1. UVOD

1.1. Uvodno razmatranje i sušenja kroz istoriju

Najveći problem prvih primitivnih ljudi je bio borba za opstnak što je podrazumevalo borbu za pronalaženje hrane i njeno čuvanje. Pa se tako za prve pokušaje sušenja smatraju tragovi pronađeni oko reke Dona u starom kamenom dobu oko 20.000 god. p.n.e. gde su ljudi meso sekli u tanke trake i sušili ih na suncu. Tako je čovek kroz istoriju od nomadskog načina života pa sve do dana današnjeg pokušavao da sačuva proizvode njihovim sušenjem: Mesopotamija i Persija oko 7.500 god. p.n.e. sušenje voća na suncu, Troja 1000 god. p.n.e. sušenje zrna graška, Indija između 300 i 400 god. n.e sušnje čaja, Amerika sušenje kukuruza 1640 god. n.e., Engleska 1780 god. konzerviranje voća (kuvano prvo u slanoj vodi, a potom sušeno na promaji), ali najveći pomak u sušenju, konzerviranju hrane i zrnastih prizvoda donosi 20 vek. Najveći pokretač istraživnanja u svim oblastima i razvoja čovečanstva kroz istoriju: osnivanja stalnih mesta boravka, bavljenje ekstenzivnom poljoprivredom, pronalaženjem alata i oruđa kako bi se što lakaše i bolje obradila zemlja…, a sve to iz razloga da bi se dobilo što više hrane zbog neprekidnog rasta ljudske populacije. Procenjuje se da je na svetu pre 8000 god. zivelo 5 miliona ljudi. Na početku nove ere taj broj je dostigo 250 miliona, 1650. godine – 500 miliona, 1850 godine dostiže 1 nilijardu, da bi 150 godina kasnije 2000 godine taj broj bio 6 puta veći i dostigo 6 milijardi. Ovi podaci dovoljno objasnjavaju potrebu za brzim razvojem tehnike i tehnologije u poljoprivredi jer je to jedini način da se ostvari visoko intenzivna proizvodnja poljoprivrednih kultura koje će obezbediti dovoljnu količinu hrane za narastajuće stanovništvo. U sadasnjoj visoko intenzivnoj poljoprivrednoj proizvodnji plodovi se uglavnom ubiraju pre njihove fiziološke zrelosti (naročito u ratarstvu). Ubiranje pre fiziološke zrelosti znači da se npr. rataske kulture koje su najbitnije za proizvodnju osnovnih sirovina za proizvodnju hrane, ubiraju sa povišenim sadržajem vlage, što dovodi do nemogućnosti skladištenja takvih proizvoda dok se ne osuše na skladišnu vrednost vlage. Prema tome sušenje je postalo jedan od neizbežnih procesa u preradi rataskih kultura, pa samim tim je velika pažnja pružena u razvoju sušara i načinima sušenja.

1.2. Količine zrna za sušenje

Republika Srbija, poseduje 5.100.000 ha plodne zemlje na kojoj se mogu zasnivati različiti vidovi poljoprivredne proizvodnje. Ipak, godišnje se zaseje 3.300.000 ha, pri čemu nešto manje od polovine zasejane površine je u Vojvodini 1.500.000 ha (statistički godišnjaci 2004-2009). Najveći udeo zasejanih površina je pod ratarskim kulturama, pa otuda i proizilazi najveća potreba za njihovim sušenjem. Po podacima iz 2009 godine u Srbiji je proizvedeno 2.067.555 t pšenice, 6.3960.262 t kukuruza, 302.527 ječma, 73.640 t ovasa, 349.193 t soje, 377.549 suncokreta što ukupno iznosi 9.566.726 t zrnastih proizvoda. Tačno je da nema potrebe za

1

sušenjem celokupne količine proizvoda ali značajni deo je potreban, pogotovo ako se uzme u obzir da u poslednje tri godine ubiranje useva je bilo ometano vremenskim nepogodama pa samim tim da bi se celokupni usevi skinuli u optimalnim rokovima bilo je potrebe za ranijim skidanjem sa većim sadržajem vlage.

