1

Prof dr LJILJANA BABIĆ

3. SUŠENJE I SKLADIŠTENJE BIOMATERIJALA

3.1. VLAŽNOST BIOMATERIJALA

Vlaga je materija koja ulazi u sastav svih organizama na Zemlji. Od njene količine zavise karakter i intenzitet biohemijskih i fizičko-hemijskih procesa. Utiče na fizička, hemijska i tehnološka svojstva svih biomaterijala, a vrlo često determiniše početak i tok pojedinih tehnoloških operacija. Shodno tome, neophodno je definisati njeno kvantitativno i kvalitativno učešće u materijalu, kao i načine njenog merenja.

Vlaga se u različitim agregatnim stanjima može naći u čvrstim, tečnim i gasovitim materijama. Od interesa je da se prouči njeno učešće u čvrstim materijalima, kakvi su biomaterijali. Ako se pretpostavi da se materijal sastoji iz vlage i suve materije, onda se odnos masenog udela vlage i ukupne mase naziva vlažnost biomaterijala:

) kg / kg ( MW = w

gde je: w - vlažnost biomaterijala (kg/kg), W - masa vlage u biomaterijalu (kg), M - ukupna masa biomaterijala (kg) koja je jednaka zbiru mase vlage i suve materije, to jest M=W + Ms.

Ovako definisana vlažnost često se naziva i vlažnost izražena u odnosu na vlažnu osnovu i može se izraziti i u procentima: w=W/M 100 (%) dok se maseni odnos vlage i suvog skeleta materijala označava kao vlažnost izražena u odnosu na suvu bazu - ws (kg/kg):

) /kg kg ( MW = w

s

s

3.1.1. Načini vezivanja vlage sa suvom materijom Osobine biomaterijala u značajnoj meri zavise od forme – načina vezivanja vlage i suve materije.

Opšte usvojena podela ove veze je prema Rebinderu, a urađena je na osnovu količine energije koju treba uložiti da bi se odgovarajuća veza razgradila. Ti načini vezivanja su:

1. hemijski vezana vlaga, 2. fizičko-hemijski vezana vlaga i 3. fizičko-mehanički vezana vlaga. 1. HEMIJSKI VEZANA VLAGA je sa suvim materijalom vezana jonskim ili molekularnim

silama. Jonska veza obrazuje se prilikom hemijskih reakcija, kada se voda jedini sa nekim jedinjenjem prema određenoj stehiometrijskoj jednačini. Kao rezultat nastaje novo hemijsko jedinjenje, u čijem je sastavu voda koja je izgubila sve svoje osobine. Za razlaganje ove veze potrebno je dovesti značajnu količinu toplotne energije.

2. FIZIČKO – HEMIJSKI VEZANA VLAGA se pojavljuje u dva vida i to kao: osmotski i adsorbciono vezana.

Osmotski vezana vlaga difunduje kroz polupropustljive membrane ćelija i ulazi u njihov sastav. Difuzija, to jest premeštanje vlage u tečnoj fazi obavlja se zbog razlike u koncentracijama ove materije u ćelijama i međućelijskom prostoru – porama i kapilarama. Vlaga uvek migrira sa mesta njene više koncentracije na mesto niže koncentracije. Prilikom ulaska u sastav ćelija, voda kao univerzalni rastvarač rastvara deo organske materije. Zbog toga se u porama i kapilarama poljoprivrednih materijala javlja rastvor vode koloidne strukture.

2

Suština procesa adsorpcije je vezivanje molekula gasne faze jedne materije za čvrstu fazu druge materije. U međućelijskom prostoru se nalaze molekuli suvog vazduha i molekuli vodene pare. Zbog haotičnog kretanja, neki od molekula vodene pare naleteće na zidove ćelija i biće privučeni jakim privlačnim silama. Ako ovo dovoljno dugo traje i ako je koncentracija molekula vodene pare dovoljna, posle izvesnog vremena, na zidovima ćelija će se pojaviti jedan sloj privučenih molekula koji čine monomolekularno-adsorpciono vezanu vlagu. Zbog izuzetno jakih privlačnih sila, ovaj sloj vlage gubi osobine slobodne vode i poprima svojstva čvrstog tela. Ostali molekuli vodene pare iz međućelijskog prostora biće takođe privučeni silama, nešto manjeg intenziteta za prvi sloj, te se time stvaraju uslovi za pojavu polimolekularno-adsorpciono vezane vlage.

3.FIZIČKO – MEHANIČKI VEZANA VLAGA sa materijalom može da bude kapilarno vezana vlaga i gruba (površinska) vlaga.

Kapilarno vezana vlaga može se pojaviti u mikrokapilarama (kada je poluprečnik kapilare manji od 10-7 m) i u makrokapilarama (poluprečnik veći od 10-7 m). Ona može da nastane samo ako postoji polimolekularno adsorbovan sloj vlage. Molekuli vodene pare će u ovom slučaju biti privučeni od strane molekula u tečnoj fazi. Ako se biomaterijal nađe u neposrednom kontaktu sa vlagom u tečnoj fazi, ona će se prilepiti za površinu (jer su kapilare i pore pune vode), te se za tako vezanu vlagu kaže da je to gruba vlaga ili vlaga kvašenja. Ona ima sve tipične karakteristike vode.

3.1.2. Ravnotežna vlažnost biomaterijala Svi biomaterijali su zbog kapilarno-porozne structkre higroskopni, što znači da upijaju ili odaju

vlagu okolnom vlažnom vazduhu, u čijem se okruženju nalaze. Intenzitet razmene vodene pare sa okolinom zavisi pre svega od građe i hemijskog sastava materijala. Zrnasti materijali su nehomogenog sastava (skrob, belančevine, ugljeni hidrati, masti). Pored toga, različiti anatomski delovi zrna imaju različitu higroskopnost, što izaziva nehomogen raspored vlage u materijalu. Tako na primer, najveću higroskopnost poseduje klica, manju omotač, a još manju endosperm. Zbog toga je u sveže ubranom zrnu klica najvlažnija, a ta pojava postoji i u masi suvog zrna u skladištima. Pri određenoj vlažnosti poljoprivrednih materijala, parcijalni pritisak vodene pare u porama i kapilarima – pppz ima određenu vrednost (Trisvjatski, 1986). Kada je taj pritisak u ravnoteži sa parcijalnim pritiskom vodene pare u vlažnom vazduhu, pri određenoj temperaturi i pritisku vlažnog vazduha, onda se vlažnost materijala naziva ravnotežna vlažnost – wr (%).Vrednosti ravnotežne vlažnosti za određeni biomaterijal, prema datoj analitičkoj zavisnosti, određuju se eksperimentalnim putem.

3.1.3. Merenje vlažnosti biomaterijala Poznavanje vrednosti vlažnosti poljoprivrednih proizvoda je od izuzetnog značaja za veliki broj

tehnoloških operacija. Berba se, na primer, planira na osnovu vlažnosti zrna. Proces sušenja u industrijskim uređajima se ne može obaviti ako se ona ne poznaje, stanje materijala u skladištima se definiše na osnovu promene ove vrednosti i slično. Valja napomenuti da vlažnost bitno utiče na formiranje tržišne cene proizvoda. Koliko je važno imati tačnu informaciju o ovom podatku govori i činjenica da su države odredile metode i načine njenog ustanovljavanja.

Opšte je prihvaćena podela metoda za određivanje vlažnosti zrnastih poljoprivrednih materijala na: - direktne i - indirektne. Direktne metode u sve one koje direktno mere masu vlage, a mogu biti: 1. termogravimetrijska

(metoda isušivanja), 2. destilaciona, 3. metoda ekstrakcije i 4. hemijske metode. TERMOGRAVIMETRIJSKA METODA je najrasprostranjenija, a njena suština je u isušivanju

uzorka materijala do stanja ravnoteže sa vlažnim vazduhom. Ona se primenjuje samo u odgovarajuće opremljenim laboratorijama i najčešće je standardizovana u okviru nacionalnih ili međunarodnih standarda (ISO 711, 1985).

DESTILACIONI METOD se zasniva na principu dovođenja određene količine toplote uzorku, radi isparavanja vlage posredstvom tečnosti (mineralno ulje, toluol, ksilol i dr).

EKSTRAKCIONI METOD je način merenja vlažnosti uz pomoć desikanata (dehidrirana sumporna kiselina, kalcijum-hlorid, silikagel, aluminijumski oksid i dr). Primenjuje se tako što se u zatvoren sud smešta odmerena masa prekrupljenog uzorka i nekog desikanta. Desikant upija svu vlagu iz materijala, koji se postepeno suši.

HEMIJSKIH METODA za određivanje vlažnosti materijala ima više, a njihova suština je u tome da vlaga iz uzorka stupa u hemijsku reakciju sa nekim hemijskim reagensom. Količina vlage iz proizvoda

3

određuje se na osnovu količine tečnog ili gasovitog produkta reakcije. Jedna od najčešće primenjivanih je Karl-Fišerova metoda.

Indirektne metode merenja vlažnosti su sve one koje mere neku drugu fizičku osobinu koja je u funkciji od vlažnosti. To su: 1. metod električnog otpora - metoda se zasniva na različitom ponašanju vlažnog materijala u električnom polju, 2. metod kapacitivnog otpora - kapacitet kondenzatora zavisi od vlažnosti materijala koji se nalazi između dveju ploča kondenzatora, 3. radiometrijski metod - metod podrazumeva merenje oslabljenja intenziteta odzračenih talasa (gama talasa, beta čestica i brzih neutrona) nakon prolaska kroz uzorak materijala čija se vlažnost ispituje. 4. optički metod - propuštanjem spektra infracrvenih talasa kroz sloj materijala, apsorbovaće se izvesna količina njihove energije koja je direktno proporcionalna sadržaju vlage, 5. metod kratkotrajne nuklearno-magnetne rezonance atoma vodonika – nedesrtuktivna metoda koja konstatuje sve atome vodionika, 6 ultrazvični metod - ultrazvučni instrumenti za merenje vlažnosti zasnovani su na principu merenja brzine prostiranja zvuka u materijalu.

