Охлаждение зерна
Сроки жизни вредителей
Сроки жизни наиболее распространенных вредителей запасов при отрицательных температурах.
При охлаждении зерна и продукции жизнедеятельность вредителей приостанавливается, минусовые температуры действуют на них губительно.
Исключение из этого правила составляет гороховая зерновка. Этот вредитель очень устойчив к минусовым температурам, поэтому обеззараживать горох, зараженный гороховой зерновкой, методом охлаждения и промораживания нецелесообразно.
Работы по охлаждению и промораживанию зерна и продукции обычно сочетают с переводом их на зимнее хранение, а также с очисткой зерна и продукции от вредителей . [1]
Охлаждение зерна проводят пассивным или активным способами. [3]
Пассивный способ
Применяют, как правило, в складах для напольного хранения зерна. При этом способе охлаждение проводится путем открывания окон и дверей склада. При этом для более успешного охлаждения зерна и продукции используют дни с устойчивой температурой наружного воздуха. При отсутствии таких условий днем охлаждение проводят в ночное время.
При охлаждении продукции обязательно снижают высоту укладки и перекладывают штабеля. Укладывают штабеля продукции тройником, чтобы обеспечить более свободный доступ холодного воздуха во все мешки с продукцией. [1] [2]
Активный способ
Используют с помощью стационарных и передвижных вентиляционных установок, пропуска зерна через зерноочистительные машины и конвейеры, через охладительные и сушильные камеры зерносушилок, продуваемые холодным воздухом.
Наиболее эффективным является охлаждение зерна путем активного вентилирования с помощью стационарных вентиляционных установок. [2]
Активное охлаждение или вентилирование зерна проводится при таком сочетании температуры наружного воздуха и его относительной влажности, а также влажности и температуры зерна, при которых оно подсушивается и охлаждается без увлажнения. [1]
По завершению охлаждения
При наступлении потепления принимают меры, обеспечивающие сохранение низкой температуры в зерне и продукции. Для этого двери и окна хранилищ держат закрытыми, открывая их только в случаях необходимости. Наблюдение за хранящимся зерном и продукцией проводят преимущественно в утренние и вечерние часы. Проветривают хранилища только в сухую и прохладную погоду, когда температура наружного воздуха ниже температуры воздуха в помещении. [2]
Источник
Сушка и охлаждение зерновой массы: технологические особенности и качественные параметры
При жестких условиях рыночной экономики зерно хлеборобам целесообразно продавать тогда, когда его можно реализовать по наиболее высокой цене. Для этого его необходимо более или менее длительный срок хранить, повышая качество зерна, как для внутренних потребителей, так и для отгрузки на экспорт. Между тем, с 2000 года объемы продаж продукции АПК, по экспорту выросли в 16 раз. Растет и внутренний спрос, в связи с хоть и не большим ростом пенсионных выплат и увеличением роста средних зарплат. Значение качественной сушки и рационального его хранения только возрастает.
Хранение зерна начинается с его просушки. Цель сушки заключается в том, чтобы по возможности в кратчайшие сроки снизить влажность зерна до 14%. Важно и то, что при этом зерновки пшеницы дозревают, и количество и качество клейковины растет.
Качество просушивания зерновой массы определяется кривыми равновесия относительной влажности воздуха и влажности зерна. Необходимое количество тепла для повышения температуры воздуха на один градус Цельсия составляет примерно 0,3 ккал/куб./м. Различают следующие современные способы просушки зерновых масс:
1. Сушка с помощью вентилирования не подогретым воздухом.
2.Сушка теплым или горячим воздухом.
3. Порционная сушка.
4. Поточная сушка циркулирующим потоком воздуха.
5. Активное вентилирование.
Просушивание начинается только в том случае, когда поток воздуха имеет относительную влажность более низкую, чем воздух в зерновой насыпи, находящийся в равновесии с влажностью зерна. Сначала на месте притока воздуха образуется зона сушки, которая постепенно продвигается по насыпи к месту его выхода из вороха. Когда достигается влажность зерна 14%, даже в непроветриваемой массе, устанавливается относительная влажность воздуха примерно 65%.
