«Кріосауна» для зерна або технологія охолодження зерна
Теоретичні аспекти охолодження зерна
Сучасні технології якісного зберігання зерна передбачають повний комплекс захисту зернової маси, фокусуючись на забезпеченні належних умов, основні з яких:
— температура;
— вологість;
— час.
Технологічні методи та механізми враховують, що зерно — це живий організм, під час дихання воно втрачає вагу внаслідок процесу дисиміляції (розпаду та перетворення) органічних речовин, цукрів. Цей процес напряму пов’язаний із температурою та вологістю маси зерна та, відповідно, вливає на якість і стан зернової маси під час зберігання. Що вища температура, то інтенсивніший процес дихання, особливо теплої пори року. Як наслідок — відбувається самозігрівання з інтенсифікацією втрати ваги та, відповідно, вартості зерна, виділення вуглекислого газу, вологи.
Із рис. 1 видно, що економічно ефективні умови зберігання зерна — в діапазоні температур від 12°С і нижче, у такому разі втрати ваги за місяць зберігання (за 17% вологості) становлять близько 0,1%.
На якість зерна також впливають такі фактори:
— пліснява;
— грибки;
— комахи.
Так, виникнення плісняви спричинює утворення та виділення токсинів (рис. 2). Як видно з діаграми (рис. 2), максимально безпечний термін зберігання зерна за вмісту вологості 17% забезпечується у діапазоні температур до 12°С і нижче — він становить до 100 днів!
Неналежні умови зберігання можуть стати причиною утворення плісняви та появи грибів (рис. 3).
Так, за зниження температури зерна до 8…12°С збільшується допустимий вміст вологи зерна, яке може безпечно зберігатись певний період.
Неабиякий негативний вплив на зернову масу чинять комахи-шкідники, які за оптимальних для їхньої життєдіяльності умов швидко розмножуються та поширюються (рис. 4).
Відповідно до рис. 5 проводимо аналіз безпечних умов, що гарантують гальмування розмноження та активності комах-шкідників і як наслідок — зменшення зерновтрат під час зберігання.
За температури зерна нижче 19°С настають безпечні щодо появи та активності комах-шкідників умови зберігання. Проводячи паралель між кожним негативним фактором, що впливає на зернові культури, наводимо збірну діаграму безпечних умов зберігання зернової маси з урахуванням показника проростання зерна залежно від його температури, °С, та вологості, %. (рис. 5).
Відповідно, отримуємо сприятливі умови для зберігання зерна за температури, нижчої за 19°С. За температури нижче 10...12°С можемо допустити навіть зберігання зернової маси за підвищеної до 18% вологості.
Практичне використання
У період пікових навантажень на сушильне обладнання впродовж сезону використання технології охолодження зерна спеціальними установками може забезпечити тривале зберігання зернопродукції з вологістю, вищою за базисну: на прикладі пшениці — 18–19%. Для зерна, що призначене для використання на корм, максимальний вміст вологи під час завантаження зернозберігального силоса із використанням охолоджувача може становити до 22%.
Під час охолодження зерна сухим прохолодним повітрям відбувається тепловологообмін, що викликає додатковий ефект просушування, і надлишкова волога виходить назовні із силосу. Це дає змогу отримати на прикладі зерна пшениці, кукурудзи, ріпаку, соняшнику, сої після зберігання зменшений вміст вологи на 0,5–1,5% до початкового значення та гарантує економію енерговитрат під час досушування після сезону приймання. За зменшеного градієнта вологості зерна скорочується час його перебування у сушарці, збільшується продуктивність процесу, зменшуються енерговитрати.
Для рису також є позитивна практика використання технології охолодження, до того ж у такому разі забезпечується його якість та гарантується білий колір зернин.
