Хвали сіно в стогу, а зерно — в поліетиленовому рукаву…
Зростання рівня валових урожаїв зернових останніми роками зумовило певні проблеми для зерновиробників щодо його зберігання: в Україні відчувається нестача потужностей спеціалізованих сховищ для збіжжя на рівні 5–7 млн т.
Зростання рівня валових урожаїв зернових останніми роками зумовило певні проблеми для зерновиробників щодо його зберігання: в Україні відчувається нестача потужностей спеціалізованих сховищ для збіжжя на рівні 5–7 млн т.
М. Занько, канд. техн. наук, завлабораторії збирання та первинної переробки врожаю,
УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого
У зв’язку із сезонністю зернового виробництва виникає необхідність зберігання запасів зерна для його використання на різні потреби протягом року і більше. Закладання зерна на тривале зберігання майже завжди зв’язане з «головним болем» його виробників, оскільки вартість таких послуг «на стороні» іноді перевищує вартість самого зерна. Адже зберігання зерна, як правило, потребує використання спеціалізованих технологічних комплексів, а отже, й спеціалізованих технологій і відповідного обладнання та машин.
Аналіз ситуації свідчить, що більшість сільськогосподарських підприємств, що займаються зерновиробництвом, часто не мають відповідної бази для належної первинної переробки і зберігання збіжжя, тому змушені користуватися послугами потужних спеціалізованих зернопереробних підприємств. Звісно, на момент формування вигідної для виробника ціни на зерно (а це, як правило, весна наступного року) господар-власник — виробник зерна уже не має тих економічних козирів, які б він мав без понесених значних витрат на зберігання зерна «на стороні». Такий стан справ зі зберіганням зернового матеріалу обумовлює нездатність його виробників впливати на цінову політику у цьому ринковому сегменті (а, значить, і на власний прибуток) та призводить до неефективного господарювання. Однак створення такого спеціалізованого технологічного комплексу і його інфраструктури — матеріально-технічної бази для зберігання зерна у господарстві потребує значних капіталовкладень, дорогого технологічного обладнання і значного часового періоду (виконання капітальних будівельних робіт — до трьох років), що також зумовлює підвищення собівартості зерна.
Витрати, які несуть сільськогосподарські підприємства і фермери на зберігання зерна на елеваторах, зменшують рівень рентабельності виробництва зернових. Сільгоспвиробники змушені тримати зерно на непристосованих до довгострокового зберігання токах і відкритих майданчиках, що призводить до зниження його якості і як наслідок — до збитків.
Режими зберігання зерна
Одним із можливих виходів із такої ситуації для виробників є організація зберігання зерна у власному господарстві із використанням відповідних технологій.
Є чотири основні режими зберігання зернових мас, за застосування яких враховують такі фактори:
у сухому стані — за вологості, що нижча за критичну;
в охолодженому стані — від 5 до 10°С;
хімічна консервація зерна;
у герметичному стані — без доступу повітря.
У цьому матеріалі ми розглянемо технологію зберігання зерна в герметичному стані, яка може стати альтернативою для багатьох сільгоспвиробників.
Зберігання зерна в поліетиленових рукавах
Цей нетрадиційний підхід до зберігання зерна господарства України нині застосовують усе частіше. Така технологія передбачає зберігання зерна у спеціальних багатошарових поліетиленових рукавах, що можуть бути розміщені як у полі, на відкритих майданчиках із твердим покриттям, так і в межах господарства — на майданчиках із твердою підготовленою поверхнею (грунт, бетон і т. п.).
Фізіологічні особливості зберігання без доступу повітря
Режим зберігання зернових мас без доступу повітря заснований на потребі усіх живих компонентів зернової маси у кисні і полягає у тому, щоб створити несприятливі умови для розвитку комах, грибів і зменшити до мінімуму власну активність зерна.
