Підго­тов­ка зер­на до зберіган­ня

Яс­на річ, най­кра­ще тим­ча­со­ве схо­ви­ще для зер­на — це криті то­ки, про­те зберіган­ня йо­го про­сто не­ба, в бур­тах, та­кож є до­сить по­ши­ре­ним в Ук­раїні. 

Під час зберіган­ня зер­но­вих мас на­си­пом у бур­тах їм на­да­ють фор­му ко­ну­са, піраміди, приз­ми або іншої ге­о­ме­т­рич­ної фігу­ри, що дає змо­гу лег­ше на­кри­ва­ти й за­без­пе­чи­ти кра­ще стікан­ня ат­мо­сфер­них опадів із на­кри­тої по­верхні. Але за та­ко­го зберіган­ня важ­ко ве­с­ти спо­с­те­ре­жен­ня за йо­го ста­ном, особ­ли­во все­ре­дині на­си­пу, то­му не завжди мож­на своєчас­но ви­я­ви­ти са­мозігріван­ня зер­на та йо­го по­шко­д­жен­ня шкідни­ка­ми.

За ви­ко­ри­с­тан­ня при­му­со­во­го до­щу­ван­ня збіжжя у відкри­тих бур­тах ви­яв­ле­но: як­що пше­ни­цю за­си­па­ти під ку­том при­род­но­го на­хи­лу, то гли­би­на про­ник­нен­ня в ньо­го во­ло­ги після зли­ви ся­гає 11–13 см.

Ви­ко­ри­с­тан­ня полімер­них ма­теріалів де­що спро­с­ти­ло ор­ганізацію ук­рит­тя й за­хист буртів від впли­ву на­вко­лиш­нь­о­го се­ре­до­ви­ща. На­при­клад, за кор­до­ном під ос­но­ву бур­та підсти­ла­ють плівки й на­тя­гу­ють їх на лег­кий кар­кас з алюмінію, який ук­ла­дають по­верх на­си­пу. Ве­ли­ке зна­чен­ня має підго­тов­ка зер­но­вої ма­си до ук­ла­дан­ня в бурт: не­за­леж­но від во­ло­гості во­на має бу­ти охо­ло­д­же­на до 8°С й ниж­че. Це дає змо­гу за­побігти ак­тив­но­му роз­вит­ку в масі зер­на кліщів і ко­мах, а та­кож змен­ши­ти мож­ливість йо­го са­мозігріван­ня.

Ура­ху­ван­ня цих чин­ників і взаємодії між зер­но­вою ма­сою та на­вко­лишнім се­ре­до­ви­щем за­без­пе­чує найтех­но­логічнішу й еко­номічну ефек­тивність під час зберіган­ня збіжжя.

За­га­лом на стан і якість збе­ре­жен­ня зер­на впли­ва­ють такі факторів: во­логість, тем­пе­ра­ту­ра зер­но­вої ма­си й на­вко­лиш­нь­о­го се­ре­до­ви­ща, до­ступ повітря (ступінь ае­рації). Ці та де­які інші чин­ни­ки по­кла­дені в ос­но­ву раціональ­них ре­жимів зберіган­ня (табл. 1).
 
Сьо­годні відо­мо три ре­жи­ми зберіган­ня зер­но­вих мас:

— у су­хо­му стані, тоб­то з до­кри­тич­ною во­логістю;

— в охо­ло­д­же­но­му стані (тем­пе­ра­ту­ра зер­на зни­же­на до меж, за яких знач­но галь­му­ють­ся життєві функції ком­по­нентів зер­но­вої ма­си);

— без до­сту­пу повітря (в гер­ме­тич­но­му стані).

Крім цьо­го, обов’яз­ко­во ви­ко­ри­с­то­ву­ють до­поміжні прийо­ми, спря­мо­вані на підви­щен­ня стійкості зер­но­вих мас у період зберіган­ня. До та­ких на­ле­жать: очи­щен­ня зер­на від домішок пе­ред йо­го за­кла­дан­ням на зберіган­ня, ак­тив­не вен­ти­лю­ван­ня, хімічне кон­сер­ву­ван­ня, бо­роть­ба зі шкідни­ка­ми та ін.