2. CILJ RADA

Poljoprivredna proizvodnja je takva oblast privrede sa sporim obrtom kapitala i uglavnom ne visokim profitom. Da bi se profit povećao potrebno je dobro poznavanje agrotehničkih-operacija kako bi se mogo ostvariti maksimalni prinos za datu godinu, a još bitnije za povećanje profita je sačuvati i skladištiti taj prinos do dostizanja maksimalne cene na tržištu. Kao što je u uvodu rečeno u najvećem broju slučajeva skidanje useva se vrši sa nešto većim sadržajem vlage iz razloga ostvarivanja minimalnih gubitaka i oštećenja zrna prilikom mehanizovanog ubiranja i zbog ispunjavanja optimalnih rokova za skidanje useva. U tabeli 1 se mogu videti srednje vrednosti vlage u žetvi i skladišne vrednosti vlage za neke ratarske kulture:

Tabela 1. Vlažnost u žetvi i skladišna vlaga zrna važnijih ratarskih kultura (Vojvodić et. al,1998)

Kultura Srednja vlažnost u žetvi % Skladišna vlaga za čuvanje

1 god. 5 god.

Pšenica 18-20 13-14 11-12

Ječam 16-20 13 11-12

Raž 16-20 13 11

Ovas 13-20 14 11

Kukuruz 24-32 12 10

Suncokret 13-18 7 6

Proces sušenja zrnastih proizvoda spada u tehnološke procese proizvodnje u kojima se ostvaruju veliki utrošci energije. Da bi se mogle ostvariti uštede energije i vršiti sušenje pravilno potrebno je poznavati sam proces sušenja, faktore koji utiču na sušnje i upoznati se sa tehničko – tehnološkim rešenjiima koja su danas najviše u primeni.

2

3. PREGLED LITERATURE

3.1 Osnovna podela sušara

Sušenje zrna se može izvesti na dva načina i to prirodnim i veštačkim putem. Sušenje zrna prirodnim putem se po pravilu koristi, za manje količine semena u povoljnim klimatskim uslovima. Seme se razastire po površini u sloju debljine 15-20 cm i redovno se meša, pri čemu sušenje traje u zavisnosti od uslova od 3 do 4 dana. Ovakav način sušenja je prihvatljiv samo za merkantilnu robu i danas se može naći u primeni na gazdinstvima koja poseduju velike hangare.

Sušenje zrna veštačkim putem se primenjuje za veće količine zrna i danas je najviše u primeni. Može se vršiti sušenje zagrejanim ili nezagrejanim vazduhom. Sušenje nezagrejanim vazduhom ili ventiliranje se koristi danas uglavnom u skladištima za održavanje postignutog stanja. Kao agens za sušenje može da se koristi smeša vazduha i produkata sagorevanja (direktan način) ili da se preko razmenjivača toplote kroz koji prostrujava topla voda, vodena para ili produkti sagorevanja, toplotna energija prenosi na vazduh koji će tako zagrejan koristiti za sušenje (indirektan). Samo prenošenje toplote sa agensa sušenja na zrno se može ostvariti na više načina: konvektivni, kontaktni (konduktivni), radijacioni, električni, molekularni, razni drugi kombinovani načini (Vojvodić et. al,1998).

Konvektivni način je najrašireniji. Toplotu potrebnu za zagrevanje i isparavanje zrna donosi agens sušenja, koji nastaje mešanjem vazduha sa gasovima sagorevanja ili zagrevanjem vazduha pomoću razmenjivača toplote.

Konduktivni (kontaktni) se odvija tako da su zrna nalaze u direktnom kontaktu sa zgrejanom površinom, pa toplota na zrno prelazi putem toplotne provodljivosti (kondukcije).

Radijacioni način se zasniva na zagrevanju površine do visoke temperature, nakon čega će ta površina da zrači infracrvene zrake koji prodiru u materijal izazivajući zagrevanje materijala i isparavanje vlage (proces mikronizacije).

Sušare se prema režimu rada mogu podeliti na periodične (šaržne) sušare, odnosno kontinulane (protočne), a prema smeru kretanja radnog fluida i materijala u kontinuiranim sušarama dele se na:

