MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE

Transkript

1 MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE BRNO 2010 VLASTISLAV KALUS

2 Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky Analýza provozních a ekonomických ukazatelů plynové sušárny zemědělských komodit Diplomová práce Vedoucí práce: Ing. Josef Los, Ph,D. Vypracoval: Bc. Vlastislav Kalus. Dis. Brno 2010

3 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Analýza provozních a ekonomických ukazatelů plynové sušárny zemědělských komodit vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně. dne.. podpis diplomanta.

4 Především bych touto cestou rád poděkoval Ing. Josefu Losovi, Ph.D. za odborné vedení mé diplomové práce. Dále pak Ing. Jiřímu Dvořákovi za rady a připomínky. A celému kolektivu ve firmě Land-Product a.s.

5 Anotace Téma mé diplomové práce je Analýza provozních a ekonomických ukazatelů plynové sušárny zemědělských komodit. Stručně zde charakterizuji základní proces sušení. Uvádím základní rozdělení sušáren, typy sušení a hlavní výrobce těchto technologii. Dále pak uvádím jednoduchý popis zkoumaných technologii v podniku Land-Product a.s. Tyto technologie následně provozně a ekonomicky analyzuji. V závěru porovnávám dosažené výsledky u jednotlivých sušáren, jejich výhody a nevýhody. Přidávám i návrh na možnou jinou technologii. Klíčová slova Sušení, sušárna, kukuřice, Stela, LSO Annotation The Topic of my thesis is "Analysis of operational and economic indicators of gas drying installation for agricultural commodities." I briefly describe the basic process of drying. I present the basic division of drying, drying type and major producers of these technologies. I also present a simple description of examined technologies in the company Land-Product. These technologies are then operationally and economically analyzed. In conclusion, I compare the results obtained at different drying installations, their advantages and disadvantages. I add a proposal for other possible technology. Key words Drying, drying installation, corn, Stela, LSO

6 1 ÚVOD CÍL PROCES SUŠENÍ Základní pojmy a výpočty teorie sušení Základní sušárenské výpočty TYPY SUŠÁREN Klasifikace způsobů sušení a druhů sušáren: Popis základních způsobů sušení Kontaktní sušení Konvekční sušení Souproudé sušárny Protiproudé sušárny Křížové sušárny Sušený materiál je při sušení v klidu nebo občasném pohybu Zdrojem pohybu sušeného materiálu je jeho potenciální energie Zdrojem pohybu suš. mat. je hlavně kinetická en. sušícího média Pohyb sušeného materiálu zajišťuje mechanické dopravní zařízení Pohyb sušeného materiálu zajišťuje otáčení sušícího prostoru Sušárny Stela - kukuřice POPIS STÁVAJÍCÍ A DŘÍVE POUŽÍVANÉ TECHNOLOGIE Firma Land-Product a.s Sušárna LSO Sušárna Stela MDB-XN 2/6 S ANALÝZA PROVOZNÍCH A EKONOMICKÝCH UKAZATELŮ Sušárna LSO 25 - rok Teoretický výpočet Praktický výpočet Sušárna STELA MDB-XN 2/6 S - rok Teoretický výpočet Praktický výpočet Sušárna STELA MDB-XN 2/6 S - rok Teoretický výpočet Praktický výpočet Srovnání dosažených výsledků...72

7 7 ZÁVĚR SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY SEZNAM OBRÁZKŮ SEZNAM TABULEK...86

8 1 ÚVOD Sušení snižuje obsah vody na hodnotu, při níž je možné dlouhodobé uchovávání. Fyzikální děj, při němž se účinkem tepla snižuje obsah vody - nemá docházet ke změně chemického složení. Vlhkost (voda) se odstraňuje odpařováním nebo sublimací - dochází k fázové přeměně vody z kapaliny do plynu (páry) nebo z ledu do plynu při sušení sublimací. Při sušení v sušárnách probíhají současně dva základní pochody. sdílení tepla za účelem přeměny vody v páru přenos hmoty, tj. vodní páry z povrchu sušeného produktu do sušícího média. [1](Los, Pawlica, 2009) Sušárny ve vybraném podniku (LSO i Stela) byly respektive jsou určeny zejména k sušení kukuřice. Proto jsem technologii porovnával z hlediska sušení kukuřice. Tato komodita je v našim krajích hojně zastoupena. Kukuřice na zrno je fyziologicky zralé ke sklizni (žlutá zralost), když obsah sušiny v zrnu dosahuje hodnoty 60 až 62 %. Zrno (Viz. Obr. 1 Kukuřičné zrno) je tvrdé, lesklé, na bázi má načernalou vrstvu, která signalizuje ukončení ukládání živin. Obr. 1 Kukuřičné zrno Sklizeň se provádí sklízecími mlátičkami, na nichž se musí provést různé úpravy. Optimální vlhkost je do 30 %. Při vyšší vlhkosti se začíná zvyšovat procento ztrát a poškození zrna a snižuje se výkonnost mlátičky. Vlhkost zrna by neměla překročit 40 %. Zrno po sklizni se musí buď vysušit na standardní vlhkost (14 %), nebo se 8

9 konzervuje při sklizňové vlhkosti. Využití kukuřičného zrna je velmi široké, a to od krmného užití přes užití ve škrobárenství, dále použití kukuřičného zrna na výrobu bioetanolu až po využití v potravinářském průmyslu (výroba krupice, sušenek, cornflakes, bílého pečiva, whisky, coca-coly, bonbónů apod.). V průmyslu se dále používá ve farmacii, papírenském průmyslu, při výrobě barev a laků, gumárenském průmyslu, kosmetice, při výrobě pesticidů a má další nejmenované využití. [9]( 9

10 2 CÍL Cílem diplomové práce na téma Analýza provozních a ekonomických ukazatelů plynové sušárny zemědělských komodit je posouzení dvou různých technologii sušení ve vybraném podniku. Nejdříve je stručně popisán samotný proces sušení a uvedeno základní rozdělení sušáren a sušících technologii. V hlavní části diplomové práce jsou řešeny provozně-ekonomické ukazatele jednotlivých technologii sušení v uvedeném podniku a jejich vyhodnocení. Na závěr jsou porovnávány zjištěné výsledky. Uvedeny důvody a vlivy na tyto skutečnosti. V neposlední řádě jsou přidány návrhy na zlepšení sušárenské technologie ve vybraném podniku. 10

11 3 PROCES SUŠENÍ Poměry při sušení jsou zvláště komplikované, protože fyzikální podmínky se v průběhu sušení většinou mění. Mají-li se stanovit nejvýhodnější podmínky sušení je nutno znát fyzikální zákony, které sušení v jednotlivých fází ovlivňují. Plyne z toho, že pro specialistu je nezbytná znalost teorie sušení, aby mohl na těchto základech tvořit objektivní závěry pro volbu nejvhodnějšího druhu sušárny a jejího správného provozního využívání při zpracování různých potravin. [2] GRODA, RUŽBARSKÝ, JECH, SOSNOWSKY a kol, Potravinářská technika, Prešov2005 Účelem je odstranit z produktu podstatnou část vody. Přeruší se chemické a bakteriální pochody. Kvalitativní ztráty se omezí na minimum (skladování). Vlastnosti hmotnost produktu se mění. Změna hmotnosti u zrnin se pohybuje kolem %. Podstatou sušení je migrace vlhkosti opačným směrem než při sorpci. To znamená, že vlhkost jde z porézního jádra obilky směrem k povrchovým vrstvám a do okolního prostředí. Zde je to do sušícího media, které je odvádí pryč. Tento proces je možný za podmínky, že tenze páry nad povrchem obilky je větší než v sušícím mediu, kterým je v obilních sušičkách horký vzduch o teplotě nad 100 C a relativní vlhkosti nižší než 5%. Při popisu sušícího procesu se vychází ze dvou hledisek. Jednak z hlediska stavu (vlhkosti a dalších parametrů) na počátku a konci procesu statika sušení. A dále pak z hlediska průběhu děje dynamika (kinetika) sušení. Sledujeme zde časovou změnu vlhkosti a ostatních parametrů. Ze vztahů ze statiky sušení je pro technologický proces podstatná látková bilance sušárny, která se používá při výpočtu úbytku hmotnosti (ztráty) sušení a pro výpočet spotřeby vzduchu k sušení, a tepelná bilance. Ze které se počítá zejména spotřeba tepla. Dynamika slouží v praxi k výpočtu (odhadu) doby (rychlosti) sušení a ke stanovení jeho režimu. Provoz sušáren může být přerušovaný nebo nepřetržitý. U nepřerušovaných sušáren se počítá s průtočným množstvím materiálu m m (Kg/s). A u přerušovaných sušáren se dosazuje celková hmotnost náplně materiálu M m (kg). Proces sušení se uskutečňuje v sušárnách různého druhu. Pro které je nutno stanovit množství odpařené vlhkosti, měrnou spotřebu sušícího media l a měrnou spotřebu tepla q. tyto výpočty patří do statického výpočtu sušáren. Provoz sušáren může být přerušovaný nebo nepřetržitý. 11