Кращі ре­зуль­та­ти от­ри­му­ють за ком­плекс­но­го за­сто­су­ван­ня ре­жимів, на­при­клад, зберіган­ня су­хої зер­но­вої ма­си за низь­ких тем­пе­ра­тур із ви­ко­ри­с­тан­ням для охо­ло­д­жен­ня зовнішньо­го хо­лод­но­го су­хо­го повітря під час при­род­них пе­ре­падів тем­пе­ра­тур.

Ре­жим зберіган­ня зер­на в су­хо­му стані — ос­нов­ний для підтри­ман­ня ви­со­кої життєздат­ності насіння в партіях посівно­го ма­теріалу всіх куль­тур і якості зер­на про­до­воль­чо­го при­зна­чен­ня про­тя­гом усь­о­го терміну зберіган­ня. Зне­вод­нен­ня будь-якої партії зер­на й насіння до во­ло­гості ниж­че кри­тич­ної при­во­дить усі живі ком­по­нен­ти, за ви­нят­ком ко­мах-шкідників, в анабіотич­ний стан. Такі умо­ви за­побіга­ють підви­ще­но­му га­зо­обміну в зерні та насінні, а та­кож роз­вит­ку мікро­ор­ганізмів і кліщів. Цей ре­жим най­прий­нятніший для дов­го­ст­ро­ко­во­го зберіган­ня зер­на. Си­с­те­ма­тич­не спо­с­те­ре­жен­ня за ста­ном та­ких партій, їхнє своєчас­не охо­ло­д­жен­ня й до­стат­ня ізо­ляція від зовнішніх впливів (різких ко­ли­вань тем­пе­ра­ту­ри зов­ніш­ньо­го повітря та йо­го підви­ще­ної во­ло­гості) дасть змо­гу зберіга­ти зер­но з мі­німаль­ни­ми втра­та­ми впро­довж кількох років.

Зер­нові ма­си, що до­б­ре підго­тов­лені до зберіган­ня (очи­щені від домішок, зне­за­ра­жені й охо­ло­д­жені), зберіга­ють у скла­дах без пе­реміщен­ня ма­си — чо­ти­ри-п’ять, а в си­ло­сах еле­ва­торів — два-три ро­ки.

Спо­со­би сушіння зер­на

Для зберіган­ня зер­но­вих мас у су­хо­му стані ви­ко­ри­с­то­ву­ють різні спо­со­би сушіння зер­на й насіння. Усі во­ни ґрун­ту­ють­ся на вра­ху­ванні сорбційних вла­с­ти­во­с­тей зер­но­во­го ма­теріалу. 

Три­валість ви­су­шу­ван­ня та інтен­сивність во­ло­говіддачі (табл. 2) за­ле­жать як від са­мо­го об’єкта сушіння (насіння тієї чи іншої куль­ту­ри, йо­го во­ло­гості то­що), так і від ста­ну й вла­с­ти­во­с­тей влас­не аген­та сушіння, тоб­то се­ре­до­ви­ща, що за­без­пе­чує ви­да­лен­ня во­ло­ги. У зв’яз­ку з цим вла­с­ти­вості зер­на й агентів сушіння за різних умов досліджені до­сить де­таль­но. 

Здатність різних видів зер­на відда­ва­ти во­ло­гу не­од­на­ко­ва — во­на за­ле­жить від розмірів та ана­томічних особ­ли­во­с­тей зернівок. Так, за всіх інших рівних умов зер­но, на­при­клад, греч­ки має більшу во­ло­говідда­чу, ніж пше­ниці, яке, своєю чер­гою, лег­ше віддає во­ло­гу, ніж зер­но ку­ку­руд­зи. Най­ниж­чою во­ло­говідда­чею вирізняється насіння бо­бо­вих. Тоб­то що щільніша й менш по­ри­с­та обо­лон­ка зернівки, то мен­ша її во­ло­говідда­ча. На сорбційні вла­с­ти­вості зер­на чи­нять уп­лив та­кож розміри зернівок: так, у ве­ли­ких ма­сах внутрішній вміст вологи, що при­па­дає на оди­ни­цю по­верхні (че­рез яку вона ви­па­ро­вується), знач­но більший, ніж у дрібних зернівках.

