книги из ГПНТБ / Голик, М. Г. Применение искусственного холода при хранении зерна обзорная информация

щих районов в настоящее время в массовом порядке уборка ведет­ ся методом прямого комбайнирования. При этом сдача зерна на хлебоприемные предприятия в большинстве случаев идет из-под комбайна. Лишь иногда хозяйства-сдатчики осуществляют после­ уборочную обработку риса-зерна до сдачи в систему заготовок. Таким образом, качество зерна в основном зависит от способов уборки, а также погодных условий.

В среднем массовое поступление риса-зерна в Краснодарском крае начинается’в конце второй декады сентября и заканчивается в первой декаде октября, т. е. продолжается около 22 дней. При этом на Красноармейском хлебоприемном предприятии массовые заготовки в среднем за четыре года продолжались на 8 дней и в Славянском—на 14 дней дольше, чем в среднем по краю. Такая разница в продолжительности заготовок .связана с климатически­ ми особенностями различных районов Краснодарского края.

Величина относительной влажности в период с августа по октябрь составляла 70—75% и, начиная с ноября, она повышалась до 85-93% .

Стойкость насыпей зерна при хранении в значительной степени определяет температура. Поэтому важно было выяснить, с какой температурой рис-зерно поступает на предприятия, какую темпера­ туру имеют насыпи зерна к моменту окончания их формирования икаковы.ее числовые значения к окончанию заготовок.

В 1971 г. в течение шести суток в период массового поступле­ ния была определена температура зерна, доставляемого на авто­ машинах на Славянское хлебоприемное предприятие. Температуру зерна определяли в среднем в 10 автомашинах в 7, 13 и 19 час. В то же время проводили определение температуры воздуха. Полу­ ченные результаты свидетельствуют о том, что в четырех случаях из шести, партии риса-зерна, поступившие в 7 час., имели более вы­ сокую температуру, чем воздух. Во всех шести случаях партии ри­ са, поступившие в 13 час. дня, шмели практически одинаковую тем­ пературу с воздухом. В четырех случаях из пяти партии риса-зер­ на, поступившие в 19 час., имели более высокую температуру, чем воздух. Средняя температура риса, поступившего в период свето-

вого дня (с 7 до 19 час), когда наиболее интенсивно идет доставка зерна, в подавляющем большинстве случаев соответствует темпе­ ратуре воздуха. Насыпи риса-зерна в момент их формирования имели температуру выше 20°С и в семи случаях из восемнадцати— температуру 25°С и выше. Такие температуры близки к оптималь­ ным для интенсивного развития физиолого-биохимических и микро­ биологических процессов.

В среднем за 1967—1973 гг. на 15 октября по Краснодарскому краю 17,2% всего хранящегося риса-зерна имело температуру 26— 30°С и 3,7% — свыше 30°С, что свидетельствует о самосогревании насыпей.

Картина в различных микрозонах неодинакова, но во всех рас­ сматриваемых предприятиях 61—67% риса-зерна имели темпера­ туру в пределах 16—25°С, 10,6—18,2% — в пределах 26—30°С.

В период заготовок в хлебоприемной системе Краснодарского края накапливается огромное количество нестойкого по влажности, температуре, содержанию сорной и зерновой примеси риса-зерна. Особенно нестойким по этим показателям является зерно, посту­ пающее на Славянское и в меньшей мере — на Красноармейское предприятия.

При недостаточной материально-технической оснащенности предприятий такое положение с исходным качеством зерна приво­ дит к возникновению активных физиолого-биохимических и микро­ биологических процессов в насыпях, сопровождающихся ухудше­ нием природных достоинств риса-зерна.

Влияние гидротермических условий на стойкость насыпи рисазерна при хранении. Научно-экспериментальными исследованиями и практикой хранения зерновых культур установлено, что из всех факторов и условий, характерных для хранящихся зерновых масс, наибольшее влияние на стойкость зерна при хранении имеют его влажность и температурный режим хранения. Повышение темпе­ ратуры и влажности зерна до определенного уровня приводит к усилению развития микрофлоры в зерновой массе, а также .к воз­ растанию активности гидролитических ферментов, интенсивности дыхания зерна и, следовательно, расходу сухих веществ.

Для уточнения влияния низких положительных температур и влажности на посевные и технологические достоинства риса-зерна, а также на сроки стойкого хранения его насыпи, были проведены исследования в лабораторных и производственных условиях Крас­ нодарского края [8].