12 U nepřerušovaných sušáren se počítá s průtočným množstvím materiálu m m (Kg/s). A u přerušovaných sušáren se dosazuje celková hmotnost náplně materiálu M m (kg). Sušícím mediem může být temperovaný vzduch nebo směs vzduchu a spalin. Pokud jde o temperovaný vzduch je topeniště vybaveno výměníkem tepla. Pro nepřímý ohřev sušícího media. Ve druhém případě tvoří spaliny sušící medium, takže odpadá výměník v topeništi. V obou případech lze regulovat vstupní teplotu sušícího media. Děje se to díky směšování temperovaného sušícího media a okolního vzduchu. Při výpočtu sušáren se vychází ze zákonů zachování hmoty a energie rovnice materiálové a energetické bilance. Teoretická sušárna je ideální zařízení. To znamená, že zde nedochází k úniku tepla pláštěm sušárny (Q z = 0), netěstnostmi ( m l = 0) a neexistují odvody tepla způsobené sušeným materiálem teplota na vstupu je stejná. Ve skutečné sušárně tepelné ztráty způsobují ochlazování sušícího vzduchu. Proto proces sušení není v tomto případě zcela adiabatický, pouze se mu blíží. Tím je sníženo množství tepla využitelné pro odpar vlhkosti, tj. sušení. [3] PŘÍHODA, SKŘIVAN, HRUŠKOV, PRAHA Základní pojmy a výpočty teorie sušení Ohřevem odpařované vody dochází i k druhotnému ohřevu sušeného matriálu. Průběh procesu sušení lez řešit pomocí Molierova i-x diagramu. Tímto řešením lze určit potřebné množství tepla pro odpaření daného množství vody ze sušeného materiálu. Tyto výpočty jsou statickým řešením procesu sušení, kterým nelze určit časový průběh sušení. Poznání průběhu sušení musí vycházet z podmínek difúze hmoty (dynamika sušení) a tepla (kinetika sušení) v průběhu doby sušení. Oba fyzikální děje lze vyjádřit diferenciálními rovnicemi. Pro tepelný tok (q) kolmý k mezní vrstvě platí Fourierova rovnice: q = λ dt ds [ W.m -2 ] Záporné znaménko vyjadřuje, že tok tepelné energie se uskutečňuje ve směru klesající teploty. Šíří-li se teplená energie mezní vrstvou tloušťky (s) vedením, musí pro 12

13 teplený tok (q) platit rovnost tepla vedeného vrstvou a tepla přiváděného k této vrstvě prouděním. Tedy lze psát rovnici (2) ve tvaru: λ = s ( t t ) α (t t ) 2 q [ W.m -2 ] t 0 - teplota povrchu vlhkého tělesa (hladiny kapaliny) [ K ] t1 - teplota proudícího plynu na okraji mezní vrstvy [ K ] t - teplota proudícího plynu přiváděného k vrstvě [ K ] α součinitel přestupu tepla z prostředí 1 do prostředí [W.m -2.K -1 ] λ 2 - tepelná vodivost mezní vrstvy [W.m -1.K -1 ] s - tloušťka mezní vrstvy [ m ] U přenosu hmoty oboustranně propustnou vrstvou jsou obě stěny ohraničující vrstvu propustné pro obě difundující plynné látky (vodní páry i vzduch). Pro tento stav platí Frickův vztah difúzního toku hmoty, který je analogií toku tepla: dc D = D = ds s ( c c ) β(c c) q w [ kg.m 2.s -1 ] D - součinitel difúze [ m 2.s -1 ] c0 - koncentrace par mezní vrstvy na povrchu tělesa [ kg.m -3 ] c1 - koncentrace par na okraji mezní vrstvy [ kg.m -3 ] c - koncentrace par přiváděného sušícího média [ kg.m -3 ] β - součinitel přenosu hmoty [ m.s -1 ] s - tloušťka mezní vrstvy [ m ] Tento vztah lze použít jen tehdy, nedochází-li v poli difúze ke změnám teploty. [1](Los, Pawlica, 2009) 13

14 Vyjádření vlhkosti materiálu Měrná vlhkost sušiny. Obsah vlhkosti v materiálu vyjádřený jako poměr hmotnosti vlhkosti k hmotnosti u M v m ms = = [ kg.kg ] M ms M M M ms Podíl relativní vlhkosti Obsah vlhkosti v materiálu vyjádřený jako procentuální podíl hmotnosti vlhkosti vztažený na hmotnost vlhkého materiálu M V M M M MS ω = *100= *100 [ % ] M M M M Přepočet podílu vlhkosti na měrnou vlhkost ω u = [ kg.kg ] 100 ϖ Přepočet měrné vlhkostina podílu vlhkosti u ϖ = *100 [ % ] 1+ u Při zmenšování hmotnosti sušiny M MS roste podíl vlhkosti. Pro M MS =0 dosáhne 100 [ % ] (čistá kapalina), Sušící prostředí Vlhký vzduch. Směs suchého vzduchu a vodních par. Při každé teplotě může vzduch přijmout pouze určité maximální množství vodních par. Za normálních podmínek obsahuje vzduch menší než maximální množství vodních par. Vzduch je vodou nenasycený. 14

15 Relativní vlhkost vzduchu ρ p ϕ = [ % ] ρ II p - vyjadřuje procento nasycení vzduchu vodní parou; ρ p = měrná hmotnost páry ve vzduchu (absolutní vlhkost vzduchu) [ kg.m -3 ] II ρ p = měrná hmotnost nasycené páry ve vzduchu [ kg.m -3 ] Pp P= Platí pro teploty do 100 C a obvyklé tlaky P II p P p = parciální tlak vodní páry [ Pa ] II P p = parciální tlak syté vodní páry [ Pa ] Měrná vlhkost x udává hmotnost vodní páry v g nebo kg připadající na 1 kg suchého vzduchu [g.kg -1 s.v.]nebo [kg.kg -1 s.v.] x m P ϕ * P II D D D = = 0,622 * = 0,622 [ kg.kg -1 s.v. ] nebo [g.kg -1 s.v.] II mv P PD P ϕ * PD m D = hmotnost vodní páry [ kg ] m V = hmotnost suchého vzduchu [ kg ] P = barometrický tlak [ Pa ] ϕ = P II P D x * 0,622+ x p x = P * D 0,622 + x [Pa] 15