Усі спо­со­би сушіння зер­на, перш за все, вра­хо­ву­ють йо­го сорбційні вла­с­ти­вості. Зер­но як об’єкт сушіння — це жи­вий ор­ганізм із капіляр­но-по­ри­с­тою струк­ту­рою. Пло­дові обо­лон­ки зернівок про­ни­зані капіля­ра­ми, а то­му про­никні для во­дя­ної па­ри. Насіннєві обо­лон­ки й алей­ро­но­вий шар, на­впа­ки, віднос­но ма­ло­про­никні для неї та за не­пра­виль­но­го ре­жи­му сушіння мо­жуть бу­ти при­чи­ною на­бу­хан­ня зер­на, спри­чи­не­но­го за­трим­кою ви­да­лен­ня во­дя­ної па­ри, яка на­ко­пи­чи­лась усе­ре­дині ен­до­с­пер­му. Крім то­го, за­род­ки зернівок містять ду­же чут­ливі до тем­пе­ра­ту­ри во­до­роз­чинні білки — аль­буміни. За тем­пе­ра­ту­ри понад 41…42°С білки за­родків, на­при­клад пше­ниці, де­на­ту­ру­ють, тоб­то насіння втра­чає схожість. Білки клей­ко­ви­ни тер­мостійкіші, од­нак тем­пе­ра­ту­ра нагріван­ня нор­маль­ної, міцної й слаб­кої за пружністю клей­ко­ви­ни силь­ної пше­ниці не має пе­ре­ви­щу­ва­ти відповідно 50, 45 і 55°С.

Сушіння — склад­ний тех­но­логічний теп­ло­ма­со­обмінний про­цес, який має за­без­пе­чи­ти збе­ре­жу­ваність усіх вла­с­ти­во­с­тей ре­чо­вин у зерні, що мож­ли­во за до­три­ман­ня оп­ти­маль­них па­ра­метрів цьо­го про­це­су. Так, під час сушіння постійно зміню­ють­ся тер­мо­ди­намічні та теп­лофізичні вла­с­ти­вості зер­на, зо­к­ре­ма теп­лоємність і теп­ло­провідність. То­му слід су­во­ро до­три­му­ва­тись ре­ко­мен­до­ва­них ре­жимів сушіння насіння кож­ної куль­ту­ри за­леж­но від йо­го во­ло­гості та цільо­во­го при­зна­чен­ня.

За­сто­со­ву­ють три спо­со­би сушіння зер­на: теп­ло­вий (у то­му числі під ва­ку­у­мом); сорбційний (кон­такт­ний); ме­ханічний (відти­с­кан­ня, цен­т­ри­фу­гу­ван­ня). Най­частіше прак­ти­ку­ють пер­ший спосіб сушіння, рідше — дру­гий, а ос­танній — за­сто­со­ву­ють ли­ше у мий­них ма­ши­нах на бо­рош­но­мель­них за­во­дах. Під час теп­ло­во­го сушіння ріди­на пе­ре­тво­рюється на па­ру, на що ви­т­ра­чається теп­ло­ва енергія. За сорбційно­го — во­ло­га із зер­на мо­же ви­да­ля­ти­ся в па­ро­подібно­му й рідко­му стані, до того ж цей про­цес не пов’яза­ний із по­тре­бою ви­ко­ри­с­тан­ня до­дат­ко­во­го дже­ре­ла енергії.

Сушіння зер­на й насіння ґрун­тується на двох прин­ци­пах:

— пер­ший — ви­да­лен­ня во­ло­ги без зміни її аг­ре­гат­но­го ста­ну;

— дру­гий — ви­да­лен­ня во­ло­ги зі зміною її аг­ре­гат­но­го ста­ну.