1. Sušare sa istosmernim tokom fluida

2. Sušare sa suprotnosmernim tokom fluida

3. Unakrsni tok

3

Slika 1. Šematski prikaz sistema sušenja obzirom na smer agenasa sušenja

3.2 Zrno kao objekat sušenja

Zrno kao živi organizam se karakteriše određenim fizičkim, fizičko – hemiskim, biološkim svojstvima. Vrednost semena za preradu se određuje na osnovu njegovog sastava, i ako na oko izgleda malo i prosto seme u sebi sadrži: mineralne materije, vodu, organska jedinjenja, i to: ugljene hidrate, belančevine, masti, vitamine, hormone, fitohormone, pigmente, organske kiseline, alkaloide i enzime. Biohemiski – sastav zrna ima veliki značaj za ubiranje, sušenje, skladištenje, dorado i čuvanje semena. Pošto se ovaj rad bavi problematikom sušenja bitno je napomenuti da u zavisnosti od količine sadržaja nekih komponenti zavisi sposobnost upijanja vlage npr. belančevine imaju najveću sposobnost da upijaju vlagu (do 180% od svoje mase), ugljeni – hidrati manju ( do 70%), dok masti ne upijaju. Prema strukturi zrno je koloidno, kapilarno šupljikavo telo. Voda kao hemiski element se u zrnu nalazi kao slobodna i hemiski vezana i prestavlja najpokretljivije jedinjenje u semenu. Jedna od osobina vlage je da ima visok površinski napon i polarnost, što je od značaja za sorpcione i hidratacione procese u semenu. Prema sadržaju vlage zrna se mogu podeliti na: suvo, srednje suvo, vlažno i mokro (tabela 2). Suvo zrno nema slobodne vlage i nalazi se u stanju mirovanja (anbioze), što znači da su životni procesi usporeni i omogućavaju nesmetano čuvanje zrna. Pri pojavi slobodne vlage fiziološka aktivnost zrna raste i dovodi do intenzivnog disanja, što dalje prouzrokuje razlaganje ugljenih hidrata, čime se odvaja voda i toplota ( i CO2), a time zrno gubi masu.Ovaj process se obnavlja i pojačava što dovodi do degradacije semena. Degradaciji semena, takođe, potpomažu mikroorganizmi koji se brzo razvijaju u uslovima povišene temperature.

4

Tabela 2. Stanje zrna pojedinih kultura po vlažnosti (Vojvodić et. al,1998)

Kultura

Vlašnost zrna (%)

Suvo do Srednje suvo Vlažno Vlažno iznad

od do od do

Pšenica 14 14 15,5 15,5 17 17

Ovas, kukuruz 14 14 16 16 18 18

Suncokret, soja 11 11 13 13 14,5 14.5

Uljana repica 12 12 14 14 16 16

Diasanje semena se javlja kada se pojavi voda u slobodnoj formi odnosno voda koja nije hemiski vezana. Granična vlažnost kada se počinje pojavljivati voda u slobodnoj formi se naziva kritična vlažnost. Proces izmene vlage između zrna i okolnog vazduha može se sprovoditi u dva smera. U slučaju kada je parcijalni pritisak pare – vlage na površini zrna (pz) manji od prarcijalnog pritiska pare okolnog vazduha (pv), vlaga se kreće iz vazduha u zrno (sorpcija) i obrnuto (desorpcija). Vlažnost, koja odgovara stanju dinamičke ravnoteže predstavlja ravnotežnu vlažnost. Veličina ravnotežne vlažnosti zrna zavisi od temperature, svojstva zrna i relativne vlažnosti. U tabeli 3 su date vrednosti ravnotežne vlažnosti pri tem. od 25 °C u zavisnosti od relativne vlaznosti vazduha:

Tabela 3. Ravnotežna vlažnosti pri t = 25°C (Vojvodić M. et. al,1998)

KulturaRavnotežna vlažnost zrna pri relativnoj vlažnosti vazduha u %

30 40 50 60 70 75 80 90

Pšenica 9,1 10,7 12,0 13,7 15,6 16,6 17,6 23,0

Ovas 8,0 10,5 11,0 12,5 14,3 15,4 16,7 22,0

Ječam 8,3 9,8 11,7 13,2 15,1 16,1 17,3 23,1

Uljana repica 4,9 5,7 6,6 7,4 8,8 10,2 11,0 17,4

Kukuruz 8,5 9,8 11,2 12,9 14,6 - 15,6 19,6

Suncokret 3,5 4,1 4,82 5,7 6,6 - 8,9 12,3

Soja 6,75 6,78 7,7 8,9 11,2 - 15,0 20,5

5

Kada se priča o vlažnosti vazduha bitno je razlikovati relativnu vlažnost, apsolutnu vlažnost, vlažnost zasićenja(Vojvodić et. al,1998):

Apsolutna vlažnost (g/m3) – predstavlja količinu vodene pare gramima koju može da sadrži 1 m3 vazduha

Vlažnost zasićenja (g/m3) – predstavlja količinu vodene pare koju može da primi 1 m3 vazduha, da pri tome nedođe do zasićenja. Ona zavisi od temperature vazduha, što je temperatura veća to je i količina vlage koju vazduh može da primi u sebe veća. Npr. vazduh temperature 20 °C i relativne vlage vazduha 60 %, može pri adijabatskom zasićenju do 90 % relativne vlage preuzeti x1 = 1.7 g (vlage) / kg (vazduha), a kada bi se isti vazduh zagrejao na 30 °C relativna vlažnost bi automatski opala na 32 % pa bi mogao da preuzme x2 = 4,4 g/kg. Ove promene stanja mogu da se očitavaju sa i-x dijagrama za vlažan vazduh (slika 2).

