Научная статья на тему 'ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ АЭРИРОВАНИЯ ЗЕРНА'

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ АЭРИРОВАНИЯ ЗЕРНА Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
5
3
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
зерновая масса / свежеубранное зерно / сохранность зерна / экосистема зерновой массы / биотические и абиотические компоненты зерновой массы / технологические задачи сохранности зерна / нормы аэрации зерна / параметры воздуха / напольная сушилка. / grain bulk / freshly harvested grain / safety of grain quality / grain bulk ecosystem / biotic and abiotic components of grain bulk / technological tasks of safety of grain quality / aeration rate / air datum / on-floor dryer.

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — В М. Дринча, Ю Ж. Дондоков, И Н. Аммосов, Н П. Александров, Ч Г. Машиев

Проведен анализ зерновой массы, являющейся искусственной экологической системой, созданной человеком, в которой живые организмы и их неживое окружение взаимодействуют между собой. Определены физические свойства зерновых масс и воздушного потока, лежащие в основе процессов аэрации зерна. Обобщены и классифицированы технологические задачи сохранности зерна, решаемые аэрированием. Выявлено, что одной из существенных проблем, связанных с повышением сохранности свежеубранного зерна, является наличие в зерновой массе мелких и легких примесей, в которых сконцентрированы вредные микроорганизмы. Обоснованы основные проблемы аэрационной сушки зерна с дополнительным подогревом атмосферного воздуха и показаны возможные варианты их решения. Приведены предельные значения норм аэрирования при выполнении основных технологических операций сохранности зерна. Показана важность гигроскопических свойств зерна для его аэрации и приведен баланс перемещения влаги при различных значениях парциальных давлениях водяных паров воздуха и зерна.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PROBLEMS AND PROSPECTS OF GRAIN AERATION TECHNOLOGIES

The article analyses grain bulk, being man-made ecological system, where biotic components and their abiotic environment interact with each other. The article determines physical properties of grain bulks and air flow underlying grain aeration processes. It summarizes and classifies technological problems of grain safety which can be solved by aeration. It reveals significant problems associated with increasing preservation of freshly harvested grain. The problem is the presence of small and light impurities in grain mass, which are source of harmful microorganism concentration. The study reveals the main problems of grain aeration drying with additional heating of atmospheric air and presents their possible solutions. Aeration rate limit values are given for performing the main technological operations of grain safety. The article demonstrates importance of grain hygroscopic properties for its aeration, and moisture movement balance at different values of water vapor partial pressures in air and grain.

Текст научной работы на тему «ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ АЭРИРОВАНИЯ ЗЕРНА»

DOI 10.53980/24131997_2024_3_30

В.М. Дринча, д-р техн. наук, проф., e-mail: [email protected] Ю.Ж. Дондоков, канд. техн. наук, доц.

И.Н. Аммосов, ст. преподаватель Н.П. Александров, канд. техн. наук Ч.Г. Машиев, канд. пед. наук Арктический государственный агротехнологический университет, г. Якутск

УДК 644.6/7

ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИЙ АЭРИРОВАНИЯ ЗЕРНА

Проведен анализ зерновой массы, являющейся искусственной экологической системой, созданной человеком, в которой живые организмы и их неживое окружение взаимодействуют между собой. Определены физические свойства зерновых масс и воздушного потока, лежащие в основе процессов аэрации зерна. Обобщены и классифицированы технологические задачи сохранности зерна, решаемые аэрированием. Выявлено, что одной из существенных проблем, связанных с повышением сохранности свежеубранного зерна, является наличие в зерновой массе мелких и легких примесей, в которых сконцентрированы вредные микроорганизмы. Обоснованы основные проблемы аэрационной сушки зерна с дополнительным подогревом атмосферного воздуха и показаны возможные варианты их решения. Приведены предельные значения норм аэрирования при выполнении основных технологических операций сохранности зерна. Показана важность гигроскопических свойств зерна для его аэрации и приведен баланс перемещения влаги при различных значениях парциальных давлениях водяных паров воздуха и зерна.

Ключевые слова: зерновая масса, свежеубранное зерно, сохранность зерна, экосистема зерновой массы, биотические и абиотические компоненты зерновой массы, технологические задачи сохранности зерна, нормы аэрации зерна, параметры воздуха, напольная сушилка.