1 Сушка с помощью проветривания не подогретым воздухом требует от 4 до 8 суток. Это один из самых распространенных способов сушки, использующих для удаления влаги испарение. Он важен и потому, что щадит зародыши семенного материала и пивоваренного ячменя. В зоне Южного Урала и Зауралья требуется от 300 до 400 куб. м воздуха на 1 куб. м зерна в час. Сушильные установки отличаются по форме, пропускной способности и по проходимости воздуха. Практикой подтверждено высокое качество работы шахтных металлических сушилок, например компании «Мельинвест». При напольном способе хранения зерна требуется соблюдение следующих принципов:
– оптимальная высота насыпи 3-4 м;
– воздухопроводы для вентиляции заложить на полу на расстоянии 1-1,5 м;
– скорость движения воздуха в основном воздухопроводе около 15 м/сек;
– вывод воздуха из хранилища вентиляцией такой же мощности;
– влажность воздуха около 60%;
– лучше применять систему с повторным использованием воздуха (рециркуляцией).
2 Сушка теплым и горячим воздухом проходит очень быстро, но при этом у зерна может снизится: всхожесть, хлебопекарные качества, кормовые достоинства от перегрева. Допустимая температура нагрева зерна зависит от его влажности и направления использования. Чем короче период воздействия высоких температур, тем ниже отрицательное влияние на качество. (Таблица №1).
3 При порционной сушке формы сушильных установок и проход воздуха в основном соответствуют параметрам мханизмов, которые осуществляют сушку, вентилированием, не прогретым воздухом. Если процесс осуществляется теплым воздухом и при этом продувают примерно 1200 куб. м воздуха на 1 куб. м зерна в час период сушки сокращается до 6 часов. Важно вовремя закончить высушивание, чтобы не допустить пересушки. Требуется и охлаждение вороха, и перемещение его слоев.
4 Сушка циркуляционным воздухом отличается от порционной сушки тем, что зерно в сушильной установке на винтовом конвейере или ковшовом элеваторе несколько раз перемешивается и поэтому не формируются различно просушенные слои зерновой массы. Если температура зерна значительно ниже чем у приточного воздуха, то можно использовать более высокие температуры не опасаясь повреждения зерна, поэтому они обеспечивают более высокую производительность агрегата, чем машины порционной сушки.
5 При сушке поточным воздухом зерновая масса движется непрерывно от загрузочной камеры до выпускного отверстия, обдуваемая горячим воздухом сушильной камеры. После прохода через сушильную камеру зерно поступает к камеру охлаждения. Автоматической регулировкой скорости движения вороха устанавливается его окончательная влажность и температура. Сушильные агрегаты непрерывного действия отличаются формами сушильных камер и емкостей охлаждения, а также направлениями потока воздуха и зерна. Самые распространенные сушильные агрегаты непрерывного действия – поперечно – точные сушилки. При активном вентилировании очень важно учитывать Аэродинамические свойства применяемого воздуха. (Таблица №2).
Как видно из таблицы, при увеличении массы партии зерна снижаются затраты электроэнергии и удельная подача воздуха, что повышает рентабельность оперативного просушивания. Для качественной просушки зерновой массы важно учитывать гигроскопичность и равновесную влажность материалов. Вода является обязательным компонентом зерна любой культуры и сорта. Полностью обезвоженное зерно теряет функции живого организма. При хранении зерно активно обменивается влагой с окружающей средой. В связи с этим под гигроскопичностью понимают способность материалов (зерна и продуктов его переработки) поглощать и отдавать влагу. Явление поглощения материалом водяных паров (или каких-либо газов) называют сорбцией, а испарение влаги из материалов и переход ее в окружающую среду (воздух) — десорбцией. Десорбция протекает только в том случае, если парциальное давление водяных паров на поверхности материала больше парциального давления водяных паров в окружающей среде. В противном случае материал увлажняется в следствии сорбции. (Рис №1).
В состоянии равновесия с влажным воздухом температура материала равна температуре воздуха, а парциальное давление водяных паров на поверхности материала равно парциальному давлению водяных паров в воздухе. В этот момент влажность материала имеет определенное значение и называется равновесной влажностью (иногда – равновесным влагосодержанием). «Максимальное значение равновесной влажности материала, соответствующее относительной влажности воздуха φ=100 %, принято называть гигроскопической влажностью».
Необходимо отметить, что гигроскопическая влажность всегда меньше максимальной влагоемкости, которая достигается при непосредственном контакте материала с жидкостью (в результате намокания или смачивания). При достижении массы состояния полного равновесия, ему соответствует определенная равновесная влажность материала.
