Основные концептуальные положения активного вентилирования зерна

поступления с поля , а также с повышением влажности поступающего на послеуборочную обработку комбайнового зерна вопросы вентилирования зерна стали особо актуальными ( рис . 1).

Невентилируемый

люк

• Плесени

• Самосогревание

• Насекомые

Вентилируемый

• Естественно

• Безопасно

• Надежно

• Дешево

Рисунок 1 – Основные характеристики хранения зерна в невентилируемом ( а ) и вентилируемом ( б ) бункерах

Первые исследования, посвященные вентилированию зерна пшеницы, были проведены в Кансаском университете (СШ А) (1930 г Fenton F.C., Swanson C.O.) [4,5]. Целью этих исследований было удаление теплоты от дыхания зерновой массы, убранной комбайном, при влажности немного превышающей кондиционную влажность для длительного хранения. Эти исследования были продолжены для зерна с более высокими температурами и значениями влажности, и было установлено, что при значениях нормы расхода 1,73 л/с/т активная аэрация зерна является эффективным способом для его охлаждения и позволяет уменьшить влажность зерна на 1…2%.

Исследования , посвященные снижению миграции влаги в зерне , были инициированы департаментом с ./ х . СШ А и проведены в начале 40- х годов [5,6].

Обширные исследования вентилирования зерна в бункерных и горизонтальных хранилищах были проведены в 1950- х и 1960- х годах , которые подтвердили высокую эффективность сохранения качества зерна за счет его вентилирования [5,7].

В течение 1960-х и 1970-х годов технологии вентилирования больших масс зерна быстро распространились во всем мире в сельском хозяйстве и на крупных хранилищах. Они были адаптированы для вентилирования пшеницы, ячменя, кукурузы, риса, сорго, сои и другого зерна.

Основные положения и практические функции вентилирования зерна . Активное вентилирование – это принудительное продувание воздухом зерновой массы , находящейся в покое , т . е . без ее перемещения . Воздух с помощью вентиляторов , обеспечивающих необходимую подачу и развивающих нужный напор , через систему специальных каналов или труб нагнетается в небольших количествах в зерновую массу и оказывает существенное влияние на ее состояние .

В процессе вентиляции влажность и температура зерна постепенно меняются .

Интенсивность изменения свойств зерна зависит от расхода воздуха , нагнетаемого вентилятором , приходящегося на единицу массы зерна . Этот показатель обычно называют нормой расхода воздуха или удельным расходом воздуха , и выражается в л / с на 1 т зерна .

В зависимости от норм расхода воздуха ( аэрации ) вентилирование зерна позволяет выполнять шесть функций или технологических процессов кондиционирования зерна в зависимости от нормы расхода ( рис . 2).

Суш ка га га га

Охлаждение

Хранение

Рисунок 2 – Функции вентилирования зерна и нормы аэрации

Каждый процесс характеризуется диапазоном норм расхода воздуха . Системы с большими расходами воздуха могут выполнять те же функции , что и процессы с низкими нормами . Например , системы вентиляции , разработанные для сушки зерна , могут быть использованы для выравнивания влажности в зерновой насыпи , охлаждения , предотвращения нагревания и т . д . Однако системы , разработанные для выравнивания температуры зерна , не могут быть использованы для сушки влажного зерна .

Кроме удельных норм расхода воздуха эффективность вентилирования зависит от системы управления процессом и , прежде всего , применения воздуха с заданными свойствами .

В целом системы вентилирования по функциональному предназначению могут быть разделены на три основные классы :

• -    охлаждение ;

• -    поддержание сохранности зерна ;

• -    сушка .

Каждый класс корреспондируется с двумя функциями вентилирования . Например , системы для поддержания сохранности зерна обеспечивают обмен воздуха в межзерновом пространстве и выравнивание температуры в зерновой насыпи . При охлаждении не только охлаждается зерно , но и исключается появление очагов самосогревания . В процессе сушки происходит выравнивание зерновой массы по влажности , а также высушивание . Следует иметь ввиду , что при низких удельных нормах аэрации (4…7 л / с на 1 т зерна ) сушка зерна с большой влажностью (>18%) является неэффективной . Диапазон удельных расходов воздуха для подавления очагов самосогревания перекрывается со значениями расходов для сушки и охлаждения .

При охлаждении зерна рекомендуемое число обменов воздуха , находящегося в межзерновом пространстве , близкое к 1500 раз , а при вентиляции - сушке – может доходить до 100 000 раз . Вентилирование может длиться от нескольких дней до нескольких месяцев . Конечная влажность зерна или его температура зависят от свойств аэрируемого воздуха и интенсивности продувки , а также свойств зерна , поступающего в хранилище .