3.2. VLAŽAN VAZDUH

Vazduh koji nas okružuje je neophodan za život svih bića na Zemlji. On se sastoji iz suvog vazduha i vlage, pa se kaže da je vlažan vazduh binarna (dve komponente) mešavina. Suvi vazduh u ovoj mešavini se obeležava sa – L u kilogramima, a vlaga sa – W takođe u kilogramima. Vlaga može da bude u parnom stanju, tečnom ili čvrstom. Ta koncentacija vlage u vazduhu nije velika, ali je ipak značajna za ceo živi svet. Pri všim temperaturama vaduha sva vlaga je u parnom agtegatnom stanju, pa pošto su molekuli pare jako sitni, onda čovečje oko ne može da ih vidi. Tada kažemo da je nebo čisto i prozračno. Međutim, dešava se da ih neki put ima više u vazduhu, pa još ako je temperatura vazduha niža, onda se molekuli pare vide. Tada kažemo da je napolju magla (molekuli vlage su u sitnim kapljicama). U toku zime temperatura vazduha je često ispod 0oC, pa je i temperatura molekula vlage takođe ispod 0oC. Tada se molekuli vlage nalaze u čvrstom stanju, pa se opet mogu videti, na primer na granama drveća, kao inje. Ova tri primera iz svakodnevnog života su ilustrativno pokazala činjenicu: da se vlaga u vazduhu može naći u sva tri agregatna stanja. No bez obzira u kakvom agregatnom stanju je vlaga, nje uvek ima pomešane sa suvim vazduhom. Zato se za vazduh koji nas okružuje kaže da je to vlažan vazduh. Vlažan vazduh se koristi u mnogim tehnološkim procesima. Generalno se može reći da se vlažan vazduh koristi prilikom sušenja da bi odneo višak vlage koji u njima postoji. Pošto će preuzeti neku vlagu iz mase zrna, onda se mora povećati vlaga u vazduhu. Tada kažemo da je vlažan vazduh promenuo svoje stanje, tojest u konkternom slučaju je postao vlažniji. Međutim, vlažan vazduh ima takvu osobinu da pri nekoj temperaturi može da primi samo određenu količinu vlage u parnom agregatnom stanju. Ako mu se i pored toga dodaje još vlage, ona će preći u tečno agregatno stanje. To znači da će se pojaviti sitne kapljice. Sve ove promene koje se dešavaju vazduhu mogu se pratiti preko jednog dijagrama koji se naziva dijagram stanja vlažnog vazduha. Na slici 3.1. je dat u odgovarajućoj proporcionalnosti taj dijagram kako bi se video njegov izgled.

4

Slika 3.1. Dijagram stanja vlažnog vazduha

Dijagram, kao i svaki drugi ima dve ose, apsisu i ordinatu. Na apsisi su date vrednosti apsolutne

vlažnosti vlažnog vazduha koja se obeležava sa – x i ima jedinicu kg/kg, {to znači da ova veličina predstavlja koliko ima vlage u kilogramima u jednom kilogramu suvog vazduha, to jest;

kgkg

LWx ==

Na primer, ako je vrednost x=0,010 (kg/kg), to znači da u jednom kilogramu suvog vazduha ima 0,010 kg vlage ili 10 grama vlage. Linije konstantne vrednosti apsolutne vla\nosti su vertikalne u i-x dijagramu stanja vlažnog vazduha.

5

Vlažan vazduh koji nas okružuje je pritiska jednog bara (1 bar). Pošto je on mešavavina suvog vazduha i vlage – dakle dve komponente, onda svaka komponenta ima svoj pritisak u toj mešavini. Pritisak pojedinačne komponetne se naziva parcijalni pritisak. Dakle, u vlažnom vazduhu razlikujemo parcijalni pritisak suvog vazduha –ppsv i parcijalni pritisak vlage -ppv. Zbir ova dva pritiska je 1 bar (ili 1000 milibara). Parcijalni pritisak suvog vazduha u mešavini je daleko viši, nego parcijalni pritisak vlage, jer suvog vazduha ima uvek više. Što u vazduhu ima više vlage (dakle više molekula vlage) viši je i parcijalni pritisak vlage.

Osobina vazduha je da na jednoj temperaturi, jedan kilogram suvog vazduha može da primi samo određenu količinu vlage u parnom agregatnom stanju (vodena para). Što je temperatura vazduha viša, on može da primi više vodene pare. Takvo stanje se naziva stanje zasićenja suvog vazduha vodenom parom. Kada se sva stanja zasićenja na različitim temperaturama vazduha obeleže, dobija se jedna kriva linija koja se naziva granična kriva, a na dijagramu se obeležava sa ϕ=1,0 ili ϕ=100%.

Granična kriva deli područja na dijagramu na dva dela. Ona oblast koja se nalazi levo od krive i desno od vertikalne ose naziva se oblast nezasićenog vlažnog vazduha. Oblast desno od granične krive je zasićena oblast. To konkretno znači da se vlažnom vazduhu na nekoj temperaturi može i dalje dodavati vodene pare, ali će ona prelaziti u tečno stanje (sutne kapljice – magla), ili ako je temperatura vazduha ispod 0oC onda će deo pare biti u obliku sitnih iglica leda (inje).

Pored granične krive ϕ=1 na dijagramu postoje i druge krive u nezasićenoj oblasti, krive relativne vlažnosti vazduha. Relativna vlažnost vazduha - ϕ (-;%) se definiše kao odnos parcijalnih pritisaka vodene pare trenutnog stanja i pri stanju zasićenja.

Na drugoj osi, ordinati su nanesene vrednosti entalpije, koja se obeležava sa – i, a jedinica joj je (kJ/kg). Ta veličina, entalpija je ustvari energija koji poseduju svaki kilogram suvog vazduha plus masa vlage koja se tu nalazi. To znači da je to energija koju ima (1+x) kilograma vlažnog vazduha. Linije konstantne entalpije su u dijagramu stanja vlažnog vazduha kose prave.

Na dijagramu stanja vlažnog vazduha vidi se još drugih linija, od kojih su neke prave linije, a to su linije konstantne temperature vazduha – t (oC) koje se nazivaju izoterme vlažnog vazuha. Prema tome ako se poznaje vrednost temperature okolnog vazduha – to (oC) koja se može meriti termometrom, a apsolutna vlažnost vazduha koja se može meriti psihrometrom – x (kg/kg), onda se može naći tačka u dijagramu koja reprezentuje stanje vlažnog vazduha Okolni vlažan vazduh se može zagrevati, kao što se to stalno radi u domaćinstvima, ali i prilikom sušenja poljoprivrednih proizvoda. Zagrevanjem se menja prvobitno stanje vlažnog vazduha. Ono što lično osećamo prilikom zagrevanja vazduha je primena temperature vazduha. Međutim, tu se mogu menjati i neke druge veličine stanja vazduha, ali se one ne osećaju. Zbog tehnčkog aspekta je često potrebno poznavati i te druge promene. One se mogu pratiti na dijagramu stanja vlažnog vazduha. Tako na primer na slici 3.2 dato je stanje okolnog vlažnog vazduha koje je obeleženo sa 0(to;xo), što znači da je poznata temperatura i apsolutna vlžnost tog vazduha. Odmah se iz dijagrama može očitati i energija koji ima vazduh toga stanja, a to je io. Ako se taj vazduh zagreva, znači da mu se dovodi neka količina toplotne energije. Zbog toga nakon zagrevanja taj vazduh mora da ima višu energiju i višu temperaturu. Neka mu je tada stanje 1(t1;x1). Ako se poznaje temperatura vlažnog vazduha nakon zagrevanja (a to se obično može meriti termometrom) onda se stanje 1 mož naći u dijagramu tako što se iz stanja 0 podigne vertikalna linija do t1. Sada se u dijagramu dobila duž 01 za koju se kaže da predstavlja promenu stanja vlažnog vazduha prilikom zagrevanja. Apsolutna vlažnost vazduha x(kg/kg) se nije promenula, {to znači da je vazduh zagrevan uz pomoć nekih razmenjivačkih površina (radijatori na primer). Energija koju sada ima vlažan vazduh je viša i iznosi i1. Razlika energija koju je vazduh imao pre i posle zagrevanja je: i1-io=Q, količina toplotne energije - Q (kJ) koja je predata vazduhu.

6

Slika 3.2. Promene stanja vlažnog vazduha

u i-x dijagramu stanja

Pored ove promene (zagrevanje), vlažan vazduh ima sposobnost da upija (prihvata) vlagu dok se ne zasiti. Ta njegova osobina se koristi prilikom svih procesa sušenja. Naravno da se prilikom preuzimanja vlage vazduhu poveća vlažnost, pa mu se menjaju veličine stanja. Tako je na slici 3.2 prikazana takva promena stanja, a to je duž 12. Pre primanja vodene pare (vlage) vlažan vazduh je imao neku vlažnost x1(kg/kg), a nakon primanja vlage povećana mu je vlažnost i ona iznosi x2(kg/kg). To znači da je svaku kilogram suvog vazduha povećao svoju vlažnost za ∆x=x2-x1. Pri tome se i temperatura vazduha promenula. Ako mu je kolčina energije koju je imao ostala ista, onda je to proces idealizovanog ili teoretskog sušenja.

3.3. PROCES SUŠENJA BIOMATERIJALA

Sušenje biomaterijala je složen proces razmene toplote i materije između proizvoda i radnog

medijuma. S obzirom na način dovođenja toplote, sušenje može da bude: 1. KONVEKTIVNO - kada se određena količina toplote sa radnog medijuma predaje konvekcijom

proizvodu koji se suši. Radni medijum je okolni vlažan vazduh, jer ga kao sirovine ima u izobilju. Vlažan vazduh pri ovom načinu sušenja ima još jednu funkciju, a ona se sastoji u prihvatanju i odvođenju iz sistema određene mase vlage;

2. KONDUKTIVNO - kada se određena količina toplote sa radnog medijuma kondukcijom predaje proizvodu koji se suši. Radni medijum je u ovom slučaju neka radna površina povišene temperature. Za odvođenje mase vlage koja se isparila iz materijala koristi se okolni vlažan vazduh;

3. SUŠENJE ZRAČENJEM - kada se određena količina toplote predaje elektromagnetnim talasima različitih talasnih dužina, koji su nosioci nedeljivih obroka energije - fotona ili svetlosnih kvantova. I u ovom slučaju vlažan vazduh se koristi da odnese masu vlage iz sistema, koja je isparila.

Konstrukciona rešenja industrijskih sušara za većinu poljoprivrednih proizvoda su takva da realizuju dominantno konvektivan način sušenja. Shodno tome, njemu će se posvetiti odgovarajuća pažnja.

