Азбука элеватора

Обобщение знаний: сроки хранения зерна в металлических силосах

06.02.2023

Имеются силос и система аэрации в исправном состоянии, которые предварительно прибраны и обеззаражены. Из зерна удалили сорную примесь. Зерно обезвожено в соответствии с инструкциями. Сколько оно может храниться в таких условиях?

Что говориться о сроках хранения зерна в нормативных документах?

В действующем на январь 2023 г. Приказе от 12.06.2019 №316 «Об утверждении норм естественной убыли зерна и продуктов его переработки при хранении на зерновых складах и зерноперерабатывающих предприятиях и Порядка расчета норм естественной убыли зерна и продуктов его переработки при хранении на зерновых складах и зерноперерабатывающих предприятиях» (далее – Приказ) указаны следующие варианты хранения на складах:

• насыпью;
• в таре;
• в элеваторах;
• на оборудованных площадках.

К сожалению, в Приказе нет объяснений или же толкований и ссылок на другие документы, какими признаками можно характеризовать пригодность условий для хранения зерна в каждом из указанных вариантов. Однако указан срок хранения. К примеру, для кукурузы определен срок хранения – до 37 месяцев! То есть свыше 3 лет. Очевидно, для столь длительного хранения зерна нужно обеспечить соответствующие условия и режимы хранения.

Также в нашем распоряжении есть достояние прошлого – а именно «Инструкция N9-7-88 по хранению зерна, маслосемян, муки и крупы», в которой указано, что предельно допустимые сроки хранения зерна в металлических зернохранилищах (то есть силосах) составляют (в месяцах):

* При условии отгрузки риса в южных регионах не позднее апреля, в других – не позднее мая.

Таким образом, чем меньше влажность зерна, тем больше срок хранения.

Руководствуемся также общеизвестными условиями из учебника о необходимости хранить зерно в сухом охлажденном состоянии в герметичных условиях. В таких условиях снижается физиологическая активность биологических процессов в зерне, сокращается жизнедеятельность его вредителей и не создаются условия для развития микроорганизмов.

Рекомендуемая влажность зерна:

• злаковых и зернобобовых культур: 12–14%;
• масличных культур (с содержанием жира 25–30%): 10–11%;
• масличных культур при количестве жира 40–50% – в диапазоне 6–8%.

Охлаждение до определенной температуры «консервирует» биологические процессы.

То есть при условии охлаждения во всех слоях насыпи сухого зерна ниже температуры +10 ^оС можно обеспечить хранение зерна до 3+ лет, практически не теряя качество зерна.

Вывод: теплофизические характеристики конструкций зернохранилища должны обеспечить выполнение этих условий.

Почему есть рекомендации по ограничению срока хранения зерна в силосах?

Металл обладает высокой (по сравнению с бетоном или деревом) теплопроводностью, то есть способностью переносить тепло от теплого к холодному участку. Поэтому, как только между окружающим воздухом и зерновой массой есть разница на 5 ^оС гарантированно формируется конденсат (естественное явление, которое заставляет влагу перемещаться из области более высокой температуры к более низкой, от теплой к холодной).

Рассмотрим на примерах:

• Осенью загружаем в силос зерно с температурой окружающей среды или теплее на 10 градусов (после сушилки). Ночью теплый воздух поднимается от зерна и охлаждается – в результате получаем конденсат на поверхностях деталей крыши силоса и на верхнем слое зерна.
• Или другая ситуация. Во время солнечной активности поверхности крыши и корпуса силоса нагреваются. Но внутри силоса у нас холодное зерно. Как результат – конденсация испарения.

Влага на стенках силоса способствует не только налипанию зерна и грязи, но и развитию плесени (см. фото 1 и 2).

Длительное тепловое воздействие приводит к конвекционному движению внутреннего воздуха силоса. А также можем наблюдать, как свободная вода из зерновой массы перемещается к более прохладным участкам силоса (обычно затененной от солнца частью зернохранилища), к полу и нижней половине силоса. В таких случаях можно видеть следы утечек влаги по стыкам соединения деталей силоса (см. фото 3–6).

Свободная влага в силосе влечет за собой несколько проблем:

1. Создание условий для ухудшения качества зерна или его порчи.
2. Коррозию конструкций силоса (к чему это может привести в долгосрочной перспективе читайте здесь.
3. Сложности с разгрузкой силоса (читайте о причинах деформаций и о причинах разрушения силосов).

Хранение зерна в стандартном/типовом металлическом силосе не может гарантировать долговременной сохранности именно из-за его теплофизических характеристик.

Аэрация (вентилирование) зерна. Как увеличить срок хранения зерна в силосе или как противостоять условиям меняющегося климата?

