Особенности хранения зерна сорго в металлических силосах

На сегодняшний день реалии состояния элеваторного хозяйства Украины стремятся отвечать мировым тенденциям. Украина имеет огромный потенциал земельных ресурсов, зерновая индустрия активно развивается, и в дальнейшем темпы развития будут только увеличиваться.

Многие хозяйства, особенно те, которые не имеют собственной переработки, полностью сориентированы на продажу всей продукции. В этих условиях особенное значение приобретает поиск новых нетрадиционных культур (к числу которых принадлежит сорго), которые были бы рентабельными.

Сорго — культура всестороннего использования, по объемам производства стоит на пятом месте среди зерновых в мире. Производство сорго в Украине является достаточно перспективным и заслуживает большого внимания. Во-первых, за неприхотливость к сложным агрометеорологическим условиям (его еще называют «верблюдом» растительного мира). Во-вторых, сорго имеет очень стабильную производительность в сложных грунтово-климатические условиях. В-третьих, сорго формирует зерно с высокими кормовыми и пищевыми ценностями (содержание крахмала 70...75 %, белка — 12…14 %, жира — 3...5 %). По содержанию аминокислот и основным кормовым показателям зерно сорго идентично кукурузе и лучше проса. Белки сорго более полноценны, чем белки проса и кукурузы. Зерно сорго является хорошим сырьем для получения муки, пива, крахмала, сахара, спирта, масла, хлеба, патоки [1, 2].

За счет того, что сорго по своей структуре подобно кукурузе и гречихе, оно может использоваться для получения пищевых волокон, потребление которых необходимо для выведения из организма разных мутагенов. Кроме того, стоит отметить достаточно высокую экономическую эффективность производства сорго — как зерновая культура сорго может успешно использоваться в аграрном производстве Украины. Оно обеспечит население продуктами питания даже в экстремальных условиях, при низкой урожайности традиционных зерновых культур.

Актуальным на сегодняшний день становится вопрос развития перерабатывающих зерновых предприятий, что, в свою очередь, связано с необходимостью хранения зерна в металлических силосах, которые, как известно, имеют наряду с преимуществами и недостатки, связанные с обеспечением качества хранящегося в них зерна [3]. Появляются вопросы: как ведет себя зерновая масса в различных слоях насыпи, как сказываются условия окружающей среды на качестве хранящегося зерна, как часто нужно контролировать температуру зерна в силосах?

Объекты и методы исследований.

Объектом исследования служило зерно сорго, поступающее на хранение в металлические силоса заготовительного предприятия в период август-октябрь 2011 года.

Задачей проводимых исследований было изучение изменения температуры сформированных слоев зерна сорго при его хранении в металлических силосах различного диаметра.

Для установления зависимости температуры зерновой насыпи от внешних факторов (влияние нагретых стен, крыши силоса, температуры воздушного слоя внутри силоса) строили графики изменения температуры зерновой насыпи сорго на 12 октября 2011 года, поскольку за период исследования разница дневной и ночной температур была максимальной.

Результаты и их обсуждение.

На хранение в металлический силос вместимостью 4,0 тыс. тонн (диаметр силоса 16,5 м) было заложено сорго третьего класса с показателями качества: влажность 13,5 %, содержание сорной примеси 4,4 %, содержание зерновой примеси 9,4 %. В силос вместимостью 5,5 тыс. тонн (диаметр силоса 22,0 м) было заложено сорго первого класса со следующими показателями: влажность 13,5 %, содержание сорной примеси 1,2 %, содержание зерновой примеси 2,7 %.

Для контроля температуры зерновой массы силосы оборудованы системой термометрии. Устройство контроля температуры зерна с цифровым дисплеем позволяет выводить цифровые данные температуры зерновой массы, которая хранится в силосах. Система термометрии (рис. 1) в силосе диаметром 16,5 м состоит из 7 термоподвесок, на которых установлено по 8 датчиков и 9 — на центральной термоподвеске, а в силосе диаметром 22,0 м — 13 термоподвесок, где на термоподвесках 1–4 установлено по 11 датчиков и по 10 датчиков на термоподвесках 5–13. Заполнение зерном сорго силосов диаметром 16,5 м и 22,0 м составляло соответственно 90% и 80 %.

По результатам проведенных исследований были построены графики изменения температуры различных слоев сорго, сформированных при загрузке силосов различного диаметра. На рис. 2 приведены графики изменения температуры зерновой насыпи зерна сорго первого класса, которое хранилось в металлическом силосе диаметром 16,5 м. На графике также нанесена максимальная дневная (+24°С) и минимальная ночная (+15°С) температуры воздуха в день измерений. Температуру пограничного слоя «воз- дух-зерно» измеряют датчики № 8 термоподвесок 2–7 и датчик № 9 термоподвески 1, показатели которых несколько больше от остальных датчиков.

