Особливості сушіння насіння кукурудзи та його основні показники

Сушіння насіння кукурудзи належить до найбільш важливих і відповідальних операцій у його післязбиральній обробці. Операція сушіння необхідна майже завжди, оскільки кукурудза належить до пізньостиглих культур і збирається із підвищеною вологістю зерна.

Залежно від погодно-кліматичних умов і групи стиглості вологість зерна може перевищувати безпечно допустиму на 5–20 % і більше. Навіть у межах одного місця вирощування і групи стиглості збиральна вологість значно змінюється через вплив різних агротехнологічних прийомів. 

Залежно від погодно-кліматичних умов і групи стиглості вологість зерна може перевищувати безпечно допустиму на 5–20 % і більше. Навіть у межах одного місця вирощування і групи стиглості збиральна вологість значно змінюється через вплив різних агротехнологічних прийомів

Процес сушіння кукурудзи є особливим, оскільки протікає під впливом багатьох факторів і характеризується низкою показників. До основних факторів слід віднести вологість зернини (насінини), температуру її нагрівання, об’єм теплоносія (нагрітого повітря чи газоповітряної суміші)

Сушіння насіннєвої кукурудзи відбувається в качанах, тому важливо встановити вологовіддачу його окремих частин — зерна і стрижнів

Вологовіддача зерна знижується особливо за вологості 18–20 % і може змінюватись залежно від виду зернівки гібридів кукурудзи — зубоподібної чи кременистої. У дослідах встановлено, що зубоподібна зернівка має більшу вологовіддачу за сушіння качанів та зерна порівняно із кременистою (табл. 2). Її вологовіддача за сушіння в качанах при температурі теплоносія 40 і 50 ºС становила 0,31 і 0,45 % за годину, вологовіддача кременистої зернівки відповідно — 0,27 і 0,39 %. За сушіння в зерні і залежно від температури показники становили у зубоподібної зернівки 2,01 і 2,56 % та 1,70 і 2,09 %, відповідно. У середньому зниження швидкості сушіння зернівки кременистого типу було в межах 12,9–13,3 % (качани) і 15,4–18,4 % (зерно) порівняно із зубоподібною. Слід додати, що у чинних технологіях різна швидкість сушіння зубоподібної і кременистої зернівки не враховується.

Таблиця 2. Швидкість сушіння гібридів кукурудзи залежно від типу зернівки та температури теплоносія, % за годину

Нами досліджено також вплив форми зернівки кукурудзи на її вологовіддачу. Відомо, що форма зернівки істотно змінюється залежно від ботанічних особливостей гібридів кукурудзи та технологій їх вирощування. При цьому значним чином може впливати гідротермічний коефіцієнт упродовж вегетації та достигання рослин, ступінь виповненості качана тощо. Виходячи із відмічених передумов зернівка може бути різної форми — округлої, довгастої, пласкої. Повідомлень про вплив різної форми зернівки на швидкість її сушіння у літературних джерелах відсутні. У наших дослідах встановлено, що форма зернівки може значним чином впливати у разі сушіння кукурудзи в зерні (табл. 3).

Таблиця 3. Вплив форми зернівки кукурудзи на швидкість її термічного сушіння

Зокрема, найбільшу вологовіддачу мало зерно пласкої форми, швидкість його сушіння була вищою на 17,2–18,4 %, порівняно із зерном округлої форми. Швидку вологовіддачу можна було пояснити геометричною будовою зернівки та її коефіцієнтом питомої поверхні, який означає відношення площі зовнішньої поверхні (S) до об’єму (V). У наших дослідах коефіцієнт становив від 1,053 до 1,167, що дозволило розподілити зерно за формою — округлою, довгастою, пласкою. Маючи більше відношення площі до об’єму зерно пласкої форми віддає більшу кількість вологи, тобто має вищу швидкість сушіння. Швидкість також зростає за більшої вологості зерна і, навпаки, наприклад, вона зростала в 1,7–1,8 рази за вологості 28–30 %, порівняно із вологістю 18–20 %. 

У наших дослідах встановлено, що форма зернівки може значним чином впливати у разі сушіння кукурудзи в зерні

Для проведення сушіння відомі різні способи, до основних належать: природний — з використанням атмосферного повітря в режимі повільного підсихання; вентилювання — в активному режимі з можливістю підігріву повітря на 3...5 ºС; термічне високотемпературне сушіння зі швидким випаровуванням вологи. Способи можуть по-різному впливати на якість насіння та енергетику процесу сушіння, тому і були включені до програми досліджень. 

У досліді природне сушіння, яке виконували атмосферним повітрям, без будь-якого підігріву, призводило до мінімальної тріщинуватості в дослідах, в межах 2,1–3,2 %, проте за якістю насіння поступалося іншим способам (табл. 4). Насіння за природного висихання надто довгий час залишалось вологим, втрачало частку сухої речовини, вражалось хворобами, що призводило до зниження його схожості і врожайності. 

Таблиця 4. Вплив способів сушіння качанів кукурудзи на показники термостійкості, 2023–2025 рр.

