Кукурудзяні технологічні актуальності: збираємо, обробляємо, зберігаємо

Зерно кукурудзи відносять до так званих термолабільних матеріалів, які в процесі сушіння мають різну теплову стійкість залежно від температури й швидкості нагрівання зернини. На теплову стійкість, окрім температурного фактора, впливає ще структура зернівки та її будова. Основною частиною зернівки є ендосперм, який може бути борошнистим або склоподібним залежно від хімічного складу зерна кукурудзи, а також порівняно рихлий зародок і зовнішні оболонки – всі ці частини характеризуються різним вологовипаровуванням і усиханням у процесі сушіння. Тому внаслідок швидкого сушіння й нерівномірного висихання у зоні ендосперму та зародка виникають сили напруги, тобто явище так званої внутрішньої тріщинуватості, що різко знижує міцність зернівки і призводить до її подрібнення. Також у результаті швидкого нагрівання зерна, особливо сирого, зовнішні оболонки загартовуються, що різко знижує швидкість сушіння.

Тому під час сушіння застосовують здебільшого м’які температурні режими, не допускаючи нагрівання зерна понад 50 ^оС для кукурудзи, яка призначена на кормові цілі, 45 ^оС – для крохмале-патокового виробництва, 30…35 ^оС – для харчоконцентратного. Температура агента сушіння має бути постійна або низхідна, тобто знижуватись у міру підсихання зерна. Ця умова особливо важлива за сушіння зерна недостиглого, з підвищеною вологістю. За низхідного температурного режиму значно знижуються ступінь теплового ушкодження і кількість зерна з внутрішніми тріщинами.

Задля зменшення травмування й подрібнення зерна, перед подаванням його до зерносушарки обов’язково слід: мінімізувати число переміщень зерна; всі поверхні, з якими контактує/контактуватиме зерно, обшивати еластичним матеріалом (стінки бункерів, самопливів, норій тощо); знизити висоту й швидкість падіння зерна.

Температурний режим у процесі сушіння контролюють за температурою нагрівання зерна, а також агента сушіння. Температура агента сушіння може бути постійна або перемінна залежно від конструкції зерносушарки та вологості зерна (табл. 1).

Таблиця 1. Температурний режим сушіння зерна кукурудзи залежно від її призначення (прямоструминні вітчизняні шахтні сушарки)

Окрім оптимального температурного режиму під час сушіння, слід також витримувати відповідний режим вологовіддачі, тобто зниження вологи зерном під час проходження через сушарку. Для цього в сушарках прямоструминних у процесі сушіння зерна кукурудзи вологовіддача за один пропуск має становити 4,5-5,5%. Коли зерно за одноразового пропускання не висушується, його сушать за кілька пропусків. На практиці це краще виконувати за допомогою двох спарених зерносушарок, перша з яких працює в режимі сушіння, а друга — в режимі досушування-охолодження. За такого методу сушіння зберігається висока якість зерна, забезпечується продуктивність сушарок і знижуються енерговитрати.

Особливо ефективне використання двох спарених зерносушарок типу ДСП. Вони дають змогу сушити зерно за різними техніко-технологічними схемами залежно від вологості зерна. В цій схемі рекомендується використовувати, окрім зерносушарок, підігрівачі зерна та очисні машини барабанного типу. Таким чином, маємо очищувально-сушильний комплекс, який включає такі операції: попереднє підігрівання зерна; первинне очищення підігрітого зерна; сушіння матеріалу в рециркуляційному режимі; охолодження зерна в зерносушарці; повне охолодження й очищення зернової маси на очищувальних машинах. За допомогою підігрівача досягається не тільки зниження вологості сирого зерна, а й краще його сепарування на ситах та переміщення норіями. Підігріте зерно менше травмується та подрібнюється, швидше рухається шахтами зерносушарки.

