Спецвозможности
Технологии

Подготовка зерна к хранению

03.07.2017
3178
Подготовка зерна к хранению фото, иллюстрация
Найпотужніша зерносушарка Tornum, що встановлена на елеваторі ТОВ «Агросіті-Інвест»

Перед началом проведения уборочных работ зерновых культур следует заблаговременно позаботиться о качественном сохранении зерна. Конечно, в горячую уборочную пору все внимание уделяется организации уборочных работ, однако не следует забывать и о надлежащей организации временного хранения зерна на токах и открытых площадках.

 

 

 

Конечно, лучшее временное хранилище для зерна - это крытый ток, однако хранение его под открытым небом, в буртах, также является довольно распространенным в Украине.

Во время хранения зерновых масс насыпью в буртах им придают форму конуса, пирамиды, призмы или иной геометрической фигуры, что позволяет легче его накрывать и обеспечить лучшее стекание атмосферных осадков с накрытой поверхности. Но при таком хранении трудно вести наблюдение за его состоянием, особенно внутри насыпи, поэтому не всегда можно своевременно выявить самосогревание зерна и его повреждение вредителями.

При использовании принудительного дождевания зерна в открытых буртах установлено: если пшеницу засыпать под углом естественного наклона, то глубина проникновения в него влаги после ливня достигнет 11-13 см.

Использование полимерных материалов несколько упростило организацию укрытия и защита буртов от воздействия окружающей среды. Например, за рубежом под основание бурта подстилают пленки и натягивают их на легкий каркас из алюминия, который укладывают поверх насыпи. Большое значение имеет подготовка зерновой массы к укладке в бурт: независимо от влажности она должна быть охлаждена до 8 °С и ниже. Это позволяет предотвратить активное развитие в массе зерна клещей и насекомых, а также уменьшить возможность его самосогревания.

Учет этих факторов и взаимодействия между зерновой массой и окружающей средой обеспечивает технологичную и экономическую эффективность при хранении зерна.

На состояние и качество хранения зерна влияют такие факторы: влажность, температура зерновой массы и окружающей среды, доступ воздуха (степень аэрации). Эти и некоторые другие факторы положены в основу рациональных режимов хранения (табл. 1). 

Се­годня известно три ре­жи­ма хранения зер­но­вых мас:

- в сухом состоянии, то есть с критической влажностью;

- в охлажденном состоянии (температура зерна снижена до пределов, при которых значительно тормозятся жизненные функции компонентов зерновой массы);

- без доступа воздуха (в герметичном состоянии).

Кроме этого, обязательно используют вспомогательные приемы, направленные на повышение устойчивости зерновых масс в период хранения. К таковым относятся: очистка зерна от примесей перед его закладкой на хранение, активное вентилирование, химическое консервирование, борьба с вредителями и др.

Лучшие результаты получают при комплексном применении режимов, например, хранении сухой зерновой массы при низких температурах с использованием для охлаждения наружного холодного сухого воздуха во время природных перепадов температур.

Режим хранения зерна в сухом состоянии — основной для поддержания высокой жизнеспособности семян в партиях посевного материала всех культур и качества зерна продовольственного назначения в течение всего срока хранения. Обезвоживание любой партии зерна и семян до влажности ниже критической приводит все живые компоненты, за исключением насекомых-вредителей, в анабиотическое состояние. Такие условия предотвращают повышенный газообмен в зерне и семенах, а также развитие микроорганизмов и клещей. Этот режим наиболее приемлем для долгосрочного хранения зерна. Систематическое наблюдение за состоянием таких партий, их своевременное охлаждение и достаточная изоляция от внешних воздействий (резких колебаний температуры наружного воздуха и его повышенной влажности) позволит хранить зерно с минимальными потерями в течение нескольких лет.

Зерновые массы, хорошо подготовленные к хранению (очищенные от примесей, обезвреженные и охлажденные), хранят в складах без перемещения массы — четыре-пять, а в силосах элеваторов — два-три года.

Спо­со­бы сушки зер­на

Для хранения зерновых масс в сухом состоянии используют различные способы сушки зерна и семян. Все они основаны на учете сорбционных свойств зернового материала.

Продолжительность сушки и интенсивность влагоотдачи (табл. 2) зависят как от самого объекта сушки (семян той или иной культуры, его влажности и т.п.), так и от состояния и свойств собственно агента сушки, то есть среды, обеспечивающей удаление влаги. В связи с этим свойства зерна и агентов сушки при различных условиях исследованы достаточно подробно.

Способность различных видов зерна отдавать влагу неодинакова — она ​​зависит от размеров и анатомических особенностей зерновок. Так, при всех прочих равных условиях зерно, например, гречки имеет большую влагоотдачу, чем пшеницы, которое, в свою очередь, легче отдает влагу, чем зерно кукурузы. Низкой влагоотдачей отличается семена бобовых. То есть чем плотнее и менее пористая оболочка зерновки, тем меньше ее влагоотдача. На сорбционные свойства зерна оказывают влияние также размеры зерновок: так, в больших массах внутреннее содержание влаги, приходящейся на единицу поверхности (через которую она испаряется), значительно больше, чем в мелких зерновках.