V.M. Drincha, Dr. Sc. Engeneering, Prof., [email protected] Yu.Zh. Dondokov, Cand. Sc. Engineering, Assoc.Prof. I.N. Ammosov, Senior Lecturer N.P. Alesksandrov, Cand. Sc. Engineering

Ch.G. Mashiev, Cand. Sc. Education Arctic State Agrotechnological University, Yakutsk

PROBLEMS AND PROSPECTS OF GRAIN AERATION TECHNOLOGIES

The article analyses grain bulk, being man-made ecological system, where biotic components and their abiotic environment interact with each other. The article determines physical properties ofgrain bulks and air flow underlying grain aeration processes. It summarizes and classifies technological problems of grain safety which can be solved by aeration. It reveals significant problems associated with increasing preservation of freshly harvested grain. The problem is the presence of small and light impurities in grain mass, which are source of harmful microorganism concentration. The study reveals the main problems of grain aeration drying with additional heating of atmospheric air and presents their possible solutions. Aeration rate limit values are given for performing the main technological operations of grain safety. The article demonstrates importance of grain hygroscopic properties for its aeration, and moisture movement balance at different values of water vapor partial pressures in air and grain.

^y words: grain bulk, freshly harvested grain, safety of grain quality, grain bulk ecosystem, biotic and abiotic components of grain bulk, technological tasks of safety of grain quality, aeration rate, air datum, on-floor dryer.

Введение

Археологические данные свидетельствуют о том, что зерно выращивалось и хранилось в больших количествах более 7000 лет назад. Производство, уборка, хранение и переработка зерна в древние времена и до наших дней являются основой сохранения и продолжения человеческого рода на земле и основой продовольственной безопасности. По мере распространения выращивания и хранения зерна, особенно пшеницы и ячменя, в более прохладные, влажные районы Средиземноморья и Европы, возникла проблема сушки зерна. На территории современной Великобритании были обнаружены зерносушилки, построенные из глины и использовавшиеся кельтскими поселенцами примерно в 300 г. до н. э. [1, 2]. Еда была жизненно важна для повседневной жизни (а в Египте - и для загробной), и большинство людей были заняты производством и подготовкой каждый день. Более того, во многих культурах зерно рассматривалось как дар богов, поскольку оно обеспечивало людям жизненную поддержку и уверенность в завтрашнем дне.

Начиная со времен античности и до нынешних дней перед человечеством остаются две приоритетные проблемы в области зернопроизводства:

- увеличение объемов производства за счет повышения урожайности;

- снижение потерь зерна путем сохранения его качества.

Решение данных проблем имеет эволюционный характер и основывается на технологическом развитии и техническом обеспечении зернопроизводства. Большое значение для послеуборочной обработки и хранения зерна имело внедрение поточных технологий в середине прошлого века [3-5]. Уровень развития технологий стал основным критерием, определяющим урожайные свойства и сохранность зерна. Технологические процессы аэрирования зерновых масс являются интегрированной частью современных поточных технологий обработки зерна, подготовки семян, а также хранения [6-8].

Аэрация зерна в современном понимании представляет собой технологический процесс принудительного перемещения естественного или кондиционированного воздуха в межзерновом пространстве неподвижной зерновой массы. При этом основной задачей является сохранение качества или предотвращение порчи и, следовательно, потерь зерна.

В некоторых источниках встречаются синонимы термина «аэрация», например активное вентилирование, механическая, малообъемная или принудительная вентиляция, поскольку для подачи окружающего воздуха используется мощность вентилятора. Во избежание путаницы в научной литературе в последнее время применяется только термин «аэрация».

Аэрацию следует отличать от пассивной или естественной вентиляции за счет естественных или конвективных потоков воздуха, которые происходят в зернохранилищах с открытыми люками или в зернохранилищах с открытыми дверями или окнами.

Аэрация зерна проводилась с давних времен. Зерно продували путем создания искусственных сквозняков, а также при перелопачивании. В XVIII в. для аэрации использовали меха от ветряных мельниц [9, 10].

Исследования возможности выделения аккумулированной биологической теплоты, выделяемой свежеубранным комбайновым зерном с влажностью, превышающей кондиционную для долгосрочного хранения, при аэрировании зерна были проведены в Канзасском университете в начале 1950-х гг. Было выявлено, что для зерна с более высокой температурой и влажностью при нормах аэрации, превышающих 1,5 л/с на тонну зерна можно не только эффективно охладить, но и снизить его влажность до 2 %. Актуальными задачами исследований сохранности зерна были устранения неравномерности распределения температур и миграции влаги по всему объему зерновой массы [11].

В 1960-х гг. исследования, посвященные охлаждению и сушке зерна путем его аэрирования в горизонтальных и бункерных хранилищах, проводились во многих хозяйствах и подтвердили высокую технологическую и экономическую эффективность уменьшения потерь и сохранения качества зерна путем его аэрирования [12, 13].

