Результат интеллектуальной деятельности: Способ автоматической микротоковой стабилизации уровня влажности зерна и семенного материала

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано при автоматизации процессов сушки и хранения зерновых, овощных культур и других сыпучих материалов, в частности, зерновых, технических и масличных культур, например семян пшеницы, подсолнечника, свеклы, моркови рапса, льна, амаранта, и т.д.

Известен способ стабилизации заданного режима влажности в климатической камере, заключающийся в подаче воздуха заданной влажности и температуры в рабочую камеру. Вокруг рабочей камеры поддерживают температуру воздуха не ниже заданной температуры в рабочей камере (Патент RU № 2048745, МПК F 01 G 9/24, G 05 D 22/00, 1995).

Недостатком известного способа является то, что им невозможно достичь точной стабилизации уровня влажности зерна для каждой культуры, при которой вода в зерновой массе остается только в связанном состоянии.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу является выбранный в качестве прототипа способ стабилизации термовлажностных характеристик зерна злаковых и масличных культур при сушке и хранении, заключающийся в управлении процессами снижения влажности зерновой массы до заданного уровня. Используют осциллирующий режим сушки с чередованием процессов нагрева и охлаждения зерна в многосекционной сушилке, состоящей из секций нагрева и охлаждения. (RU № 2425304, МНК, F 26 B 3/14, F 26 B 21/08, F 26 B 21/10, 2011).

Недостатками известного способа являются:

1. Невозможность автоматического обеспечения докритического диапазона уровня влажности зерновой массы в пределах 6-15% в зависимости от культуры в условиях чередования процессов нагрева и охлаждения зерна в многосекционной сушилке.

2. Способ предполагает осциллирующий режим сушки с чередованием процессов нагрева и охлаждения зерна в многосекционной сушилке (состоящей из секций нагрева и охлаждения), что приводит к образованию микротрещин, повреждению оболочки зерна и целом семенного материала из-за резкого перепада температуры окружающей среды.

3. Высокий уровень энергетических затрат, сложность и ненадежность технических установок и устройств, обеспечивающих осциллирующий режим сушки с чередованием процессов нагрева и охлаждения зерна в многосекционной сушилке.

Упомянутые недостатки снижают качество зерновой массы, сроки ее хранения.

Технической задачей изобретения является повышение качества зерновой массы и сыпучих материалов, увеличение сроков их хранения.

Техническая задача достигается тем, что способ (автоматической) микротоковой стабилизации уровня влажности зерна и семенного материала, заключающийся в стабилизации влажностных характеристик зерновой массы на заданном уровне, согласно изобретению, лишнюю влагу удаляют электроосмотическим методом, при этом пропускают слабые электрические токи плотностью порядка (10^-7…10^-5)А/см²через каждую зерновку хранящегося зерна и семенного материала и обеспечивают докритический диапазон влажности в зерновой массе в пределах 6…15,5% в зависимости от культуры.

Способ (автоматической) микротоковой стабилизации уровня влажности зерна и семенного материала заключается в регулировании влажности зерновой массы путем пропускания через него низкоэнергетических электрических токов.

Способ автоматической микротоковой стабилизации уровня влажности зерна и семенного материала осуществляется путем электроосмотического выноса влаги из зерновой массы и постепенного снижения её электропроводимости практически до нуля, когда зерновая масса доходит до сухого состояния. При увеличении влажности зерновой массы вследствие изменения климатических параметров окружающей среды, повышается электропроводимость массы зерна, сила электрического тока, проходящего через зерновую массу и, соответственно, электроосмотический вынос воды из материала.

Чем выше уровень влажности зерновой массы, тем выше значение плотности тока. От геометрических параметров зерновки зависит плотность заполнения бункера и электрическая проводимость всего объема обрабатываемого материала. По мере снижения уровня влажности зерновой массы снижается электрическая проводимость зерновой массы до сухого по определению состояния (вода в зерновой массе остается только в связанном состоянии), когда плотность тока приближается в идеале к нулевому значению и ток через массу практически обнуляется. При увеличении влажности зерновой массы её электрическая проводимость увеличивается, сила тока соответственно возрастает. При этом несвязанная вода удаляется электроосмотическим способом до тех пор, пока влажность зерновой массы не приходит в норму в пределах докритического диапазона уровня влажности в зависимости от культуры.

Процесс повторяется циклически, и таким образом автоматически поддерживается докритический уровень влажности семенного материала в пределах 6-15% в зависимости от культуры.

ПРИМЕР

Критерием для выбора значений биологически детерминированных низкоэнергетических электрических потенциалов (U_НЭП), подаваемых на электроды является степень повреждаемости семян (организма) и надежность (устойчивость) микротоковой стабилизации уровня влажности зерновой массы в процессе её обработки электрическими токами (I_НЭП) физиологического уровня. Поэтому уровень детерминированных низкоэнергетических электрических потенциалов выбирали в соответствии с уровнем градиентов биоэлектрических потенциалов (БЭП) вдоль продольной оси семян, находящихся в состоянии физиологического покоя. Для контрольных образцов зерновой массы пшеницы (Мироновская 808) с уровнем влажности - 14,0 % (ГОСТ 12041-82) и следующими посевными качествами: всхожесть (ГОСТ 12038-84) - 96%; чистота (ГОСТ 12037-81) - 99,1%; масса 1000 семян (ГОСТ 12042-80) - 39,6 г, уровень градиентов БЭП семян вдоль их продольной оси в состоянии физиологического покоя, измеренных по стандартной методике составляет 40-50 мВ/см. Обработка образцов зерновой массы пшеницы (Мироновская 808) с уровнем влажности -17,5 %, определенной в соответствии с действующим ГОСТ 12041-82 (Семена сельскохозяйственных культур. Метод определения влажности) градиентами низкоэнергетических электрических потенциалов физиологического уровня 50 мВ/см способствует удалению из зерновой массы лишней влаги электроосмотическим методом при пропускании слабых электрических токов плотностью порядка (10^-7…10^-5) А/см² через семенной материал до искомого уровня влажности 14-14,5 %, соответствующему докритическому диапазону влажности зерновой массы пшеницы (Мироновская 808). Этот процесс повторяется автоматически при отклонении влажности зерновой массы от нормы.

Предлагаемый способ микротоковой стабилизации уровня влажности зерна и семенного материала при его сушке и хранении позволяет:

- повысить качество зерна различных культур без потерь в массе за счет реализации хранения и сушки с использованием низкоэнергетических электрических токов физиологического уровня;

- увеличить сроки хранения зерна путем автоматического поддерживания докритического уровня влажности семенного материала;

- улучшить экологическую безопасность проведения процесса стабилизации влажностных характеристик зерна при его сушке и хранении за счет постоянного электроосмотического выноса молекул воды при увлажнении зерновой массы.

Предлагаемый способ автоматической микротоковой стабилизации уровня влажности зерна и семенного материала в пределах 6…15%, является актуальной, крайне важной возможностью точно и своевременно автоматически регулировать докритического значения при закладке зерна, поскольку влажность - основополагающий показатель высокой сохранности зерна. Даже не значительное превышение этого показателя приводит к неминуемой порче, т. е. потери зерновой массы.

Применение предложенного способа позволит значительно повысить качество зерновой массы и сыпучих материалов и увеличить сроки их хранения.