Особливості зберігання зерна

Механізація та автоматизація процесів обробки зерна в потоці, впровадження нових способів сушіння, застосування пневматичного транспорту і зберігання великих партій зерна у великих сховищах (силосах сучасних елеваторів, металевих бункерах і складах) ґрунтується на таких фізичних властивостях, як сипкість і самосортування, пористість, теплоємність, теплопровідність, температуропровідність і тепловологопровідність. Зернова маса являє собою дисперсну двофазну систему «зерно - повітря» і належить до сипких матеріалів. Хороша сипкість зернових мас дає змогу легко переміщати їх за допомогою норій, конвеєрів і пневмотранспортних пристроїв, завантажувати в різні за розмірами і формою сховища і транспортні засоби.

Схема. Низькотемпературний оптимум

Зазвичай сипкість зернової маси характеризують коефіцієнтами зовнішнього і внутрішнього тертя, які визначаються завдяки вимірюванню кутів тертя і природного укосу. У період збирання на токах скупчуються великі маси зерна з високою вологістю і засміченістю, тому в подібній купі відбуваються негативні біохімічні зміни, підвищується вологість, температура, знижується схожість, зерно починає дихати, і якщо не зупинити самозігрівання, то це призведе до повного псування зернового матеріалу. Тому таку купу слід обробляти в гранично стислий термін. Особливо негативно впливають на зберігання зернової купи зелені частини рослин, вологість яких становить 50-80% і які є джерелом гніздового самозігрівання. Тому особливої ролі набуває попереднє очищення свіжозібраного зерна, яке дає змогу вилучити переважну частину бур’янів і зелених частин рослин, тим самим збільшивши час безпечного зберігання збіжжя до основної обробки і створивши сприятливі умови для подальших операцій. Завдяки попередньому очищенню (за допомогою виокремлення великих і дрібних домішок) можна зменшити вологість зерна на 1-4%. А зниження вологості лише на 1% приведе до зменшення витрат на подальше сушіння. Застосування застарілих технологій і техніки, спрацьований парк зерноочисних машин, зниження ефективності їх роботи зі збільшенням вологості й засміченості свіжозібраної купи, неможливість швидкої заміни обладнання зернотоків та елеваторів на нове через його дорожнечу спричиняє невчасну та неякісну післязбиральну обробку, що призводить до втрати великої частини вирощеного врожаю. Наразі на очищення, сортування і сушіння зерна припадає до 30% витрат у собівартості кінцевого продукту. Для їх зниження потрібен пошук нових технологій і будівництво нових ліній, що дають змогу зменшити кількість операцій і повітряних пропусків зерна через машини під час його обробки.

Пневмоінерційний спосіб поділу зернової купи зводиться до того, що тонкий шар насіння із орієнтацією компонентів щодо напрямку повітряного потоку з однаковою початковою швидкістю подається в похилий або закручений повітряний потік, швидкість якого перевищує швидкість витання зерна основної культури. А зерна, маючи великий запас кінетичної енергії, проходять зону дії повітряного потоку і надходять до зерно-приймача. Об’ємний характер процесу і той факт, що немає решіт, дає змогу обробляти зернову купу підвищеної вологості й засміченості.

Фото 1. Низькотемпературний оптимум

Господарські випробування засвідчили, що складно здійснити подання зернової купи до розподільчої камери надувними вулицями. Виникають проблеми під час виготовлення такої конструкції. Для усунення цієї хиби було запропоновано гравітаційний живильник.

Однак під час руху по гравітаційному живильнику, а надалі й до розподільчої камери, відбувається взаємодія великих і дрібних компонентів із зернівками - це знижує ефект сепарування. Вивчення фізико-механічних властивостей домішок засвідчило, що рух купи до розподільчої камери й у ній залежить від впливу цих домішок на процес взаємодії і сепарування зернової купи. Із цього випливає, що зменшити взаємодію частинок у зоні сепарації, значить інтенсифікувати процес поділу зернової купи повітряним потоком. Для відокремлення великих домішок (соломи, колосків, стебел, суцвіть рослин, грудок землі тощо) на першому етапі потрібні додаткові робочі органи.