Особенностью проведенных отечественных и зарубежных исследований является изучение процессов аэрирования, как правило, привязанных к конкретным хозяйственным условиям, системам аэрации и технологическим задачам. В результате чего полученные данные можно использовать при решении практических задач, совпадающих с теми, которые решались в тех или других исследованиях. Полученные результаты исследований аэрации зерна во многих случаях несопоставимы даже по основным параметрам, например норме аэрирования, что усложняет применение их для управления процессом аэрации и разработки технических систем аэрации зерна [14-16].

В 1960-1970-х гг. технологии аэрирования больших масс зерна, главным образом с целью его охлаждения, распространились во всем мире в сельском хозяйстве и в мукомольно-элеваторной промышленности. Они были адаптированы для аэрирования пшеницы, ячменя, кукурузы, риса, сорго, сои и другого зерна. Но, несмотря на широкое применение аэрирования зерна, зерновые хозяйства испытывает трудности при управлении аэрацией и выборе оптимальных технических решений систем аэрации. При этом существуют большие риски снижения качества зерна.

Ввиду многообразия решаемых задач аэрирования зерна для управления процессами и совершенствования технических систем аэрации зерна необходимы доступные концептуальные знания о технологических процессах аэрации, основывающиеся на физических основах, происходящих в зерновых массах.

Целью статьи является определение технологических задач сохранности качества зерна и уменьшения его потерь, а также проблем развития технологий послеуборочной обработки зерна и его хранения, основывающихся на применении систем аэрации.

Материалы и методы исследования

Исследования проведены на базе многолетних экспериментов, направленных на совершенствование поточных технологий обработки зерна и подготовки семян, основывающихся на оптимизации технологического процесса и технических средств для его реализации. Исследования базировались на системном подходе выявления проблемных решений технологических процессов обработки зерна в потоке. Объектом исследований был зерновой материал основных злаковых культур.

Результаты исследования и их обсуждение

Зерновые хозяйства в общей технологии послеуборочной обработки основное внимание уделяют вопросам хранения зерна, чем и объяснятся, что большинство статей посвящены снижению качества и потерям во время хранения зерна. Примечательно, что некоторые исследования посвящены оценке улучшений послеуборочной обработки [6, 8].

Несмотря на большое число отечественных и зарубежных исследований, подавляющее большинство из них, как правило, описывает одну из проблем, связанную с потерей качества зерна, в то время когда зерновая масса представляет собой совокупность живых и неживых компонентов или в научной терминологии биотических и абиотических компонентов. В этой искусственно созданной человеком зерновой экосистеме зерно является наиболее важным живым организмом, которое подвержено ряду рисков и снижению качества в процессе его возделывания, обработки и хранения (рис. 1).

конденсация водяного пара образование ,■• ^

прорастание

дыхание (образование тепла и влаги)

оврежден асекомым

Рисунок 1 - Риски снижения качества и порчи зерна при хранении его в насыпи

повреждение увлажнение повреждение

насекомыми от воздуха грызунами и птицами

Комплексный анализ рисков потери качества зерна показал, что его влажность и температура являются основными параметрами, определяющими устойчивость зерна при хранении. Например, высокая температура зерна приводит к повышенной интенсивности дыхания и дополнительному выделению тепла и влаги в зерновой массе, что дополнительно усугубляет риски снижения его качества.

Зерно и зерновая масса обладают рядом физических (пористая природа) и биологических (дыхание) свойств, значение которых зависит главным образом от окружающей среды.

Поскольку зерно в хранилище постоянно взаимодействует с окружающей средой, обмениваясь теплом и влагой, его температура и влажность изменяются в объеме зерновой массы в процессе его хранения. Связь температуры хранения и влажности зерна из-за дыхания насекомых и нагрева влажного зерна могут использоваться в качестве критериев безопасного хранения зерна. В более теплых районах влажность должна быть ниже для безопасного хранения, тогда как в более холодных районах влажность может быть выше.

Основными биотическими компонентами зерновой массы являются зерно, бактерии, грибы, членистоногие, актиномицеты, клещи, насекомые, птицы и грызуны. Эти вредные организмы зачастую воздействуют на зерно совместно. Их экологическое родство, поддерживаемое некоторыми другими сочетаниями переменных в сложном процессе ухудшения качества зерна, с зерном развивается во времени и между ними. Температура, кислород, углекислый газ, влага, побочные продукты биологической жизнедеятельности, системы аэрации и структура зернохранилища относятся к абиотической среде (рис. 2).

