Апр 10 2004

 ДЛЯ  ЗБЕРЕЖЕННЯ ЗЕРНА

Опубликовано в 12:11 в категории Проблемы пищ. промышленности

ПЕРСПЕКТИВИ ЗАСТОСУВАННЯ ШТУЧНОГО  ХОЛОДУ

 ДЛЯ  ЗБЕРЕЖЕННЯ ЗЕРНА

Кудашев  С.М., Тітлов О.С.

Одеська національна академія харчових технологій, Одеса

Актуальність використання штучного холоду при зберіганні зерна визначається наступними факторами.

По-перше, використання останнім часом  високопродуктивних зернозбиральних  машин і спеціалізованих транспортних засобів значно скоротило час заготівель, але створило проблеми,  зв\’язані зі збереженням  значних обсягів вологого зерна. Найчастіше наявної сушильної техніки недостатньо для обробки всього зерна, що надходить, у стислий термін,  однак нарощування теплових потужностей у більшості випадків економічно невиправдано.

По-друге, традиційні методи зберігання (попереднє очищення, сушіння, остаточне очищення і зберігання в елеваторі чи зерноскладі) зв\’язані з утратами зерна на кожному з етапів.  Разом з тим, як показує практика, використання штучного холоду, у кінцевому рахунку, на 25…30 % дешевше теплової обробки зерна - утрати сухої речовини під час подиху зерна при температурі 20 °С  утроє більші, ніж при 10 °С.

Охолоджене зерно не підлягає самозігріванню, у ньому не розвиваються шкідники, відсутня необхідність його переміщення з однієї ємкості в іншу,  тобто відсутні додаткові відходи, менші витрата електроенергії і знос устаткування.

 По-третє, традиційне в країнах СНД сушіння, як правило, проводиться сумішшю топкових газів і повітря, що викликає забруднення канцерогенними речовинами. Так, навіть у борошні вищого сорту виявляється бензопирен, незважаючи на те, що зерно на борошномельних  підприємствах обробляють великою  кількістю води (2 л води на 1 кг зерна). У той же час,  охолоджене  зерно залишається  екологічно чистим (виключається забруднення вуглеводнями, сажею, окислами сірки й азоту, важкими металами, нітритами і нітратами) і  якісним  (відсутня  денатурація білка).

   По-четверте, хліб, крупа і борошняні вироби є основними продуктами харчування населення країн СНД.

Ідея використання штучного холоду не нова і вже давно застосовується за рубежем - у США, Німеччині, Японії, Австралії й інших високорозвинених країнах.

Німеччина щорічно охолоджує в себе й в інших країнах до 70 млн. тонн зерна. Зокрема, фірма "GRANIFRIGOR" випускає пересувні (мобільні) холодильні установки параметричного ряду – з   холодопродуктивністю:  9,46; 15,68; 32,70; 65,4; 107,00 квт. У проспекті фірми наводяться дані про тривалість збереження зерна в залежності від вихідної вологості і температури зберігання (табл. 1).

Таблиця 1 - Дані фірми "GRANIFRIGOR"

Вихідна вологість,   %

Насіння

Продовольче зерно

Фуражне зерно

Температура зберігання, °С

Тривалість зберігання

Температура зберігання, °С

Тривалість зберігання

Температура зберігання, °С

Тривалість зберігання

12…15

9..12

необмежена

10…12

необмежена

10…12

необмежена

15…16,5

8…10

1…1,5 року

9…10

необмежена

9…10

необмежена

16,5…18

5…7

4…6 міс.

8…10

5…10 міс.

8…10

6…13 міс.

18…20

5

2…3 міс.

8…10

2…7 міс.

9…10

3…9 міс.

20…22

5

3…4 тиж.

6…8

4…16 тиж.

6…8

5…20 тиж.

Установки фірми "GRANIFRIGOR" здійснюють періодичне охолодження силосів із зерном за допомогою повітряного потоку, що продувається через випарник, у той час як у Російській Федерації були зроблені спроби використання штучного холоду для зберігання рису в Краснодарському краї (Холмськ, Слов\’янськ, Червоноармійськ) за допомогою стаціонарних розсільних холодильних машин.

У середині 90–х років в Україні на Тростянецькому ХПП упроваджена мобільна (на пересувній платформі) холодильна установка ТХУ-50-2-0 (холодопродуктивністю 37000 ккал/г) для охолодження зерна в типовому складі ємкістю 3200 тонн за допомогою повітря.

Метою даного дослідження є оцінка перспектив застосування різних типів холодильних машин для низькотемпературного зберігання зерна.

При аналізі розглянуто стаціонарні  і мобільні  системи охолодження.

Область застосування стаціонарних холодильних машин – великі елеватори з тривалим  низькотемпературним зберіганням зерна, а мобільних – невеликі сховища з короткочасним терміном зберігання, у тому числі й у місцях заготівлі.

Виходячи з величини необхідної холодопродуктивності (не менше 5 квт), перспективи застосування в мобільних системах охолодження зерна мають парокомпресорні холодильні машини (ПКХМ) і газові (повітряні) холодильні машини (ГХМ).

До переваг ГХМ відносять відсутність проблем з робочим тілом: повітря - вибухопожежобезпечне і може подаватися безпосередньо в охолоджуване приміщення. ГХМ прості в експлуатації і не впливають на озоновий атмосферний шар.