В лабораторных условиях влияние температуры и влажности (в различных сочетаниях) на стойкость риса-зерна при хранении исследовали при температурах —3; 0; 3, 6; 9 и 20°С. На опытное хранение были заложены образцы риса-зерна урожая 1970 г. сорта Краснодарский 424 с влажностью 14,0; 15,5; 17,0; 19,0; 22,0; 25,0%.

Максимальный срок хранения был принят равным 4 месяцам.

Необходимую влажность риса-зерна создавали путем искусст­ венного увлажнения.

Хранение опытных образцов весом 3 кг каждый вели в метал­ лических банках. Для предупреждения накопления углекислого га­

10

за образцы с влажностью 19—25% ежедневно, с влажностью—17% ежедекадно и с влажностью >14 и 15,5% ежемесячно .проветривали путем перемещения зерна.

Перед закладкой на хранение и в процессе хранения образцы подвергались анализу да цвет, запах, пораженность микрофлорой, наличие пожелтевших зерен, мучнистость, трещиноватость, энергию прорастания и всхожесть. Кроме того, проводился анализ общей кислотности зерна, кислотности (pH), кислотного числа жира, со­ держания общего азота и сырого белка, витаминов В] и Вг, а так­ же активности фермента каталазы. Анализы вели через различные промежутки времени в зависимости от сочетаний температуры к влажности хранящегося риса-зерна.

При обобщении результатов опыта основное внимание было уделено результатам анализа зерна в момент закладки на хране­ ние в срок, предшествующий ухудшению, и в начале заметного ухудшения качества риса-зерна..

На основании результатов лабораторных исследований комплек­ са показателей; а именно физиологических, биохимических, микро­ биологических и технологических, определено влияние влажности и температуры на стойкость насыпи риса-зерна. После уточнения ре­ зультатов лабораторных исследований в производственных усло­ виях была разработана графическая схема-номограмма для про­ гнозирования примерных сроков стойкого хранения насыпи рисазерна (рис. 1). При этом были учтены данные, полученныеМ. Г. Го­ ликом и Т. М. Реутовой [6].

Рис. 1. Номограмма примерных сроков стойкого хранения риса-зерна в зависимо1ст,и от его! влаж­ ности й температуры:

Зависимость сроков безопасного хранения риса-зерна от его влажности в условиях температуры —5д-20°С выражается уравне­ нием:

у = ах°.,~

где х — влажность риса-зерна, %■

Пользуясь разработанной номограммой, можно прогнозировать сроки, в течение которых в насыпи риса-зерна не будет наблю­ даться активных процессов, сопровождающихся ухудшением его продовольственных и семенных достоинств практически при всех основных сочетаниях температуры и влажности, встречающихся в производственных условиях. На основе использования данных, по­ лученных но этой номограмме, можно решать вопрос о примене­ нии низких положительных температур при хранении насыпи рисазерна. Особенно велика практическая ценность этой номограммы для хлебоприемных предприятий, специализирующихся на приемке и обработке риса-зерна.

Длительность сохранения температуры в охлажденной насыпи риса-зерна при хранении в силосах элеватора в разные периоды го­ да. Зерновая масса обладает высокой тепловой инерцией. Только два раза в год—весной и осенью температура насыпи зерна пр-и отсутствии принудительных'способов его изменения выравнивается с температурой наружного воздуха. При этом скорость охлаждения насыпи зерна различных культур в зависимости от естественно-кли­ матических зон изменяется в пределах 0,18—0,008 град/сутки.

В связи с исследованием эффективности применения искусствен­ но охлажденного воздуха с целью повышения стойкости риса-зерна важно -было установить, как долго приобретенная температура бу­ дет сохраняться в насыпи. Для этого сотрудниками ВЗИШТ под руководством М. Г. Голика было проведено специальное исследо­ вание тепловой инерции насыпи охлажденного риса-зерна.

Партия риса-зерна весом 495 т с влажностью 14,8%, хранив­ шаяся в силосе, расположенном в- среднем ряду корпуса Славян­ ского элеватора, -была охлаждена с помощью холодильной уста­ новки до температуры 5,3°С (табл. 6). Опытную партию риса-зерна хранили с 14 декабря 1972 г. без перемещения в течение шести ме­ сяцев. На протяжении периода хранения вели контроль за изме­ нением температуры наружного воздуха и насыпи зерна. Измене­ ние температуры наружного воздуха и насыпи риса-зерна показано также на рис. 2. Как видно из рис. 2, под воздействием темпера­ турных условий наружного воздуха наблюдаются небольшие изме­ нения температуры зерновой насыпи в процессе хранения как в

•сторону снижения (февраль—март), так и в сторону повышения (апрель—июнь). Так температура насыпи в -среднем за январь со­ ставляла 5,5°С, в феврале наблюдается ее снижение до 4,9°С и до минимального значения в марте (4;5°С).

