У вступ обґрунтовано актуальність поставленого завдання досліджень в світлі проблем, що стосуються технолог первинно обробки та збергання насннво кукурудзи.

У першому розділі розглянуто питання, що стосуються характеристик, властивостей, режимв та засобв сушіння і збергання наснво кукурудзи. Наведено аналіз сучасно технологі обробки насннво кукурудзи.

Визначено та обгрунтовано мету задач дослджень.

У другому розділі “Організація експериментальних досліджень” наведено коротку характеристику об'ктів досліджень, показано схему проведення експериментальних досліджень, обґрунтовано комплекс дослджуваних показників та викладено методи методики х визначення. Послідовнсть проведення основних етапів досліджень вдображено на рис.1.

Згдно методолог системного пдходу по об'кту, що вивчався, роботу почали з дослдження фзико-технологчних властивостей та теплофзичних характеристик самообрушу насннво кукурудзи, як дозволили визначити основн напрямки його обробки практичного застосування.

обробка насіннєва кукурудза насіння

Рис. 1. Схема проведення дослджень

Подальш експериментальн дослдження були пов'язан з розробкою режимв сушння самообрушу насннво кукурудзи для переобладнаних камер камерних сушарок та бункерв активного вентилювання. Були отриман крив сушння, температурн крив та складено математичний опис кнетики сушння нагрвання самообрушу. Обробку отриманих результатв проводили на ЕОМ з використанням розробленого пакету прикладних програм статистичного та регресйного аналзу. У просушеному самообрушу визначали насннв якост: силу росту та схожсть.

На заключному етап дослджень було проведено аналз ефективност роботи основного технологчного та транспортного обладнання кукурудзокалбрувальних заводв. Були дан рекомендац по удосконаленню технологчно схеми лн обробки самообрушу насннво кукурудзи та технологчно схеми пслязбирально обробки насннво кукурудзи.

У третьому розділі “Результати експериментальних дослджень” викладено результати досліджень фізико-технологічних властивостей і теплофізичних характеристик самообрушу наснво кукурудзи.

Серед основних показників, що характеризують властивості зерново маси, важливу роль грають фізико-технологічні властивості (ФТВ). Вони визначають особливості процесів очищення, сушіння та збергання зерна. Результати досліджень фізико-технологічних властивостей насння гібридно кукурудзи та самообрушу наведено у табл.1. із таблиці видно, що ФТВ насннво кукурудзи залежать від вологості і засмченост. Було встановлено межі коливання основних показників, як характеризують технологічні властивості різних гібридів кукурудзи в широкому діапазоні зміни вологості зерна (від 14% до 34%).

Для складнання матеральних та теплових балансв при визначенн режимв сушння збергання насння кукурудзи повинна бути вдомою залежнсть об'мно маси самообрушу вд вологост та температури. На основ проведених експериментальних дослджень отримано рвняння, що дозволя розраховувати об'мну масу самообруша кукурудзи в залежност вд його вологост W та температури

= 565,925 + 1,745 W + 1,549 - 0,165 W, кг/м³

На основ результатв ситового аналзу побудовано диференцйн крив, як дозволили дати характеристику ступен засмченост самообрушу кукурудзи та обгрунтувати режими його очищення.

Таблиця 1

Фзико-технологчн показники зерна насннво кукурудзи (псля обмолоту)

Збергання зерна у елеваторах і складах часто супроводжуться небажаним процесом самозгрвання, який можна прогнозувати за математичними моделями розвитку теплових процесв у зернових масах. Для розрахунку оптимальних режимів теплообмнних процесів, що відбуваються при сушнн і зберган зерна кукурудзи, також необхідно знати його теплопровдн та теплоінерцйн властивост, що визначаються такими теплофізичними характеристиками (ТФХ) як питома тепломнсть с, коефіцінти температуропровдності а, теплопровдності та теплово активност . На теплофізичні характеристики колодних капілярно-пористих матеріалів, до яких належить зерно кукурудзи, впливають багато факторв, основними з яких температура матеріалу і його вологість.

Метою наступного етапу експериментальних досліджень було визначення теплофізичних характеристик самообрушу насннво кукурудзи і закономрност х зміни від вологості і температури.

Після проведення дослджень в діапазоні зміни вологості W = 13..28 % і температури = 5.30 ⁰С та визначення значень с, а, та був проведений множинний регрессійний аналіз, статистична оцінка одержаних даних, а також одержані емпіричні залежності ТФХ самообрушу насіннво кукурудзи від факторв W і :

с = 60,7135 + 54,3107w - 6,5823? - 0,51715w, Дж/ (кг·К);

а = (560,1397 - 16,5586w + 0,001741 + 0,2672w) 10^-9, м/с;

=0,04856 + 0,01006w - 0,0001274? - 0,0001313w² +

+ 0,00001136² + 0,00001396w, Вт/ (м·К);

=15,4720 + 123,3225w - 2,6452? - 0,3397w²+

+ 0,06388² + 0,08083 w, Дж/ (м·К·с^0,5)

Коефцнти регрес визначили на ЕОМ методом найменших квадратв. Отриман рвняння з 95 % надйнстю адекватно вдображають експериментальн дан.