Небольшие объемы зерна можно вентилировать при помощи вертикальных колонок , вкручиваемых или вставляемых в зерновую массу . Небольшой вентилятор ( до 2 кВт ) устанавливают вверху колонок . Для больших объемов зерна (500 т и более ) необходимы более сложные системы подвода . При этом , цилиндрические хранилища снабжают одной из следующих систем воздухоподвода :

• -    одна перфорированная труба ;

• -    перфорированная труба с боковыми отводами ;

• -    V- образный перфорированный трубопровод ;

• -    перфорированный прямоугольный участок пола в центре хранилища ;

• -    полностью перфорированный пол .

Первые три системы могут быть размещены над или под уровнем пола хранилища . Напольные системы обычно легко очищаются от зерна и недорогие . Системы , устанавливаемые ниже уровня пола , позволяют бункер снабжать зачистным шнеком , что существенно снижает потребность в трудовых ресурсах в процессе эксплуатации .

При проектировании параметров воздухораспределительных систем [1,6] рекомендуется применять значения параметров , приведенные в таблице 1.

Таблица 1 – Рекомендуемые минимальные значения параметров вентиляции для зерновых материалов

Расход воздуха , л / с	Поперечное сечение 2 каналов , м	Перфориро ванная площадь 2 пола , м	Сечение вентиляционных отверстий в крыше , м 2
250	0,03	2,5	0,05
500	0,07	5,0	0,10
750	0,10	7,5	0,15
1000	0,13	10,0	0,20
1250	0,17	12,5	0,25
1500	0,20	15,0	0,30
1750	0,23	17,5	0,35
2000	0,27	20,0	0,40
2250	0,30	22,5	0,45
2500	0,33	25,0	0,50
3000	0,40	30,0	0,60
3500	0,47	35,0	0,70
4000	0,53	40,0	0,80
4500	0,60	45,0	0,90
5000	0,67	50,0	1,00
5500	0,73	55,0	1,10
6000	0,80	60,0	1,20
6500	0,87	65,0	1,30
7000	0,93	70,0	1,40
7500	1,00	75,0	1,50
8000	1,07	80,0	1,60
8500	1,13	85,0	1,70
9000	1,20	90,0	1,80
9500	1,27	95,0	1,90
10000	1,33	100,0	2,00

При проектировании систем вентилирования зерна предлагается применять следующий алгоритм :

• -    задают планируемый объем V в вентилирования зерна в т или в м 3;

• -    в зависимости от целей вентилирования ( рис . 2) определяют норму расхода воздуха ( аэрации ) Na ( л / с / т );

• -    находят общий расход воздуха : Vo=V в x Na ( л / с ) и по таблице 2 находят минимальное значение поперечного сечения воздухораспределительного канала , минимальное значение перфорированной площади пола и минимальное значение вентиляционных отверстий в крыше .

Системы вентилирования для охлаждения зерна . Системы вентилирования для охлаждения зерна характеризуются низкими нормами расхода воздуха , значения которых обычно составляют около 2,5 л / с / т ( или 1/8…1/5 от норм расхода воздуха при сушке ).

Вентилирование для охлаждения зерна рекомендуется применять в следующих случаях :

• -    после высокотемпературной сушки ( при отсутствии секций охлаждения ), когда зерно имеет температуру , превышающую оптимальные значения для его хранения .

• -    в теплые периоды уборки , когда поступающее зерно с поля не требует искусственной сушки и

• температура его, превышает безопасные значения для хранения.

• -    если дневная производительность высокотемпературной сушилки меньше , чем объем дневного поступление зерна с поля , и для увеличения суточных объемов сушки применяют бункера активного вентилирования .

• -    при использовании в рационах кормления влажного зерна , которое можно сохранить при оптимальной влажности до момента его скармливания .

Длительность безопасного хранения зерновой массы существенно зависит от влажности и температуры зерна ( рис . 3).

Влажность зерна, %

( а )

( б )

Рисунок 3 – Безопасное хранение зерна злаковых (а) и рапса (б) как функции влажности и температуры зерна

Охлаждение зерна путем вентилирования позволяет :

• -    повысить выравненность зерновой массы по влажности ;

• -    охладить зерно для предотвращения развития насекомых и плесени ;

• -    снизить температуру зерна масличных культур для сохранения их качества ( отсутствие жирных кислот , сохранение цвета и запаха );

• -    сохранить пивоваренные качества ячменя ;

• -    сохранить всхожесть и силу роста семян ;

• -    уменьшить количество применяемых химикатов для инсектицидной обработки .

