A hazai gazdaságok összességében jelentős darabszámú és szárítókapacitású szárítóberendezéssel rendelkeznek, azonban ezek körülbelül kétharmada elavult technológiájú, kifogásolható mûszaki állapotú. Továbbá nagy részük nem felel meg a 2007-től érvénybe lépő Európai Uniós levegőtisztasági törvény porkibocsátással kapcsolatos előírásainak. Így ezen a területen is rövid időn belül előrelépésre lesz szükség, ami részben a meglévő szárítók korszerûsítésével, illetve új berendezések beszerzésével valósítható meg. A magyar gazdaságok részére a hazai és külföldi gyártók, forgalmazók széles választékot kínálnak, így több tucat különböző típusú és gyártmányú szárítókból kell kiválasztani a legmegfelelőbbet. Jelen írásunkban részben ehhez kívánunk segítséget adni.

A mezőgazdasági termékeknél a vizet természetes és mesterséges szárítási eljárással távolíthatjuk el. A természetes szárítás leginkább a szálastakarmányoknál (szénakészítés) található meg, de a csöves kukoricánál (górés tárolás) és szemes terményeknél is előfordul. Jelen írásunkban a konvektív módon történő mesterséges szárítással foglalkozunk. Konvektív szárítási folyamatról akkor beszélünk, ha a szárítás teljes energiaszükségletét a szárítóközeg fedezi konvenciós (áramlás) hőközléssel és az elpárolgatott nedvességelszállítást is elvégzi.

A konvenciós hőközléses szárításnál a szárítóközeg hőmérséklete alapján beszélünk:

• környezeti levegővel történő szellőztetéses szárításról (tsz=10–30 °C)
• előmelegített levegővel történő szellőztetéses szárításról (tsz=25–30 °C)
• meleg levegős szárításról (tsz=50–200 °C)
• forró levegős szárításról (tsz=500–1200 °C)

A szárító levegő hőmérsékletének a megválasztásánál figyelembe kell venni a kiindulási nedvességtartalmat is, de a fő szempontnak a beltartalmi értékcsökkenés elkerülését kell tekinteni. A szárítás jelentős minőségvesztéssel is járhat, aminek a mértéke a szárítási technológia és a szárítási idő mellett a szárítóközeg állapotjelzőitől (elsősorban annak hőmérsékletétől) függ. Azt az adott szárítási időtartalomhoz tartozó hőmérsékleti határt, amelynél a biológiai érték károsodik, nem szabad túllépni.

A szárítók biztonságos üzemeltetésének előfeltétele a termény tisztasága. A szárítókat ezért egészítik ki minden esetben előtisztító berendezésekkel is. Itt ügyelni kell a teljesítmények összehangolására.

Szemestermény-szárító berendezések felépítése, mûködése
A szemestermények víztartalom-csökkentését megvalósító szárítóberendezések nagyon változatos kialakítással készülnek. Csoportosításukat többféle szempont szerint végezhetjük el. A szárító levegő és a termény egymáshoz viszonyított haladási iránya szerint megkülönböztetünk egyenáramú, ellenáramú és keresztáramú szárítást megvalósító berendezéseket. A konstrukciós kialakítás szempontjából két jellemző változatot kell megemlíteni, melyek az anyagtovábbítás módjában különböznek.

Ezek:

• kényszertovábbítású (például kaparóláncos, szalagos, vibrációs stb.) szárítók.
• gravitációs rendszerû (például oszlopos, aknás, illetve csörgedeztető) szárítók.

Továbbá kialakíthatók a szárítók telepített, konténerelemekből összerakható és mobil változatban, üzemük pedig lehet folyamatos, szakaszos, illetve nyugvóágyas és tételenként szárító megoldású.

Magyarországon a szemestermény-szárítók használata és gyártása a nagyüzemi kukoricatermelés kialakulásával és a morzsolásos betakarítás elterjedésével az 1960-as és 70-es években vált szükségessé.

A szárító géppark gyakorlatilag két jellemző csoportba tartozott, melyek nagy része ma is használható állapotban van. Létesítésükre elsősorban a nagy tömegû és viszonylag magas betakarításkori nedvességtartalmú kukorica szárítása érdekében került sor, de felhasználhatók valamennyi szemes termény (kalászos gabonafélék, ipari növények) szárítására is.