Вентилювання качанів кукурудзи значно скорочувало тривалість сушіння і підвищувало якість насіння. За збирання із вологістю 20–36 % і вентилювання отримано насіння, практично з однаковою польовою схожістю і врожайністю, однак, збільшувалась кількість насінин із внутрішніми тріщинами, порівняно із природним висиханням. 

Термічне сушіння качанів проводили за температури 34…47 ºС залежно від збиральної вологості зерна, яка була в межах 20–36 %. Виявлено, що цей спосіб сушіння є більш ефективним за впливом на якість насіння та скороченням тривалості процесу, але залежно від співвідношення «температура — вологість». Підвищувалась схожість насіння та його врожайність порівняно із природним висиханням і вентилюванням качанів. Також у результаті швидкого випаровування вологи збільшувалась теплова тріщинуватість насінин, особливо за вологості 20–24 %, і де застосовувалась підвищена температура нагрівання до 46…47 °С. 

Для встановлення впливу різних температурних режимів сушіння досліджували показники термостійкості насіння гібридів кукурудзи. До них належали теплова тріщинуватість, схожість та сила росту, які значним чином відчувають вплив температурного фактору. Було виявлено, що термостійкість зростає за зниженням вологості і температури нагрівання, але в певних межах (табл. 5). 

Таблиця 5. Термостійкість насіння кукурудзи залежно від його вологості і температури нагрівання в процесі сушіння

Наприклад, найвищої термостійкості насіння кукурудзи досягає за вологості 28–30 % і температури нагрівання — 37…38 °С. За такої вологості можливе ще підвищення температури до 40…41 °С, показники схожості і сили росту залишаються у статистично однакових межах. Також виявлено збереження високої термостійкості за вологості насіння 32–36 % і температури 34…35 °С та вологості 20–24 % і температури 43…44 °С, за яких швидкість сушіння зростала.

Особливості формування термостійкості насіння кукурудзи можна оцінити не лише за його життєздатністю, тобто показниками схожості і сили росту. За дії температурного фактора відбувається також зміна фізичного стану насінини, поява у ній механічних пошкоджень, наприклад, внутрішніх тріщин. Їх поява виникає при надто швидкому сушінні і нерівномірному випаровуванні вологи із різних частин насінини — зародку, ядра, оболонок також свідчить про певну термостійкість. Вплив тріщин теплової природи є різним і залежить від низки факторів: вологості зерна, температури і швидкості його нагрівання, консистенції зернівки, способу сушіння. 

Термічне сушіння качанів було найбільш ефективним, особливо за вологості насіння 26–30 %, проте воно супроводжувалось збільшенням теплової тріщинуватості

У наших дослідах вміст насінин із тепловими тріщинами дещо підвищувався за нижчої вологості збирання, але набагато більший вплив мав температурний режим сушіння. За отриманими даними (табл. 5), однієї вологості але за вищої температури сушіння, збільшення тріщинуватості становило в межах 2,6–19,3 %. Найвищою тріщинуватість була за збирання насіння з вологістю 20–24 % і сушінням за температури 46…47 ºС. 

Термічне сушіння качанів було найбільш ефективним, особливо за вологості насіння 26–30 %, проте воно супроводжувалось збільшенням теплової тріщинуватості. Тріщинуватість особливо зростала за збиральної вологості 20–24 %, оскільки сушіння велось в інтенсивному режимі за підвищеної температури нагрівання 46…47 ºС. 

Отже, теплова тріщинуватість є техніко-технологічним показником, який характеризує процес сушіння насіння і може впливати на його якість за певного співвідношення між вологістю і температурою нагрівання. У наших подальших дослідах встановлено, що внутрішні тріщини в насінині послаблюють її будову і призводять до механічного травмування на стадіях обробки після сушіння. 

Таким чином встановлено особливості сушіння качанів кукурудзи та його основні техніко-технологічні показники, які впливають на процес. До показників слід віднести вологість і динаміку вологовіддачі качанів кукурудзи, швидкість сушіння зерна та стрижнів, теплову тріщинуватість насіння, його схожість і продуктивність. Виявлено дві стадії вологовіддачі, першу — із більшою швидкістю сушіння зерна, другу — стрижнів. На другій стадії швидкість сушіння зерна помітно знижується за вологості 18–20 %. Загальна швидкість сушіння зерна становила в дослідах 0,26–0,30 % за годину, стрижнів — 0,41–0,43 %. Швидкість підвищувалась у разі сушіння зернівки зубоподібного типу та тієї, що мала збільшену питому поверхню за відношення геометричної площі до об’єму насінини. 

Вивчено вплив різних способів сушіння вологих качанів кукурудзи, їх природного висихання, вентилювання та термічного. Найвищу швидкість сушіння і якість насіння забезпечував термічний спосіб за нагрівання до температури 34…44 ºС за початкової вологості 36–20 % відповідно, тобто підвищенням температури у процесі висихання качанів кукурудзи. Вплив термічного сушіння рекомендується контролювати за показниками теплової тріщинуватості насіння, його схожості і сили росту.

М. Кирпа, О. Лупітько, В. Кирпа, ДУ «Інститут зернових культур НААН України»,
Д. Козарійчук, Буковинська державна сільськогосподарська дослідна станція Інституту сільського господарства Карпатського регіону НААН України