Relativna vlažnost φ (%) – predstavlja odnos stvarne vlažnosti vazduha i vlažnosti zasićenja.

Pored vlažnosti za sušenje i čuvanje zrna značajna su njegova toplotna svojstva specifična toplota, toplotna vodljivost, temperaturna vodljivost i termostabilnost:

Specifična toplota c (kJ/kgK) – predstavlja toplotni kapacitet zrna dat je u termodinamičkim tablicama i zavisi od sadržaja vlage i temperature samog zrna.

Toplotna provodljivost λ (W/mK) – sposobnost provođenja toplote kroz zrnastu masu i određen je koeficijentom provođenja toplote i materije. Zrnasta masa imala malu toplotnu vodljivost zbog vazdušnih šupljina, sa porastom vlažnosti raste i toplotna vodljivost.

Temperaturna provodljivost a (m2/s) – pokazuje brzinu promene temperature zrnaste mase i karakteriše se koeficijentom teperaturne provodnosti koji zavisi od koeficijenata provođejna toplote λ, specifične toplote c, nasipne gustine materijala ρ.

Termostabilnost δ – predstavlja sposobnost zrna da tokom sušenja zadrži svoja karekteristična svojstva.

3.3 i – x dijagram vlažnog stanja

Diagram stanja vlažnog vazduha (Molierov dijagram), služi za lako očitavnje vrednosti stanja vlažnog vazduha, kao i za praćenje promene stanja vlažnog vazduha. Na ordinatnoj osi se može izvršiti očitavanje entalpije (i) i temperature, dok se na apscisnoj osi vrši očitavanje apsolutne vlažnosti vazduha. Vlažan vazduh se u ovom dijagramu nalazi u dva stanja kao nezasićen vazduh (površina između granične krive linije φ = 1 i ordinatne ose) i zasićen vazduh (područje rose), (površina između granične krive linje φ = 1 i apscisne ose). Sa dijagrama se mogu očitavati vrednosti temperature, apsolutne i relativne vlažnosti, parcijalni pritisak, apsolutni pritisak, secifična zapremina i entalpije. Površina dijagrama prestavlaj izobarnu površinu, što znači da dijagram važi samo za jednu vrednost pritiska.

6

Slika 2. i-x dijagram vlažnog vazduh

3.4 Teoretske osnove sušenjna

Proces sušenja vlažnog materijala, se bazira na pretvaranju vlage, koju sadrži material, u stanje vodene pare koja prelazi u okolinu i biva odnesena strujom vazduha iz sušare. Kod konvektivnog načina sušenja koji je najzastupljeniji u praksi, agens sušenja (topao vazduh) predaje toplotu zrnu koja se koristi za isparavanje vlage iz zrna. Prilikom prelaza toplote na zrno ona se rasprostire od površine ka unutrašnjosti čime dolazi do promene parne faze i hemijski slobodna vlaga isparava i počinje da se kreće ka površini zrna usled gradijenta koncentracije vlage, temperaturnog gradijenta i gradijenta ukupnog pritiska, nakon čega isparava sa površine zrna, biva zahvaćena vazdušnom strujom i odnesena izvan sušare. Dok zrno nedostigne temperaturu vazduha koji se koristi za sušenje intenzitet isparavanja stalno raste i taj period se naziva period zagrevanja materijala. Kad materijal dostigne temperaturu vazduha za sušenje dolazi do konstantnog odavanja vlage sa jedinice površine u jedinici vremena pa se taj period naziva, period konstantne brzine sušenja. Daljim odvijanjem procesa sušenja, vlažnost materijala se snižava, a time i parcijalni pritisak vodene pare, zbog čega dolazi do smanjenja intenziteta sušenja i taj period se naziva period opadanja brzine sušenja. Istovremeno temperatura materijala raste. Kada se parcijalni pritisci vodene pare u zrnu i okolnom vazduhu izjednače odnosno kada biva dostignuta ravnotežna vlažnost zrna proces sušenja se završava.