Зерновий потік, що надійшов від комбайнів, являє собою механічну суміш різних компонентів, домішок. За післязбиральної обробки зерна всі домішки мають бути виокремлені на різних робочих органах зерноочисних машин (повітряні канали, решета, трієри), що застосовуються в технологіях. Якість сепарування залежить від багатьох чинників, зокрема й від технологічних схем, закладених у ці машини.

Фото 2. Низькотемпературний оптимум

Недосконалість двоярусних решітних схем плоскорешітних сепараторів не дає змоги отримати максимальний ефект поділу. Найперспективнішою схемою є каскадне розміщення решіт. Саме таку побудову має машина ОЗС-25. Порівняно зі схемою машини ОВС-25 площа решіт тут більше вдвічі. Якість очищення залежить від багатьох чинників: правильного підбору решіт для відповідної культури, частоти коливань решітних станів, швидкості переміщення частинок по решету тощо. Трієрне очищення потрібне для виокремлення довгих і коротких примішок. Проте навіть за найкращих умов повного розділення таких компонентів суміші не відбувається.

Недоліки деяких типових технологій у тому, що бракує важливих технологічних операцій, особливо під час підготовки насіння (попереднього та остаточного очищення). Як машину остаточного очищення слід застосовувати пневмосортувальний стіл (ПСС).

В основу процесу поділу матеріалу на ПСС покладена спроможність насіння зернових культур розшаровуватися у вібропсевдоорідине-ному (віброкиплячому) шарі залежно від комплексу фізико-механічних властивостей насіння.

Сушіння зерна або підсушування в бункерах активного вентилювання має стати обов’язковою технологічною операцією за післязбиральної обробки насіння. Отже, визначено потрібні технологічні операції для розробки технології післязбиральної обробки насіння і машини, що входять у цю технологію. На першій стадії обробки проводиться очищення зернового оберемка від усіх бур’янів і домішок. Попереднє і первинне очищення відбувається на машині МПР-50С, яка налаштована на відокремлення від основного матеріалу лише засмічених домішок. На другій стадії обробки проводять сушіння отриманої суміші в бункерах активного вентилювання БВ-40А. На третій стадії -вторинне очищення на машині ОЗС-50, що має чотири яруси решіт, із підбором решіт, налаштованих для вторинного очищення. Подальше очищення насіння здійснюється на пневмосортувальному столі МОС-9Н. Отже, впроваджена технологія показала високу ефективність очищення насіння. Збереження зерна і насіння з мінімальними втратами можливе лише за умов, що забезпечують стан анабіозу всіх живих компонентів. Цього можна домогтися, знаючи властивості зернових мас і характер процесів, що в них відбуваються, їх інтенсивність визначається головно температурою, вологістю зернової маси та газовим складом повітря міжзернових просторів. Зазначені чинники покладено в основу режимів зберігання. У сільськогосподарській практиці застосовують такі основні режими зберігання зерна та насіння:

  • в охолодженому стані відчутно знижується інтенсивність дихання зерна і насіння, призупиняється розмноження комах і мікроорганізмів);
  • у сухому стані (якщо немає вільної води в зерні, виключається можливість активного розвитку мікроорганізмів, масового розвитку кліщів і забезпечується мінімальний газообмін основного зерна і насіння бур’янів);
  • без доступу повітря (якщо немає кисню, зерно і живі компоненти позбавляються можливості дихати аеробно, дихання значно знижується, приймає тип анаеробного; утворений при цьому етиловий спирт сприяє загибелі будь-якого зерна).

Фото 3. Низькотемпературний оптимум

Можна виокремити і четвертий режим - хімічне консервування. Воно засноване на обробці кормового зерна різними хімічними речовинами, але найчастіше - низькомолекулярними кислотами (мурашиною, оцтовою, пропіоновою, олійною, сорбіновою) або препаратами, отриманими на їх основі. Актуальність застосування штучного холоду під час зберігання зерна визначається такими чинниками. По-перше, використання останнім часом високопродуктивних зернозбиральних машин і спеціалізованих транспортних засобів значно скоротило час заготівель, але створило проблеми, пов’язані зі зберіганням значних обсягів вологого зерна.

