Оценка эффективности и безопасности работы микроволновой установки для сушки зерна АСТ

Вступление России в ВТО привело к ужесточению требований к качеству и безопасности сырья, используемого для производства продовольственных товаров и выпускаемых пищевых продуктов.

В последние годы Россия вошла в тройку лидеров по экспорту зерна и продуктов его переработки. Это налагает большую ответственность на экспортеров зерновой продукции по обеспечению их высокого качества и безопасности. Даже одна поставка за рубеж некачественной и опасной продукции может обернуться для России потерей репутации надежного партнера.

Для получения высококачественного зерна требуется многое, начиная с выбора семян, грамотной агротехники выращивания и послеуборочной обработки, где важную роль играет процесс высушивания. Правильно подобранная зерносушилка позволяет производителю не только сэкономить значительные средства, но и повысить качество зерна. Из зерносушилок предыдущего поколения популярны конвективные сушилки, в которых используется горячий или теплый воздух. Существует несколько видов конвективных зерносушилок: шахтные, барабанные, камерные и рециркулярные [3]. Однако все большую востребованность приобретают зерносушилки, работающие на основе токов СВЧ [4].

Целью данной работы являлась характеристика микроволновой зерносушилки АСТ-3 по сравнению с широкоиспользуемой шахтной конвективной сушилкой Vesta и экономическое обоснование целесообразности использования АСТ-3. Так как СВЧ-волны могут представлять опасность для человека, то сделан анализ их возможного воздействия на обслуживающий персонал и предложены меры по его предотвращению.

Основной задачей высушивания зерна является сохранение его продовольственных, фуражных и семенных качеств. Требования к безопасности зерновых и зернобобовых культур, предназначенных для производства (изготовления) мукомольно-крупяной продукции, должны соответствовать требованиям технического регламента «Требования к безопасности зерна». Требования предъявляются по различным показателям, среди которых: отсутствие вредителей и возбудителей болезней растений, активность альфа-амилазы (число падений) и влажность. Содержание воды в зерне основных злаковых культур нормируется базисными кондициями и колеблется в пределах 14–17% в зависимости от районов производства. Например, влажность мягкой пшеницы (ДСТУ 3768:2009) должна составлять не более 14 %.

При повышенной влажности создаются благоприятные условия для самосогревания, развития микроорганизмов и образования микотоксинов. При хранении зерновой массы в сухом состоянии прекращается развитие клещей и в значительной степени сокращается жизнедеятельность некоторых насекомых.

Если содержание воды в зерне превышает установленную норму, то при покупке имеют место скидки с массы (процент за процент) и взимается плата за сушку по 0,4% закупочной цены за каждый процент удаляемой влаги. При влажности зерна ниже базисных кондиций начисляется соответствующая надбавка к массе.

В современном бизнесе выживает тот производитель, который умеет идти в ногу со временем, применять различные инновации. Большинство товаропроизводителей проигрывают, применяя энергоемкое зерносушильное оборудование, что сказывается на себестоимости продукции и, как следствие, на конкурен- тоспособности предприятия. Решением данной проблемы является переоснащение хозяйств новыми зерносушильными установками АСТ-3, работающими на основе токов СВЧ.

Устройство предназначено для удаления влаги из сыпучих материалов посредством микроволновой сушки и применяется для получения заданной влажности семян зерновых и масленичных культур, в том числе семенного фонда, а также производит дезинфекцию, обеззараживание продукта сушки от вредных бактерий, грибков, в том числе плесени.

Главное отличие СВЧ-сушки от традиционных способов заключается в объемности нагрева. Тепло проникает в продукт не с поверхности, а образуется сразу во всем объеме. Происходит равномерное распределение влаги от центра к поверхности зерна в высушиваемом продукте. Микроволновая сушка обладает тем преимуществом, что у нее отсутствует передача тепла от нагревателя. При использовании других способов сушки, например с помощью Vesta 5 , сначала с помощью какого-либо нагревателя требуется нагреть воздух, затем передать тепло от нагретого воздуха продукту. На каждом из этапов: нагрев воздуха, его транспортировка, передача тепла – происходят неизбежные потери тепла, что соответствует КПД установки 50–60 %. При СВЧ-сушке источником тепла является сам продукт, поэтому указанные выше потери отсутствуют при сохранении качества высушиваемого продукта, что повышает КПД установки до 90 %.

