تجفيف الحبوب

تشير طرق التجفيف داخل المخزن إلى عمليات تجفيف الحبوب وتخزينها في نفس الحاوية. يُعد التجفيف بدرجة حرارة منخفضة، المعروف أيضًا بالتجفيف القريب من درجة حرارة المحيط، أحد هذه الطرق. تؤثر أربعة عوامل رئيسية على التجفيف بدرجة حرارة منخفضة: تقلبات الطقس، ومحتوى الرطوبة في المحصول، وتدفق الهواء في صومعة التخزين، وكمية الهواء الساخن. ^{[ 9 ]} صُممت معظم مجففات درجات الحرارة المنخفضة لتجفيف الحبوب بأبطأ ما يمكن مع تقليل التلف إلى أدنى حد. يُقترح أن تعمل أنظمة التجفيف بدرجة حرارة منخفضة على النحو الأمثل عندما يتراوح متوسط ​​درجة الحرارة اليومية بين 30 و50 درجة فهرنهايت (-1 إلى 10 درجة مئوية) . بدلاً من التحكم الدقيق في درجة حرارة هواء التجفيف، يركز التجفيف بدرجة حرارة منخفضة بشكل أساسي على إدارة الرطوبة النسبية لتحقيق محتوى رطوبة متوازن وموحد (EMC) عبر جميع طبقات الحبوب. ^{[ 10 ]}  

تستغرق عملية التجفيف بدرجة حرارة منخفضة عادةً من خمسة أيام إلى عدة أشهر، وذلك تبعاً لعدة عوامل متغيرة كالأحوال الجوية، ومعدل تدفق الهواء، ومحتوى الرطوبة الأولي، وكمية الحرارة الإضافية المستخدمة. ويُعدّ تدفق الهواء عاملاً حاسماً في هذه العملية، إذ قد يؤدي نقصه إلى تلف الحبوب قبل اكتمال عملية التجفيف.

من خلال دمج هواء ساخن إضافي (مثلًا من مصادر الغاز المسال أو الكهرباء أو الطاقة الشمسية)، يمكن التحكم بشكل أفضل في الرطوبة النسبية لهواء التجفيف لتحقيق نسبة الرطوبة المطلوبة. تُستخدم مجففات الهواء الساخن عادةً عندما تتجاوز الرطوبة النسبية المحيطة 70%. في مجففات التسخين الكهربائية، يُوضع سخان كهربائي مقاوم عادةً قبل المروحة لتسخين تيار الهواء. في بعض الحالات، يُستخدم جهاز قياس الرطوبة للتحكم في السخان. أما في مجففات التسخين الشمسية، فيمر هواء التجفيف أولًا عبر مُجمِّع شمسي ليتم تسخينه (مما يؤدي عادةً إلى ارتفاع درجة حرارته من 5.6 إلى 6.7 درجة مئوية) ، ثم يدخل إلى الحاوية عبر المروحة والمحرك.  

تشمل مزايا التجفيف في درجات حرارة منخفضة أثناء التخزين سرعة ملء الصوامع، والحفاظ على جودة المنتج، وتقليل متطلبات المعدات. أما عيوبه فتتمثل في طول مدة التجفيف، واستهلاك الطاقة الكهربائية في حال استخدام التسخين الكهربائي، والحاجة إلى مهارات إدارية عالية، وتفاوت نسبة الرطوبة في المحصول.

يشير التجفيف متعدد الطبقات إلى الطرق التي تستخدم حرارة الضغط المنخفض أو الغاز الطبيعي لتجفيف الحبوب (غالباً الذرة ). وبالمقارنة مع طرق التجفيف منخفضة الحرارة، يستخدم التجفيف متعدد الطبقات درجات حرارة أعلى، مما يؤدي إلى تقليل مدة التخزين المسموح بها.

التجفيف متعدد الطبقات بدون تقليب هو أسلوب أساسي يتم فيه إدخال تيار هوائي، مُسخّن بواسطة موقد غاز منخفض الضغط، إلى الحبوب بواسطة مروحة. عادةً، يُحافظ على ارتفاع درجة الحرارة بعد موقد الغاز منخفضًا لمنع جفاف الحبوب الزائد في الطبقات السفلية من الصومعة. بمجرد أن تجف الحبوب في الصومعة بشكل كافٍ، يُطفأ الموقد، وتستمر المروحة في العمل لتبريد الحبوب إلى درجة حرارة الغرفة. تشمل مزايا التجفيف متعدد الطبقات بدون تقليب الحد الأدنى من التعامل مع الحبوب وإمكانية استخدام الصومعة كمجفف ومخزن في آن واحد. أما عيوبه فتشمل بطء معدلات التعبئة واحتمالية جفاف الطبقات السفلية بشكل زائد. ^{[ 8 ]}

لا يُحسّن التجفيف متعدد الطبقات مع التقليب من تجانس التجفيف من الأعلى إلى الأسفل فحسب، بل يُقلل أيضًا من مقاومة تدفق الهواء في طبقة الحبوب. علاوة على ذلك، يمنع نظام التقليب الإفراط في التجفيف في الطبقة السفلية، ويحقق تجانسًا أكبر في محتوى رطوبة الحبوب في جميع أنحاء الصومعة. عند اكتمال التجفيف، يُطفأ الموقد بينما يستمر تشغيل المروحة والمحرك لضمان تجانس محتوى رطوبة الحبوب ودرجة حرارتها. تشمل مزايا إضافة التقليب منع الإفراط في التجفيف، وتسريع عملية التجفيف، وزيادة معدل التعبئة المسموح به. أما عيوب نظام التقليب فتتمثل في التكاليف الإضافية وانخفاض السعة الفعالة للصومعة.

