ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОХРАННОСТИ СЕМЕННОГО ЗЕРНА В КОНТЕЙНЕРЕ С РАЗРЕЖЕННОЙ АТМОСФЕРОЙ Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

УДК 632.08:631.2

ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СОХРАННОСТИ СЕМЕННОГО ЗЕРНА В КОНТЕЙНЕРЕ

С РАЗРЕЖЕННОЙ АТМОСФЕРОЙ

ЛАТЫШЕНОК Михаил Борисович, д-р техн. наук, профессор кафедры организации транспортных процессов, безопасности жизнедеятельности и физического воспитания, [email protected]

КОСТЕНКО Михаил Юрьевич, д-р техн. наук, профессор кафедры технологии металлов и ремонта машин, [email protected]

ЛАТЫШЕНОК Надежда Михайловна, канд. техн. наук, доцент кафедры организации транспортных процессов, безопасности жизнедеятельности и физического воспитания, rgk.rgatu@ yandex.ru ИВАШКИН Алексей Викторович, аспирант, rgk.rgatu@ yandex.ru Рязанский государственный агротехнологический университет имени. П.А. Костычева

В последние годы Россия выходит на первое место в мире по производству и экспорту зерна. Особенно остро стоит вопрос сохранности семенного фонда, так как посев семенами низкого качества даже в благоприятных погодных условиях ведёт к резкому снижению урожайности. В настоящее время за рубежом стали находить применение технологии хранения зерна в бескислородной среде. Особенностью данных технологий является то, что зерно закладывается на хранение, имея влажность от 6 до 8% в герметичных металлических или железобетонных силосах. Преимуществом данной технологии является снижение затрат на активное вентилирование зерновой массы и снижение процессов развития в зерне вредителей хлебных злаков и микроорганизмов. Нами предлагается контейнерный способ хранения семенного зерна в условии разреженной атмосферы, предусматривающий закладку зерна на хранение в герметичный контейнер, из которого к период хранения частично откачивается воздух. В ходе лабораторных исследований определялись оптимальные параметры условий хранения зерна в контейнере с разреженной воздушной атмосферой и параметры работы системы по замене воздуха в контейнере: степень разрежения атмосферы в контейнере, степень заполнения контейнера, критическое содержание кислорода, влажность зерна. Исследование предусматривало изучение процесса хранения семенного зерна в контейнере в условиях разреженной атмосферы: влияние на сохранность зерна степени разрежения атмосферы, критического содержания кислорода, влажности зерна. Технология хранения семенного зерна в контейнере в условиях разреженной атмосферы позволяет сохранить его всхожесть. При этом необходимо закладывать на хранение зерно влажностью около 15%; создавать и поддерживать в период хранения вакуумметрическое давление воздуха в пределах 66 кПА; проводить замену воздуха в контейнере на свежий, если содержание кислорода в воздухе, находящемся в межзерновом пространстве, становится ниже 14%.

Ключевые слова: хранение семенного зерна, контейнер, разреженная атмосфера, всхожесть.

Введение При анаэробном дыхании зерно получает кисло-

В последние годы Россия выходит на первое род из содержащихся в нем углеводов, этот про-

место в мире по производству и экспорту зерна. цесс аналогичен спиртовому брожению и ведет к

Не последнюю роль в этом процессе играют кре- ухудшению качества зерна.

стьянско-фермерские хозяйства, которые в совре- Совместное воздействие на зерно высоких

менных экономических условиях заняты не только значений температуры и влажности зерна стиму-

производством зерна, но и его хранением. Осо- лирует интенсивное развитие в зерновой массе

бенно остро стоит вопрос сохранности семенного микроорганизмов (бактерий, плесени) и вредите-

фонда, так как посев семенами низкого качества лей хлебных злаков, что может привести к полной

даже в благоприятных погодных условиях ведёт к потере пищевой ценности и всхожести зерна. Для

резкому снижению урожайности [1]. снижения развития микроорганизмов и вреди-

Во время хранения в зерне под действием тем- телей в зерновой массе обычно проводят сушку

пературы и влажности окружающей среды про- зерна, доводя его влажность до 14%. Однако вы-

исходят биохимические процессы, связанные с явлен ряд вредителей хлебных злаков, которые не

изменением содержания в зерне полисахаридов, снижают своей активности при влажности зерна

белков и жиров. Особенно скорость и характер ниже 14%, к ним относятся амбарный долгоносик

этих процессов зависит от влажности зерна. При - 12-13%, рисовый долгоносик и зерновой точиль-

