Спецвозможности
Техника и оборудование

Охладительные зерновые комплексы

16.04.2017
2906
Охладительные зерновые комплексы  фото, иллюстрация

Разработка и широкое внедрение охлаждающих комплексов в систему хранения зернопродукции позволит проводить холодильную обработку сельскохозяйственного сырья непосредственно в местах заготовки, что будет способствовать повышению качества и удлинению продолжительности его хранения. Особенно это задача актуальная для различных зерновых продуктов.

 

 

 

Метод охлаждения зерна искусственно охлажденным воздухом позволяет хранить его и семена масличных культур с повышенной влажностью в течение длительного времени. Кроме того, что метод сохраняет качество зерна и является экологически чистым, он позволяет уменьшить энергозатраты вдвое-вчетверо по сравнению с использованием традиционного метода сушки зерна.

Решение задачи низкотемпературного хранения зерна связано с разработкой мобильных транспортных холодильников с холодильной мощностью от 50 кВт и более. Сейчас разработок такого типа холодильного оборудования в Украине нет, а фактически единственный отечественный производитель такого оборудования - «Рефма» (Мелитополь) - не в полной мере решает проблемы перехода на экологически безопасные рабочие реагенты, разрешенные к использованию мировым сообществом.

Металеві силоси є найоптимальнішим сховищем з охолодженням зерна

Идея использования искусственного холода не нова - ее уже давно применяют за рубежом в США, Германии, Японии, Австралии и других высокоразвитых странах. Специалисты Германии и Чехии подсчитали, что использование искусственного холода для хранения зерна повышенной влажности экономичнее по сравнению с сушкой, на 25...30%. В Японии, например, благодаря применению охлаждения продолжительность хранения риса увеличили вдвое, и теперь этот срок составляет два года.

Учитывая, что Австралия большое количество зерна экспортирует в Европу, то для борьбы с его вредителями - вместо традиционной химической обработки - вынуждена была перейти на экологически чистые методы решения проблемы с их вредоносностью - применение холода в процессе хранения зерна.

Еще в середине 90-х годов прошлого века в Украине, в частности на Тростянецком ХПП, внедрили мобильную (на передвижной платформе) холодильную установку ТХУ-50-2-0 (холодопроизводительностью 37 тыс. Ккал/ч) для охлаждения зерна с помощью воздуха в типичном составе емкостью 3200 т.

Германия ежегодно охлаждает в своих зернохранилищах и других странах в 70 млн т зерна.

 

Системы охлаждения зерна от Granifrigor 

В частности, фирма Granifrigor выпускает передвижные (мобильные) холодильные установки параметрической лавы с холодильной мощностью: 9,46; 15,68; 32,70; 65,4; 107,00 кВт. В проспекте фирмы приведены данные о продолжительности хранения зерна в зависимости от исходной влажности и температуры хранения (табл. 1).

Уменьшение влажности зерна при его охлаждении достигается в результате подсушивания воздуха путем вымораживания влаги: при снижении температуры на 10 °С уровень влажности падает примерно на 0,5-1,0%.

Охлажденное сухое зерно не подвергается самосогреванию, в нем не развиваются вредители, отпадает необходимость его перемещения из одной сберегательной емкости в другую, что обязательно приводит к появлению отходов, дополнительный расход электроэнергии, а также ускоряет износ оборудования.

Семенное зерно при его охлаждении лучше сохраняет всхожесть. Но при использовании метода охлаждения следует соблюдать два условия: влажность зерна не должна превышать 18%, а температура охлаждения не будет опускаться ниже уровня 5 °С.

В результате охлаждения по сравнению с традиционным методом сушки, на выходе получают экологически чистое зерно без денатурации белка, загрязнение углеводородами, сажей, окислами серы и азота, тяжелыми металлами, нитритами и нитратами.

Таким образом, применение холода при хранении зерновых улучшает вкусовые и хлебопекарные свойства зерна, обеспечивает снабжение населения здоровой пищей, тем более, что хлеб, крупы и мучные изделия являются основными продуктами питания в Украине.

Комплексное использование искусственно охлажденного воздуха при хранении зерна и тепла, которое выделяется в ходе этого процесса в конденсаторе, для подогрева, подсушивания зерна или отопления помещений является идеей ныне покойного академика Международной академии холода В.Ф. Чайковского.

Мы проработали схемы охлаждения зерна в типовых зерновых складах с использованием поперечных и продольных каналов системы вентиляции. А также - варианты охлаждения зерна в элеваторах с использованием силосов и над- и подсепараторных емкостей, вопрос очистки и охлаждения зерна в потоке.Холодильна установка компанії Tornum

Установили, что снижение энергозатрат достигается благодаря тому, что установка работает в режиме теплового насоса, а это дает возможность не только охлаждать зерно, но и в дальнейшем использовать выделенное тепло для его сушки, например для подогрева в случае использования в качестве семенного материала или для переработки на мукомольных и крупяных заводах; отопления помещений, теплиц и т.

