десорбции паров воды. Последнее не только имеет технологическое значение, но и связано с материальной ответственностью людей (заведующих складами, кладовщиков и т.д.), хранящих большие массы зерна. В связи с этим в практике хранения зерновых масс и работы с ними очень важно иметь представление о процессах влагообмена. Равновесная влажность. Влагообмен между зерновой массой и соприкасающимся с ней воздухом в той или иной степени идет непрерывно. В зависимости от параметров воздуха (его влажности и температуры) и состояния зерновой массы влагообмен происходит в двух противоположных направлениях: 1) передача влаги от зерна к воздуху; такое явление (десорбция) наблюдается, когда парциальное давление водяных паров у поверхности зерна больше парциального давления водяных паров в воздухе; 2) увлажнение зерна вследствие поглощения (сорбции) влаги из окружающего воздуха; этот процесс происходит, если парциальное давление водяных паров у поверхности зерна меньше парциального давления водяных паров в воздухе. Влагообмен между воздухом и зерном прекращается, если парциальное давление водяного пара в воздухе и над зерном одинаково. При этом наступает состояние динамического равновесия. Влажность зерна, соответствующая этому состоянию, называется равновесной. Иначе говоря, под равновесной понимают влажность, установившуюся при данных параметрах воздуха - его влагонасыщенности, температуре и давлении. При длительном хранении зерновых масс с повышенной влажностью в условиях низкой относительной влажности воздуха происходит постепенное снижение их влажности. Наоборот, сухая зерновая масса при хранении в складе с воздухом, более насыщенным водяными парами, увлажняется, и ее масса увеличивается. Подобные изменения носят и сезонный характер, так как насыщенность воздуха влагой в разные месяцы различна. Это особенно заметно при хранении партий зерна и семян насыпью небольшой высоты (1-2 м) или в мягкой таре (тканевых мешках). Максимальная равновесная влажность зерна, устанавливающаяся при его пребывании в воздушной среде, насыщенной водяными парами (относительная влажность ц = 100 %), является тем пределом, до которого зерно может сорбировать пары воды из воздуха. Дальнейшее увлажнение может происходить только при впитывании капельножидкой влаги. Установить точно равновесную влажность зерна при ц = 100 % довольно трудно, так как при длительном выдерживании его в воздухе, насыщенном водяными парами, оно подвергается активному воздействию микроорганизмов и покрывается колониями плесеней. Равновесная влажность зерна и семян зависит также от температуры воздуха: с понижением ее величина равновесной влажности возрастает. При снижении температуры с 30 до 0 °С равновесная влажность увеличивается на 1,4 % [12]. Теплофизические характеристики. Представление о них необходимо для понятия явлений теплообмена, происходящих в зерновой массе, которые необходимо учитывать при хранении, сушке и активном вентилировании. Теплоемкость. Удельная теплоемкость абсолютно сухого вещества зерна примерно 1,51-1,55 кДж/(кг °С). С увеличением влажности зерна возрастает и его удельная теплоемкость. Так, при влажности зерна пшеницы 20 % его удельная теплоемкость равна 2,22 кДж/(кг °С). Теплоемкость учитывают при тепловой сушке зерна, так как расход тепла зависит от исходной влажности зерна. Коэффициент теплопроводности зерновой массы находится в пределах 0,42-0,84 кДж/(м.ч. °С). Низкая теплопроводность зерновой массы обусловлена ее органическим составом и наличием воздуха, коэффициент теплопроводности которого всего лишь 0,084 кДж/(м. ч. °С). С увеличением влажности зерновой массы ее теплопроводность растет, но все же остается сравнительно низкой. Плохая теплопроводность зерновых масс, так же как и низкая температуропроводность, играет при хранении и положительную, и отрицательную роль . Зерновая масса характеризуется очень низким коэффициентом температуропроводности, т.е. обладает большой тепловой инерцией. По данным отечественных авторов, коэффициент температуропроводности колеблется в пределах 6,15 Ч 10-4…6,85 Ч 10-4 м2/ч. Положительное значение низкого коэффициента температуропроводности зерновых масс заключается в том, что при правильно организованном режиме (своевременном охлаждении) в зерновой массе сохраняется низкая температура даже в теплое время года. Таким образом, представляется возможным консервировать зерновую массу холодом. Отрицательная роль низкой температуропроводности состоит в том, что при благоприятных условиях для активных физиологических процессов (жизнедеятельности зерна, микроорганизмов, клещей и насекомых) выделяемое тепло может задерживаться в зерновой массе и приводить к повышению ее температуры, т. е. самосогреванию. Нужно иметь в виду, что скорость изменения температуры в зерновой массе будет зависеть от способа хранения зерна и вида зернохранилищ . Термовлагопроводность. Изучение возникновения и развития процесса самосогревания, показало, что влага в зерновой массе перемещается вместе с потоком тепла. Такое явление миграции влаги в зерновой массе, обусловленное градиентом температуры, получило название термовлагопроводности. Практическое значение этого явления огромно. В зерновых массах, обладающих плохой тепло- и температуропроводностью в отдельных участках, особенно периферийных (поверхность насыпи, части насыпи, прилегающие к стенам или полу хранилища), происходят перепады температур, приводящие к миграции влаги (главным образом в виде пара) по направлению потока тепла. В результате влажность того или иного периферийного слоя зерновой массы повышается с образованием на поверхности зерен конденсационной влаги [14]. |