Вентилирование зерна вкручивающимися колонками

После перехода к рыночной экономике в начале 90-х годов прошлого века на базе коллективных хозяйств появились десятки тысяч фермерских и других мелких хозяйств, которые в подавляющем большинстве оказались без элементарной материальной базы приема и сохранения урожая. В результате чего во многих случаях потери зерна при послеуборочной обработке и хранении достигают до 30% и более. Нередки случаи, когда при затяжной дождливой погоде из-за отсутствия средств временного хранения и обработки на току влажного вороха в хозяйствах – в поле оставляют сотни гектаров.

Почему необходимо вентилировать зерно? Вентилирование зерна позволяет сохранить его качество в процессе хранения. Оно стабилизирует температуру и влажность зерна, препятствует локальному росту температур или появлению очагов самосогревания, а также миграции влаги.

Зернопроизводители, переработчики вентилируют зерно по ряду причин:

• сохранение качества зерна;
• подсушивание и управление влажностью зерна;
• продление периода безопасного хранения влажного зерна;
• уменьшение конденсации и коркообразования;
• исключение очагов самосогревания;
• понижение температуры и влажности;
• сохранение всхожести семян;
• контролирование активности насекомых;
• препятствование образованию плесени и прорастанию;
• удаление веществ оставшихся после химической обработки зерна.

В целом, системы вентилирования зерна по функциональному предназначению могут быть разделены на четыре основных класса:

1. охлаждение;
2. поддержание сохранности зерна или профилактическое вентилирование;
3. подсушка;
4. промораживание.

Охлаждение

Зерно от комбайнов обычно поступает в хранилища или на послеуборочную обработку при температуре 20°С или более. При таких температурах даже сухое зерно подвержено проблемам, связанным с насекомыми и миграцией влаги внутри зерновой массы.

Зерно должно быть быстро охлаждено путем продувки прохладного воздуха через более теплую зерновую массу. Риски потери качества зерна уменьшаются с понижением его температуры. Обычно развитие зерновых вредителей в зерновой массе приостанавливается при температурах 15…10°С.

Первая задача при охлаждении зерна состоит в быстром понижении его температуры до 15°С с целью предотвращения развития жука-мукоеда суринамского. Вторая задача состоит в понижении его температуры до 12…10°С для предотвращения развития всех других насекомых.

При низких нормах вентиляции (10 куб.м/ч на тонну зерна) холодный фронт в зерновой массе перемещается медленно и в течение 8…12 дней зерно равномерно охлаждается. При повышенных нормах вентиляции (20 куб.м/ч на тонну и более) зерно может быть охлаждено в течение нескольких часов (рис. 1).

Рисунок 1. Изменение температуры зерна (влажность 19%, исходная его температура доходила до 30°С) на расстоянии 1 метра от вертикальной вкручивающейся колонки.

При охлаждении зерна вентилированием, главная задача состоит в его сохранности, особенно зерна нестойкого для хранения, имеющего повышенную влажность.

Специалисты не используют многие возможности для охлаждения из-за неправильного понимания условий передачи влаги воздуха охлаждаемому зерну. Многие считают, что влажный воздух при вентилировании приводит к увлажнению зерна. В действительности, если продувать зерно более прохладным воздухом (Δt≥4…6°С), то увлажнения практически не происходит.

Увлажнение зерна от продуваемого воздуха происходит только в случаях при некоторой комбинации следующих факторов:

• излишне высокие нормы вентилирования;
• очень сухое зерно;
• конденсация вокруг каналов в весеннее время;
• попадание осадков в незакрытые, установленные вне хранилища вентиляторы;
• конденсирующийся туман.

С увеличением разности температур воздуха и зерна скорость охлаждения постепенно увеличивается.

Рекомендуемые периоды вентилирования для охлаждения зерна:

1. Непрерывная вентиляция на протяжении первых двух дней.
2. Охлаждение зерна ниже 15°С в течение 2-х недель после загрузки с применением дифференциального термостата для управления вентиляторами или с включенными вентиляторами только ночью.
3. Охлаждение зерна ниже 10°С в течение 6 недель после загрузки. На этой стадии применение термостатов является существенным.

Вентилирование зерна теплым воздухом приводит к потерям электроэнергии, а в некоторых случаях к выпадению конденсата и снижению качества зерна.

В процессе охлаждения путем вентилирования следует [3,5]:

• измерять температуру и влажность зерна по всей высоте зернового слоя;
• определять скорость воздушного потока над поверхностью зернового слоя;
• проверять частоту и направление вращения вентилятора;
• проверять забитость перфорированного участка канала.

Поддержание сохранности зерна

Профилактическое вентилирование проводят при длительном хранении зерна (более 6 месяцев) с пониженной влажностью с целью предотвращения возможного самосогревания, замены воздуха в межзерновом пространстве с амбарным запахом на свежий воздух и для устранения неравномерного распределения влаги.

При кратковременном хранении зерна с повышенной влажностью профилактическое вентилирование осуществляют для предотвращения повышения биологической активности зерновой массы, развития насекомых и плесневых грибов и появления очагов самосогревания.

Наиболее эффективно профилактическое вентилирование проводить при сухом и холодном воздухе.

Подсушка

Сушка зерна вентилированием применяется довольно часто в практике, так как позволяет постепенно снижать его влажность, ускоряет процесс послеуборочного дозревания, повышает всхожесть и энергию прорастания и уменьшает потери веса зерна при хранении [2,4,6].

