Спецвозможности
Технологии

«Криосауна» для зерна или технология охлаждения зерна

10.07.2017
3535
«Криосауна» для зерна или технология охлаждения зерна  фото, иллюстрация

Охлаждение зерна — первый шаг к технологии бережного и экономичного хранения урожая зерновых культур.

 

 

Теоретические аспекты охлаждения зерна

Современные технологии качественного хранения зерна предусматривают полный комплекс защиты зерновой массы, фокусируясь на обеспечении условий, основные из которых:

— температура,

— влажность;

— время.

Технологические методы и механизмы учитывают, что зерно — это живой организм, во время дыхания оно теряет вес в результате процесса диссимиляции (распада и преобразования) органических веществ, сахаров. Этот процесс напрямую связан с температурой и влажностью массы зерна и, соответственно, влияет на качество и состояние зерновой массы при хранении. Чем выше температура, тем интенсивнее процесс дыхания, особенно в теплое время года. Как следствие — происходит самосогревание с интенсификацией потери веса и, соответственно, стоимости зерна, выделение углекислого газа, воды.

С рис. 1 видно, что экономически эффективные условия хранения зерна — в диапазоне температур от 12 °С и ниже, в таком случае потери веса за месяц хранения (по 17% влажности) составляют около 0,1%.

На качество зерна также влияют следующие факторы:

— плесень;

— грибки;

— насекомые.

Так, возникновение плесени вызывает образование и выделение токсинов (рис. 2). Как видно из диаграммы (рис. 2), максимально безопасный срок хранения зерна при содержании влажности 17% обеспечивается диапазоне температур до 12 °С и ниже — он составляет до 100 дней!

Ненадлежащие условия хранения могут стать причиной образования плесени и появления грибов (рис. 3).
Так, при снижении температуры зерна до 8...12 °С увеличивается допустимое содержание влаги зерна, которое может безопасно храниться определенный период.

Большое негативное влияние на зерновую массу оказывают насекомые-вредители, которые при оптимальных для их жизнедеятельности условиях быстро размножаются и распространяются (рис. 4).

Согласно рис. 5 проводим анализ безопасных условий, гарантирующих торможение размножения и активности насекомых-вредителей и как следствие — уменьшение зернопотерь во время хранения.
При температуре зерна ниже 19 °С наступают безопасные относительно появления и активность насекомых-вредителей условия хранения. Проводя параллель между каждым негативным фактором, влияющим на зерновые культуры, приводим сборную диаграмму безопасных условий хранения зерновой массы с учетом показателя прорастания зерна в зависимости от его температуры, °С, и влажности,%. (рис. 5).

Соответственно, получаем благоприятные условия для хранения зерна при температуре, ниже 19 °С. При температуре ниже 10 ... 12 °С можем допустить даже хранение зерновой массы с повышенной до 18% влажности.

Практическое использование

В период пиковых нагрузок на сушильное оборудование в течение сезона использования технологии охлаждения зерна специальными установками может обеспечить длительное хранение зернопродукции с влажностью, выше базисных: на примере пшеницы — 18-19%. Для зерна, предназначенного для использования на корм, максимальное содержание влаги во время загрузки зернохранилища силоса с использованием охладителя может составлять до 22%.

Во время охлаждения зерна сухим прохладным воздухом происходит тепловлагообмен, что вызывает дополнительный эффект просушки, и избыточная влага выходит наружу из силоса. Это позволяет получить на примере зерна пшеницы, кукурузы, рапса, подсолнечника, сои после хранения уменьшенное содержание влаги на 0,5-1,5% к исходному значению и гарантирует экономию энергозатрат при досушивании после сезона приемки. При уменьшенном градиенте влажности зерна сокращается время его пребывания в сушилке, увеличивается производительность процесса, уменьшаются энергозатраты.

Для риса также есть положительная практика использования технологии охлаждения, к тому же в таком случае обеспечивается его качество и гарантируется белый цвет зерен.

При длительном хранении зерна в силосе могут возникать локальные зоны повышенной температуры, которые образовались из-за неравномерной сушки зерна или наличия сорной примеси. При повышении температуры свыше 35 °С возникает необходимость проводить перегрузку зерновой массы в другой силос, что вызывает дополнительные энергозатраты и затраты времени. Это может привести также к дополнительному проценту потери зерна из-за его травмы, обусловливает необходимость наличия свободного объема для хранения, дополнительной транспортной линии для выполнения параллельного процесса перегрузки и загрузки. Такую ситуацию можно нивелировать благодаря применению технологии охлаждения установками, обеспечивающими сухой охлажденный воздух зернохранилища независимо от условий окружающей среды.

Проведение традиционной аэрации зерна неподготовленным наружным воздухом имеет несколько главных ограничений и требований, которые следует строго соблюдать. Между содержанием влаги в зерне и относительной влажностью атмосферного воздуха, нагнетаемого устанавливается равновесное состояние. Поэтому при попадании в силос с сухим зерном влажного воздуха происходит небольшое увлажнение зерновой массы, что вызывает ряд негативных явлений во время длительного хранения.