По-друге, традиційні методи підготовки та зберігання зерна (очищення, сушіння, зберігання в елеваторі або зерноскладі) пов’язані із втратами зерна на кожному з етапів. Водночас використання штучного холоду на 25-30% економічніше теплової обробки зерна - втрати сухої речовини під час дихання зерна за температури +20°С втричі більше, ніж за +10°С. Охолоджене зерно не підлягає самозігріванню, в ньому не розвиваються шкідники, немає потреби в його переміщенні з однієї ємності в іншу, тобто немає додаткових відходів, менше споживання електроенергії і спрацювання устаткування. По-третє, традиційне сушіння зазвичай проводять сумішшю топкових газів і повітря, що спричиняє забруднення зерна канцерогенними речовинами. Пристрої для зберігання зерна штучним холодом можуть періодично охолоджувати зерно в силосах за допомогою повітряного потоку.

Виходячи з величини потрібної холодопродуктивності (не менше 5 кВт), перспективне застосування в мобільних системах для охолодження зерна парокомпресорних холодильних машин (ПКХМ) і газових (повітряних) холодильних машин (ГХМ). До переваг ГХМ належить те, що немає проблем із робочим агентом, позаяк повітря вибухопожежобезпечне і може подаватися безпосередньо в охолоджуване приміщення. ГХМ прості в експлуатації. Недоліки ГХМ - великі габарити та маса, низька енергетична ефективність під час роботи на температурному рівні - 30-20°С.

Проблеми використання ПКХМ у системах охолодження зерна пов’язані з переходом на озонобезпечні холодоагенти. Наразі пропонується варіанти замінників Ш2 - традиційного холодоагенту ПКХМ, зокрема й природних, наприклад аміаку.

Нині проблема мікотоксинів усім добре відома. Мікотоксини - продукти метаболізму цвілевих грибів, тож проведення обробки сировини задля запобігання їх розвитку, що приводить до пліснявіння і псування зерна, має особливу практичну й економічну значущість.

Спори цвілі та бактерій наявні всюди: в навколишньому середовищі, на поверхні зерна, в зерносховищах і складах, на технологічному обладнанні. Навіть у добре висушеному зерні під дією перепаду температур і міграції вологи створюються зони, де конденсується волога. Сформовані осередки підвищеної вологості призводять до самозігрівання зерна і слугують «інкубаторами» цвілі, де нагромаджуються мікотоксини. Від цих вогнищ пліснявіння поширюється на найближчі шари. Процес псування стимулюється І ПОСИЛЮЄТЬСЯ, якщо в зерні наявні насіння бур’янів, комірні шкідники, гризуни та атмосферна волога (тобто сховища негерметичні). Створюються оптимальні умови для росту і розвитку цвілевих грибків, найнебезпечніші з яких аспергілліус, фузаріум тощо. Зерно розміщують з урахуванням цільового призначення (продовольче, кормове, посівний матеріал), вологості, наявності домішок, ознак зараженості шкідниками хлібних запасів і хворобами й особливими ознаками (наприклад, пошкодження клопами черепашками, наявність карантинних бур’янів тощо). Якщо насіння зберігають у тарі, то мішки вкладають у штабелі, виключаючи можливість обвалів: «трійником» і «п’ятерником» заввишки п’ять-вісім рядів. Ширина проходів між штабелями 0,7 м, відстань до стін сховища 0,5-0,7 м. За використання штабелеукладача по поздовжній осі складу залишають центральний проїзд завширшки 3 м для штабелеукладача. Всі мішки під час формування штабеля укладають усередину захисним (або пов’язаним) боком. Особливо ретельно розміщують насіннєві фонди: не лише за сортами, а й обов’язково в межах сорту за репродукціями, категоріями сортової чистоти згідно з актами апробації і класам, передбаченим стандартами. Змішування партій неприпустимо. Під час засипання в засік насип має бути нижче стін на 15-20 см.

У щойно зібраному насінні з підвищеною вологістю температуру перевіряють щодня, в сухому - двічі на декаду. У партіях охолодженого зерна її визначають раз на декаду або раз у 15 днів. Залежно від температурного чинника встановлено й періодичність перевірки на зараженість шкідниками хлібних запасів. За температури зернової маси нижче 0°С достатньо проводити одне спостереження в місяць, вище +100°С - раз на 10 днів.

