+7 (499) 394-01-72

Контроль и мониторинг температуры зерна: залог сохранности его качества

В последнее время в зернопроизводстве из-за нарушений технологии существенно снизилось качество зерна. В процессе его послеуборочной обработки и при хранении постоянно присутствуют риски миграции влаги, активности плесеней и насекомых, развития микотоксинов.

Одним из основных параметров, определяющих состояние зернового материала и процессов, происходящих в нем, помимо влажности, является температура. Семенное зерно теряет всхожесть значительно раньше, чем продовольственное или фуражное свои свойства. В большинстве хозяйств этот факт не принимается во внимание. Изменить влажность зерна технологически намного сложнее и дороже, чем температуру. Во избежание потерь в хозяйствах прибегают к вентилированию. При этом используют сравнительно дешевые устройства. В некоторых случаях, особенно в климатических зонах с повышенной влажностью и температурой воздуха, применяют установки искусственного охлаждения зерна, которые позволяют получать воздух с низкой температурой и низкой относительной влажностью. Как сохранить зерно качественным, попробуем разобраться.

 

 

 

 

В. М. Дринча,д. т. н., профессор, заслуженный изобретатель России,
руководитель Агроинженерного инновационно-исследовательского центра (г. Москва)

 

Осуществлять постоянный температурный контроль и мониторинг зерна не обходимо по многим причинам. В частности, понижение температуры зернапродлевает период его безопасного хранения. Уменьшает потери всхожести, развития насекомых, микотоксинов и других вредителей, сохраняет хлебопекарные качества, снижает равновесную влажность зерна, что также способствует увеличению сроков хранения.Кроме этого, низкая температура способствует длительному хранению зерна при более высокой влажности. С другой стороны - высокие температуры теплоносителя (воздуха) в сушилках непрерывного действия дезинфицируют зерно. Но после того, как оно естественно остывает, происходит интенсивное заражение вредителями и болезнями.

При температуре превышающей 40ºCбольшинство насекомых погибает в течение дня. Большинство насекомых наиболее интенсивно развиваются при температуре 25–33ºC, другие - при температуре ниже 15ºC. Однако каландрины (зерновые долгоносики) могут медленно развиваться и при температуре 12ºC.

При температуре меньше 5ºCнасекомые перестают питаться и медленно погибают. Но во влажном зерне количество клещей и грибов может увеличиваться (хотя очень медленно).

Наиболее вероятное образование микотоксинов происходит при температуре в диапазоне 15ºCи 25ºC.

При этом следует отметить, что при высоких температурах и высокой влажности в зерне снижается не только его качество, но и растет активность (дыхание), теряется сухой вес. (См. табл.1).

 

 

 

Таблица 1. Потеря сухого вещества (%) в пшенице в течение 160 часов

 

Активность

воды, аw

Температура, ºC

15

20

25

30

35

0,80

0,007

0,020

0,039

0,061

0,133

0,85

0,018

0,027

0,130

0,161

0,372

0,90

0,085

0,226

0,436

0,347

0,774

0,95

0,517

0,762

1,210

1,187

1,239

*при выделенных значениях наблюдается появление плесени

 

При появлении проблем хранения зерна независимо от их причин в критической области зерновой массы всегда происходит повышение температуры. Раннее выявление этих проблем, до появления потерь зерна, обычно осуществляют при помощи систем мониторинга температур зерна.

Активность плесеней.В каждом зерне в некотором количестве присутствуют различные виды плесеней. Влага и температура стимулируют их рост и приводят к снижению качества хранения. Перегрузка зерна, как один из способов борьбы с плесенью, способствует образованию микротрещин на зерновках, которые в 15 раз сильнее подвержены поражению плесенью, чем здоровое зерно.

Насекомые. Жизнедеятельность насекомых всегда повышает температуру хранения зерна. Более теплая его часть может превратиться в очаг развития насекомых. Для их уничтожения могут применяться фумиганты, затраты на которые можно сократить за счет тщательного мониторинга температуры зерна. Плотность заражения насекомыми и их воспроизводство увеличиваются во влажном зерне. В процессе поедания зерновок насекомые выделяют в больших количествах тепло и энергию, способствующие постоянному увеличению их массы. Однако, практически все насекомые переходят в состояние покоя при сравнительно низких температурах.

Миграция влаги.Даже если зерно в хранилище засыпано с однородной температурой и влажностью, холодные ночи и теплые дни могут привести к перемещению воздуха в зерновой массе. Эти конвекционные потоки переносят влагу, образуя зоны неоднородные по температуре и влажности. В областях с повышенной влажностью и температурой повышается дыхание, а, следовательно, и дополнительно выделяется тепло.

Комбинация факторов конвекционных потоков и дыхания зерна может привести к росту грибов, и привести к серьезным потерям, если зерно не подвергнуть вентилированию, которое выравнивает влажность и температуру.

