Спецможливості
Техніка та обладнання

Охо­ло­д­жу­вальні ком­плек­си зер­на

16.04.2017
2291
Охо­ло­д­жу­вальні ком­плек­си зер­на фото, ілюстрація

Розробка та широке впровадження охолоджувальних комплексів у систему зберігання зернопродукції дасть змогу проводити холодильну обробку сільськогосподарської сировини безпосередньо в місцях заготівлі, що сприятиме підвищенню якості й подовженню тривалості її зберігання. Особливо це завдання актуальне для різних зернових продуктів. 

 

 

 

Ме­тод охо­ло­д­жен­ня зер­на штуч­но охо­ло­д­же­ним повітрям дає змо­гу зберіга­ти йо­го й насіння олійних куль­тур із підви­ще­ною во­­ло­гістю впро­довж три­ва­ло­го ча­су. Крім то­го, що ме­тод зберігає якість зер­на і є еко­логічно чи­с­тим, він дає змо­гу змен­ши­ти енер­го­ви­т­ра­ти вдвічі-вчет­ве­ро порівня­но з ви­ко­ри­с­тан­ням тра­диційно­го ме­то­ду сушіння зер­на.

Вирішен­ня за­вдан­ня низь­ко­тем­пе­ра­тур­но­го зберіган­ня зер­на пов’яза­не з роз­роб­кою мобільних транс­порт­них хо­­­­ло­диль­ників із хо­ло­диль­ною по­­туж­ніс­­­тю від 50 кВт і більше. На­разі роз­ро­бок та­ко­го ти­пу хо­ло­диль­но­го об­лад­нан­ня в Ук­раїні не­має, а фак­тич­но єди­ний вітчиз­ня­ний ви­роб­ник та­ко­го об­лад­нан­ня — «Реф­ма» (Меліто­поль) — не по­вною мірою вирішує про­бле­ми пе­ре­хо­ду на еко­логічно без­печні ро­бочі ре­а­ген­ти, доз­во­лені до ви­ко­ри­с­тан­ня світо­вою спільно­тою.Металеві силоси є найоптимальнішим сховищем з охолодженням зерна

Ідея ви­ко­ри­с­тан­ня штуч­но­го хо­ло­ду не но­ва — її вже дав­но за­сто­со­ву­ють за кор­до­ном у США, Німеч­чині, Японії, Ав­ст­ралії та інших ви­со­ко­роз­ви­ну­тих країнах. Фахівці Німеч­чи­ни й Чехії під­ра­­ху­ва­ли, що ви­ко­ри­с­тан­ня штуч­но­го хо­ло­ду для зберіган­ня зер­на підви­ще­ної во­ло­гості еко­номічніше, порівня­но із сушінням, на 25...30%. У Японії, на­при­клад, за­вдя­ки за­сто­су­ван­ню охо­ло­д­жен­ня три­валість зберіган­ня ри­су збільши­ли вдвічі, і те­пер цей термін ста­но­вить два ро­ки.

Вра­хо­ву­ю­чи, що Ав­ст­ралія ве­ли­ку кількість зер­на ек­с­пор­тує до Євро­пи, то для бо­роть­би з йо­го шкідни­ка­ми — замість тра­диційної хімічної об­роб­ки — ви­му­ше­на бу­ла пе­рей­ти на еко­логічно чисті ме­то­ди по­до­лан­ня про­бле­ми з їхньою шко­до­чинністю — за­сто­су­ван­ня штуч­но­го хо­ло­ду в про­цесі зберіган­ня збіжжя.

Ще в се­ре­дині 90-х років ми­ну­ло­го століття в Ук­раїні, зо­к­ре­ма на Тро­с­тя­нець­ко­му ХПП, впро­ва­ди­ли мобільну (на пе­ре­сувній плат­формі) хо­ло­диль­ну ус­та­нов­ку ТХУ-50-2-0 (хо­ло­до­про­дук­тивністю 37 тис. ккал/год) для охо­ло­д­жен­ня зер­на за до­по­мо­гою повітря в ти­по­во­му складі ємністю 3200 т.

Німеч­чи­на що­ро­ку охо­ло­д­жує в своїх зер­но­с­хо­ви­щах та в інших країнах до 70 млн т зер­на. 