В силу сорбционных свойств зерно, крупа и мука способны сорбировать пары других веществ и газов и приобретать несвойственные им запахи.
Термовлагопроводность. Термовлагопроводность зерна – это явление перемещения влаги от участков зерновой насыпи с более высокой температурой к участкам с пониженной температурой. Подобное явление (рис. 2.10) наблюдается, например, в слоях зерна, омываемых воздухом окружающей среды с температурой ниже средней температуры зернового слоя, либо в слоях, примыкающих к наружной стенке хранилища (силоса, склада, бункера) или размещенных на холодном полу.
Негативным последствием возникающего градиента температуры является перемещение влаги к более холодным слоям материала не только вследствие термовлагопроводности, наблюдаемой даже при низкой влажности материала, но и в результате конвекции (в виде водяных паров, переносимых конвективными потоками от участков с меньшей плотностью воздуха к более холодным участкам, с большей плотностью воздуха). При хранении зерновых масс подобное перемещение влаги может привести к концентрации в отдельных слоях насыпи значительного количества влаги (в том числе в виде смачивающей конденсатной пленки) со всеми последующими негативными явлениями в результате активизации физиологических процессов. В некоторых случаях возможны явления набухания и даже прорастания отдельных зерен. Все эти данные и факторы необходимо учитывать при просушивании зерна.
Как известно, затраты энергии при работе сушильных агрегатов состоят из затрат на продувку и обогрев воздуха. «В среднем требуется от 4000 до 8000 ккал. На 1 кг удаления влаги». При одинаковых условиях разница в энергозатратах у разных способов сушки относительно не велики. Выбор способов, в первую очередь, зависит от исходной влажности массы. По гигиеническим причинам к эксплуатации допускается установка только с непрямым обогревом воздуха, чтобы продукты сгорания не попадали на зерно. Затем зерно охлаждают. В итоге, чем меньше влажность зерна, тем более длительно можно его хранить.
Литература: 1) Д. Шпаар. Зерновые культуры. Том 2. Москва – 2008 г.
Источник
Шаг к эффективному хранению зерна — его охлаждение
Современные технологии эффективного хранения зерна предусматривают полный комплекс защиты зерновой массы. В то же время большое значение имеет охлаждение зерна, ведь при этом подавляется жизнедеятельность микроорганизмов, резко тормозится интенсивность всех биологических процессов в зерне, способствует гибели большого количества вредных насекомых.
Гипотезой в пользу эффективности хранения зерна в охлажденном состоянии является утверждение, что чем ниже температура, тем качественнее будет хранения при условии, что низкие температуры не повредят структуры и свойств самого продукта. Ведь никого не удивляет, что держать продукты питания нужно в холодильнике, чтобы как можно дольше сохранить их качество. Элеваторное оборудование — тот же холодильник только для зерна, который должен быть качественным и надежным.
На обеспечение надлежащих технологических условий хранения зерна влияют три основных фактора — его температура и влажность, а также длительность хранения. Технологии хранения основываются на том, что зерно — это живой организм, который дышит, а при дыхании в нем постоянно происходят процессы обмена веществ, и таким образом поддерживается жизнедеятельность зародышевой клетки. Одним из последствий дыхания зерна является потеря его веса благодаря диссимиляции органических веществ.
Этот процесс напрямую связан с показателями температуры и влажности. Чем выше является температура, тем интенсивнее будет проходить процесс дыхания зерна. Особенно активен дыхания в теплое время года, в результате чего зерно самосогревается и теряет часть своего веса. Стоит помнить, что сухое и охлажденное зерно и семена хранятся дольше.
Потеря сухого вещества является наименьшим негативным последствием дыхания зерна. Во время дыхания увеличивается количество гигроскопической влаги в зерне и повышается относительная влажность воздуха межзерновых пространств, меняется состав воздуха в этих пространствах и выделяется тепло. Это может привести к самосогреванию зерна. При невысоких положительных температур даже относительно влажное зерно дышит с минимальной интенсивностью. Но выше является температура, тем больше угроза образования очагов самосогревания.
Температура зерновой массы является важным фактором, который существенно влияет на качество зерна при хранении. При условии, что зерно было очищено от вредителей и различного рода примесей и не находится под прямым воздействием окружающей среды (т.е. не лежит под открытым небом) именно комбинация влажности и температуры определяет продолжительность хранения зерна без потери качественных показателей. Исследования, проведенные специалистами, установили, что экономически эффективные условия хранения зерна озимой пшеницы находятся в диапазоне температур от 12 С и ниже. При этом потеря массы зерна за месяц хранения при влажности 17% составляла около 0,1%.
