A precíziós szárítás

Elkezdődött a szárítási szezon, amikor is számos gazdaságban már élvezhetik a szárítón sikeresen végrehajtott optimalizálás előnyeit. A precíziós szárítás legfontosabb sarokköve, hogy a termény minőségének a megőrzését helyezzük a középpontba, ezzel is tiszteletben tartva a növénynemesítés és növénytermesztés eredményeit, valamint az állattenyésztés igényeit. A minőség megőrzése mellett igyekszünk a termény vízleadó képességét kíméletesen, de maximálisan kihasználni.

Környezeti, ágazati és tulajdonosi érdekek

A modern kor számítástechnikai vívmányait alkalmazva valósítjuk meg az optimális vízelvonási folyamatot. A gyakorlat azt mutatja, hogy a szárító teljesítménye nem csökken a precíziós irányú módosításokat követően, sok esetben még nő is. Ami csökken, az az energiafelhasználás és a környezetünk CO₂-terhelése.

A takarmányok minősége az állati eredetű élelmiszereink minőségét is jelentős mértékben befolyásolja. Környezetünk védelmének egyik fontos szegmense a gabonáink és a takarmányok biztonságos szárítása, majd raktározása és minőségének megtartása. Tudományos kutatások szerint 50°C felett kedvezőtlen folyamatok indulnak be, a fehérjék már denaturálódnak, a zsírok oxidálódhatnak, az enzimek, vitaminok inaktiválódnak. A kár a hőmérséklet növekedésével arányosan nő. Nagyon fontos, hogy a szárítási folyamatot ennek figyelembevételével valósítsuk meg a gyakorlatban! Ez az élelmiszeripar és az állattenyésztés jogos igénye.

Az optimálisnál magasabb kilépő-hőmérséklet, illetve maghőmérséklet mellett lezajló vízelvonási folyamat minőségi és energetikai oldalról is veszteséget okoz a szárító üzemeltetése során. Hogy ne legyen veszteség, az a szárítót működtető tulajdonosok érdeke is.

Milyen a jó szárító?

A jó szárítóban teljesül az az alapvetőnek mondható követelmény, hogy az optimális vízelvonási folyamat megvalósuljon benne, vagy a beüzemelés során egyszerű eszközökkel megvalósítható, beállítható legyen.

Miért fontos a szárítási folyamat optimalizálása?

A szárítóból kiürített termény nedvességtartalma gyakran nagy szórást mutat. Az eltérés egy ürítésen belül elérheti az 5-6%-ot, vagy akár ennél nagyobb is lehet (1. ábra), pedig a szárított terményt általában homogénnek gondoljuk, és valóban annak is kellene lennie. Az eltérést okozó tényezők feltárásával és megoldásával energiamegtakarítást, jobb minőséget, jobban raktározható terményt tudunk előállítani.

1. ábra A hűtőzóna első sorában, minden egyes légcsatornából öt ponton vettünk mintát, így a nedvességtartalom horizontálisan jellemző eltérése adódott a vizsgált szárítóra (forrás: termenyszaritas.hu)

A vizsgált szárító bizonyos szakaszaiban csupán 0,2% (kék szín), bizonyos szakaszaiban 4-5% (piros szín) vizet tud elvonni. Ez az állandó fizikai hatások miatt folyamatosan fennáll, jellemző az adott szárítóra.

A nedvességtartalomban tapasztalható különbséget gyakran írják az eltérő nedvességtartalommal beszállított termény számlájára. Az 1. ábra alapján látható, hogy a szárítóból kiadagolt, elvben száraz termény nagy nedvességtartalom eltérését nem a különböző nedvességtartalommal beszállított termény, hanem a szárítóban jelentkező fizikai hatások összessége okozza. A betakarításra mindenkor jellemző nedvességtartalom eltérés kiegyenlítődne egy optimalizált szárítóban. Ugyanis a nedvesebb szemek gyorsabban adják le a vizet, így mire befejezzük a szárítást, nagyrészt kiegyenlítődik közöttük a különbség. Tehát ennél sokkal összetettebb a kérdés. A nagymértékű eltérés hátterében mindig valami fizikai törvényekkel megfogalmazható ok áll. Egyebek mellett az egyenlőtlen hőterhelés jelentősen befolyásolja a kiadagolt termény nedvességtartalmát.