Все способы сушки зерна, прежде всего, учитывают его сорбционные свойства. Зерно как объект сушки — это живой организм с капиллярно-пористой структурой. Плодовые оболочки зерновок пронизаны капиллярами, поэтому проницаемы для водяного пара. Семенные оболочки и алейроновый слой, наоборот, относительно малопроницаемы для нее и при неправильном режиме сушки могут быть причиной набухания зерна, вызванного задержкой удаления водяного пара, которая накопилась внутри эндосперма. Кроме того, зародыши зерновок содержат очень чувствительные к температуре водорастворимые белки — альбумины. При температуре выше 41...42 °С белки зародышей, например пшеницы, денатурируют, то есть семена теряют всхожесть. Белки клейковины более термостойкие, однако температура нагрева нормальной, прочной и слабой по упругостью клейковины сильной пшеницы не должна превышать соответственно 50, 45 и 55 °С.

Сушка — сложный технологический теплообменный процесс, который должен обеспечить сохранность всех свойств веществ в зерне, возможно при соблюдении оптимальных параметров этого процесса. Так, во время сушки постоянно изменяются термодинамические и теплофизические свойства зерна, в частности теплоемкость и теплопроводность. Поэтому следует строго придерживаться рекомендованных режимов сушки семян каждой культуры в зависимости от его влажности и целевого назначения.

Применяют три способа сушки зерна: тепловой (в том числе под вакуумом) сорбционный (контактный) механический (отжим, центрифугирование). Чаще всего практикуют первый способ сушки, реже - второй, а последний - применяют только в моечных машинах на мукомольных заводах. Во время тепловой сушки жидкость превращается в пар, на что тратится тепловая энергия. При сорбционной — влага из зерна может удаляться в парообразном и жидком состоянии, к тому же этот процесс не связан с необходимостью использования дополнительного источника энергии.

Сушка зер­на и семян основывается на двух прин­ци­пах:

— первый — удаление влаги без изменения ее агрегатного состояния;

— второй — удаление влаги с изменением ее агрегатного состояния.

На первом — основываются механический и сорбционный способы сушки. Механический — удаление влаги без применения нагрева: прессование (удаление влаги сжатием материала) и центрифугирования (удаление влаги под воздействием центробежной силы). Сорбционный способ — это удаление влаги сорбентами или сухим зерном при смешивании его с влажным.

Второй принцип предполагает применение радиационного, кондуктивного, конвективного, электрического и сублимационного способов сушки. Радиационный — обеспечивает бесконтактный нагрев зерна тепловыми лучами солнца (естественная сушка) или инфракрасным облучением.

Кондуктивный — обеспечивает контактную передачу зерну тепла от нагретой поверхности, а конвективный - нагревает зерно путем конвекции от подвижного газообразного теплоносителя.

Зерносушилка может работать с параллельной (производительность возрастает вдвое) и последовательной (повышается эффективность испарения влаги) работой шахт.

За зберіган­ня зерна в складах  підлогового типу важ­ко ве­с­ти спо­с­те­ре­жен­ня за йо­го ста­ном, особ­ли­во все­ре­дині на­си­пу, то­му не завжди мож­на своєчас­но ви­я­ви­ти са­мозігріван­ня зер­номатеріалу та йо­го по­шко­д­жен­ня шкідни­ка­миВсе спо­со­бы сушки зер­на и семян разделяют на две гру­ппы:

— без специального использования тепла (без подвода тепла к высушиваемому объекту);

— с использованием тепла.

Примером применения способов первой группы является высушивание путем контакта зерновой массы с сорбентами твердой консистенции (сухая древесина, активированный уголь, сульфат натрия и т.п.) или обработка зерновой массы достаточно сухим природным воздухом.

В сельскохозяйственном производстве часто применяют химическую сушку сульфатом натрия и сушку естественным воздухом с использованием для этого установок активного вентилирования зерновых масс.

Сушка сульфатом натрия рекомендуется для семян бобовых культур. Естественный (высушенный озерно-морской минерал — мирабилит) или технический сульфат натрия имеет хорошую водопоглотительную способность. При влажности семян 20-24% за весь период сушки его перемешивают дважды, а при большей — три-четыре раза в сутки в первый период сушки. Продолжительность сушки (5-10 суток) зависит от исходной влажности семян, культуры, состояния наружного воздуха и других факторов. Для доказательства влажности семян до кондиции нужен показатель расхода безводного сульфата натрия, который составляет (кг/т) при влажности семян 20% — 60, 25% — 120, 30% — 180, 35% — 240 Влажность химиката должна быть 1-5% .

