Осушення в елеваторах

• Головна
• Застосування
• Осушувачі

Елеватор - найбільш досконалий тип зерносховищ. Він забезпечує комплексну механізацію виробничих процесів та автоматизацію управління ними, створює всі умови для збереження та покращення якості зерна.

Консервація зерна

Зернові культури є одними з найважливіших продуктів харчування. Їхній посів та збирання врожаю виробляються дуже ретельно. За даними Продовольчої та сільськогосподарської організації Об'єднаних Націй (FAO), щорічно у світі внаслідок псування пропадає понад 20% урожаю зернових. Основна частина цих втрат обумовлена діяльністю комах та розвитком грибків. Використання технології осушення зерна при його зберіганні в силосах дозволяє цьому ефективно перешкоджати.

Чому саме осушення?

Клітинне дихання зерна, з наступним довільним його самозігріванням, є причиною псування збираного зерна. Ці процеси залежать від температури та вологості зерна - чим вища температура і вологість зерна, тим інтенсивніше воно дихає. Самозігрівання викликає втрату сухої маси та сприяє розвитку комах-шкідників та грибків. Відомо, що в зонах з помірним кліматом у холодну пору року виникає значно менше втрат при зберіганні, ніж у літні місяці, оскільки взимку абсолютна вологість у рази менша, ніж улітку. Метод сорбційного осушення дозволяє штучно створити повітря з параметрами із зимовими параметрами по абсолютній вологості безпосередньо після збирання врожаю.

Через високу вологість і спеку, небезпека псування зернових особливо висока в зонах з тропічним кліматом. Тому в таких зонах особливо важливо застосовувати охолодженням консервування. Особливості структури та поверхні зерна, а також його низька теплопровідність є найкращими передумовами для осушення. Далі у цій статті переваги використання цієї технології описані докладніше.

Зменшення втрат сухої маси

Часто, цикл охолодження зерна проводиться в період затяжних дощів, то відносна вологість повітря зростає вище критичного рівня і створюється небезпека зволоження зерна, що зберігається вологою з повітря. Така ситуація часто складається в Україні у період прибирання.

Тому, у силосах і бункерах виникає низка проблем, зумовлених неконтрольованою вологістю. Одна з таких проблем – утворення конденсату на внутрішніх поверхнях стін та даху. Це відбувається, коли температура цих поверхонь опускається нижче температури точки роси.

Бо силоси можна розділити на дві категорії: з активним вентилюванням, і повністю герметичні. Осушувачі Munters актуально і необхідно використовувати, в силосах з активним вентилюванням, так як в цьому випадку має місце приплив повітря ззовні.

Підтримка низької вологості в силосі необхідна тоді, оскільки, коли в силос засипається зерно різної температури та вологості (наприклад, зібране за різної температури або зерно різних партій). Тоді, на межі шарів з різними температурами, можливе місцеве підвищення відносної вологості через конденсацію вологи на поверхні холодного зерна. А це сприяє інтенсивному розвитку мікроорганізмів, плісняви, комах-шкідників, через бурхливий розвиток яких відбувається різке осередкове підвищення температури, аж до процесу самозаймання і безповоротного псування зерна.

Процес дозрівання зерна досягає свого піку до моменту збирання врожаю. Але і після збирання зерно продовжує дозрівати, воно дихає. При цьому вуглеводи під впливом кисню розкладаються з виділенням тепла на вуглекислий газ та воду. Нижче наведено хімічну формулу цього процесу:

C₁₂H₂₂O ₁₁ + 12 O ₂ –› 12 CO ₂ + 11 H ₂ O + Q кВт*год

вуглеводи + кисень –> вуглекислий газ + вода + тепло

На малюнку внизу показано діаграму залежності виділення тепла від температури та вологості зерна. Це дозволить оцінити значення теплоутворення врожаю під час зберігання.

З діаграми видно, що менше температура і вологість продукту і значення теплоутворення менше.

Як уникнути погіршення якості через комах-шкідників

На малюнку справа наведені деякі види найбільш поширених комах-шкідників та оптимальні умови для їх життя та розмноження. Деякі шкідники частіше зустрічаються в зонах з помірним кліматом, інші віддають перевагу тропічним умовам.