A létesített mintegy 1200 darab hagyományos szemestermény-szárító közül mintegy 1000 darab volt a B1-15-ös típus, a többi DSZP, Sirokko és egyéb változatok.

Többségében gravitációs rendszerû toronyszárítók (1. ábra) létesültek, melyeknél a szárítandó termény a nehézségi erő hatására csörgedezve halad lefelé a szárítótorony (akna) belsejébe. Sebességét a legalul elhelyezett kitároló-berendezés beállított teljesítménye határozza meg. A szárítóközeg kényszerítve van arra, hogy mintegy 15–30 cm-es terményrétegen áthaladjon, mielőtt a szabadba távozik (1. ábra, c. részlet). A csatornák keresztmetszete lehet állandó, vagy az áramlás irányában változó. Ezen hagyományos csörgedeztető rendszerû szárítók hátránya, hogy túl magas a fajlagos energiafelhasználásuk (5–5,5 MJ/kg víz, esetenként a 6 MJ/kg víz értéket is elérheti). Továbbá jelentős a termény nedvességtartalom eltérése, és főként túlszárítás esetén fennáll a termény túlmelegedése, ami minőségkárosodással járhat.

A nagyteljesítményû hagyományos szárítóberendezések átlagos életkora elérte a 20 évet és a nem megfelelő karbantartás, az elhúzódó felújítások következtében üzembiztonságuk sokszor nem megfelelő.

A rendszer és gazdasági szerkezetváltás következtében az újonnan létesített viszonylag korszerû szárítóberendezések teljesítménye többségében a kis- és közepes kategóriába tartozik. A megvalósult 400–450 szárítótelep közül mintegy 100 sorolható a korszerû automatikus vezérlésû nagy teljesítményûek közé. Ezeknél a recirkulációs, vagy egyéb hővisszanyeréses szárítási technológia 25–30%-kal javítja az energiafelhasználási mutatót. A legutóbbi időszakban évente 15–20 szárítóberendezést helyeztek üzembe, ami az elvárható igényeket, de még a tervezett fejlesztéseket is messze alulmúlja.

Jelenleg Magyarországon körülbelül 1500 darab üzemelő szárítóberendezés található, melyek többsége korszerûtlennek minősíthető. A korszerûsítés a meglévő géppark rekonstrukciós átalakításával, illetve új, megfelelő színvonalú korszerû szárítók üzembe állításával valósítható meg. Hazánkban mind a két törekvés megfigyelhető.

Az üzemelő szárítóberendezések rekonstrukciós átalakítása
Az üzemelő szárítóberendezések rekonstrukciós átalakítására elsősorban az energiaár-növekedés következtében került sor. Cél elsősorban a szárítási energiaigény csökkentése, de egyes változatoknál a terménykímélő szárítás is megvalósult egyben. Néhány esetben a fosszilis energiahordozók kiváltására is sor került kísérletképpen.

A rekonstrukciós átalakításokkal a magas fajlagos energiafelhasználást igyekeztek csökkenteni, elsősorban a nagyszámú B 1-15 típusú keresztáramú szárítónál. Több olyan légvezetés módosítás és egyben változtatás valósult meg, melyekkel 15–35%-kal sikerült a fajlagos hőfelhasználást mérsékelni. E tárgyban több szabadalmaztatott megoldás született, melyek részletes felsorolásától eltekintünk. Ezen rekonstrukciós megoldások nem minden esetben váltották be a hozzájuk fûzött reményeket. Az energia-felhasználási mutatók javultak ugyan, de több esetben csökkent a teljesítmény valamint nőtt a tûzveszély.

Miután jelenleg is jelentős számú B 1-15 típusú szárító van üzemben, ezek korszerûsítése – már csak ha az említett levegőtisztasági törvény 2007. évi bevezetésére gondolunk – elodázhatatlan feladat. Erre ismertet két lehetőséget az IKR részéről Antos Gábor az elmúlt hónapi számban. (Agro Napló 2006/5). Különösen a második – igaz költségesebb megoldás – emelhető ki, ahol a szívott rendszerre történő átalakítással a hûtőlevegő hő – hasznosítására is sor kerülhet. A beépítésre kerülő TC 30 típusú porleválasztó ciklonnal rendelkező turbóventilátorok biztosítják a szigorodó környezetvédelmi normák betartását is.

