Sušenje žitarica jedan je od energetski najzahtjevnijih procesa u poljoprivrednoj proizvodnji. Drastično povećanje cijene prirodnog plina kao fosilnog energenta značajno je utjecalo na troškove obrade i proizvodnje osušenih poljoprivrednih proizvoda te na njihovu prodajnu cijenu. Kako bi se racionalizirali energetski troškovi, osim energetske učinkovitosti koja proizlazi iz konstrukcijskih rješenja novih generacija sušara, potrebno je veliku pažnju posvetiti i pravilnom načinu upravljanja i rada postrojenja. Ovaj pregled želi upravo na to ukazati.
Agrofizičke i biološke osnove sušenja
Tijekom procesa sušenja potrebno je mijenjati temperaturu medija, odnosno temperaturu materijala koji se suši. U pravilu se proces započinje višim temperaturama, koje se zatim postupno smanjuju i na kraju održavaju na stalnoj razini tijekom duljeg vremena.
Poznato je da temperatura materijala koji se suši pred kraj procesa vrlo snažno približava temperaturi medija za sušenje. Primjerice, zrno kukuruza – osobito u završnoj fazi sušenja – vrlo je osjetljivo na visoke temperature. Idealno bi bilo da se tijekom uklanjanja vlage temperatura sušenja prilagođava potrebama materijala tako da temperatura zrna ostane oko 50–55 °C, odnosno u blizini granice oštećenja koja iznosi približno 60 °C.
Svaki biološki materijal ima svoju tzv. biološku temperaturnu optimalu. Prekoračenjem te granice ubrzavaju se biokemijski procesi, ali dolazi i do oštećenja materijala, odnosno pojave Maillardove reakcije (smeđenja). Iskustva pokazuju da je intenzitet tamnjenja povezan sa sadržajem proteina i lipida. Što je viši sadržaj proteina u materijalu koji se suši, to je intenzivniji proces tamnjenja.
Učinkovita priprema i čistoća mase zrna
Čišćenje prije sušenja poboljšava tehnološka svojstva proizvoda, povećava kapacitet transportnih uređaja i same sušare te smanjuje potrošnju toplinske energije, budući da se ne suše nečistoće i dijelovi koji nemaju vrijednost za proces sušenja. Dio odvajanja stranih primjesa iz zrna obavlja već kombajn tijekom žetve, dok drugi dio obavljaju specijalni uređaji za čišćenje i selektiranje koji su sastavni dio sušarsko-skladišnih postrojenja.
Za siguran i učinkovit rad sušarskih postrojenja nužna je primjena kvalitetnih, pouzdanih i dovoljnog kapaciteta stroja za čišćenje. Za procese odvajanja koriste se univerzalni strojevi za čišćenje zrna koji kombiniraju sita i strujanje zraka, a mogu biti izvedeni kao ravna ili cilindrična sita.
Postupak čišćenja najčešće se provodi u najmanje dvije faze – predčišćenje i završno čišćenje. Predčistači se moraju podesiti tako da iz proizvoda za sušenje uklone klipove kukuruza, ostatke biljaka, lomljeni materijal i komuške, kako bi se osigurali nesmetan rad sušare i protupožarna sigurnost. Odvajanje lomljenog i laganog zrna nakon sušenja zadatak je završnog čistača. Ako se te nečistoće ne uklone, povećavaju otpor strujanja zraka kroz masu zrna, a time i potrošnju energije ventilatora.
Osim toga, tijekom skladištenja takve nečistoće mogu povećati opasnost od razvoja plijesni. Zbog toga je učinkovitost predčišćenja iznimno važna za ekonomičan rad sušare.
Automatska regulacija vlage i izbjegavanje presušivanja
Regulacija vlage usko je povezana s optimizacijom toplinske energije tijekom sušenja i sprječava da proizvod bude presušen ili nedovoljno osušen.
U zonama sušenja postavljaju se različiti senzori (primjerice senzori koji iz temperature zraka između zrna izračunavaju vlagu ili senzori koji rade na principu radarskih valova) koji kontinuirano mjere sadržaj vlage u proizvodu. Sustav zatim automatski regulira plamenik tako da proizvod može napustiti sušaru tek kada dosegne unaprijed zadanu razinu vlage.
Podaci se prenose u središnju jedinicu, a upravljački sustav prema potrebi intervenira u proces sušenja. Kod trakastih sušara reguliraju se brzina trake i temperatura toplog zraka, dok se kod vertikalnih sušara reguliraju intenzitet pražnjenja i temperatura medija za sušenje.