Охолодження та осушення зібраного врожаю до температури нижче 13°C та відносної вологості 50% дозволяє ефективно попереджати втрати від пошкодження комахами. При таких параметрах комахи впадають у сплячку і не завдають шкоди зерносховищу.

Якщо температура і вологість сприятливі для комах, виникають значні втрати від пошкодження зерна шкідниками та від забруднення екскрементами. Ці втрати зростають через швидке розмноження комах за сприятливих умов. Більшість жучків мають дуже короткий цикл розвитку - за ідеальних умов цикл відтворення довгоносика займає лише 25 днів.

Попередження розвитку грибків

Залежно від погоди та сівозміни ураження посівом грибком Fusarium може виникати у певній місцевості (регіоні) з різною частотою та силою.

Окрім значних економічних втрат, виникає небезпека утворення мікотоксинів, які є отруйними для людей і тварин. Наприклад, свині чутливі до вомитоксину та зеараленону. Це виявляється у зменшенні апетиту, знижених приростах ваги та погіршенні репродуктивної здатності тварин.

Розвиток грибків та продуктів їх життєдіяльності - мікотоксинів (наприклад афлатоксину), прискорюється при підвищеній відносній вологості та температурі. Вентилювання зерна осушеним повітрям зупиняє ці процеси.

Економія витрат на сушіння

Пшеницю після збирання сушать, залежно від призначення, до 14-16% вологості, в європейських країнах зазвичай до 15%. Для цього у спеціальній сушильній установці розігрівається повітря. Це тепле повітря відбирає вологу у зерна та виводить її в атмосферу. Необхідна для нормального зберігання вологість кукурудзи, рису та олійних культур нижче, ніж для пшениці.

Економія при використанні постосушки в силосах або сховищах обумовлена таким:

• Обдув сухим повітрям додатково просушує зерно. Воно знижує вологість зерна ще 0,5–1,5 %. При високій вологості зерна (більше 18%) ефект додаткового просушування сильніший, ніж для сухого зерна (вологістю менше 14%).
• Час знаходження зерна в сушильній установці може бути скорочений за рахунок оптимізації сушіння та охолодження; при цьому економиться енергія та підвищується продуктивність сушіння.
• Зменшення часу та інтенсивності сушіння робить цей процес більш щадним для зерна; виникає менше тріщин та пошкоджень зерен від сушіння.

Технологія

Вентилятор сорбційного осушувача всмоктує атмосферне повітря. Це повітря осушується із деяким підвищенням температури (внаслідок виділення теплоти сорбції). Сухе тепле повітря підводиться шлангом до повітряного розподільника сховища та продувається через зернову масу. Ця технологія може застосовуватися як у сховищах для підлоги, так і в елеваторах силосного типу. Відпрацьоване повітря через отвори виходить в атмосферу, виносячи з собою відібрану у зерна вологу та тепло.

Небезпеки вентиляції не кондиціонованим атмосферним повітрям

Між вмістом вологи в зерні та відносною вологістю повітря встановлюється рівновага, яка залежить від температури. Ця залежність описується ізотермою сорбції. Зерна злаків гігроскопічні. Якщо на сухе зерно подається вологе повітря, воно зволожується і з часом псується. Тому аерація атмосферним повітрям допустима лише за певних погодних умов. Технологія сорбційного осушення залежить від погодних умов. Установку можна використовувати навіть у дощ чи туман без ризику зволоження зерна.

Баланс вологості зерна та повітря

На нижньому малюнку зліва показані ізотерми сорбції для пшениці при різних температурах зерна (на правому малюнку дано більший набір культур). Наведений приклад для пшениці показує, що при вмісті вологи в зерні, що дорівнює 16%, активність води між зернами становить приблизно a_w0,74. Якщо в такій ситуації подаватиметься повітря з більш високою відносною вологістю, це призведе до зволоження зерна. Результатом стане його псування. Зволоження буде ще сильнішим, якщо температура повітря, що подається вище температури зерна.

У зв'язку з цим існують правила для всіх видів зернових:

Ніколи не подавати вологе повітря на сухе зерно!