12

Таблица б

13

Снижение температуры насыпи идет параллельно снижению температуры наружного воздуха, но с отставанием от последней на 1,5—2 месяца. Наиболее значительно снижается в этот период тем­ пература в нижнем слое насыпи на высоте 5 ж и в меньшей степени в верхнем слое на высоте 27,5 ж.

температуры зерна, что объясняется повышением температур'ы на­ ружного воздуха. Температура насыпи за этот период увеличилась с 4,5 до 8,б°С, а среднемесячная температура наружного воздуха с 4,8 до 19,27°С. При этом разрыв между температурами зерна и на­ ружного воздуха достигает 10—13°С, а величина отставания темпе­ ратуры насыпи от температуры наружного воздуха составляет 1— 1,5'месяца.

Температура насыпи за апрель и май увеличилась соответствен­ но на 1,3 и 0,9°С при максимальном разрыве между температурой различных слоев 3—4°С, а за июнь этот разрыв достиг 12—13°С, в то время как температура насыпи поднялась до 8,6°С.

.Таблица 7

14

Всреднем температура зерна за апрель—июнь повысилась по отношению к его минимальной (за март) на 4,1°С.

Всреднем скорость повышения температуры насыпи составляет 1,40°С в месяц, что почти в три раза превышает скорость снижения

температуры насыпи. Такая разница объясняется, главным обра­ зом, высокой скоростью повышения температуры верхнего слоя на­ сыпи—4,70°С в месяц, которая более чем в пять раз превосходит максимальную скорость охлаждения. Довольно быстрое повышение температуры 'верхнего слоя в период с апреля по июнь можно объ­ яснить плохой теплоизоляцией верхнего загрузочного люка. На вы­ соте 15 и 5 м скорость повышения температуры составляла соот­ ветственно 0,73 и 0,13°С в месяц.

На основании проведенных исследований установлено, что в те­ чение трех первых месяцев (январь—март) при хранении в сило­ се, расположенном в среднем ряду корпуса элеватора, насыпь рисазерна практически сохранила исходную температуру. С апреля, четвертого месяца хранения, начинает повышаться температура на­ сыпи в связи с повышением температуры верхнего слоя. Поэтому скорость изменения температуры насыпи зависит от расположения ее слоев по высоте, при этом наиболее значительные ее изменения происходят в нижнем и верхнем слоях; дополнительное охлажде­ ние насыпи риса-зерна в условиях Славянского элеватора следует начинать с конца апреля.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИСКУССТВЕННО ОХЛАЖДЕННОГО ВОЗДУХА ПРИ ХРАНЕНИИ ЗЕРНА

Эффективность активного вентилирования атмосферным возду­ хом насыпи риса-зерна в силосах элеватора. Зерно риса чувстви­ тельно и к высоким температурам нагрева и многочисленным пере­ мещениям в процессе сушки.

В некоторых зонах СССР рис-зерно поступает в заготовитель­ ную систему в основном с влажностью свыше 17%. На отдельные предприятия Краснодарского края такого зерна поступает свыше 60%. На Славянский элеватор в период массовых заготовок в сут­ ки только риса-зерна поступает до 5 тыс. т.

При сушке риса-зерна съем влаги за один пропуск не должен превышать 2—3%. При этом партия риса-зерна не менее чем 2—3 раза должна быть пропущена через оборудование.

Исходя из качества и объема поступающего риса-зерна на'пред­ приятиях будут скапливаться .неустойчивые для хранения партии рива. В связи с этим активное вентилирование становится единст­ венным технологическим приемом, способствующим сохранению исходного качества риса-зерна.

Активное вентилирование атмосферным воздухом насыпей зерна различных культур, в том числе риса-зерна, в складах использует­ ся повсеместно [11, 12].

Минимальная удельная подача атмосферного воздуха .при вен­ тилировании с щелью охлаждения насыпей зерна различных куль­ тур при их размещении на вентиляционных установках в складах

15

должна быть .не менее 30 м3/чао на 1 т. Подобных рекомендаций при вентилировании зерна в силосах элеваторов не имеется.

Однако в последнее время осуществляется строительство боль­ шого .количества элеваторной емкости. Начали внедрение вентиля­ ционных установок в силосах элеваторов.

В 1971 г. были смонтированы вентиляционные установки кон­ струкции Харьковского ГИ ПЗП в 24 круглых силосах Славянско­ го элеватора. Несколько раньше подобные установки были смонти­ рованы на Воинском элеваторе Крымской области.

