Охо­ло­д­жу­вальні ком­плек­си зер­на

Ме­тод охо­ло­д­жен­ня зер­на штуч­но охо­ло­д­же­ним повітрям дає змо­гу зберіга­ти йо­го й насіння олійних куль­тур із підви­ще­ною во­­ло­гістю впро­довж три­ва­ло­го ча­су. Крім то­го, що ме­тод зберігає якість зер­на і є еко­логічно чи­с­тим, він дає змо­гу змен­ши­ти енер­го­ви­т­ра­ти вдвічі-вчет­ве­ро порівня­но з ви­ко­ри­с­тан­ням тра­диційно­го ме­то­ду сушіння зер­на.

Вирішен­ня за­вдан­ня низь­ко­тем­пе­ра­тур­но­го зберіган­ня зер­на пов’яза­не з роз­роб­кою мобільних транс­порт­них хо­­­­ло­диль­ників із хо­ло­диль­ною по­­туж­ніс­­­тю від 50 кВт і більше. На­разі роз­ро­бок та­ко­го ти­пу хо­ло­диль­но­го об­лад­нан­ня в Ук­раїні не­має, а фак­тич­но єди­ний вітчиз­ня­ний ви­роб­ник та­ко­го об­лад­нан­ня — «Реф­ма» (Меліто­поль) — не по­вною мірою вирішує про­бле­ми пе­ре­хо­ду на еко­логічно без­печні ро­бочі ре­а­ген­ти, доз­во­лені до ви­ко­ри­с­тан­ня світо­вою спільно­тою.

Ідея ви­ко­ри­с­тан­ня штуч­но­го хо­ло­ду не но­ва — її вже дав­но за­сто­со­ву­ють за кор­до­ном у США, Німеч­чині, Японії, Ав­ст­ралії та інших ви­со­ко­роз­ви­ну­тих країнах. Фахівці Німеч­чи­ни й Чехії під­ра­­ху­ва­ли, що ви­ко­ри­с­тан­ня штуч­но­го хо­ло­ду для зберіган­ня зер­на підви­ще­ної во­ло­гості еко­номічніше, порівня­но із сушінням, на 25...30%. У Японії, на­при­клад, за­вдя­ки за­сто­су­ван­ню охо­ло­д­жен­ня три­валість зберіган­ня ри­су збільши­ли вдвічі, і те­пер цей термін ста­но­вить два ро­ки.

Вра­хо­ву­ю­чи, що Ав­ст­ралія ве­ли­ку кількість зер­на ек­с­пор­тує до Євро­пи, то для бо­роть­би з йо­го шкідни­ка­ми — замість тра­диційної хімічної об­роб­ки — ви­му­ше­на бу­ла пе­рей­ти на еко­логічно чисті ме­то­ди по­до­лан­ня про­бле­ми з їхньою шко­до­чинністю — за­сто­су­ван­ня штуч­но­го хо­ло­ду в про­цесі зберіган­ня збіжжя.

Ще в се­ре­дині 90-х років ми­ну­ло­го століття в Ук­раїні, зо­к­ре­ма на Тро­с­тя­нець­ко­му ХПП, впро­ва­ди­ли мобільну (на пе­ре­сувній плат­формі) хо­ло­диль­ну ус­та­нов­ку ТХУ-50-2-0 (хо­ло­до­про­дук­тивністю 37 тис. ккал/год) для охо­ло­д­жен­ня зер­на за до­по­мо­гою повітря в ти­по­во­му складі ємністю 3200 т.

Німеч­чи­на що­ро­ку охо­ло­д­жує в своїх зер­но­с­хо­ви­щах та в інших країнах до 70 млн т зер­на. 

Зо­к­ре­ма, фірма Granifrigor ви­пу­с­кає пе­ре­сувні (мобільні) хо­ло­дильні ус­та­нов­ки па­ра­ме­т­рич­ної ла­ви з хо­ло­диль­ною по­тужністю: 9,46; 15,68; 32,70; 65,4; 107,00 кВт. У про­спекті фірми на­ве­дені дані про три­валість зберіган­ня зер­на за­леж­но від по­чат­ко­вої во­ло­гості й тем­пе­ра­ту­ри зберіган­ня (табл. 1).

