Потеря веса зерна в процессе сушки
После уборки урожая зернопроизводители обычно должны принять решение – продавать зерно без доведения его до кондиционной влажности и при продаже учесть скидку на стоимость, связанную с превышением кондиционной влажности, или реализовать зерно без скидки после его сушки в хозяйстве (или на соседнем элеваторе).
Приходится сопоставлять целесообразность осуществления сушки с учетом расходов на нее, а также потери веса зерна в процессе сушки, которые обычно называют «усушкой» и выражают ее в процентном отношении к исходному весу зерна. Не существует стандартной методики расчета усушки [1,2].
В практике специалисты зернового хозяйства зачастую испытывают трудности при расчете потерь веса в процессе сушки. Не всегда представляют себе механизм расчета и, следовательно, не могут определить реальные стоимостные показатели целесообразности выполнения сушки и выбора конечной влажности зерна после сушки. Перед обобщением общей схемы расчета потерь веса зерна в процессе сушки, рассмотрим элементарный пример.
В процессе сушки основная часть потери веса зерна связана с испаряемой водой. Усушка зерна рассчитывается в виде отношения испаренной воды в процессе сушки к исходному весу, после чего результат умножается на 100 и выражается в процентах. Например, 1000 кг зерна пшеницы при влажности 25% содержит 250 кг воды и 750 кг сухого вещества. Какая величина усушки 1000 кг зерна при его высушивании до 15%? Высушенное зерно содержит 750 кг сухого вещества, однако в данном случае (после высушивания до 15%) доля сухого вещества составит 85% (=100%-15%) от общего веса. В связи с этим, общий вес высушенного зерна равняется отношению 750 кг к 0,85, и составляет 882,35 кг. После сушки зерно пшеницы содержит 132,35 кг воды (=882,35-750). Следовательно, в процессе сушки выделено 117,5 кг воды (=250-132,5). После определения количества удаленной влаги можно определить величину усушки. В нашем случае это: 117,5:1000×100=11,75%. Таким образом, зерно было высушено с 25% до 15%, то есть на 10% с потерей первоначального веса зерна – 11,75%.
Для практических расчетов применяют коэффициент усушки [2], который рассчитывают в виде отношения потерь веса к снижению влажности. Для вышеприведенного примера это 11,75:10=1,18%, что означает: вес зерна уменьшается на 1,18% на каждый процент снижения влажности.
Коэффициент усушки является постоянной величиной для конечной влажности сушки зерна. В предыдущем примере коэффициент усушки – 1,18% на каждый процент снижения влаги при высушивании зерна до конечной влажности 15%. Однако, коэффициент усушки меняется с изменением конечной влажности и рассчитывается очень просто:
Для ряда значений конечных влажностей зерна коэффициенты усушки приведены в таблице 1.
| Конечная влажность зерна (Хf), % | Коэффициент усушки (Kd) на каждый % уменьшения влажности |
|---|---|
| 16 | 1,190 |
| 15 | 1,176 |
| 14 | 1,163 |
| 13 | 1,149 |
| 12 | 1,136 |
| 11 | 1,126 |
| 10 | 1,111 |
| 9 | 1,099 |
| 8 | 1,087 |
| 7 | 1,075 |
| 6 | 1,064 |
| 0 | 1,000 |
Применяя значения коэффициентов усушки зерна (таблица 1) рассчитаем количество влаги, выделяемой при снижении влажности с 24% до 14%, то есть при уменьшении начальной влаги на 10%. Для вычисления количества выделяемой влаги через коэффициент усушки применяется следующая формула:
В нашем примере коэффициент усушки 1,163 для конечной влажности 14%, а снижение веса в процессе сушки будет: 10×1,163=11,63%. Коэффициент усушки 1,163 выбирается из таблицы 1 для значения конечной влажности 14% или рассчитывается элементарно по формуле (1): 100/(100-14)=1,163.