Выходящий воздух

Компоненты зерновой массы

Биотические

- зерно

- насекомые и клещи

- микрофлора

Абиотические

- пыль и инородные примеси

- межзерновое пространство

- водяной пар

- структура зернохранилища

- система аэрации

Рисунок 2 - Биотические и абиотические компоненты экосистемы зерна в бункере с системой аэрации 33

В процессах аэрируемого хранения кондиционного зерна воздух перемещается в межзерновом пространстве с основной целью поддержания равномерной влажности и/или температуры по всему объему зернохранилища. Это также ограничивает активность грибков на любых влажных участках и снижает скорость саморазложения зерна. Используя аэрацию, можно обеспечить безопасное хранение зерна с 1.. .2 % влажности выше, чем обычно, что считается безопасным для хранения. Аэрация используется для предотвращения накопления миграции влаги из теплых слоев в холодные.

Поскольку аэрация зерновых масс воздухом с различными параметрами может оказывать разное воздействие на ее микроклимат, она может применяться для решения различных технологических задач, в основе которых лежат сложные физические процессы, преимущественно связанные с тепломассопереносом. Анализ современных отечественных и зарубежных технологий обработки зерна и подготовки семян, а также многолетние экспериментальные исследования позволили определить совокупность технологических задач аэрирования зерна на различных этапах обращения с ним.

Проведенный анализ технологических задач сохранности зерна позволил выявить 16 самостоятельных операций аэрирования зерна в поточной технологии поступления комбайнового зерна на ток, временного его хранения, обработки и длительного хранения кондиционного зерна (рис. 3).

Многообразие решаемых задач аэрированием зерна несравнимо по сложности ни с одной другой технологической операцией обработки зерна, включая высокотемпературную сушку и операции очистки и предпосевной подготовки семян. Существенно усложняют процесс аэрации два фактора:

- зерновая масса представляет собой чрезвычайно сложную экологическую систему, включающую биотические и абиотические компоненты;

- климатические условия окружающей среды, влияющие на состояние зерновой массы и меняющиеся в течение суток параметры атмосферного воздуха, применяемого в процессе аэрации.

В процессе хранения происходит ухудшение химических свойств зерна, например окисление жиров и потеря витаминов. Эти процессы очень медленные и иногда незначительны при низких температурах. Скорость химических реакций в хранящемся зерне уменьшается вдвое при каждом снижении температуры на 10 °С. Поэтому необходимо хранить зерно при пониженных температурах.

Рисунок 3 - Технологические задачи сохранности зерна, решаемые аэрированием

Зерно в хранилище, хотя и является живым компонентом экосистемы зерновой массы, фактически находится в состоянии покоя, в котором все биотические процессы незаметно замедляются. Это состояние покоя должно поддерживаться как можно дольше, поскольку активация жизненных процессов приводит к потере жизнеспособности, а затем к ухудшению качества. Таким образом, низкие температуры окружающей среды, вводимые в зерновую массу путем аэрации, очень полезны для поддержания зерна в состоянии покоя, что является основой для поддержания качества зерна в течение длительных периодов хранения.

Известные концепции охлаждения зерна базируются в основном на принципе прохождения холодного фронта сквозь высоту зернового слоя до момента наступления порчи вышележащих слоев при восходящем воздушном потоке, при этом многообразие технологических задач сохранности зерна практически не принимается во внимание [17-19].

Сложившие подходы оптимизации аэрирования зерна охлаждением существенно усложняют управление аэрационными системами при выполнении разных задач сохранности зерна, а также проектирование и выбор технических систем аэрирования.

Аэрация зерна часто применяется для предотвращения порчи свежеубранного зерна с высоким содержанием влаги перед искусственной сушкой, особенно когда производительность сушилок недостаточна. Аэрация свежеубранного зерна в основном используется в умеренном климате и предназначена для его временного хранения, пока зерно не будет высушено. Она направлена на сохранение качества зерна и предотвращение его порчи. Временное хранение влажного зерна без снижения его качества позволит продлить период сушки на несколько недель и тем самым обойтись без высокопроизводительных сушилок зерна, которые намного дороже, чем оборудование для аэрации зерна и емкости для временного хранения.

Во влажном зерне увеличивается интенсивность дыхания, отчасти из-за зерна, но в основном из-за метаболизма микрофлоры. Дыхание приводит к некоторой потере сухого вещества и вызывает биологическое самосогревание. Аккумулирующееся тепло в объеме насыпи может доходить до 60 °С, что создает резкие температурные градиенты между теплым зерном и прохладной средой. Неравномерное распределение температур в зерновом объеме обусловливает миграцию в нем влаги, а следовательно, и развитие микроорганизмов, плесени, насекомых и способствует ухудшению условий хранения.