التجفيف الدفعي في الصوامع هو أسلوب يستخدم صومعة لتجفيف الحبوب على دفعات. تُوضع كمية معينة من الحبوب، عادةً في طبقة بسمك 5 إلى 10 سم (2 إلى 4 بوصات)، في الصومعة، ثم تُجفف وتُبرد. بعد ذلك، تُزال الدفعة وتُكرر العملية. يستخدم التجفيف الدفعي في الصوامع عادةً صومعة ذات أرضية مثقبة بالكامل لتدفق الهواء. وبدون تقليب، تتوفر مجموعة واسعة من المعدات، ويمكن أن تعمل الدفعة كمجفف ومبرد في آن واحد. ومع ذلك، قد ينتج عن هذه الطريقة تدرج كبير في الرطوبة من الأعلى إلى الأسفل، مما يؤدي إلى ضياع الوقت أثناء التحميل والتفريغ. عند إضافة نظام تقليب، يتم التخفيف من مشكلة عدم تجانس محتوى الرطوبة؛ ومع ذلك، يمثل جهاز التقليب نفسه تكلفة إضافية. يمكن استخدام مجفف سقفي للتجفيف الدفعي في الصوامع لتقليل ضياع الوقت المرتبط بالتحميل والتفريغ. في هذه المجففات، تقع أرضية التجفيف أسفل سقف الصومعة، ويتم تركيب مروحة التجفيف والموقد في مكان مرتفع على جدار الصومعة. بعد اكتمال عملية التجفيف، تُنقل الحبوب إلى أرضية الصومعة العادية، مما يقلل وقت التفريغ. مع ذلك، لا تتمتع مجففات الصومعة ذات السقف عادةً بسعة تخزين كافية للحبوب الرطبة، كما أنها تتطلب تكاليف معدات أعلى.

يتكون العمود في هذا النوع من المجففات من صفيحتين فولاذيتين مثقبتين عموديتين، تحيطان عادةً بطبقة من الحبوب بسمك 30 سم تقريبًا. تكون سعة مجففات الدفعات العمودية صغيرة جدًا لتخزين الحبوب بكميات كبيرة. تشمل مزايا مجففات الدفعات العمودية (ذات الطبقة الثابتة) سهولة نقلها ووظيفتها المزدوجة كمجفف ومبرد. أما عيوبها فتتمثل في ضياع الوقت أثناء التبريد والتحميل والتفريغ، واحتمالية عدم تساوي توزيع الرطوبة بعد اكتمال التجفيف. عند استخدام مجفف دفعات عمودي معاد تدويره، يتم التخفيف من مشكلة تباين محتوى الرطوبة، ولكن عمليات المناولة الإضافية قد تزيد من خطر تلف الحبوب.

في مجففات التدفق المتقاطع، يكون تيار الهواء عموديًا على تدفق الحبوب. ونتيجة لذلك، غالبًا ما تُجفف الحبوب الأقرب إلى هواء التجفيف أكثر من اللازم، بينما قد تُجفف الحبوب على الجانب المقابل بشكل غير كافٍ. وبالتالي، يوجد تدرج في الرطوبة داخل كتلة الحبوب عند اكتمال التجفيف. عمليًا، تميل معدلات تدفق الهواء المنخفضة إلى التسبب في تباين أكبر في محتوى رطوبة الحبوب عبر العمود. ^{[ 11 ]}

في مجففات التدفق المتزامن، يتحرك كل من الحبوب والهواء في نفس الاتجاه، مما يعني أن الحبوب الأكثر رطوبة تتعرض للهواء الساخن. ومن المفترض أن تخرج الحبوب من منطقة التجفيف بدرجة حرارة ومحتوى رطوبة متجانسين. وتكون كفاءة الطاقة عادةً أفضل بنسبة 40% مقارنةً بمجففات التدفق المتقاطع. ومع ذلك، يجب أن يكون عمق طبقة الحبوب أكبر من 30 سم (12 بوصة) مقارنةً بأنواع التدفق المتقاطع. ونتيجةً لذلك، تكون متطلبات طاقة المروحة أعلى في هذا النوع من المجففات.

في مجففات التدفق المعاكس، يتحرك الحبوب والهواء في اتجاهين متعاكسين، مما يعني أن الحبوب الأكثر جفافًا تتعرض للهواء الأكثر سخونة. وكما هو الحال في مجففات التدفق المتزامن، يُفترض أن تغادر الحبوب منطقة التجفيف بدرجة حرارة ورطوبة متجانستين. وعادةً ما تكون درجات حرارة الهواء المُقترحة أقل من 82  درجة مئوية (180  درجة فهرنهايت) لأن الحبوب الأكثر جفافًا تكون أكثر عرضة للتلف الناتج عن الحرارة.