16 Moliérův i-xdiagram vlhkého vzduchu (viz Obr. 2 Moliérův i-xdiagram vlhkého vzduchu) Umožňuje rychlé řešení změn stavu. Na vodorovné stupnici měrná vlhkost (x), na svislé teplota vzduchu (t). Úhlopříčně průběh měrných entalpií (i). Také křivky relativních vlhkostí (ϕ). Křivka nasycenosti: ϕ= 1 Při normálním tlaku -vlhký vzduch určují dvě ze čtyř veličin (t, ϕ, i, x) Při praktických výpočtech -dobře se měří t a ϕ. Zbytek se odečte z diagramu. Obr. 2 Moliérův i-xdiagram vlhkého vzduchu 3.2 Základní sušárenské výpočty V této kapitole uvádím základní výpočty potřebné v sušárenství. Tyto výpočty používám v teoretické i praktické části u jednotlivých sušáren. Jsou důležitým ukazatelem v procesu sušení a nezbytné pro vyhodnocení výkonnosti daných sušáren. Princip základního průchodu sušárnou, jak sušené komodity tak i sušícího media ja znázorněn na Obr. 3 Průchod sušárnou. 16

17 Obr. 3 Průchod sušárnou Vlhkost sušeného produktu, odpařená vlhkost v sušící komoře Pro podíl vlhkosti platí: M *100 V ϖ = M V = M M ϖ * M 100 M [ % ] Hmotnost vlhkého materiálu ϖ M M = M MS + M V M MS + * M 100 M [ kg ] Množství zrna na vstupu a výstupu M = M ϖ M 1 MS1 * M M 1 [ kg ] M = M ϖ M 2 MS 2 * M M 2 [ kg ] jelikož M 1 = M MS MS 2 pak musí platit 100 ϖ ϖ 2 M M 1 * = M M 2 * [ kg ] 17

18 lze proto vyjádřit 1 = M 2 M M M 100 ϖ 2 * 100 ϖ 1 [ kg ] 2 = M 1 M M M 100 ϖ 1 * 100 ϖ 2 [ kg ] Pro hmotnost odpařené vlhkosti platí M V = M M 1 M M 2. Lze vypočíst M V M ϖ ϖ * M 1 2 = M 1 = M ϖ 2 ϖ 1 ϖ 2 * 100 ϖ 1 [ kg.h -1 ] Vztah udává výkonnost sušárny v množství odpařené vody[kg.h -1 ] Výkonnost sušárny podle hmotnosti sušeného materiálu V dokumentaci se udává v množství suchého materiálu M M 2 nebo v množství vlhkého vstupního produktu M M 1 [ kg.h -1, t.h -1 ]. Zde platí M M 1 * (100 ϖ 1) = M 2 * (100 ϖ 2 ) M [ kg.h -1, t.h -1 ]. Výkonnost sušárny v tuno procentech( N t % ) Usušený produkt x úbytek vlhkosti [ t%.h -1 ] t% = M 2 * 1 ϖ 2 N M ( ϖ ) [ t%.h -1 ] Výpočet vzduchu potřebného pro sušení Z i-x diagramu lze určit měrné vlhkosti x2 a x 1. Jestliže sušárnou projde M M 1 [kg.h -1 ] produktu o vlhkosti ϖ 1 a má se usušit na ϖ 2, bude spotřeba suchého vzduchu M LS M V = [kg.h -1 ] x 2 x 1 18

19 Měrná spotřeba vzduchu (tj. potřeba suchého vzduchu na odpaření 1 kg vlhkosti) pak bude M LS 1 l = = [kgs.v..(kgo.v) -1 ] M x x V 2 1 Množství tepla potřebné k ohřátí sušícího vzduchu Předpokládá se, že měrná vlhkost vzduchu se nemění M LS * ( i 1 i0 ) Q= [ J.h -1 ] η ( x ) 0 = x1 η = účinnost sušárny (0,7 až 0,95) Jiný způsob měrná potřeba tepla na zvlhčení vzduchu odpařenou vodou i x 2 i 2 0 q V = [ kj.(kgo.v.) -1 ] x 0 [12]( 19

20 4 TYPY SUŠÁREN Druh vybrané sušárny by měl odpovídat daným vlastnostem sušeného materiálu, jeho způsobu a postupu sušení. vlastnostem sušených potravin způsobu sušení postupu (řádu) sušení V potravinářství je druh používané sušárny ovlivněn také provozními požadavky: sezónní charakter provozu, odpovídající sezónnosti sklizně sušených potravin značně rozdílné fyzikálně-mechanické vlastnosti jednotlivých skupin sušených potravin (zrniny, mléko apod.) většina sušených potravin má vysokou vlhkost, z čehož plynou vysoké požadavky na výkonnost sušáren tj. množství odpařené vlhkosti za jednotku času z ekonomiky sušení plyne požadavek co nejnižších nákladů sušení, zejména provozních nákladů. Podle normy pracují sušárny za různých sušících způsobů, kterým je pak přizpůsobeno uspořádání sušáren. Sušící způsob vyjadřuje způsob přívodu tepla k odpařování vlhkosti, pohybu sušícího média a sušeného materiálu včetně způsobu odvodu par vlhkosti. sušící řád nebo postup je předpis, podle kterého se řídí parametry sušícího média v závislosti na druhu sušené potraviny v průběhu jeho sušení. 4.1 Klasifikace způsobů sušení a druhů sušáren: Podle druhu použitého sušícího média sušení vzduchem - teplovzdušná sušárna sušení spalinami - spalinová sušárna sušení inertním plynem - inertní sušárna sušení přehřátou párou - sušárna s přehřátou párou Podle provozního tlaku sušení za atmosférického tlaku - atmosférická sušárna sušení za stálého (atm.) tlaku - sušárna se stálým tlakem sušení za pulzujícího (atm.) tlaku - pulzační sušárna sušení za vakua - vakuová sušárna sušení za přetlaku - přetlaková sušárna 20

21 Podle převládajícího způsobu sdílení tepla konvenční sušení (přímé) - konvenční sušárna kontaktní sušení (nepřímé) - kontaktní sušárna sálavé sušení - sálavá sušárna dielektrické sušení - dielektrická sušárna odporové elektrické sušení - odporová sušárna ultrazvukové sušení - ultrazvuková sušárna mikrovlnné sušení mikrovlnná sušárna Podle způsobu proudění sušícího média sušení ofukováním - sušící medium proudí podél materiálu za existence mezní vrstvy. sušení profukováním - sušící medium proudí vrstvou sušeného materiálu. sušení impaktní - sušící medium proudí kolmo na povrch sušeného materiálu - mezní vrstva se rozruší. v proudu - sušený materiál je proudem sušícího média unášen nebo přibrzďován a je jím zcela omýván. sušení fluidní - sušený materiál se vznáší v proudu sušícího média. Podle povahy provozu sušení periodické - periodická sušárna sušení kontinuální - kontinuální sušárna Souproudá Protiproudá Křížoproudá Podle pohybu materiálu Sušený materiál je při sušení v klidu nebo občasném pohybu. roštová sušárna skříňová (komorová) sušárna Zdrojem pohybu sušeného materiálu je jeho potenciální energie sesypná sušárna Zdrojem pohybu sušeného materiálu je hlavně kinetická energie sušícího média proudová sušárna fluidní sušárna rozprašovací sušárna 21

22 Pohyb sušeného materiálu zajišťuje mechanické dopravní zařízení. pásová sušárna válečková sušárna řetězová sušárna šnekové sušárna vibrační sušárna hrabadlová sušárna Pohyb sušeného materiálu zajišťuje otáčení sušícího prostoru kontaktní - talířová sušárna - válcová konvekční - bubnová - trubková Podle instalace Stabilní mobilní (převozná) [10]( 22