7

U zavisnosti od načina zagrevanja i korišćenja vazduha, postoji (Babić Lj. et. al, 2000.):

1. Jednoprolazno sušenje,

2. Višeprolazno sušenja,

3. Stepenasto sušenja ( sušenje sa međudogrevanjem),

4. Izotermsko sušenje,

5. Sušenje sa recirkulacijom izlaznog fluida i

6. Sušenje sa iskorišćenjem dela izlaznog radnog fluida (rekuperacija).

U ovom radu će biti objašnjena samo prva dva načina sušenja, zbog njihove široke primene u praksi i boljeg razumevanja samog procesa sušenja. Ostali načini sušenja ili su izgubili svoju primenu u praksi zbog svojih nedostataka ili se primenjuju u specijalnim slučajevima pa se retko susreću u praksi.

3.4.1 Jednoprolazno sušenje

U sušaru ulazi, materijal poznate mase m1 (kg/h, kg/s), srednje vlažnosti w1 (%), srednje temperature mase θ1 (°C) i srednje specifične toplote c1(kJ/kgK). U sušari isparava i predaje se vazduhu za sušenje masa vlage W = m1 – m2 (kg/h, kg/s) , te se na izlazu dobija maseni protok m2 (kg/h, kg/s), srednje vlažnosti w2, srednje temperature mase θ2, srednje specifične toplote c2, što se može videti sa slika (3 i 4), (Babić Lj. et. al, 2000.).

Slika 3. Šematski prikaz jednoprolaznog sušenja Slika 4. Prikaz promene stanja u i-x dijagramu

3.4.2 Višeprolazno sušenje

Sa slika 5 i 6 može se videti da se zagrejan vazduh stanja 1 (t1, x1, i1), nakon izlaska iz grejača usmerava u sušaru, ali u onaj deo gde se nalzi već relativno prosušen materijal. Nakon

8

izlaska iz sušare u stanju 2 (t2, x2, i2) , vazduh se nepušta da ode u atmosferu zbog male zasićenosti već se ponovo usmerava u sušaru da ponovo prođe kroz materijal. Posle napuštanja sušare stanja 3 (t3, x3, i3), relativna vlažnost vazduha je i dalje daleko od granične krive, pa se ponovo propušta kroz materijal, posle izlaska se pušta u atmosferu (Babić Lj. et. al, 2000.).

Slika 5. Šematski prikaz višeprolaznog sušenja

Slika 6. Prikaz promene stanja vlažnog vazduha na i-x dijagramu

4. MATERIJAL I METODE

U ovom poglavlju će biti objašnjena i prikazana tehnička rešenja i izvedbe vertikalnih protočnih sušara. Takođe biće objašnjem tok zrnastog materijala i agnesa sušenja kroz sušaru. Metod rada je bio proučavanje i analiziranje dostupne literature iz oblasti sušenja poljoprivrednih

9

proizvoda, razmene toplote i vlažnog vazduha na osnovu čega su doneti određeni zaključci i zapažanja.

4.1 Konstruktivni elementi kontinualnih sušara

Osnovni konstruktivni elementi kontinualnih sušara su:

Uređaj za pripremu agensa sušenja ( ložišta, ramenjivači, komore za mešanje vazduha i produkata sagorevanja).

Izmenjivač vlage i toplote Uređaj za izuzimanje zrna Ventilator Merno regulaciona oprema Pomoćna oprema

4.1.1. Razmenjivač vlage i toplote

To je deo sušare , čija je funkcija da agensu sušenja omoguće predaju toplote na zrno, a zatim i preuzimanje isparene vlage iz zrna.Prema izvedbi postoji dosta rešenja ali se najviše primenjuju (Vojvodić M. et. al,1998):

1. razmenjivači sa krovićima

2. razmenjivači sa saćem

3. razmenjivači sa rebrencima

4. razmenjivači tipa radijator

Gornja strana krovića je zatvorena, a donja otvorena, prema funkciji postoje dovodni i odvodni krovići. Kod dovodnih krovića ulazna strana je spojena sa dovodom agensa sušenja dok je druga strana zatvorena, a kod odvodnih krovića je obrnuto i služe za odvođenje iskorišćenog agensa sušenja (slike 7 i 8).

Slike 7 i 8 Izmenjivača vlage i toplote sa krovićima

10

Izmenjivač vlage u obliku saća je sastavljen od velikog broja ćelija u obliku saća, koje su međusobno povezane u rešetke određenih dimenzija. Donja sekcija je pomerena za 50 % u odnosu na gornju, a povezane u celinu čine sekciju. Sekcija je otvorena sa dve strane, kroz koje prolazi agens za sušenje (slika 9).

