Terményszárítás, szemestermény-szárítók

Kategória: Növénytermesztés | Szerző: Dr. Német Béla, ny. egyetemi docens, PTE TTK, Fizikai Intézet, Pécs; TeGaVill Kft. Komló, 2014/04/10
Címkék: gabona, gabonaszárító, terményszárító, szemes termény, kukorica

A szárítás elve

Az ún. egyensúlyi nedvességtartalom a különböző termények esetében általában 13–14% körül van. A kalászos gabonák szárítása a nyári időszakban tapasztalható magas (30 °C) hőmérséklet miatt nem szükséges.

A mezőgazdasági gyakorlatban a szárítók zöme konvektív elven működik. Ebben az esetben a szárítandó termény fölösleges nedvességtartalmának elvonásához azt a tényt használjuk fel, hogy a felmelegített, légnemű halmazállapotú szárítóközeg (levegő, füstgáz­levegő keverék, túlhevített gőz) hőmérséklete jóval magasabb, nedvességtartalma pedig jelentősen kisebb a szárítandó anyagéhoz viszonyítva. A szárítás hatékonysága és a termény minőségmegőrzése szempontjából a legkedvezőbb, ha a szárítás folyamán a termény és a szárítóközeg azonos irányban mozog.

A nedvességelvonás a magok vagy egyéb növényi anyagok (pl. szármaradványok) felületén és a szárítóközeg érintkezési felületén fellépő parciális gőznyomás-különbségek hatására jön létre. A száradó termény belsejében a nedvességkülönbség annak belseje felé haladva (nedvesség gradiens) egyre nagyobb, ezért a víz a felszín felé áramlik. A víz leadása addig tart, amíg a belső vízmozgás és a felületi párolgás sebessége, valamint a szárítóközeg vízfelvevő kapacitása egyensúlyba nem kerül.

A terményszárítók működései elve, fajtái

A szárítók működési elv szerint, így konstrukciós szempontból három csoportba sorolhatók:

• kényszer anyagmozgatású berendezések;
• gravitációs anyagtovábbítású toronyszárítók;
• vastagrétegű szárítók.

A kényszer anyagmozgatású szárítókban a terményt a vízszintes elrendezésű, perforált szárító- és hűtőfelületen (tálcákon, szalagon stb.) végig anyagmozgató szerkezettel továbbítják. A szárítást az anyagmozgató berendezés haladási sebessége, a termény rétegvastagsága és az egyes tálcákon átáramoltatott szárítóközeg hőmérséklete határozza meg. A fajlagos energiaigény 5500–7500 kJ/kgvíz közötti. Napjainkban az ilyen szárítók már ritkák.

A gravitációs anyagmozgatású toronyszárítók esetében a torony felső részén betáplált termény saját súlyánál fogva, többnyire szakaszos mozgással halad lefelé a hűtőzóna alján elhelyezkedő kitároló szerkezetig. Az áthaladó termény sebességét a kitároló szerkezettel lehet szabályozni. A száradási időt az átáramoltatott szárítóközeg hőmérséklete, tömege, valamint a termény nedvességtartalma, hőmérséklete és mennyisége határozza meg. A torony belső kialakításától függően aknás vagy csörgedeztető, illetve terményoszlopos berendezésekről beszél­hetünk. A fajlagos energiaigény 4500–5500 kJ/kgvíz közötti.

A vastag rétegű, silószárítók esetében a felső részen elhelyezett szórótárcsás adagoló egyenletesen teríti a terményt 0,5–5 m rétegvastagságban a perforált padozaton, amin keresztül a szárítólevegőt ventilátor szállítja. A termény keverését körbe járó függőleges tengelyű keverőcsigák biztosítják. A nedves levegő a tető nyílásain keresztül távozik a silóból. A kitárolás a padozat alatt elhelyezett csiga és a feltöltésben is szerepet játszó serleges felhordó segítségével történik.

A korszerű, gravitációs anyagtovábbítású toronyszárítók

A szárítandó anyag feltöltése a szárítóberendezésbe előtisztítás után, felül történik, és a szárítózónákon halad lefelé. A szárító forró levegő előállítására legtöbbször gázégőt használnak, az általa melegített levegőt egy ventilátor juttatja a szárítózónába. Korszerű szárítókon szívórendszerű ventilátorokat alkalmaznak.