повышении влажности зерно начинает интенсив- щик - 11%, хлебный точильщик - 6% [1,5]. Однако,

но дышать (аэробное дыхание), что приводит к по- как показали последние исследования, жизненная

тере питательных веществ в зерне и выделению активность этих вредителей сильно замедляется

большого количества тепла. При дыхании зерно при снижении уровня кислорода в воздухе окружа-

интенсивно поглощает кислород из воздуха и вы- ющей среды или его разреженности, и это может

деляет углекислый газ, который постепенно вытес- быть использовано для разработки инновацион-

няет воздух из межзернового пространства. Когда ных технологий хранения как продовольственного,

зерну не хватает кислорода, в окружающем его так и семенного и фуражного зерна.

воздухе, оно переходит на анаэробное дыхание. В настоящее время за рубежом стали нахо-© Латышенок М. Б., Костенко М. Ю., Латышенок Н. М., Ивашкин А. В., 2018 г.

Технические науки

<1

дить применение технологии хранения зерна в бескислородной среде. Особенностью данных технологий является то, что зерно закладывается на хранение, имея влажность от 6 до 8% в герметичных металлических или железобетонных сило-сах. Преимуществом данной технологии является снижение затрат на активное вентилирование зерновой массы и снижение процессов развития в зерне вредителей хлебных злаков и микроорганизмов. Недостатком являются высокие затраты на дополнительную сушку зерна и эксплуатационные затраты на поддержание работоспособности герметичной емкости для хранения зерна [1,3,4,5].

Теоретические предпосылки Нами предлагается контейнерный способ хранения семенного зерна в условиях разреженной атмосферы, предусматривающий закладку зерна на хранение в герметичный контейнер, из которого в период хранения частично откачивается воздух. Сущность способа заключается в том, что герметичный контейнер защищает находящееся в нем зерно от внешнего воздействия - повышенной влажности воздуха и других климатических факторов. Во-вторых, разрежение воздуха внутри кон-

тейнера замедляет процесс аэробного дыхания зерна и полностью исключает процесс анаэробного дыхания, при этом жизнедеятельные функции микроорганизмов и вредителей хлебных злаков будут полностью или частично приостановлены, так как микроорганизмы и вредители более чувствительны к разреженности воздуха, чем зерно. В-третьих, в процессе хранение постоянно будет осуществляться профилактическая вентиляция межзернового пространства. Профилактическая вентиляция необходима для предупреждения возникновения процесса анаэробного дыхания зерна и предусматривает замену насыщенного углекислым газом воздуха на свежий воздух.

Методика проведения исследования В ходе лабораторных исследований определялись оптимальные параметры условий хранения зерна в контейнере с разреженной воздушной атмосферой и параметры работы системы по замене воздуха в контейнере. Лабораторные исследования проводились на экспериментальной установке, общий вид которой представлен на рисунке 1.

Рис. 1 - Общий вид лабораторной установки

Лабораторная установка состоит из бака 1 с герметичной крышкой 2, на которой смонтирован контрольный вакуумметр 4 марки GSGJ 27100. На стенках бака установлены золотники с вентилями 3 для подачи воздуха из окружающей среды в бак. Удаление отработанного воздуха из бака и создание разреженной атмосферы внутри бака осуществлялось с помощью вакуумного насоса 5 марки МНR - А998А через золотник с вентилем 6. Контроль содержания кислорода в воздухе внутри бака осуществлялся комбинированным многокомпонентным сигнализатором 7 марки СК-2, работающим в режиме О2. Подзарядка аккумулятора сигнализатора осуществлялась с помощью устройства 8 от электрической сети 220В. Контроль влажности зерна осуществлялся с помощью влагомера ИВДМ-2-01.

Исследование предусматривало изучение процесса хранения семенного зерна в контейнере в условиях разреженной атмосферы: влияние на

сохранность зерна степени разрежения атмосферы, критического содержания кислорода, влажности зерна. В качестве образцового материала были выбраны семена яровой пшеницы сорта «Авалон». Перед закладкой зерна в контейнер оно сортировалось, из него были механически удалены поврежденные семена и посторонние растительные включения. За параметр оптимизации была принята всхожесть семян после периода длительного хранения, факторами экспериментов являлись: степень разрежения атмосферы в контейнере, степень заполнения контейнера, критическое содержание кислорода, влажность зерна.

Чтобы исключить влияние внешних климатических факторов, таких как температура и относительная влажность воздуха, резкие колебания температуры воздуха, на результаты экспериментов, лабораторные испытания проводились в климатической камере КТК 3000.