Izmenjivač vlage i toplote sa žaluzinama se sastoji iz paralelno postavljenih kolona, čije su bočne strane izvedene od kosih i vertikalnih žaluzina. Između kolona su po celoj visini postavljeni dovodni kanali za agens sušenja i odvodni kanali. Kroz sloj zrna koji se kreće gravitaciono naniže prolazi agens sušenja (unakrsni tok), (slika 10), (Babić Lj et. al, 2000.) .

Slika 9. Izmenjivač vlage i toplote u obliku saća

Slika 10. Izmenjivač vlage i toplote sa žaluzinama

4.1.2. Uređaji za izuzimanje zrna

Imaju ulogu da izuzimaju osušeno zrno iz sušare. Kapacitet sušare zavisi od brzine izuzimanja zrna, da bi se sušenje zrna uspešno izvršilo potrebno je izuzimati tačno određenu količinu zrna kao i da se izuzimanje vrši ravnomerno po čitavoj širini sekcije. Iz tog razloga uređaj za izuzimanje treba da ima toliko ispusta koliko sekcija za hlađenje ima krovića. Prema konstrukciji postoji više tipova, kao što su: pokretni sa policama, oscilirajući, rotacioni, trakasti izuzimači…

11

4.1.3. Ventilator

Zadatak im je da potiskuje agens sušnja kroz materijal. Ventilator mora da obezbedi dovoljnu količinu vazdušne struje i dovoljan pritisak kako bi savladao sve otpore pri kretanju. Pošto se na sušarama koriste ventilatori velikog kapaciteta oni predstavljaju velike potrošače električne energije, pa se prinjihovom izboru mora voditi računa da imaju što veći stepen korisnog dejstva za potrebni kapacitet. Kapacitet ventilator se može menjati promenom broja obrtaja radnog kola. Mogu biti aksijalni i radijalni. Izbor vrste koja će se koristiti zavisi od mesta postavljanja i karakteristika. Radijalni ventilatori (slika 12) daju veću brzinu i veći pritisak vazdušne struje, dok aksijalni ventilatori (slika 11) imaju veći kapacitet.

Slika 11. Aksijalni ventilator Slika 12. Radijalni ventilator

4.1.4. Merno regulaciona oprema i automatika

U toku sušenja potrebno je stalno proveravanje, karakteristčnih pokazatelja procesa sušenja. U tu svrhu sušare su opremljene mernim instrumentima, kao i automatskim uređajima za vođenje procesa sušenja. Od važnosti je da se mere teperatura, vlažnost, pritisak, sastav gasova, pa se na sušaram za njihovo merenje montiraju:

uređaj za merenje temperature – termometri uređaj za merenje vlage – psihometri i higrometri uređaj za merenje pritiska i podpritiska – manometri uređaj za merenje sastava gasova sagorevanja – gasoanalizatori, lamda sonde

Najvažniji parametri, koje treba meriti su:

1. vlažnost ulaznog zrna

2. vlažnost izlaznog zrna

3. temperature ulaznog vazduha

4. temperature izlaznog vazduha

5. vlažnost ulaznog vazduha

6. vlažnost izlaznog vaduha

7. potrošnja goriva

12

Na osnovu izmerenih podataka, sistem za automatsko upravljanje vrši upravljanje jačinom plamena u gorioniku (doziranje goriva), položaj klapni za doziranje vrućeg vazduha u sušaru i podešavajne brzine izuzimanja osušenog zrna. Uz pomoć automatskog sistema za podešavanje postiže se daleko veći kvalitet sušenja, smanjivanje utrošaka energije i troškova sušenja, povećava se stepen iskorišćenja i pouzdanosti sušare.

4.2. Proces rada vertikalne protočne sušare

Na slici 13 je priakzana vertikalna protočna sušara, Austriske firme „Cimbria heid“ koja se svrstava u jedne od vodećih firmi kada je reč o sušenju i doradi zrnastih proizvoda. Preko 60 godina iskustva i preko 1000 montiranih postrojenja širom sveta omogućilo je da ime ove firme postane sinonim za kvalitet i puzdanost.