23 4.2 Popis základních způsobů sušení Kontaktní sušení Teplo potřebné k převedení vlhkosti z kapalné do plynné fáze se do sušeného materiálu přivádí vytápěnou stěnou. Typickým zařízením pro tento způsob sušení je válcová sušárna (Viz. Obr. 4 Válcová sušárna 1-vyhřívaný sušící válec,2-nanášecí válec, 3-vlhký materiál, 4-vysušený materiál, 5-nůž), která je tvořena jedním nebo dvěma vyhřívanými rotujícími válci. Na tyto válce se nanáší tenká vrstva sušeného pastovitého materiálu. Vysušený materiál je po jedné otáčce z válce seškrabáván. Obr. 4 Válcová sušárna Konvekční sušení Je nejrozšířenější způsob sušení při kterém je sušící médium (nejčastěji vzduch nebo spaliny). Sušárny pracující na tomto principu mohou pracovat přetržitě i nepřetržitě. Nejznámějším typem přetržitě pracujících sušáren je sušárna komorová (skříňová), v které je sušený materiál rozprostřen na podložce a je obtékán sušícím médiem (Viz. Obr. 5 Komorová sušárna 1-komora, 2-lístky s průchody, 3-ventilátor, 4-kalorifér, 5- vstup čerstvého vzduchu, 6-výstup vlhkého vzduchu, 7-klapka). Obr. 5 Komorová sušárna 23

24 Pro provoz sušárny je důležité rovnoměrné rozdělení sušícího media, protože celková doba sušení je dána dobou sušení v místě s nejnevhodnějším prouděním sušícího media. Mezi nepřetržitě pracující sušárny patří bubnová (rotační) sušárna, v které se sušený materiál převaluje v rotujícím mírně skloněném bubnu (Viz. Obr. 6 Bubnová sušárna 1-přívod sušeného materiálu, 2-přívod sušícího vzduchu, 3-kalorifér, 4-buben, 5-odtahový ventilátor, 6-odvod usušeného materiálu, 7-vírový odlučovač, 8- odvod vlhkého vzduchu), který je uvnitř opatřen různými vestavbami. Tyto vestavby zajistí rovnoměrné rozložení materiálu v celém průřezu zařízení a zlepší přenos tepla. Sušící plyn a sušený materiál se přivádí většinou souproudě. Tyto sušárny lze použít pro sušení materiálu s různým obsahem vlhkosti a jsou vhodné pro sušení sypkých a polosypkých materiálů. [4]HOVORKA, Praha 2005 Obr. 6 Bubnová sušárna Souproudé sušárny Směr pohybu materiálu sušárnou je shodný se směrem proudění sušícího plynu. Výhodou je, že sušený materiál s nejvyšší vlhkostí je v kontaktu s nejteplejším plynem, rychlost sušení je jen zpočátku vysoká, ale postupným sycením sušícího plynu vlhkostí se zpomaluje celkově rychlost sušení není vysoká, páry odpařované vlhkosti unikají z materiálu pomalu, částice materiálu (granule, tablety aj.) se nerozpadají. Protože povrch vlhkého materiálu má teplotu tzv. mokrého teploměru, nepřehřívá se. Souproudé sušení (Viz. Obr. 7 Schéma souproudé sušárny 1-směr proudění sušícího plynu, 2-směr pohybu sušeného materiálu) je šetrné vůči sušenému materiálu, což je hlavní výhodou. 24

25 Je vhodné pro teplotně nestabilní materiály podléhající termickému rozkladu (pyrolýze), měknutí nebo tavení. Obr. 7 Schéma souproudé sušárny Protiproudé sušárny Směr pohybu materiálu sušárnou je opačný, než je směr proudění sušícího plynu (Viz. Obr. 8 Schéma protiproudé sušárny 1-směr proudění sušícího plynu, 2-směr pohybu sušeného materiálu). Výhodou je, že předsušený materiál s nižší vlhkostí je v kontaktu s nejteplejším plynem, rychlost sušení a tím výkonnost sušáren je vysoký, lze dosáhnout nižší konečné vlhkosti sušeného materiálu. Materiál musí být teplotně stabilní, neboť se v závěru sušení přehřívá. Obr. 8 Schéma protiproudé sušárny Křížové sušárny Směr pohybu materiálu sušárnou je kolmý na proudění sušícího plynu(viz. Obr. 9 Schéma křížové sušárny 1-směr proudění sušícího plynu, 2-směr pohybu sušeného materiálu). Výhodou je, že sušený materiál je trvale v kontaktu s horkým sušícím plynem s nízkou relativní vlhkostí. Rychlost sušení a tím výkonnost sušáren je v tomto případě nejvyšší va srovnání s předchozími případy. Lze dosáhnout velmi nízké konečné vlhkosti sušeného materiálu. Sušený materiál je sušen velmi rychle a je proto teplotně silně namáhán. Křížové sušárny jsou proto vhodné pro sušení materiálů teplotně stabilních, nepodléhajících pyrolýze. 25

26 Obr. 9 Schéma křížové sušárny [11](fzp.ujep.cz) Sušený materiál je při sušení v klidu nebo občasném pohybu. Do kategorie kde je sušený materiál v klidu spadají roštové a komorové sušárny. Komorové sušárny - se v zemědělství používají zřídka. Na Obr je znázorněná komorová sušárna na sušení dřeva. Komorové sušárny jsou tvořeny kovovou skříní s vnější tepelnou izolací. Vyhřívány jsou elektrickými odporovými spirálami, infrazářiči, mikrovlnami, zemním plynem nebo proudem horkého vzduchu ohřátého v separátním zdroji. Materiál je uložen - na lískách bez pohybu tento systém je vhodný k sušení menších množství křehkých, snadno se rozpadajících materiálů nebo materiálů velmi jemných, které by se obtížně oddělovaly z proudu sušícího vzduchu. Sušárna pracuje diskontinuálně. - na dopravním pásu nebo soustavě několika pásových dopravníků umístěných nad sebou. Materiál vstupuje do sušárny horem na první pás a postupně se přesypává na níže umístěné pásy až ke spodnímu výsypu. Sušárna pracuje kontinuálně. V prostoru sušárny je cirkulace sušícího vzduchu přirozená nebo nucená pomocí ventilátoru. Roštové sušárny materiál je uložen rovnoměrně na rovinný nebo mírně skloněný rošt. Tento rošt musí konstrukčně splňovat určité podmínky : vydržet tíhu zatížení sušeného materiálu zabránit propadu částic sušeného materiálu proudění sušícího media musí probíhat bez tlakových ztrát 26

27 Sušený materiál je dopravován a rozvrstven pomocí dopravníků(2) na roštové pole. Sušící medium(4) je přivedeno pod rošt, který může být rozdělen na jednotlivé sekce(i,ii,iii ). Teploty pod sekcemi mohou být různé, stejně tak i množství sušícího media. Toto rozdělení slouží k upravování sušícího řádu dle stavu a druhu sušeného materiálu. Dále je materiál na roštu obracen a posouván obracečem(3). Převrstvování má vliv na lepší prosušení materiálu možnost použít vyšší teploty = zkrácení doby sušení, Usušený materiál je odebrán šnekovým dopravníkem(5) Zdrojem pohybu sušeného materiálu je jeho potenciální energie V tomto druhu sušárny se sušený materiál díky vlastní polohové energii sesypává vertikálním sušícím prostorem. Proto se tyhle sušárny nazývají též sesypné. Sušící prostor je čtyřúhelníkového nebo válcového tvaru. V tomto prostoru jsou různé vestavby, sloužící k převrstvování sušeného materiálu a k rozvodu sušícího media. Sušený materiál se sušícím prostorem musí pohybovat rovnoměrně. Možné řešení sušícího prostoru Viz. Obr. 10 Sušící prostory sesypných sušáren A-štěrbiny, B- příčné kanálky, C-perforace stěn Obr. 10 Sušící prostory sesypných sušáren Soustava šikmých ploch : Tento typ se používá velice málo Soustava s příčnými kanálky : Tento princip je jedním nejpoužívanějších (Viz. Obr. 11 Sesypná sušárna s příčnými kanálky). U nás jej používají sušárny LSO a zejména německá Stela. Sušárna je tvořena několika zónami předehřívající(p), sušící SI a SII, neutrální(n) a chladící(o). Sušící zóny jsou připojeny na výměník tepla (4). Klapky (8) regulují poměr sušícího media v těchto prostorech. Sušící medium je dopravováno přetlakovým ventilátorem(6). Neutrální prostor(n) slouží k oddělení sušících zón(s) a chladící 27