Вентиляционная установка включала в себя вентилятор высо­ кого давления ЦВ-18 № 8 производительностью около 8 тыс. мг!час, воздухораспределительную сеть, состоящую из труб диаметром 300 мм, и воздухораспределительный короб, размещенный в ниж­ ней части силоса.

На некоторых предприятиях, в частности Ставропольского края, были смонтированы установки местных конструкций.

Аэродинамические исследования проведены при вентилировании риса-зерна в круглых силосах Славянского и Воинского элевато­ ров и пшеницы в квадратных (3X3 м) силосах Благодарненского элеватора Ставропольского края [5].

На Славянском (рис. 3) и Воинском элеваторах, смонтированы вентиляционные установки одинаковой конструкции с вентилятором ЦВ-18 № 8, разница была в диаметрах всасывающего и нагнетаю­ щих воздуховодов, предназначенных для вентилирования рисазерна.

Ри(с. 3. Схема вентиляционной установки для активного вен­ тилирования риса-зерна в силосах Славянского элеватора

Установка обеспечивает вертикальное вентилирование насыпи зерна в 1—6 силосах емкостью каждый 500—570 т риса-зерна. Ко­ личество одновременно подключаемых силосов изменяют с помощью заслонок.

Аэродинамические замеры давлений, скорости и расходов воз­ духа проводили в четырех точках: во всасывающем (Г)) и нагне­ тательном (Гг) патрубках вентилятора, в воздуховоде перед вхо­ дом в силос (Г3) и на выходе из силоса (Г4). Результаты замеров при вентилировании одного силоса приведены в табл. 8.

16

Вентиляционная установка с вентилятором ЦВ-18 № 8 на Сла­ вянском элеваторе характеризуется несколько иными параметрами по сравнению с установкой на Воинском элеваторе. Так, расход воздуха на входе в силос с зерном на Славянском элеваторе соста­ вил 7050 м3/час, а на Воинском элеваторе 5747 м3/час, расход воз­ духа на выходе из силоса в первом случае 6372 м3/час, во втором случае 4968 м3/час. Производительность вентилятора на установке Славянского элеватора равна 8026 м3/час, а на Воинском — 7617 м3]час. Полное давление, развиваемое вентилятором на уста­ новке Славянского элеватора, равно 713,8 кг/м2, на установке Во­ инского элеватора—595,9 кг/м2.

Удельный расход воздуха на 1 т риса-зерна составил на Сла­ вянской установке 16,4 м3/час, на Воинском—12,5 м3,'час.

Потери воздуха в воздухораспределительной сети — от вентиля­ тора и до выхода воздуха из силоса—велики и достигают Для уста­

и неплотностью крепления участков воздуховодов. Потери воздуха

всилосе, составляющие 9,6—15,6%, объясняются особенностями строения железобетонных силосов. Скорость движения воздуха в насыпи риса-зерна или скорость фильтрации при вентилировании на установке в Славянске равна 0,069 м/сек, на установке в Воин- с-ке —• 0,056 м/сек.

Вентиляционная установка, разработанная работниками Благодарненского хлебоприемного пункта А. Юрковским и Н. Мануйло­ вым, показана на рис. 4.

Установка обслуживает один квадратный силос. Распределение воздуха осуществляется подводящим коробом, установленным на наклонное днище силоса. Расход воздуха в сети при вентилирова­

лялся в насыпи наиболее равномерно. В связи с этим были также определены величины сопротивления слоя риса-зерна в силосе дви­ жущемуся потоку воздуха на пяти глубинах насыпи на расстоянии 0,75; 1,5; 2,25; 3,0 и 3,75 м от стенки силоса к его центру {направ­ ление I—I) и под углом 45° (направление I—II) (рис. 5).

В исследуемых пяти горизонтальных плоскостях насыпи рисазерна значения статических давлений воздуха близки по величиненезависимо от расположения точек замеров от стенок силоса, сле­ довательно, используемая вентиляционная установка обеспечивает равномерное распределение воздуха в насыпи.

Сопротивление слоя насыпи риса-зерна высотой 27 м составляет 222,6—328,6 кг/м2. По мере уменьшения слоя до 5—6 м сопротив­ ление его снижается почти в 10 раз, достигая 14,7—33,5 кг/м2. При вентилировании риса-зерна в силосе Славянского элеватора сопро­ тивление зернового слоя было значительно выше, чем при вентили­ ровании на Воинском элеваторе (рис. 6).

18