С учетом нужной холодильной мощности и параметров массы и габаритных характеристик в мобильных системах охлаждения зерна наибольшие перспективы имеют парокомпрессионные холодильные машины (ПКХМ) и газовые (воздушные) холодильные машины (ГХМ).

К преимуществам ГХМ относят беспроблемное применение рабочего тела (реагента) - воздух взрывопожаробезопасен, поэтому его можно без опаски подавать непосредственно в охлаждаемое помещение. К тому же ГХМ просты в эксплуатации и не оказывают влияния на озоновый слой атмосферы. Однако есть и определенные недостатки - в частности, низкая энергетическая эффективность при работе на температурном уровне -30... 20 °С. Так, например, при температуре -30 °С действительный холодильный коэффициент ПКХМ выше, чем ГХМ в 2,1-2,9 раза.

Проблемы использования ПКХМ в системах охлаждения зерна связаны с переходом на озонобезопасные рабочие тела - хладагенты. Сейчас есть предложения целого спектра заменителей традиционного хладагента ПКХМ - R12, в том числе и природными, например, аммиаком.

Для определения перспектив использования традиционных и новых хладагентов в системах охлаждения в зерновых хозяйствах был проведен термодинамический анализ циклов ПКХМ. Анализы результатов убеждают, что наибольшие перспективы в мобильных системах охлаждения зерна имеет природный хладагент - аммиак, имеющий к тому же замечательные экологические характеристики.

Холодильный коэффициент ПКХМ при температуре охлаждения (кипения) 5 °С и температуры окружающей среды (конденсации хладагента) 30 °С составляет 7,5, а холодопроизводительность - 650 кВт.

Расходы электроэнергии ПКХМ на производство единицы холода, например 1 кВт, составляют 0,13 кВт.

Системы охлаждения зерна шведской компании Tornum

Для охлаждения зерновых культур эта компания предлагает современный охладитель зерна Tornum Grain Cooler, который позволяет обеспечить температуру надежного хранения зерна независимо от условий окружающей среды.

Среди многих преимуществ Tornum Grain Cooler:

- устранение необходимости применения 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 вследствие «дыхания» зерна;

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

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

Весь процесс охлаждения полностью автоматизирован и контролируется с помощью системы программируемого логического контроллера (ПЛК), программа которого охватывает процесс обработки 11 различных видов зерна, а также предусматривает ручное управление.

Система охолодження/вентилювання  зерна атмосферним повітрям

Охлажденный 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.

Однако при такой схеме хранения зерна (подачи охлажденного воздуха в нижнюю часть силоса) возникают определенные трудности, с равномерным распределением воздушного потока по объему зернового слоя. Эта проблема может быть успешно решена с помощью высокоэффективных двухфазных тепловых систем, например, термосифонов, встроенных в состав конструкции силоса.

Tornum Grain Cooler полностью компьютеризирован и готов к использованию сразу после подключения к сети электропитания. Охладители мобильные, в стандартной комплектации их поставляют с 5-метровым гибким шлангом для соединения охладителя, силоса/зерносклада и внешнего датчика температуры - такое решение гарантирует минимальные аэродинамические потери из-за перехода от стационарного вентилятора системы аэрации к установке.

Дополнительно, по желанию заказчика, охладители можно компьютеризировать, обеспечив таким образом удобное управление ими с помощью центральной компьютерной системы. В зависимости от используемых температурных кабелей, можно объединить охладитель с температурными кабелями, что дает возможность автоматического запуска/остановки охладителя в соответствии с заданными температурными уровнями.

Выводы

К сожалению, способ охлаждения зерна пока не получил широкого распространения в Украине. Зато, учитывая известные преимущества холодильных машин, дополнительным продуктом в процессе работы которых является получение тепла, можно с пользой использовать для удовлетворения хозяйственных нужд, и экологическую безопасность этих установок, можно уверенно рекомендовать их как мобильные холодильные установки для элеваторов и зерноскладов Украины и стран СНГ.

О. Титлов, д-р тех. наук, профессор, 

С. Петушенко, канд. тех. наук, доцент, 

Одесская национальная академия пищевых технологий (ОНАХТ), Одесса

Ю. Сухенко, д-р. тех. наук, профессор, 

В. Васильев, канд. тех. наук, доц.,

НУБиП Украины, Киев

 

Информация для цитирования
Ох­ла­дительные ком­плек­сы зер­на / О. Титлов, С. Петушенко, Ю. Сухенко, В. Васильев// Пропозиция/ — 2017. — № 3. — С. 185-188

 

 

Интервью
Елена Березовська, президент общественного союза «Органическая Украина»
Общественная Союз производителей органических сертифицированных продуктов «Органическая Украина» был создан в 2012 году. Ее инициаторами стали шесть предприятий, которые производили молоко, бакалею,
заступник директора з наукової роботи Інституту фізіології та генетики рослин НАН України, доктор біологічних наук, професор, член-кореспондент НАН України Віктор Швартау
Как только уборка озимых полностью завершилось, сайт «Пропозиція» обратился к заместителю директора по научной работе Института физиологии и генетики растений НАН Украины, доктору биологических наук, профессору, член-корреспонденту НАН... Подробнее

1
0