Главной причиной порчи зерна является бесконтрольность температуры, вызывает перемещение влаги от одной части массы зерновых к другой, где она может аккумулироваться и приводить к порче зерна. Хотя перемещение влаги может произойти в любое время, когда температура в разных частях хранилища отличается, критический время возникает тогда, когда теплый зерно сохраняется за холодной зимней температуры.
Другими факторами, которые непосредственно влияют на качество зерна в период хранения, и которые невозможно предотвратить в полной мере, является плесень, грибы и насекомые. Появление в зерновой массе плесени и грибов является причиной образования и выделения токсинов. Как показывает практика, с этими негативными явлениями можно успешно бороться путем охлаждения зерна. В частности, при влажности 17% безопасный срок хранения зерна можно довести до 100 дней. Для этого, чтобы предотвратить образование грибов и плесени, достаточно охладить зерно до температуры ниже 12 С.
Негативно на качество хранения зерна влияют насекомые-вредители, которые при возникновении оптимальных условий для жизнедеятельности быстро размножаются и распространяются. Потери, связанные с дыханием зерна, невозможно сравнить с теми, которые могут нанести вредители и микроорганизмы. По статистическим данным, от деятельности вредителей потери зерна в период хранения в Украине оценивают в размере не менее 10% от общего урожая. В последнее время именно для контроля влияния этих негативных факторов начали использовать технологию охлаждения зерна.
Относительно температурного режима, то установлено, что оптимальный диапазон температур для развития большинства вредителей хлебных запасов находится в пределах от 18 до 32 С. Длительные температуры ниже 16 С или выше 35 С сдерживают их развитие и размножение, а длительное пребывание в среде с температурой 18 С и ниже приводит к медленному отмирание всех фаз развития вредных насекомых и обеспечивает практически нулевую их активность, а следовательно, существенное уменьшение потерь зерна пол хранении.
Конечно, есть более холодостойкие насекомые, например клещи, отдельные виды которых могут развиваться, хотя и медленно, при температуре около 5 — 7 С. Впрочем, низкие температуры хранения является эффективным методом контроля развития вредителей. Кроме этого, в отличие от распространенного в Украине способа контроля численности вредителей хлебных запасов — фумигации (на которую к тому же нужно тратить немалые средства), охлаждения является экологически чистым методом.
Развитие микроорганизмов также зависит от влажности и температуры зерна. Различные группы грибов неодинаково реагируют на изменение температуры, к тому же, что ниже есть температура, тем больше замедляется их жизнедеятельность и, соответственно, выделение токсинов.
Принимая во внимание все факторы, влияющие на качество зерна при его хранения, можно уверенно утверждать о преимуществах технологии охлаждения зерновой массы в хранилище до определенного уровня температур. Снижение температуры на каждые 5 ° С примерно вдвое увеличивает продолжительность устойчивого хранения зерна, однако надежное консервирования обеспечивается лишь при достаточно эффективного охлаждения.
За охлаждение зерновой массы благоприятная для хранения семян является температура в пределах 0 — 5 ° С. Не рекомендуется охлаждать семян к низкой минусовой температуры, поскольку в его партиях с повышенной влажностью наблюдается снижение всхожести. Температура -10 … -20 ° C губительно действует на зерно злаковых при влажности более 18 — 20%. Кроме того, значительное охлаждение зерновых масс (до -20 ° С и ниже) обуславливает большой перепад температур в весенний период, что приводит к самосогревания в верхнем слое насыпи.
В период пиковых нагрузок на зерносушильное оборудование в течение сезона, использование технологии охлаждения зерна может обеспечить длительное и безопасное его хранение с влажностью, которая на несколько процентов будет выше базисную. Например, для зерна озимой пшеницы влажность может составлять 18 — 19%, а для зерна, которое предназначено для кормов, максимальное содержание влаги, при условии хранения с охлаждением, может достигать до 22%.
На начальной стадии хранения свежесобранных зерна консервирования охлаждением является основным технологическим мероприятием его защиты от порчи. В основном этот метод применяют при хранении зерна технического назначения.