За довготривалого зберігання зерна у силосі можуть виникати локальні зони підвищеної температури, що утворились через нерівномірне сушіння зерна або наявність сміттєвої домішки. За підвищення температури понад 35°С виникає потреба проводити перевантаження зернової маси в інший силос, що зумовлює додаткові енерговитрати та затрати часу. Це може спричинити також додатковий відсоток втрати зерна через його травмування, зумовлює потребу наявності вільного об’єму для зберігання, додаткової транспортної лінії для виконання паралельного процесу перевантаження та завантаження. Таку ситуацію можна знівелювати завдяки застосуванню технології охолодження установками, що забезпечують сухе охолоджене повітря зерносховища незалежно від умов навколишнього середовища. 
Проведення традиційної аерації зерна непідготовленим зовнішнім повітрям має декілька головних обмежень та вимог, яких слід суворо дотримуватись. Між вмістом вологи у зерні і відносною вологістю атмосферного повітря, що нагнітається, встановлюється рівноважний стан. Тому за потрапляння у силос із сухим зерном вологого повітря відбувається невелике зволоження зернової маси, що спричинює низку негативних явищ під час тривалого зберігання.
Під час управління процесом аерації зернових культур потрібно проводити систематичне вимірювання відносної вологості навколишнього повітря та на основі графіка залежності вологості зерна від рівноважного вмісту вологи у повітрі контролювати стан збіжжя та якість його зберігання, уникаючи потрапляння теплого зовнішнього повітря із системи аерації в охолоджене зерно.
Також слід брати до уваги явище конденсації вологи на внутрішніх поверхнях стінок металевого силоса у верхній частині. Такий конденсат — це волога, що міститься у теплому повітрі, яке вийшло із зернової маси. За зберігання повністю охолодженого зерна таке явище спостерігають тільки на зовнішніх стінках силоса, що запобігає замоканню і псуванню верхнього шару зерна, появі плісняви та грибів всередині сховища.
Обладнання для охолодження зерна
Контроль за температурою у зерносховищі є природним способом збереження зерна та оптимізації його якості. У нашій справді екологічно чистій системі охолодження використовується на 80% менше холодоагенту порівняно з традиційними системами охолодження.
Серед багатьох переваг методу є:
— усунення потреби у застосуванні хімікатів для боротьби з комахами та проведення фумігації;
— ефект сушіння у процесі охолоджування зерна із вмістом 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 внаслідок «дихання» зерна;
— довготривале зберігання збіжжя підвищеної вологості без ризику зниження його якості.
На 80% менше холодоагенту
Оскільки зерно є гігроскопічним, слід контролювати відносну вологість охолодженого повітря, яке подається 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 використовується лише зайве тепло від системи охолодження.
Увесь процес охолодження повністю автоматизований і контролюється за допомогою системи ПЛК, запрограмованої на обробку 11 різних видів зерна, а також на ручне керування.
Охолодження у зерносховищі
Охолоджене повітря розподіляється всередині силоса/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.
Геометричні розміри і конструкція
Установка з охолодження зерна уперше отримала практичне застосування в Україні на одному із зернових підприємств на Черкащині.
Так, під час роботи із зерном кукурудзи було використано технологічний метод довготривалого зберігання зерна у силосі із пласким бетонним дном загальною ємністю 5000 т і діаметром 21,39 м. Зерно загальною вагою 2300 т завантажували із підвищеною середньою вологістю — 18%, охолоджували до температури 12°С та зберігали впродовж 45 діб. Середня вологість зерна кукурудзи після вивантаження становила 16%. 
Температура зерна у силосі, відповідно до показників термометрії, була сталою і становила 11...12°С. Якісні показники зернової маси, відповідно до аналізу лабораторії підприємства, були в межах норми.
Враховуючи всі фактори, що впливають на якість зерна під час його зберігання, можна стверджувати про беззаперечні переваги застосування технології охолодження зернової маси у силосі до визначеного рівня температур із використанням сучасних охолоджувачів для забезпечення дбайливого та економічного зберігання різних зернових культур.
В. Фіцик, головний інженер,
ТОВ «ТОРНУМ»
Інформація для цитування
«Кріосауна» для зерна, або Про корисний холод/В. Фіцик// Сучасні техніка та технології зберігання зерна. Спецвипуск журналу Пропозиція/ — 2015. — № 5. — С. 24-27
Читайте також
Інтерв'ю
ТОП новин за тиждень
Наші партнери