Unutrašnja migracija vlage u kapilarno-porozno koloidnim materijalima zavisi od potencijala prenosa vlage. Na potencijal prenosa utiču: forma (način) veze vlage sa suvim skeletom, gradijent temperature, gradijent vlažnosti, gradijent ukupnog pritiska, gradijent koncentracije rastvorivih organskih komponenti u vodi, kao i biološke aktivnosti. Koliko će se vlage predati sa granične površine biomaterilaja na okolni zagrejani vazduh definiše Daltovom zakon

Mw= β(pn- pp) gde su: β - koeficijent prelaza materije (vlage) - (kg/m2sPa), pn - parcijalni pritisak vodene pare na površini vlažnog materijala (Pa), pp - parcijalni pritisak vodene pare u vlažnom vazduhu dovoljno daleko od granične površine razmene (Pa). Količina toplote (q W/m2) koje se predaje sa zagrejanog vazduha na biomaterijal je definisana Njutnovim modelom

q= α(t- tn) gde su: α - koeficijent prelaza toplote (W/m2K), t, tn - temperatura vlažnog vazduha u neporemećenoj struji dovoljno daleko od mesta razmene i temperatura granične površine materijala (oC).

7

Iz cele analize se zaključuje da zbog istovremene interaktivnosti transporta toplote i transporta vlage, kako u unutrašnjosti materijala, tako i na njegovoj graničnoj površini, rešenja univerzalnog analitičkog oblika koji opisuje ove pojave nema. Zbog toga se ono traži drugim putem, i to u rezultatima eksperimenata, koji se vode za određeni materijal i za tačno određene uslove.

3.4. VRSTE UREĐAJA ZA SUŠENJE ZRNA

Uređaji za sušenje - sušare su osnovni element svakog sistema. U njima se obavlja termo-difuziona operacija izdvajanja mase vlage iz materijala. Prema tome, osnovni zadatak sušare je da omogući što bolje iskorišćenje toplotne energije.

Materijali koji se suše su vrlo različiti po svojoj granulaciji, obliku, sastavu i drugim fizičkim osobinama. Zato zahtevaju određeni tretman u uređaju da bi se očuvao kvalitet. Zbog toga se može očekivati da postoji značajan broj različitih tipova i veličina sušara.

Sušare se međusobno razlikuju ne samo po vrsti materijala za koji su namenjene, već i po tome kako se priprema radni fluid za sušenje, kakva je vrsta tog radnog fluida, kakav je njegov tok kretenja u radnom prostoru sušare, na koji način predaje toplotu materijalu koji se suši i tako dalje. Shodno tome sušare se mogu klasifikovati (Sažin, 1984) na nekoliko načina:

3.4.1. Prema režimu rada 1. Periodične sušare. Periodične sušare su one u čiji se radni prostor uspe materijal i onda počinje

proces. Nakon završenog sušenja određene šarže (otuda i čest naziv - šaržne sušare) prekida se proces i materijal se izuzima iz uređaja u potpunosti. 2. Kontinualne (neprekidne) sušara. Kontinualne sušare su one koje za izvestan vremenski period neprekidno obavljaju proces, što je omogućeno stalnim (kontinualnim) tokom materijala i radnog fluida kroz radni prostor. Proces se prekida tek po završetku sušenja određenog materijala, sezone rada ili zbog tehničkog remonta.

3.4.2. Prema smeru kretanja radnog fluida i materijala u sušari 1. Sušare sa istosmernim tokom fluida i materijala. Kretanje materijala i radnog fluida u radnom

prostoru sušare može da bude različito u odnosu na njihov pravac i smer. Ako je uvođenje takvo da je putanja oba učesnika istog pravca i smera , onda su u pitanju uređaji sa istosmernim tokom (slika 3.3).

2. Sušare sa suprotnosmernim tokom fluida i materijala. Suprotnosmerni tok materijala i radnog fluida u komori sušare ostvaruje se tako što oba imaju isti pravac kretanja, ali suprotan smer (slika 3.3).

3. Sušare sa unakrsnim tokom fluida i materijala. Unakrsni tok materijala i radnog fluida u radnom prostoru sušare ostvaruje se tako što su im pravci pod uglom 90o, a smerovi jedan prema drugom (slika 3.3).

Slika 3.3. Putanje kretanja zrna i radnog fluida u komori sušare (Sinha, 1973)

3.4.3. Prema načinu pripreme (zagrevanja) radnog fluida 1. Direktne sušare Direktne sušare su one u kojima se obavlja direktno zagrevanje radnog fluida i to na dva načina. Prvi

je mešanje sa produktima sagorevanja gasovitog ili tečnog goriva (slika 3.4), a drugi je zagrevanje putem

8

električnih grejača. Ovakav sistem zahteva minimalne investicije i omogućuje maksimalno iskorišćenje energije oslobođene sagorevanjem goriva. Drugi način je zagrevanje električnim grejačima.

Slika 3.4. Komora za sagorevanje goriva za direktno zagrevanje vazduha

2. Indirektne sušare Indirektne sušare su one gde se radni radni fluid zagreva indirektno, u razmenjivačima. U

razmenjivačima se obavlja predavanje određene količine toplote sa radnog medijuma na radni fluid i pri tome su oni razdvojeni metalnim površinama. Primer jednog sistema za indirektno zagrevanje radnog fluida, koji je u konkretnom slučaju vazduh, dat je šematski na slici 3.5.

Slika 3.5. Indirektno zagrevanje radnog fluida (vazduha)

Produkti sagorevanja tečnog goriva (postoje rešenja i za čvrsta goriva - drvo, ugalj, biomasa) iz komore za sagorevanje ventilatorom transportuju se do razmenjivača toplote, koji je montiran kao celina sa komorom. Oni nailaze na otvore u prvom bloku, prolaze kroz njih i zagrevaju metalne površine. Po izlasku se sakupljaju jednim kanalom i ponovo uvode u drugi blok. Na izlazu iz drugog bloka, temperatura produkata sagorevanja je značajno niža, te se dimnjakom odvode u atmosferu. Okolni vlažan vazduh, kao radni fluid ventilatorom se uvlači u sistem sa prednje strane komore za sagorevanje, po celoj površini prstenastog otvora, a zatim prelazi preko zagrejane površine komore za sagorevanje gde se predgreva. Nakon toga prolazi preko razmenjivačkih površina oba bloka i dodirom o spoljnu zagrejanu metalnu površinu preuzima neku količinu toplote. Na taj način se zagreva, bez povećanja vlažnosti, te odlazi u uređaj za sušenje

3.4.4. Sušare za sitno disperzione biomaterijale Sitno disperzioni materijali (zrna) se mogu sušiti u gustom nepokretnom sloju i u gustom pokretnom sloju.

1. Sušenje u gustom nepokretnom sloju Sušenje u gustom nepokretnom sloju podrazumeva da je tokom procesa sušenja biomaterijal

stacionaran, ili samo u kratkim vremenskim periodima menja položaj u prostoru, i da mu se ne menja poroznost.Kada je u pitanju ovakvo sušenje u sloju debljine 0,5 metara i više, onda su to binovi (slika 3.6), a ako je sloj manje debljine onda su to trakaste sušare (slika 3.7).

9

Slika 3.6. Tipična oprema binova za nisko temperaturno sušenje

Tipična oprema neophodna za nisko temperaturno sušenje podrazumeva okrugao bin sa perforiranim podom, ventilatorskom i toplotnom jedinicom, uređajem za ravnomernu distribuciju zrna u binu i spiralnim trasnporterom za mehanizovano izuzimanje zrna. Tehnologija je takva da se u bin uspe sloj zrna visine 0,7 m (za početnu vlažnost 26% i više) do 1,5 m (za vlažnost zrna 25% i niže). Uz pomoć ventilatora, okolni ili za 5oC u odnosu na njega zagrejani vazduh, ubacuje se u prostor bina ispod perforiranog poda. Vazduh prolazi kroz perforacije, a zatim kroz sloj zrna i odlazi u atmosferu kroz otvor na vrhu bina. Kretanjem kroz sloj zrna, vlažan vazduh konvektovno predaju neku količinu toplote i preuzima masu vlage, ali pošto su u pitanju relativno niske temperature i male brzine kretanja kroz sloj, proces sušenja je dosta dug. Ovo je, u stvari modifikovana varijanta prirodnog sušenja (modifikovana u smislu kontrole stanja vazduha).

Trakaste sušare imaju ugrađen veći broja traka (dve ili više), koje se postavljaju jedna iznad druge, omogućeno je bolje mešanje proizvoda, te je time otklonjena neravnomernost u izlaznoj vlažnosti (slika 3.7). Proizvod se transporterom podigne do vrha sušare i slobodnim padom raspoređuje na prvu (gornju) traku. Radni fluid prolazi odole kroz perforacije na traci, a zatim kroz sloj materijala.

3.7. Trakasta sušara

1. prihvatni koš za sirovinu, 2. kosi transporter, 3,6. brisač valjka, 4. transportne trake, 5,7. venzilator, 8. razmenjivač toplote, 9. dimnjak, 11. cevi za prolaz toplog vazduha u sušaru, 12.

godionik

U gustom nepokretnom sloju se biomaterijal može sušiti tako što se poređa na lese (tave) i stavi u radni prostor (tunnel) sušare (slika 3.8.)

10

Slika 3.8. Tunelske sušare

2. Sušenje u gustom pokretnom sloju Gusti sloj materijala u radnom prostoru sušare se kreće zbog dejstva gravitacione sile. To kretanje

može da bude samo zbog dejstva navedene sile što uzrokuje tečenje materijala, ali se ono može usporiti, pa čak i povremeno prekidati specijalnim uređajima. Rad ovih uređaja, koji se nazivaju izuzimači, može se podešavati po sistemu ON-OFF u vrlo kratkim intervalima.

Najjednostvaniji način da se obezbedi kretanje gustog sloja materijala je da se on usmeri u jednu kolonu čije su obe spoljne površine perforirane (slika 3.9). Rastojanje između perforiranih limova definiše debljinu sloja. Nedostatak ovog rešenja je pre svega je u neravnomernoj vlažnosti materijala na izlazu. Slojevi bliže ulaznoj površini radnog fluida imaće nižu vlažnost od onih na suprotnoj strani. Rešenje koje donekle otklanja ovaj problem dato je na slici 3.10. Specijalno konfigurisani perforirani limovi obezbeđuju cik-cak putanju masi materijala koja klizi naniže, a time i delimično mešanje.