Ніколи не подавати тепле повітря на холодніше зерно!

Оптимальні параметри зберігання

У будь-якому випадку, завжди корисно порадитися з фахівцями зі зберігання зерна, щоб вони дали рекомендації щодо вентилювання зерна. Так, виходячи із середньорічних значень температури та відносної вологості повітря в денний та вечірній час, можна рекомендувати оператору зерносховища, що знаходиться у південних регіонах України (Кримська, Одеська, Миколаївська, Кіровоградська, Херсонська та Запорізька області), встановлювати на 25-30°С відразу після збирання врожаю. Як тільки перший цикл вентилювання - охолодження буде завершено, підтримувати 15-20°З виконання другого циклу охолодження, і на 5-7°З - для третього циклу. У будь-якому випадку повітря, що використовується для аерації, має бути прохолодніше температури зернової маси на 10-15°, оскільки повітря, проходячи через вентилятор, нагрівається на 3-4°С, а також подаватися з необхідною відносною вологістю.

Область застосування

Сорбційне осушення застосовується як у підлогових сховищах, так і в елеваторах силосного типу. Важливим моментом є правильне розподілення повітря. Технологія дозволяє осушувати всі сипучі сільськогосподарські культури - наприклад, пшеницю, пивоварний ячмінь, ріпак, кукурудзу, рис, рис-сирець, соєві боби, соняшникове насіння, арахіс і т.д.

ЗАСТОСУВАННЯ ТЕХНОЛОГІЙ ДО ЗБЕРІГАННЯ РІЗНИХ КУЛЬТУР

Через різноманіття сільськогосподарських продуктів, нижче коротко описані лише головні сфери застосування.

Рис/рис-сирець (нелущене зерно)

Рис є основним продуктом харчування для багатьох мільйонів людей. Відомо 8000 різних сортів рису. Вони поділяються на довгозерний, середньозерний та круглозерний типи. Для всіх сортів рису справедливо одне - це товар, що легко ушкоджується.

Рис треба сушити в особливо щадному режимі - переважно в кілька етапів. Якщо сушіння комбінувати з охолодженням, то можна скоротити сушіння на один – три етапи. Крім відомих і вже описаних переваг, консервація осушенням та охолодженням рису/рису-сирцю має додаткові переваги. Численні дослідження в Азії та Центральній Америці однозначно показали, що осушений та охолоджений рис майже зовсім не жовтіє і менше ламається. Консервація сухим повітрям підвищує частку рисових зерен (head rice) приблизно на 3%. При звичайному зберіганні рис набуває через деякий час затхлий запах. З рисом, консервованим осушенням та охолодженням, цього не відбувається. Ці переваги істотні задля збереження якості рису й у результаті, підвищення ціни продажу товару.

Насіння ріпаку

Зберігання ріпаку пов'язане з певними труднощами, навіть за низького вмісту вологи (близько 9%). У нещодавно прибраному ріпаку містяться залишки стручків та стебел, а також насіння польових трав. У процесі обмолоту може статися невелике зволоження зерен ріпаку від контакту з вологими частинами рослини. Під час збирання врожаю часто відбувається забруднення мікроорганізмами. Вже за одну добу можуть розпочатися процеси самозігрівання і ріпак може придбати затхлий запах через мікробіологічне розкладання. Таке середовище є найбільш сприятливим для розвитку грибків. Тому зазвичай ріпак піддають попередньому очищенню. Оскільки це не запобігає повністю розвитку грибків, необхідно вентилювати ріпак повітрям 60% RH. За таких параметрів гинуть грибки та інші мікроорганізмів.

Зберігання не повинно позначатися на якість ріпаку як сировини для виробництва олії. При підвищеній температурі та вологості зберігання відбувається розчіплення олії з утворенням вільних жирних кислот. Вологу, що виділяється при цьому, і тепло необхідно відводити. З цього випливає необхідність постійного контролю за ріпаком, що зберігається, і вживати заходів для його осушення та охолодження. Щільність насипу ріпаку вища, ніж, наприклад, у пшениці через менший розмір зерен. Тому падіння тиску повітря, що проходить через насип ріпаку, вище, ніж в інших зернових. Це необхідно враховувати під час вибору осушувача повітря.