Схожість насіння визначають не рідше одного разу на чотири місяці й не пізніше як за 15-20 днів до сівби. Вологість насіння в таких партіях перевіряють один-два рази на місяць. Захист зерна від знищення або псування комахами, кліщами й гризунами - найважливіший господарський захід. Істотну роль відіграє захист зерна і насіння від птахів. Заходи для захисту зерна і насіння розподіляють на дві групи: запобіжні (профілактичні) та винищувальні.

Запобіжні заходи. Дотримання їх у сільському господарстві зазвичай виключає випадки масового зараження зерна шкідниками і поширення їх по інших об’єктах. Ці заходи найдешевші й легкоздійсненні.

Винищувальні заходи. Застосовують у разі виявлення зараженості. Вони технічно складніші, зазвичай дорожчі і, нарешті, їм передують втрати маси та якості зерна або насіння. Перед збиранням урожаю, його обробкою і розміщенням проводять відповідні профілактичні заходи.

До них належать ретельне механічне очищення всіх об’єктів (струмів, машин, складів тощо) з подальшим знищенням сметок і непридатних відходів. Відходи, що використовуються надалі, знезаражують і зберігають окремо. Слід унеможливити потрапляння атмосферних опадів до зерносховищ, а також провести механічне або ручне очищення від решток зерна і пилу, в яких можуть гніздитися комахи та кліщі й слугувати джерелом зараження нових партій зерна. Очищені об’єкти піддають профілактичній дезінсекції. Особливу увагу приділяють дератизації - боротьбі з гризунами й, насамперед, зі щурами.

У процесі приймання зерна нового врожаю проводять комплексне знезараження всіх зерносховищ, засобів механізації території підприємства. Допуск людей і завантаження складів після провітрювання дозволяється через 20 діб після обробки. Для дератизації зерносховищ використовуються роденти-цид Шторм (діюча речовина -0,005% флокумафен). Постачають у вигляді готових до застосування воскових брикетів завважки 16 г. Норма витрати: для мишей - розкладання по одному брикету в нору, до двох брикетів у трубки й приманкові ящики. Поповнення приманки -1-3 рази впродовж 10 днів.

За зерновими масами потрібно систематично спостерігати протягом усього періоду зберігання. Якщо немає належного контролю за ними, невчасно вжито заходів, то на вас чекатимуть значні втрати в масі та зниження якості.

До показників, за якими із систематичним спостереженням можна безпомилково визначити стан зернової маси, належать температура зернової маси, її вологість, уміст домішок, стан щодо зараженості шкідниками хлібних запасів, показники свіжості (колір і запах).

У партіях насіннєвого зерна додатково перевіряють схожість і енергію проростання. Низька температура на всіх ділянках насипу (+8-10°С) свідчить про благополучність зберігання. Її визначають у різних шарах зернової маси. Підвищення температури зерна, що не відповідає зміні температури повітря, сигналізує про початок самозігрівання. Для визначення температури зернової маси в складах використовують звичайні термоштанги, в металевий або пластмасовий наконечник яких занурено звичайний ртутний чи спиртовий термометр.

Під час зберігання насіннєвих фондів необхідно мати по одній термоштанзі на кожен засік. Термоштангу повсякчас розміщують у насипу, верхньому (20-30 см від поверхні), середньому або нижньому шарі (20-30 см від підлоги). Періодично її переміщують у межах насипу.

Вологість визначають пошарово, що дає змогу судити про рівномірність розподілу. Її визначають вологомірами «Колос», ЦВЗ-3, ІВЗ-М за середньою пробою, відібраною від однорідної партії. Періодичність спостережень - раз на місяць. Вологість зерна і насіння за зберігання до одного року має не перевищувати (%): для гороху - 16; пшениці, жита, ячменю, гречки - 14,5; вівса - 13,5. За зберігання понад рік (%): гороху - 15; пшениці, жита, ячменю, вівса, гречки - 13, тобто нижче критичної. Схожість насіння визначають не рідше одного разу на чотири місяці й не пізніше як за 15-20 днів до сівби.

 

Сергій Карабиньош,

кандидат технічних наук, доцент,

Андрій Новицький,

кандидат технічних наук, доцент, Національний університет біоресурсів і природокористування України