На пер­шо­му — ґрун­ту­ють­ся ме­ха­ніч­ний та сорбційний спо­со­би сушіння. Ме­ханічний — це ви­да­лен­ня во­ло­ги без за­сто­су­ван­ня нагріван­ня: пре­су­ван­ня (ви­да­лен­ня во­ло­ги сти­с­кан­ням ма­теріалу) й цен­т­ри­фу­гу­ван­ня (ви­да­лен­ня во­ло­ги під дією відцен­т­ро­вої си­ли). Сорбційний спосіб — це ви­да­лен­ня во­ло­ги сор­бен­та­ми або су­хим зер­ном за змішу­ван­ня йо­го з во­ло­гим.

Дру­гий прин­цип пе­ред­ба­чає за­сто­су­ван­ня радіаційно­го, кон­дук­тив­но­го, кон­век­тив­но­го, еле­к­т­рич­но­го й сублімаційно­го спо­собів сушіння. Радіаційний — за­без­пе­чує без­кон­такт­не нагріван­ня зер­на теп­ло­ви­ми про­ме­ня­ми сон­ця (при­род­не сушіння), або інфра­чер­во­ним оп­ромінен­ням. 

Кон­дук­тив­ний — за­без­пе­чує кон­такт­не пе­ре­да­ван­ня зер­ну теп­ла від нагрітої по­верхні, а кон­век­тив­ний — нагріває зер­но шля­хом кон­векції від ру­хо­мо­го га­зо­подібно­го теп­ло­носія.

Зер­но­су­шар­ка мо­же пра­цю­ва­ти з па­ра­лель­ною (про­дук­тивність зро­с­тає вдвічі) і послідо­вною (підви­щується ефек­тивність ви­па­ро­ву­ван­ня во­ло­ги) ро­бо­тою шахт.

Усі спо­со­би сушіння зер­на й насіння поділя­ють на дві гру­пи:

— без спеціаль­но­го ви­ко­ри­с­тан­ня теп­ла (без підве­ден­ня теп­ла до ви­су­шу­ва­но­го об’єкта);

— із ви­ко­ри­с­тан­ням теп­ла.

При­кла­дом за­сто­су­ван­ня спо­собів пер­шої гру­пи є ви­су­шу­ван­ня шля­хом кон­так­ту зер­но­вої ма­си із сор­бен­та­ми твер­дої кон­си­с­тенції (су­ха де­ре­ви­на, ак­ти­во­ва­не вугілля, суль­фат натрію то­що) або об­роб­ка зер­но­вої ма­си до­сить су­хим при­род­ним повітрям.

У сільсько­го­с­по­дарсь­ко­му ви­роб­ництві ча­с­то за­сто­со­ву­ють хімічне сушіння суль­фа­том натрію й сушіння при­род­ним повітрям із ви­ко­ри­с­тан­ням для цьо­го ус­та­но­вок ак­тив­но­го вен­ти­лю­ван­ня зер­но­вих мас.

Сушіння суль­фа­том натрію ре­ко­мен­до­ва­не для насіння бо­бо­вих куль­тур. При­род­ний (ви­су­ше­ний озер­но-морсь­кий міне­рал — мірабіліт) або технічний суль­фат натрію має до­б­ру во­до­пог­ли­наль­ну здатність. За во­ло­гості насіння 20–24% за весь період сушіння йо­го пе­ремішу­ють двічі, а за більшої — три-чо­ти­ри ра­зи про­тя­гом до­би в пер­ший період сушіння. Три­валість сушіння (5–10 діб) за­ле­жить від вихідної во­ло­гості насіння, куль­ту­ри, ста­ну зов­ніш­ньо­го повітря та інших чин­ників. Для до­ве­ден­ня во­ло­гості насіння до кон­диційної потрібний по­каз­ник ви­т­ра­ти без­вод­но­го суль­фа­ту натрію ста­но­вить (кг/т): за во­ло­гості насіння 20% — 60, 25% — 120, 30% — 180, 35% — 240. Во­логість хіміка­ту має бу­ти 1–5%.