Одним із шляхів забезпечення зберігання зернових мас у герметичних ємкостях є природне накопичення в них вуглекислого газу та одночасне зменшення кількості кисню внаслідок анаеробного дихання органічних компонентів зерна. Під час анаеробного дихання розпад гексози, складової частини зерна, супроводжується виділенням спирту, вуглекислого газу та енергії, при цьому вивільнюється набагато менше тепла, ніж під впливом повітря, і водночас утворюється герметичне середовище із високим ступенем вологості. За зберігання зерна із вологістю в межах до критичної в умовах безкисневого середовища добре зберігаються її борошномельні і хлібопекарські якості, харчова і кормова цінність. Також дає позитивні результати зберігання зернових з підвищеною вологістю. Однак у такому разі спостерігаються деяке зниження якості зерна (часткова втрата блиску, потемніння, утворення кислотного запаху, підвищення кислотного числа жиру) за одночасного збереження його хлібопекарських та кормових властивостей.
Низька концентрація кисню у зерновій масі пригнічує дихання зерна і шкідників, стримує розмноження патогенної мікрофлори та знищує комах. Найбільший вплив на комах здійснює висока концентрація двоокису вуглецю (СО2), яка зумовлює виділення кисню з тіла комах. Оскільки герметичність мішка утримується протягом періоду зберігання, то це й убезпечує від проникнення свіжого повітря всередину нього і створює ефект консервації: у середовищі з мінімальною кількстю вуглекислого газу зерно гарантовано зберігається впродовж значного періоду. Така якісна зміна складу середовища зерна зумовлює пригнічення і призупинення процесів життєдіяльності всіх біологічно активних організмів усередині зернової маси, що призводять до її псування.
За концентрації кисню менше 0,5% протягом 96 год спостерігається 100%-ва смертність майже всіх комах. Також припиняється зростання мікроскопічних грибів у зерновій масі за вмісту кисню менше 1%, температури 25°С і вологості 18%: на 200-ту добу зберігання кількість мікроскопічних грибів
зменшується від 78 тис. шт./кг
зерна до 0,2 тис.
Технічне забезпечення технології
На технічне забезпечення технології зберігання зерна в поліетиленових рукавах спрямовують свою активну та водночас економічно ефективну діяльність близько десяти фірм-дилерів: ТОВ «Завод Кобзаренка», ТОВ «Агросем», ТОВ «ФАРМ-МАК Україна», ПП «Еквіпмент Дірект Юкрейн», ТОВ «Еквіпмент Дірект Україна», ТОВ «Спрей Майстер», ТОВ «Клов», ТОВ «Планета Пластик», ТОВ «АГ-БАГ Україна», ТОВ «Астарта-Груп».
Технологія закладання зерна в поліетиленові рукави для тривалого зберігання
Застосування технології передбачає виконання певних операцій:
підготовка майданчика до зберігання зерна в рукавах;
транспортування зерна до місця завантаження (пакування) його у поліетиленові рукави;
завантаження зерна у рукав;
зберігання зерна в рукаві;
подальше вивантаження зерна із рукава у технологічний транспорт.
Для транспортування (підвезення) маси від зернозбирального комбайна (сухого і чистого зерна) або з майданчика для його зберігання (зі складу) і завантаження зерна в бункер зернопакувальної машини застосовують бункер — перевантажувач зерна в агрегаті із трактором. Завантажують зерно в рукави спеціальними зернопакувальними машинами, для зворотного процесу випорожнення використовують, відповідно, зернорозпакувальну машину, яка розрізує рукав з одночасним бічним вивантаженням зерна й укладанням використаної плівки в рулон.
Технологічні матеріали та технічні засоби для реалізації технології зберігання зерна в поліетиленових рукавах
Завантаження зерна в зернопакувальну машину проводять за допомогою бункерів–перевантажувачів зерна або інших навантажувачів зерна з робочою висотою до 4,5 м.
Машини різних фірм за загальним конструкційним компонуванням дуже подібні між собою і різняться лише незначним конструкційним виконанням окремих вузлів і агрегатів.
Поліетиленовий спеціалізований рукав призначений для зберігання зерна в герметичному стані — без доступу повітря. Це дає змогу зберігати зерно прямо на відкритому майданчику.
Рукав використовують у складі технологічного комплексу машин і обладнання, призначеного для заповнення зерном рукава і в подальшому — для зберігання зерна на спеціально підготовлених майданчиках із твердою поверхнею. У разі використання за призначенням технічного обслуговування не потребує. Але в процесі зберігання зерна слід дотримуватись вимог щодо попередження застосування щодо нього агресивних рідин для усунення з його поверхні можливих атмосферних забруднень та убезпечити від впливу високотемпературних джерел, у тому числі відкритого вогню.