Új, korszerû, energiatakarékos szárítóberendezések
A rekonstrukciós átalakításokkal párhuzamosan megkezdődött új szárítógéptípusok hazai fejlesztése, licenc alapján néhány típus gyártása. De a hazai kínálatba az európai és tengerentúli szárítók különböző változatai szintén kivétel nélkül megtalálhatók, illetve elérhetők. A hazai fejlesztések közül kiemelhető például a B2-15 és SIROKKÓ 2000, majd B3-21 típus.

A mai kínálat a kis üzemméretek ajánlott kis teljesítményû tételes, esetenként folyamatos üzemû szárítóktól a legkorszerûbb energiatakarékos, nagy teljesítményû, automatikus vezérlésû berendezésekig terjed. Természetesen ezek között olyanok is találhatók, melyek mûködési rendszerüket tekintve egyáltalán nem különböznek a korábbi korszerûtlen, egyszerû légátvezetéses keresztirányú szárítóktól.

Gazdag választék részletes ismertetésére nem vállalkozhatunk, a következőkben a különböző rendszerekből csak egyet-egyet mutatunk be példaképpen.
A kis- és közepes gazdaságoknak szánt kis teljesítményû tételes szárítók egy része (GSI, PEDROTTI, MECMAR stb.) viszonylag kedvező energiafelhasználású vastagrétegû változatok (például a 2. ábra).

A kisebb teljesítményûek között megemlíthetők a vízszintes elrendezésû kaszkád rendszerûek (GSI-Competitor, C-2140 EE, GSI Portable), melyek egyszeri keresztirányú légátvezetéses változatok. Közöttük tételes és folyamatos üzemûek is megtalálhatók. Itt szeretnénk megjegyezni, hogy több gyártó kínál csörgedeztető rendszerû aknás, vagy toronyszárítókat is, úgynevezett farmer méretben. Ezeknél, a kis teljesítményû változatoknál a nagyobbakra jellemző hővisszanyeréses, energiatakarékos üzem általában nem valósul meg.

A folyamatos üzemû, nagy teljesítményû kategóriában két csoport különíthető el markánsan egymástól. Az úgynevezett hengeres gyûrûaknás szárítók (3. ábra), (például GSI, MEYER, HEVESGÉP, ZIMMERMAN) vastagabb terményrétegû keresztáramú szárítók, melyeknél a hûtőlevegő hőhasznosítása megvalósítható.

Eleve alacsonyabb vízelvonásra méretezett szárítóváltozatokkal kapcsolatban meg kell említeni, hogy nem teljesen univerzálisak. Vásárlásnál a perforáció (lyukak) méretét a szárítandó termény mérete szerint kell kiválasztani. Jelentős a kínálat a hagyományosnak tekinthető csörgedeztető rendszerû aknás szárítókból. Ezek nagy részénél a hûtőlevegőn kívül a szárítózóna alsó részéből kilépő levegő visszavezetése (recirkuláltatása) is megtörténik, így a fajlagos hőfelhasználási értékük (3,8–4,2 MJ/kg víz) alapján energiatakarékos csoportba sorolhatók. Ilyenek a STELA, CIMBRIA, LAW és PETKUS változatok.
A különböző szárítógép gyártók egyes típusokat a közepes teljesítménykategóriában is készíti mobil, illetve áttelepíthető változatban (4. ábra). Itt ki lehet emelni például a STELA UNIVERSAL típust (5. ábra), mellyel el lehet kerülni az építési-engedélyezési eljárást, valamint a helyszíni szerelési feladatok nagy részét. Speciális szállítótrélerrel a helyszínre szállítás után 15 perc alatt – akár a régi lebontott szárító helyére is – felállítható.

Korszerû szemestermény-szárítókkiválasztásának szempontjai, fejlesztési irányok
A szemestermény-szárítók korszerûségét számos kívánalom, és ezek minél teljesebb körû kielégítése jelenti.