28 zóny(o), která má svůj vlastní ventilátor. Toto oddělení je důležité na začátku sušení, kdy se zaplní pouze zóny P a S. Sušený materál se usuší, otevře se šoupátko a další sušení již probíhá kontinuálně. Regulace toku materiálu se provádí šoupátkem. Sušárna je teplovzdušná, přetlaková, konvekční, kontinuální, protiproudá, Obr. 11 Sesypná sušárna s příčnými kanálky Soustava s perforovanými stěnami Principu c (Viz.Obr. 12 Sušárna s perforovanými válcovými stěnami) V tomto případě je sušárna tvořena pěti sušícími(s) a jedním chladícím válcem(o). Tyto válce jsou řazeny za sebe, sušící materiál je mezi nimi dopravován pomocí korečkových výtahů(2). Sušící prostor je tvořen perforovanými válci(6,7). Rozpěrky(8) ve válci slouží zároveň k převrstvování sušeného materiálu. Sušící medium dopravuje ventilátor(12) dovnitř válce kde je pomocí pomocí potrubí rozveden. Sušící medium tvoří spaliny, které jsou v době zatápění odváděny komínem.(14). Regulace toku sušeného materiálu se provádí šoupátkem(10). Tyto sušárny jsou sesypná, spalinová, přetlaková, konvekční, kontinuální, křížoproudá stacionární ale mohou být i mobilní. Obr. 12 Sušárna s perforovanými válcovými stěnami 28

29 4.2.8 Zdrojem pohybu suš. mat. je hlavně kinetická en. sušícího média V tomto druhu sušáren sušící medium slouží zároveň jako dopravce sušeného materiálu. Sušárny se dělí: proudové fluidní rozprašovací Proudové dochází k plynulému postupu materiálu sušícím prostorem(viz Obr. 13 Proudová sušárna). U této metody sušení lze dosáhnout vysoké výkonnosti sušení za velice krátkou dobu. Měrná odpařivost je jedna z nejlepších a to okolo kg*m3/h při nižší spotřebě q = 3800kJ/kg. Ale zároveň mají větší spotřebu elektrické energie díky ventilátorům. Materiál je do sušícího prostoru dávkován dávkovačem. Při vstupu (2) sušeného materiálu musí být rychlost sušícího media větší než kritická rychlost materiálu. V sestupné části se rychlost sušícího media snižuje zvětšením průměru této části(3). Nedosušené části jsou oddělené v odlučovači(5), drceny (7) a znovu sušeny (4). Sušený materiál je spolu se sušícím mediem nasáván ventilátorem (8). Usušený materiál je odlučovači (9) oddělen od sušícího media. Teplota sušícího media je pohybuje okolo 800 C a doba sušení trvá 2-8 sekund. Sušárna je proudová, spalinová, podtlaková, konvenční, kontinuální, souproudá a stacionární. Používá se pro sušení aromatických materiálů. Obr. 13 Proudová sušárna Fluidní sušený materiál se chová jako tekutina, jelikož rychlost sušícího media ve fluidní vrstvě je stejná jako rychlost kritická sušeného materiálu dochází k expanzi 29

30 fluidní vrstvy (Viz. Obr. 14 Fluidní sušárna kontinuální a-přívod a odvod materiálu nad vrstvou, b-sušící prostor se sekcemi, c-sušárna zrnitých materiálů). Materiál je podáván dávkovačem (1) na roštovou plochu(2), která je oddělena hradítky. Pod jednotlivými rošty jsou prostory(4) ve kterých proudí sušící medium. Rychlost sušícího media je různá zmenšuje se směrem k výstupu materiálu. Sušený materiál přes tyto hradítka přepadává až k vyprazdňovacímu ústrojí(3). Obrázek C znázorňuje sušárnu se šikmými rošty. Tato sušárna je méně náročná na energie a má nižší tlakové ztráty. Měrná odpařivost se pohybuje 100kg/h*m2 při spotřebě q = kJ/kg. Sušárna je fluidní, spalinová/teplovzdušná, přetlaková, konvenční, kontinuální, křížoproudá. Používá se zejména na sušení zrnin. Obr. 14 Fluidní sušárna kontinuální Rozprašovací - Rozprašovací sušárny (Viz. Obr. 15 Rozprašovací sušárna)jsou používány pro konečné odvodnění a sušení jemně krystalických nebo práškovitých materiálů citlivých na přehřátí. Proto jsou užívány např. během výroby sušeného mléka aj. potravinářských produktů nebo léčiv. Výhodou je dokonalý kontakt nejprve kapek suspenze a po odpaření kapalné fáze sušených částic tuhého materiálu se sušícím vzduchem. Mají vysokou výkonnost, někdy až v desítkách tun sušeného materiálu za hodinu. Vždy vyžadují účinné odprašování sušícího vzduchu, zpravidla kombinací cyklonu a tkaninového filtru. 30

31 Obr. 15 Rozprašovací sušárna Pohyb sušeného materiálu zajišťuje mechanické dopravní zařízení. Tyto sušárny se dělí dle druhu dopravního zařízení dopravující sušený materiál. Nejvíce se používají pásové a řetězové sušárny. pásová sušárna - Pásový dopravník u této sušárny musí splňovat důležité požadavky. Zejména se jedná o únosnost přizvučené teplotě, perforaci(prostupnost sušícího media) a nepropustnost sušeného materiálu. Dopravní pás je gumotextilní nebo kovový. Sušený materiál je dávkován dávkovačem(2) ke kterému je dopraven dopravníkem(1). Materiál dopadá na pásový dopravník(3), ke kterému je přivedeno sušící medium(spaliny z topeniště)(4,6). Jelikož je sušárna tvořena soustavou pásů(3), dochází k převrstvování materiálu. Převrstvování probíhá při přepadávání materiálu z jednoho pásu na druhy. Usušený materiál je vynášen dopravníkem(7)(viz. Obr. 16 Schéma pásové sušárny). Sušárna je pásová, spalinová, atmosférická, konvenční, kontinuální a křížoproudá. Obr. 16 Schéma pásové sušárny 31

32 řetězová sušárna - Sušený materiál je posouván po roštech(1), které mohou být rovinné nebo šikmé, pomocí hrabičkových dopravníků(2). Topeniště(6) vytváří sušící medium, které je dopravováno ventilátorem(4) pod rošty. U znázorněné sušárny je pod každý rošt přiváděno sušící medium zvlášť. To umožňuje v jednotlivých sekcích různé teploty sušení. Díky stavebnicovému řešení lze dosáhnou různé výkonnosti. K převrstvení sušeného materiálu dochází díky přepadávání z jednoho roštu na druhý a také díky pohybu hrabiček (Viz. Obr. 17 Hrabičková sušárna). Sušárna hrabičková, spalinová, atmosférická, konvekční, kontinuální, křížoproudá. Obr. 17 Hrabičková sušárna Pohyb sušeného materiálu zajišťuje otáčení sušícího prostoru Sušený materiál se pohybuje sušícím prostorem jeho otáčení. Sušárny tohoto typu mohou být konvekční bubnové a trubkové a nebo kontaktní válcové. Talířové sušárny mohou být obojího typu. Talířové sušárny - Jak bylo řečeno mohou být jak konvekční tak kontaktní. Rozdíl je v přívodu a následném rozvodu sušícího media. U konvekčního provedení dopravují sušící medium ventilátory sací a výtlačný(8). Rozvod sušícího media je podál disků se sušeným materiálem. U kontaktního provedení je hřídel(2) dutá a je v ní přiváděna pára, která je rozváděna i do otáčejících disků(1). Suší se zejména kašovité a jemně zrnité materiály. Sušený materiál vstupuje násypkou(5) a je rozvrstven na horizontální disky(1). Talíře (disky) jsou dvojího provedení. Jedny jsou pevně uloženy na stěně skříně neotáčí se(3). Druhé talíře(1) jsou připevněny na rotující hřídeli(2). Dále jsou na rotující hřídeli (2) uloženy ramena s lopatkami(4). Tyto lopatky shrnují materiál od středu ke kraji, kde materiál spadne o talíř níže. Tam je naopak posouván od kraje ke středu kde 32

