Penghematan energi di biji-bijian pengeringan induksi dengan metode pemanasan induksi
Setiap tahun Kazakhstan memproduksi sekitar 17-19 juta ton biji-bijian dalam berat bersih, mengekspor sekitar 5 juta ton biji-bijian, dan volume rata-rata konsumsi domestik mencapai 9-11 juta ton. Pengembangan lebih lanjut dari industri biji-bijian dan promosi ekspor biji-bijian membutuhkan pengembangan infrastruktur penyimpanan, transportasi dan pengeringan biji-bijian, termasuk pembangunan silo biji-bijian baru dan rekonstruksi silo biji-bijian yang lama, pembangunan terminal pelabuhan dan pembelian kapal kargo kering dan pengangkut biji-bijian (Baum, 1983). Ada kebutuhan untuk memodernisasi industri ini dan tugas ini membutuhkan upaya intensif dari negara dan produsen biji-bijian nasional.
Para peserta Astana Kazakh Grain Forum V KAZGRAIN-2012 mendiskusikan kondisi pasar biji-bijian saat ini, tren dan ekspektasi harga, serta isu-isu yang menantang dalam logistik dan infrastruktur. Tercatat bahwa 10 tahun yang lalu Kazakhstan tidak dapat dianggap sebagai eksportir biji-bijian, sementara saat ini masalah ekspor diakui sebagai masalah prioritas. Dan produksi dan pengeringan biji-bijian menempati salah satu tempat terdepan dalam kompleks agroindustri, dan ekonomi secara keseluruhan.
Analisis pengalaman banyak perusahaan manufaktur dalam pemrosesan biji-bijian pasca panen membuktikan bahwa tugas utama dalam memastikan keamanan dan kualitas benih yang baru dipanen adalah pengeringannya. Pentingnya pengeringan biji-bijian meningkat di zona lembab: penundaan pengeringan atau melakukan operasi ini dengan melanggar rezim teknologi pasti menyebabkan kerugian panen. Menurut penelitian pada kelembaban 25-28% tumpukan gabah selama tiga hari, perkecambahan menurun sebesar 20%. Dan kehilangan bahan kering sebesar 0,7-1% per hari pada kelembaban tumpukan gabah 37% (Ginzburg, 1973).
Faktor-faktor penting dalam penggunaan pengering yang efisien di bidang pertanian adalah penyediaan kualitas biji-bijian yang lebih tinggi, peningkatan bandwidth unit, serta menurunkan biaya energi. Dasar untuk meningkatkan efektivitas pengering yang ada di bidang pertanian adalah memastikan penghilangan kelembapan yang cukup dan stabil dari satu meter kubik dalam kamera pengering biji-bijian. Salah satu alasan yang mencegah hal ini adalah bahwa unit pendingin, yang terpasang pada poros pengering, tidak menciptakan kondisi optimal untuk pendinginan biji-bijian secara penuh dan dengan demikian mengurangi volume efektif poros pengering dan penghilangan kelembapan dari satu meter kubik kamera.
Sejak tahun 2010 produksi gandum menunjukkan tren pertumbuhan yang stabil: luas panen meningkat 17%, hasil panen meningkat 25%, dan total hasil panen - 52%. Pada tanggal 1 Januari 2012, Kazakhstan memiliki 258 silo dengan kapasitas penyimpanan 14.771,3 ribu ton dan lift dengan kapasitas penyimpanan 14.127,8 ribu ton. Peningkatan hasil panen dan panen kotor membutuhkan peningkatan teknologi pengeringan untuk menghindari kehilangan hasil panen dan menjaga kualitas biji-bijian.
Metode yang paling perspektif untuk mengeringkan biji-bijian dan menghilangkan kelembapan adalah metode metode pemanasan induksi yang masih sedikit dipelajari dan jarang digunakan dalam praktiknya karena ketidaksempurnaan yang cukup besar dalam teknologi pembuatan konverter frekuensi. Meskipun peralatan pemanas induksi saat ini sedang berkembang dan penggunaan praktik pengeringan biji-bijian menjadi lebih disukai dibandingkan dengan metode pemanasan tradisional (Zhidko, 1982).
Saat ini pemanasan induksi digunakan untuk pengerasan permukaan produk baja, melalui pemanasan untuk deformasi plastis (penempaan, pencetakan, pengepresan, dll.), peleburan logam, perlakuan panas (anil, penempaan, normalisasi, pendinginan), pengelasan, pengelasan, penyolderan, logam. Pemanasan induksi tidak langsung digunakan untuk memanaskan peralatan teknologi (pipa, tangki, dll.), Pemanasan cairan, pengeringan mantel dan bahan (misalnya kayu). Parameter terpenting dari instalasi pemanas induksi adalah frekuensi. Untuk setiap proses (pengerasan permukaan, melalui pemanasan) terdapat rentang frekuensi yang optimal, yang memberikan kinerja teknologi dan ekonomi terbaik. Frekuensi dari 50Hz hingga 5 MHz digunakan untuk pemanasan induksi.