Ezek közül a legfontosabbak a következők:

• energia- és költségtakarékos üzemû legyen,
• terménykímélő, minőségmegóvó szárítást valósítson meg,
• feleljen meg a környezetvédelmi előírásoknak,
• üzemük megfelelő szinten automatizált legyen.

Mivel Magyarországon az üzemek termelési szerkezetében a napraforgó és a repce is jelentős helyet foglal el, és ez a következő időszakban a növényi hajtóanyag-előállítás miatt még fokozódni fog, ezért a korszerû szárítóberendezésnek univerzálisnak kell lenni. Így a normál szárítási üzemmód (kukorica) mellett, úgynevezett olajos mag, valamint tételes, vagy szellőztetéses üzemmódra történő átállítás lehetősége is követelményként jelentkezik.

A környezetvédelmi elvárások közé soroljuk a szennyezőanyag-kibocsátáson túl a zajhatást is. A szennyezőanyag-kibocsátás jelentős mértékû csökkentése szívott rendszerû szárítóknál valósítható meg könnyebben. Egyik lehetőség a fentiekben említett, a Bábolna szárítók korszerûsítésénél tervezett Turboclean, vagy a Cimbria cég által szabadalmaztatott Cyclofan típusú porleválasztós turboventilátorok alkalmazása. Másik lehetőség a viszonylag drága aktív porszûrők, vagy egyszerûbb por-léha kiszívásgátlók beépítése. A nyomott légáramú rendszereknél viszont gyakorlatilag lehetetlen a por-léha kiválasztás. Ilyen szempontból külön kell megítélni a szintén nyomott rendszerû gyûrûaknás szárítókat. Ezeknél kisebb a kilépő levegő sebessége, és a perforáció is meghatározza a kifújható szemcsék méretét. Vizsgálat döntheti el, hogy ezzel teljesíthetők-e a szigorodó normák, a porkibocsátás a megengedhető határértéket nem lépi-e túl.

Az energia- és költségtakarékos üzemmód feltételez valamilyen hővisszanyerési megoldást. A korszerûnek tekinthető újabb szárítóknál a hûtőlevegő, vagy a hûtő és a szárítózóna alsó szakaszából kilépő alacsony páratartalmú levegő együttes visszavezetésére kerül sor a kazántérbe, illetve a meleglevegő elosztó térbe. Egyes változatoknál a hûtőszekció mérete is változtatható, így alkalmazkodni lehet az eltérő hûtőkapacitási igényekhez. 

A 6. ábrán bemutatott szabadalmaztatott rendszernél a visszavezetett levegőt részben, vagy egészben lehet az alsó szárítózónához visszavezetni. Ezzel az energiatakarékosság mellett a terménykímélés is megvalósul, a magvak alacsonyabb hőmérséklettel érkeznek a hûtőzónába, így a hőmérsékletkülönbség okozta sokkhatás kisebb mértékû lesz. Hasonló hatás érhető el a hûtő- és szárítózóna közé beiktatott pihentetőzónával, valamint az osztott szárítózónás változatokkal, melyek az alsó szárítózónánál eleve alacsonyabb szárítólevegő hőmérséklettel dolgoznak. Felvetődött a szárító- és hûtőtorony külön választása. A pihentetés és egalizálás után a legnehezebben elvonható utolsó néhány % nedvesség a terményben lévő hőmennyiség felhasználásával feltételezhetően kíméletesebben távolítható el. Ilyen megoldást kísérletképpen megvalósítottak Magyarországon is. Szintén kíméletes szárítás céljából építenek be egyes korszerû változatoknál növelt térfogatú fogadószekciót. Az úgynevezett puffertárolóban – különösen hidegebb őszi időszakban – diffúziós úton előmelegszik a termény, kiizzadva javul a kezdeti vízelvonás, és csökken a hőstresszből adódó káros hatás.

A terménykímélő, minőségmegóvó szárítás feltétele továbbá, hogy a maghőmérséklet ne haladja meg a kritikusnak kimondható 60 °C-ot. Ehhez részben a szárítólevegő hőmérsékletét kell helyesen megválasztani, illetve kerülni kell a jelentős túlszárítást. Az új, korszerû szárítóberendezések a fentiek miatt a korábbinál alacsonyabb szárítólevegő-hőmérsékleten üzemelnek. A szerkezeti kialakítástól függően kukoricánál 80–100 °C (maximum 110 °C) javasolható.