Системы вентилирования для поддержания оптимальных условий в процессе длительного хранения зерна препятствуют снижению его качества , обусловленного сезонными изменениями погоды , незначительным повышением температуры от активности насекомых или слабого биологического дыхания зерна , которое происходит монотонно .

Вентиляционные системы поддержки условий оптимального хранения функционируют при очень малых расходах воздуха ( около 0,5 л / с / т ) и являются наиболее эффективным инструментом надежного контроля потерь зерна в процессе хранения , без больших вложений в оборудование .

Вентиляционные системы поддержки позволяют :

• -    повысить выравненность температуры в зерновой массе ;

• -    удалить тепло от биологического дыхания зерна , насекомых и плесени ;

• -    предотвратить образование очагов самосогревания ;

• -    хранить зерно в свежем виде и сохранить его естественный цвет ;

• -    предотвратить коркообразование на поверхности зерна от миграции влаги ;

• -    сохранить хорошую текучесть зерна ;

• -    предотвратить диффузию влаги в направлении к холодным стенкам и полу хранилища ;

• -    удалить фумиганты   из межзернового

пространства ;

• -    повышать уверенность в возможности качественного сохранения зерна для гибких условий рынка .

Системы вентилирования для суш ки зерна . Длительное время при активном вентилировании использовали только атмосферный воздух в его естественном состоянии . В последнее время все шире находит применение активное вентилирование подогретым воздухом , что позволяет существенно подсушивать зерновую массу без ее перемещения непосредственно в хранилище . Вентилирование подогретым воздухом дает очень хорошие результаты и экономически эффективно в сельском хозяйстве .

Применение систем вентилирования для сушки зерна позволяет :

• -    осуществлять уборку зерновых при повышенной влажности ;

• -    раньше агротехнических сроков начинать уборку с целью сохранности качества зерна ( цвет бобовых , класс пивоваренного ячменя ) и уменьшить потери в поле ;

• -    подсушить зерно до оптимальных значений для реализации и хранения ;

• -    проводить прямое комбайнирование ;

• -    увеличить количество часов дневной работы комбайнов во избежание наступления плохих погодных условий ;

• -    предотвратить образование плесени и токсинов ;

• -    удалить тепло от дыхания влажного зерна ;

• -    избежать потери качества влажного зерна до сушки .

Свойства естественного воздуха в разных регионах России разные и зависят от климата , географического положения , времени года , а , следовательно , будут разными и конечные свойства зерна в разных условиях . Для реализации задач сушки , охлаждения или вентилируемого хранения зерна следует , прежде всего , учитывать относительную влажность окружающего воздуха и динамику его температур .

Выводы

• 1.    Системы вентиляции обеспечивают повышение гибкости уборочного процесса , расширение схем реализации продукции , улучшение контроля качества зерна при уборке и хранении . Без применения современных систем вентилирования зерна невозможно избежать потерь его качества при хранении .

• 2.    Из - за широкого спектра технологических преимуществ систем вентиляции для зернопроизводителей чрезвычайно важно осуществлять оптимальный выбор параметров вентилирования в наибольшей степени соответствующих условиям каждого производителя .

• 3.    Применение вентилируемых хранилищ в России будет увеличиваться вследствие децентрализации внутреннего рынка зерна и сектора хранения , роста урожайности зерновых культур .

• 4.    Изложенные основные положения по вентиляции зерновых масс представляют интерес как для специалистов хозяйств , так и для разработчиков оборудования для хранения зерна и семян .

Теоретический и научно - практический журнал . Основан в 2005 году

Адрес редакции: 302019, г. Орел, ул. Генерала Родина, 69. Телефон: (4862)454037

Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77–21514 от 11.07. 2005 г.

Технический редактор М осина А.И.

Сдано в набор 18.02.2010

Подписано в печать 24.02.2010 Формат 60х84/8. Бумага офсетная.

Гарнитура Таймс.

Объём 7,5 усл. печ. л. Тираж 300 экз. Издательство Орел ГАУ, 302028, г. Орел, бульвар Победы, 19. Лицензия ЛР№ 021325 от 23.02.1999г

Ж урнал рекомендован ВАК М инобрнауки России для публикаций научных работ, отражающих основное научное содержание кандидатских диссертаций

Содерж ание номера