Keuntungan dari pemanasan induksi meliputi yang berikut ini:
- Transmisi energi listrik langsung ke dalam badan pemanas memungkinkan penerapan pemanasan langsung pada bahan, sehingga laju pemanasan adalah
- Transmisi energi listrik secara langsung ke dalam bodi pemanas tidak memerlukan perangkat kontak. Hal ini berguna untuk saluran otomatis
- Apabila bahan pemanas adalah dielektrik, misalnya, biji-bijian, maka daya didistribusikan secara merata ke seluruh volume bahan pemanas. Akibatnya, metode induksi ini memberikan pemanasan yang cepat
- Pemanasan induksi dalam banyak kasus dapat meningkatkan produktivitas dan memperbaiki kondisi kerja. Perangkat induksi dapat dianggap sebagai semacam transformator, ketika belitan primer (induktor) dihubungkan ke sumber daya AC, dan bahan pemanas berfungsi sebagai sekunder
Pengurangan biaya seluruh instalasi membutuhkan pengembangan dan implementasi pemanas induksi desain sederhana.
Perbedaan utama antara pemanasan induksi dari metode pengeringan tradisional terletak pada pemanasan volumetrik. Panas menembus ke dalam produk (bahan) bukan dari permukaan; panas terbentuk di seluruh volume sekaligus, proses ini memungkinkan pengeringan biji-bijian secara efektif dengan konsumsi energi yang rendah. Pemerataan kelembapan terjadi pada bahan yang dikeringkan selama proses induksi pemanasan. Induksi tidak mengasumsikan perpindahan panas dari pemanas ke bahan. Sementara menggunakan metode pengeringan lainnya membutuhkan pemanasan udara, kemudian memindahkan panas dari udara panas ke bahan. Pada setiap tahap - pemanasan udara, pengangkutannya, dan perpindahan panas ke produk - kehilangan panas tidak dapat dihindari.
Saat ini perusahaan di Kazakhstan praktis tidak menggunakan pemanas induksi karena harganya sangat mahal. Model lampu lama dari mesin pemanas induksi sudah ketinggalan zaman dan tidak diproduksi.
Pengeringan biji-bijian dengan pemanasan induksi. Pengeringan di lapisan yang jatuh
Kami menyarankan metode pemanasan induksi untuk pengeringan biji-bijian (Gambar 1) di mana bahan biji-bijian melewati, didorong oleh daya gravitasi, melalui poros pengeringan. Di bagian atas pengering, biji-bijian dimuat oleh konveyor ember atau alat pengangkut lainnya; kemudian biji-bijian masuk ke menara pengeringan. Di dalam kamera menara pengering, induktor, yang terhubung ke konverter frekuensi, menciptakan medan elektromagnetik (fluks) dengan frekuensi tinggi.
Pengeringan dalam lapisan yang jatuh. Lapisan yang jatuh mewakili aliran butiran yang bergerak secara gravitasi yang sangat cepat, sebagian diimbangi oleh aliran gas ke atas (pengereman aerodinamis). Konsentrasi butiran yang sesungguhnya meningkat selama pergerakan. Pengeringan dalam lapisan tersuspensi. Keadaan biji-bijian yang tersuspensi dicapai dalam aliran gas yang meningkat ketika meningkatkan kecepatan catu daya. Dalam prosesnya, seluruh permukaan biji-bijian terlibat dalam pertukaran panas dan kelembapan dengan gas. Waktu tinggal biji-bijian di dalam tabung pneumatik tidak lebih dari beberapa detik; suhu bahan pengering mencapai 350-400 °C. Namun, pengurangan kelembaban hanya mencapai sepersekian persen. Oleh karena itu, peralatan dengan lapisan biji-bijian tertimbang tidak digunakan sebagai pengering terpisah, tetapi sebagai elemen pengering gabungan multi-ruang.
Kesimpulan
Saat ini perusahaan pertanian dan elevator sebagian besar dilengkapi dengan pengering poros aliran langsung. Pengering ini menunjukkan ketidakrataan yang cukup besar dalam pemanasan dan pengeringan biji-bijian, yang pada gilirannya menyebabkan biaya pengeringan termal yang besar. Alasan utamanya adalah ketidaksempurnaan dalam memasok zat pengering dan udara atmosfer ke lapisan biji-bijian yang mengalami dehidrasi.
Kondisi penting untuk kualitas kerja pengering biji-bijian adalah pendinginan biji-bijian kering yang efisien. Menurut rencana, perangkat pendingin pengering biji-bijian dirancang sedemikian rupa sehingga suhu biji-bijian pada keluaran tidak boleh melebihi suhu udara atmosfer lebih dari 10°C. Namun, pada praktiknya nilai ini mencapai lebih dari 12°C ketika suhu udara lebih tinggi dari 15°C. Pengering biji-bijian modern juga memberikan ketidakrataan yang cukup besar dalam pendinginan masing-masing lapisan biji-bijian. Dalam konteks yang dibahas, penerapan pengeringan dengan pemanasan induksi dapat menjadi cara yang lebih sesuai dalam hal produktivitas, kualitas, dan efisiensi biaya.
Referensi
Baum, A., 1983. Pengeringan biji-bijian [dalam bahasa Rusia], Moskow: Kolos
Ginzburg, A., 1973. Dasar-dasar teori dan teknologi pengeringan bahan makanan [dalam bahasa Rusia], Moskow: Industri makanan
Zhidko, V., 1982. Pengeringan biji-bijian dan pengering biji-bijian [dalam bahasa Rusia], Moskow: Kolos