Уменьшить развитие вредных микроорганизмов в комбайновом зерне, поступающем с поля, можно путем выделения из зерновой массы мелких и легких примесей, на которых концентрируются микроорганизмы. В практике часто пренебрегают эту операцию.

Известны исследования фракционирования зерна решетами для выявления содержания микроорганизмов во фракциях (табл.) [17, 20].

Таблица

Плотность грибов рода Aspergillus и Pénicillium во взятых выборках и фракциях, разделенных на решетах (влажность 17,6 %, температура 22.. .25 °С) (в тыс/г)

Выборки и решетные фракции Плотность перед хранением Длительность хранения, сут

5 10 15

Средняя проба (из комбайнового материала) 0,01 1,8 164 1130

Сорные семена 0,12 3,9 200 690

Травмированные семена 0,55 27,0 303 2430

Проход через решето с 01 мм (отход) 3,00 122,0 1160 2750

Проход через решето 1,7*20 мм (отход) 1,00 46,0 761 2530

Сход с решета 1,7*20 мм (основное зерно) 0,04 1,0 110 780

Сход с решета 2,2*20 мм (основное зерно) 0,01 0,8 87 490

Сход с решета 2,5*20 мм (основное зерно) - 0,8 65 270

Анализ таблицы показывает, что на развитие микрофлоры, а следовательно, и на сохранность зерна существенное влияние оказывает предварительная очистка зерна, при которой

можно выделить мелкие примеси (проход через решето 1,7*20 мм решето с 01 мм), а также технологии уборки, влияющие на процентное содержание битых зерен, и агротехника выращивания, от которой зависит содержание сорных семян в зерне.

Системы аэрации зерна в отечественном зернопроизводстве, а также за рубежом применяют для сушки зерна в напольных сушилках и бункерах. Основными причинами применения аэрационных сушилок являются:

- меньшие инвестиционные вложения и эксплуатационные расходы в сравнении с высокотемпературными сушилками;

- возможность обеспечения щадящих режимов сушки, что особенно важно для мелкосе-мянных культур с высокой засоренностью.

Нормы аэрации в аэрационных сушилках зависят от температуры и влажности воздуха и обычно в 15.. .25 раз они выше, чем при охлаждении зерна.

Небольшой, но значительный эффект сушки (удаление до 2 % влаги) может быть получен при длительной аэрации в процессе охлаждения больших объемов зерна. Снижение влажности зерна в процессе аэрационного охлаждения отражается в соответствующей потере веса и часто может вызывать противоречия при реализации зерна.

В аэрационной сушке в регионах с повышенной влажностью воздуха и с низкими температурами рекомендуется подогревать аэрируемый воздух на 5.10 °С, что позволяет уменьшить относительную влажность воздуха до 65 % и, следовательно, повысить его потенциал сушки.

В процессе аэрационной сушки подогретым воздухом часто возникает проблема высокой неравномерности сушки по толщине слоя зерна и появляется необходимость в снижении неравномерности сушки. Для решения данной проблемы можно рекомендовать уменьшение толщины высушиваемого слоя зерна или применить переменный режим сушки, в соответствии с которым зерно периодически аэрируют нагретым и холодным воздухом. В этом случае процесс сушки становится более мягким, что особенно важно при доработке влажного зерна с примесью недозревшего. Такой режим позволяет в два раза сократить потребное число воздухоподогревателей для обслуживания одной и той же площади напольных сушилок.

Аэрационную сушку зерна в нашей стране, а также в странах ЕС обычно проводят в напольных сушилках, а в США, Австралии доминируют сушилки бункерного типа. Напольные сушилки в сравнении с бункерными являются более универсальными, но имеют некоторые недостатки:

- цикличность работы, что затрудняет их использование в поточном производстве;

- длительность загрузки и выгрузки (до 30 % рабочего времени);

- конструкция затрудняет проведение профилактической санитарной очистки.

Механизировать загрузку и выгрузку зерна в напольных сушилках можно с помощью

системы ленточных и скребковых транспортеров. Однако эти системы могут существенно повысить себестоимость самих сушилок. Альтернативным решением может быть использование автомобилей-самосвалов и самоходных зернопогрузчиков. В этом случае напольные перфорированные покрытия должны выдерживать нагрузку транспортных средств.

Независимо от технологических задач, решаемых путем аэрирования, обобщенной целью является сохранение качества и уменьшение потерь зерна, улучшения условий и поддержание благоприятной среды для сохранности зерна в процессе послеуборочной обработки и хранении [21, 22].

Технологические процессы сохранности зерна путем аэрирования основываются на направленном воздействии воздушным потоком на экологию зерновой массы (рис. 4).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рисунок 4 - Воздействие аэрируемого воздушного потока на зерновую массу

Воздействие воздушным потоком на зерновую массу позволяет решать 16 технологических задач (рис. 3), а в некоторых - и их совокупности в зависимости от физических свойств массы аэрируемого зерна и параметров воздуха.