За різними повідомленнями, в разі сушіння за новою техніко-технологічною схемою на очищувально-сушильному комплексі потужність двох спарених зерносушарок ДСП-32 становить 500 т зерна за добу за витрати природного газу 0,85-1,05 м³ на зниження 1 т-%. Нормативні значення для цих сушарок становлять відповідно 300–350 т та 1,5–2,5 м³ на зниження 1 т-% залежно від збиральної вологості зерна.

Обов’язковою умовою роботи комплексу є розміщення зерносушарок біля зерноочисних машин. Перша сушарка знижує вологість зерна шляхом підсушування трьома зонами, друга – двома, а нижньою (третьою) частково охолоджує зерно. Рухається зерно в рециркуляційному режимі із середньою вологістю 16-20%.

Сушіння, особливо термічне в зерносушарках, має закінчуватись за певної вологості зерна (насіння) залежно від напряму його використання. Для кукурудзи встановлено різні норми вологості зерна, що спрямовується на переробку чи зберігання. Чинними технологічними нормами забороняється пересушувати зерно нижче від установлених стандартами значень.

Після сушіння в зерносушарках зерно має високу температуру, тому його обов’язково охолоджують i лише після цього засипають у сховище. Температура, з якою допускається засипати зерно, не має перевищувати температуру навколишнього середовища більш як на 8…10°С.

Окремо — про сушіння зерна кукурудзи, зібраної взимку. Під час сушіння промороженого зерна (з низькою температурою зернової маси) спостерігається його запарювання. Суть цього явища в тому, що на холодній поверхні зернини під дією високих температур під час сушіння конденсується багато випареної вологи. Процес супроводжується зволоженням зернової маси, підвищенням її температури, погіршенням технологічних і насіннєвих властивостей зерна. Особливо часто запарювання відбувається через недостатній об’єм агента сушіння в шахтах сушарки.

Також за швидкого сушіння промороженого зерна виникає так зване загартовування оболонок зернин і втрата ними здатності пропускати водяні пари. Загартоване зерно має вигляд «скляного», під час його сушіння різко знижується його швидкість просування сушаркою, а відтак — продуктивність зерносушарок, унаслідок чого збільшується витрата палива.

Для попередження запарювання і загартовування зерна у шахтних прямоструминних сушарках потрібно знижувати температуру нагрівання зерна на 5 ºС і агента сушіння — на 15…20 ºС щодо встановлених нормативами для зерна кукурудзи. У цих сушарках запарювання зерна можна уникнути, якщо у верхній частині сушарки товщина шару зерна, що продувається, буде мінімальна, близько 100 мм, а швидкість агента сушіння — максимальна.

Запарювання й загартування зерна виникає в сушарках рециркуляційних набагато рідше порівняно з прямоструминними. Адже за рециркуляційного способу процес сушіння включає кілька циклів, у тому числі змішування зерна сухого нагрітого з вологим холодним, а також вилежування суміші. Завдяки його змішуванню-вилежуванню забезпечується більш м’який режим сушіння, а також вдається уникнути швидкого нагрівання промороженого зерна.

Іншим технологічним заходом, пов’язаним зі зниженням вологості зерна кукурудзи, є його вентилювання, яке виконують у режимах підсушування, охолодження чи проморожування. У режимі підсушування зерно чи насіння продувають атмосферним теплим або підігрітим повітрям. За продування атмосферним повітрям підсушування відбуватиметься лише за умови, якщо фактична вологість зерна перевищує рівноважну. Цей режим ефективний для обробки зерна з дещо підвищеною вологістю (на 1–5 %) порівняно з регламентною нормою.

У режимі охолодження використовують атмосферне повітря, переважно в нічні години. Його температура має бути нижча на 5 ^оС і вища, порівняно з температурою зерна, а в дощову погоду — не менше як на 8 ^оС. Цей режим особливо ефективний для охолодження свіжозібраного зерна, яке засипають у зерносховище. Останнім часом для охолодження зерна його пропускають через зерносушарки з відключеною зоною сушіння. Пропуск зернової маси проводять у холодну пору року. Такий прийом особливо ефективний, оскільки забезпечується швидке рівномірне охолодження всіх шарів зернового насипу. Режими охолодження встановлюють залежно від вологості зерна, температури повітря та тривалості охолодження (табл. 2).