33 opět propadne. Sušený materiál tím to způsobem prostupuje sušícím prostorem až k šnekovému dopravníku(6). (Viz. Obr. 18 Talířová sušárna) Sušárna je talířová, teplovzdušná(parní), atmosferická(vakuová), konveční(kontaktní), kontunuální. Obr. 18 Talířová sušárna Válcové sušárny - hlavní část tohoto druhu sušárny tvoří jeden nebo dva zevnitř vyhřívané válce(1). Prostor mezi těmito válci je vyplněn sušeným materiálem kašovitý. Válce se pomalu otáčejí a sušený materiál je nanášen ne jejich vnější plochu(i). Sušený materiál je mělněn čechračí(3) a jeho vrstva je regulována válečky(4). Materiál je usušen za necelou jednu otáčku válce. Poté je odřezán pomocí tangenciálních nožů(5)(viz. Obr. 19 Válcová sušárna). Tyto nože jsou co nejdále od vstupu materiálu na válec, aby se zamezilo ztrátám a využil se téměř celý obvod sušícího válce. Horká voda nebo pára jsou zdrojem tepelné energie, která ohřívá stěnu válce. Prostor kolem válce lze zakrytovat nebo dokonce hermeticky uzavřít(vakuum). Použití těchto sušáren je malé. Zejména pak na sušená kašovitých nebo jemně zrnitých materiálů. Sušárna je válcová, parní/horkovodní, atmosférická/vakuová, kontaktní, kontinuální. 33

34 Obr. 19 Válcová sušárna Bubnové sušárny - Prostor k sušení je tvořen bubnem, který má délku čtyři až šestkrát větší než je jeho průměr - D = 1,5 3,5 m. Sušený materiál je do sušícího bubnu(4) dopravován dopravníkem(1) a jeho množství je regulováno(2). Sušící buben(4) je uložen na podpěrných odvalovacích kladkách a může být vodorovný nebo s mírně skloněnou osou rotace. Otáčení bubnu je odvozeno od jedné dvojce podpěrných kladek nebo od pastorku, který zabírá do ozubeného věnce bubnu. Spaliny sušící medium, spolu se sušeným materiálem nasává ventilátor(6) přes cyklón(5). V cyklónu je materiál oddělen od sušícího média. Zdrojem tepla jsou spaliny z topeniště(7), které tvoří hořák(8) na tekutá paliva obvykle topný olej.(viz. Obr. 20 Bubnová sušárna). [13]( Obr. 20 Bubnová sušárna Sušený materiál je v tomto druhu sušáren rozptýlen a převrstvován díky lopatkování počáteční části bubnu. V navazující části bubnu je materiál převrstven pomocí různých konstrukcí vestavby. Znázorněné (Viz. a-tvarované lopatky, b-křížová vestavba, c- 34

35 lopatky s křížovou vestavbou) vestavby jsou vhodné zejména pro zrnité potraviny obiloviny. Obr. 21 Řešení bubnových sušáren Aby se snížily ztráty prostupu tepla, je vhodné řešení několik soustředných bubnů. Kde je materiál přiváděn do středního bubnu. Sníží se i nároky na zastavěnou plochu. Bubnové sušárny jsou vhodné na sušení citlivých potravin, potravních doplňků a léčivek. Nedochází zde k poškození sušeného materiálu a to proto, že jsou malé částice rychle usušeny a rychle opouští sušící prostor. Doba sušení je v rozmezí 4-6 sekund při teplotě spalin okolo 800 C. U velkých částic, které se suší pomaleji, je doba pobytu v sušícím prostoru delší a to 15-20sekund. Sušený materiál neprojde vyšším ohřevem a tudíž není poškozen/znehodnocen vitamíny, aromatické složky. K poškození dojde, pokud se sušící prostor ucpe. Sušárna je bubnová, spalinová, atmosferická(podtlaková), konveční, kontinuální a souproudá. Sušárny tohoto typu mohou být i mobilní. K výhodám patří snížení přepravní vzdálenosti čerstvé potraviny nižší náklady na přepravu. A také snížení investičních nákladů na výstavbu stacionární sušárny. Spotřeba tepla se pohybuje okolo kj/kg pro odpaření vlhkostí při poměrnéě velkém rozpětí výkonnosti kg odpařené vlhkostí za hodinu. To je Kg/h usušeného materiálu při snížení vlhkostí z 80% na 12%. [2] GRODA, RUŽBARSKÝ, JECH, SOSNOWSKY a kol., 2005 [6]Richter, 2002 [7]HOVORKA,

36 4.3 Sušárny Stela - kukuřice STELA, u nás je tento výrobce zastoupen firmou Pawlica s.r.o. Jedná se o jednoho z největších výrobců sušáren v evropě. Sušárny Stela mohou být jak mobilní tak stacionární. Kukuřičná sušárna Stela jako specializovaný výrobce vyvinula specielní pracovní orgány pro sušení kukuřice. Tyto pracovní orgány zaručují při sušení kukuřice rekordně nízkou spotřebu tepla. Obr. 22 Stela - kukuřičná sušárna Samozřejmě že na kukuřičné sušičce (Viz. Obr. 22 Stela - kukuřičná sušárna) jde sušit i drobnozrnné obiloviny, ale menší výkonností. Kukuřičné sušárny jsou vybaveny dalším ventilátorem pro aktivní rekuperaci tepla. Díky pneumaticky řízenému rázovému vypouštění a diferentaci pracovního prostoru šachty suší mokrou kukuřici jedním průchodem až o 25% vlhkosti. Za poslední dva roky došlo k modernizaci kategorie TN na šiřší moduly XN, které díky většímu objemu při stejné výšce dosahují ještě lepších provozních hodnot. Největší STELA v České republice ji instalovaná v 1. Zemědělská a.s. Višnové, Hostěradice a má výkonnost 100 t.h-1 mokré kukuřice z 35% na 15%. V Tab. 1 Stela - výkonové řady je uveden jen ukázkový rozsah výkonových řad: 36

37 Tab. 1 Stela - výkonové řady Typ sušičky Jednotky Výkonost Při sušení Poznámka MDB-TN 1/4 S t.h -1 3,3 z 35% na 15% kukuřice MDB-TN 1/7 S t.h -1 5,6 z 35% na 15% kukuřice MDB-XN 1/7 S t.h -1 8,4 z 35% na 15% kukuřice MDB-XN 2/12 t.h -1 28,8 z 35% na 15% kukuřice [14]( 37

38 5 POPIS STÁVAJÍCÍ A DŘÍVE POUŽÍVANÉ TECHNOLOGIE 5.1 Firma Land-Product a.s. Land-Product a.s. (Viz. Obr. 23 Firma Land-Product a.s. ) se zabývá nákupem, prodejem, skladováním a úpravou zemědělských plodin. Specializací Land-Product a.s. jsou osiva a krmné směsi. Mezi vedlejší činnosti patří prodej hnojiv, chemie a dodávky nafty. Obr. 23 Firma Land-Product a.s. Skladování : Land-Product disponuje celkovou skladovací kapacitou (Viz. Obr. 24 Skladovací prostory) cca tun, ke které využívá železobetonová a ocelová sila, hangárové sklady a podlahové sýpky. 38