При управлении процессом аэрации зерновых культур нужно проводить систематическое измерение относительной влажности окружающего воздуха и на основе графика зависимости влажности зерна от равновесного содержания влаги в воздухе контролировать состояние зерна и качество его хранения, избегая попадания теплого наружного воздуха из системы аэрации в охлажденное зерно.

Также следует принимать во внимание явление конденсации влаги на внутренних поверхностях стенок металлического силоса в верхней части. Такой конденсат — это влага, содержащаяся в теплом воздухе, которая вышла из зерновой массы. При хранении полностью охлажденного зерна такое явление наблюдают только на внешних стенках силоса, что предотвращает намокание и порчу верхнего слоя зерна, появление плесени и грибов внутри хранилища.

Оборудование для охлаждения зерна

Контроль за температурой в зернохранилище является естественным способом хранения зерна и оптимизации его качества. 

Среди многих преимуществ оборудования есть такие:

— устранение необходимости в применении химикатов для борьбы с насекомыми и проведения фумигации;

— эффект сушки в процессе охлаждения зерна с содержанием влаги 15% или более; на каждые 10 °С снижения температуры эффект сушки составляет 0,5-1,0%;

— безопасные условия хранения;

— низкие эксплуатационные расходы;

— уменьшение потерь в результате «дыхания» зерна;

— долговременное хранение зерна повышенной влажности без риска снижения его качества.

На 80% мен­ше хо­ло­до­а­ген­ту

Система охлаждения, применяемая в охладителях — современное решение косвенного охлаждения, которое требует на 80% меньше хладагента по сравнению с традиционными системами. Мы достигли этого благодаря охлаждению этиленгликоля, подаваемого в охлаждающий змеевик, через который проходит и охлаждаемій воздух. Поскольку зерно является гигроскопичным, также следует контролировать относительную влажность охлажденного воздуха, подаваемого в зерновую массу. После охлаждающего змеевика воздух проходит через змеевик повторного нагрева — для обеспечения баланса относительной влажности охлажденного воздуха и влажности охлаждаемого зерна. Для повторного нагрева воздуха не требуются дополнительные затраты энергии, ведь для этого процесса используется только лишнее тепло от системы охлаждения.

Весь процесс охлаждения полностью автоматизирован и контролируется с помощью системы ПЛК, запрограммированной на обработку 11 различных видов зерна, а также на ручное управление.

Охлаждение в зернохранилище

Установка для охолодження зерна в діїОхлажденный воздух распределяется внутри силоса/зерносклада через систему воздуховодов в нижней части зернохранилища. Во время прохождения охлажденного/кондиционированного воздуха вверх через зерновую массу температура зерна снижается до заданного значения. Зерно является отличным изолятором, поэтому после охлаждения до низкой температуры оно будет оставаться охлажденным в течение значительного периода времени.

Ге­о­ме­т­рические размеры и кон­ст­рукция

Установка по охлаждению зерна впервые получила практическое применение в Украине на одном из зерновых предприятий Черкасской области.

Так, при работе с зерном кукурузы был использован технологический метод длительного хранения зерна в силосе с плоским бетонным дном общей емкостью 5000 т и диаметром 21,39 м. Зерно общим весом 2300 т загружали с повышенной средней влажностью — 18%, охлаждали до температуры 12 °С и хранили в течение 45 суток. Средняя влажность зерна кукурузы после выгрузки составляла 16%.

Температура зерна в силосе, в соответствии с показателями термометрии, была постоянной и составляла 11...12 °С. Качественные показатели зерновой массы, согласно анализу лаборатории предприятия, были в пределах нормы.

Учитывая все факторы, влияющие на качество зерна при его хранении, можно утверждать о неоспоримых преимуществах применения технологии охлаждения зерновой массы в силосе до определенного уровня температур с использованием современных охладителей для обеспечения бережного и экономичного хранения различных зерновых культур.

В. Фицик, г­лавный инже­нер,
ООО «ТОР­НУМ» 

 

Информация для цитирования
«Криосауна» для зерна, или О полезном холоде/В. Фицик// Сучасні техніка та технології зберігання зерна. Спецвипуск журналу Пропозиція/ — 2015. — № 5. — С. 24-27

 

Интервью
Ма­рек Руж­няк— влас­ник гру­пи ком­паній Agro-Land Group
Уже несколько лет в Украине приобретает популярность стрип-тилл, полосная технология обработки почвы, и польская компания Agro-Land - один из ее «первопроходцев» у себя на родине и активный
Каролин Спаанс, советник по вопросам сельского хозяйства Посольства Королевства Нидерланды в Украине
Каролин Спаанс с августа 2016-му занимает должность советника по вопросам сельского хозяства Посольства Королевства Нидерланды в Украине. Мы решили поинтересоваться наиболее перспективными

1
0