A szárító toronyban lépcsőzetesen elhelyezkedő légcsatornák vannak (1. ábra). Az egy sorba tartozó csatornáknak az egyik vége nyitott, a másik vége pedig zárt. A következő sor csatornái esetében fordított a helyzet. Az egymást követő csatornák esetében az egyik szinten belép a levegő, míg a másik csatornán kilép. A csatornán keresztül belépő szárítólevegő áthalad a terményen és az adott csatornát körülvevő kijárati csatornákon keresztül a torony másik oldalára, majd innen a szabadba.

1. ábra. Hővissza­forgatásos gravitációs terményszárító sémája (Tornum)

Az alsó zónákba a hideglevegő-ventilátor szállítja a hűtőlevegőt. A hűtőzónából a termény által felmelegített levegő visszavezethető a tüzelőberendezéshez és melegítés után a szárítózónába juttatható, vagy a szárító levegőhöz keverhető, ezzel a szárítóberendezés energiafelhasználása jelentősen csökkenthető. Megvalósítható az is, hogy a szárítólevegőt, amennyiben az még nedvességfelvételre képes, többször átvezetik a szárítózónán.

A szárított termény a hűtőzóna alján elhelyezett ürítőberendezéssel általában szakaszosan tárolható ki. Döntően a kezdeti nedvességtartalom határozza meg az ürítés és ezzel az anyagáramlás sebességét, illetve a szárítóban töltött időt. Az ürítés nedvességmérő szenzorok alapján vezérelhető.

1. táblázat. Hazánkban található szemestermény szárítók névleges adatai (24%-ról 14%-ra)

A korszerű mobil szárító

A mobil terményszárítók is „toronyszárítók”, mivel a vízszintes szállítási helyzetből felállíthatók, ezért gravitációs anyagáramlás történik bennük. Közvetlenül a tárolótér mellé telepítheők, majd a tároló feltöltése után tovább lehet mozgatni őket a következő helyszínre, azaz bérszárításhoz kellő rugalmassággal rendelkeznek, ami különleges előnyt jelent számukra. Természetesen energiatakarékos megoldások (pl. a hűtőlevegő visszavezetése) megvalósíthatók itt is.

Mobil szárítóknál gyakran alkalmaznak két koncentrikus hengerből álló berendezést, ami miatt ezek keresztáramú szárítók. A belső perforált csőben mozog a szárítóközeg és a két henger között helyezkedik el a szárítandó anyag. A külső henger szintén perforált, így a szárítandó terményen átáramló szárítóközeg a perforált felületen távozhat.

Energiatakarékos terményszárítók a világban

A Petkus Technologie GmbH kompakt szárítói direkt és indirekt szárításra is képesek. Az energia­meg­ta­ka­rításhoz levegő­előmelegítést, valamint ­visszakeverést alkalmaznak.
A svéd gyártmányú Tornum szárítóknál a hő­vissza­forgatás a hűtőzóna mellett a szárítózóna alsó szekcióiban is végbemegy, mert az alsó szárítószekciókban a vízelvonás már olyan kismértékű, hogy az onnan kilépő nagy hőenergia-tartalmú levegő szintén alkalmas az újrafelhasználásra. A hűtő- és szárítózónájából történő hővisszanyerésnek köszönhetően a Tornum szárítókkal akár 30%-os energiamegtakarítás is elérhető a hagyományos, hővisszaforgatás nélküli szárítókhoz képest.

A KWA Anlagebau GmbH osztrák cég forgalmaz egy folyamatos üzemmódban, hővisszaforgatással működő terményszárítót (DTH).
A szárítótoronynak három fő része van:

1. beáramlólevegő-akna meleglevegő-előállítóval;
2. terményakna felső elosztóval és alsó kihordóval;
3. távozó levegőakna távozó levegő- és keringtetett levegő ventilátorokkal.

A terményszárítók hazai helyzete

A hazai szárító géppark heterogén összetétele és a nagyon eltérő konstrukciós színvonala miatt is jelentős energiafogyasztó. A névleges kapacitás általánosságban összhangban van a szárítási igényekkel, ugyanakkor a szárítótelepek területi eloszlása már nem követi az igények hasonló jellemzőit. A gazdaságosság számos tényező függvénye, amelyben a beruházásnak és az üzemeltetésnek vannak olyan állandó és igen jelentős költségei, amelyek függetlenek a teljesítménytől.