Главным технологическим параметром процесса аэрирования зерна являются нормы аэрации, которые главным образом зависят от выполняемых технологических задач (рис. 5).

I

Минимум для сушки подогретым воздухом

Минимум для сушки естественным воздухом

Аэрационное охлаждение

поддержка оптимального микроклимата зерновой массы

Рисунок 5 - Нормы аэрации зерновых масс в зависимости от выполняемых технологических задач

Из приведенной выше диаграммы можно в первом приближении определить нормы аэрации зерна. Однако выбор ее реальных значений для решения конкретной технологической задачи может вызывать трудности, так как на диаграмме указаны предельные значения, отношение которых доходит до двух. Иначе говоря, в каждом конкретном случае требуется дополнительные знания для оптимального выбора нормы аэрации, зависящие от выполняемой технологической задачи, состояния зерновой массы и параметров воздуха.

Гигроскопические свойства зерна характеризуют возможность поглощения и выделения зерном водяных паров и являются физическим критерием возможности аэрирования зерна при решении любой технологической задачи. Давление паров воздуха в межзерновом пространстве в зерновой массе достигает состояния равновесия с давлениями паров влажного зерна. Равновесное содержание влаги зерна злаков определяется как содержание влаги в материале после того, как он подвергался воздействию определенной воздушной среды в течение бесконечно длительного периода. Равновесная влажность зерна зависит от относительной влажности воздуха и температурных условий окружающей среды, а также от вида, сорта и зрелости зерна. Для расчетов систем аэрации и сушки следует учитывать статическую и динамическую равновесные влажности [22, 23].

30

25

20

15

3

2

0.5

В процессе аэрирования зерна чрезвычайно важно правильно оценить потенциальные возможности применения аэрации зерна, зависящие от насыщения воздуха водяными парами (рис. 6).

Воздух окружающий зерновку

Влага проникающая в зерновку = давлению водяного пара воздуха

• температура

• относительная влажность

Зерновка

Влага, выходящая из зерновки = давлению водяного пара в зерновке

• влажность

• температура

• тип и состояние зерна

Рисунок 6 - Взаимодействие водяных паров воздуха и зерновки и факторы на них влияющие

Если давление водяного пара воздуха превышает давления пара в зерне, то влага поступает в зерно и происходит его увлажнение. Если давление пара воздуха и пара в зерновке одинаково, то наступает состояние равновесной влажности. В случае если давление водяного пара в зерне выше, чем давление водяного пара окружающего воздуха, влага из зерна испаряется в окружающий воздух межзернового пространства и происходит сушка.

Высокие значения относительной влажности для основных злаковых культур - 75 % и выше - существенно ограничивают потенциальные возможности не только сушки зерна аэрированием, но и его охлаждения, так как при этом может происходить увлажнение зерновой массы.

Одним из решений для охлаждения зерна при высокой относительной влажности атмосферного воздуха является применение систем с искусственно охлажденным и обезвоженным воздухом.

Таким образом, проведенные исследования позволили определить основные проблемы, ограничивающие технологическую эффективность аэрирования зерна, а также выявить перспективные направления развития систем аэрации.

Заключение

1. Аэрация зерна является универсальным технологическим процессом, который может быть интегрирован в поточные технологии обработки зерна и подготовки семян при решении около 16 различных технологических задач сохранности качества зерна и посевных свойств семян.

2. Аэрация зерна - широко используемый и самый безопасный процесс сохранения зерна без использования химикатов. Однако, если специалисты по обработке зерна не имеют необходимых знаний и навыков по планированию и эксплуатации систем аэрации, эта технология не может быть успешно внедрена и эффективно использоваться.

3. Аэрирование зерна атмосферным воздухом может эффективно применяться для сушки зерна начальной влажностью около 20 % в напольных сушилках и бункерах по следующим причинам:

- меньшие инвестиционные вложения и эксплуатационные расходы в сравнении с высокотемпературными сушилками;

- возможность обеспечения щадящих режимов сушки, что особенно важно для мелкосе-мянных культур с высокой засоренностью.

4. Сушка зерна аэрированием подогретым атмосферным воздухом на 5 °С в последнее время находит все более широкое применение в сельском хозяйстве и является экономически эффективной.

Для аэрационной сушки характерна высокая неравномерность, которая зависит от ее режима, влажности зерна, температуры нагретого воздуха, вида культуры, толщины слоя зерна.