A szárítók üzemének automatizálása ma még nem általános. A szárítási folyamatok részbeni vagy teljes vezérlése többnyire hőmérsékletmérésen alapul. Néhány vezérlőautomatánál a maghőmérséklet mérése mellett a bejövő termény nedvességtartalmára a kilépő levegő paramétereiből következtetnek, és ez alapján vezérlik a kiadagolást. A termény folyamatos nedvességmérésen alapuló korábbi automatizálási megoldások – elsősorban az érzékelő szenzorok hibái miatt – nem váltak be a gyakorlatban.
A STELA cég 2000-ben jelent meg egy új fejlesztéssel, amely közvetlen nedvességmérésen alapuló on-line vezérlést valósított meg. A rendszerben alkalmazott radarhullám terjedésén alapuló nedvességmérés-elv az eddigieknél jóval pontosabb mérést és ürítésszabályozást tesz lehetővé. A vezérlést két szonda végzi, melyek a szárítózóna közepén, illetve az ürítőkúpban vannak elhelyezve.

A fentiekben bemutatott szárítók gyakorlatilag kivétel nélkül alkalmasak a vetőmagvak szárítására is, természetesen a megfelelő technológia betartása mellett. Ilyen szempontból a könnyen tisztítható, kis teljesítményû tételes szárítók előnyösebbnek tûnnek, a fajtakeveredés könnyebben elkerülhető. A nagyobb teljesítményû változatok közül a minőségmegóvó szárítást megvalósítók a legmegfelelőbbek. A biológiai érték megóvása érdekében a szárítólevegő hőmérsékletét gondosan kell beszabályozni, értéke a 40 °C-ot semmilyen körülmények között ne lépje túl. Az említett fejlesztésekkel mindinkább biztosíthatók a vetőmagszárítás minőségi követelményei.

Ismét visszautalnánk a múlt hónapi számban megjelent hírekre. Az IKR Rt.-nél megtörtént egy új Bábolna szárító (B3-15 típus) kifejlesztése, melyet az ősz folyamán Magyarhomorogon fognak bemutatni és tesztelni. Az előzetes hírek alapján az a következtetés vonható le, hogy a fejlesztés során a fenti szempontok csaknem mindegyikét figyelembe vették. Így egy korszerû energiatakarékos és terménykímélő, recirkulációs rendszerû aknás szárítóval gazdagodhat a hazai kínálat, melynél teljesíthetők lesznek a porkibocsátásra vonatkozó EU-s előírások.

Olajos magvak (napraforgó, repce) szárítása
Az olajos magvak szárítása nagy körültekintést igényel, az ajánlott technológiát szigorúan be kell tartani. Minderre a fokozott tûzveszély miatt, valamint a beltartalmi és biológiai értékek megőrzése érdekében van szükség.

Egymenetes betakarítás esetén a repcénél is szükség van általában a mesterséges szárításra, ugyanis 10–12%-os nedvességtartalmú termény tárolható be. Amennyiben a betakarított mag nedvességtartalma

13–15%, úgy a szárítás elvégezhető környezeti levegővel is. Ilyenkor a tisztítórendszeren történő kétszeres átvezetéssel is eltávolítható a felesleges víztartalom. Természetesen a 17–18%-os nedvességtartalmú terményt már meleglevegős szárítással, lehetőleg 40°C-nál nem magasabb hőfokú szárítólevegővel célszerû szárítani. Egyszeri átengedéssel 5–6% nedvességtartalom-csökkenés érhető el ezzel a szárítási technológiával.

A betakarításkori 15–18% nedvességtartalmú napraforgót minimum 10% nedvességtartalmúra kell szárítani. Gazdaságossági, biztonsági és tárolási szempontokat is figyelembe véve a 8–9% nedvességtartalomra történő szárítás tekinthető optimálisnak. A szárítólevegő hőmérséklete semmilyen körülmények között se lépje túl a 60 °C-ot. Célszerû a szárítást 50 °C-on lassabban, egyúttal biztonságosabban elvégezni. Amennyiben vetőmagcélú felhasználásra termelt napraforgóról van szó, a szárítólevegő hőmérséklete maximum 40 °C lehet.