3. ábra. TeGaVill szárítótorony hőcserélővel. Monostorpályi Agri-Corn Kft. 

Terményszárító-gyártás Magyarországon

Az energiatakarékos szárítók kifejlesztésének első hazai eredménye az IKR részéről a Sirokkó toronyszárító gépcsalád, amelynek legnagyobb tagja a Sirokkó­2000 gravitációs rendszerű, keresztáramlású toronyszárító. A főbb műveleti lépések: betárolás, anyagcirkulációs szárítás, hűtés és kitárolás. A berendezés a nagy teljesítmény melletti alacsony energiafelhasználást a légvezetés egyéni megoldásával és a szárítóközeg közbülső felmelegítésével éri el. Így a B3-15-ös terményszárító energiafelhasználása mindössze 3,6–3,7 MJ/kgvíz, ami azt jelenti, hogy az energiamegtakarítás meghaladhatja a 32–34%-ot a korábbi szárítókhoz képest (B1-15, DSZP).

4. ábra. A BioDryer forró víz-levegő hőcserélője

A TeGaVill Kft. 2008–2010 között kifejlesztett egy nagyteljesítményű hibrid hőlégbiztosítású (hőcserélős-gázégős) és levegő recirkulációs gravitációs toronyszárítót (terméknév: BioDryer; pályázati támogatás azonosítója: JAP_07_04). A gravitációs toronyszárítóiknál a forró levegő előállítható egyrészt beépített gázégőfejekkel (földgáz, PB gáz), de emellett megvalósította a hőlégbiztosítást egy kívül kiépített hőcserélő rendszeren keresztül is, ezzel létrehozta az ún. hibrid rendszert. Ebben a hőlég 80–85%-ban forróvíz-levegő hőcserélővel állítható elő, amely esetben a levegő hőmérséklete 85–86 °C. Ha magasabb, kezdeti hőmérséklet (100–105 °C) szükséges, erre „rásegíthet” a gázégő.

5. ábra. A BioDryer vezérlő képernyője

A TeGaVill Kft.-nél kialakított berendezések alkalmasak gabona, kukorica, olajos magvak, borsó, rizs, köles, repce, apró magvak szárításához, kisüzemi mérettől az ipari méretekig: 20–50 t/óra teljesítménnyel, amelynek a főbb blokkjai, funkciói a következők:

• gravitációs anyagmozgató,
• kereszt légcsatornák,
• aktív hővisszanyerő rendszer,
• VRV változó rétegvastagságú szárítózónák,
• átmeneti hőmérsékletű zónák,
• intenzív hűtőzónák.

A forróvíz-levegő hőcserélő és a szemes­termény­szárító fejlesztése során az innovatív eredmények a következők:

• nagyteljesítményű, kétszeres porszűrést biztosító forróviz-levegő hőcserélő létrehozása;
• differenciált rétegvastagság kialakítása a szárítótoronyban;
• nagy légáram-keresztmetszetű fél kereszt légcsatornák beépítése;
• alsó hűtőzónák külön megszívása;
• nagy főlégcsatorna keresztmetszet megvalósítása;
• kétirányú zsalus ürítőrendszer-kialakítás;
• recirkulácíós levegő és szárítólevegő keverő rendszer kifejlesztése;
• melléklégáramos porkibocsátás-csökkentés;
• optimalizált recirkulációs levegő-tömegáram biztosítása.

A terményszárítás kiegészítő berendezései

A terményszárító toronyhoz a következő kiegészítő berendezés szükségesek: rostás és levegős tisztítóberendezések, porszűrést, porleválasztást biztosító berendezések, tartályok, anyagmozgató gépek adagoláshoz és kivitelhez és egyéb biomassza anyagmozgató gépek (2. táblázat).

2. táblázat. Terményszárító torony kiegészítő berendezései

Ajánlott kiadványokDr. Győri Zoltán – Dr. Győriné dr. Mile Irma:
A búza és kukorica minősége és feldolgozásaDr. Csapó János:
A gabonák, zöldségek és gyümölcsök, valamint zsírok és olajok hamisítása és annak kimutatása - Élelmiszer-hamisítás III.Dr. Radics László:
Növénytermesztő mester könyve

Ez is érdekelhetiNőhet a magyar gabonaexport az Európában uralkodó aszály miattA készletfelhalmozódás új feladatok elé állítja a gazdákatMagyarország Európa legnagyobb csemegekukorica-termelője