Зо­к­ре­ма, фірма Granifrigor ви­пу­с­кає пе­ре­сувні (мобільні) хо­ло­дильні ус­та­нов­ки па­ра­ме­т­рич­ної ла­ви з хо­ло­диль­ною по­тужністю: 9,46; 15,68; 32,70; 65,4; 107,00 кВт. У про­спекті фірми на­ве­дені дані про три­валість зберіган­ня зер­на за­леж­но від по­чат­ко­вої во­ло­гості й тем­пе­ра­ту­ри зберіган­ня (табл. 1).

Змен­шен­ня во­ло­гості зер­на за йо­го охо­ло­д­жен­ня до­ся­гається внаслідок підсу­шу­ван­ня повітря шля­хом ви­мо­ро­жу­ван­ня во­ло­ги: за зни­жен­ня тем­пе­ра­ту­ри на 10°С рівень во­ло­гості па­дає при­близ­но на 0,5–1,0%.

Охо­ло­д­же­не су­хе зер­но не піддається са­мозігріван­ню, в ньо­му не роз­ви­ва­ють­ся шкідни­ки, відпа­дає по­тре­ба йо­го пе­реміщен­ня з однієї зберігаль­ної ємності в іншу, що не­одмінно зу­мов­лює по­яву відходів, до­дат­ко­ву ви­т­ра­ту еле­к­т­ро­е­нергії, а та­кож при­швид­шує спра­цю­ван­ня об­лад­нан­ня.
Насіннєве зер­но за йо­го охо­ло­д­жен­ня кра­ще зберігає схожість. Але за ви­ко­ри­с­тан­ня ме­то­ду охо­ло­д­жен­ня слід до­три­му­ва­ти­ся двох умов: во­логість зер­на не має пе­ре­ви­щу­ва­ти 18%, а тем­пе­ра­ту­ра охо­ло­д­жен­ня не має опу­с­ка­ти­ся ниж­че рівня 5°С.

У ре­зуль­таті охо­ло­д­жен­ня, порівня­но з тра­диційним ме­то­дом сушіння, на ви­ході от­ри­му­ють еко­логічно чи­с­те зер­но без де­на­ту­рації білка, за­бруд­нен­ня вуг­ле­вод­ня­ми, са­жею, окис­ла­ми сір­ки й азо­ту, важ­ки­ми ме­та­ла­ми, нітри­том і нітра­та­ми. 

Та­ким чи­ном, за­сто­су­ван­ня штуч­но­го хо­ло­ду під час зберіган­ня зер­но­вих поліпшує сма­кові й хлібо­пе­карські вла­с­ти­вості зер­на, за­без­пе­чує по­ста­чан­ня на­се­лен­ня здо­ро­вою їжею, тим більше, що хліб, кру­пи й бо­рош­няні ви­ро­би є ос­нов­ни­ми про­дук­та­ми хар­чу­ван­ня в Ук­раїні.

Ком­плекс­не ви­ко­ри­с­тан­ня штуч­но охо­ло­д­же­но­го­ повітря під час зберіган­ня зер­на та теп­ла, яке виділяється в пе­ребігу цьо­го про­це­су в кон­ден­са­торі, для підігріван­ня, підсу­шу­ван­ня зер­на або опа­лен­ня приміщень є ідеєю нині покійно­го ака­деміка Міжна­род­ної ака­демії хо­ло­ду В.Ф. Чай­ковсь­ко­го.
Ми оп­ра­цю­ва­ли схе­ми охо­ло­д­жен­ня зер­на в ти­по­вих зер­но­вих скла­дах із ви­ко­ри­с­тан­ням по­пе­реч­них і поз­дов­ж­ніх ка­налів си­с­те­ми вен­ти­ляції. А та­кож — варіан­ти охо­ло­д­жу­ван­ня зер­на в еле­ва­то­рах із ви­ко­ри­с­тан­ням си­лосів та над- і підсе­па­ра­тор­них ємно­с­тей, пи­тан­ня очи­щен­ня й охо­ло­д­жен­ня зер­на в по­тоці.Холодильна установка компанії Tornum

Ус­та­но­ви­ли, що зни­жен­ня енер­го­ви­т­рат до­ся­гається за­вдя­ки то­му, що ус­та­нов­ка пра­цює в ре­жимі теп­ло­во­го на­со­са, а це дає змо­гу не тільки охо­ло­д­жу­ва­ти зер­но, а й на­далі ви­­ко­ри­с­то­ву­ва­ти виділе­не теп­ло для йо­го сушіння, на­при­клад: для підігріван­ня в разі ви­ко­ри­с­тан­ня як насіннєво­го ма­­теріалу або для пе­ре­роб­ки на бо­рош­но­мель­них і круп’яних за­во­дах; опа­лю­ван­ня при­мі­щень, теп­лиць то­що.