Смешивание семенной массы с сульфатом натрия проводят на площадках под навесами, поскольку присоединение воды к химикату в процессе сушки сопровождается выделением тепла, вследствие чего повышается температура смеси. Перемешивать необходимо еще и потому, что увлажненные химикаты кристаллизуются и могут превратиться вместе с семенами в монолит.

За­вер­шающий этап рабо­ты — отделение увлажненного сорбента от семян. Для этого применяют пневматическую зерноочистительную колонку с зернопогрузчикам или другие очистительные машины. Использованный сульфат натрия имеет высокую влажность (40-45%), повторно его можно применять только после воздушно-солнечной сушки.

Второй способ (с подводом тепла) основан на создании условий, обеспечивающих повышение влагоемкости паровоздушной среды, окружающей зерно. В таком случае агентом сушки (теплоносителем) служит воздух, влагоемкость которого значительно повышают путем нагрева. Самым распространенным видом этого способа является высушивание в зерносушилках и на солнце (воздушно-солнечная сушка).

В процессе изготовления сушильных агрегатов применяют различные технологические решения. Некоторые производители используют систему полуавтономных, насаженных друг на друга, модулей, каждый из которых снабжен собственным нагнетательным вентилятором, отводит отработанный воздух в окружающую среду. Это, на первый взгляд, упрощает монтаж и модернизацию сушильной установки, ведь стоит просто добавить новый модуль и получить большую производительность. Но при таком конструкционном решении почти невозможно обеспечить качественный и равномерный процесс сушки. Дело в том, что для того, чтобы просушить зерно как максимально равномерно, струя горячего воздуха должна находиться в контакте с ним как можно дольше. Тогда тепло одинаково распределяется всей зерновой массой, а воздух полностью насыщается влагой и выводится наружу. В мультивентиляторной системе, когда струя горячего воздуха быстро проходит сквозь зерновую массу, со стороны нагнетания горячего потока масса нагревается и просушивается быстрее. На выходе зерновая масса перемешивается и в результате этого почти обеспечивается выравнивание содержания влаги. Но такая неравномерно просушенная зерновая масса становится непригодной для длительного хранения.

Правильно сконструированная и смонтированная шахтная сушилка энергосберегающая и надежная, а поочередное размещение шахт в колонне позволяет максимально равномерно просушивать продукт без лишних энергетических затрат. Важную роль играет использование коррозионностойких материалов, прямая форма и плотное поочередное размещение шахт, принадлежащий расчет движения рабочего воздуха в колонне, ограничение количества подвижных механических частей, применение системы автоматизации процесса сушки и тому подобное.

В промышленности используют два вида конструкционных материалов, из которых изготавливают сушилки: оцинкованную сталь и алюминий. Оцинкованный стальной лист имеет много недостатков, особенно в случае сушки кукурузы, поскольку цинковое покрытие быстро стирается и детали сушилки начинают корродировать. При высокой температуре и влажности среды это происходит довольно быстро.

Некоторые из таких оцинкованных конструкций изготавливают в сочетании с хромистой нержавеющей сталью, которая размещена только на наиболее корродирующих частях. Но такая конструкция подвергается электрохимической коррозии, которая в ряде случаев более опасна, чем поверхностная химическая.

Най­кра­ще тим­ча­со­ве схо­ви­ще для зер­на — це криті то­ки

Выводы

Современные сушилки комплектующих автоматизированными системами управления содержанием влаги в зерне на выходе. Для этого в основном применяют простые технологические решения, например, полуавтоматизированную систему косвенного измерения влаги: ее показатель определяют по температуре зерна в сушилке. Зная свойства зерна и конструктивные особенности сушилки, можно найти зависимость показателя влажности от температуры и управлять исходным уровнем влажности, задавая определенную температуру сушки. Однако этот способ не очень точный, к тому же его качественная реализация зависит от квалификации и опыта оператора.

І. Стад­ник, д-р тех. на­ук, про­фе­ссор, 
Тер­нопольский националь­ный тех­нический универ­си­тет имени Ива­на Пу­люя,
Ю. Су­хен­ко, д-р тех. на­ук, про­фе­ссор,
В. Ва­сильев, канд. тех. на­ук, до­цент,
Националь­ний универ­си­тет биоре­сурсов и при­ро­допользования Ук­раины

Информация для цитирования
Підго­тов­ка зер­на до зберіган­ня/ І. Стад­ник, Ю. Су­хен­ко, В. Ва­силів// Пропозиція/ — 2017. — № 6. — С. 152-156

Интервью
Ореховодства остается едва ли не самым прибыльным направлением садоводства
Интерес к ореховодству как к прибыльному бизнесу растет. Об особенностях этого сегмента рассказывает директор Института орехоплодных культур Виталий Радько.  
Осенью 2018-го гипермаркет «Ашан Украина» запускает проект «Фермерские товары» - на полках магазинов будут продаваться продукты, поставленные напрямую украинскими фермерами. О том, как будут выбирать