Правильний контроль зерна під час зберігання

Спосіб зберігання зерна залежить переважно від його фізичних та фізіологічних властивостей, а також визначається типом установок для активного вентилювання (канальний, підлоговий, переносний та ін.). Але однозначно можна стверджувати, що як тимчасове, так і довгострокове зберігання зерна слід технічно забезпечити так, щоб запобігти втратам (крім біологічних) та зниженню якості продукту.

Аграрії вибирають металеві силоси

Останніми роками для зберігання зерна широкого застосування набули силоси. Вони можуть бути різної місткості (до 10 тис. т і більше), виготовлені зі сталі, алюмінію і різних сплавів. Найпоширеніший варіант — конструкція циліндричної форми, виготовлена з листової сталі. Переваги металевих силосів — зручність їхньог о завантаження і розвантаження. Їх легше і швидше будувати (монтувати), вартість однієї тонни такої місткості в 1,5–2 рази менша, ніж елеватора з залізобетону. До переваг таких сховищ також треба віднести їхню малу потребу в площі. Так, на території, яка необхідна для будівництва складу на зберігання 5,5 тис. т, можна розмістити три металевих сховища загальною місткістю 15 тис. т.

Металеві сховища надійно захищають зернові маси від пошкодження гризунами, вони пожежобезпечні, зручні для проведення газової дезінсекції, активного вентилювання і т. д. Силоси мають відповідати низці вимог. Так, поряд зі стійкістю до тиску завантаженої у нього зернової маси, вітру і несприятливої дії атмосферних факторів вони мають сприяти збереженню вихідних показників якості зернової маси.

Основний недолік таких зернових силосів — у них можна надійно зберігати тільки сухе та середньої вологості зерно. Однак практика свідчить, що за різких перепадів температур створюються значні температурні градієнти, які призводять до явища термовологопровідності зернової маси і утворення в ній вологи із конденсату. Останній фактор стимулює активацію мікрофлори і низки інших негативних явищ. У боротьбі з ними дієвим засобом виступає активне вентилювання, або аерація, до основних функцій якої слід віднести:

сприяння значному підвищенню характеристик якості зерна, оскільки підтримується необхідна вологість і температура протягом усього періоду його зберігання;

швидке охолодження теплого (гарячого) зерна до потрібної температури, у результаті чого знижується вірогідність його псування та зараження шкідниками. Такий оптимальний волого-температурний режим гарантовано запобігає виникненню процесів гниття і появі плісняви на поверхні зерна, а також пошкодженню шкідливими комахами. Аерація зерна відбувається за допомогою систем активного вентилювання.

Системи автоматизованого контролю температури зерна у силосі

Підвищення температури зерна відіграє ключову роль у експлуатації силосів. Слід зазначити, що наявність тепла в житті всякого організму, навіть такого, до якого відноситься зернина, завжди супроводжується виділенням продуктів життєдіяльності. А їхня поява у зерновому середовищі — дуже небажана. Які методи боротьби з підвищенням температури?

Відповідь однозначна: швидке її пониження. Оскільки саме це зупиняє розвиток плісняви, різних видів токсичних організмів, зокрема міко- та альфатоксинів, бактеріальної флори. Крім того, завдяки цьому попереджається поява комах-шкідників і значною мірою послаблюється перебіг метаболізму — гальмуються внутрішні фізіологічні процеси у самому зерні. Тому контролю температурного стану зерна та механізму його зміни і керування у силосах слід надавати велику увагу.

Технічні рішення для контролю за температурою зерна у зерносховищі (силосі). Нагляд за температурою зерна у силосах ведуть за допомогою термодатчиків. Відповідний сигнал від них через електричні кабелі надходить до комп’ютерної системи. Температурні показники зерна можуть фіксуватися за графіком (навіть із годинним інтервалом) відповідно до встановлених оптимальних температурних умов та режиму його зберігання.

Використання комп’ютера дає змогу роздрукувати отримані дані у вигляді статистичної цифрової інформації або графіків. Чітка система контролю відстежує температуру всередині маси зерна та відхилення її від норми і за отриманими результатами приймається рішення про потребу аерації. Температурні датчики можуть бути розміщені в різних точках об’ємного простору зернової маси силоса: всередині, збоку, вгорі, внизу і т. д. Це дає змогу точно встановити локальний осередок «температурної тривоги» і встановити ступінь та режим аераційного охолодження або нагрівання.

Система автоматизованого контролю температури ЕСКТ-Ц (Одеський завод елеваторного обладнання — «Зернова Столиця») першочергово спрямована на контроль температури зерна в процесі його зберігання. Фактично це — програмний комплекс, який дає можливість своєчасно визначити вірогідність виникнення осередку самозігрівання зерна шляхом вирахування декількома алгоритмами тенденції щодо зростання його температури. До складу комплексу входять:

термопідвіски — кабель-троси з розміщеними на них датчиками температури фірми Dallas Semiconductor (США);

блоки збирання інформації;

станція обробки та візуалізації інформації.