В камере постоянно поддерживались темпе-

ратура 50 С и относительная влажность воздуха 75%, такие климатические параметры были выбраны из условий реального хранения семенного зерна насыпью в хозяйствах средней полосы Российской Федерации. Продолжительность исследований составила 90 календарных дней.

Лабораторные исследования проводились в следующей последовательности. Семенное зерно засыпалось в контейнер и закрывалось герметично крышкой. Затем с помощью вакуумного насоса проводилась откачка воздуха и создавалась разреженная атмосфера до величины вакуумметри-ческого давления, соответствующего плану проведения экспериментов. Условия хранения зерна, заложенного на хранение в контейнере, проверялись ежедневно. Во время контроля фиксировалась степень содержания кислорода в воздухе межзернового пространства внутри контейнера с помощью комбинированного сигнализатора, и по контрольному вакуумметру контролировалось разрежение атмосферы. При достижении предельной величины содержания кислорода, определенного планом проведения эксперимента, проводилась замена воздуха с низким содержанием кислорода на свежий воздух из окружающей контейнер среды. Для этого открывался вакуумный золотник, вакуумным насосом проводилась откачка воздуха с пониженным содержанием кислорода из контейнера, при этом внутри контейнера создавалось вакууметрическое давление порядка 70-72 кПа [1,2]. Затем вакуумный золотник закрывался, и открывались атмосферные золотники, через которые свежий воздух проникал в контейнер, заполняя всё межзерновое пространство. Атмосферные золотники были открыты до тех пор, пока вакуумное давление, величина которого контролировалась вакуумметром, не становилось равным атмосферному давлению. После чего атмосферные золотники закрывались, открывался вакуумный золотник, и вакуумным насосом создавалось разряжение атмосферы в контейнере до величины, определенной планом проведения экспериментов. По окончанию периода экспериментального хранения осуществлялась проверка семян зерна на всхожесть согласно требованиям государственного стандарта. (ГОСТ 12038-84 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения всхожести). Для определения оптимальных параметров хранения семенного зерна в контейнере в условиях разреженной атмосферы проводился четырехфакторный эксперимент, реализующий план Бокса-Бенкина второго порядка.

Результаты исследования

Полученные в ходе экспериментов результаты позволили определить уравнение множественной регрессии, установить связь между всхожестью семян Y и параметрами хранения семенного зерна в условиях разреженной атмосферы:

Х1 - влажность зерна, закладываемого в контейнер на хранение;

Х2 - критическое содержание кислорода в воздухе при котором необходимо начать процесс вентиляции межзернового пространства;

Х3 - давление разреженной атмосферы внутри

контейнера (вакуумное давление);

Х4 - степень заполнения контейнера зерном. В результате обработки экспериментальных данных были рассчитаны коэффициенты регрессии с помощью компьютерной программы Statistica v8. На основании полученных значений коэффициентов было составлено уравнение регрессии:

Y = 97,42 - 3,70Х1 - 3,30Х2 - 1,90Х3 - 1,92Х4 + 0,24ХХ + 1,1ХХ - 1,16Х1Х4 + 0,8Х2Х3 - 0,12Х2Х4 -

1,1Х3Х4 2- 8,2Х/

\3 1 4 '-"2 \3 -> ■—'-2'

4,22Х22- 5,12Х32 - 3,81Х42

(1)

Полученное уравнение регрессии характеризуется коэффициентом детерминации R2 = 0,9169 и коэффициентом регрессии R = 0,9575, что показывает высокую достоверность соответствия полученных результатов экспериментов и данного уравнения регрессии.

На основании полученных уравнений регрессии были построены графические зависимости всхожести семенного зерна от технологических параметров контейнерного хранения в условиях разреженной атмосферы. Зависимости представлены на рисунках 2 ,3, 4.

щ

■

■ «я

Рис. 2 - График зависимости всхожести зерен яровой пшеницы от влажности зерна при закладке его на хранение и содержания кислорода в разреженной атмосфере контейнера

Рис. 3 - График зависимости всхожести зерен яровой пшеницы от влажности зерна и давления разреженной атмосферы в контейнере

■ , , . ,..!■-, I "Ч i Г

I I

>30 с75 с№

с5б

Рис. 4 - График зависимости всхожести зерна яровой пшеницы от влажности зерна и степени заполнения контейнера

Анализ полученных графических зависимостей позволил сделать следующие заключения:

- зерно, закладываемое на хранение в контейнер, должно иметь влажность не выше 15,2%, то есть хранение зерна в контейнере в условиях разреженной атмосферы не требует сушки зерна до критического значения влажности 14%, что позволит сократить время нахождения зерна в сушильной установке и приведет к сокращению энергетических и временных затрат, а также позволит снизить повреждение зерна во время сушки за счет создания более щадящего режима сушки;

- максимальная всхожесть зерна после процесса хранения в контейнере в условиях разреженной атмосферы наблюдалась при предельном содержании кислорода в воздухе 14%;

- для сохранения всхожести зерна необходимо в процессе хранения поддерживать вакуумме-трическое давление воздуха в контейнере равное 66 кПа;

- степень заполнения контейнера зерном на

всхожесть зерна не влияет.

Заключение

Технология хранения семенного зерна в контейнере в условиях разреженной атмосферы позволяет сохранить его всхожесть. При этом необходимо: закладывать в контейнер на хранение зерно влажностью около 15%; создавать и поддерживать в период хранения вакуумметрическое давление воздуха в пределах 66 кПА; проводить замену воздуха в контейнере на свежий, если содержание кислорода в воздухе, находящемся в межзерновом пространстве, становится ниже 14%.

Список литературы

1. Боуманс, Г. Эффективная обработка и хранение зерна [Текст] / пер. с англ. - М. : Агро-промиздат, 1991. - 607 с.

2. Влияние параметров зеленой массы на приготовление силоса в мягких вакуумированных контейнерах [Текст] / Р. В. Безносюк, И. Ю. Бог-данчиков, М. Ю. Костенко, Я. Л. Ревич, Г. К. Рем-балович // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Ко-стычева. - 2016.- № 4 (32).- С. 69-72.

3. Пат. 108029 Российская Федерация, МПК7 B65D 88/66. Бункерное устройство [Текст] / Гайдуков К. В., Латышенок М. Б., Костенко М. Ю.; заявитель и патентообладатель Гайдуков Константин Владимирович. - №2011120915/12; заявл. 24.05.2011; опубл. 10.09.2011 Бюл. № 25 - 1 с. : ил.

4. Пат. 2458837 Российская Федерация, МПК7 B65D 88/66 , B65D 88/54. Бункерное устройство [Текст] / Гайдуков К. В., Латышенок М. Б., Костенко М. Ю.; заявитель и патентообладатель Гайдуков Константин Владимирович. - № 2011120199/12; заявл. 19.05.2011; опубл. 20.08.2012 Бюл. № 23 - 3 с. : ил.

5. Хранение зерна в хранилище [Электронный ресурс] / Стадник, Ю. Сухенко.В. Васильев // Пропози^я. - Киев, 2016. - Режим доступа: https:// propozitsiya.com/hranenie-zerna-v-hranilishche

LABORATORY INVESTIGATIONS OF THE CONSERVATION OF SEED GRAIN IN A CONTAINER

WITH A DETACHED ATMOSPHERE

Latyshenok Mikhail B., doctor of technical sciences. Sci., Professor, Department of Organization of Transport Processes, Life Safety and Physical Education, [email protected]

Kostenko Mikhail Yu., doctor of technical sciences. , Professor of the Department of Metal Technology and Machinery Repair, [email protected]

Latyshenok Nadezhda M., Cand. tech. Sci., Associate Professor, Department of Organization of Transport Processes, Life Safety and Physical Education, rgk.rgatu @ yandex.ru

Ivashkin Alexey V., graduate student, rgk.rgatu @ yandex.ru Ryazan State Agrotechnological University. P.A. Kostycheva

In recent years, Russia has come out on top in the world for the production and export of grain. Especially acute is the issue of safety of the seed fund, since sowing with seeds of poor quality even in favorable weather conditions leads to a sharp decrease in yield. At present, abroad, began to find application of technology of storage of grain in an oxygen-free environment. A feature of these technologies is that the grain is stored for storage, with a moisture content of 6 to 8% in sealed metal or reinforced concrete silos. The advantage of this technology is a reduction in costs for active ventilation of the grain mass and a reduction in the development processes in the grain of pests of cereals and microorganisms. We propose a container method for storing seed grain in a condition of a depleted atmosphere, providing for the laying of grain for storage in a sealed container from which air is partially evacuated to the storage period. In the course of laboratory studies, optimal parameters of grain storage conditions in a container with a discharged air atmosphere and the parameters of the system for replacing air in a container were determined. the degree of atmospheric discharge in the

container, the degree of filling the container, the critical oxygen content, the moisture content of the grain. The study envisaged the study of the storage of seed grain in a container in conditions of a depleted atmosphere, the effect on the safety of grain of the degree of atmospheric vacuum, critical oxygen content, grain moisture. The technology of storage of seed grain in a container in conditions of a depleted atmosphere allows preserving its germination capacity. At the same time, it is necessary to put grain into the container for storage with humidity of about 15%; create and maintain during the storage period the vacuum pressure of air within 66 kPa; to replace the air in the container with fresh, if the oxygen content in the air, located in the intergranular space, falls below 14%.