Практический опыт показывает, что зерно влажностью 15% обычно теряет 0,25-0,5% в течение 150-300 часов вентиляции с прохладным воздухом при оптимальных нормах вентиляции.

Зерно с влажностью меньшей 18% можно охладить перед сушкой с целью предотвращения развития грибов. Если влажность зерна превышает 18% его следует подвергать сушке немедленно с целью предотвращения образования одного из самих распространенных микотоксинов «Оксратоксина А».

Перспективным направлением повышения эффективности сушки вентилированием является подогрев наружного воздуха на 5…10°С.

Промораживание

Промороженным считается зерно, имеющее отрицательные температуры, при которых оно переходит в состояние анабиоза и происходит уничтожение вредителей урожая.

В морозную погоду зерно можно охладить до минусовой температуры. При температуре порядка 10°С большинство зерновых насекомых прекращает спаривание и откладку яиц, насекомые малоподвижны и плохо питаются. При температуре 0°С наступает глубокое окоченение вредителей, а при отрицательной температуре наступает их гибель.

Накапливать холод в зерновых насыпях очень важно в районах, где периоды морозной погоды непродолжительны и часто перемежаются оттепелями, и естественным путем зерно не всегда охлаждается до отрицательных температур. При умелом использовании естественных холодов зимнего периода можно даже в районах крайнего юга переводить зерно в состояние анабиоза, исключить развитие, размножение, питание насекомых и клещей, уничтожить вредителей во всех стадиях их развития [1].

В настоящее время существует большой арсенал типов вентиляционных устройств, но наиболее простыми и дешевыми из них являются вкручивающиеся вентиляционные колонки (ВВК), включающие колонку с перфорированной нижней частью, вентилятор и ручку для вкручивания (фото. 1).

Фото 1. Общий вид вкручивающихся вентиляционных колонок: слева - в зерновой массе; справа - колонка в сборе.

За кажущейся простотой вкручивающихся вентиляционных колонок скрыты их большие потенциальные возможности. Например, применяя ВВК можно сохранить убранный урожай даже при влажности 18-19%.

Вкручивающиеся вентиляционные колонки выпускаются отечественной промышленностью и за рубежом и они различаются в основном параметрами вентилятора, который определяет скорость осуществления процесса и энергоемкость процесса вентилирования (таблица 1).

Примечание к таблице 1: * - имеются две модели.

При выборе вкручивающихся вентиляционных колонок следует обращать внимание на показатель массы одновременного вентилирования зерна, а также длительность выполнения процесса, например охлаждения зерна. Вкручивающиеся колонки можно устанавливать в зерновую насыпь на току, в горизонтальных хранилищах, а также в бункерах и кузовах автомобилей (фото 2).

Фото 2. Схема установки вентиляционных колонок вкручиванием в зерновую массу: а - вкрученные колонки в насыпь зерна на току; б - вкручивание колонки.

Следует заметить, что при краткосрочном вентилировании колонки могут вкручиваться в зерно не только под прямым, но и под произвольным углом к образующей зерновой поверхности.

При вентилировании насыпи следует избегать установки вкручивающихся вентиляционных колонок, при которой образуются участки с неравномерным сопротивлением воздушному потоку, в таких случаях рекомендуется устанавливать ВВК под наклоном к полу насыпи (рис. 2).

Рисунок 2. Схема установки вентиляционных колонок в слое зерна: а - неправильная; б - правильная.

Во избежание повреждения поверхности пола в хранилищах колонки должны доходить до его поверхности не ближе 20…30 см.

Одним из способов повышения эффективности работы вкручивающихся вентиляционных колонок является применение полиэтиленовой пленки концентрично с колонкой на поверхности зерна. В результате исследований было установлено, что полиэтиленовая пленка практически не влияет на производительность вентилятора, однако ее применение увеличивает радиус и равномерность продувки зерна (рис. 3).

Рисунок 3. Увеличение радиуса вентилирования колонкой: а - накладывание куска ткани в отсасываемую зону; б - траектории воздуха при использовании куска ткани.

ВВК можно использовать для озонирования зерновых насыпей, которое проводится с целью повышения урожайных свойств семян и удаления сторонних запахов (фото 3).

Фото 3. Озонирование зерновой насыпи вентиляционными колонками.

Применение вкручивающихся вентиляционных колонок позволяет хозяйствам исключить потери влажного зерна в ожидании его сушки, локализовать очаги самосогревания, осуществить промораживание зерна, снизить возможные потери от насекомых и клещей. В целом ВВК существенно расширяют функциональные возможности послеуборочной обработки и хранения зерна.

Литература:

1. Блоховцов В.Д. О некоторых способах обеспечения сохранности зерна в условиях крестьянских (фермерских) хозяйств края. Ставрополь: Кн. изд-во, 1999, 23 с.
2. Дринча В.М. Напольное вентилирование зерна полукруглыми каналами. Кормопроизводство. 2012, №11, с. 47…49.
3. Дринча В.М., Цыдендоржиев Б.Д. Основные концептуальные положения активного вентилирования зерна. //Труды Орловского ГАУ. 2010, №2, с. 36…39.
4. Мельник Б.Е. Вентилирование зерна. М., Колос, 1970, 183 с.
5. Мельник Б.Е., Малин Н.И. Справочник по сушке и активному вентилированию зерна. М., Колос, 1980, 175 с.
6. McLean K.A. Drying and Storing Combinable Crops. Farming Press Ltd. Suffolk, 1989, 281 p.