Enerji tasarrufu indüksiyonla tahıl kurutma indüksiyon ısıtma yöntemi ile
Kazakistan her yıl temiz ağırlıkta yaklaşık 17-19 milyon ton tahıl üretmekte, yaklaşık 5 milyon ton tahıl ihraç etmekte ve ortalama iç tüketim hacmi 9-11 milyon tona ulaşmaktadır. Tahıl endüstrisinin daha da geliştirilmesi ve tahıl ihracatının teşvik edilmesi, yeni tahıl silolarının inşası ve eski tahıl silolarının yeniden inşası, liman terminallerinin inşası ve kuru yük gemilerinin ve tahıl taşıyıcılarının satın alınması dahil olmak üzere tahıl depolama, taşıma ve kurutma altyapısının geliştirilmesini gerektirmektedir (Baum, 1983). Endüstrinin modernize edilmesine ihtiyaç vardır ve bu görev devletin ve ulusal tahıl üreticilerinin yoğun çabalarını gerektirmektedir.
Astana Kazak Tahıl Forumu V KAZGRAIN-2012 katılımcıları tahıl piyasasının mevcut durumu, trendler ve fiyat beklentilerinin yanı sıra lojistik ve altyapı alanındaki zorlu konuları tartıştı. Kazakistan'ın 10 yıl önce tahıl ihracatçısı olarak kabul edilemeyeceği, ancak günümüzde ihracat konularının öncelikli konular olarak kabul edildiği kaydedildi. Tahıl üretimi ve kurutulması, hem tarımsal sanayi kompleksinde hem de bir bütün olarak ekonomide önde gelen yerlerden birini almaktadır.
Hasat sonrası tahıl işlemede birçok üretici işletmenin deneyimlerinin analizi, yeni hasat edilen tohumların güvenliğini ve kalitesini sağlamada birincil görevin kurutulması olduğunu kanıtlamaktadır. Nemli bölgelerde tahıl kurutmanın önemi artmaktadır: kurutmada gecikme veya bu işlemin teknolojik rejimler ihlal edilerek gerçekleştirilmesi kaçınılmaz olarak ürün kayıplarına neden olmaktadır. Araştırmalara göre yığının 25-28% neminde üç gün boyunca çimlenme 20% azalmaktadır. Tahıl yığınının nemi 37% olduğunda ise kuru madde kaybı günde 0,7-1% olmaktadır (Ginzburg, 1973).
Tarımda kurutucuların verimli kullanılmasındaki önemli faktörler, daha yüksek tahıl kalitesinin sağlanması, ünitelerin bant genişliğinin artırılması ve enerji maliyetlerinin düşürülmesidir. Tarımda mevcut kurutucuların etkinliğini artırmanın temeli, tahıl kurutma makinelerinde bir metreküpteki nemin yeterli ve istikrarlı bir şekilde uzaklaştırılmasını sağlamaktır. Bunu engelleyen nedenlerden biri, kurutma şaftına yerleştirilen soğutma ünitelerinin tam tahıl soğutması için en uygun koşulları yaratmaması ve böylece kurutma şaftının etkin hacmini ve kameranın bir metreküpünden nem giderimini azaltmasıdır.
2010 yılından bu yana buğday üretimi istikrarlı bir büyüme eğilimi göstermektedir: ekim alanı 17%, verim 25% ve toplam verim 52% artmıştır. 1 Ocak 2012 itibariyle Kazakistan'da 14 771.3 bin ton depolama kapasitesine sahip 258 silo ve 14 127.8 bin ton depolama kapasitesine sahip elevatör bulunmaktadır. Verimin ve brüt hasadın arttırılması, ürün kayıplarını önlemek ve tahıl kalitesini korumak için kurutma teknolojisinin geliştirilmesini gerektirmektedir.
Tahıl kurutma ve nemi uzaklaştırma için en perspektifli yöntem indüksiyon ısıtma yöntemi Frekans dönüştürücülerin üretim teknolojilerindeki önemli kusurlar nedeniyle çok az çalışılmış ve pratikte nadiren kullanılmıştır. Buna rağmen indüksiyonlu ısıtma ekipmanları üretimi gelişmekte ve tahıl kurutma uygulamalarında kullanımı geleneksel ısıtma yöntemlerine kıyasla daha tercih edilir hale gelmektedir (Zhidko, 1982).
Günümüzde indüksiyonla ısıtma, çelik ürünlerin yüzey sertleştirilmesi, plastik deformasyon için ısıtma (dövme, damgalama, presleme vb.), metal eritme, ısıl işlem (tavlama, temperleme, normalleştirme, su verme), kaynak, kaynak, lehimleme, metaller için kullanılmaktadır. Dolaylı indüksiyon ısıtma, teknolojik ekipmanların (boru hatları, tanklar vb.) ısıtılması, sıvıların ısıtılması, katların ve malzemelerin (örneğin ahşap) kurutulması için kullanılır. İndüksiyonlu ısıtma tesisatlarının en önemli parametresi frekanstır. Her işlem için (yüzey sertleştirme, ısıtma yoluyla) en iyi teknolojik ve ekonomik performansı sağlayan optimum bir frekans aralığı vardır. İndüksiyonla ısıtma için 50Hz ila 5 MHz arasındaki frekanslar kullanılır.