Slika 13. Vertikalna protočna sušara proizvođača “Cimbria heid”

1. gasni gorionik, 2. komora sa vrelim vazduhom, 3. filter neizgorelih čestica, 4. zona hlađenja materijala,5. mesto ulaza zrna u sušaru, 6. usipni koš, 7. zona susenja materijala, 8. uređaj za

izuzimanje osušenog zrna, 9. izlazna komora. 10. ciklonski prečistivači i 11. sistem za skladištenje odstranjene paršine

13

Prikazana sušara je jedna od najmodernijih sušara današnjice, potpuno automatizovan proces sušenja od ubacivanja do izvlačenja zrna, tako da bi detaljan opis rada ove sušare iziskiavao puno vremena, pa će iz tog razloga u ovom radu biti opisan osnovni princip rada, toka zrna i agensa za sušenje.Proces sušenja započinje punjenjem sušare materijalom preko kofičastog elevatora i ulaza (5). Kada je sušara napunjena, pali se gasni gorionik (1) koji zagreva vazduh za sušenje. Agens sušenja se propušta kroz filter neizgorelih čestica (3), pa potom kroz sloj materijala u zoni sušenja (7) preko ulaznih krovića, predaje tolotu i preuzima vlagu iz zrna, a potom preko izlaznih krovića i ciklonskih prečistivača (10) napušta sušaru.Zrno ili seme koje se nalazilo u tampon zoni i zoni sušenja (7) nije moglo da se osuši pa se ponova vraća u usipni koš (6). Od velike je važnosti da usipni koš sušare uvek bude pun, jer ako nije pun onda će usled manjeg otpora celokupna količina toplog vazduha prolaziti preko njega i odlaziti napolje u atmosveru, a seme neće biti dobro osušeno. Posle zone sušenja zrno prolazi kroz tampon zonu (slika 15), koja služi da nedolazi do mešanja agensa za sušenje i vazduha za hlađenje. Ova zona mora biti dobro isprojektovana u suprotno će dolaziti do mešanja struja i zrno se neće dobro osušiti. Nakon tampon zone, zagrejano zrno mora da se prohladi približno do temperature okolnog vazduha ( 5 °C). Ako se nebi izvršilo hlađenje, zrno bi po izlasku iz sušare pošto ima povišenu temperaturu, a samim tim i parcijalni pritisak vlage u zrnu je manji od parcijalnog pritiska atmosverske vlage došlo bi do migracije vlage u zrno, čime bi mu se povećala vlažnost. Zrno sa povišenom vlagom nemože da bude skladišteno tako da bi opet moralo na sušenje. Nakon prohlađivanja zrno se izuzima iz sušare preko uređaja za izuzimanje (8) koji je prikazan na slici (14), i upućuje na skldištenje.

Slika 14. Uređaj za izuzimanje zrna proizvođača “Cibria heid”

Slika 15. Šematski prikaz zona sušare

14

Kako bi se celokupan proces odvijao što preciznije i pouzdanije svi parametri (vlažnost ulaznog materijal, vlažnost izlaznog materijala, teperatura zrna, agensa za sušenje…) se automatski prikupljalju preko senzora za vlagu (slika 16), temperaturu (termo osetljivi kabel koji je postavljen na svakoj sekciji izlaznih krovića slika 17), sastav sagorelih gasova, senzor količine zrna u usipnom košu koji su montirani na sušari, a zatim ih glavni procesor obrađuje i dalje vrši korekcije procesa sušenja ako je to potrebno. Same korekcije se vrše preko regulacije gorionika, dozatora za izvlačenje osušenog zrna, položaja klapni za doziranje agensa sušenja.

Slika 16. Senzor za vlagu Slika 17. Kabel sa termo osetljivim elementima (davačima temperature)

5. DISKUSIJA

Razvoj sušara danas podrazumeva visok stepen automatizacije, kao što je u prethodnom tekstu navedeno i prikazano. Senzori i automatika sama po sebi će uvek napredovati i postajati sve preciznija, bolja, a samim tim i dostupnija u vidu ekonomske opravdanosti za njenim korišćenjem i primenom na objektima za sušenje. Svakako da nove tehnologije ostvraju uštede u vidu boljeg iskorišćavanja energije i kvalitetnijeg vođenja samih procesa, ali takođe omogućuju da se krene u primene nekih novih tehničkih rešenja sušara kao što su višeprolazne sušare. Prednost višeprolaznih sušara je da se vlažan vazduh pri napuštanju sušare nalazi neposredno iznad granične krive vlažnosti, što znači da je maksimalno iskorišćen i nema bespotrebnog rasipanja energije. Princip rada ovih sušara se zasniva da vazduh ima što duži kontakt sa vlažnim materijalom, kako bi uspeo da preda i preuzme što više vlage i toplote. Na grafičkom i šematskom prikazu sušare ovog tipa (slika 18 i 19), se može videti da vazduh pre nego što se