Slika 3.9. Kolona za sušenje Slika 3.10. Kolona cik-cak formacije

gustog pokretnog sloja Za otklanjanje neravnomerne vlažnosti materijala potrebno je obezbediti homogeno strujno polje u

gustom sloju i konstantnost veličina stanja radnog fluida. To se postiže tako što se u komoru sušare ugrađuje ispuna u obliku obrnutog slova "V", ili u obliku krovića. Krovići su od lima i postavljaju se u jednom redu na određenom rastojanju. Ispod i iznad ovog reda montiraju se novi i pri tome se opet mora obratiti pažnja na vertikalno rastojanje istih tačaka krovića iz dva reda. Ovako ugrađena ispuna ima karakterističan izgled, koji je dat na slici 3.11.

11

Slika 3.11. Ispuna u obliku krovića

Materijal popunjava ceo prostor sekcije oko krovića u gustom sloju, a laganim klizanjem nadole,

definisanim radom izuzimača kreće se određenom brzinom. Radni fluid se dovodi sa cele prednje strane sekcije i ulazi u redove krovića koji su otvoreni (svaki drugi red na slici 3.11, a ti krovići su označeni znakom "+"), u takozvane dovodne (ulazne) kroviće. Ulaskom u kroviće, kreće se celom njegovom dužinom do suprotne površine (strane), ali pošto su tamo zatvoreni, primoran je da izlazi i prolazi kroz sloj materijala. Pri tome će deo radnog fluida da se kreće istim smerom kao i materijal, nadole, a deo će imati suprotan smer kretanja, prema gore. Prolaskom kroz materijal obaviće se konvektivan transport toplote i materije. Zasićen radni fluid će se sakupljati u susedne redove krovića celom dužinom sekcije i oni će ga izneti iz sušare. Ovi redovi krovića nazivaju se odvodni (izlazni) i na slici 3.11 su označeni znakom "-". Izlazni krovići su sa prednje strane sekcije zatvoreni, a sa suprotne otvoreni.

Sušenje zrna u gustom pokretnom sloju može se izvesti i u specijalnoj ispuni, nazvana saće. Ona se postavlja horizontalno u komoru sušare (slika 3.12) i to tako da su redovi međusobno povezani. U osnovi (poprečan presek sekcije) ispuna je oblika šestougaone zarubljene piramide bez donje i gornje baze, te tako posmatrana podseća na pčelinje saće, odakle i naziv za ispunu. Ona, u stvari liči na specijalno izrađeni tanjir bez dna. Međusobnim povezivanjem veće baze (osnove) dobija se jedan red saća. Sa sledećim nižim redom, povezan je preko tri tačke pošto su tri ivice nešto duže.

Slika 3.12. Ispuna tipa saće

Materijal koji se suši usipava se u sekciju i popunjava je tako što leži na metalnoj površini. Radni

fluid se dovodi unakrsno na gravitacioni tok materijala i to brzinama u rasponu 5-7 m/s. Ulazeći između redova saća, predaje neku količinu toplote metalnoj površini sa donje strane. U isto vreme prestruji preko relativno malih gomilica materijala i odnosi vlagu.

Prilikom gravitacionog toka naniže, duži deo vremena proizvod će se nalaziti u saću (tanjirima). Onoj masi koja neposredno naleže na zagrejanu metalnu površinu predavaće se neka količina toplote kondukcijom, što će uslovljavati intenzivan temeparturni gradijent u unutrašnjosti. Zahvaljujući njemu, intenziviraće se gradijent parcijalnog pritiska i gradijent koncentracije, što ima za posledicu migraciju vlage ka površini. Kretanjem naniže materijal će doći u zonu između dva reda saća, formiraće gomilice gde će biti izložen intenzivnom strujnom i temperaturnom polju radnog fluida. Za to kratko vreme obaviće se transport vlage sa površine. Prema tome, kretanjem kroz sekciju materijal će se više puta naći

12

u periodu konvektivnog transporta toplote i vlage (intenzivno isparavanje sa površine) i konduktivnog transporta toplote (intenzivna difuzija vlage iz unutrašnjih slojeva ka površini). Ispuna u obliku saća ugrađuje se u uređaje za sušenje zrnastog materijala. Za nju se može reći da predstavlja kombinovan razmenjivač toplote i mase, prevashodno konduktivno-konvektivnog tipa.

3.5. TEHNIČKA REŠENJA SUŠARA ZA ZRNO

3.5.1. Sušara proizvodnje "Cer" - Čačak Sušara za zrnaste poljoprivredne proizvode čiji je proizvođač "Cer" u Čačku, izrađuje se kao

vertikalni protočni uređaj sa unakrsnim tokom radnog fluida i materijala. Može biti direktna, kada se produkti sagorevanja iz ložišta mešaju sa vlažnim vazduhom i upućuju u stub sušare (slika 3.13), ili indirektna, kada se produkti sagorevanja iz ložišta upućuju u razmenjivač toplote. Stub sušare se sastoji iz sekcija koje imaju ispunu u obliku saća. U zavisnosti od broja sekcija koje se montiraju jedna na drugu, ostvaruje se širok dijapazon kapaciteta. Spajanjem dva stuba dobija se sušara dvaput većeg kapaciteta, to jest protoka mase u jedinici vremena.

Slika 3.13. Direktna sušara za zrno proizvodnje “Cer”- Čačak

Podaci o kapacitetu sušare uvek odnose na protok zrna kukuruza pri početnoj vlažnosti 32%, krajnjoj vlažnosti od 14 % i ostalim definisanim parametrima režima sušenja (stanje okolnog vlažnog vazduha i stanje radnog fluida na ulazu u sušaru). Sušara se sastoji iz zone sušenja i zone hlađenja.

Proizvođač "Cer" isporučuje sušare kao dvostepene, što znači da je realizovana racionalizacija potrošnje energije. Zbog toga se stub sušare sastoji iz dve zone sušenja - gornje i donje, i zone hlađenja. Svež radni fluid se usmerava da prvi put prođe kroz sušaru u donju zonu sušenja. Na izlazu se hvata i meša sa strujom radnog fluida povišene temperature, koja se dovodi direktno iz ložišta, te se ponovo zagreva na tehnološki zadatu vrednost i još jednom upućuje u stub sušare. Tek nakon ponovne razmene toplote i mase u gornjoj zoni sušenja, iskorišćen radni fluid se pušta u atmosferu.

Na izlazu iz cilindričnog ložišta dobija se mešavina produkata sagorevanja i vlažnog vazduha, koja se transportuje takozvanim velikim ventilatorom iz kućice (poz. 13) sušare do ulaznog kanala (poz. 6). Temperatura mešavine je u dijapazonu 30-130oC što zavisi od vrste zrna. Iz prednjeg dela ložišta se izdvaja deo mešavine vazduha i produkata sagorevanja povišene temperature (100-350oC) i transportuje posebnim cevovodom (poz. 14) do zadnje strane sušare, gde ulazi u prestrujni kanal (poz. 3) i meša se sa radnim fluidom koji je jednom prošao kroz stub sušare. Mešavina se šalje u gornju zonu sušenja (poz. 2), a pre no što napusti sušaru, prečisti se od sitnog loma i plevica (poz. 16). Prva i druga zona sušenja su odvojene međućelijom (poz. 5) koja nema ispunu. Na isti način je odvojena donja zona sušenja od zone hlađenja zrna (poz. 5a).

Zona hlađenja (poz. 2b) sastoji se od određenog broja sekcija sa saćem. Posebnim, takozvanim malim ventilatorom, šalje se okolni vlažan vazduh kanalom (poz. 8) u stub sušare, gde preuzima neku količinu toplote od zrna, a sa njom i manju masu vlage. Ovaj vazduh se takođe prečišćava (poz. 16) od čvrste faze pre odlaska u atmosferu. Protok zrna kroz sušaru reguliše se radom izuzimača zrna, koji mogu biti različiti po konstrukciji, a najčešće su u obliku spiralnog transportera. Pogone ih elektromotori vezani

13

u regulaciono kolo, u čijem sastavu je merač vlažnosti zrna, ugrađen na kraju druge zone sušenja. Kada masa zrna, koja naiđe na merač, ima vlažnost 14 ili 15% uključi se automatski u rad elektromotor izuzimača. To traje sve dok na sondu merača ne naiđe zrno više vlažnosti od zadate, pa se strujno kolo isključi.

3.5.2. Sušara proizvodnje "Omnium" - Francuska Stub sušare francuskog proizvođača "Omnium" (slika 3.14) ima ispunu u obliku krovića, a sastoji se

iz dve zone sušenja i zone hlađenja. Sve tri zone su fiksne, što znači da su pregrade u kanalima za dovođenje i odvođenje radnog fluida nepomerljive. Tehničkim rešenjem sušare ostvareno je stepenasto sušenje, tako što se mešavina radnog fluida iz donje zone sušenja i vazduha iz zone hlađenja dogrevaju i još jednom upućuju u sušaru. Na taj način je primenjeno jedno od mogućih načina racionalizacije toplotne energije

Slika 3.14. Sušara za zrno “Omnium”, Francuska

1.kanal za dovod radnog fluida u prvu zonu sušenja; 2.centrifugalni ventilator, 3. zasun; 4. mešanje radnog fluida iz donje zone sušenja i zone hlađenja; 5. sekundarni gorionik; 6. priprema radnog

fluida za donju zonu sušenja; 7. primarni gorionik; 8. kanal izlaznog radnog fluida; 9. tampon sekcija; 10. usmerivač vazduha; 11. usipni koš

Kanali za razvođenje radnog fluida, stub sušare i toplotni agregat su kompaktna jedinica. Spolja je uređaj zaštićen limom, te je na prvi pogled nepregledan. Na donjem delu sušare, sa obe duže strane, nalaze se žaluzine za ulazak vlažnog vazduha. Ispuna u stubu sušare su paralelno postavljeni redovi dovodnih i odvodnih krovića. Na samom vrhu, dve sekcije su bez ispune, što znači da imaju funkciju neke vrste usipnog koša (poz. 11). Između gornje i donje zone sušenja je takođe sekcija bez krovića (poz. 9), tako da tu radni fluid ne prolazi kroz masu zrna. Cilj je da se zrno relaksira, da se dozvoli vlazi da difunduje iz unutrašnjosti ka periferiji. Na dnu zone hlađenja ugrađeni su izuzimači, koji regulišu protok zrna kroz sušaru. Sušara ima dva gorionika na tečno ili gasovito gorivo (poz. 5 i 7. Produkti sagorevanja se mešaju sa okolnim vlažnim vazduhom. Prema tome, sušara radi kao direktna. Pet ventilatora (poz. 2) ugrađeno je u kanal za dovod radnog fluida za gornju zonu sušenja. Oni transportuju sav vazduh i radni fluid koji je potreban za proces sušenja i hlađenja. Iskorišeni rad-ni fluid izlazi kanalom (poz. 8) i otvorom na vrhu. Vazduh se na izlazu ne prečišćava.