При сушке зерна повышенной влажности надо уменьшить толщину слоя и температуру теплоносителя, применить переменный режим подачи воздуха. При сушке пленчатых культур толщина слоя может быть в полтора-два раза большей.

5. Важной технологией послеуборочной обработки зерна является разработка аэрацион-ных адаптеров, легко агрегатируемых с имеющимися в хозяйствах зернохранилищами горизонтального и бункерного типа.

Библиография

1. Encyclopedia of grain science. Edited by Colin Wrigley. Elsevier Academic Press. - 2022. - 1392 p.

2. Storage of Cereal Grains and Their Products. Edited by Kurt A. Rosentrater. Published by Elsevier Inc. in cooperation with Cereals & Grains Association. - 2022. - 737 p.

3. Гордеев А.В., Бутковский В.А., Алтухов А.И. Российское зерно-стратегический товар XXI века.

- М.: ДеЛи принт, 2007. - С. 472.

4. Иванов Н.М. Технологии и техника для послеуборочной обработки зерна и семян: монография / Н.М. Иванов, НИ. Стрикунов, СВ. Леканов; СФНЦА РАН. - Новосибирск: Изд-во СФНЦА РАН, 2021.

- 277 с.

5. Стрикунов Н.И., Леканов С.В. Технологические основы компоновки оборудования семяочи-стительных линий // Вестник Алтайского гос. аграр. ун-та. - 2022. - № 1 (207). - С. 99-104. - DOI: 10.53083/1996- 4277-2022-207-1-104-108.

6. Смелик В.А., НовиковМ.А., Перекопский А.Н. и др. Послеуборочная обработка зерна и семян в условиях регионов повышенного увлажнения: монография. - СПб.: СПбГАУ, 2023. - C. 162.

7. Галкин В.Д., Хандриков В.А., Хавыев А.А. Сепарация семян в вибропневмоожиженном слое: технология, техника, использование: монография. - Пермь: ИПЦ «Прокростъ», 2017. - С. 170.

8. Фейденгольд В.Б., Алексеева Л.В., Закладной Г.А. и др. Меры борьбы с потерями зерна при заготовках, послеуборочной обработке и хранении на элеваторах и хлебоприемных предприятиях // Меры борьбы с потерями зерна при заготовках, послеуборочной обработке и хранении на элеваторах и хлебоприемных предприятиях. - М.: ДеЛи принт, 2007. - 302 с.

9. Цык В.В. Активное вентилирование зерна и семян: лекция. - Горки: Изд-во Белорусской гос. с.-х. академии, 2016. - 24 с.

10. Аммосов И.Н., Дринча В.М., Борисенко И.Б. Технологические аспекты подавления насекомых-вредителей зерна аэрированием // Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса: Наука и высшее профессиональное образование. - 2022. - № 2 (66). - С. 537-544.

11. Robinson R.N., Hukill W.V., Foster G.H. Mechanical Ventilation of Stored Grain. Agricultural Engineering. - 1951. - Vol. 32. - P. 606.

12. Hukill W.V. Grain Cooling by Air. Agricultural Engineering.- 1953. - Vol. 34. - P. 456.

13. Theimer Otto F. Ventilation of Grain Storages. Agricultural Engineering. - 1951. -Vol. 32. - P. 106.

14. Navarro S., Noyes R. The mechanics and physics of modern grain aeration management // CRC Press LLC. - 2012. - P. 647.

15. Дринча В.М., Цыдендоржиев Б.Д. Основные концептуальные положения активного вентилирования зерна // Труды Орловского ГАУ. - 2010. - № 2. - С. 36-39.

16. Шибаев П.Н., Карпов Б.А. Активное вентилирование семян. - М.: Россельхозиздат, 1969. -

112 с.

17. Трисвятский Л.А. Хранение зерна: учебник для студентов высших учебных заведений, обучающихся по спец. «Хранение и технология переработки зерна». - М.: АльянС, 2017. -350 с.

18. Ziggers D. Fighting fungi in grain storage preserves cereal quality // Feed technology. International feed production and technology. - 2009. - Vol. 13, № 3. - P. 14-16.

19. Аммосов И.Н., Дондоков Ю.Ж., Юсупов Ш. Т. и др. Исследование сыпучести зерна и разработка универсального аэратора колонкового типа // Вестник ВСГУТУ. - 2024. - № 2 (93). - С. 82-91

20. Юкиш А.Е., Ильина О.А. Техника и технология хранения зерна. - М.: ДеЛи Принт, 2009. -

718 с.

21. Дринча В.М., Цыдендоржиев Б.Д. Технологические принципы бункерной сушки зерна // Тракторы и сельскохозяйственные машины. - 2011. - № 3. - С. 38-41.