З графчно нтрепретац отриманих рвнянь (рис.2) видно, що теплофзичн коефцнти суттво залежать вд вологост самообрушу, а питома тепломнсть - незначно вд температури. З пдвищенням вологост температури питома тепломнсть, коефцнти теплопровдност та теплово активност збльшуються. Коефцнт температуропровдност практично не залежить вд температури, а при збльшенн вологост - зменшуться.

Отриман дані можуть бути використані для визначення оптимальних режимів збергання.

Рис. 2. золн залежност ТФХ вд вологост W та температури самообруша

У четвертому розділі “Дослідження закономрностей сушіння насння кукурудзи" були одержан кількісн характеристики впливу температури швидкості агента сушіння, а також початково вологості самообрушу наснво кукурудзи на кінетику його сушіння, нагрівання та на змну при цьому його насннвих достонств.

Для з'ясування кльксного характеру спльного впливу вологості самообрушу та параметрв повітря (температури і швидкості) на процес сушіння зерна кукурудзи було проведено вдповдн дослдження за нелнйним багатофакторним планом експериментв типу B₃. Сушння проводили на експериментальнй установц в лабораторі кафедри технологі елеваторно промисловості.

Псля реалзац дослдв була проведена х первинна обробка отримано результати у вигляд табличних залежностей W вд ?. На другому етап обробки в кожному дослд розраховували на ЕОМ за розробленою програмою кнетичн величини N, А, ? та W_кр.

Для математичного опису кінетики сушіння використали метод зведено швидкост сушння (рвняння Г.Н. Філоненко)

що вимага визначення на підставі експериментальних даних швидкост сушіння в першому періоді N, критичного Wкр і рвноважного Wр вологовмсту, масообмнних коефіцінтів А і , а також показника степеня m.

Псля обробки експериментальних даних були отриман регресйн залежност параметрв N, А, та W_кр, вд режимв сушння:

N = 8,659188 - 31,5383 v + 52,8287v² + 0,0005798 W₀t + 0,1259tv;

А= 43,6683 - 0,1720 W₀ + 0,004408W₀t;

= - 0,009153W₀ - 0,02108 t + 0,0002217 W₀t;

Wkр= 25,6299 + 0, 2034W₀ - 36,66875v + 65,76625v²

Статистична оцнка показала, що отриман рвняння з надйнстю 95 % адекватно описують експериментальн дан та можуть бути використан для розрахунку тривалост сушння самообрушу ? при рзних режимах сушння.

Аналз отриманих рвнянь показав, що швидксть сушння самообрушу N суттво залежить вд усх розглянутих факторов W₀, t та v. Причому залежнсть N вд v носить суттво нелнйний характер. Значущим також коефцнт парно взамод b₁₂, що говорить про суттвсть сумсного впливу на швидксть сушння початково вологост зерна температури сушильного агента. Цей сумсний вплив вдчуваться для кнетичних коефцнтв А та , що пдтверджуться значущстю коефцнта регрес b₁₂ у рвняннях для А та . Значення критично вологост залежить переважно вд початково вологост самообрушу та швидкост сушильного агента.

Крм кнетики сушння у цих же дослдах вивчали закономрнсть нагрвання самообрушу насннво кукурудзи у процес сушння у щльному шар, який характерним для переобладнаних камер камерних сушарок та бункерв активного вентилювання.

Для зглажування експериментальних даних по нагріванню зерна та узагальнення закономірностей кінетики нагрвання провели апроксимацію кривих нагрівання по модифікованому нами рівнянню Н.Ф. Докучаєва та М.С. Смирнова:

= ₀ + t/ (А + Bt)

Прийнята форма рівняння кінетики нагрівання дала задовільну збіжність з експериментальними даними. Результати вивчення кінетики нагрівання було узагальнено та отримано рівняння регресії для залежностей коефіцієнтів А та В від вологост W₀ та температури t вигляду

А, В = b₀ + b₁W₀ + b₂t +b₃v+ b₁₂W₀t + b₁₃W₀v + b₂₃tv

Так як температура нагрвання самообруша при сушнн у щльному нерухомому шар рзною по висот шару, то для опису кнетики нагрвання нами отримана система рвнянь, яка математичним описом кнетики процесу сушння нагрвання самообрушу кукурудзи при змнних умовах сушння та дозволя розрахувати режими сушння при заданих значеннях вологост самообруша, швидкост агента сушння та гранично припустимо температури нагрвання зерна.