Proces sušenja u uređaju odvija se tako što se ventilatorima (poz. 2) usisava okolni vazduh kroz žaluzine. Deo vazduha se koristi za potpuno sagorevanje goriva na primarnom (poz. 7) i sekundarnom (poz. 5) gorioniku. Višak vazduha se meša sa produktima sagorevanja primarnog gorionika i stvara mešavinu tehnološki zadate temperature. Mešavina se pogodnom konstrukcijom usmeravajućih limova šalje u donju zonu sušenja, gde ulazi u otvorene redove krovića, izlazi iz njih celom dužinom i prolazi kroz sloj zrna. Nakon razmene toplote i vlage, radni fluid se odvodnim krovićima iznosi iz donje zone

14

sušenja. U ovom delu sušare, masa zrna je relativno suva i radni fluid nije dovoljno iskorišćen. Zbog toga se usmerava u kanal gde se meša sa vazduhom koji je izašao iz zone hlađenja (poz. 4). Vazduh za zonu hlađenja uzima se iz donjeg postolja, ulazi u otvorene redove krovića i prolaskom kroz masu zrna predgreva se.

3.5.5. Pokretne sušare za zrno U prethodnim prikazima sušara strane proizvodnje naznačeno je da su to stacionarni uređaji sa

širokim dijapazonom učinaka. Pored njih, zastupljene su i pokretne (mobilne) sušare na točkovima, naročito u SAD. Pogon ventilatora za transport vazduha za sušenje, kao i pogon svih transportnih sredstava je kardanski preko traktora, umesto električnog. Kao gorivo koristi se tečni propan-butan, koji sagoreva u gasnim gorionicima jednostavne kons-trukcije. Na slici 3.15 prikazano je tipično rešenje mobilne sušare proizvođač ""GT" u SAD.

Slika 3.15. Mobilna sušara “GT”

1. prijem zrna, 2. pužni transporter za recirkulaciju zrna, 5. kontrolna tabla, 5,14. spoljni galvanozovani lim sa perforacijama, 7. unitrašnja komora sa perforacijama, 8. mešač zrna, 9. dovodni

kanal toplog vazduha, 10. godionik, 12. ventilator, 15. noseća konstrukcija, 18. pogon od kadranskog vratila

Sušara je na ramskoj konstrukciji (poz. 15) koja nosi toplotni agregat i bin za zrno. Ventilatorom

(poz. 12) se transportuje vazduh u unutrašnju komoru sušare, a pogon je kardanski. Gorionik na gasovito gorivo (poz. 10) povezan je sa cisternom koja obezbeđuje tečni propan-butan za zagrevanje vazduha. Mešavina produkata sagorevanja i vlažanog vazduha se kanalom (poz. 9) unosi u unutrašnju komoru (poz. 7). Ona je od perforiranog lima, tako da radni fluid prolazi kroz otvore, a zatim radijalno kroz sloj zrna. Iskorišćeni vazduh izlazi kroz otvore spoljne komore (poz. 6). Efektivna radna zapremina između dva cilindra, u koju se nasipa zrno je 12 ili 17 m3, što zavisi od modela sušare.

Zrno se u radni prostor doprema iz prihvatnog koša (poz. 1) horizontalnim i vertikalnim pužnim transporterom (poz. 2), koji je montiran u centralnoj osi sušare. Po završenom punjenju počinje sušenje šarže. Eliminisanje nehomogenosti krajnje vlažnosti zrna rešeno je tako da masa zrna povremeno recirkuliše, to jest zahvata se iz donjeg dela transporterom (poz. 2) i diže naviše. Usmeravajući limovi kojima se završava ovaj transporter rasipaju zrna u radni prostor. Kada je šarža osušena, što se konstatuje uzorkovanjem i merenjem vlažnosti, isti usmerivači, zaokretanjem

3.6. REGULACIJA RADA SUŠARA

Kada se govori o regulaciji rada sušare, misli se, pre svega, na održavanje vlažnosti suvog zrna na zadatoj vrednosti. Pored ove osnovne regulacije, važno je održavanje temperature radnog fluida na

15

tehnološki zadatom nivou. Ostale moguće regulacije (temperatura goriva na primer) specifične su za pojedine slučajeve i nisu opšta karakteristika regulisanja rada sušare.

Prvi automatski regulatori radili su na sličnom principu oponašanjem ručno vođenog procesa. Merni organ regulacije bio je postavljen na izlazu iz zone sušenja, kontinualno pratio vlažnost zrna i na osnovu tog podatka regulisao protok kroz sušaru. Intervencija je u ovom slučaju bila brža nego prilikom ručnog rada. Međutim, i dalje je to zakasnela informacija, jer se na osnovu nje više ništa ne može uraditi. Svako korigovanje izlazne vlažnosti se odnosi na sledeće zrno, koje je u sušari, a ne na ono za koje je ustanovljena vlažnost. Zbog toga su uvedeni novi sistemu regulacije, koji prate vlažnost zrna duž celog stuba sušare. Takvim radom može se na vreme "doneti zaključak" kojom brzinom treba da rade izuzimači. Primer jedne takve regulacije dat je na slici 3.16.

Slika 3.16. Primer automatske regulacije vlažnosti zrna na izlazu iz sušare

1. regulator, 2. merenje temperature mase zrna na početku zone sušenja, 3. temperature zrna na kraji zone sušenja, 4. izuzimač zrna

U predstavljenom slučaju, merenje vlažnosti zrna je indirektno, preko merenja temperature zrna, jer je ustanovljena međuzavisnost ove dve veličine (veća vlažnost - niža temperature). Postoje i takvi uređaji čiji se rad zasniva na merenju brzine kretanja elektromagnetnog talasa visoke frekvencije kroz sloj zrna. Ovde se naročito mora naglasiti da se kvalitet rada i najpreciznijeg uređaja dovodi u pitanje ako je variranje vlažnosti ulaznog zrna veliko. U sušaru mora da ulazi materijal približno iste vlažnosti, ili sa malim odstupanjem, jer se samo tako može dobro regulisati njen rad. U konkretnom slučaju prikazanom na slici 4.15, elektromagnetni talas će se kretati kroz sloj zrna u pokretu brzinom koja je direktno zavisna od vlažnosti materijala. Izmereni signal pretvara se prvo u procente vlažnosti zrna, a zatim se transformiše u električni za upravljanje regulacionim organima (elektromotor izuzimača). Temperature radnog fluida pre i posle procesa sušenja, temperature vazduha za hlađenje, nivo zrna u sušari i informacija o mogućnosti izbijanja požara su podaci koji se takođe konstatuju, radi kontrole i upravljanja.

16

3.7. SKLADIŠTENJE ZRNASTIH BIOMATERIJALA Uskladištena masa zrna je ekosistem napravljen od strane čoveka, u kojem su živi organizmi i neživa

sredina (okruženje) u stalnoj interakciji. Najvažniji živi organizam je zrno samo po sebi, ali tu su i razne vrste životinja i mikroflora. U neživu okolinu spadaju različiti fizički i hemijski uticaji, što je slikovito predstavljeno na slici 3.17.

Slika 3.17. Šematski prikaz eko-sistema uskladištenog zrna

Usklasištena masa zrna ima: fizičke, hemijske i biološke osobine, koje su karakteristika određenog zrna, te se tokom procesa skladištenja nesmeju narušiti.

Fizičke osobine mase zrna, tu spadaju: 1. Poroznost, a to je zapremina skladišta koju ne zauzima zrno. Ono zavisi od dimenzije i oblika, elastičnosti i stanja površine pojedinačnih zrna, a takođe zavisi od nasipne gustine, vlažnosti mase zrna, i kvaliteta i kvantiteta primesa. Bitno utiče na transport vazduha, toplote i vlage u skladištu, a sve zajedno na stabilnost uskladištenog materijala. 2. Sipkost, je osobina zrnastog materijala da teče. 3. Raslojavanje je pojava koja nastaje kretanjem mase zrna, a naročito usipanjem u skladišta, zbog različite gustine pojedinih delova mase. 4. Sorpcija, pod ovim pojmom podrazumevaju se tri pojave: adsorpcija, absoracija i hemsorpcija, koje nastaju zbog kapilarno-porozno koloidne strukture zrna. Masa zrna adsorbuje i absorbuje prevashodno vodenu paru iz vazduha koji je u međuzrnom prostoru, ali isto tako i azot, ugljendioksid, amonijak i razne druge pare (fumiganat i sl).

Hemijske osobine mase zrna zavise od hemijskog sastava, to jest učešća, skroba, belančevina, celiloze i dr.

Biološke osobine mase zrna su: 1. Dužina života zrna, ovaj period je veoma nedefinisan i može da traje različito vreme. U suštini, još nije jasno zašto zrno umire. Postoji hipoteza koja to objašnjava degradacijom proteina, koje nastaje zbog raspadanja hemijskog nukleusa. 2. Disanje mase zrna, je pojednostavljeno rečeno proces pri kome se struktura organske materije menja i prelazi u energiju, a dešava se kao u prisustvu kiseonika (aerobno disanje), tako i u njegovom odsustvu (anaerobno disanje). Pri aerobnom disanju se obavi kompletna oksidacija heksoze u CO2, H2O i energiju prema jednačini:

C6H12O6 +6O2 = 6CO2 +6H2O+2658 kJ a pri anaerobnom procesu dekompozicija je nepotpuna, te se kao rezultat pojavljuju CO2, etil alkohol i energija:

C6H12O6 = 2CO2 +2C2H5OH+209 kJ. 3.Sazrevanje nakon ubiranja, ustanovljeno je da se čitav kompleks biohemijskih promena dešava u zrnu u periodu od nekoliko dana, do nekoliko nedelja nakon ubiranja. Ako se na neki način poremeti njihovo odvijanje, dolazi do značajnog narušavanja vitalnosti zrna.

17

3.7.1 Uticaj mikroorganizama, grinja, insekata, glodara i ptica na uskladištenu masu zrna

Mikroorganizmi, grinje, insekti, glodari i ptice su najvažniji spoljni biološki faktori koji utiču na

narušavanje kvaliteta zrna. Stepen njihovog delovanja prevashodno zavisi od vlažnosti i temperature mase zrna, a manje od vrste materijala ili konstrukcionog oblika skladišta.