15

zagreje propušta se kroz zonu hlađenja, gde prolazi kroz sloj zagrejanog materijal i preuzima deo toplote što predstavlja uštedu i može se videti kao povećanje entalpije na slici 20, dalje se upućuje do razmenjivača gde preuzima ostatak toplote koju koristi za sušenje prvo u donjoj pa potom u gornjoj zoni sušare. Takođe vreo vazduh se prvo propušta kroz donju zonu jer se tu nalazi već zagrejani materijal. Prolaskom kroz donju zonu agens sušenja se prohladio, pa se upućuje na gornju zonu gde se nalzi hladan materijal, nakon čega napušta sušaru. Ovo je bitno da nebi dolazilo do oštećenja zrna usled velikih termičkih razlika (kaljenje zrna). Velike uštede se takođe mogu ostvariti, ako se umesto gorionika za sagorevanje gasa, mazuta za zagrevanje vazduha (agensa), ubaci ložište za sagorevanje bio-mase. Pored ušteda u razlici cene ovih energenata, bio-masa kao energent mnogo manje zagađuje okolinu, tj. emisija štetnih izduvnih gasova je mnogo povoljnija što je jako bitno ako se zna da su evropski standardi oko emisije štetnih gasova jako rigorozni.

Slika 18. Grafički prikaz više prolazne sušare Slika 19. Šematski prikaz višeprolazne sušare

16

Slika 20. Prikaz promene stanja vlažnog vazduha u i – x dijagramu

6. ZAKLJUČAK

Proces, sušenja predstavlja jedan od najvećih vidova troškova u procesu proizvodnje i dorade semena, pa kao takvom potrebno mu je pružiti bitnu pažnju prilikom, odabira tehničko tehnološkog rešnja i tokom samog vođenja procesa. Danas je vođenje procesa sušenja, mnogo jednostavnije, lakše i preciznije zbog prisustva savremene tehnike i automatizacije koja vrši meranja svih bitnih faktora za dobar kvalitet sušenja, a potom izmerene podatke i obrađuje nakon čega vrši potrebne korekcije ako za tim postoji potreba. Za ostvarivanje minimalnih gubitaka energije, potrbno je da se pravilno vodi proces sušenja, tj. da vazduh za sušenje (agens), pre nego što napusti sušaru bude nešto iznad granične krive vlažnosti odnosno da mu se omogući da preuzme maksimalnu količinu vlage. Iz tog razloga se nedovljno zasićen vazduh sa vlagom provodi nekoliko puta kroz stub sušare (više zona sušenja), kako bi se zasitio vlagom i predao što više toplote zrnu.

17

7. LITERATURA

1. Mirić M., Miladin Brkić (2002): Dorada semena, tehničko - tehnološke osnove sušenja semena, str. 152-171

2. Babić M., Ljilana Babić (2000): Sušenje i skladištenje, Poljoprivredni fakultet u Novom Sadu, Novi Sad, s. 306

3. Vojvodić M., Malinović N., Nenić P., Đukić N., Stupar S., Ralić Borislav (1988): Poljoprivredne mašine, 11. Dorada i skladištenje poljoprivrednih proizvoda, str. 509 – 545

4. Lazić R., Janjić T. (2010): Diplomski rad, konstruisanje ložišta protočne sušare za zrno kapaciteta 4 t/h, s.112

5. http://www.cimbria.com/

6. http://webrzs.stat.gov.rs/axd/poljoprivreda/izbor.php (Republički zavod za statistiku)

18

Sadržaj:

1. UVOD ............................................................................................................................ 1

1.1. Uvodno razmatranje i sušenje kroz istoriju .................................................... 1

1.2. Količine zrna za sušenje ................................................................................. 1

2. CILJ RADA .................................................................................................................... 2

3. PREGLED LITERATURE ............................................................................................ 3

3.1. Osnovna podela sušara ................................................................................... 3

3.2. Zrno kao objekat sušenja ................................................................................ 4

3.3. i – x dijagram vlažnog stanja ......................................................................... 6

3.4. Teoretski osnovi sušenja ................................................................................. 7

3.4.1. Jednoprolazno sušenje ..................................................................... 8

3.4.2. Višeprolazno sušenje ....................................................................... 8

4. MATERIJALI I METODE ............................................................................................ 9

4.1. Konstruktivni elementi kontinuiranih sušara ................................................. 9

4.1.1. Razmenjivač vlage i toplote ........................................................... 10

4.1.2. Uređaj za izuzimanje zrna .............................................................. 11

4.1.3 Ventilator......................................................................................... 12

4.1.4. Merno regulaciona oprema i automatika ....................................... 12

4.2. Proces rada vertikalne protočne sušare ......................................................... 13

5. DISKUSIJA .................................................................................................................. 15

6. ZAKLJUČAK ............................................................................................................... 17

7. LITERATURA ............................................................................................................. 18

19