Июл 17 2003

Перспективы применения искусственного холода для хранения зерна

Опубликовано в 18:21 в категории Пищевая промышленность

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО ХОЛОДА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ ЗЕРНА

Б.Н. Петруня, А.С.Титлов, С.Н. Кудашев

Одесская национальная академия пищевых технологий

(ОНАПТ), Одесса

Актуальность использования искусственного холода при хранении зерна определяется следующими факторами.

Во-первых, использование в последнее время высокопроизводительных зерноуборочных машин и специализированных транспортных средств значительно сократило время заготовок, но создало проблемы, связанные с хранением значительных объемов влажного зерна. Зачастую имеющейся сушильной техники недостаточно для обработки всего поступающего зерна в сжатые сроки, однако, наращивание тепловых мощностей в большинстве случаев экономически неоправданно[1].

Во-вторых, традиционные методы хранения (предварительная очистка, сушка, окончательная очистка и хранение в элеваторе или зерноскладе) связаны с потерями зерна на каждом из этапов. Вместе с тем, как показывает практика, использование искусственного холода , в конечном счете , на 25…30 % экономичнее тепловой обработки зерна - потери сухого вещества во время дыхания зерна при температуре 20 °С втрое больше, чем при 10 °С.

Охлажденное зерно не подвержено самосогрева­нию, в нем не развиваются вредители, отсутствует необходимость его перемещения из одной емкости в другую, т.е. отсутствуют дополнительные отходы, меньше расход электроэнергии и износ оборудования.

В- третьих , традиционная в странах СНГ сушка, как правило, проводится смесью топочных газов и воздуха, что вызывает загрязне­ние канцерогенными веществами. Так, даже в муке высшего сорта ,обнаруживается бензопирен, не­смотря на то, что зерно на мукомольных предприятиях обрабатывают большим количеством воды (2 л воды на 1кг зерна) [2]. В то же время, охлажденное зерно остается экологически чистым (исключается загрязнение углеводородами, сажей, окисла­ми серы и азота, тяжелыми металлами, нитритами и нитратами) и качественным (отсутствует денатура­ция белка).

В- четвертых , хлеб, крупа и муч­ные изделия являются основными продуктами питания на­селения стран СНГ.

Идея использования искусственного холода не нова и уже давно применяется за рубежом в США, Германии, Японии, Австралии и других высокоразвитых странах.

Германия ежегодно охлаждает у себя и в других странах до 70 млн. тонн зерна. В частности, фирма "GRANIFRIGOR" вы­пускает передвижные (мобильные) холодильные установки параметрического ряда – с холодопроизводительностью: 9,46; 15,68; 32,70; 65,4; 107,00 кВт. В проспекте фирмы при­водятся данные о продолжительности хранения зерна от исходной влажности и температуры хранения (табл.1) [1 ].

Таблица 1. Данные фирмы "GRANIFRIGOR"

Исходная влажность, %

Семенное зерно

Продовольственное зерно

Фуражное зерно

Температура хранения, °С

Продолжительность хранения

Температура хранения, °С

Продолжительность хранения

Температура хранения, °С

Продолжительность хранения

12…15

9..12

неогранич.

10…12

неогранич.

10…12

неогранич.

15…16,5

8…10

1…1,5 года

9…10

неогранич.

9…10

неогранич.

16,5…18

5…7

4…6 мес.

8…10

5…10 мес.

8…10

6…13 мес.

18…20

5

2…3 мес.

8…10

2…7 мес.

9…10

3…9 мес.

20…22

5

3…4 нед.

6…8

4…16 нед.

6…8

5…20 нед.

Установки фирмы "GRANIFRIGOR" осуществляют периодическое охлаждение силосов с зерном при помощи продуваемого через испаритель воздушного потока, в то время как в Российской Федерации были сделаны попытки использования искусственного холода для хранения риса в Краснодарском крае (Холмск, Славянок, Красноармейск) при помощи стационарных рассольных холодильных машин.

В середине 90 – х годов в Украине на Тростянецком ХПП внедрена мобильная ( на передвижной платформе) холодильная установка ТХУ-50-2-0 (холодопроизводительность 37000 ккал /ч) для охлаждения зерна в типовом складе емкостью 3200 тонн при помощи воздуха [1].

Исходя из величины требуемой холодопроизводительности, перспективы применения в мобильных системах охлаждения зерна имеют парокомпрессионные холодильные машины (ПКХМ) и газовые (воздушные) холодильные машины (ГХМ).

К преимуществам ГХМ относят отсутствие проблем с рабочим телом – воздух взрывопожаробезопасен и может подаваться непосредственно в охлаждаемое помещение. ГХМ просты в эксплуатации и не оказывают влияние на озоновый атмосферный слой.

К недостаткам ГХМ относят низкую энергетическую эффективность при работе на температурном уровне минус 30 … минус 20 °С.

Так, например, при температуре минус 30 °С действительный холодильный коэффициент ПКХМ выше, чем ГХМ в 2,1-2,9 раза [3].

Проблемы использования ПКХМ в системах охлаждения зерна связаны с переходом на озонобезопасные рабочие тела – хладагенты.

В настоящее время предлагается целый спектр заменителей традиционного хладагента ПКХМ – R12 [4], в том числе и природными, например, аммиака [5,6].

Проведенный на кафедре теплохладотехники и проблемной научно-исследовательской лаборатории термодинамический анализ циклов ПКХМ показал, что наибольшие перспективы в мобильных системах охлаждения зерна имеет природный хладагент – аммиак , обладающий к тому же превосходными экологическими характеристиками.