Одним из эффективных приемов, позволяющих «вывести» тепловой фронт из хранилища, а также обеспечить условия безопасного хранения без перегрузки из бункера в бункер является вентилирование.

В зависимости от конструктивных особенностей вентиляционных систем следует обращать внимание на вероятностные застойные зоны, появляющиеся из-за неравномерного распределения скоростей продувки зернового массива, естественных конвекционных потоков и других факторов. (Рис. 1).

 

 

а                                                                      б

Рис. 1. Вероятностные застойные зоны в хранилищах: а – напольном; б – бункерном

 

Температура зерна в застойных зонах обычно выше, чем в остальном зерне. В связи с этим ее контроль в этих зонах должен проводиться в обязательном порядке.

Для эффективного управления вентиляторами следует применять термометры для температуры отработанного воздуха и воздуха окружающей среды. Термометры типа «max-min» особенно удобны оператору, так как они показывают крайние значения температур на протяжении заданного времени.

Следует отметить, что без вентилирования зерна практически не удается избежать его перегрузки из бункера в бункер. В процессе однократной перегрузки теряется около 0,5 % зерна вследствие невидимых внутренних повреждений, часть пропадает из-за дробления, а также уменьшается ресурс эксплуатируемого зернового оборудования.

Измерение температуры зерна. Конструктивно контроль температуры зерна может осуществлятьсяразличными способами.

При ручном управлении применяют специально разработанные термоштанги, погружаемые в зерновую насыпь на глубину до 3,5 м. (Фото 1).

 

 

Фото 1. Общий вид термоштанги с цифровым электронным блоком

 

Измерительный блок термоштанги имеет два цифровых табло, верхнее (оut) показывает температуру, измеряемую датчиком, расположенным в измерительной головке, нижнее (in) показывает температуру окружающей среды (датчик расположен внутри измерительного блока)

Зонд погружается в зерно или другой измеряемый продукт и выдерживается в нем не менее 5 мин., затем с помощью штекера измерительный блок подключается к зонду. Включается питание и снимаются показания с цифровых индикаторов.

Термоштанги позволяют проводить измерения температуры при глубине насыпи до 2,0 м и до 3,5 м соответственно.

Второй способ является дистанционным - (типа ДКТЭ-2) с переносным измерительным прибором, т. е. когда температуру измеряют непосредственным подключением прибора к термоподвеске.

Термоподвески с термодатчиками рекомендуется в обязательном порядке устанавливать в бункерах объемом 500 т и больше. В бункерах без подвесок следует устанавливать термометрические зонды.

Качество контроля температуры зерна в хранилище и обнаружения очагового самосогревания оценивается по трем основном показателям:

- количество точек контроля в расчете на единицу объема продукта;

- точность измерения температуры непосредственно в контролируемых точках и передачи этой информации пользователю;

- возможность накопления, хранения и анализа информации об изменении температуры по объему хранилища и во времени.

Третий способ - дистанционный - с использованием централизованного пульта контроля температуры.

Низкая теплопроводность зерновой массы способствует накоплению тепла в отдельных ее участках и провоцирует спонтанное развитие процессов, приводящих к количественным и качественным потерям продукта, к возможности загорания и взрыва образующейся смеси газов и пыли.

Периодичность температурного контроля хранимого сухого зерна рекомендуется проводить не реже одного раза в две недели.

Для измерения температуры зерна в процессе сушки существует один из точных способов его определения путем отделения теплоносителя или воздуха от зерна. (Фото 2).

 

 

Фото 2. Измерение температуры зерна в процессе его сушки

 

Пробу зерна извлекают из сушилки в отдельную емкость, после чего дают ей на протяжении нескольких минут отстояться с целью стабилизации ее влажности. При этом важно, чтобы образец был взят из наиболее горячих мест в сушилке. В шахтных сушилках наивысшую температуру зерно приобретает после прохождения нижней тепловой секции.

Применение систем контроля и мониторинга температуры зерна позволяет получить точную информацию по температуре в различных точках зерновой насыпи. Эти данные необходимы для анализа ситуации как при краткосрочном, так и при долгосрочном хранении. Кроме того, они помогают прослеживать и накапливать значения динамики изменения температуры для точной интерпретации любых изменений, происходящих в зерновой массе вентилирования, сушки и других обработок; получать информацию об отклике зерновой массы на изменение параметров вентиляции и сушки; предотвратить потерю энергии; уменьшить количество перегрузок зерна из бункера в бункер или избежать их полностью; выявить появление и развитие плесени; определить активность насекомых. После проведения фумигации системы контроля температуры зерна могут быть использованы для оценки результатов обработки.

Таким образом, контроль и мониторинг температуры зерна является наиболее дешевым и оперативным способом определения технологически важных изменений в зерне и является неотъемлемой частью работ в процессе послеуборочной обработки и хранения зерна.

Даже если зерно хранится при холодных температурах, повышение температур в отдельных очагах представляет потенциальную опасность количественных и качественных его потерь.