З ура­ху­ван­ням потрібної хо­ло­диль­ної по­туж­ності й па­ра­метрів ма­си та га­ба­рит­них ха­рак­те­ри­с­тик у мобільних си­с­те­мах охо­ло­д­жен­ня зер­на найбільші пер­спек­ти­ви ма­ють па­ро­ком­пресійні хо­ло­дильні ма­ши­ни (ПКХМ) і га­зові (повітряні) хо­ло­дильні ма­ши­ни (ГХМ). 

До пе­ре­ваг ГХМ відно­сять без­проб­лем­не за­сто­су­ван­ня ро­бо­чо­го тіла (ре­а­ген­та) — повітря ви­бу­хо­по­же­жо­без­печ­не, то­му йо­го мож­на без по­бо­ю­ван­ня по­да­ва­ти без­по­се­ред­ньо в охо­ло­д­жу­ва­не приміщен­ня. До то­го ж ГХМ прості в ек­сплу­а­тації і не чи­нять впли­ву на озо­но­вий шар ат­мо­сфе­ри. Про­те є й певні не­доліки — зо­к­ре­ма, низь­ка енер­ге­тич­на ефек­тивність за ро­бо­ти на тем­пе­ра­тур­но­му рівні -30...-20°С. Так, на­при­клад, за тем­пе­ра­ту­ри -30°Сдійсний хо­ло­диль­ний ко­ефіцієнт ПКХМ ви­щий, ніж ГХМ у 2,1–2,9 ра­зу.

Про­бле­ми ви­ко­ри­с­тан­ня ПКХМ у си­с­те­мах охо­ло­д­жен­ня зер­на пов’язані з пе­ре­хо­дом на озо­но­без­печні ро­бочі тіла — хо­ло­да­ген­ти. На­разі є про­по­зиції ціло­го спе­к­т­ра замінників тра­диційно­го хо­ло­да­ген­та ПКХМ — R12, у то­му числі й при­род­ни­ми, на­при­клад, аміаком.

Для виз­на­чен­ня пер­спек­тив ви­ко­ри­с­тан­ня тра­диційних і но­вих хо­ло­да­гентів у си­с­те­мах охо­ло­д­жен­ня в зер­но­вих гос­по­дар­ст­вах бу­ло про­ве­де­но тер­мо­ди­на­мічний аналіз циклів ПКХМ. Аналізи ре­зуль­татів пе­ре­ко­ну­ють, що найбільші пер­спек­ти­ви в мобільних си­с­те­мах охо­ло­д­жен­ня зер­на має при­род­ний хо­ло­да­гент — аміак, що має до то­го ж чу­дові еко­логічні ха­рак­те­ри­с­ти­ки. 

Хо­ло­диль­ний ко­ефіцієнт ПКХМ за тем­пе­ра­ту­ри охо­ло­д­жу­ван­ня (кипіння) 5°С і тем­пе­ра­ту­ри на­вко­лиш­нь­о­го се­ре­до­ви­ща (кон­ден­сації хо­ло­да­ген­та) 30°С ста­но­вить 7,5, а хо­ло­до­про­дук­тивність — 650 кВт.

Ви­т­ра­ти еле­к­т­ро­е­нергії ПКХМ на ви­роб­ництво оди­ниці штуч­но­го хо­ло­ду, на­при­клад 1 кВт, ста­нов­лять 0,13 кВт.