Следует заметить, что процентное уменьшение веса зерна в процессе сушки, всегда больше значения количества единиц снижения его влажности. Так, в вышеприведенном примере снижение влажности произошло на 10% (24%-14%), а снижение веса на 11,63%.
Обычно в литературных источниках более ранних изданий, приводятся табличные значения потери веса зерна в процессе сушки (таблица 2). Выбор значений потери веса зерна от испарения влаги в соответствии с данной таблицей находится на пересечении строк и столбцов.
| Конечная влажность зерна, % | Исходная влажность зерна, % | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | |
| 12 | 3,4 | 4,5 | 5,7 | 6,8 | 8,0 | 9,1 | 10,2 | 11,4 | 12,5 | 13,6 | 14,8 | 15,9 | 17,0 | 18,2 | 19,3 | 20,5 |
| 13 | 2,3 | 3,4 | 4,6 | 5,7 | 6,9 | 8,0 | 9,2 | 10,3 | 11,5 | 12,6 | 13,8 | 14,9 | 16,1 | 17,2 | 18,4 | 19,5 |
| 14 | 1,2 | 2,3 | 3,5 | 4,7 | 5,8 | 7,0 | 8,1 | 9,3 | 10,5 | 11,6 | 12,8 | 14,0 | 15,1 | 16,3 | 17,4 | 18,6 |
| 15 | - | 1,2 | 2,4 | 3,5 | 4,7 | 5,9 | 7,1 | 8,2 | 9,4 | 10,6 | 11,8 | 12,9 | 14,1 | 15,3 | 16,5 | 17,6 |
| 16 | - | - | 1,2 | 2,4 | 3,6 | 4,8 | 6,0 | 7,1 | 8,3 | 9,5 | 10,7 | 11,9 | 13,1 | 14,3 | 15,5 | 16,7 |
| 17 | - | - | - | 1,2 | 2,4 | 3,6 | 4,8 | 6,0 | 7,2 | 8,4 | 9,6 | 10,8 | 12,0 | 13,3 | 14,5 | 15,7 |
| 18 | - | - | - | - | 1,2 | 2,4 | 3,7 | 4,9 | 6,1 | 7,3 | 8,5 | 9,8 | 10,8 | 12,2 | 13,4 | 14,6 |
| 19 | - | - | - | - | - | 1,2 | 2,5 | 3,7 | 4,9 | 6,2 | 7,4 | 8,6 | 9,9 | 11,1 | 12,3 | 13,6 |
Применение табличного метода оценки снижения веса зерна, в сравнении с предыдущим методом, с применением коэффициента усушки является более простым. Однако, в некоторых случаях, в практике, приходится прибегать и к значениям снижения веса, которые не приведены в таблицах. Для более точных расчетов иногда требуются значения начальной или конечной влажности зерна с десятичными знаками, например при высушивании его до 13,5%, которые также, как правило, не отражаются в таблицах.
Также количество выделяемой влаги в процессе сушки или уменьшение веса зерна могут быть определены по формуле:
Наряду с потерей веса зерна в процессе сушки, связанной с испарением влаги, имеют место небольшие потери сухого вещества, связанные с перемещением зерна. Часто эти потери называют «невидимыми» или потерями обусловленными самим процессом обработки. Потери, связанные с обработкой, происходят вследствие механических потерь (дробление зерна), наличия примесей, а также вследствие дыхания семян и потери летучих веществ. Они зависят от первоначальных физических свойств зерна, способов сушки, а также от применяемого транспортного оборудования.
Данные исследований в университете штата Айова показали, что в процессе сушки кукурузы на фермах, потери обусловленные обработкой находятся в диапазоне 0,22-1,71%. В практике, к потерям веса зерна обусловленным испарением влаги обычно добавляют 0,5% потерь, связанных с обработкой [2].
Литература:
- Nichols T.E. Economics of on-farm corn drying. North Carolina State University. 1992. 6 p.
- Hicks D.R., H.A. Cloud. Calculating Grain Weight Shrinkage in Corn Due to Mechanical Drying. Iowa State University. 2001. 7 p.