Key words: storage of seed grain, container, discharged atmosphere, germination.

Literatura

1. Boumans G. EHffektivnaya obrabotka i hranenie zerna [Tekst] /Per. s angl. - M.: Agropromizdat, 1991. - 607 s.

2. Vliyanie parametrov zelenoj massy na prigotovlenie silosa v myagkih vakuumirovannyh kontejnerah [Tekst]/Beznosyuk R.V., Bogdanchikov I.YU., Kostenko M.YU., Revich YA.L., Rembalovich G.K. // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo agrotekhnologicheskogo universiteta im. P.A. Kostycheva. - 2016.- № 4 (32).- S. 69-72.

3. Pat. 108029 Rossijskaya Federaciya, MPK7 B65D 88/66. Bunkernoe ustrojstvo [Tekst] / Gajdukov K. V., Latyshenok M. B., Kostenko M. YU.; zayavitel' i patentoobladatel' Gajdukov Konstantin Vladimirovich. -№2011120915/12; zayavl. 24.05.2011; opubl. 10.09.2011 Byul. № 25 - 1 s. : il.

4. Pat. 2458837 Rossijskaya Federaciya, MPK7 B65D 88/66, B65D 88/54. Bunkernoe ustrojstvo [Tekst] / Gajdukov K. V., Latyshenok M. B., Kostenko M. YU.; zayavitel' i patentoobladatel' Gajdukov Konstantin Vladimirovich. - № 2011120199/12; zayavl. 19.05.2011; opubl. 20.08.2012 Byul. № 23 - 3 s. : il.

5. Hranenie zerna v hranilishche [EHlektronnyj resurs] /. Stadnik, YU. Suhenko.V. Vasil'ev // Propoziciya - Glavnyjzhurnalpo voprosam agrobiznesa- Kiev, 2016. - Rezhim dostupa: https://propozitsiya.com/hranenie-zerna-v-hranilishche

УДК 631.354.2

НОВЫЕ ПОДХОДЫ К ОБОСНОВАНИЮ НОРМАТИВОВ ПОТРЕБНОСТИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ В МОБИЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СРЕДСТВАХ

НОВИКОВ Анатолий Васильевич, канд. техн. наук, доцент, профессор кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка

ЖДАНКО Дмитрий Анатольевич, канд. техн. наук, доцент, зав. кафедрой эксплуатации машинно-тракторного парка

НЕПАРКО Татьяна Анатольевна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры эксплуатации машинно-тракторного парка, [email protected]

Белорусский государственный аграрный технический университет

В статье представлены новые подходы к обоснованию нормативов потребности сельскохозяйственных предприятий в мобильных энергетических средствах.Машинно-тракторный парк сельскохозяйственного предприятия, включая фермерские хозяйства, представляет собой совокупность мобильных энергетических средств (тракторов, самоходных шасси и машин) и агрегатируемых с ними рабочих машин и сцепок. Автомобильный парк предприятия в зависимости от решаемых задач можно рассматривать в составе машинно-тракторного парка или отдельно. Под структурой машинно-тракторного парка подразумевают его качественный состав с учетом типов; типоразмер машинно-тракторного парка определяет численные соотношения между различными мобильными энергетическими средствами и рабочими машинами. Оптимальная (наилучшая) структура и состав машинно-тракторного парка обеспечивают своевременное выполнение всех работ на предприятии с высоким качеством при наименьшем расходе ресурсов (трудовых, материальных, финансовых и др.) на единицу урожая с соблюдением экологических требований. Обоснование оптимальной структуры и состава машинно-тракторного парка с учетом природно-климатических и производственных условий каждого предприятия - одна из самых актуальных и сложных задач в области механизации сельского хозяйства. От правильности ее решения зависят практически все основные показатели сельскохозяйственного производства, как в отдельном предприятии, так и в масштабе республики. Для расчета состава машинно-тракторного парка используют три основ_© Новиков А. В., Жданко Д. А., Непарко Т. А., 2018 г._