Сьо­годні в Ук­раїні пра­цю­ють си­с­те­ми охо­ло­д­жен­ня зер­на шведсь­кої ком­панії Tornum. Для охо­ло­д­жен­ня зер­но­вих куль­тур ця ком­панія про­по­нує су­час­ний охо­ло­д­жу­вач зер­на Tornum Grain Cooler, який дає змо­гу за­без­пе­чи­ти тем­пе­ра­ту­ру надійно­го зберіган­ня збіжжя не­за­леж­но від умов на­вко­лиш­нь­о­го се­ре­до­ви­ща.

Се­ред ба­га­ть­ох пе­ре­ваг Tornum Grain Cooler є такі:

— усу­нен­ня по­тре­би в за­сто­су­ванні хімікатів для бо­роть­би з ко­ма­ха­ми та про­ве­ден­ня фумігації;

— ефект сушіння в про­цесі охо­ло­д­жен­ня зер­на з умістом во­ло­ги 15% або більше (на кожні 10°С зни­жен­ня тем­пе­ра­ту­ри ефект сушіння ста­но­вить 0,5–1,0%);

— без­печні умо­ви зберіган­ня;

— низькі ек­сплу­а­таційні ви­т­ра­ти;

— змен­шен­ня втрат унаслідок «ди­хан­ня» зер­на;

— дов­го­т­ри­ва­ле зберіган­ня збіжжя підви­ще­ної во­ло­гості без ри­зи­ку зни­жен­ня йо­го якості.

Си­с­те­ма охо­ло­д­жен­ня, за­сто­со­ва­на в охо­ло­д­жу­ва­чах Tornum Grain Cooler, — це над­су­час­не вирішен­ня не­пря­мо­го охо­ло­д­жен­ня, що по­тре­бує на 80% мен­ше хо­ло­до­а­ген­ту порівня­но з тра­ди­цій­ни­ми си­с­те­ма­ми. Цьо­го вда­ло­ся до­сяг­ти за­вдя­ки охо­ло­д­жен­ню ети­ленгліко­лю, що по­дається в охо­ло­д­жу­валь­ний змійо­вик, че­рез який про­хо­дить та охо­ло­д­жується повітря. Оскільки зер­но є гігро­скопічним, та­кож слід кон­тро­лю­ва­ти віднос­ну во­логість охо­ло­д­же­но­го повітря, яке по­да­ють до зер­но­вої ма­си. Після охо­ло­д­жу­валь­но­го змійо­ви­ка повітря про­хо­дить че­рез змійо­вик по­втор­но­го нагріван­ня — для за­без­пе­чен­ня ба­лан­су віднос­ної во­ло­гості охо­ло­д­же­но­го повітря та во­ло­гості зер­на, що охо­ло­д­жується. Для по­втор­но­го наг­рі­ва­н­ня повітря не потрібні до­дат­кові ви­т­ра­ти енергії, ад­же для цьо­го про­це­су ви­ко­ри­с­то­ву­ють ли­ше зай­ве теп­ло від си­с­те­ми охо­ло­д­жен­ня.
Увесь про­цес охо­ло­д­жен­ня повністю ав­то­ма­ти­зо­ва­ний і кон­тро­люється за до­по­мо­гою си­с­те­ми про­гра­мо­ва­но­го ло­гіч­но­го кон­тро­ле­ра (ПЛК), про­гра­ма яко­го охоп­лює про­цес об­роб­ки 11 різних видів зер­на, а та­кож пе­ред­ба­чає руч­не ке­ру­ван­ня.Система охолодження/вентилювання  зерна атмосферним повітрям

Охо­ло­д­же­не повітря роз­поділяється все­ре­дині си­ло­су/зер­но­с­кла­ду че­рез си­с­те­му повітро­про­водів у нижній ча­с­тині зер­но­с­хо­ви­ща. Під час про­хо­д­жен­ня охо­ло­д­же­но­го/кон­диційо­ва­но­го повітря вго­ру че­рез зер­но­ву ма­су тем­пе­ра­ту­ра зер­на зни­жується до за­да­но­го зна­чен­ня. Зер­но є відмінним ізо­ля­то­ром, то­му після охо­ло­д­жен­ня до низь­кої тем­пе­ра­ту­ри во­но за­ли­ша­ти­меть­ся охо­ло­д­же­ним про­тя­гом знач­но­го періоду ча­су.