Змен­шен­ня во­ло­гості зер­на за йо­го охо­ло­д­жен­ня до­ся­гається внаслідок підсу­шу­ван­ня повітря шля­хом ви­мо­ро­жу­ван­ня во­ло­ги: за зни­жен­ня тем­пе­ра­ту­ри на 10°С рівень во­ло­гості па­дає при­близ­но на 0,5–1,0%.

Охо­ло­д­же­не су­хе зер­но не піддається са­мозігріван­ню, в ньо­му не роз­ви­ва­ють­ся шкідни­ки, відпа­дає по­тре­ба йо­го пе­реміщен­ня з однієї зберігаль­ної ємності в іншу, що не­одмінно зу­мов­лює по­яву відходів, до­дат­ко­ву ви­т­ра­ту еле­к­т­ро­е­нергії, а та­кож при­швид­шує спра­цю­ван­ня об­лад­нан­ня.
Насіннєве зер­но за йо­го охо­ло­д­жен­ня кра­ще зберігає схожість. Але за ви­ко­ри­с­тан­ня ме­то­ду охо­ло­д­жен­ня слід до­три­му­ва­ти­ся двох умов: во­логість зер­на не має пе­ре­ви­щу­ва­ти 18%, а тем­пе­ра­ту­ра охо­ло­д­жен­ня не має опу­с­ка­ти­ся ниж­че рівня 5°С.

У ре­зуль­таті охо­ло­д­жен­ня, порівня­но з тра­диційним ме­то­дом сушіння, на ви­ході от­ри­му­ють еко­логічно чи­с­те зер­но без де­на­ту­рації білка, за­бруд­нен­ня вуг­ле­вод­ня­ми, са­жею, окис­ла­ми сір­ки й азо­ту, важ­ки­ми ме­та­ла­ми, нітри­том і нітра­та­ми. 

Та­ким чи­ном, за­сто­су­ван­ня штуч­но­го хо­ло­ду під час зберіган­ня зер­но­вих поліпшує сма­кові й хлібо­пе­карські вла­с­ти­вості зер­на, за­без­пе­чує по­ста­чан­ня на­се­лен­ня здо­ро­вою їжею, тим більше, що хліб, кру­пи й бо­рош­няні ви­ро­би є ос­нов­ни­ми про­дук­та­ми хар­чу­ван­ня в Ук­раїні.

Ком­плекс­не ви­ко­ри­с­тан­ня штуч­но охо­ло­д­же­но­го­ повітря під час зберіган­ня зер­на та теп­ла, яке виділяється в пе­ребігу цьо­го про­це­су в кон­ден­са­торі, для підігріван­ня, підсу­шу­ван­ня зер­на або опа­лен­ня приміщень є ідеєю нині покійно­го ака­деміка Міжна­род­ної ака­демії хо­ло­ду В.Ф. Чай­ковсь­ко­го.
Ми оп­ра­цю­ва­ли схе­ми охо­ло­д­жен­ня зер­на в ти­по­вих зер­но­вих скла­дах із ви­ко­ри­с­тан­ням по­пе­реч­них і поз­дов­ж­ніх ка­налів си­с­те­ми вен­ти­ляції. А та­кож — варіан­ти охо­ло­д­жу­ван­ня зер­на в еле­ва­то­рах із ви­ко­ри­с­тан­ням си­лосів та над- і підсе­па­ра­тор­них ємно­с­тей, пи­тан­ня очи­щен­ня й охо­ло­д­жен­ня зер­на в по­тоці.