2. ábra Egyenetlen (inhomogén) hőterhelés a szárítóban. A szárítózóna középső szakaszának bal oldalára koncentrálódik a legnagyobb hőmennyiség (forrás: termenyszaritas.hu)

Ez a hiba úgy mutatkozik meg a gyakorlatban, hogy egymás utáni nedvességtartalom-mérések esetében nem lehet kétszer ugyanazt az értéket mérni. A 2. ábra alapján kijelenthető, hogy a torony hőterhelése nem egyenletes, beavatkozást igényel a szárító. Ebben az esetben megfelelően kialakított légterelő idomokkal kell segíteni a szárítóközeg (a forró füstgázok, valamint a beszívott környezeti levegő) jobb keveredését.

Mi az optimális szárítási folyamat?

Amikor fokozatosan és kíméletesen csak annyi vizet veszünk el a terményből, amennyi a biztonságos raktározás miatt feltétlenül fontos, a lokális túlhevülést és a túlszárítást egyaránt kizárjuk. Ez a termény beltartalmi értékét maximálisan óvja, az energia-felhasználást pedig minimalizálja.

A szárítási folyamat precízióssá tételéhez gyakran még a legújabb szárítótípusok sem szolgáltatnak elegendő információt a kezelők számára. Ezért egy széleskörűen használható eljárásra volt szükség, amelynek alkalmazásával a meglévő régebbi és új szárítók is alkalmassá tehetők a legkorszerűbb, takarékos és egyben kíméletes szárítási műveletre.

Hogyan működhet mindez a gyakorlatban? Kellő eltökéltséggel és egy hazai szabadalom, a Videokontroll segítségével. Ez az eszköz és a vele együtt felépített rendszer a keresztáramú aknás szárítókban a szárítózóna teljes felületén minden egyes kilépő ablaknál kontrolálja a hőmérsékletet, miközben a mért adatokat rögzíti is. A rögzített adatok a szakértő szemnek mindent elárulnak a szárítási folyamatról. A hőmérsékleti értékek elemzése valós idejű adatfeldolgozási eljárásokra, modern informatikai eszközökre épül. A precíziós szárítás gyakorlati megvalósításához néhány feltételnek az optimum közelében kell teljesülnie.

Mik ezek a feltételek?

Ideális eset, ha

egyenletes a torony hőterhelése,
egyenletes a terményáramlás sebessége,
a nyomásviszonyok kiegyenlítettek a teljes toronyfelületen, a terményen átáramló szárítóközeg mennyisége is azonos mindenütt;
a légáram sebessége nem hozhatja lebegő helyzetbe a magot,
a vízelvonás sebessége nem nagyobb a termény vízleadóképességénél.

A gyakorlat azonban azt mutatja, hogy vagy az egyik, vagy a másik, vagy mindegyik feltétel eltér az ideális állapottól, típustól függően. A szárító tehát csak külső beavatkozást követően lesz képes a precíziós elvek szerint működni.

Hogy melegszik fel a termény?

A vízelvonás folyamatában egyenletes hőmérsékletű szárítóközeget vezetünk át a terményen, ami optimális esetben minden egyes kukoricaszemet 8-10°C-ról 48-55°C-ig lassan felmelegít. A 3. ábra közepén a már optimalizált torony hőképét láthatjuk, jobb oldalán pedig a hozzá tartozó termény (kukorica) hőmérsékleti görbéjét a gyakorlatban, a szárítási folyamatban mért adatokkal ábrázolva.

