Вентилирование зерна вертикальными колонками

Вентилирование зерна вкручивающимися колонками

После перехода к рыночной экономике в начале 90-х годов прошлого века на базе коллективных хозяйств появились десятки тысяч фермерских и других мелких хозяйств, которые в подавляющем большинстве оказались без элементарной материальной базы приема и сохранения урожая. В результате чего во многих случаях потери зерна при послеуборочной обработке и хранении достигают до 30% и более. Нередки случаи, когда при затяжной дождливой погоде из-за отсутствия средств временного хранения и обработки на току влажного вороха в хозяйствах – в поле оставляют сотни гектаров.

Почему необходимо вентилировать зерно? Вентилирование зерна позволяет сохранить его качество в процессе хранения. Оно стабилизирует температуру и влажность зерна, препятствует локальному росту температур или появлению очагов самосогревания, а также миграции влаги.

Зернопроизводители, переработчики вентилируют зерно по ряду причин:

• сохранение качества зерна;
• подсушивание и управление влажностью зерна;
• продление периода безопасного хранения влажного зерна;
• уменьшение конденсации и коркообразования;
• исключение очагов самосогревания;
• понижение температуры и влажности;
• сохранение всхожести семян;
• контролирование активности насекомых;
• препятствование образованию плесени и прорастанию;
• удаление веществ оставшихся после химической обработки зерна.

В целом, системы вентилирования зерна по функциональному предназначению могут быть разделены на четыре основных класса:

1. охлаждение;
2. поддержание сохранности зерна или профилактическое вентилирование;
3. подсушка;
4. промораживание.

Охлаждение

Зерно от комбайнов обычно поступает в хранилища или на послеуборочную обработку при температуре 20°С или более. При таких температурах даже сухое зерно подвержено проблемам, связанным с насекомыми и миграцией влаги внутри зерновой массы.

Зерно должно быть быстро охлаждено путем продувки прохладного воздуха через более теплую зерновую массу. Риски потери качества зерна уменьшаются с понижением его температуры. Обычно развитие зерновых вредителей в зерновой массе приостанавливается при температурах 15…10°С.

Первая задача при охлаждении зерна состоит в быстром понижении его температуры до 15°С с целью предотвращения развития жука-мукоеда суринамского. Вторая задача состоит в понижении его температуры до 12…10°С для предотвращения развития всех других насекомых.

При низких нормах вентиляции (10 куб.м/ч на тонну зерна) холодный фронт в зерновой массе перемещается медленно и в течение 8…12 дней зерно равномерно охлаждается. При повышенных нормах вентиляции (20 куб.м/ч на тонну и более) зерно может быть охлаждено в течение нескольких часов (рис. 1).

Рисунок 1. Изменение температуры зерна (влажность 19%, исходная его температура доходила до 30°С) на расстоянии 1 метра от вертикальной вкручивающейся колонки.

При охлаждении зерна вентилированием, главная задача состоит в его сохранности, особенно зерна нестойкого для хранения, имеющего повышенную влажность.

Специалисты не используют многие возможности для охлаждения из-за неправильного понимания условий передачи влаги воздуха охлаждаемому зерну. Многие считают, что влажный воздух при вентилировании приводит к увлажнению зерна. В действительности, если продувать зерно более прохладным воздухом (Δt≥4…6°С), то увлажнения практически не происходит.

Увлажнение зерна от продуваемого воздуха происходит только в случаях при некоторой комбинации следующих факторов:

• излишне высокие нормы вентилирования;
• очень сухое зерно;
• конденсация вокруг каналов в весеннее время;
• попадание осадков в незакрытые, установленные вне хранилища вентиляторы;
• конденсирующийся туман.

С увеличением разности температур воздуха и зерна скорость охлаждения постепенно увеличивается.

Рекомендуемые периоды вентилирования для охлаждения зерна:

1. Непрерывная вентиляция на протяжении первых двух дней.
2. Охлаждение зерна ниже 15°С в течение 2-х недель после загрузки с применением дифференциального термостата для управления вентиляторами или с включенными вентиляторами только ночью.
3. Охлаждение зерна ниже 10°С в течение 6 недель после загрузки. На этой стадии применение термостатов является существенным.

Вентилирование зерна теплым воздухом приводит к потерям электроэнергии, а в некоторых случаях к выпадению конденсата и снижению качества зерна.

В процессе охлаждения путем вентилирования следует [3,5]:

• измерять температуру и влажность зерна по всей высоте зернового слоя;
• определять скорость воздушного потока над поверхностью зернового слоя;
• проверять частоту и направление вращения вентилятора;
• проверять забитость перфорированного участка канала.