Ус­та­но­ви­ли, що зни­жен­ня енер­го­ви­т­рат до­ся­гається за­вдя­ки то­му, що ус­та­нов­ка пра­цює в ре­жимі теп­ло­во­го на­со­са, а це дає змо­гу не тільки охо­ло­д­жу­ва­ти зер­но, а й на­далі ви­­ко­ри­с­то­ву­ва­ти виділе­не теп­ло для йо­го сушіння, на­при­клад: для підігріван­ня в разі ви­ко­ри­с­тан­ня як насіннєво­го ма­­теріалу або для пе­ре­роб­ки на бо­рош­но­мель­них і круп’яних за­во­дах; опа­лю­ван­ня при­мі­щень, теп­лиць то­що.

З ура­ху­ван­ням потрібної хо­ло­диль­ної по­туж­ності й па­ра­метрів ма­си та га­ба­рит­них ха­рак­те­ри­с­тик у мобільних си­с­те­мах охо­ло­д­жен­ня зер­на найбільші пер­спек­ти­ви ма­ють па­ро­ком­пресійні хо­ло­дильні ма­ши­ни (ПКХМ) і га­зові (повітряні) хо­ло­дильні ма­ши­ни (ГХМ). 

До пе­ре­ваг ГХМ відно­сять без­проб­лем­не за­сто­су­ван­ня ро­бо­чо­го тіла (ре­а­ген­та) — повітря ви­бу­хо­по­же­жо­без­печ­не, то­му йо­го мож­на без по­бо­ю­ван­ня по­да­ва­ти без­по­се­ред­ньо в охо­ло­д­жу­ва­не приміщен­ня. До то­го ж ГХМ прості в ек­сплу­а­тації і не чи­нять впли­ву на озо­но­вий шар ат­мо­сфе­ри. Про­те є й певні не­доліки — зо­к­ре­ма, низь­ка енер­ге­тич­на ефек­тивність за ро­бо­ти на тем­пе­ра­тур­но­му рівні -30...-20°С. Так, на­при­клад, за тем­пе­ра­ту­ри -30°Сдійсний хо­ло­диль­ний ко­ефіцієнт ПКХМ ви­щий, ніж ГХМ у 2,1–2,9 ра­зу.

Про­бле­ми ви­ко­ри­с­тан­ня ПКХМ у си­с­те­мах охо­ло­д­жен­ня зер­на пов’язані з пе­ре­хо­дом на озо­но­без­печні ро­бочі тіла — хо­ло­да­ген­ти. На­разі є про­по­зиції ціло­го спе­к­т­ра замінників тра­диційно­го хо­ло­да­ген­та ПКХМ — R12, у то­му числі й при­род­ни­ми, на­при­клад, аміаком.

Для виз­на­чен­ня пер­спек­тив ви­ко­ри­с­тан­ня тра­диційних і но­вих хо­ло­да­гентів у си­с­те­мах охо­ло­д­жен­ня в зер­но­вих гос­по­дар­ст­вах бу­ло про­ве­де­но тер­мо­ди­на­мічний аналіз циклів ПКХМ. Аналізи ре­зуль­татів пе­ре­ко­ну­ють, що найбільші пер­спек­ти­ви в мобільних си­с­те­мах охо­ло­д­жен­ня зер­на має при­род­ний хо­ло­да­гент — аміак, що має до то­го ж чу­дові еко­логічні ха­рак­те­ри­с­ти­ки. 

Хо­ло­диль­ний ко­ефіцієнт ПКХМ за тем­пе­ра­ту­ри охо­ло­д­жу­ван­ня (кипіння) 5°С і тем­пе­ра­ту­ри на­вко­лиш­нь­о­го се­ре­до­ви­ща (кон­ден­сації хо­ло­да­ген­та) 30°С ста­но­вить 7,5, а хо­ло­до­про­дук­тивність — 650 кВт.

Ви­т­ра­ти еле­к­т­ро­е­нергії ПКХМ на ви­роб­ництво оди­ниці штуч­но­го хо­ло­ду, на­при­клад 1 кВт, ста­нов­лять 0,13 кВт.