Змішу­ван­ня насіннєвої ма­си із суль­фа­том натрію про­во­дять на май­дан­чи­ках під навіса­ми, оскільки приєднан­ня во­ди до хіміка­ту в про­цесі сушіння су­про­во­д­жується виділен­ням теп­ла, внаслідок чо­го підви­щується тем­пе­ра­ту­ра суміші. Пе­ремішу­ва­ти не­обхідно ще й то­му, що зво­ло­жені хіміка­ти кри­с­талізу­ють­ся і мо­жуть пе­ре­тво­ри­ти­ся ра­зом із насінням у мо­ноліт.

За­вер­шаль­ний етап ро­бо­ти — відо­крем­лен­ня зво­ло­же­но­го сор­бен­ту від насіння. Для цьо­го за­сто­со­ву­ють пнев­ма­тич­ну зер­но­очи­щу­валь­ну ко­лон­ку із зер­но­на­ван­та­жу­вачів або інші очисні ма­ши­ни. Ви­ко­ри­с­та­ний суль­фат натрію має ви­со­ку во­логість (до 40–45%), по­втор­но йо­го мож­на за­сто­со­ву­ва­ти тільки після повітря­но-со­няч­но­го сушіння. 

Дру­гий спосіб (із підве­ден­ням теп­ла) за­сно­ва­ний на ство­ренні умов, що за­без­пе­чу­ють підви­щен­ня во­ло­гоєм­ності па­ро­повітря­но­го се­ре­до­ви­ща, що ото­чує зер­но. У та­ко­му разі аген­том сушіння (теп­ло­носієм) слу­гує повітря, во­ло­гоємність яко­го знач­но підви­щу­ють шля­хом нагріван­ня. Най­по­ши­ренішим різно­ви­дом цьо­го спо­со­бу є ви­су­шу­ван­ня в зер­но­су­шар­ках і на сонці (повітря­но-со­няч­не сушіння).

У про­цесі ви­го­тов­лен­ня су­шиль­них аг­ре­гатів за­сто­со­ву­ють різні тех­но­логічні рішен­ня. Де­які ви­роб­ни­ки ви­ко­ри­с­то­ву­ють си­с­те­му напівав­то­ном­них, на­са­д­же­них один на од­но­го, мо­дулів, ко­жен із яких за­без­пе­че­ний вла­сним нагніталь­ним вен­ти­ля­то­ром, що відво­дить відпраць­о­ва­не повітря в на­вко­лишнє се­ре­до­ви­ще. Це, на пер­ший по­гляд, спро­щує мон­таж і мо­­дернізацію су­шиль­ної ус­та­нов­ки, ад­же вар­то про­сто до­да­ти но­вий мо­дуль та от­ри­ма­ти більшу про­дук­тивність. Але за та­ко­го кон­ст­рукційно­го рішен­ня май­же не­мож­ли­во за­без­пе­чи­ти якісний і рівномірний про­цес сушіння. Річ у то­му, що для то­го, аби про­су­ши­ти зер­но як­най­рів­номірніше, струмінь га­ря­чо­го повітря має пе­ре­бу­ва­ти в кон­такті з ним яко­мо­га до­вше. Тоді теп­ло од­на­ко­во роз­по­діляється всією зер­но­вою ма­сою, а повіт­ря повністю на­си­чується во­ло­гою та ви­во­дить­ся на­зовні. У муль­ти­вен­ти­ля­торній си­с­темі, ко­ли струмінь га­ря­чо­го повітря швид­ко про­хо­дить крізь зер­но­ву ма­су, з бо­ку нагнітан­ня га­ря­чо­го по­то­ку ма­са нагрівається й про­су­шується швид­ше. На ви­ході зер­но­ва ма­са пе­ремішується та в ре­зуль­таті цього май­же за­без­пе­чується вирівню­ван­ня вмісту во­ло­ги. Але та­ка нерівномірно про­су­ше­на зер­но­ва ма­са стає не­при­дат­ною для три­ва­ло­го зберіган­ня.