Mirkoorganizmi U mikroorganzme spadaju: bakterije, aktinomicete, gljivice i kvasci. Bakterije su sićušni (dugi 1,3 mikrona) jednoćelijski organizmi koji ne mogu da prodru kroz tkiva

zrna, ali mogu da ulaze u pore. One čine 90-95% mikroflore sveže požnjevenih žitarica. Na kulturi raži, pri vlažnosti zrna 17,5% ima ih 1.575.000 po gramu, a na pšenici vlažnosti 16,9% ima ih 3.045.000 po gramu. Za tipove Pseudomones trifolii i Bacterium hebicola rubrum sa sigurnošću je utvrđeno da intenzivnim rastom i disanjem produkuju znatnu količinu toplote, što predstavlja inicijalnu fazu za pojavu žarišta u uskladištenom materijalu (povišenje temperature mase zrna).

Aktinomicete su jednoćelijski organizmi (oko jednan mikron u prečniku) koje žive u kolonijama kružnog oblika i nalaze se uobičajeno na zdravom i kvalitetnom zrnu žitarica. Po osobinama su sličnije bakterijama. Proizvode preko 500 različitih komponenti i preparata koji imaju antibiotičko dejstvo.

Gljivice su, takođe, jednoćelijski organizmi za koje se pretpostavlja da ima ih više od 100.000 vrsta. U zavisnosti od vlažnosti vazduha, dele se na: kserofilne (razvijaju se ispod 80% relativne vlažnosti vazduha), mezofilne (izmedju 80-90%) i hidrofilne (žive pri relativnoj vlažnosti vazduha većoj od 90%). One su aerobne. Ne hrane se direktno podlogom, već luče sekret koji uz pomoć enzima deluje na površinu zrna i "rastvori" je do forme koju mogu da asimilišu. Dele se na tri ekološke grupa poljske, srednje i skladišne. Skladišnim gljivicama zarazi se masa zrna nakon procesa sušenja i u periodu od nekoliko dana nakon utovara u skladište. One se najčešće nalaze u vazduhu, pri relativnoj vlažnosti od 65-88%. Najpoznatije gljivice su iz roda Aspergillus i Penicillium, za koje je sa sigurnošću ustanovljeno da utiču na pojavu kvarenja zrna. Gljivica Aspergillus je u stanju da za svega 15-20 sati "razbije" omotač zrna kukuruza, te se dalje naseljava kroz pore preko aleuronskog sloja do endosperma, gde napada ćelije skroba. Gljivice roda Fusarium i Cladosporium se smatraju najtoksičnijim vrstama koje se pojavljuju na zrnu.

Kvasci su jednoćelijski organizmi koji žive u kolonijama, pri minimalnoj vlažnosti vazduha 99% i opsegu temperatura vazduha od -2oC do 47oC.

Grinje Grinje su vrlo različiti sitni organizmi koji se hrane mikroorganizmima nastanjenim na zrnu.

Konstatovana je njihova pojava na njivi i u skladišnom prostoru. Kretanjem prenose spore gljivica i bakterija i ostavljaju trag od svojih jajašca, te na taj način doprinose širenju infekcije.

Insekti Insekti su vrlo značajan spoljni biološki faktor koji koristi zrno kao hranu. Sa sigurnošću je utvrđeno

da su oni prenosioci (vektori) bakterija, aktinomiceta i gljivica, ali je njihova međusobna povezanost još nedovoljno potvrđena. Veliki broj mikroorganizama nastanjenih na zrnu obezbeđuje odlične preduslove za kompletan životni ciklus insekata, kao što su žižak, crvena brašnava buba, pljosnata brašnava buba i druge. Protiv insekata je moguće sprovesti mere zaštite primenom fungicida i insekticida.

Glodari i ptice Glodari (miševi, pacovi, hrčci) takođe nalaze stanište u skladištima žitarica, zbog obilja hrane. Štete

koje pri tome čine su: konzumiraju značajne količine zrna, zagađuju masu zrna svojim ekskremitetima, prenosioci su grinja i insekata, oštećuju električnu instalaciju i drugu opremu, koju mogu da progrizu, i prenose bolesti koje su opasne po čoveka (kolera, paratifus, tuberkuloza, zarazna žutica i dr). Od svih nabrojanih, verovatno su najizrazitije štete koje nastaju zagađenjem mase zrna. Jedan odrastao pacov produkuje dnevno oko 16 cm3 urina i oko 70 komada izmeta, ili 25.000 komada godišnje, što čini masu od 0,9 do 1,8 kg.

Ptice (vrapci, golubovi) su neizbežni "gosti" centara za skladištenje žitarica. Pored štete koju prouzrokuju hranjenjem, jer odrasla jedinka pojede 8-12 kg zrna godišnje, zagađuju zrno ekskremitetima i prenose grinje i insekte.

18

3.7.1. SAMOZAGREVANJE ZRNASTE MASE U SKLADIŠTU

Pod pojmom samozagrevanja uskladištene zrnaste mase podrazumeva se povišenje temperature zrna zbog raznih fizioloških procesa. Ova pojava ne ostaje lokalizovana, jer masa zrna provodi proizvedenu toplotu. Fiziološka osnova samozagrevanja je ustvari disanje svih živih komponenata (samog zrna i mirkoflore) mase zrna, a fizička osnova prenošenje toplote kondukcijom. Do ovakvog saznanja se nije došlo brzo i lako, što je uspelo sredinom prošlog veka grupi ruskih naučnika na čelu sa Trisvjatskim. Da bi dokazali tezu da i disanje zrna i disanje mikroorganizama umaju uticaja, obavili su eksperiment sa srerilnim (mrtvim) zrnom raži koje su zarazili sa dvema vrstama mikroorganizama (tabela 7.1).

Tabela 7.1. Povišenje temperature sterilne mase zrna raži u (oC)

zaražene mikroorganizmima (Trisvajtski,1975) Aspergillus fumigatus Aktinomicete

Vlažnost zrna (%)

Vreme (dani)

Temperatura vazduha (oC)

23,4

25,0

29,4

23,4

25,0

29,4

35

23

53,5

52,0

42,0

40,5

49,5

29,0

40

18

46,0

40,0

39,0

31,3

40,0

50,0

65

19

21,0

30,5

42,5

40,5

41,0

30,0

Ustanovili su da u početku ima povišenja trmperature mase zrna, zbog intenzivnog razvića mikroorganizama, ali samo do izvesne mere. Posle određenom vremena temperatura mase se snižavala, jer je počelo odumiranje kolonija na mrtnoj podlozi zrna.

Mnogobrojna istraživanja samozagrevanja zrna u skladištima pokazala su da postoji stroga zakonomernost u pogledu lokacije ove pojave, koja može da bude: A. lokalno žarište (u obliku gnezda), B. samozagrevanje pojedinih slojeva i C. samozagrevanje cele mase.

Lokalno žarište, to jest pojava samozagrevanja pojedinih delova uskladištenog zrna se javlja zbog: -navlaživanja partija mase zrna usled loše hidroizolacije zidova skladišta; -direktnog ulaska vlage (kiša, sneg), najčešće kroz otvore za sipanje zrna i -obrazovanja mase u skladištu sa izuzetno povećanim primesama i lomovima zrna zbog samosortiranja (raslojavanja).

Samozagrevanje pojedinih slojeva nastaje u svim skladištima bez obzira na njihovu konstrukciju, i to u vidu horizontalnih i vertikalnih slojeva. Ovi slojevi nikada se ne pojavljuju u centralnoj zoni nasutog zrna. Obrazovanje slojeva povišene temperature pri vrhu, dnu ili duž zidova skladišta nastaje zbog uticaja okolnog vazduha, sunčeve radijacije i položaja skladišta prema stranama sveta.

Samozagrevanje cele uskladištene mase zrna javlja se kao krajnji vid samozagrevanja pojedinih slojeva i lokalnog žarišta, ako se ne spreči razvoj ovih vidova. Biće pospešeno ako je ulazna vlažnost zrna povišena i ako je procenat primesa značajan. Sam proces samozagrevanja ima nekoliko karakterističnih faza (etapa): A. Početna faza se karakteriše značajnim povećanjem broja kolonija mikroorganizama, naročito bakterija i gljivica. Pojava je izraženija kad je vlažnije zrno, jer je ono idealna podloga za razvoj gljivica roda Alternaria, Aspergillus i Penicillium. Svojom aktivnošću one razaraju površinske slojeve zrna, stvarajući uslove ne samo za svoje rapidno umnožavanje, već i za razvoj drugih vrsta. Disanjem produkuju određenu količinu toplote i time povišavaju temperaturu mase zrna od 24-30oC. B. Razvojna faza se odlikuje daljim uvećavanjem broja kolonija, a time se povećava količina toplote, te se temperatura zrna kreće 30-38oC. Znatno se snižava poroznost zrnene mase, pojavljuju se potamnela zrna i iz skladišta se oseća zadah raspadanja. C. Kulminacija je faza kada se temperatura mase zrna i dalje povišava i dostiže 40-50oC. Ovi uslovi su uglavnom nepovoljni za dalje razviće gljivica, te se broj njihovih kolonija smanjuje (izumiranje), ali se umesto njih javljaju termofilne bakterije. Poroznost zrnene mase je narušena, a zadah na trulež i raspadanje je intenzivan. D. Završna faza se karakteriše daljem snižavanjem broja kolonija svih mikroorganizama, jer je većina zrna iz mase mrtva pa nedostaje hrane. Masa zrna je uglavnom kašaste strukture, a nakon odumiranja mikroorganizama, sušenjem postaje čvrsti monolit.

19

3.7.2. TEHNOLOŠKO-TEHNIČKA REŠENJA SKLADIŠTA ZA ZRNA

Masa zrna se nakon ubiranja transportuje kamionskim ili traktorskim prikolicama do centra za

sušenje i skladištenje. Kada joj se snizi srednja početna vlažnost na ravnotežnu, čuva se u specijalizovanim objektima izvesno vreme. Očuvanje kvaliteta moguće je samo ako je tretman sa masom zrna adekvatan i ako se sprovodi određena tehnologija.

