186103. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és készülék a konvekciós szárító bernedezésekben, főleg mezőgazdasági szemestermény szárítókban a hőmennyiség felhasználásának csökkentésére és a termény tápértékének megóvására
186103 2 A találmány tárgya: eljárás a konvekciós szárítóberendezésekben, főleg mezőgazdasági szemestermény szárítókban a hőmennyiség (hőenergia) felhasználásának csökkentésére és a terrnény tápértékének megóvására, valamint készülék az eljárás foganatosítására. A 30—230 °C hőmérsékletű meleg levegővel, mint szárító közeggel működő szárítóberendezések üzemeltetése jelentős mennyiségű szénhidrogén energiahordozót igényel. Az elpárologtatott víz kg-onként 5—7 MJ fajlagos hőfogyasztása mellett a hazánkban működő mintegy 2000 db meleglevegős szemestermény szárító üzemeltetése évente 1800—2000 ezer tonna tüzelőolaj felhsználásával jár. Ennek a hőenergia igény. nek már 5—10%-os csökkentése is jelentős megtakarítást eredményez. A meleglevegős szemestermény szárítók fajlagos hőenergia felhasználásának javítására szolgáló ismert megoldások a szárítóból kilépő telítetlen levegő további nedvességfelvevő képességét igyekeznek hasznosítani. Egyik ilyen módszer esetében a szárítóba beadagolt terményt azzal a levegővel melegítik fel, amely a szárított terményt a szárítás utolsó szakaszában elhagyja. Egy másik módszer szerint ezt, a szárítás utolsó szakaszát elhagyó telítetlen levegőt a környezetből beszívott friss levegőhöz keverik ennek felmelegítése előtt, miáltal entalpiáját, de ugyanakkor a nedvességtartalmát is növelik. (Mühlbauer, W.—Isaacs, G. W.: Wärmerückgewinnung bei Körnerfruchttrocknungsanlagen, Landtecnik, 1975/11.; Sitkéi Gy. : Mezőgazdasági termények szárításának elmélete, I., A. E. Gödöllő, 1979). A száradás utolsó szakaszában a szárított terményt elhagyó nedves, telítetlen és még meleg levegőnek a szárító berendezésbe a termény előmelegítése céljából való visszavezetése azért hátrányos, mert a levegő a beadagolt termény felmelegítésekor lehűl és ezáltal páratartalma a terményre lecsapódik. Emellett a levegőbe szárítás közben szennyezés kerül, amely a levegő visszavezetése közben ismét a terményhez keveredik. Ugyancsak számos hátránnyal bír a szárítót elhagyó levegőnek a beszívott friss levegőhöz veló keverése is. A szárítóból kilépő levegőben lebegő szennyezés fokozza az égőtérben a robbanásveszélyt. A visszavezetés hosszú útján a levegő lehűl. Emellett a már üzemelő szárítók átalakítása bonyolult és költséges. Problémát jelent továbbá, hogy ezeknél az eljárásoknál a termény túlságosan felmelegszik, beltartalmi és fizikai paraméterei romlanak. Végül egyes esetekben, pl. ha a szemestermény kezdeti nedvességtartalma, vagy a beszívott friss levegő relatív nedvessége nagy, a szárítóból kilépő levegő nedvessége olyan közel járhat a telített állapothoz, hogy visszakeverése nagyobb arányban növeli a szárító levegő páratartalmát, mint az entalpiáját, s ezáltal a fajlagos hőfelhasználást ahelyett, hogy javítaná, rontja. Ismert a vágott cigarettadohány szárítási műveletének olyan szabályozása, amelynek célja a szárított termék végnedvességének az előírt, állandó értéken tartása (2747232. ljsz. NSZK szabadalmi leírás). Az eljárás lényege, hogy a szántandó termék mennyiségét, nedvességét és hőmérsékletét mérik, a szárítóberendezés hőteljesítményét állandó értéken tartják és a mért adatok számítógépes feldolgozása alapján meghatározzák az egyetlen változtatható paraméternek, a feladott anyagmennyiségnek azt az értékét, amely mellett a végtermék nedvességtartalma az előírt állandó értéken marad. A feladott mennyiség változtatását egy puffeltároló alkalmazásávval valósítják meg, amely lehetővé teszi a feladott anyagmennyiség növelését, ill. csökkentését. A feladott anyagmennyiséget a számítógép vezérli. Ismert végül a szárítóberendezés sok szennyezést tartalmazó kilépő szárítólevegője relatív nedvesség tartalmának mérésére és szabályozására szolgáló készülék (2708113. ljsz. NSZK szabadalmi leírás). A készülék nedvesített termométerét egy elektromechanikai szerkezet időközönként hűtőfolyadékba meríti, amelyben az letisztul és átnedvesedik. A mért relatív nedvességtartalom alapján a bevezetett friss levegő mennyiségét és a kilépő szárítólevegő nedvességtartalmát önműködően szabályozzák. A hűtőfolyadék lehet a mért gáz nedvesség tartalmának kondenzátuma (2112662. ljsz. NSZK szabadalmi leírás). Végeredményben megállapítható, hogy eddig nem sikerült olyan megoldást találni, amely a konvekciós szárító berendezések fajlagos hőfelhasználását számottevően csökkentené úgy, hogy a termény tápértékének és egyéb fizikai tulajdonságának megóvása is fennálljon. Találmányunk célja olyan módszer kidolgozása, amellyel biztosítható, hogy a szárító levegő a konvekciós szárító berendezést a hagyományos módszerhez képest telítettebben hagyja el és a szárítandó termény hőmérséklete limitálható. Laboratóriumi és üzemi körülmények között lefolytatott vizsgálataink során azt találtuk, hogy a szárítót elhagyó levegő telítettsége csak adott rk ideig áll fenn: ez az időtartam a szárító levegő térfogatsebességének és hőmérsékletének, valamint a szárítandó termény rétegvastagságának a függvénye. Ezután az ún. kritikus időtartam után a szárítót elhagyó levegő relatív nedvessége előbb jelentősen, majd kisebb mértékben és közel lineárisan csökken (1. ábra). Logikusan merülhet fel az az elvi elképzelés, hogy szárítólevegő sebességét (Vsz) úgy változtatva, hogy a kilépő levegő relatív páratartalma közel maximum legyen (ç„ max), a szárítás fajlagos hőfelhasználása csökken, és nő a szárítás gazdaságossága. Gyakorlati oldalról vizsgálva a problémakört, két alapvető szempont tanulmányozása szükséges: — A szárítólevegő sebességének csökkentése nem jár-e a szárítási idő oly mérvű meghosszabbodásával, hogy a berendezés felületein átszármaztatott hőveszteség nagyobb lesz, mint a szárítólevegő nedvesség*, ártalmának növelésével elérhető energiamegtakarítás? — A szárítólevegő túlzott lecsökkentése nem csökkenti-e a szárítási (nedvességelvonási) kapacitást olyan mértékben, hogy az eredeti szárítási teljesítmény csak további szárítók felépítésével, nagy beruházásokkal biztosítható? A szárításnak azonban nemcsak energiatakarékosnak, hanem tápértékmegőrzőnek is kell lennie. A mezőgazdasági terményeknél ismertek azok a kritikus hőmérséklet határok, amelyeket túllépve a csírázóképesség csökken, illetve romlanak a takarmány transzformációs jellemzők. Szemeskukorica esetén pl. 40—45 °C terményhőmérsékletet átlépve a csírázóképesség csökkenésével, 55—65 °C terményhőmérsékleR 10 15 20 25 30 35 40 45 G0 55 60 65 2