39 Obr. 24 Skladovací prostory Laboratoř : Veškeré rostlinné produkty projdou při příjmu vstupní kontrolou a na jejím základě je provedeno naskladnění dle kvality a jejich ošetření, čištění, sušení apod. Ošetření : Při vlastním skladování je využíváno aktivní větrání, chlazení a možnost nástřiku inhibitory plísní a prevence nástřiku proti skladištním škůdcům. Mezi hlavní komodity, se kterými Land-Product obchoduje patří: Ječmen (sladovnické a krmné odrůdy), Pšenice (potravinářské a krmné odrůdy), Kukuřice, Slunečnice, Řepka, Hrách. Zboží je volně obchodováno zejména se sladovnami Souffle, mlýny, pivovary, výrobnami krmných směsí a tukovým průmyslem v České republice i zahraničí. Odbyt komodit je prováděn převážně vlastní autodopravou nebo nakládkou do železničních vagonů. [15]( [8](NOVOTNÝ, 1994) 5.2 Sušárna LSO 25 Sušárnu LSO 25 (Viz. Obr. 25 LSO 25)vyrobila firma Továrny mlýnských strojů Pardubice v roce 1994 pro firmu Agros Božice předchůdce nynější firmy Land- Product a.s. Sušárna byla umístěna mezi objekty úložiště LTO a horizontálním skladem. Doprava sušeného materiálu ze sila na sušárnu LSO 25 a zní zpět na silo je redlery umístěnými na lávce. 39

40 Obr. 25 LSO 25 Základní technické parametry Dopravní cesty odsunové i přísunové ze sila jsou osazeny šnekovými transportéry S250. Výkonnost dopravních cest je 30 t.h -1 Výkonnost celé sušící linky je limitován výkonností sušárny Viz. Tab. 2 Výkonnost sušící linky. Tab. 2 Výkonnost sušící linky Druh sušeného Výkonnost Podíl vlhkosti Teplota vzduchu sušícího materiálu t/h Počátek Konec 1. sušící pásmo 2. sušící pásmo Pšenice Řepka 5-7, Kukuřice 6,

41 Výkonnost sušárny je definována Pšenice - Objemová hmotnost kg/m3, obsah příměsí do 5% a nečistoto do 1% z celkové hmotnosti, teplotě okolního vzduchu 18 C a relativní vlhkosti 60%. Charakter příměsí a nečistot dle ČSN Řepka - Objemová hmotnost 650 kg/m3, olejnatost sušiny semen 45%, měrném teple sušiny 1,38 KJ/kg. C a obsahu příměsí do 5% z celkové váhy zrna a nečistot do 3% (létavých nečistot do 0,5%), teplotě okolního vzduchu 18 C a relativní vlhkosti 60%. Charakter příměsí a nečistot ČSN Kukuřice - Objemová hmotnost vlhké kukuřice 660 kg/m3, obsah příměsí do 5% a nečistot do 1% z celkové hmotnosti, teplotě okolního vzduchu 6,6 C a relativní vlhkosti 80%. Charakter příměsí a nečistot dle ČSN Ve všech případech nesmí do sušárny přijít dlouhé nečistoty. Maximální délka nečistot (stébla, klasy, listy) do 6 cm. Spotřeba paliva Lehký topný olej (LTO) (ČSN ) při vyhřevnosti 42,29 MJ/kg kg/h a při teplotě okolí 20 C a měrné vlhkosti vzduchu 0,01kg/kg. Počet pracovníků obsluhy , Instalovaný příkon elektromotorů je 128,5 kw. Rozměry sušárny 26 x 6 x 24 m Charakteristika sušárny Sušárna je sesypná, jednošachtová s nepřímým ohřevem a s odlučováním nečistot z proudu vzduchu u výstupu ze sušárny. Vhodným uspořádáním funkčního elementu je docíleno rovnoměrného průchodu zrna šachtami a jeho postupné ohřívání sušícím médiem při současném snižování podílu vlhkosti. Technologický popis sušící linky Obilí se přivádí redlery a dopravníkovými pásy (Viz. Obr. 26 Dopravníkový pás) ze sila do elevátoru, který plní šachtu sušárny. Obilí projde prvním a druhým sušícím pásmem, kde se suší teplým vzduchem. V chladícím pásmu se zrno ochlazuje na teplotu vyšší o 8 C než je teplota okolního vzduchu. Vyprazdňování sušárny je řízeno variátorem s dálkovým nastavením otáček. Usušené obilí ze šachty sušárny se odvádí šnekem přes klapku do elevátoru, který obilí vyváží do redleru umístěného na lávce. 41

42 Obr. 26 Dopravníkový pás Z redleru jde obilí do stávajících elevátorů sila. Přestavení klapky do druhé polohy umožní na začátku sušení vracet ještě nedosušené obilí zpět do sušárny. Z klapky jde obilí do redleru, elevátoru a vrací se zpět do sušárny. Po dosažení požadovaných hodnot sušeného obilí se poloha klapky vrátí do první polohy a odsun osušeného obilí je jak je výše uvedeno. Prachové částice unesené proudem vzduchu jsou odlučovány v odstředivých odlučovačích, které jsou těsněny na výpadu rotačními podavači. Prach jde do šneku a do pytlů uchycených na šnek pytlovacími hrdly. Vzduch, který se ohřívá ve výměníku nasává po průchodu sušárnou ventilátor. Spaliny z teplovzdušného výměníku jsou odváděny do komínu. Vzduch ve výměníku se ohřívá hořákem. Během provozu je nutno seřídit sušárnu tak, aby byl přísun stejný, nebo jen o málo vyšší, než odsun a přitom byl odpovídající odsušek. Regulování velikosti odsušku hořákem se neprovádí. Teplotu ve výměníku je nutno udržet optimální v souladu s provozními předpisy (technickými podmínkami) jdednotlivých zařízení topného hospodářství. Regulování odsušku se provádí volbou rychlosti průchodu obilí šachtou sušárny. K tomuto účelu je použit pro pohon vynášecího zařízení ventilátor. Příslušenství ventilátoru tvoří procentový ukazatel "ZEPAX", umístěný v ovládacím pultu. Pomocí tohoto zařízení má obsluha možnost volby a kontroly rychlosti průchodu obilí šachtou sušárny. [8](NOVOTNÝ, 1994) 42

43 5.3 Sušárna Stela MDB-XN 2/6 S Sušárnu Stela MDB-XN 2/6 S (Viz. Obr. 27 Sušárna Stela v daném podniku) vyrobila německá firma Stela Laxhuber. Pro českou republiku je importér firma Pawlica s.r.o. Obr. 27 Sušárna Stela v daném podniku Sušárna Stela je vertikální šachtová sušárna, kterou tvoří od sebe uzavřený systém, skládající se z ohřívače vzduchu, sušící věže a vzduchotechnickým zařízení. Součástí jsou rovněž kontrolní a zabezpečovací zařízení a rozvaděč sloužící k ovládání sušičky. Vlastní sušárna je umístěna na volném prostranství. Rozvaděč je umístěn ve velínu. Princip a základní části sušičky Stela MDB-XN 2/6 Viz. Obr. 28 Základní části sušičky 43