Насіння масляних

Через високий вміст олії та жирів у насінні соняшнику, арахісі, насінні бавовни, соєвих бобах, рапсі, кукурудзі тощо, виділення тепла посилюється внаслідок процесу окислення. Це призводить до значного зниження якості та спікання продуктів, що зберігаються. Крім того, через збільшення частки вільних жирних кислот відбуваються втрати якості та сухої маси. Консервація осушеним повітрям дозволяє підтримувати вологість на 1-3% вище, ніж традиційне зберігання.

Насіннєвий матеріал / пивоварний ячмінь

При зберіганні посівного матеріалу та ячменю для пивоваріння головним питанням є збереження схожості. Показник схожості насіння із вмістом вологи від 15 до 16% і що зберігалося з охолодженням значно перевищує відповідний показник більш сухого, але що зберігалося в умовах атмосферного повітря насіння.

На малюнку зліва показана залежність допустимого терміну зберігання насіння від температури та вологості. Цей графік базується на вихідній схожості і тому справедливий як для насіннєвого матеріалу, так і для пивоварного ячменю. Своєчасне осушення ячменю чи насіння значно продовжує допустимий термін зберігання та зменшує період спокою при проростанні.

Гранульований корм

Гранульований корм зазвичай охолоджується атмосферним повітрям в охолоджувачах для гранулату. При цьому гранули з великим діаметром повністю не охолоджуються. Через внутрішні напруги виникають тріщини, які ведуть до збільшення частки борошна і битих гранул і, відповідно, до зниження якості. Застосування технології сорбційного осушення, дозволяє осушувати гранули, що зберігаються рівномірно і повністю, до самої серцевини. Після цього гранули стають дуже твердими та менш ламкими. Це прискорює процес розвантаження/навантаження.

РОЗПОДІЛ ПОВІТРЯ

Осушення в силосі

При осушенні сипких вантажів дуже важливе значення має правильний розподіл повітря. У силосах з плоскою основою добре зарекомендувала себе перфорована підлога. У силосах із випускним конусом застосовуються для охолодження балки із кантованого сталевого листа. Вентиляційні балки відкриті знизу та затягнуті сіткою на 1/4 довжини. Це попереджає завихрення зерен. Сухе повітря подається трубою від установки до вентиляційних балок. Через спрямовану вниз відкритий бік балки холодне повітря потрапляє у насип зерна.

Оскільки насип зерна створює опір руху повітря, сухе повітря розподіляється по всьому перерізу насипу і проходить крізь насип нагору. Щоб нагріте повітря могло виходити в атмосферу, під дахом силосу має бути достатньо отворів. Також необхідно враховувати падіння тиску під час проходження повітря через великий шар зерна у високих силосах. Це необхідно враховувати при узгодженні потужності вентилятора осушувача та області його застосування. При цьому треба брати до уваги, що падіння тиску при проходженні насипу ріпаку втричі-вчетверо вище, ніж у пшениці.

Охолодження в підлоговому сховищі / коморі

У плосконасипних сховищах зазвичай на підлозі прокладаються вентиляційні канали напівкруглого перерізу з перфорованої сталі. Якщо канали заглиблені у підлозі, вони накриваються перфорованими сталевими листами. Важливо передбачити зручність очищення та мінімізувати кількість ніш та стиків, де можуть накопичуватися забруднення. Перевагою прокладання вентиляційних каналів нижче рівня поля є можливість використовувати транспортні засоби усередині сховища. Це значно полегшує розвантаження. Окремі канали об'єднуються всередині або поза будинком збірним каналом або виходять назовні кожен окремо.

Відстань між вентиляційними каналами не повинна перевищувати висоту насипки, а відстань від каналу до стіни сховища не повинна перевищувати половини висоти насипки. Якщо насип має конусоподібну форму, це необхідно компенсувати частотою перфорації, що варіюється, або треба прикривати поверхню насипу, інакше холодне повітря виходитиме по шляху найменшого опору, і верхівка насипного конуса не буде охолоджуватися. Найкращим рішенням було б розподіл зерна, що зберігається, без насипного конуса.