İndüksiyonla ısıtmanın avantajları arasında aşağıdakiler yer alır:
- Elektrik enerjisinin doğrudan ısıtma gövdesine iletilmesi, malzemelerin doğrudan ısıtılmasını sağlar, böylece ısıtma hızı
- Elektrik enerjisinin doğrudan ısıtma gövdesine iletilmesi için temas cihazları gerekmez. Bu, otomatik hat için kullanışlıdır
- Isıtma malzemesi örneğin tahıl gibi bir dielektrik olduğunda, güç ısıtma malzemesinin hacmi boyunca eşit olarak dağıtılır. Sonuç olarak, bu indüksiyon yöntemi aşağıdakilerin hızlı bir şekilde ısıtılmasını sağlar
- İndüksiyonla ısıtma çoğu durumda üretkenliği artırabilir ve çalışma koşullarını iyileştirebilir. İndüksiyon cihazı, birincil sargı (indüktör) AC güç kaynağına bağlandığında ve ısıtma malzemesi ikincil sargı görevi gördüğünde bir tür transformatör olarak kabul edilebilir.
Tüm tesisatın maliyetinin azaltılması, basit tasarımlı indüksiyonlu ısıtıcıların geliştirilmesini ve uygulanmasını gerektirir.
İndüksiyonla ısıtmanın geleneksel kurutma yöntemlerinden temel farkı hacimsel ısıtmada yatmaktadır. Isı yüzeyden değil ürünün (malzemenin) içine nüfuz eder; bir kerede tüm hacimde oluşur, bu işlem tahılın düşük enerji tüketimi ile etkili bir şekilde kurutulmasını sağlar. Isıtma indüksiyon işlemi sırasında kurutulmuş bir malzemede eşit nem dağılımı meydana gelir. İndüksiyon, ısıtıcıdan malzemeye ısı transferini varsaymaz. Diğer kurutma yöntemleri kullanılırken havanın ısıtılması ve ardından ısının sıcak havadan malzemeye aktarılması gerekir. Her aşamada - havanın ısıtılması, taşınması ve ürünlere ısı transferi - ısı kayıpları kaçınılmazdır.
Günümüzde Kazakistan'daki işletmeler, çok pahalı oldukları için pratikte indüksiyonlu ısıtıcılar kullanmamaktadır. Eski lamba modelleri indüksiyonlu ısıtma makineleri modası geçmiş ve üretilmemişlerdir.
İndüksiyonlu ısıtma ile tahıl kurutma. Düşen katmanda kurutma
Tahıl kurutma için indüksiyonla ısıtma yöntemini öneriyoruz (Şekil 1); burada tahıl malzemesi yerçekimi gücüyle tahrik edilen kurutma şaftından geçer. Kurutucunun üst kısmında tahıl, kovalı konveyörler veya diğer taşıma cihazları ile yüklenir; daha sonra tahıl kurutma kulesine girer. Kurutma kulesinin kamerasında, frekans dönüştürücüye bağlı indüktör, yüksek frekanslı elektromanyetik alan (akı) oluşturur.
Düşen tabaka halinde kurutma. Düşen tabaka, kısmen yukarı doğru gaz akışı (aerodinamik frenleme) ile dengelenen, yüksek oranda boşaltılmış yerçekimsel hareketli tahıl akışını temsil eder. Gerçek tahıl konsantrasyonu hareket sırasında artar. Askıda tabaka halinde kurutma. Tahılın askıda kalma durumu, güç kaynağının hızı artırıldığında yükselen gaz akışında elde edilir. Bu süreçte tahılın tüm yüzeyi gaz ile ısı ve nem alışverişine dahil olur. Tahılın pnömatik tüpte kalma süresi birkaç saniyeyi geçmez; kurutma maddesinin sıcaklığı 350-400 °C olur. Bununla birlikte, nem azalması yüzde bir kesir kadardır. Bu nedenle, ağırlıklı tahıl katmanlarına sahip aparatlar ayrı bir kurutucu olarak değil, çok bölmeli kombine kurutucunun bir elemanı olarak kullanılır.
Sonuç
Günümüzde tarımsal firmalar ve elevatörler çoğunlukla doğrudan akışlı şaftlı kurutucularla donatılmıştır. Bu kurutucular, tahılın ısıtılması ve kurutulmasında önemli düzensizlikler ortaya çıkarmakta ve bu da önemli termal kurutma maliyetlerine neden olmaktadır. Buradaki ana neden, kurutma maddesinin ve atmosferik havanın tahılın kuruyan katmanlarına beslenmesindeki kusurlardır.
Tahıl kurutucularının kaliteli çalışması için önemli bir koşul, kurutulmuş tahılın verimli bir şekilde soğutulmasıdır. Plana göre tahıl kurutucularının soğutma cihazları, çıkıştaki tahılın sıcaklığı atmosferik hava sıcaklığını 10°C'den fazla aşmayacak şekilde tasarlanmıştır. Ancak pratikte, hava sıcaklığı 15°C'den yüksek olduğunda bu değer 12°C'nin üzerine çıkmaktadır. Ayrıca modern tahıl kurutucuları, tahılın münferit katmanlarının soğutulmasında önemli ölçüde düzensizlik sağlar. Tartışılan bağlamda indüksiyon ısıtmalı kurutmanın uygulanması verimlilik, kalite ve maliyet etkinliği açısından daha uygun bir yol olabilir.
Referanslar
Baum, A., 1983. Tahıl kurutma [Rusça], Moskova: Kolos
Ginzburg, A., 1973. Gıda maddelerinin kurutulmasında teori ve teknolojinin temelleri [Rusça], Moskova: Gıda endüstrisi
Zhidko, V., 1982. Tahıl kurutma ve tahıl kurutucular [Rusça], Moskova: Kolos