Про­те за та­кої схе­ми зберіган­ня зер­на (по­да­ван­ня охо­ло­д­же­но­го повітря в ни­жню ча­с­ти­ну си­ло­су) ви­ни­ка­ють певні труд­нощі, з рівномірним роз­по­ді­лом повітря­но­го по­то­ку за об’ємом зер­но­во­го ша­ру. Ця про­бле­ма мо­же бу­ти успішно виріше­на за до­по­мо­гою ви­со­ко­е­фек­тив­них дво­фаз­них теп­ло­вих си­с­тем, на­при­клад, тер­мо­си­фонів, убу­до­ва­них до скла­ду кон­ст­рукції си­ло­су.

Tornum Grain Cooler повністю комп’юте­ри­зо­ва­ний та го­то­вий до ви­ко­ри­с­тан­ня од­ра­зу після підклю­чен­ня до ме­режі еле­к­т­ро­жив­лен­ня. Охо­ло­д­жу­вачі мобільні, у стан­дартній ком­плек­тації їх по­ста­ча­ють із 5-ме­т­ро­вим гнуч­ким шлан­гом для з’єднан­ня охо­ло­д­жу­ва­ча, си­ло­су/зер­но­с­кла­ду й зовнішньо­го дат­чи­ка тем­пе­ра­ту­ри — та­ке рішен­ня га­ран­тує мінімальні ае­ро­ди­намічні втра­ти че­рез пе­рехід від стаціонар­но­го вен­ти­ля­то­ра си­с­те­ми ае­рації до ус­та­нов­ки.

До­дат­ко­во, за ба­жан­ням за­мов­ни­ка, охо­ло­д­жу­вачі мож­на комп’юте­ри­зу­ва­ти, за­без­пе­чив­ши та­ким чи­ном зруч­не ке­ру­ван­ня ни­ми за до­по­мо­гою цен­т­раль­ної комп’ютер­ної си­с­те­ми. За­леж­но від ви­ко­ри­с­то­ву­ва­них тем­пе­ра­тур­них ка­белів, мож­на об’єдна­ти охо­ло­д­жу­вач із тем­пе­ра­тур­ни­ми ка­бе­ля­ми, що дає мож­ливість ав­то­ма­тич­но­го за­пу­с­ку/зу­пи­нен­ня охо­ло­д­жу­ва­ча відповідно до за­да­них тем­пе­ра­тур­них рівнів. 

Висновки

На жаль, спосіб охо­ло­д­жен­ня зер­на по­ки не на­був знач­но­го по­ши­рен­ня в Ук­раїні. На­томість, вра­хо­ву­ю­чи відомі пе­ре­ва­ги хо­ло­диль­них ма­шин, до­дат­ко­вим про­дук­том у про­цесі ро­бо­ти яких є от­ри­ман­ня теп­ла, що мож­на з ко­ри­с­тю ви­ко­ри­с­то­ву­ва­ти для за­до­во­лен­ня гос­по­дарсь­ких по­треб, та еко­логічну без­пе­ку цих ус­та­но­вок, мож­на впев­не­но ре­ко­мен­ду­ва­ти їх як мобільні хо­ло­дильні ус­та­нов­ки для еле­ва­торів і зер­но­с­кладів Ук­раїни та країн СНД.

О. Тітлов, д-р тех. наук, професор, С. Петушенко, канд. тех. наук, доцент, Одеська національна академія харчових технологій (ОНАХТ), Одеса
Ю. Сухенко, д-р. тех. наук, професор, В. Василів, канд. тех. наук, доц.,НУБіП України, Київ

 

Інформація для цитування
Охо­ло­д­жу­вальні ком­плек­си зер­на / О. Тітлов, С. Петушенко, Ю. Сухенко, В. Василів// Пропозиція/ — 2017. — № 3. — С. 185-188

 

 

 

Інтерв'ю
Олег Вагін найбільш примітний своєю відкритістю і готовністю ділитися секретами вирощування багатьох рослин. В останні роки він повністю сконцентрувався на вирощуванні лохини, перейшовши від вирощування саджанців до закладки власної... Подробнее
Тарас Кутовий, міністр аграрної політики та продовольства України
Міністр аграрної політики та продовольства Тарас Кутовий визначив органічний напрямок як один із головних у роботі Мінагрополітики на цей рік. "Це одне з питань, яке мене особисто хвилює і за яке

1
0