За время охлаждения зерна сухим прохладным воздухом происходит обмен тепла и влаги, что создает дополнительный эффект просушки, а избыточная влага выходит из хранилища. В зависимости от культуры и начальной влажности зерновой массы, благодаря принудительному охлаждению удается достичь уменьшения влажности на 0,5 — 1,5%.
Способы охлаждения зерна
Для охлаждения зерна используют естественное атмосферный воздух, достигая при этом полного консервирования массы на весь период хранения. Зерновые масс искусственно охлажденным воздухом очень эффективна. В режиме активного вентилирования свежесобранные зерно влажностью до 20% можно хранить без снижения качества в течение 8 — 10 дней, но потери на дыхание при этом резко увеличиваются.
Способы охлаждения зерновых масс воздушными потоками разделяют на две группы: пассивные и активные.
По пассивного охлаждения зерновую массу НЕ перемешивают и не нагнетают в нее воздух, а проветривают зернохранилища и оборудуют в них приточно-вытяжную вентиляцию. Открывая ночью окна и двери складов в летне-осенний период, снижают температуру воздуха в составе, а следовательно, в зерновой массе.
Повысить эффективность пассивного охлаждения можно, обустроив приточно-вытяжными каналами емкости для хранения зерна. Однако эта мера не всегда эффективен, поскольку при такой системе вентиляции через зерновую массу проходит недостаточное количество воздуха для того, чтобы охладить ее.
К активным способов охлаждения принадлежат пропускания зерновых масс через зерноочистительные машины, конвейеры и нории, обработка на стационарных или передвижных установках для активного вентилирования. Активным образом охлаждают прежде всего неустойчивое к хранению зерно.
Взаимодействуя с воздухом, зерно и примеси охлаждаются, возобновляется запас воздуха в межзерновых пространствах. Чем больше разница между температурами окружающего воздуха и зерновой массы, тем выше эффективность от активного охлаждения зерна.
Значительно больший эффект с относительно небольшими затратами труда дает перемещения зерновых масс на последовательно установленных конвейерах или через зерноочистительные машины, оборудованные вентиляторами. К тому же, чем длиннее путь движения зерна, тем больше оно контактирует с воздухом и тем интенсивнее охлаждается. Сейчас основной способ охлаждения зерновых насыпей — активное вентилирование атмосферным воздухом.
Для охлаждения зерна используют воздух из окружающей среды (путем вентилирования зерна) и искусственное охлаждение (с помощью холодильных, стационарных или мобильных установок).
Холодильные установки
Для охлаждения зерна используют не только атмосферное, но и искусственно охлажденный воздух с помощью холодильных установок. Искусственный холод позволяет быстро снизить температуру партии зерна и предотвратить его потери вследствие активного развития микроорганизмов и насекомых. Этот метод целесообразно применять для охлаждения семян сои, рапса, подсолнечника, овощных культур и тому подобное.
Для активного охлаждения зерна используют промышленные холодильные установки компрессорного типа и вентиляторы. Эти установки позволяют достичь оптимальной температуры для безопасного хранения зерна независимо от условий окружающей среды.
Принцип действия промышленных холодильных установок в целом схож с работой обычного односекционного кондиционера. Атмосферный воздух всасывается в установку и охлаждается до нужной температуры в охладителе (испарителе). При этом по установке выводится лишняя вода. Далее холодный влажный воздух немного нагревается в специальном блоке, для снижения его относительной влажности. Сухое холодный воздух подводится шлангом к воздушному распределителя хранилища и проходит через зерновую массу. Эту технологию можно применять как в напольных хранилищах (охлажденный воздух поступает через временно расположены на полу перфорированные каналы), так и на элеваторах силосного типа (используют стандартные вентиляционные отверстия и каналы силоса). Отработанный воздух должен исходить в атмосферу через отверстия хранилища, отводя отобранную у зерна влагу и тепло.
Использование вентиляторов холодильных установок следует прекратить за снижение температуры окружающей среды до 1° C для того, чтобы избежать замерзания вентиляционных каналов на крыше силоса.
Охлажденный воздух распределяется внутри зернового состава через систему воздуховодов в нижней части хранилища. Во время прохождения охлажденного воздуха вверх через зерновую массу температура зерна снижается до заданных параметров. Зерно является отличным термоизолятором, поэтому после охлаждения до низкой температуры оно остается охлажденным длительное время. Поскольку зерно является гигроскопичным, следует тщательно контролировать относительную влажность охлажденного воздуха, подаваемого в зерновой массы.
Источник