Аналіз експериментальних кривих сушіння та температурних кривих показав, що процес сушіння в елементарному шар до досягнення гранично припустимо температури матеріалу протка при постійній швидкості вологовддачі. Температура зерна при цьому інтенсивно зроста. Постйнсть швидкості сушіння очевидно обумовлються випаровуванням в основному поверхнево вологи, а також інтенсифкацю внутрішньо дифузі вологи внаслідок різкого зростання температури зерна. Швидкість сушіння зерна з підвищенням температури сушильного агента зроста по лінйному закону.

Для визначення режимв сушння самообрушеного зерна кукурудзи в промислових сушарках складено математичну модель процесу сушння, яка базуться на вивчених нами кнетичних закономрностях та врахову конструктивн особливост сушарок.

Рвняння математичних моделей сушння були складен для бункерв активного вентилювання з радальним продуванням шару самообрушу та для щльного шару пдвищено товщини при сушнн в переобладнаних камерах камерних сушарках.

Доповнивши рвняння кнетики сушння нагрвання самообрушу балансовими рвняннями по теплот та волоз для елементарного шару було складено процедуру ступеневого розрахунку режимв сушння, який поляга у послдовному (за часом та простором) розрахунку тепло - масопереносу в тонкому шар, по висот якого змна вологост температури незначна. При цьому було розраховано розподлення параметрв зерна та сушильного агента по висот шару та визначена тривалсть сушння в умовах змни напрямку продування та перодичного перемшування самообрушу.

Отримана математична модель дозволила також розраховувати процес сушння самообрушу з використанням вдпрацьованного сушильного агента. Внаслдок цього нами були уточнен товщина шару, а також час змни напрямку продування, що дозволя знизити нервномрнсть сушння зерна та запобгти зволоженню зерна при перенасиченн вологою вдпрацьованного сушильного агента.

Аналз сушння самообрушу кукурудзи при рзних режимах вимагав вивчення впливу параметрв сушння на його бологчн показники, що визначають насннв якост. З вказаною метою вивчено яксть самообрушу гбридного насння кукурудзи вологтю 17.41 %. Сушння самообрушу проводили на лабораторнй установц у щльному шар при швидкост сушильного агента в сушильнй камер 0,1.0,5 м/с та його температур 35.55С. В дослдах вивчали енергю пророщування, схожсть та силу росту. Остання з високою ступнню корелю з польовою схожстю. Було встановлено умови сушння, що збергають насннву яксть просушеного самообрушу.

У п'ятом розділі “Обгрунтування технологічно схеми післязбирально обробки насннво кукурудзи" було проведенено аналіз технічного рівня технологічного і транспортного обладнання кукурудзокалібрувальних заводів (ККЗ) продуктивнстю 5 тис. тонн з метою визначення найбільш характерних вузьких місць на існуючих ККЗ (деяк результати аналзу наведен в табл.2 та 3).

Технічне переозброння ККЗ дозволя забезпечити підвищення технічного рівня машин і обладнання для обробки насіння кукурудзи з тим, щоб збільшити загальний вихід насіння на 3.5 %, в тому числі вихід насіння і класу на 15.20 %. Продуктивнсть технологічних ліній заводу після технічного переозброння повинна забезпечувати поточну обробку качанв кукурудзи, при цьому травмування насіння при обробці повинне знизитись не менше нж в 2 рази, питоме споживання електроенергі і палива скоротитися на 10.15 %.

Таблиця 2

Характеристика фракцйного складу гбридного насння кукурудзи

Таблиця 3

Травмування насння кукурудзи на рзних длянках ККЗ (%)

Стислий аналіз показав, що на багатьох діючих ККЗ Украни необхдна зміна низькопродуктивного обладнання на високопродуктивне, або модернізація діючого обладнання для підвищення ефективност його роботи та забезпечення необхдно якост обробки насіння.

В старих технологічних схемах на деяких заводах не передбачався відбір самообрушу, що погршувало процес сушіння качанв і знижувало вихід сортового насіння. Не була розроблена технологія обробки млкозерно кукурудзи, тому з вдходв, одержаних в технологічному процесі, вона не виділялась, що також знижувало вихід сортового насіння на 2.3 %. При реконструкці чи модернізаці технологічного процесу ККЗ в цілому або окремих його технологічних ліній ці питання необхідно вирішити.

Таким чином, видно, що для:

1) підвищення ефективності роботи кукурудзомолотарок необхідно провести наладку і вдрегулювати режими роботи;

2) поліпшення якості калібрування, необхідно провести правильний підбір сит залежно від гібридів, що обробляються;

3) зниження травмування насіння, рекомендуться установлення гумових прокладок в місцях зміни напрямку руху насння і регулювання робочих органів машин;

4) підвищення ефективності сушіння качанв в камерних сушарках передбачити відбір і окрему обробку самообруша в модернзованих бункерах активного вентилювання або переобладнаних камерах камерних сушарок.

Висновки