Determination of the dielectric loss factor of a grain-air mixture of wheat | Определение фактора диэлектрических потерь зерновоздушной смеси пшеницы

English. The paper presents the data on the energy intensity of the heat treatment of grain during post-harvest processing caused by both the cost of energy and the grain moisture content. The development of processing modes using electrical technologies, in general, and electromagnetic fields, in particular, can make it possible to reduce the cost of these processes. Heat treatment is applied to the grain of various crops at the stages of drying, disinfection, preparation for feeding, etc. When developing them, it is necessary to take into account the types of applied electrical technologies, such as, for example, infrared fields, microwave fields, etc. (Research purpose) To determine the dielectric properties (dielectric loss coefficient) of a wheat grain-air mixture with a moisture content of 11-30% with a layer density of 220-660 kilogram per cubic meter. (Materials and methods) The authors present a diagram of a laboratory installation, carried out experimental studies to determine the dielectric loss coefficient of a fluidized bed of wheat grain. (Results and discussion) The authors conducted a two-factor experiment to determine the effect of moisture and density of a grain bulk on the dielectric loss factor, which determines the power absorbed from the microwave source. As a result, they obtained the studied relationships. (Conclusions) It was found that the dielectric loss coefficient at a grain moisture content of 11-30% is in the range of 0.18-0.42 for a dense grain bed of 660 kilogram per cubic meter, 0.06-0.15 for a fluidized bed (440 kilogram per cubic meter); and for a weighted bed (220 kilogram per cubic meter) 0.1-0.3. The authors calculated a dependence of the dielectric loss coefficient of a wheat grain-and-air layer on the grain moisture content and the layer density, which can be described by a polynomial model of a second power. The study showed that fluidization of the grain bed increases the efficiency of the microwave field, as due to a decrease in the dielectric loss coefficient, the depth of field penetration into the layer increases. It is recommended to use the microwave field in a dense bed of grain when drying wheat, thus reducing moisture from 16 to 14%.

Russian. Показали, что энергоемкость процессов тепловой обработки зерна после уборки зависит как от стоимости энергоносителей, так и от связи влаги в зерне. Выявили, что снизить себестоимость указанных процессов можно, используя электротехнологии, в частности электромагнитные поля. При разработке режимов обработки необходимо учитывать виды применяемых электротехнологий, таких как инфракрасные поля, поля сверхвысокой частоты. Цель исследования - определить зависимость коэффициента диэлектрических потерь зерновоздушной смеси от влажности пшеницы (в диапазоне 11-30%) при плотности слоя 220-660 кг/м3. Привели схему лабораторной установки. Выполнили экспериментальные исследования по определению фактора диэлектрических потерь псевдоожиженного слоя зерна пшеницы. Провели двухфакторный эксперимент по определению влияния влажности и плотности зерновой насыпи на фактор диэлектрических потерь, который позволяет установить поглощаемую от микроволнового источника мощность. Получили искомые зависимости. Выявили, что коэффициент диэлектрических потерь при влажности зерна 11-30% находится в диапазоне 0,18-0,42 для плотного зернового слоя 660 кг/м3; 0,06-0,15 - для псевдоожиженного слоя (440 кг/м3); 0,1-0,3 - для взвешенного (220 кг/м3). Установили зависимость коэффициента диэлектрических потерь зерно-воздушного слоя пшеницы от влажности зерна и плотности слоя, описали ее полиномиальной моделью второй степени. Показали, что псевдоожижение зернового слоя повышает эффективность воздействия микроволнового поля, так как вследствие снижения коэффициента диэлектрических потерь увеличивается глубина проникновения поля в слой. Рекомендовали применять микроволновое поле в плотном слое зерна при досушивании пшеницы, уменьшая влажность с 16 до 14%.