44 Obr. 28 Základní části sušičky A - komora výstupního vzduchu BR - prostorový hořák SL - hradítka pro regulaci falešného W - komora horkého vzuchu vzduchu V - plnící zásobník KTH - čidlo termostatu náhřevu zrna T - element šachty - pro sušení K - element šachty - pro chlazení 10 - soustava ohřevu vzduchu AT - vyprazdňovací ústrojí 11 - okolní vzduch M - pohon vyprazdňovacího ústrojí 13 - chladící vzduch VM - snímač zaplnění sušky 14 - topné medium LM - snímač nezaplnění sušky 15 - horký vzduch FRA - čidla a systém regulace vlhkosti 20 - věž sušky TR - čidlo regulace teploty 21 - vlhké zrno SITr - čidlo bezpečnostního termostatu 22 - suché zrno D1, D2 - průřezný otvor 30 - výstupní vzduch znečištěný SK - regulační klapky vhlazení 32 - výstupní vzduch čistý AV - axiální odtahový ventylátor 33 - výstupní vzcch čistý vzduch zrno 44

45 Sušený produkt je přiváděn pomocí dopravního zařízení k zásobníku nad sušící věž a vlastní tíhou postupně propadá do spodní části, kde je pomocí vyprazdňovacího ústrojí odváděn ven ze sušičky. Plnění a vyprazdňování sušičky probíhá diskontinuálně v pravidelných intervalech nastavitelných v závislosti na charakteristice sušeného produktu. Příčně ve směru pohybu produktu (z komory horkého vzduchu do komory výstupního vzduchu) (Viz. Obr. 29 Vzduchový kanálek)je do sušící věže nasáván pomocí odtahového ventilátoru vzduch. Obr. 29 Vzduchový kanálek Do horní části je přiváděn vzduch teplý (dochází k sušení produktu), do spodní části je přiváděn vzduch studený (dochází k chlazení produktu). Vlhký vzduch je odváděn z výdechu ventilátoru mimo prostor sušičky. Průtok vzduchu je možné regulovat pomocí regulačních klapek a hradítek pro regulaci sekundárního vzduchu. Vzduch pro sušení je ohříván spalinami prostorového hořáku (Viz. Obr. 30 Prostorový hořák)umístěného ve spodní části komory horkého vzduchu. [5]Pawlica s.r.o., Návod k Obsluze kontinuální sušárna zrnin,

46 Obr. 30 Prostorový hořák Sušárna Stela je řízena pomocí skříňového rozvaděče umístěného na velíně(viz.obr. 31 Skříňový rozvaděč ). Obr. 31 Skříňový rozvaděč Skříňovém rozvaděči je umístěn moderní dotykový displej(viz. Obr. 32 Dotykový displej). Tímto dotykovým displejem je ovládána celá sušárna. 46

47 Obr. 32 Dotykový displej Stela. V Tab. 3 Parametry - Stela MDB-XN 2/6 jsou uvedeny základní parametry sušárny 47

48 Tab. 3 Parametry - Stela MDB-XN 2/6 Parametr Jednotky Hodnota Typ sušičky MDB-XN 2/6 S Výrobní číslo S2546 Datum výroby 2008 Výkonnost: Pšenice 19/15% t/h 46,2 Kukuřice 35/15% t/h 14,4 Řepka 13/9 t/h 36,8 Jmenovitý elektrický příkon kw 92 Typ ohřívače Plynový hořák Regulace vlhkosti FRA 420 Proti požární systém BME D-16 Napět ová soustava V/Hz 380/50 Druh ohřevu Prostorový hořák Max. tepelný výkon kw Nominální tepelný výkon kw Topné medium Zemní plyn Výhřevnost kwh/m3 10,0 Nátokový tlak plynu kpa Spotřeba plynu ve špičce m3 200 Druh odprašnění 2 xza 75 Provozní tlak Bar 6-8 Hmotnost náplně t 72 [14]( 48

49 6 ANALÝZA PROVOZNÍCH A EKONOMICKÝCH UKAZATELŮ V porovnání nové a stare technologie se vychází z dat z roků 2007 až V roce 2007 byla naposledy používáná sušárna LSO 25. V následujícím roce (2008) byla nainstalována a poprvé použita sušárna Stela řady MDB-XN 2/6. V roce 2009 je Stela rovněž počítana, aby se daly porovnat data s rokem zavedení nové technologie, kdy by měly být náklady vyšší. V každém roce se počítá jak podle teoretických ukazatelů data udávané výrobcem tak dle praktických ukazatelů data skutečně zaznamenaná a naměřená ve firmě Land- Product a.s. Teoretická část V teoretická části jsou znázorněny základní údaje danné sušárny - Výkonnost sušárny M M1 [ t.h -1 ], Příkon elektromotorů P em [ kw ], Spotřeba LTO/zemní plyn L [ kg.h -1 ]/ [ m 3.h -1 ], Vlhkost sušeného materiálu na vstupu ϖ 1 [ % ], Vlhkost sušeného materiálu na výstupu. Přidány jsou i ceny platné v zadaném roce: Cena topného oleje C lto [ Kč.l -1 ], Cena elektřiny C ee [ kw.h -1 ], Cena práce C o [ Kč.h -1 ] Pomocí základních udajů jsou počítany základní výpočty sušárny: Jako první je hmotnost sušeného materiálu na výstupu M M2 [ t.h 1 ]. Poté se se vypočítá výkonnost sušárny N [ t%.h 1 ] v přepočtu na 1t% sušeného materiálu za hodinu. Následně se vypočítá spotřeba topného produktu L 1 [ kg / t% ] a to z pomocí spotřeby LTO L [ kg.h -1 ] a výkonnosti sušárny N [ t% / h ] Poté se kalkulují ekonomické výpočty náklady na provoz sušárny. Zde je počítáno s náklady na spotřebované palivo (LTO/zemní plyn) C LTO / C P [ Kč / t% ], náklady na elektrickou energii C EE [ Kč / t% ] a náklady na obsluhujícího pracovníka C O [ Kč / t% ]. Tyto tři položky nakonec sečteny a vyjádřeny jako celkové náklady na provoz sušárny C cl [ Kč / t% ]. Praktická část V této části jsou opět nejdříve uvedy základní údaje, ale tentokrát naměřené ve sledovaném období : spotřebované množství L c [ l ]/[ kg ], hmotnost sušené kukuřice na vstupu M M1 [ t ], celkový čas sušení t c [ h ], vlhkost sušeného materiálu na vstupu (průměr vlhkostí) ϖ 1 [ % ], vlhkost sušeného materiálu na výstupu ϖ 2 [ % ]. Ceny jsou stejné jako v teoretické části. Nejdříve se spočítá celká hmotnost sušené kukuřice na výstupu M M2C [ t ] z toho se vypočítá hmotnost sušené kukuřice na výstupu za hodinu M M [ t.h -1 ]. Jako v teroretické 49

50 části je vyhodnocena výkonnost sušárny N % [ t%.h -1 ]. Poté se spočítá z celkoho množství spotřebovaného topného produktu L c [ m 3 ] a celkového počtu hodin t c [ h ] spotřebované množství topného produktu za hodinu L [ kg.h -1 ]. Následuje přepočet spotřeby topného materiálu za t% L 1 [kg / t% ] Ekonomické výpočty náklady na provoz sušárny. Náklady na elektrickou energii C EE [ Kč / t% ] a náklady na obsluhujícího pracovníka C O [ Kč / t% ] jsou stejné jako v teoretické části. Naopak náklady na spotřebované palivo (LTO/zemní plyn) C LTO / C P [ Kč / t% ] se mění dle vypočítané spotřeby topného materiálu L 1 [kg / t% ]. Tyto tři položky jsou opět nakonec sečteny a vyjádřeny jako celkové náklady na provoz sušárny C cl [ Kč / t% ]. V závěru této kapitoly uvádím srovnání jednotlivých zjištěných údajů. Data znázoňují nákladovost a ziskovost v sušení v daných letech. Tyto data jsou jak teoretická tak praktická. Dále je uvedena návrtanost sušárny Stela pomocí zjištěných zisků ve sledovaných letech 2008 a