Азбука елеватора

Узагальнення знань: терміни збереження зерна в металевих силосах

06.02.2023

Маємо силос та систему аерації в справному стані, які попередньо прибрані та знезаражені. В зерні позбулися сміттєвої домішки. Зерно зневоднено відповідно до інструкцій. Скільки воно може зберігатися за таких умов?

Що стосовно терміну збереження зерна є в нормативних документах?

В чинному на січень 2023 р. Наказі від 12.06.2019 №316 «Про затвердження норм природних втрат зерна та продуктів його переробки при зберіганні на зернових складах та зернопереробних підприємствах та Порядку розрахунку норм природних втрат зерна та продуктів його переробки при зберіганні на зернових складах та зернопереробних підприємствах» (далі – Наказ) вказані такі варіанти збереження на складах:

• насипом;
• у тарі;
• в елеваторах;
• на обладнаних майданчиках.

На жаль, в Наказі немає пояснень чи тлумачень або посилань на інші документи, якими саме ознаками можна характеризувати придатність умов для зберігання зерна в кожному із зазначених варіантів. Проте вказано термін зберігання. Наприклад, для кукурудзи визначений строк збереження – до 37 місяців! Тобто понад 3 роки. Вочевидь, для такого довготривалого збереження зерна потрібно забезпечити відповідні умови та режими зберігання.

Також в нашому розпорядженні є здобуток минулого – а саме «Інструкція N9-7-88 по збереженню зерна, олійного насіння, борошна та круп», в якій вказано, що гранично допустимі строки зберігання зерна в металевих зерносховищах (тобто силосах) становлять (у місяцях):

* За умови відвантаження рису у південних регіонах не пізніше квітня, в інших – не пізніше травня.

Таким чином, чим менше вологість зерна, тим більше термін збереження.

Спираємось також на загальновідомі умови з «підручника» про необхідність зберігати зерно у сухому охолодженому стані у герметичних умовах. За таких умов знижується фізіологічна активність біологічних процесів в зерні, скорочується життєдіяльність його шкідників та не створюються умови для розвитку мікроорганізмів.

 Рекомендована вологість зерна:

• злакових і зернобобових культур: 12–14%;
• олійних культур (з умістом жиру 25–30%): 10-11%;
• олійних культур при кількості жиру 40–50% – в діапазоні 6–8%.

Охолодження до певної температури «консервує» біологічні процеси.

Тобто за умови охолодження в усіх шарах насипу сухого зерна нижче за температуру +10 ^оС можна забезпечити зберігання зерна до 3+ років, практично не втрачаючи якість зерна.

Висновок: теплофізичні характеристики конструкцій зерносховища мали б забезпечити виконання цих умов.

Чому є  рекомендації щодо обмеження терміну збереження  зерна  в  силосах?

Метал має високу (порівняно з бетоном або деревом) теплопровідність, тобто здатність переносити тепло від теплої до холодної ділянки. Тому як тільки між навколишнім повітрям та зерновою масою є різниця на 5 ^оС, гарантовано формується конденсат (природне явище, яке змушує вологу переміщатись з області вищої температури до нижчої, від теплого до холодного).

Розглянемо на прикладах:

• Восени завантажуємо у силос зерно із температурою навколишнього середовища або теплішою на 10 градусів (після сушарки). Вночі тепле повітря піднімається від зерна та охолоджується – в результаті отримуємо конденсат на поверхнях деталей даху силосу та на верхньому шарі зерна.
• Або інша ситуація. Під час сонячної активності поверхні даху та корпусу силосу нагріваються. Але всередині силосу ми маємо холодне зерно. Як результат – конденсація випаровування.

Волога на стінках силосу сприяє не тільки налипанню зерна та бруду, але і розвитку плісняви (див. фото 1 та 2).

Тривалий тепловий вплив призводить до конвекційного руху внутрішнього повітря силосу. А також можемо спостерігати, як вільна вода із зернової маси переміщується до більш прохолодних ділянок силосу (які зазвичай є затіненою від сонця частиною зерносховища), до підлоги та до нижньої половини силосу. В таких випадках також можна бачити сліди витоків вологи по стиках з’єднання деталей силосу (див. фото 3–6).

Вільна волога в силосі спричиняє декілька проблем:

1. Створення умов погіршення якості зерна або його псування.
2. Корозію конструкцій силосу (до чого це може призвести в довгостроковій перспективі читайте тут.
3. Складнощі із розвантаженням силосу (читайте про причини деформацій та про причини руйнування силосів).

Зберігання зерна у стандартному/типовому металевому силосі не може гарантувати довготривалого збереження саме через його теплофізичні характеристики.

Аерація (вентилювання) зерна. Як збільшити термін збереження зерна в силосі, або як протистояти умовам мінливого клімату?

