«Кріосауна» для зерна або технологія охолодження зерна

Те­о­ре­тичні ас­пек­ти охо­ло­­джен­ня зер­на

Су­часні тех­но­логії якісно­го збе­ріган­ня зер­на пе­ред­ба­ча­ють по­в­ний ком­плекс за­хи­с­ту зер­но­вої ма­си, фо­­ку­су­ю­чись на за­без­пе­ченні на­леж­них умов, ос­новні з яких:

— тем­пе­ра­ту­ра;

— во­логість; 

— час.

Тех­но­логічні ме­то­ди та ме­ханізми вра­хо­ву­ють, що зер­но — це жи­вий ор­га­­нізм, під час ди­хан­ня во­но втра­чає ва­гу внаслідок про­це­су ди­си­міляції (роз­па­ду та пе­ре­тво­рен­ня) ор­ганічних ре­чо­вин, цукрів. Цей про­цес на­пря­му пов’яза­ний із тем­пе­ра­ту­рою та во­ло­гістю ма­си зер­на та, відповідно, вли­ває на якість і стан зер­но­вої ма­си під час зберіган­ня. Що ви­ща тем­пе­ра­ту­ра, то ін­­тен­сивніший про­цес ди­хан­ня, особ­ли­во теп­лої по­ри ро­ку. Як наслідок — відбу­вається са­мо­зігріван­ня з інтен­си­фікацією втра­ти ва­ги та, відповідно, вар­тості зер­на, виділен­ня вуг­ле­кис­ло­го га­зу, во­ло­ги.

Із рис. 1 вид­но, що еко­номічно ефек­тивні умо­ви зберіган­ня зер­на — в діапа­зоні тем­пе­ра­тур від 12°С і ниж­че, у та­ко­му разі втра­ти ва­ги за місяць зберіган­ня (за 17% во­­ло­гості) ста­нов­лять близь­ко 0,1%.

На якість зер­на також впли­ва­ють такі фак­то­ри:

— плісня­ва;

— гриб­ки; 

— ко­ма­хи.

Так, ви­ник­нен­ня плісня­ви спри­чи­нює ут­во­рен­ня та виділен­ня ток­синів (рис. 2). Як вид­но з діаг­ра­ми (рис. 2), мак­си­маль­но без­печ­ний термін зберіган­ня зер­на за вмісту во­ло­гості 17% за­­без­пе­чується у діапа­зоні тем­пе­ра­тур до 12°С і ниж­че — він ста­но­вить до 100 днів!

Не­на­лежні умо­ви зберіган­ня мо­жуть ста­ти при­чи­ною ут­во­рен­ня плісня­ви та по­яви грибів (рис. 3).
Так, за зни­жен­ня тем­пе­ра­ту­ри зер­на до 8…12°С збільшується до­пу­с­ти­мий вміст во­ло­ги зер­на, яке мо­же без­печ­но зберіга­тись пев­ний період.

Не­аби­я­кий не­га­тив­ний вплив на зер­но­ву ма­су чи­нять ко­ма­хи-шкідни­ки, які за оп­ти­маль­них для їхньої життєдіяль­ності умов швид­ко розмно­жу­ють­ся та по­ши­рю­ють­ся (рис. 4).

Відповідно до рис. 5 про­во­ди­мо аналіз без­печ­них умов, що га­ран­ту­ють галь­му­ван­ня розмно­жен­ня та ак­тив­ності ко­мах-шкідників і як наслідок — змен­шен­ня зер­но­в­т­рат під час зберіган­ня.
За тем­пе­ра­ту­ри зер­на ниж­че 19°С на­ста­ють без­печні що­до по­яви та ак­тив­ності ко­мах-шкідників умо­ви зберіган­ня. Про­во­дя­чи па­ра­лель між кож­ним не­га­тив­ним фак­то­ром, що впли­ває на зер­нові куль­ту­ри, на­во­ди­мо збірну діаг­ра­му без­печ­них умов зберіган­ня зер­но­вої ма­си з ура­ху­ван­ням по­каз­ни­ка про­ро­с­тан­ня зер­на за­леж­но від йо­го тем­пе­ра­ту­ри, °С, та во­ло­гості, %. (рис. 5).

Відповідно, от­ри­муємо спри­ят­ливі умо­ви для зберіган­ня зер­на за тем­пе­ра­ту­ри, ниж­чої за 19°С. За тем­пе­ра­ту­ри ниж­че 10...12°С мо­же­мо до­пу­с­ти­ти навіть зберіган­ня зер­но­вої ма­си за підви­ще­ної до 18% во­ло­гості. 