Програмне забезпечення дає змогу відслідковувати у режимі реального часу стан температури як на рівні всього елеватора, так і в кожному корпусі, силосі, кожній частині силоса або зони складу окремо. Графіки зміни температури поліпшують ведення візуального контролю за тенденціями режимів зберігання зерна, а система тривожної інформації попереджає про виявлення критичної температури завчасно — до настання незворотних процесів (що достатньо складно зробити у разі проведення ручних замірів і фіксації даних у паперових журналах).

Картина температурного стану зерна за точками розміщення термодатчиків, виведена на монітор комп’ютера, візуалізує інформацію та сприяє точній його оцінці у режимі реального часу та швидкому реагуванню за потреби корекції температури. Оригінальне виконання вузла кріплення термопідвіски дає змогу мінімізувати навантаження та запобігає її згинанню чи скручуванню, таким чином вдається уникнути руйнування елементів конструкції у процесі експлуатації. Система вимірів обходиться без проміжних перетворювачів, які потребують калібрування і метрологічної повірки, завдяки чому в ній зменшилась кількість клемних паяних виробів. Основні переваги системи ЕСКТ-Ц:

цифрова технологія обробки сигналів;

оригінальні алгоритми обробки і візуалізації інфор мації;

точність замірів підвищена в 3–5 разів порівняно з аналоговою технологією;

зниження витрат на кабельнопровідникову продукцію;

скорочення термінів впровадження;

низькі експлуатаційні витрати;

зменшення часу окупності обладнання;

наочність поточного стану всередині силоса, кольорова індикація;

інтуїтивно зрозумілий інтерфейс дає змогу легко навчити обслуговуючий персонал і лаборантів. Достовірність отриманої інформації не залежить від особистих якостей обслуговуючого персоналу, як це має місце у разі ручного режиму реєстрації температури.

Заслуговує на увагу система вимірювання даних і контролю температури компанії NEUERO (Німеччина), основні функції якої:

отримання інформації у вигляді протоколів різної форми, обробка комп’ютерною програмою отриманих із центрального пульта показників температури і занесення їх у пам’ять цифрової бази даних (тобто температурні показники можуть відображатися як у графічному вигляді, так і бути роздрукованими у вигляді протоколів);

візуалізація даних на основі плану розміщення термодатчиків у тримірній панорамі, що дає змогу з першого погляду побачити критичні ділянки,

виявити актуальні місця оперативного втручання і негайно вжити відповідні заходи щодо корекції критичних температур зерна у сховищі. Графічна оцінка процесу зміни температури допомагає у складанні прогнозу напрямків руху температури;

інформація поточного стану щодо температури в окремих бункерах. Тобто до складу постійних даних може бути додана додаткова інформація щодо кожного бункера. Межові дані щодо кожного бункера залежать від зерна (виду, сорту, фізичного стану) і можуть встановлюватися індивідуально. Застарілі дані можуть автоматично видалятися або заноситись до архіву;

обробка даних.

Можна отримувати різноманітні друковані протоколи із класифікацією за групами бункерів. Для всіх видів обробки інтегровано попередній перегляд друку. Таким чином користувач може будь-коли отримати всі необхідні дані для перегляду своїх документів простим натисканням кнопки. З наведеного вище можна констатувати, що система контролю зміни температури є ідеальним інструментом у сучасному управлінні процесом зберігання зернових культур. Кабелі та термопари системи термометрії розміщені на різних рівнях зерна. Це дає змогу отримувати якомога точнішу, об’єктивну інформацію про по точний температурний стан зернової маси. За бажання замовника термометрія та система аерації можуть бути об’єднані для автоматичного управління процесами зберігання продукту в силосі.

Система контролю температури зерна компанії OBIAL (Туреччина) складається з термопідвісок, розміщених усередині силоса, які фіксують інформацію у діаметрі 3 м, і є стаціонарним або портативним пристроєм контролю температури з цифровим дисплеєм. Термопідвіски із датчиками температури всередині них є сталевими тросами — таке виконання попереджує їхнє розтягування по всій довжині. Система контролю температури може бути під’єднана до персонального комп’ютера, що дає змогу вести контроль температури безпосередньо через монітор. Для виробництва зазначених систем автоматизації компанія OBIAL використовує комплектуючі таких брендів, як Siemens і Schneider Electric.