Сьо­годні в Ук­раїні пра­цю­ють си­с­те­ми охо­ло­д­жен­ня зер­на шведсь­кої ком­панії Tornum. Для охо­ло­д­жен­ня зер­но­вих куль­тур ця ком­панія про­по­нує су­час­ний охо­ло­д­жу­вач зер­на Tornum Grain Cooler, який дає змо­гу за­без­пе­чи­ти тем­пе­ра­ту­ру надійно­го зберіган­ня збіжжя не­за­леж­но від умов на­вко­лиш­нь­о­го се­ре­до­ви­ща.

Се­ред ба­га­ть­ох пе­ре­ваг Tornum Grain Cooler є такі:

— усу­нен­ня по­тре­би в за­сто­су­ванні хімікатів для бо­роть­би з ко­ма­ха­ми та про­ве­ден­ня фумігації;

— ефект сушіння в про­цесі охо­ло­д­жен­ня зер­на з умістом во­ло­ги 15% або більше (на кожні 10°С зни­жен­ня тем­пе­ра­ту­ри ефект сушіння ста­но­вить 0,5–1,0%);

— без­печні умо­ви зберіган­ня;

— низькі ек­сплу­а­таційні ви­т­ра­ти;

— змен­шен­ня втрат унаслідок «ди­хан­ня» зер­на;

— дов­го­т­ри­ва­ле зберіган­ня збіжжя підви­ще­ної во­ло­гості без ри­зи­ку зни­жен­ня йо­го якості.

Си­с­те­ма охо­ло­д­жен­ня, за­сто­со­ва­на в охо­ло­д­жу­ва­чах Tornum Grain Cooler, — це над­су­час­не вирішен­ня не­пря­мо­го охо­ло­д­жен­ня, що по­тре­бує на 80% мен­ше хо­ло­до­а­ген­ту порівня­но з тра­ди­цій­ни­ми си­с­те­ма­ми. Цьо­го вда­ло­ся до­сяг­ти за­вдя­ки охо­ло­д­жен­ню ети­ленгліко­лю, що по­дається в охо­ло­д­жу­валь­ний змійо­вик, че­рез який про­хо­дить та охо­ло­д­жується повітря. Оскільки зер­но є гігро­скопічним, та­кож слід кон­тро­лю­ва­ти віднос­ну во­логість охо­ло­д­же­но­го повітря, яке по­да­ють до зер­но­вої ма­си. Після охо­ло­д­жу­валь­но­го змійо­ви­ка повітря про­хо­дить че­рез змійо­вик по­втор­но­го нагріван­ня — для за­без­пе­чен­ня ба­лан­су віднос­ної во­ло­гості охо­ло­д­же­но­го повітря та во­ло­гості зер­на, що охо­ло­д­жується. Для по­втор­но­го наг­рі­ва­н­ня повітря не потрібні до­дат­кові ви­т­ра­ти енергії, ад­же для цьо­го про­це­су ви­ко­ри­с­то­ву­ють ли­ше зай­ве теп­ло від си­с­те­ми охо­ло­д­жен­ня.
Увесь про­цес охо­ло­д­жен­ня повністю ав­то­ма­ти­зо­ва­ний і кон­тро­люється за до­по­мо­гою си­с­те­ми про­гра­мо­ва­но­го ло­гіч­но­го кон­тро­ле­ра (ПЛК), про­гра­ма яко­го охоп­лює про­цес об­роб­ки 11 різних видів зер­на, а та­кож пе­ред­ба­чає руч­не ке­ру­ван­ня.

Охо­ло­д­же­не повітря роз­поділяється все­ре­дині си­ло­су/зер­но­с­кла­ду че­рез си­с­те­му повітро­про­водів у нижній ча­с­тині зер­но­с­хо­ви­ща. Під час про­хо­д­жен­ня охо­ло­д­же­но­го/кон­диційо­ва­но­го повітря вго­ру че­рез зер­но­ву ма­су тем­пе­ра­ту­ра зер­на зни­жується до за­да­но­го зна­чен­ня. Зер­но є відмінним ізо­ля­то­ром, то­му після охо­ло­д­жен­ня до низь­кої тем­пе­ра­ту­ри во­но за­ли­ша­ти­меть­ся охо­ло­д­же­ним про­тя­гом знач­но­го періоду ча­су.