Поддержание сохранности зерна

Профилактическое вентилирование проводят при длительном хранении зерна (более 6 месяцев) с пониженной влажностью с целью предотвращения возможного самосогревания, замены воздуха в межзерновом пространстве с амбарным запахом на свежий воздух и для устранения неравномерного распределения влаги.

При кратковременном хранении зерна с повышенной влажностью профилактическое вентилирование осуществляют для предотвращения повышения биологической активности зерновой массы, развития насекомых и плесневых грибов и появления очагов самосогревания.

Наиболее эффективно профилактическое вентилирование проводить при сухом и холодном воздухе.

Подсушка

Сушка зерна вентилированием применяется довольно часто в практике, так как позволяет постепенно снижать его влажность, ускоряет процесс послеуборочного дозревания, повышает всхожесть и энергию прорастания и уменьшает потери веса зерна при хранении [2,4,6].

Практический опыт показывает, что зерно влажностью 15% обычно теряет 0,25-0,5% в течение 150-300 часов вентиляции с прохладным воздухом при оптимальных нормах вентиляции.

Зерно с влажностью меньшей 18% можно охладить перед сушкой с целью предотвращения развития грибов. Если влажность зерна превышает 18% его следует подвергать сушке немедленно с целью предотвращения образования одного из самих распространенных микотоксинов «Оксратоксина А».

Перспективным направлением повышения эффективности сушки вентилированием является подогрев наружного воздуха на 5…10°С.

Промораживание

Промороженным считается зерно, имеющее отрицательные температуры, при которых оно переходит в состояние анабиоза и происходит уничтожение вредителей урожая.

В морозную погоду зерно можно охладить до минусовой температуры. При температуре порядка 10°С большинство зерновых насекомых прекращает спаривание и откладку яиц, насекомые малоподвижны и плохо питаются. При температуре 0°С наступает глубокое окоченение вредителей, а при отрицательной температуре наступает их гибель.

Накапливать холод в зерновых насыпях очень важно в районах, где периоды морозной погоды непродолжительны и часто перемежаются оттепелями, и естественным путем зерно не всегда охлаждается до отрицательных температур. При умелом использовании естественных холодов зимнего периода можно даже в районах крайнего юга переводить зерно в состояние анабиоза, исключить развитие, размножение, питание насекомых и клещей, уничтожить вредителей во всех стадиях их развития [1].

В настоящее время существует большой арсенал типов вентиляционных устройств, но наиболее простыми и дешевыми из них являются вкручивающиеся вентиляционные колонки (ВВК), включающие колонку с перфорированной нижней частью, вентилятор и ручку для вкручивания (фото. 1).

Фото 1. Общий вид вкручивающихся вентиляционных колонок: слева — в зерновой массе; справа — колонка в сборе.

За кажущейся простотой вкручивающихся вентиляционных колонок скрыты их большие потенциальные возможности. Например, применяя ВВК можно сохранить убранный урожай даже при влажности 18-19%.

Вкручивающиеся вентиляционные колонки выпускаются отечественной промышленностью и за рубежом и они различаются в основном параметрами вентилятора, который определяет скорость осуществления процесса и энергоемкость процесса вентилирования (таблица 1).

Таблица 1. Технические характеристики вкручивающихся вентиляционных колонок.

Наименование	AIR SPEAR Standard	AIR SPEAR Extra	TEYFUN
Длина аэрируемой трубы, м	2,3	2,3	1,85/2,3*
Производительность вентилятора, куб.м/ч	500	675	1400/1750
Диаметр вентилируемого слоя зерна, м	до 3	до 5	3-6
Масса вентилируемого зерна, т	до 15	до 35	до 50
Длительность устранения очагов самосогревания, ч	24	12	3-6
Мощность вентилятора, кВт	0,7	1,1	1,5/2,2
Напряжение, В	230	400	400
Вес, кг	20	23	32

Примечание к таблице 1: * — имеются две модели.

При выборе вкручивающихся вентиляционных колонок следует обращать внимание на показатель массы одновременного вентилирования зерна, а также длительность выполнения процесса, например охлаждения зерна. Вкручивающиеся колонки можно устанавливать в зерновую насыпь на току, в горизонтальных хранилищах, а также в бункерах и кузовах автомобилей (фото 2).

Фото 2. Схема установки вентиляционных колонок вкручиванием в зерновую массу: а — вкрученные колонки в насыпь зерна на току; б — вкручивание колонки.