Шведська компанія Liros Electronic (представник в Україні — ТОВ «КСК Автоматизація»), яка спеціалізується на технології зберігання зерна понад 30 років, на ринку України пропонує повний комплекс контрольно-вимірювального обладнання, що допоможе

візуалізувати температуру в зерносховищі;

контролювати наповнення сховища зерном за допомогою датчиків верхнього і нижнього рівнів зернової маси;

визначати вологість і температуру в надсилосному просторі;

автоматично керувати вентиляторами за зміни показників вологості та температури зовні силоса. Система контролю температури у зерносховищах Grain-Watch є найпопулярнішим продуктом виробництва компанії Liros. Термопідвіски Grain-Watch разом із вимірювальними списами, датчиками вологості і програмним забезпеченням гарантують надійну роботу системи контролю температури у зерносховищах. Температурні підвіски оснащено високоякісними цифровими датчиками та інноваційною двопровідною системою.

Термопідвіски для контролю температури зерна — це неодмінна складова найбільш гнучкої, надійної і точної системи контролю температури зерна на світовому ринку. Їм надають перевагу з огляду на зручне й легке монтування до гачків у стелі або на дах у бетонних чи сталевих бункерів. Цифрові датчики розроблені відповідно до вимог ATEX, IECEx, ГОСТ-Р і не потребують щорічного калібрування та технічного обслуговування (на відміну від температурних підвісок із двома термоелементами, діодами або резисторами). Це економить не тільки час, але й скорочує витрати.

Правильне розміщення зерна в силосі

Для успішного природного сушіння та примусового вентилювання зерна його необхідно правильно розмістити в бункері. Зернова маса має бути вирівняною за своїм складом — слід забезпечити рівномірне розподілення дрібних часток зерна та допустимої кількості незернових домішок загальним об’ємом зерна в усьому бункері, оскільки від цього значною мірою залежать оптимальне надходження повітряного потоку та ефективність вентилювання зерна у бункері. Однак у багатьох силосах це не забезпечується. Характерним і разом з тим негативним є механічне пошкодження (дроблення) зерна під час завантаження його в бункер, позаяк ця дрібна фракція в значній кількості концентрується у верхній центральній частині силоса та зернового «стовпа» і має форму конуса (тобто в верхівці зернового насипу). І під час наступного завантаження силоса така тенденція зберігається. Унаслідок цього в силосі, в централь ній його частині, фактично по всій його висоті, спостерігається значна засміченість та концентрація дрібних фракцій зерна.

І це є відчутною проблемою, пов’язаною з технічною та технологічною недосконалістю процесу завантаження силосів, оскільки після вивантаження такого зерна у перших кількох машинах спостерігається значне перевищення рівня засміченості та вмісту дробленого зерна, що природно знижує його якість та сортність, а отже, й вартість. Тому для досягнення показників чистоти зерна, що відповідають визначеним вимогам щодо допустимого рівня засміченості, господарникам доводиться застосовувати деякі виробничі «хитрощі»: переміщувати зерно із силоса в силос, вивантажувати його в окрему силосну ємність, змішувати із зерном, що відвантажується пізніше, і вдаватися до низки інших заходів, які до зазначеної вище проблеми додають ще й небажані додаткові витрати ресурсів.

Для усунення цього недоліку застосовують гравітаційний розподілювач зерна Agri Dry. Можливі дві його моделі: з електричним приводом та кінетичний. Монтують такий розподілювач зерна всередині силоса у верхній його частині. Його призначення — рівномірне розподілення зернового потоку і всіх його складових — сміттєвих домішок і дробленого зерна — по всьому поперечному перерізу бункера впродовж усього часу завантаження силоса зерном. Таке зерно по всьому силосу має однакову щільність, що важливо для рівномірного та ефективного вентилювання.

Також це запобігає виникненню інших небажаних явищ у товщі зерна, таких як: утворення зон надмірної засміченості, злежування і самозігрівання. Тож застосування гравітаційного розподілювача зерна в рази зменшує витрати завдяки економії електроенергії на вентиляцію силосів. І що важливо: один раз установивши гравітаційний розподілювач зерна Agri Dry, можна повністю позбутись великої кількості суттєвих проб лем.

Інший важливий технічний елемент силосів — контролер Agri Dry Bullseye, який слідкує за погодними умовами, підтримує потрібну температуру і вологість зерна шляхом регулювання режиму роботи вентиляторів і нагрівачів для сушіння зерна до необхідного рівня. Його технічні можливості дають змогу виконувати моніторинг та управління зерновими бункерами з персонального комп’ютера на відстані до 64 км із допомогою безпроводових радіомодемів. Крім того, контролер Agri Dry Bullseye здатен виявляти осередки перегрівання зерна у бункері та відповідно до їхньої локалізації управляє роботою верхніх витяжних вентиляторів. Його важливою особливістю є можливість поєднання із наявними у виробництві термоелектричними кабелями, аераційними вентиляторами і персональними комп’ютерами.

М. Занько, завлабораторії наук. досліджень і випробувань машин для збирання та первинної переробки урожаю, канд. техн. наук, ст. наук. співробітник, УкрНДІПВТ ім. Л. Погорілого,

журнал "Пропозиція", №12, 2015 р.