Про­те за та­кої схе­ми зберіган­ня зер­на (по­да­ван­ня охо­ло­д­же­но­го повітря в ни­жню ча­с­ти­ну си­ло­су) ви­ни­ка­ють певні труд­нощі, з рівномірним роз­по­ді­лом повітря­но­го по­то­ку за об’ємом зер­но­во­го ша­ру. Ця про­бле­ма мо­же бу­ти успішно виріше­на за до­по­мо­гою ви­со­ко­е­фек­тив­них дво­фаз­них теп­ло­вих си­с­тем, на­при­клад, тер­мо­си­фонів, убу­до­ва­них до скла­ду кон­ст­рукції си­ло­су.

Tornum Grain Cooler повністю комп’юте­ри­зо­ва­ний та го­то­вий до ви­ко­ри­с­тан­ня од­ра­зу після підклю­чен­ня до ме­режі еле­к­т­ро­жив­лен­ня. Охо­ло­д­жу­вачі мобільні, у стан­дартній ком­плек­тації їх по­ста­ча­ють із 5-ме­т­ро­вим гнуч­ким шлан­гом для з’єднан­ня охо­ло­д­жу­ва­ча, си­ло­су/зер­но­с­кла­ду й зовнішньо­го дат­чи­ка тем­пе­ра­ту­ри — та­ке рішен­ня га­ран­тує мінімальні ае­ро­ди­намічні втра­ти че­рез пе­рехід від стаціонар­но­го вен­ти­ля­то­ра си­с­те­ми ае­рації до ус­та­нов­ки.

До­дат­ко­во, за ба­жан­ням за­мов­ни­ка, охо­ло­д­жу­вачі мож­на комп’юте­ри­зу­ва­ти, за­без­пе­чив­ши та­ким чи­ном зруч­не ке­ру­ван­ня ни­ми за до­по­мо­гою цен­т­раль­ної комп’ютер­ної си­с­те­ми. За­леж­но від ви­ко­ри­с­то­ву­ва­них тем­пе­ра­тур­них ка­белів, мож­на об’єдна­ти охо­ло­д­жу­вач із тем­пе­ра­тур­ни­ми ка­бе­ля­ми, що дає мож­ливість ав­то­ма­тич­но­го за­пу­с­ку/зу­пи­нен­ня охо­ло­д­жу­ва­ча відповідно до за­да­них тем­пе­ра­тур­них рівнів. 

Висновки

На жаль, спосіб охо­ло­д­жен­ня зер­на по­ки не на­був знач­но­го по­ши­рен­ня в Ук­раїні. На­томість, вра­хо­ву­ю­чи відомі пе­ре­ва­ги хо­ло­диль­них ма­шин, до­дат­ко­вим про­дук­том у про­цесі ро­бо­ти яких є от­ри­ман­ня теп­ла, що мож­на з ко­ри­с­тю ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти для за­до­во­лен­ня гос­по­дарсь­ких по­треб, та еко­логічну без­пе­ку цих ус­та­но­вок, мож­на впев­не­но ре­ко­мен­ду­ва­ти їх як мобільні хо­ло­дильні ус­та­нов­ки для еле­ва­торів і зер­но­с­кладів Ук­раїни та країн СНД.

О. Тітлов, д-р тех. наук, професор, С. Петушенко, канд. тех. наук, доцент, Одеська національна академія харчових технологій (ОНАХТ), Одеса
Ю. Сухенко, д-р. тех. наук, професор, В. Василів, канд. тех. наук, доц.,НУБіП України, Київ

Інформація для цитування
Охо­ло­д­жу­вальні ком­плек­си зер­на / О. Тітлов, С. Петушенко, Ю. Сухенко, В. Василів// Пропозиція/ — 2017. — № 3. — С. 185-188