Vrijednosti koje je postavio operater mogu se u svakom trenutku pratiti i kontrolirati na monitoru. Ujednačenost sušenja može se održavati unutar raspona od ±0,3 %. Podaci povezani sa sušenjem (temperatura, tlak, sadržaj vlage itd.) mogu se spremiti u Excel datoteku ili poslati izravno e-mailom.
Regulirajući plamenik
Ovakav plamenik predstavlja energetski učinkovito i potpuno automatizirano rješenje koje radi na principu kontinuirane regulacije i prethodnog te naknadnog miješanja zraka. Odlikuju ga stabilan plamen, siguran rad, dug vijek trajanja, jednostavna konstrukcija i niska emisija štetnih tvari.
Širina plinskog plamenika prilagođena je širini zračnog kanala, zbog čega se zrak ravnomjerno zagrijava po cijelom presjeku kanala, bez potrebe za dodatnim pločama za homogenizaciju topline. Temperatura ulaznog zraka jednaka je u svim dijelovima kanala, a budući da se zrak kreće jednakom brzinom, sušenje postaje ujednačeno i homogeno. U plameniku dolazi do optimalnog miješanja plina i zraka te optimalnog izgaranja, jer količina zraka koja ulazi u sustav odgovara potrošnji plina.
Regulirani protok zraka i moderna ventilacijska tehnika
Moderne sušare za žitarice, umjesto jednog velikog radijalnog ventilatora, koriste više manjih aksijalnih ventilatora ugrađenih modularno po visini sušare. Takvim rješenjem postiže se ravnomjerniji protok zraka i manja potrošnja električne energije. Dodatna prednost je mogućnost regulacije kapaciteta svakog ventilatora prema različitim temperaturnim i ventilacijskim zahtjevima pojedinih zona sušare.
Svaki ventilator može biti opremljen vlastitim sustavom za odvajanje prašine, čime se emisija prašine svodi na vrlo nisku razinu.
Učinkovito iskorištavanje topline zraka za sušenje
Energetski učinkovite sušare danas uglavnom koriste sustave povrata topline, odnosno sistem recirkulacije topline. Povrat topline ostvaruje se kada se zrak koji prolazi kroz sloj proizvoda u zoni hlađenja ili donjoj zoni sušenja zagrije. Taj zagrijani zrak, koji ima povoljnu temperaturu i vlagu za proces sušenja, vraća se izravno proizvodu ili u kotlovski prostor sušare gdje se miješa s primarnim zrakom za sušenje te ponovno ulazi u zonu sušenja.
Takvim rješenjem moguće je značajno smanjiti energetske troškove. Prema iskustvima iz prakse, potrošnja toplinske energije može se smanjiti za 20–30 % zahvaljujući povratu topline.
Toplinski izolirane zračne komore i važnost održavanja
Topla zračna komora koja transportira zagrijani medij za sušenje, uz odgovarajuću toplinsku izolaciju (najčešće kamenu vunu), može omogućiti približno 2–5 % uštede toplinske energije u odnosu na tradicionalna rješenja. Preporučuje se i izolacija kanala hladnog zraka te odvoda dimnih plinova radi zadržavanja topline i smanjenja energetskih gubitaka.
Čišćenje i održavanje izuzetno su važni za dug životni vijek sušare i smanjenje potrošnje energije. To uključuje održavanje ventilatora, podmazivanje ležajeva, čišćenje prije i nakon rada te druge servisne zahvate. Većina požara u sušarama nastaje upravo zbog zanemarenog održavanja, zbog čega je redovito i stručno održavanje neophodno.
Alternativni izvori energije
Smanjenje troškova rada moguće je postići većim ulaganjima u korištenje biomase (nusproizvodi iz sušara, kukuruzovina, energetska vrba, energetska trska), geotermalne energije i otpadne topline, čime se smanjuje ovisnost o fosilnim gorivima. Već postoje funkcionalne alternativne tehnologije sušenja koje koriste takve izvore energije.
Sastavni dio takvih sustava je hibridni prijenosnik topline koji potrebnu energiju za sušenje, uz prirodni plin, djelomično ili potpuno osigurava iz obnovljivih izvora energije. U tim sustavima kotao za toplu vodu i pripadajući izmjenjivač topline voda-zrak imaju kompaktnu izvedbu koja omogućuje učinkovito korištenje cijelog presjeka kanala za zrak za sušenje.