Na slici 3.18 data je tehnološka šema centra za sušenje i skladištenje mase zrna većeg kapaciteta. Zrno koje dolazi u centar nailazi na kolsku vagu, gde se odmerava masa i uzimaju uzorci radi laboratorijskih analiza. Nakon toga ide do prijemnog koša (poz. 1 na slici), gde se istovara uz pomoć kip-platforme ili kip-uređaja koji je ugrađen na transportnom sredstvu. Iz prijemnog koša, horizontalnim trakastim transporterima (poz. 2) odvodi se do vertikalnog transportera - elevatora (poz. 3), a zatim na čišćenje od primesa (poz. 4). Očišćena i još uvek vlažna masa privremeno se skladišti u neku od silosnih ćelija, kao što je prikazano na tehnološkoj šemi. U principu, vlažno zrno se može privremeno uskladištiti

u za to specijalno izgrađen skladišni. Slika 3.18. Tehnološka šema centra za sušenje i skladištenje zrna

1. prijemni koš, 2.,19. horizontalni transporter, 3,6,11,13. vertikalni transporter, 4. prečistač zrna, 5. izuzimanje vlažnog zrna, 7,24. gravitaciona cev, 8. sušara-zona sušenja, 9. sušara-zona hlađenja, 10.

sušara-izuzimanje, 12 prečistač suvog zrna, 14. izuzimanje zrna iz skladišta, 15. silosna ćelija, 16. bin za otpadni materijal, 17. linije otprašivanja, 18. ciklon, 20. nadsilosna galerija, 21. podsilosna galerija,

22.merenje temperature zrna, 23. mašinska kućica

Zrno izuzeto iz skladišne ćelije (poz. 5) uz pomoć skretnica i izborom optimalnog - najkraćeg transportnog puta, odnosi se u sušaru elevatorom (poz. 6) i gravitacionom cevi (poz. 24). Masa zrna koja stalno pritiče u jedinici vremena elevatorom (poz. 6) može da bude veća od protoka sušare. U tom slučaju je gravitaciona cev (poz. 24) puna zrna, što će pokazati nivo kontaktori, te će se višak zrna usmeravati razdelnikom nazad u skladišnu ćeliju. Ulaskom u sušaru smanjiće se vlažnost zrna u zoni sušenja (poz. 8), zatim se provetrava okolnim vazduhom u zoni hlađenja (poz. 9) i izuzima (poz. 10). Vertikalnim cevima masa zrna dospeva na horizontalne transportere, a odatle se elevatorom (poz. 11) nosi na ponovno čišćenje od primesa (poz. 12). Čisto i suvo zrno se uz pomoć horizontalnih transportera u nadsilosnoj galeriji (poz. 20) skladišti u neku od ćelija (poz. 15), gde se čuva određeno vreme. Stalno praćenje kvaliteta omogućeno je kontrolom temperature zrna uz pomoć davača montiranih na čeličnom užetu (poz. 22) koje visi u ćelijama.

Prašina koja se pojavljuje u skladištu, a naročito na mestima čišćenja zrna (poz. 4 i 12) odstranjuje se sistemom cevi - linija otprašivanja (poz. 17). Čvrsta faza (prašina) izdvaja se u ciklonskim izdvajačima (poz. 18), a zatim se pužnim transporterima (poz. 19) odnosi do skladišta (poz. 16), odakle se povremeno iznosi iz centra.

20

3.7.3. UREĐAJI I OBJEKTI SKLADIŠTA

Kolska vaga

Po ulasku u centar za sušenje i skladištenje, transportno vozilo se prvo upućuje na kolsku vagu. Tu se omerava kompletna masa zrna i vozila sa prikolicama, a izmereni podatak se registruje u dnevnik rada. Jedan primerak zapisanog merenja ostaje u dokumentaciji centra za sušenje i skladištenje, a drugi se predaje vlasniku zrna koje je doneto. Nakon istovara, praznom vozilu se pri izlasku iz centra ponovo meri masa. Na osnovu razlike ova dva merenja računa se prihvatna masa zrna po transportnom vozilu. Mehaničke kolske vage rade na principu merenja momenta sile za tačku.

Skladišta

Skladišta su objekti projektovani i izgrađeni za čuvanje zrnastih proizvoda. U zavisnosti od konstrukcionog oblika, dele se na:

1. podna nemehanizovana skladišta, 2. podna mehanizovana skladišta ili bunkere i

3. silose. Ova opšte prihvaćena podela nastala je u zavisnosti od odnosa visine i najveće dimenzije poprečnog preseka (slika 3.19). Ako je h<1,5b (ili h<1,5 [ab]1/2 ), to su podna skladišta, dok se pri h>1,5b (h>1,55 [ab]1/2) govori o silosima.

Slika 3.19. Podela skladišta

Podna mehanizovana i nemehanizovana skladišta su zidani objekti od betonskih elemenata ili armiranog betona. Na poprečnom preseku imaju 60 m2 ili više, a visina nasipanja mase zrna je maksimalno 5 m. Jedina razlika između njih je što podna mehanizovana skladišta imaju ukopan centralni kanal koji omogućava mehanizovan istovar mase zrna (slika 3.20).

Silosi su objekti za skladištenje zrnaste mase koji se izrađuju od plastike, metala ili armiranog betona. Funkcionalno se sastoje iz tri dela: A) tela silosa - različitog je poprečnog preseka i visine, a služi za skladištenje zrna; B) nadsilosne galerije - snabdevena je transporterima za donošenje mase zrna, za sipanje kroz otvore i za ravnomernu distribuciju zrna u ćeliju i C) podsilosne galerije - sastoji se iz levka, otvora za isticanje mase zrna, poprečnih transportnih uređaja za odnošenje izuzetog zrna i fundamenta.

Telo silosa može biti u poprečnom preseku oblika kružnice, kvadrata, pravougaonika, šestougaonika ili nekog drugog mnogougaonika. Prečnik ili druga najveća dimenzija poprečnog preseka su 6 m i više. Visine su različite, što zavisi od eksploatacionih potreba, ali ne više od 50 m.

Nadsilosna galerija je prostor iznad silosnih ćelija, u koji se montiraju horizontalni transporteri. Njima se dovezeno zrno usmerava u željenu ćeliju. Ceo prostor je natkriven da bi se zaštitio od dejstva kiše, snega i vetra. Obično je visine 2,5-3 m, a širina i dužina zavise od ukupnih dimenzija skladišta. Pod nadsilosne galerije zatvara silosne ćelije sa gornje strane. U podu se nalaze otvori za punjenje zrnom,

21

Slika 3.20. Podno mehanizovano skladište

U otvoru za nasipanje zrna montira se uređaj za distribuciju - ravnomerno razbacivanje mase u ćeliju (slika 3.21). Ovi uređaji mogu biti različite konstrukcije.

I

Slika 3.21. Punjenje silosne ćelije sa i bez distributera mase zrna a) punjenje bez distributera što izaziva sortiranje, b) samosortiranje zrna pri pražnjenju, v)

distributer zrna sa oscilatornim kretanje, g) distributer zrna uobliku konusa

Transportna sredstva U transportna sredstva spadaju svi uređaji koji omogućiju mehanizovanu manipulaciju masom zrna,

što znači da je ljudski rad isključen. Tu spadaju: elevator, pužni transporter, trakasti, pneumatski i lančasti transporter, gravitacione cevi i dodatna oprema (ugaoni segmenti, prelazni segmenti, račve, skretnice, zasuni i razdelnici).

Elevator Elevatori su transportni uređaji koji se koriste za vertikalno premeštanje, podizanje mase zrna. Nalaze

primenu ne samo u skladištima merkantilnog zrna, već i u mlinovima, fabrikama stočne hrane i drugim objektima. Visina podizanja zrna je različita, a maksimalna je 60 m. Na slici 3.22 prikazan je poprečni presek elevatora. On se sastoji iz stope, elevatorskih cevi, glave, pogonskog dela i trake sa koficama. Pogonsku jedinicu sačinjavaju elektromotor i reduktor, koji preko spojnice predaju snagu gornjem kaišniku (poz. 3). Preko gornjeg i donjeg kaišnika (poz. 4) prebačena je traka (poz. 1), koja se kreće u elevatorskim cevima (poz. 6). Na traci su pričvršćene kofice (poz. 2) u koje se sipa zrnasti materijal.

U glavi elevatora (poz. 5) montiran je pogonski kaišnik. Sa donje strane, u glavu se slivaju dve elevatorske cevi, a sa gornje je glava zaštićena specijalno profilisanim limom. (poz. E na slici 5.33). Ovakav profil prati putanju kosog hica i obezbeđuje minimalno oštećenje zrna pri izletanju iz kofica. Profil se završava levkom (poz. C) koji odnosi zrno iz elevatora. Kao sastavni deo glave, montira se

22

Slika 3. 22. Elevator Slika3.23. Moguće primene pužnog transportera

kočnica (poz. 10), koja treba da spreči obrtanje trake u suprotnom smeru. Stopa elevatora (poz. 7) je mesto gde se elevator oslanja na podlogu. U centralnom delu je montiran donji kaišnik, a sa gornje strane se u stopu ulivaju dve elevatorske cevi. Sa obe strane stope (poz. A i B) su otvori za nasipanje zrna.

Pužni transporter Pužni transporteri se koriste za vertikalno i horizontalno premeštanje mase zrna, kao i za njihovo

transportovanje pod nekim uglom. Standardni pužni transporteri imaju relativno male učinke (do 20 t/h) i dužinu premeštanja. Na slici 3.23 prikazane su mogućnosti ovog transportera u manipulaciji zrnastog materijala.

Sastoje se iz pogonskog mehanizma, korita i puža koji predstavlja materijalizovanu zavojnu liniju na vratilu. Zavojnica može da bude puna, trakasta, nazubljena ili u obliku lopatica. Pogon transportera je od elektromotora, motora SUS ili priključnog vratila traktora. Korito puža je kružnog ili polukružnog poprečnog preseka, a razmak između lima korita i zavojne linije je oko 5 mm, da bi se izbeglo mehaničko oštećenje zrna.

Trakasti transporter Trakasti transporteri se primenjuju za horizontalno premeštanje mase zrna ili pod uglom do 20

stepeni. Nalaze primenu ne samo u centrima za merkantilno zrno, već naročito u centarima za sušenje, skladištenje i doradu semenskog materijala, jer ne oštećuju zrno. Svaki trakasti transporter se sastoji (slika 3.24) iz ramske konstrukcije (poz. 1), pogonskog kaišnika (poz. 3), zatezne glave (poz. 4), elastične trake (poz. 2) i oslonih usmeravajućih valjaka (poz. 5 i 6). Pored toga, u opremu transportera ubrajaju se nasipna i isipna kutija i pokretna kolica (poz.7 na slici 5.37).