Следовательно, больше всего поддается влиянию температуры воздуха верхний слой зерновой насыпи, а именно «конус» в его вершине, как наиболее контактирующая поверхность, поскольку дневная температура способствует нагреву металлической конструкции силоса и, как следствие, несколько повышает температуру воздуха в силосе.

Рисунок 1 - Размещение системы термометрии в металлических силосах.

Из полученных данных видно, что при параметрах окружающей среды близких к температуре зерновой насыпи в силосе, влияния на состояние его верхнего слоя не происходит. Температура зерновой массы зависит также от качества зерна, поступающего на хранение. Графики изменения температур зерновой массы свидетельствуют о том, что процесс хранения протекал стабильно. Это связано с низкой влажностью и засоренностью зерна. В этом случае физиологичные процессы в зерновой массе протекают менее интенсивно.

При хранении зерна сорго третьего класса его температура более высокая, чем температура зерна сорго первого класса и достигает +25°С (рис. 3). Необходимо подчеркнуть, что зерно, заложенное на хранение, было сухим, но засоренным (среднее содержание зерновой примеси представляет 9,4 %). Изменение температуры зерна могло быть вызвано процессом дыхания, который интенсифицируется при большей засоренности зерна. Следовательно, на хранение в металлические силоса целесообразно подавать только сухое и чистое зерно сорго.

Анализ результатов проведенных исследований, а также данные литературных источников [4, 5] показали, что контроль температуры зерна — наиболее эффективный и практически доступный способ отслеживания результатов биохимических процессов, протекающих в зерновой насыпи во время хранения зерна в зернохранилищах. Необходимость установки системы термометрии является неотъемлемой частью контроля за состоянием хранящегося зерном.

Низкая температура во всех слоях зерновой массы является показателем ее нормального состояния и свидетельствует о ее консервировании. Повышение температуры зерновой массы, которая не отвечает изменению температуры окружающей среды, свидетельствует об активации физиологичных процессов и начале самосогревания. Поэтому, наблюдая за зерном, необходимо одновременно учитывать температуру воздуха окружающей среды и воздуха в силосе (при этом необходимо учитывать как дневную, так и ночную температуры воздуха). Резкие перепады температуры внешнего воздуха в течение суток являются особенно вредными для хранящихся в силосе зерновых масс. Из-за высокой теплопроводности стенок и крыши металлических силосов, изменяется температура зерна, контактирующего с ними. Возникают перепады температур между отдельными слоями зерна, расположенными на различном расстоянии от стенок силоса. Это, в свою очередь, приводит к возникновению конвективных потоков воздуха и влаги, содержащейся в нем.

В результате значительных перепадов температур на внутренних поверхностях силоса конденсируется влага, появление которой приводит к интенсификации физиологичных процессов в зерновой массе и, как следствие, порче зерна (прорастание, самосогревание, плесневение и т. п.). Кроме того, из-за перепадов дневных и ночных температур в силосе могут возникать циклические напряжения сжатия и расширения, которые могут привести к уплотнению зерновой массы и ее слеживанию.

Направление движения конвективных потоков воздуха внутри силоса и места конденсации влаги зависят от поры года. Осенью влага конденсируется преимущественно в центральной верхней части силоса (под крышей), а весной — в центральной части дна силоса.

987654321 термодадчики термоподвеска 1 -■— термоподвеска 2 термоподвеска 3

термоподвеска 4 термоподвеска 5 —•— термоподвеска 6

термоподвеска 7 ^^^^^^^^^е tн min             ^-^^* tн maх

Рисунок 2 - Графики изменения температуры зерновой насыпи сорго первого класса в металлическом силосе диаметром 16,5 м.

термоподвеска 1

термоподвеска 5

^^^^^^^^^^ термоподвеска 9

термоподвеска 13

-■— термоподвеска 2 термоподвеска 6 термоподвеска 10 tн min термоподвеска 3

термоподвеска 7

-■—термоподвеска 11

^_^^™ tн maх

Рисунок 3 - Графики изменения температуры зерновой насыпи сорго третьего класса в металлическом силосе диаметром 22,0 м.

Заключение, выводы.

Исследованиями установлено, что независимо от того, какая стратегия хранения зерна выбрана, температура его не должна быть выше 15…17 °С.

На хранение по возможности следует засыпать холодное зерно, поскольку для перемещения теплоты с центра зерновой массы хранилища до его периферии требуется длительное время из-за низкой теплопроводности зерна.

При выборе температур хранения зерна необходимо руководствоваться таким принципом: температура зерна должна быть выше средних температур самых холодных зимних месяцев и более низкая средних температур самых теплых летних месяцев.

Для реализации этих рекомендаций необходимо часто контролировать температуру зерна сорго, а в начале нового сезона желательно применять мероприятия для изменения температуры зерна (вентилирование или перемещение).