Для разогрева продукта сушки используется энергия СВЧ-поля. Конструктивно данное устройство представляет собой прямоточную зерносушильную установку вертикального типа, модульной конструкции. Каждый отдельно взятый модуль представляет собой функционально законченное зерносушильное устройство, обеспечивающее производительность до 5 куб.м в час. Увеличение производительности установки достигается увеличением количества модулей [4]. Существует два основных способа размещения и монтажа зерносушилки: на зерноочистительном комплексе и на току.

В таблице приведена сравнительная характеристика экономических показателей зерносушилок Vesta 5 и АСТ-3, наиболее широко используемых в настоящее время в сельском хозяйстве.

Сравнительная характеристика зерносушильных установок

Представленные результаты свидетельствуют о том, что использование зерносушилки АСТ-5 в сравнении с Vesta 5 экономически более выгодно, что подтверждает эффект использования зерносушилки АСТ [2].

В установке АСТ применяют сверхвысокочастотные (то есть самые высокие в своем диапазоне) радиоволны, частота применения которых составляет 245 ГГц. Дж. Максвелл в 1865 г. теоретически показал, что электромагнитные колебания не остаются локализованными в пространстве, а распространяются во все стороны от источника.

Во всех биологических веществах присутствуют молекулы воды. Под действием волн СВЧ в тканях живого организма приходят в движение диполи её молекул. Поле задает молекулам строгую ориентацию вдоль собственных силовых линий, при смене направления на противоположное молекулы послушно разворачиваются за ним с большой скоростью. При частоте 245 ГГц происходит 2450 миллионов колебаний за одну секунду. За один период волны дважды меняют свое направление с плюса на минус и обратно. Получается, что каждая дипольная молекула за ничтожно короткий промежуток времени разворачивается миллионы раз! Эта и становится причиной возникновения внутреннего трения между молекулами воды в тканях, итогом которого является нагрев [1].

Производители зерносушилок утверждают, что в исправной сушилке уровень излучения не может представлять угрозы для здоровья человека, поскольку оно сосредоточено внутри закрытого объема камеры и конструкция не позволяет микроволнам выйти за её пределы. Однако, когда ведется работа с любым объектом, который может потенциально представлять угрозу для жизни и здоровья человека, необходимо предпринимать меры безопасности. В данном случае могут происходить различные экстремальные ситуации, в том числе неисправности, для обнаружения которых требуются специальные датчики.

• 1.    Главная мера предосторожности: на время работы сушилки оператор должен удалить себя из ее «зоны видимости»; включив её, выйти из помещения и при необходимости наблюдение вести используя видеокамеру.

• 2.    Чтобы обезопасить себя при работе с СВЧ-сушилкой, не стоит забывать о регулярном техническом осмотре. Во время работы может повредиться та или иная деталь, которая может пропускать волны.

• 3.    В помещение с зерносушилкой необходимо поместить дозиметр.

• 4.    Пульт управления зерносушилкой желательно переместить с корпуса в помещение, которое также нужно защитить специальным отражающим материалом. Такое помещение позволит безопасно наблюдать и управлять установкой.

• 5.    Необходимо ограничить доступ к установке во избежание попадания в данное помещение посторонних лиц, которые могут попасть под воздействие СВЧ-волн.

Это позволит узнавать о неисправностях, а также избежать отрицательных воздействий на здоровье человека.

Соблюдение перечисленных мер предосторожности позволит оператору выполнять работу на зерносушилке АСТ-3 эффективно, а самому агрегату прослужить максимальный срок.