Таблиця 2. Режими охолодження зерна кукурудзи

У режимі проморожування зерно продувають у зимовий період, коли настають морози не менше як -5 ^оС. Цей режим має важливе практичне значення для організації надійного тривалого зберігання врожаю, в тому числі резервних і страхових фондів.

Для вентилювання використовують установки активного вентилювання в зерноскладах, бункери та зерносховища, обладнані засобами вентиляції. Оскільки техніко-технологічне забезпечення вентилювання досить просте, його можна застосовувати практично в кожному фермерському господарстві, забезпечуючи таким чином збереження врожаю за значної економії грошових витрат і енергоресурсів.

Очищення. Свіжозібрана маса кукурудзи має надто неоднаковий фізико-механічний склад, містить основне зерно різної якості, органічні й мінеральні домішки. Особливо небажаним компонентом є органічні домішки, які складаються із решток рослин основної культури та дикорослих видів – бур’янів. Органічні домішки, як правило, значно сиріші від основного зерна, їхня вологість під час збирання становить 50-70% і вище. Тому свіжозібрана маса підлягає негайному очищенню, передусім від органічних грубих домішок рослинного походження – частинок стебел, листя, качанів кукурудзи тощо.

За вмістом домішок виділяють три категорії чистоти кукурудзи: чисту, середньої чистоти, смітну. У домішках окремо визначають зернову та смітну. До зернової домішки відносять зерно бите, плюскле, здавлене, проросле, морозобійне, ушкоджене, поїдене, недозріле; до смітної – мінеральну, органічну й шкідливу домішки, зіпсоване зерно (насіння).

Очищення може бути попереднім, первинним і вторинним залежно від чистоти та призначення врожаю. Попереднє — застосовують для очищення смітної свіжозібраної маси, а також вологої перед сушінням. Первинне – для відокремлення всіх видів домішок від основної фракції. Вторинне – для сепарування маси зерна (насіння) на окремі, різні за якістю, фракції.

Для очищення використовують різні види очищувально-сортувальних машин: повітряні й повітряно-ситові сепаратори, трієрні установки, пневмогравітаційні столи. На повітряних сепараторах (аспіраторах) із маси зерна відбирають легкі органічні домішки, на повітряно-ситових – дрібне та надто крупне зерно, на трієрах та гравітаційних столах – важковідокремлювані домішки.

Основною машиною є повітряно-ситовий сепаратор, який містить аспіраційні канали і комплект сит різного типорозміру. Якість очищення насамперед залежить від вибору сит та режиму їхньої роботи. Спочатку сита добирають за допомогою лабораторного просіювання, аналізування сходів та проходів зерна з кожного сита.

Рекомендований типорозмір сит може змінюватись залежно від фізико-механічних властивостей зерна зібраного врожаю, його умов і технологій вирощування. Тому в кожному конкретному випадку регламент очищення потрібно уточнювати з тим, аби забезпечити оптимальний вихід і якість зерна основної культури.

Останнім часом ринок пропонує для очищення-сортування-калібрування зерна різні марки вітчизняних і зарубіжних машин. Традиційно високою якістю сепарування зерна вирізняється обладнання таких зарубіжних виробників, як Petkus (Німеччина), Сimbria, які застосовують для післязбиральної доробки зерна/насіння різних культур. Особливо ефективні трієри, норії й пневмосортувальні столи цих виробників.

Із вітчизняного обладнання високою продуктивністю та ефективністю вирізняються машини ПАТ «Хорольський механічний завод», ТОВ «Оліс», заводу «Аеромех», ТОВ «Завод «Фадєєв Агро», ТОВ «Новий елеватор». До такого обладнання слід віднести зерносепаратори, аспіратори, гравітаційні столи, норії, зокрема із пластиковими ковшами тощо. Наразі це обладнання стає навіть популярнішим, ніж обладнання іноземного виробництва.