23

Slika 3. 24. Trakasti transporter sa kolicima

1. ramska konstrukcija, 2. traka, 3. pogonski kaišnik, 4. zatezna glava, 5. osloni valjci, 6. usmeravajući valjci, 7. pokretna kolica

Osnovni radni element transportera je gipka, elastična traka koja se izrađuje od nekoliko slojeva

gume i materijala (tkanina, najlon) za "armiranje". Može da bude širine od 400 do 800 mm (pa čak i šira, ali za druge namene) i različite dužine. Pogonsku grupu sačinjavaju kaišnik sa reduktorom i elektromotorom, a zateznu glavu kaišnik sa zateznim mehanizmom (slika 3.24).

Osloni valjci služe za nošenje, podupiranje gornjeg dela trake. Pri tome je moguća različita kombinacija njihove montaže, koja zavisi oblik profila nasute mase. Nasipna i isipna kutija su standardna oprema trakastog transportera i služe za usmereno doziranje mase zrna na traku, kao i za izuzimanje sa nje. Isipna kutija se montira na kraju transportera. Izuzimanje mase zrna moguće je i uz pomoć pokretnih isipnih kolica, koja se kreću celom dužinom silosa i imaju mogućnost punjenja dva ili tri reda ćelija.

Pneumatski transporter

Pneumatski transporter je samohodna mašina koja se koristi za pretovar zrnastog materijala iz jednog objekta u drugi. Pneumatski transporter se u principu može koristiti za pretovar granulastog materijala čija je maksimalna dimenzija 15 mm i pri tome on ne sme da bude lepljiv, kao što je mineralno đubrio, cement ili pesak. Na slici 3.25 dat je šematski prikaz pojedinih elemenata pneumatskog transportera kao i princip rada.

Slika 3.25. Šematski prikaz pneumatskog transportera A. usisna korpa; B. ciklon; C. rotaciona ustava; D. izlaz vazdušne struje; E. mali ciklon; I,J. ventili;

G. duvaljka

24

Uz pomoć duvaljke (poz. G) stvara se potpritisak u usisnom delu transportera, koji se koristi za usisavanje zrnastog materijala. Usisna korpa (poz. A) se zaroni u masu, te zahvaljujući brzini kretanja vazduha u oblasti pneumatskog transporta, premešta se masa zrna kroz usisnu cev do velikog ciklona (poz. B). U ciklonu dolazi do separacije čvrste faze (zrna) od gasne (vazduha). Masa zrna pada na dno, gde je zahvata rotaciona ustava (poz. C) i dozira u potisni deo cevovoda. Tu nailazi na vazdušnu struju koja je transportuje na željeno mesto. Vazduh izlazi (poz. D) iz ciklona (poz. B), sa lakšim primesama i prašinom i odlazi u mali ciklon (poz. E) gde se prečišćava. Prašina i lake primese se odvajaju i sakupljaju na dno, a vazduh se nakon izlaska iz ciklona još jednom prečišćava prolazeći kroz zaštitni filter (poz. F) pre no što dođe do duvaljke (poz. G). Duvaljka transportuje dalje vazduh potisnim delom cevovoda, zahvata doziranu masu zrna iz velikog ciklona (poz. B) i odnosi je do mesta pretovara.

Lančasti transporter

Lančasti transporteri se koriste za horizontalni transport zrnaste mase i za transport pod uglom maksimalno do 12o, a posebne konstrukcije i za vertikalni transport. Dužina transportne linije je najčešće 70 m, a kapacitet od 30 do 400 t/h zrna.

Na slici 3.26 dat je šematski prikaz jednog transportera, koji se sastoji iz oklopa najčešće pravougaonog preseka (poz. 3), pogonske glave (poz. 1), zatezne glave (poz. 8) i vučnog lanca. Na oklopu transportera su otvori za nasipanje (poz. 6) i izuzimanje zrna.

Slika 3. 26. Lančasti transporter i način izuzimanja zrna 1. pogonska glava, 2. prenosnik, 3. oklop, 4. izuzimanje zrna, 5. vučni lanac, 6. usipanje zrna, 7.

kućištr zatezne glave, 8. zatezna glava

Brzina kretanja lanca je 0,1-0,4 m/s. Kretanjem, lamele lanca zahvataju najbližu masu zrna i povlače je. Zbog trenja koje se javlja između zrna dolazi do pokretanja i udaljenijih čestica, te se na taj način transportuju u oklopu. Međutim, zbog trenja materijala o lanac i zrna o zrno, dolazi do mehaničkog oštećenja materijala, što je glavni nedostatak ovog transportera.

Gravitaciona cev

Masa zrna se sa izvesne visine transportuje naniže gravitacionim padom. Za ovo spuštanje koriste se cevni vodovi, koji se nazivaju gravitacione cevi. Poprečan presek je najčešće kružnica, mada su u primeni i kvadratni i pravougaoni oblici. Gravitacione cevi se izrađuju u segmentima dužine dva metra, a spajaju se prirubnicama. Veličina poprečnog preseka se izabira u zavisnosti od kapaciteta, na primer, za protok od 50 t/h zrna prečnik gravitacione cevi je 140 mm (slika 3.27). Brzina kretanja materijala zavisi od ugla pod kojim se cevi postavljaju, a ovaj od koeficijenta trenja zrna po materijalu cevi.

Slika 3.27. Gravitaciona cev

25

Dodatna oprema Da bi se obezbedilo kretanje zrnastog materijala gravitacionim cevima, sistem se sastoji iz čitavog

niza dodatne opreme kao što su: ugaoni segmenti, prelazni elementi, račve, skretnice, zasuni i razdelnici. Ugaoni segmenti su delovi cevnog voda koji omogućuju menjanje pravca kretanja za izvestan ugao, slika 3.28. Standardno se segmenti izvode tako da je promena ugla 27o, 45o i 54o. Izrađuju se od istog materijala kao i cevi, a spajaju prirubnicama.

Slika 3.28. Ugaoni segment Slika 3.29. Prelazni segment sa kvadratnog na kružni presek

Prelazni elementi (slika 3.29) koriste se za spajanje cevi različitog poprečnog preseka (na primer

kvadratni sa kružnim), ili za spajanje cevi kružnih preseka različitih dimenzija. Račve su delovi vodova koji spajaju dve ili više dolazećih cevi u jednu. Uglovi pod kojima se cevi

susreću su 36o, 45o i 54o. Skretnice se koriste za usmeravanje mase zrna iz jedne cevi u dve ili tri različite (odlazeće) putanje (slika 3.30), a razdelnici omogućavaju odvođenje mase zrna na više odvodnih cevi (slika 3.31)

Slika 3.30. Dvodelna skretnica Slika 3.31. Razdelnik

26

PITANJA 1.Šta je vlaga? 2.U kakvim se fazama vlaga može naći? 3. Šta je vlažnost biomaterijala? 4. Kako se izračunava vlažnost biomaterijala? 5. Koji su načini vezivanja vlage sa suvim skeletim biomnaterijala? 6. Kako nastaje hemijski vezana vlaga? 7. Koji su vidovi fizičko hemijski vezane vlage u biomateriju? 8. Šta je suština osmoze? 9. Šta je monomolekularna adsorpcija? 10. Šta je gruba (površinska) vlaga u biomaterijalima? 11. Šta je ravnotežna vlažnost biomaterijala? 12. Od čega zavisi vrednost ravnotežne vlažnosti? 13. Koje su dve osnovne grupe metoda za merenje vlažnosti biomaterijala? 14. Najbojati direktne metode merenja vlažnosti biomaterijala? 15. Šta je suština termogravimetrijske metode merenja vlažnosti biomaterijala? 16. Na kom principu se zasniva rad destilacionih metoda za merenje vlažnosti biomaterijala? 17. Šta su indirektne metode merenja vlažnosti biomaterijala? 18. Nabrojati i objasniti bar dve indirektne metode merenja vlažnosti? 19. Šta je vlažan vazduh? 20. Iz čega se sastoji vlažan vazduh? 21. U kojim fazama se može naći vlaga u vlažnom vazduhu? 22. Šta predstavlja granična kriva u dijagramu stanja vlažnog vazduha? 23. Šta je apsolutna vlažnost vlažnog vazduha? 23. Šta je relativna vlažnost vlažnog vazduha? 24. Da li se pri zagrevanju vlažnog vazduha u sobi radijatorima menja vlažnost vazduha? 25. Kako se sve može dovesti toplotna energija materijalu koji se suši? 26. Šta je je sušenje biomaterijala? 27. Kakve postoje sušare prema režimu rada? 28. Šta su periodične sušare? 29. Šta su kontinualne sušare? 30. Kakvi mogu da budu pravci i smerovi kretanja vlaćnog vazduha u biomaterijala u sušari? 31. Šta su direktne sušare? 32. Šta su indirektne sušare?

33. Šta se podrazumeva pod pojmom sušenja biomaterijala u gustom sloju? 34. Nabrojati bar dva tipa sušara koje suše biomaterijale u gustom nepokretnom sloju? 35. Šta su dovodni krovići? 36. Šta su odvodnoi krovići? 37. Koje se dve osnovne veličine regulišu pri radu sušara za zrno? 38. Koje su fizičke osobine uskladištene mase zrna? 39. Šta je raslojavanje mase zrna? 40. Koje su bioplođke osobine uskladištene mase zrtna? 41. Koji se mikroorganizmi nalaze u uskladištenoj masi zrna? 42. Šta su grinje? 43. Koji su negativni uticaju insekata u uskladištenoj masi zrna? 44. Kako se sprovode mere zaštite uskladištenog zrna od insekata? 45. Šta je samozagrevanje mase zrna? 46. Koji su mogući vidovi samozagrevanja mase zrna u skladištu? 47. Kakva mogu da budu skladišta za zrno? 48. Šta su silosi (u preradi hrane)? 49. Šta je nadsilosna galerija? 50. Šta je podsilosna glarija? 51. Šta je elevator u centru za sušenje i skladištenje mase zrtna? 52. Zašta se koristi pužni transporter? 53. Gde se primenjuju trakasti transporteri? 54. Koji je osnovni radni element trakastog transportera? 55. Koji je osnovni radni elenet lančastog transportera? 56. Šta je gravitaciona cev? 57. Šta je ugaoni segment? 58. Šta je prelazni element u mehanizovanom transportu mase zrna? 59. Šta su račve? 60. šta su razdelnici?