Зазвичай рукав, виготовлений із поліетилену, тришаровий, він надійно захищає зерно від природного й атмосферного впливу. Зовнішній шар білий, відбиває сонячні промені, забезпечує прохолодний стан вмісту рукава. Внутрішній — чорний шар плівки — убезпечує від доступу сонячних променів, а всі три шари плівки разом діють як захист від потрапляння води та вологи. Плівка виготовлена з особливих смол, які містять інгібітори ультрафіолетового випромінювання, тож упродовж довгих місяців перебування під сонцем вона не тоншає, не витягується і не псується.
Рукави витримують навантаження від дії завантаженого в них зерна та певною мірою розтягуються без надмірної деформації.
Використовують рукави як у малих, так і в потужних господарствах (підприємствах). Доцільно зазначити, що обсяг реалізації рукавів одного із підприємств із їхнього продажу у 2013 р. забезпечив закладання зерна на зберігання на рівні 1 млн т (!). Особливо економічно привабливе використання рукавів для зберігання зерна в малих господарствах, оскільки затрати на довготривале зберігання 1 т зерна в рукаві (за результатами досліджень УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого) становлять лишень 31,16 грн (!). Тоді як підготовка та зберігання 1 т зерна кукурудзи на елеваторі України становить 365 грн (ціни станом на жовтень 2013 р.). Тобто використання рукавів економічно достатньо ефективне!
На ринок України поліетиленові рукави (табл. 1), за заявками користувачів, постачають відомі зарубіжні фірми: Ipesa Silo, Agrinplex і Silobolsa (Аргентина), Budissa Bag (Німеччина) та їхні фірми-дилери, що працюють у нашій державі. Вітчизняне виробництво поліетиленового рукава, який за своїми характеристиками та властивостями не поступається рівню зарубіжних, а за деякими показниками навіть перевищує, освоєно вже впродовж кількох останніх років вітчизняним підприємством ТОВ «Планета Пластик» (м. Ірпінь).
Закладання (завантаження) зерна у поліетиленовий рукав проводять з допомогою спеціалізованих сільськогосподарських зернопакувальних машин, які забезпечують повний технологічний цикл із завантаження зерна в рукав (їхні технічні характеристики подано в табл. 2). Машина приводиться в дію від вала відбору потужності трактора. Трактор, працюючи на холостому ходу, приводить у рух завантажувальний шнек машини, який переміщає зерно із приймального бункера до спрямовувального пристрою і далі — до поліетиленового рукава, наповнюючи його зерном. Під час завантаження рукава трактор із машиною під тиском зернової маси рукава просуваються вперед. Продуктивність завантаження зерна зернопакувальною машиною за одну годину основного часу досягає 250 т. Доцільно відмітити, що зернопакувальна машина разом із рукавом агрегатується із колісними тракторами загального призначення, які мають режим частоти обертання валу відбору потужності (ВВП) на рівні 540 об./хв. Значна їхня гама — різного конструктивного виконання, із незначними конструкційними особливостями та широким діапазоном продуктивності — на ринку представлена низкою фірм-виробників та дилерів (табл. 3).
Аргентинська фірма Mainerо на ринку України пропонує зернопакувальну машину Mainero-2230, яка додатково може комплектуватись шнековим завантажувачем Mainero Vulcador 50399, що дає змогу проводити розвантаження зерна із самоскидів чи причепів із нижнім люком для розвантаження. Його продуктивність становить від 80 до 100 т/год, діаметр шнека — 260 мм, ширина завантажувальної платформи — 2600 мм. Привід завантажувача — гідравлічний, від енергетичного засобу, який забезпечує роботу зернопакувальної машини.
Фірма Romill (Чехія) виробляє зернопакувальні машини Standart і Farmbagger Profi з продуктивністю 300 т/год. Об’єм бункера становить 5,5 м3, потрібна потужність енергозасобу для приводу — 120 к. с.
Фірма Richiger пропонує зернопакувальні машини двох типорозмірних рядів: для завантаження зерна у поліетиленові рукави діаметром 2,74 і 3,05 м, а також шнековий завантажувач для завантаження зернопакувальної машини із зернових причепів із нижнім люком для розвантаження.
Технічну характеристику зернопакувальних машин інших фірм та компаній представлено в табл. 4.