Доступним способом впливу на стан зерна є його вентилювання. Воно окрім зневоднення та охолодження зерна може бути використане для його оздоровлення, знезараження тощо. Очевидно, що силос із більшою площею підлоги, розгалуженою системою каналів підводу повітря (аероднище) та невисоким насипом зерна буде більш «керованим» під час  вентилювання. Такий силос має менший опір зернової маси проникненню повітря.

Своєчасне вирівнювання температури зерна до температури повітря допомагає запобігти появі умов для створення конденсату.

Збільшення відстані від даху до зернової маси (додаткові 1–1,5 м) додає більшого об’єму повітря під дахом. Передача тепла від конструкцій силосу до зерна і навпаки буде повільнішою, а наявність активного вентилювання піддахового простору зменшить кількість вільної вологи в силосі та пришвидшить процес вирівнювання температур.

Влітку вирівнювання температури із зовнішнім середовищем краще не робити. Тепле зерно втрачає свої якості, починається біологічна активність. У теплому стані висока ймовірність розвитку мікроорганізмів та шкідників у зерні.

Якщо в осінньо-зимовий період температуру зернової маси знизили до -15 ^оС, то в липні-серпні (залежно від об’єму) можемо отримати температуру зерна близько 0 ^оС. Це відбувається внаслідок властивостей зернової маси повільно передавати тепло. Ця властивість має як переваги, так і недоліки.

Добре, коли зерно повільно зігрівається. Але якщо створюються умови для самозігрівання, то цей процес повільно охоплює прилеглий обсяг зерна. І у випадку несвоєчасного виявлення може стати неконтрольованим та призвести до псування і навіть до локального займання зерна в силосі. Ризик настання такого інциденту збільшується, якщо датчик контролю температури розташований на суттєвій відстані від епіцентру зігрівання.

Коли ви розраховуєте на вентиляцію, зверніть увагу, що більшість рішень базуються на забезпеченні аерації в об’ємі від 4 до 10 м³ в годину на тонну збереження. Отже виконання цієї умови потребуватиме багато часу для здійснення вентилювання силосів великого об’єму з метою охолодження.

У спекотний сезон краще розглянути можливість застосування вентиляторів із розрахунку 20–25 м³ в годину на тонну збереження. Не кожен силос на пласкому дні може забезпечити таку норму вентилювання, зазвичай використовуються окремі бункери для охолодження зерна.

Застосування засобів кріогенної техніки (промислових кондиціонерів) більш доречне, коли необхідно пришвидшити процес охолодження або за умов високої вологості навколишнього середовища. До речі, враховуючи, що операції з вентилювання потребують стабільного енергозабезпечення, пропоную до вивчення цю публікацію.

На що ще звернути увагу? Самосортування зерна

На що ще потрібно звернути увагу, щоб не втратити якість зерна за короткий проміжок часу його зберігання в металевому силосі?

Локальне накопичення дрібного продукту зменшує повітропроникнення та формує поживне середовище для шкідників та грибів плісняви. Пошкоджене зерно та домішки при завантаженні підкорюються силам самосортування.

Самосортування залежить від ваги та форми зернин, способу навантаження тощо. Існує думка, що розподілення відбувається в довільному порядку по висоті, площині та об’єму насипу.

Але є такі спостереження:

• В силосах невеликого діаметру (до 7 метрів) спостерігається накопичення легкого пошкодженого зерна ближче до стінок силосу. Тому що воно має меншу вагу та під дією повітряних потоків у силосі підштовхується вбік стінок силосу.
• В силосах більшого діаметру пошкоджене зерно, пил та домішки накопичуються по осі завантаження. Це відбувається через те, що непошкоджені зерна важчі та швидко скочуються по поверхні конуса завантаження.

В силосах із пласким дном маємо можливість видалити пошкоджене зерно та домішки, накопичені по осі завантаження, за допомогою стадійного завантаження силосу.

Послідовність така:

1. Завантажуємо в силос певну кількість продукту, як зазвичай.
2. Розвантажуємо частину зерна із силосу через центральну засувку до того, як отримуємо воронку діаметром 2-3 метри (детально про форми потоку при вивантаженні читайте тут).
3. Зупиняємо розвантаження.
4. Сортуємо партію зерна, яку отримали при розвантаженні, для видалення пошкодженого.
5. Ціле зерно повертаємо до силосу.

Підсумуємо

На термін збереження зерна впливають фізичні та хімічні процеси, які відбуваються в зерновій масі. Їхні склад та інтенсивність залежать від:

• сорту та первинного стану зерна;
• якості зневоднення;
• якості відділення засмічення та пошкодженого зерна;
• кліматичних умов, забезпечених зерносховищем.

Тож якщо плануєте зберігати зерно якнайдовше, то потрібно забезпечити стабільні умови збереження.

Автор – Роман Штельмах, директор департаменту клієнтського сервісу KMZ Industries (Facebook, Linkedin)