Следует заметить, что при краткосрочном вентилировании колонки могут вкручиваться в зерно не только под прямым, но и под произвольным углом к образующей зерновой поверхности.

При вентилировании насыпи следует избегать установки вкручивающихся вентиляционных колонок, при которой образуются участки с неравномерным сопротивлением воздушному потоку, в таких случаях рекомендуется устанавливать ВВК под наклоном к полу насыпи (рис. 2).

Рисунок 2. Схема установки вентиляционных колонок в слое зерна: а — неправильная; б — правильная.

Во избежание повреждения поверхности пола в хранилищах колонки должны доходить до его поверхности не ближе 20…30 см.

Одним из способов повышения эффективности работы вкручивающихся вентиляционных колонок является применение полиэтиленовой пленки концентрично с колонкой на поверхности зерна. В результате исследований было установлено, что полиэтиленовая пленка практически не влияет на производительность вентилятора, однако ее применение увеличивает радиус и равномерность продувки зерна (рис. 3).

Рисунок 3. Увеличение радиуса вентилирования колонкой: а — накладывание куска ткани в отсасываемую зону; б — траектории воздуха при использовании куска ткани.

ВВК можно использовать для озонирования зерновых насыпей, которое проводится с целью повышения урожайных свойств семян и удаления сторонних запахов (фото 3).

Фото 3. Озонирование зерновой насыпи вентиляционными колонками.

Применение вкручивающихся вентиляционных колонок позволяет хозяйствам исключить потери влажного зерна в ожидании его сушки, локализовать очаги самосогревания, осуществить промораживание зерна, снизить возможные потери от насекомых и клещей. В целом ВВК существенно расширяют функциональные возможности послеуборочной обработки и хранения зерна.

1. Блоховцов В.Д. О некоторых способах обеспечения сохранности зерна в условиях крестьянских (фермерских) хозяйств края. Ставрополь: Кн. изд-во, 1999, 23 с.
2. Дринча В.М. Напольное вентилирование зерна полукруглыми каналами. Кормопроизводство. 2012, №11, с. 47…49.
3. Дринча В.М., Цыдендоржиев Б.Д. Основные концептуальные положения активного вентилирования зерна. //Труды Орловского ГАУ. 2010, №2, с. 36…39.
4. Мельник Б.Е. Вентилирование зерна. М., Колос, 1970, 183 с.
5. Мельник Б.Е., Малин Н.И. Справочник по сушке и активному вентилированию зерна. М., Колос, 1980, 175 с.
6. McLean K.A. Drying and Storing Combinable Crops. Farming Press Ltd. Suffolk, 1989, 281 p.

Дринча В.М., д.т.н., профессор, ООО «Агроинженерный инновационно-исследовательский центр»;
Сангадиев А.П., аспирант, Восточно-Сибирский государственный университет управления.

Источник

Вентилирование зерна напольными трубами и системы его загрузки в хранилище

Выбор устройств вентиляции зерновых насыпей обусловлен рядом факторов, доминирующими среди которых являются погодно-климатические условия, сложившаяся практика ведения зернового хозяйства, а также финансовые возможности хозяйств. Естественно, при достаточном количестве средств хозяйства могут быть ориентированы на технические решения, обеспечивающие прием зерна, его обработку и хранение при минимальных затратах труда и минимальных потерях. В условиях нехватки финансовых ресурсов и невысокой рентабельности зернового производства особую значимость приобретают способы обработки, в частности вентилирования зерна, при которых капитальные вложения минимальны, а достигаемый эффект приемлемый.

Применение вентиляционных напольных труб и других технических решений на их базе позволяет как в малых, так и в крупных хозяйствах сохранить качество зерна в процессе хранения путем его охлаждения, профилактического воздухообмена, а также частичной подсушки.

Размещение вентиляционных напольных труб в насыпи

Существенным фактором, влияющим на размещение вентиляционных напольных труб в хранилищах, является вид поверхности зерновой насыпи. На практике различают в основном два вида поверхности зерновой насыпи: выровненную и конусообразную.

При выровненной поверхности зерновой насыпи вентиляционные напольные трубы можно устанавливать как в продольном, так и в поперечном направлении. В этом случае, на практике, чаще устанавливают каналы поперек насыпи, так как при этом они имеют меньшую длину, что позволяет в процессе загрузки при меньшем количестве зерна поэтапно покрывать их зерновым материалом. Это обеспечивает более эффективную работу вентиляторов на ранних стадиях загрузки (рисунок 1).