Практичне використання

У період піко­вих на­ван­та­жень на су­шиль­не об­лад­нан­ня впро­довж се­зо­ну ви­ко­ри­с­тан­ня тех­но­логії охо­ло­д­жен­ня зер­на спеціаль­ни­ми ус­та­нов­ка­ми мо­же за­без­пе­чи­ти три­ва­ле зберіган­ня зер­но­про­дукції з во­логістю, ви­щою за ба­зис­ну: на при­кладі пше­ниці — 18–19%. Для зер­на, що при­зна­че­не для ви­ко­ри­с­тан­ня на корм, мак­си­маль­ний вміст во­ло­ги під час за­ван­та­жен­ня зер­но­зберігаль­но­го си­ло­са із ви­ко­ри­с­тан­ням охо­ло­д­жу­ва­ча мо­же ста­но­ви­ти до 22%.

Під час охо­ло­д­жен­ня зер­на су­хим про­хо­лод­ним повітрям відбу­вається теп­ло­во­ло­го­обмін, що вик­ли­кає до­дат­ко­вий ефект про­су­шу­ван­ня, і над­лиш­ко­ва во­ло­га ви­хо­дить на­зовні із си­ло­су. Це дає змо­гу от­ри­ма­ти на при­кладі зер­на пше­ниці, ку­ку­руд­зи, ріпа­ку, со­няш­ни­ку, сої після зберіган­ня змен­ше­ний вміст во­ло­ги на 0,5–1,5% до по­чат­ко­во­го зна­чен­ня та га­ран­тує еко­номію енер­го­ви­т­рат під час до­су­шу­ван­ня після се­зо­ну прий­ман­ня. За змен­ше­но­го градієнта во­ло­гості зер­на ско­ро­чується час йо­го пе­ре­бу­ван­ня у су­шарці, збільшується про­дук­тивність про­це­су, змен­шу­ють­ся енер­го­ви­т­ра­ти.

Для ри­су та­кож є по­зи­тив­на прак­ти­ка ви­ко­ри­с­тан­ня тех­но­логії охо­ло­­джен­ня, до то­го ж у та­ко­му разі за­без­пе­чується йо­го якість та га­ран­тується білий колір зер­нин.

За дов­го­т­ри­ва­ло­го зберіган­ня зер­на у си­лосі мо­жуть ви­ни­ка­ти ло­кальні зо­ни підви­ще­ної тем­пе­ра­ту­ри, що ут­во­ри­лись че­рез нерівномірне сушіння зер­на або на­явність сміттєвої домішки. За підви­щен­ня тем­пе­ра­ту­ри по­над 35°С ви­ни­кає по­тре­ба про­во­ди­ти пе­ре­ван­та­жен­ня зер­но­вої ма­си в інший си­лос, що зу­мов­лює до­дат­кові енер­го­ви­т­ра­ти та за­тра­ти ча­су. Це мо­же спри­чи­ни­ти та­кож до­дат­ко­вий відсо­ток втра­ти зер­на че­рез йо­го трав­му­ван­ня, зу­мов­лює по­тре­бу на­яв­ності вільно­го об’єму для зберіган­ня, до­дат­ко­вої транс­порт­ної лінії для ви­ко­нан­ня па­ра­лель­но­го про­це­су пе­ре­ван­та­жен­ня та за­ван­та­жен­ня. Та­ку си­ту­ацію мож­на зніве­лю­ва­ти за­вдя­ки за­сто­су­ван­ню тех­но­логії охо­ло­д­жен­ня ус­та­нов­ка­ми, що за­без­пе­чу­ють су­хе охо­ло­д­же­не повітря зер­но­с­хо­ви­ща не­за­леж­но від умов на­вко­лиш­нь­о­го се­ре­до­ви­ща. 

 Про­ве­ден­ня тра­диційної ае­рації зер­на непідго­тов­ле­ним зовнішнім повітрям має декілька го­ло­вних об­ме­жень та ви­мог, яких слід су­во­ро до­три­му­ва­тись. Між вмістом во­ло­ги у зерні і віднос­ною во­логістю ат­мо­сфер­но­го повітря, що нагнітається, вста­нов­люється рівно­важ­ний стан. То­му за по­трап­лян­ня у си­лос із су­хим зер­ном во­ло­го­го повітря відбу­вається не­ве­ли­ке зво­ло­жен­ня зер­но­вої ма­си, що спри­чи­нює низ­ку не­га­тив­них явищ під час три­ва­ло­го зберіган­ня. 

Під час уп­равління про­це­сом ае­рації зер­но­вих куль­тур потрібно про­во­ди­ти си­с­те­ма­тич­не вимірю­ван­ня віднос­ної во­ло­гості на­вко­лиш­нь­о­го повітря та на ос­нові графіка за­леж­ності во­ло­гості зер­на від рівно­важ­но­го вмісту во­ло­ги у повітрі кон­тро­лю­ва­ти стан збіжжя та якість йо­го зберіган­ня, уни­ка­ю­чи по­трап­лян­ня теп­ло­го зовнішньо­го повітря із си­с­те­ми ае­рації в охо­ло­д­же­не зер­но.