Пра­виль­но скон­ст­руй­о­ва­на й змон­то­ва­на шахт­на су­шар­ка енер­го­е­ко­ном­на та надійна, а по­чер­го­ве розміщен­ня шахт у ко­лоні дає змо­гу мак­си­маль­но рівномірно про­су­шу­ва­ти про­дукт без зай­вих енер­ге­тич­них ви­т­рат. Важ­ли­ву роль відіграє ви­ко­ри­с­тан­ня ко­ро­зієстій­ких ма­теріалів, пря­ма фор­ма та щільне по­чер­го­ве розміщен­ня шахт, на­леж­ний роз­ра­ху­нок ру­ху ро­бо­чо­го повітря в ко­лоні, об­ме­жен­ня кількості ру­хо­мих ме­ханічних ча­с­тин, за­сто­су­ван­ня си­с­те­ми ав­то­ма­ти­зації про­це­су сушіння то­що.

У про­мис­ло­вості ви­ко­ри­с­то­ву­ють два ви­ди кон­ст­рукційних ма­теріалів, із яких ви­го­тов­ля­ють су­шар­ки: оцин­ко­ва­ну сталь та алюміній. Оцин­ко­ва­ний ста­ле­вий лист має ба­га­то не­доліків, особ­ли­во в разі сушіння ку­ку­руд­зи, оскільки цин­ко­ве по­крит­тя швид­ко сти­рається й де­талі су­шар­ки по­чи­на­ють ко­ро­ду­ва­ти. За ви­со­кої тем­пе­ра­ту­ри та во­ло­гості се­ре­до­ви­ща це відбу­вається до­сить швид­ко.
Де­які з та­ких оцин­ко­ва­них кон­ст­рукцій ви­го­тов­ля­ють у комбінації з хро­ми­с­тою іржостійкою стал­лю, яка розміще­на ли­ше на найбільш ко­ро­ду­ю­чих ча­с­ти­нах. Але та­ка кон­ст­рукція піддається еле­к­т­рохімічній ко­розії, яка в низці ви­падків більш не­без­печ­на, ніж по­верх­не­ва хімічна. 

Висновки

Су­часні су­шар­ки ком­плек­ту­ють ав­то­ма­ти­зо­ва­ни­ми си­с­те­ма­ми уп­равління вмістом во­ло­ги в зерні на ви­ході. Для цьо­го пе­ре­важ­но за­сто­со­ву­ють прості тех­но­логічні рішен­ня, на­при­клад, напівав­то­ма­ти­зо­ва­ну си­с­те­му не­пря­мо­го вимірю­ван­ня во­ло­ги: її по­каз­ник виз­на­ча­ють за тем­пе­ра­ту­рою зер­на в су­шарці. Зна­ю­чи вла­с­ти­вості зер­на та кон­ст­рук­тивні особ­ли­вості су­шар­ки, мож­на знай­ти за­лежність по­каз­ни­ка во­ло­гості від тем­пе­ра­ту­ри та уп­рав­ля­ти вихідним рівнем во­ло­гості, за­да­ю­чи пев­ну тем­пе­ра­ту­ру сушіння. Про­те цей спосіб не ду­же точ­ний, до то­го ж йо­го якісна ре­алізація за­ле­жить від кваліфікації й досвіду опе­ра­то­ра. 
 

І. Стад­ник, д-р тех. на­ук, про­фе­сор, 
Тер­нопільський національ­ний тех­нічний універ­си­тет імені Іва­на Пу­люя,
Ю. Су­хен­ко, д-р тех. на­ук, про­фе­сор,
В. Ва­силів, канд. тех. на­ук, до­цент,
Національ­ний універ­си­тет біоре­сурсів і при­ро­до­ко­ри­с­ту­ван­ня Ук­раїни

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