Рис. 1. Установка вентиляционных напольных труб поперек насыпи: А – вид сбоку; Б – вид спереди.

При очень широких зернохранилищах может быть целесообразной установка вентиляционных напольных труб с обеих сторон хранилища. В этом случае вентиляторы устанавливают по обе стороны здания и через адаптеры соединяют их с вентиляторными каналами. Такая схема позволяет не только вентилировать небольшие объемы зерна, но и применять каналы небольших поперечных сечений.

При применении мобильных зернопогрузчиков размещение вентиляционных каналов ниже уровня пола является предпочтительным. Наоборот, размещение вентиляционных напольных труб над полом целесообразно, если они размещены параллельно движению мобильных зернопогрузчиков (рисунок 2).

Рис. 2. Расстановка перфорированных труб вдоль зернохранилища.

Горизонтальные вентиляционные трубы обычно устанавливают неподвижно в зерновом слое.

Основные положения при выборе и расстановке вентиляционных напольных труб:

• длина труб не должна превышать 30 м при применении одного вентилятора;
• расстояние между трубами не должно превышать высоту зернового слоя;
• расстояние от стенок хранилища до труб не должно превышать половину высоты зернового слоя.

Одним из основных конструктивных критериев вентиляционных труб является их живое сечение. Для современных конструкций оно составляет 20-22%.

Другим важным конструктивным показателем является диаметр перфораций. Применение труб с отверстиями Ø1,5 мм позволяет вентилировать как мелкосемянные культуры (рапс), так и зерно основных зерновых культур. В некоторых ТВУ перфорированная часть имеет отверстия с Ø3 мм, что не позволяет их использовать для мелких семян.

В хранилищах с конусообразной поверхностью зерновой насыпи вентиляционные каналы обычно размещают параллельно коньку крыши, то есть вдоль насыпи. Если каналы разместить под углом 90° к коньку, то повышенный расход воздуха будет происходить вблизи стен хранилища, в то же время в зоне под коньком вентилирование будет недостаточным. На выбор количества каналов и расстояния между ними, как и при выровненной поверхности зерна, основное влияние оказывают высота слоя и ширина хранилища (рисунок 3) [3].

Рис. 3. Выбор количества каналов (перфорированных труб) и расстояния между ними в зависимости от высоты зернового слоя и ширины хранилищ.

При размещении вентиляционного вентиляционных напольных труб вдоль длинной оси хранилища изменение его ширины не существенно влияет на отношение длинной и короткой траектории прохождения воздуха при постоянной высоте насыпи. Наоборот, это отношение увеличивается при уменьшении высоты стоек.

Система загрузки зернохранилища

При применении вентиляционных напольных труб усложняется процесс загрузки хранилища и выгрузки из него зерна, что является одним из основных факторов ограничивающих их применение. При реализации этого метода вентилирования зерна рекомендуется применять системы верхней загрузки (рисунок 4).

Рис. 4. Системы верхней загрузки зернохранилища с напольными вентиляционными трубами: 1 – приемный бункер; 2 – сепаратор предварительной очистки зерна; 3 – верхний продольный неподвижный транспортер; 4 – верхний поперечный раздаточный транспортер.

Вышеприведенная схема загрузки горизонтальных зернохранилищ все более широко применяется в странах ЕС, например, в скандинавских странах и Германии.

В качестве раздаточного транспортера в зависимости от размеров склада могут применяться автономные устройства (фото).

Фото. Автономный раздаточный транспортер.

Количество автономных раздаточных транспортеров зависит от площади склада, а также соотношения его длины и ширины. С увеличением ширины склада потребное количество автономных транспортеров увеличивается.

Таким образом, представленные материалы в данной статье позволяют в хозяйственных условиях создать простейшие вентиляционные устройства, выполненные в виде напольных вентиляционных труб, а также определить варианты загрузки и выгрузки горизонтальных зернохранилищ, оборудованных напольными вентиляционными трубами.

Также, одним из простых и малозатратных способов вентилирования зерновой насыпи является вентилирование зерна вкручивающимися колонками.

1. Дринча В.М., Цыдендоржиев Б.Д. Основные концептуальные положения активного вентилирования зерна. Труды Орловского ГАУ. 2010, №2, с.36-39.
2. Мельник Б.Е. Вентилирование зерна. М, Колос, 1970, 183 с.
3. Hilborn D. Grain Aeration. Factsheet. Ontario. March 1976. 4 p.

Дринча В.М., д.т.н., профессор, ООО «Агроинженерный инновационно-исследовательский центр».

Источник