Та­кож слід бра­ти до ува­ги яви­ще кон­ден­сації во­ло­ги на внутрішніх по­верх­нях стінок ме­та­ле­во­го си­ло­са у верхній ча­с­тині. Та­кий кон­ден­сат — це во­ло­га, що містить­ся у теп­ло­му повітрі, яке вий­ш­ло із зер­но­вої ма­си. За зберіган­ня повністю охо­ло­д­же­но­го зер­на та­ке яви­ще спо­с­теріга­ють тільки на зовнішніх стінках си­ло­са, що за­побігає за­мо­кан­ню і псу­ван­ню верх­нь­о­го ша­ру зер­на, по­яві плісня­ви та грибів все­ре­дині схо­ви­ща.

Об­лад­нан­ня для охо­ло­д­жен­ня зер­на

Кон­троль за тем­пе­ра­ту­рою у зер­но­с­хо­вищі є при­род­ним спо­со­бом збе­ре­жен­ня зер­на та оп­тимізації йо­го якості. У нашій справді еко­логічно чистій си­с­темі охо­ло­д­жен­ня ви­ко­ри­с­то­вується на 80% мен­ше хо­ло­до­а­ген­ту порівня­но з тра­диційни­ми си­с­те­ма­ми охо­ло­д­жен­ня.

Се­ред ба­га­ть­ох пе­ре­ваг методу є:

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

— ефект сушіння у про­цесі охо­ло­д­жу­ван­ня зер­на із вмістом 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 внаслідок «ди­хан­ня» зер­на;

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

На 80% мен­ше хо­ло­до­а­ген­ту

Оскільки зер­но є гігро­скопічним, слід кон­тро­лю­ва­ти віднос­ну во­логість охо­ло­д­же­но­го по­вітря, яке по­дається 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 ви­ко­ри­с­то­вується ли­ше зай­ве теп­ло від си­с­те­ми охо­ло­д­жен­ня.
Увесь про­цес охо­ло­д­жен­ня повністю ав­то­ма­ти­зо­ва­ний і кон­тро­люється за до­по­мо­гою си­с­те­ми ПЛК, за­про­г­ра­мо­ва­ної на об­роб­ку 11 різних видів зер­на, а та­кож на руч­не ке­ру­ван­ня.

Охо­ло­д­жен­ня у зер­но­с­хо­вищі

Охо­ло­д­же­не повітря роз­поді­ляється все­ре­дині си­ло­са/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.

Ге­о­ме­т­ричні розміри і кон­ст­рукція

Ус­та­нов­ка з охо­ло­д­жен­ня зер­на упер­ше от­ри­ма­ла прак­тич­не за­сто­су­ван­ня в Ук­раїні на од­но­му із зер­но­вих підприємств на Чер­ка­щині.

Так, під час ро­бо­ти із зер­ном ку­ку­руд­зи бу­ло ви­ко­ри­с­та­но тех­но­логічний ме­тод дов­го­т­ри­ва­ло­го зберіган­ня зер­на у си­лосі із пла­с­ким бе­тон­ним дном за­галь­ною ємністю 5000 т і діаме­т­ром 21,39 м. Зер­но за­галь­ною ва­гою 2300 т за­ван­та­жу­ва­ли із підви­ще­ною се­ред­нь­ою во­логістю — 18%, охо­ло­д­жу­ва­ли до тем­пе­ра­ту­ри 12°С та зберіга­ли впро­довж 45 діб. Се­ред­ня во­логість зер­на ку­ку­руд­зи після ви­ван­та­жен­ня ста­но­ви­ла 16%. 

Тем­пе­ра­ту­ра зер­на у си­лосі, відповідно до по­каз­ників тер­мо­метрії, бу­ла ста­лою і ста­но­ви­ла 11...12°С. Якісні по­каз­ни­ки зер­но­вої ма­си, відповідно до аналізу ла­бо­ра­торії підприємства, бу­ли в ме­жах нор­ми.

Вра­хо­ву­ю­чи всі фак­то­ри, що впли­ва­ють на якість зер­на під час йо­го зберіган­ня, мож­на ствер­д­жу­ва­ти про без­за­пе­речні пе­ре­ва­ги за­сто­су­ван­ня тех­но­логії охо­ло­д­жен­ня зер­но­вої ма­си у си­лосі до виз­на­че­но­го рівня тем­пе­ра­тур із ви­ко­ри­с­тан­ням су­час­них охо­ло­д­жу­вачів для за­без­пе­чен­ня дбай­ли­во­го та еко­номічно­го зберіган­ня різних зер­но­вих куль­тур.

В. Фіцик, го­ло­вний інже­нер,
ТОВ «ТОР­НУМ» 

Інформація для цитування
«Кріосауна» для зерна, або Про корисний холод/В. Фіцик// Сучасні техніка та технології зберігання зерна. Спецвипуск журналу Пропозиція/ — 2015. — № 5. — С. 24-27