22. Птицын С.Д. Зерносушилки. Технологические основы, тепловой расчет и конструкции. - М.: Машиностроение, 1966. - С. 212.

23. Bala B.K. Drying and Storage of Cereal Grains. John Wiley & Sons Ltd, 2017. - 354 p.

Bibliography

1. Encyclopedia of grain science. Edited by Colin Wrigley. Elsevier Academic Press. - 2022. - 1392 p.

2. Storage of cereal grains and their products. Edited by Kurt A. Rosentrater. Published by Elsevier Inc. in cooperation with Cereals & Grains Association. - 2022. - 737 p.

3. GordeevA.V., Butkovskiy V.A., AltukhovA.I. Russian grain is a strategic commodity of the 21st century. Moscow: DeLi print Publishing House, 2007. - 472 p.

4. Ivanov N.M., Strikunov S.V., Lekanov N.M. et al. Technologies and equipment for post-harvest processing of grain and seeds: monograph. SFSCA RAS. - Novosibirsk: SFSCA RAS, 2021. - 277 p.

5. Strikunov N.I., Lekanov S.V. Technological foundations of layout of seed cleaning line equipment // Bulletin of Altai State Agrarian University. - 2022. - N 1 (207). - P. 99-104. - DOI: 10.53083/1996- 42772022-207-1-104-108

6. Smelik V.A., Novikov M.A., Perekopskiy A.N. et al. Post-harvest processing of grain and seeds in regions with high moisture: monograph. - SPb.: SPbSAU, 2023. - 162 p.

7. Galkin V.D., Khandrikov V.A., Khavyev A.A. Separation of seeds in vibratory pneumatic fluidized bed: technology, equipment, use: Monograph. - Perm: Prokrost Publishing Centre, 2017. - 170 p.

8. Feidengold V.B., Alekseeva L.V., Zakladnoy G.A. et al. Measures to combat grain losses during harvesting, post-harvest processing and storage at elevators and grain receiving enterprises. - M.: DeLi print Publishing House, 2007. - 302 p.

9. Tsyk V.V. Active ventilation of grain and seeds: Lecture. Gorki: Belarusian State Agricultural Academy, 2016. - 24 p.

10. Ammosov I. N., Drincha V. M., Borisenko I. B. Technological aspects of insect pest suppression in grain by aeration // Izvestia of the Lower Volga Agro-University Complex: Science and Higher Professional Education. - 2022. - N 2 (66). - P. 537-544.

11. Robinson R. N., W. V. Hukill, and G. H. Foster. Mechanical Ventilation of Stored Grain. Agricultural Engineering. - 1951. - Vol. 32. - 606 p.

12. Hukill W.V. Grain Cooling by Air. Agricultural Engineering. - 1953. - Vol. 34.- 456 p.

13. Theimer Otto F. Ventilation of Grain Storages. Agricultural Engineering. - 1951. - Vol. 32. - 106 p.

14. Navarro S., Noyes R. The mechanics and physics of modern grain aeration management // CRC Press LLC. - 2012. - 647 p.

15. Drincha V.M., Tsydendorzhiev B.D. Basic conceptual provisions of active grain ventilation // Proceedings of the Oryol State Agricultural University. - 2010. - N 2. - P. 36-39.

16. Shibaev P.N., Karpov B.A. Active ventilation of seeds. - M.: Rosselkhozizdat Publishing House, 1969. - 112 p.

17. Trisvyatskiy L.A. Grain storage: a textbook for students of higher educational institutions majoring in "Storage and grain processing technology". - M.: AlyanS Publishing House, 2017. -350 p.

18. Ziggers D. Fighting fungi in grain storage preserves cereal quality // Feed technology. International feed production and technology. - 2009. - Vol. 13, N 3. - P. 14-16.

19. Ammosov I.N., Dondokov Yu.Zh., Yusupov Sh.T. et al. Study of grain flowability and development of a universal column-type aerator // ESSUTM Bulletin- 2024 - N 2 (93). - P. 82-91.

20. Yukish A.E., Ilyina O.A. Equipment and technology of grain storage. - M.: DeLi Print Publishing House, 2009. - 718 p.

21. Drincha V.M., Tsydendorzhiev B.D. Technological principles of bunker drying of grain // Tractors and agricultural machinery. - 2011. - N 3. - P. 38-41.

22. Ptitsyn S.D. Grain dryers. Technological principles, thermal calculation and designs. - M.: Mashi-nostroenie Publishing House, 1966. - 212 p.

23. Bala B.K. Drying and Storage of Cereal Grains. John Wiley & Sons Ltd, 2017. - 354 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.