До недоліків ГХМ відносять значні масогабаритні характеристики і  низьку енергетичну ефективність при роботі на температурному рівні мінус 30 … мінус 20 °С.

Так, наприклад, при температурі мінус 30 °С дійсний холодильний коефіцієнт ПКХМ вищий, ніж ГХМ  у 2,1-2,9 рази.

Проблеми використання ПКХМ у системах охолодження зерна зв\’язані з переходом на озонобезпечні робочі тіла – холодоагенти.

В даний час  пропонується цілий спектр замінників традиційного холодоагента ПКХМ – R12, у тому числі і природних, наприклад, аміаку.

Для визначення перспектив використання традиційних і нових холодоагентів у системах охолодження  в зернових господарствах проведений термодинамічний аналіз циклів ПКХМ.

Розрахунок циклу ПКХМ проведений для наступних умов.

Температура кипіння холодоагентів прийнята з урахуванням оптимального рівня температур зберігання зерна (5 °С і 10 °С), рушійного температурного напору між зерном і охолодженим повітрям (10°С) і перепаду температур у типовому повітроохолоджувачі (10 °С), тобто - мінус 15°С і мінус 10°С.

Температура конденсації холодоагентів (40 °С) прийнята з урахуванням експлуатації ПКХМ при температурі навколишнього середовища 32 °С і перепаді температур у типовому повітряному конденсаторі (8…10 °С).

Перепад температур у регенеративному теплообміннику (РТО) прийнятий 20 °С. У схемі з R717 РТО відсутній.

Аналіз результатів показує, що найбільші перспективи в мобільних системах охолодження зерна має природний холодоагент – аміак, який володіє до того ж чудовими екологічними характеристиками.

Незважаючи на те, що в даний час найбільше поширення одержали мобільні холодильні установки з парокомпресійними холодильними агрегатами, певні перспективи в стаціонарних системах охолодження мають і тепловикористовуючі холодильні машини абсорбційного (АХМ) і пароежекторного (ПЕХМ) типу.

В АХМ і ПЕХМ реалізується два цикли: прямий і зворотний. У прямому циклі теплова енергія перетворюється в механічну, а в зворотному циклі механічна енергія використовується для виробництва штучного холоду.

У цих установках прагнуть використовувати тепло низького потенціалу, зокрема, теплоту вихлопних газів двигунів внутрішнього згоряння, непридатного тепла газотурбінних установок і котельних агрегатів.

Електроенергія в АХМ і ПЕХМ витрачається тільки на привод перекачувальних, циркуляційних і розсільних насосів і в системах автоматики.

В АХМ частка електроенергії в сумарному підведенні енергії складає від 0,5 % (бромисто-літієві установки) до 2,3 % (водоаміачні).  У ПЕХМ ця величина складає порядку 0,6 %.

Розсільні бромисто-літієві АХМ забезпечують охолодження об\’єктів від 6 до 12 °С з величиною теплового коефіцієнта від 0,64 до 0,69.

В даний час серійно випускаються бромисто-літієві АХМ із холодопродуктивністю від 300 до 5000 квт із джерелами енергії у вигляді: пару (надлишковий тиск від 0,05 до 0,07 Мпа); гарячої води (температура від 85,0 до 90,5 °С); природного газу і топкового мазуту.

Тепловий коефіцієнт серійних ПЕХМ у діапазоні температур охолодження від 4 до 8 °С і складає  0,06 і 0,13, відповідно, холодопродуктивність змінюється від 350 квт до 1150 квт.

Для порівняння з тепловикористовуючими холодильними машинами візьмемо сучасну велику аміачну ПКХМ із компресором П220.

Холодильний коефіцієнт ПКХМ при температурі охолодження (кипіння) 5 °С і температурі навколишнього середовища (конденсації холодоагента) 30 °С  складає 7,5, холодопродуктивність – 650 квт.

Розрахунки показують, що у ПКХМ витрати електроенергії на виробництво одиниці штучного холоду, наприклад, 1 квт, складають 0,13 квт; у бромистолітієвих АХМ – 0,008 квт, водоаміачних АХМ – 0,04 квт; ПЕХМ – 0,1 квт.

Ці результати розрахунків говорять про те,  що при наявності непридатних джерел теплової енергії експлуатаційні витрати тепловикористовуючих холодильних машин значно нижчі, ніж у ПКХМ.

Перевагою ПЕХМ і АХМ великої холодопродуктивності є і те, що вони менш громіздкі, чим відповідні ПКХМ.

Слід також зазначити, що в зв\’язку з ростом вартості нового холодильного обладнання на базі ПКХМ на озонобезпечних холодоагентах, застосування дешевих екологічно чистих тепловикористовуючих апаратів представляється перспективним уже найближчим часом.

Великий інтерес викликають і ПЕХМ на озонобезпечному R134а. Ці установки забезпечують можливість використання низькопотенційного тепла на рівні температури  70 °С, конструкції їх більш компактні, а тиск у системі підтримується вище атмосферного, що виключає підсмоктування повітря у випарник.

Висновки:

1. Найбільші перспективи в мобільних системах охолодження зерна має природний холодоагент – аміак, який володіє до того ж чудовими екологічними характеристиками.

2. З урахуванням наведених результатів порівняльного аналізу, а також певних переваг тепловикористовуючих холодильних машин у частині екологічної безпеки, можна рекомендувати застосовувати їх у якості стаціонарних холодильних установок на елеваторах і зерноскладах країн СНД.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.