Доступным способом воздействия на состояние зерна является его вентилирование. Оно, помимо обезвоживания и охлаждения зерна, может быть использовано для его оздоровления, обеззараживания и т.д. Очевидно, что силос с большей площадью пола, разветвленной системой каналов подвода воздуха (аэроднище) и невысокой насыпью зерна будет более управляемым во время вентилирования. Такой силос оказывает меньшее сопротивление зерновой массы проникновению воздуха.

Своевременное выравнивание температуры зерна до температуры воздуха помогает предотвратить появление условий для создания конденсата.

Увеличение расстояния от крыши до зерновой массы (дополнительные 1–1,5 м) придает большего объема воздуха под крышей. Передача тепла от конструкций силоса к зерну и наоборот будет медленнее, а наличие активного вентилирования подкрышного пространства уменьшит количество свободной влаги в силосе и ускорит выравнивание температур.

Летом выравнивание температуры с окружающей средой лучше не делать. Теплое зерно теряет свои свойства, начинается биологическая активность. В теплом состоянии высока вероятность развития микроорганизмов и вредителей в зерне.

Если в осенне-зимний период температуру зерновой массы снизили до -15 °С, то в июле-августе (в зависимости от объема) можем получить температуру зерна около 0 °С. Это происходит из-за свойств зерновой массы медленно передавать тепло. Это свойство обладает как преимуществами, так и недостатками.

Хорошо, когда зерно медленно согревается. Но если создаются условия для самосогревания, этот процесс медленно охватывает прилегающий объем зерна. И в случае несвоевременного обнаружения может оказаться неконтролируемым и привести к порче и даже к локальному воспламенению зерна в силосе. Риск наступления инцидента увеличивается, если датчик контроля температуры расположен на существенном расстоянии от эпицентра согревания.

Когда вы рассчитываете на вентиляцию, обратите внимание, что большинство решений базируются на обеспечении аэрации в объеме от 4 до 10 м³ в час на тонну хранения. Следовательно, выполнение этого условия потребует много времени для вентилирования силосов большого объема с целью охлаждения.

В жаркий сезон лучше рассмотреть возможность применения вентиляторов из расчета 20–25 м³ в час на тонну хранения. Не каждый силос на плоском днище может обеспечить такую норму вентилирования, обычно используются отдельные бункеры для охлаждения зерна.

Применение средств криогенной техники (промышленных кондиционеров) более уместно, когда необходимо ускорить процесс охлаждения или при высокой влажности окружающей среды. Кстати, учитывая, что операции по вентилированию нуждаются в стабильном энергоснабжении, предлагаю к изучению эту публикацию. 

На что еще обратить внимание? Самосортировка зерна

На что еще следует обратить внимание, чтобы не потерять качество зерна за короткий промежуток времени его хранения в металлическом силосе? Локальное накопление мелкого продукта уменьшает проникновение воздуха и формирует питательную среду для вредителей и грибов плесени. Поврежденное зерно и примеси при загрузке подчиняются силам самосортировки.

Самосортировка зависит от веса и формы зерен, способа загрузки и т.д. Существует мнение, что распределение происходит в произвольном порядке по высоте, плоскости и объему насыпи.

Но есть такие наблюдения:

• В силосах небольшого диаметра (до 7 метров) наблюдается накопление легкого поврежденного зерна ближе к стенкам силоса. Потому что оно имеет меньший вес и под действием воздушных потоков силоса подталкивается в сторону стенок силоса.
• В силосах большего диаметра поврежденное зерно, пыль и примеси накапливаются по оси загрузки. Это происходит из-за того, что неповрежденные зерна более тяжелые и быстро скатываются по поверхности конуса загрузки.

В силосах с плоским дном есть возможность удалить поврежденное зерно и примеси, накопленные по оси загрузки, с помощью стадийной загрузки силоса.

Последовательность такая:

1. Загружаем в силос определенное количество продукта, как обычно.
2. Разгружаем часть зерна из силоса через центральный затвор до того, как получаем воронку диаметром 2-3 метра (подробно о формах потока при выгрузке читайте здесь).
3. Останавливаем разгрузку.
4. Сортируем партию зерна, полученную при разгрузке, для удаления поврежденного.
5. Целое зерно возвращаем в силос.

Подытожим

На срок хранения зерна оказывают влияние физические и химические процессы, происходящие в зерновой массе. Их состав и интенсивность зависят от:

• сорта и первичного состояния зерна;
• качества обезвоживания;
• качества отделения сора и поврежденного зерна;
• климатических условий, обеспеченных зернохранилищем.

Так что если планируете хранить зерно как можно дольше, то необходимо обеспечить стабильные условия хранения.

Автор – Роман Штельмах, директор департамента клиентского сервиса KMZ Industries (Facebook, Linkedin)