3. ábra A termény felmelegedésének „tm” elméleti görbéje A baloldalon (maghőmérséklet), egy már optimalizált szárító hőképe (középen) és az ehhez tartozó maghőmérsékleti görbe a gyakorlatban, a kukoricaszárítás folyamatában mért adatokkal ábrázolva (jobbra; forrás: tankonyvtar.hu és termenyszaritas.hu)

A 3. ábra bal oldalán láthatjuk a termény felmelegedésének elméleti diagramját. A ™ görbét konstansként ábrázolták az 1. szakaszban a 2. szakasz határáig és a száradás sebessége (dx,dt) is állandó eszerint. A „tm görbe” a maghőmérséklet változását ábrázolja. A jobb oldalon, kukoricaszárítás közben mért jellemző értékek ezzel szemben azt mutatják, hogy a víztartalom csökkenésével arányosan, folyamatosan emelkedik a maghőmérséklet, nincs állandó hőmérsékletű szakasz. Ez akkor is így van, ha bármi okból túlszárítanak. Túlszárítás esetén a termény hőmérséklete magasabb a szárítózóna aljához érve, azaz az emelkedő görbe végpontja magasabban lesz, meredekebb lesz kissé a diagram. A középső hőkép adatai és a jobb oldali maghőmérséklet-diagram adatai megegyeznek. Ha a jobb oldalon is berajzolnánk, miként csökken a nedvességtartalom, az a bal oldali „x” görbéhez hasonlóan alakulna, a gyakorlatban is fokozatosan csökken vélhetően, ha homogén a belépő hőmérséklet.

A termény eltérő haladási sebessége

A termény haladási sebességének eltérését általában az oldalfalak mentén ébredő súrlódási erő okozza, de az ürítőszerkezet fizikai kialakításából is adódhat csorgás az ürítési szünetben.

4. ábra A termény mozgása a toronyban. A sötétebb színek középen, de főleg a 2. és 3. oszlopban, gyorsabban haladó terményt jeleznek

Mindig érdemes megkeresni az eltérés okát. Sokszor az ürítőszerkezet kisebb módosításában lehet megtalálni a megoldást (5. ábra).

5. ábra Jól látható a folyamatos „csorgás” az ürítőszerkezetnél, ami az előző ábra 2. és 3. oszlopában mutatkozó alacsonyabb maghőmérsékletet, a kiadagolt terményben pedig jelentős nedvességtartalom eltérést okozott

A nyomásviszonyok kiegyenlítettek a teljes toronyfelületen?

Sajnos leggyakrabban ez a feltétel sem teljesül. A 7. ábra középső részén egy szárító torony hőképe látható. A túlhevülést mutató vízszintes sorok a légcsatornastruktúra felborulása miatt keletkeznek. Ilyen helyzetben a légsebesség is megnő, ami miatt sok termény, még a kukorica is kirepül a szárítóból. A kukorica hirtelen felhevülése miatt pedig nagy a szemtörés és a lisztesedés aránya, sok a liszt a szárítóban, és erősen porzik a rakodás során is (6. ábra).

6. ábra Még az utótisztító után is sok a liszt, porzik a rakodás során (forrás: termenyszaritas.hu)

Azonban ez a probléma is megoldható. A tornyon végzett korrekció után már a 3. ábra jobb oldalán levő grafikonnak megfelelő ideális ívben kell haladnia a maghőmérsékleti görbének, mint ahogy azt a zöld vonallal is jelöltük a 7. ábra jobb oldalán is.

7. ábra Az egyenlőtlen struktúra a maghőmérséklet többszöri ugrásszerű növekedését okozza. Ezen a szárítón az látszik, hogy a kilépőoldalon („hideg oldal”) soronként 6 és 7 db légcsatorna váltakozik (forrás: termenyszaritas.hu)

Az egyenletes struktúrát az egymás felett elhelyezkedő, soronként 6 légcsatorna jelentené (7. ábra). A piros színek extrém maghőmérsékletet, egyben energiaveszteséget is jeleznek. Ha megszüntetjük a túlhevítést, akár 20%, de egyes esetekben akár 40%-ot meghaladó energiamegtakarítás is realizálható, a korábbi fajlagos fogyasztáshoz képest.

A precíziós szárítás előnyei