Несмотря на то, что в настоящее время наибольшее распространение получили мобильные холодильные установки с ПКХМ [1,7], определенные перспективы имеют и стационарные рассольные теплоиспользующие холодильные машины абсорбционного (АХМ) и пароэжекторного (ПЭХМ) типа [8].

В АХМ и ПЭХМ реализуется два цикла: прямой и обратный. В прямом цикле тепловая энергия преобразуется в механическую, а в обратном цикле механическая энергия используется для производства искусственного холода.

В этих установках стремятся использовать тепло низкого потенциала, в частности, теплоту выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, бросового тепла газотурбинных установок и котельных агрегатов.

Электроэнергия в АХМ и ПЭХМ затрачивается только на привод перекачивающих, циркуляционных и рассольных насосов и в системах автоматики.

В АХМ доля электроэнергии в суммарном подводе энергии составляет от 0,5 % (бромисто-литиевые установки [9]) до 2,3 % (водоаммиачные [10]). В ПЭХМ эта величина составляет порядка 0,6 %.

Рассольные бромисто-литиевые АХМ обеспечивают охлаждение объектов от 6 до 12 °С с величиной теплового коэффициента от 0,64 до 0,69 [9].

В настоящее время серийно выпускаются бромисто-литиевые АХМ с холодопроизводительностью от 300 до 5000 кВт с источниками энергии в виде [9,11]: пара (избыточное давление от 0,05 до 0,07 МПа); горячей воды (температура от 85,0 до 90,5 °С); природного газа и топочного мазута.

Тепловой коэффициент серийных ПЭХМ в диапазоне температур охлаждения от плюс 4 до плюс 8 °С составляет 0,06 и 0,13, соответственно, холодопроизводительность изменяется от 350 кВт до 1150 кВт [8].

Для сравнения с теплоиспользующими холодильными машинами возьмем современную крупную аммиачную ПКХМ с компрессором П220.

Холодильный коэффициент ПКХМ при температуре охлаждения (кипения) плюс 5 °С и температуре окружающей среды (конденсации хладагента) 30 °С составляет 7,5, холодопроизводительность – 650 кВт [6].

Расчеты показывают что, в ПКХМ затраты электроэнергии на производство единицы искусственного холода, например, 1 кВт, составляет 0,13 кВт; в бромистолитиевых АХМ – 0,008 кВт, водоаммиачных АХМ – 0,04 кВт; ПЭХМ – 0,1 кВт.

Эти результаты расчетов говорят о том, что при наличии бросовых источников тепловой энергии эксплуатационные затраты теплоиспользующих холодильных машин значительно ниже, чем у ПКХМ.

Преимуществом ПЭХМ и АХМ большой холодопроизводительности являтся и то, что они менее громоздки, чем соответствующие ПКХМ.

Следует также отметить, что в связи с ростом стоимости нового холодильного оборудования на базе ПКХМ на озонобезопасных хладагентах, применение дешевых экологически чистых теплоиспользующих аппаратов представляется перспективным уже в ближайшее время.

С учетом приведенных результатов сравнительного анализа, а также известных преимуществ теплоиспользующих холодильных машин в части экологической безопасности, можно рекомендовать их в качестве стационарных холодильных установок на элеваторах и зерноскладах стран СНГ.

Список литературы

1. Станкевич Г.Н., Петруня Б.Н., Бичинюк И.И., Лищенко Ю.В. Консервация зерновой массы с использованием искусственно охлажденного воздуха //Наукові праці Одеської державної академії харчових технологій. –Одеса: 2001. –Вып. 21. –С.39-41.

2. Дмитрук Е.А., Петруня Б.Н. Использование искусственного холода при хранении зерна //Хранение и переработка зерна. –2000. -№ 10. –С. 27-28.

3. Богданов С.Н., Бурцев С.И., Иванов О.П., Куприянова А.В. Холодильная техника. Кондиционирование воздуха. Свойства веществ: Справ./Под ред. С.Н.Богданова. –4-е изд., перераб. и доп. –СПб.: СПбГАХПТ, 1999. –320 с.

4. Железный В.П., Жидков В.В. Эколого-энергетические аспекты внедрения альтернативных хладагентов в холодильной технике. -Донецк: Донбас, 1996. -144 с.

5. Железный В.П., Железный П.В., Лысенко О.В., Овчаренко В.С. Эколого – термоэкономический анализ перспектив применения аммиака в холодильном оборудовании //Холодильная техника. –2000. -№3. –С. 12-16.

6. Чумак И.Г., Никульшина Д.Г. Холодильные установки. Проектирование. –К.: Выща шк., 1988. –280 с.

7. Петруня Б.Н., Титлов А.С., Кудашев С.Н. Перспективы использования холодильных систем для хранения зерна //Хранение и переработка зерна. –2002. -№ 12(42). –С.33-34.

8. Загоруйко В.А., Голиков А.А. Судовая холодильная техника /Под общ. ред. В.А. Загоруйко. –К.: Наукова думка, 00. –607 с.

9. Богданов А.И. Абсорбционные бромисто-литиевые холодильные машины «ОКБ Теплосибмаш»//Холодильная техника. –2002. -№ 10. –С.16.

10. Бадылькес И.С., Данилов Р.Л. Абсорбционные холодильные машины,-М., Пищевая промышленность, 1996. - 356 с.

11. Абсорбционные холодильные машины компании Dunham-Bush International //Холодильная техника. –2000. -№ 11. –С.23-25.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.