A biztonság fokozása érdekében az újabb korszerû szárítóberendezéseknél külön „olajosmag-üzem” beállítására van mód. Ilyenkor a hûtőrészben a távozó levegő visszavezetése a recirkulációs rendszerû szárítóknál is elmarad. Fontosnak tartjuk megemlíteni, hogy az olajos magvak szárítására az adott szárítótípusok gépkönyveiben általában részletes útmutatás található. Az ott közöltek betartása az üzemeltetők jól felfogott érdeke kell, hogy legyen.

Az üzemeltető számára figyelembe veendő célszerû (szinte követelményszintû) javaslat

• Kerüljük a nagyon eltérő nedvességtartalmú és száradási tulajdonságú termények egyidejû betáplálását. Ez részben megfelelő üzemszervezéssel, esetleg iker fogadógarattal megvalósítható.
• Elkerülendő a termény túlszárítása. Amennyiben a szárítózóna alsó szakaszán a kilépő levegő hőmérséklete (például a kukoricaszárítás) a 70 °C-ot meghaladja, biztosak lehetünk, hogy túlszárítás következett be, ami energetikai és beltartalmi szempontból is hátrányos. Amennyiben ez előfordul, az ürítés gyorsításával, vagy a szárítólevegő hőmérsékletének csökkentésével kell beavatkozni.
• Ügyeljünk a rendelkezésre álló mûszerek megbízhatóságára, üzembiztonságára. Törekedni kell a szubjektív tényezők minél nagyobb fokú kiküszöbölésére (például különböző szintû automatikák beépítésével).
• A szárítók kiszolgálásánál a folyamatos üzemeltetés feltételét biztosítani kell.
• Az üzembiztonság növelése érdekében a szárító tisztításáról folyamatosan gondoskodni kell.

Szemestermény-szárítók üzemeltetési jellemzői
A szemestermény-szárítók üzemeltetését végző szakembereknek általában a következő jellemzők ismeretére, illetve azok meghatározására lehet szüksége: a szárított végtermék tömege, a vízelpárologtató-teljesítmény, a fajlagos hőfelhasználás értéke és a szárító tömegteljesítménye.

A szárított végtermék tömegét (m2) gyakran számítással kell meghatározni a behozott nedvestermény-tömegének (m1) és nedvességtartalmának (w1), valamint a szárítóból kijövő termény nedvességtartalmának (w2) ismeretében. Miután a szárazanyag-tömege a szárítás során nem változik, felírható:

          , illetve            

A konkrét számítást végezhetjük tömegértékek (kg vagy t), illetve tömegáramok (kg/h vagy t/h) felhasználásával is.

Az időegység alatt a szárítóban elpárologtatott víz tömegét (melp.) a következő módon határozhatjuk meg:

        ,illetve   

A szárítóberendezés fajlagos hőfelhasználásán az 1 kg víz elpárologtatására fordított hőmennyiséget értjük. Meghatározása tüzelőanyag-fogyasztás és a vízelpárologtató teljesítmény ismeretében a következőképpen történik:

Ahol:
q – fajlagos hőfelhasználás [kJ/kg víz]
mta – tüzelőanyag-fogyasztás [kg/h]
H – tüzelőanyag fûtőértéke [kJ/kg]

A fajlagos hőfelhasználás mértéke a szárítóberendezés üzemeltetésének energetikai színvonalát határozza meg. Gyakorlati értéke – mint látható volt – a hagyományos szárítóknál eléri az 5000–5500 kJ/kg víz értéket is. A korszerû energiatakarékos szemestermény-szárítóknál ez az érték 3600–4200 kJ/kg víz, amit a környezeti levegő hőmérséklete is jelentősen befolyásol.

Elsősorban önköltségszámítási célokra használják még a gyakorlatban az 1 t szárított terményre jutó úgynevezett fajlagos tüzelőanyag-fogyasztást.

Meghatározása:

Ahol:
qta – fajlagos tüzelőanyag-fogyasztás [kg/t]
m2 – szárított termény tömegárama [t/h]

A cikk szerzője: Dr. Kacz Károly