Правила зберігання зерна. Зберігають зерно з урахуванням його вологості, призначення й тривалості зберігання. Під час зберігання кукурудзи вологість має бути така: 15–16 % – для зерна, призначеного для переробки на комбікорми; 14–15 % – для виготовлення продовольчих i технічних продуктів; 13–14 % – за зберігання тривалістю до одного року; 12–13 % – за тривалого зберігання (понад один рік).

• Зерно продовольчо-кормове й технічне зберігають насипом у зерноскладах, силосах елеваторів, бункерних сховищах. Висота насипу сухого зерна обмежується технічними можливостями сховища — вона має забезпечувати їхнє нормальне обслуговування та контроль за якістю продукції.
• Кожен з цих способів зберігання має свої позитивні моменти та недоліки. Так, зернові склади з підлоговим типом зберігання можна легко збудувати, або ж переобладнати будь-яке приміщення, попередньо ізолювавши його. У такому складі можна зберігати невеликі партії зерна різних видів, завдяки перегородкам. Також зерно в такому сховищі можна зберігати як насипом, так і в тарі. Зазвичай зерно в складах менше травмується, порівняно з елеваторами. І, врешті решт, на таке зберігання потрібні менші поточні витрати. А от до недоліків зернових складів із підлоговим типом зберігання слід віднести те, що на склади слід завантажувати виключно сухе зерно. До того ж завантаження і вивантаження зерна обходиться значно дорожче, ніж у силосі, оскільки використовується ковшово-шнековий навантажувач, зернокидач або стрічкові транспортери. Роботи з підгортання зерна виконують вручну, а це додаткові витрати на заробітну плату персоналу, пальне, амортизацію та ремонт технологічного устаткування. Також у складах важче дотримуватись якісних характеристик утримання зерна, а саме температури, вологості та зараженості шкідниками. Крім цього, склади займають більше місця, ніж силоси — на площі складу для зберігання 5,5 тис. т зерна, можна розмістити три металеві силоси загальною місткістю зберігання 15 тис. т. Та й на складах важче уберегти зерно від пошкодження гризунами.

• Останнім часом великі об’єми зерна зберігають у металевих силосах-баштах (саме за такого способу забезпечується найтриваліший термін зберігання очищеного зерна). Але за зберігання зерно продукції в металевих силосах слід вести постійний контроль за температурою зерна, звертати особливу увагу на стан верхніх шарів насипу. Внаслідок коливань температури у сховищі виникають конвекційні потоки повітря, які можуть призводити до появи конденсату у верхньому шарі зернової маси, або ж, навпаки — в нижньому. Стійкість стану зерна під час зберігання значно підвищується, якщо металеві сховища мають вентиляційне обладнання для аерації зернової маси. Іншим варіантом підвищення стійкості є термозахист зовнішніх стінок сховища. Також слід враховувати й те, під час завантаження силосів зерно падає з доволі значної висоти, що негативно впливає на його якість (воно травмується при падінні з висоти).

Сухе зерно можна ще зберігати в полімерних зернових рукавах. У такому разі слід неухильно дотримуватись усіх вимог, установлених спеціальною Інструкцією для такої технології зберігання. Так, для довготривалого зберігання у рукави повинні завантажувати, як і у випадку з зерносховищем вже висушене зерно, з показником вологості 13–15 % (для тимчасового зберігання із обов’язковим подальшим висушуванням допускається «пакування» зерна із вологістю 18-25 %). Зберігання зерна в полімерних рукавах потребує періодичного огляду на предмет пошкоджень. Але якщо навіть рукав прорвався, його досить легко залатати. Завантаження та розвантаження зерна відбувається за допомогою спеціальної техніки: зернопакувальників та вивантажувачів. Придбання такої техніки потребує додаткових інвестицій. Слід також пам’ятати, що рукав одноразовий. Його відрізають в міру вивантаження зерна. І, звісно ж, протягом усього періоду зберігання проводять систематичний контроль за показниками якості зерна й загальним станом сховища.

М. Кирпа, д-р с.-г. наук, ДУ «Інститут зернових культур НААН України»