Зернопакувальні машини, як правило, виготовляють типорозмірними рядами із широким діапазоном місткості бункера: від 8 до 25 м3 і більше. Дані машини за конструкцією близькі між собою і різняться лише виконанням окремих вузлів. Зокрема, фірма Loftness (США) пропонує зернопакувальну машину GBL-10, яка обладнана електричною лебідкою для підіймання складеного поліетиленового рукава на кожух спрямовувального пристрою, має незалежну транспортну ходову систему. Керування гальмівною системою здійснюється з допомогою колеса, зручно розміщеного для комфортної роботи оператора.
Перед початком робіт із завантаження зерна поліетиленовий рукав закріплюють на кожусі спрямувального пристрою машини за допомогою еластичних тросів. Тиск у шинах коліс машини має бути у межах 245,16–274,58 кПа, у гальмівній гідравлічній системі трактора — не менше ніж 9806,6 кПа.
Контроль якості наповнення рукава зерном
Щільність наповнення рукава зерном регулюється гальмівною системою зернопакувальної машини. При цьому оператор слідкує за ступенем розтягування плівки рукава у вертикальній та горизонтальній площинах за спеціальними позначками, нанесеними на поверхні рукава.
Технічні засоби для розвантаження зерна із поліетиленових рукавів
Розвантаження зерна із поліетиленових рукавів проводять за допомогою шнекових розвантажувачів (табл. 5). Вони агрегатуються із колісними тракторами загального призначення з частотою обертання ВВП 540 об./хв і є причіпними машинами. Основними складовими розвантажувача є рама із колесами та причіпними пристроями, механізм подавання зерна, вузол намотування поліетиленової плівки, розвантажувальний конвеєр, гідросистема та привід. Усі вузли та механізми розвантажувача змонтовано на рамі.
Технологічний процес
розвантажування
Основу розвантажувального конвеєра становить шарнірно-розкладний шнек, керування яким здійснюють за допомогою гідроциліндра.
Механізм подавання переміщує зерно до приймального патрубка розвантажувального конвеєра. Він складається із двох горизонтальних шнеків — правого і лівого. Привід шнеків розвантажувача — через карданний вал від вала відбору потужності енергетичного засобу.
Вузол намотування плівки — сталевий барабан, що приводиться в дію гідромотором. Гідравлічне обладнання розвантажувача працює від гідронавісної системи трактора. Керування обладнанням — з допомогою важеля розподільного механізму.
Особливості розвантаження Змінюючи частоту обертання барабана за допомогою регулятора, потрібно слідкувати, щоб верхній рівень зерна перед барабаном не перевищував його висоту. Її перевищення призводить до попадання зерна під плівку під час намотування рукава на барабан, до збільшення обсягу намотуваної плівки і неможливості машини виконувати розвантаження рукава. За таких умов розвантажувач починає переміщуватися, тягнучи за собою агрегатований трактор. Автоматичне розвантаження відбувається доти, доки горизонтальний шнек підхоплює зерно (залишок зерна — до 300 кг). Остаточне розвантаження зерна проводять вручну. Основними особливостями конструкції розвантажувачів є застосування вузла намотування плівки, значна висота завантаження (від 3,4 до 4,8 м) та зручне переобладнання машин із робочого положення у транспортне. Машини за загальним конструкційним компонуванням близькі між собою і різняться лише виконанням окремих вузлів.
Окремо слід відмітити машини, які застосовують не тільки для розвантаження поліетиленових рукавів, а також для завантаження зерна у транспортні засоби із твердої рівної поверхні на токах і у складських приміщеннях (із регулюванням ширини підбирання зерна, що дає змогу розвантажувати поліетиленові рукави діаметром 2700 та 3000 мм). Зокрема, аргентинська фірма Mainero та ТОВ «Завод Кобзаренка» пропонують на ринку України шнекові розвантажувачі Mainero-2330 та НРУ-180, відповідно.
Звичайно, в рукаві зерно, що перебуває в такому «незвичному» для нього середовищі, зазнає певного негативного впливу на якість. За результатами досліджень встановлено, що терміни зберігання зерна пшениці і кукурудзи залежать від вологості зерна, закладеного на зберігання: із подовженням терміну зберігання зерна в рукаві ризик збільшення негативного впливу посилюється, а терміни зберігання — зменшуються.