Організація приймання та формування партій зерна на елеваторах

Зерно — живий організм. Воно дихає, воно може хворіти. На зерно різноманітно впливає зовнішнє середовище, у нього є шкідники. Ці фактори за певних умов можуть негативно впливати на зерно. Несприятливі зміни можуть зайти так далеко, що зерно виявляється непридатним для використання за призначенням. Попередити такий розвиток процесу дозволяє система заходів, що отримала назву післязбиральної обробки зерна.

Цикл післязбиральної обробки зерна включає в себе:

• приймання;
• формування партій;
• очищення від домішок;
• сушіння;
• активне вентилювання.

В основу організації виробничого процесу на зерновому комплексі покладена технологічна схема приймання та обробки зерна з урахуванням формування партій за цільовим призначенням та якісними показниками. Порядок розміщення зерна визначають на підставі вихідних даних про заплановані або фактичні обсяги приймання, обробки, зберігання та відвантаження зерна.

Через широке розмаїття ґрунтово-кліматичних та агротехнічних умов вирощування пшениці та інших культур, різноманіття сортів показники якості зерна змінюються у значних межах. Це викликає труднощі формування однорідних за якістю партій.

З обмолочених апробаційних снопів відбирають проби, в яких визначають тип, підтип, склоподібність, натуру зерна, кількість і якість клейковини (для пшениці). З урахуванням попередньої оцінки якості, кількості передбачуваних партій зерна та пропускної здатності приймальних пристроїв складають погодинні або добові графіки перевезень зерна автотранспортом.

Масу зерна, що приймається, визначають за результатами зважування на автомобільних вагах у присутності здавальника. Безпосередньо при прийманні зерно з кожного автомобіля (партії зерна) відбирають щупом або пробовідбірником. Точкові проби відповідно до стандарту відбирають у чотирьох, шести або восьми точках залежно від довжини кузова:

Проби відбирають на відстані від 0,5 до 1 м від переднього і заднього бортів та 0,5 м — від бічних бортів. В автопоїздах точкові проби відбирають з кожного причепа.

З точкових проб формують об'єднану пробу, яку піддають швидкому аналізу: дають органолептичну оцінку (колір, запах), визначають тип, підтип, зараженість і вологість. За допомогою електровологоміра визначається вологість зерна в умовах поля і при цьому похибка становить до 1,5%. За цими показниками направляють машину на розвантаження відповідно до плану розміщення зерна, розробленого перед прийманням зерна нового врожаю.

Зерно, що надходить на хлібоприймальне підприємство, лабораторія направляє для підробітку, формування товарних партій та зберігання, виходячи з його якості. Формування однорідних партій зерна та його розміщення здійснюють за культурами, класами, типами, підтипами та іншими специфічними показниками якості.

Очищення зерна від домішок — найважливіший прийом в обробці зерна, що істотно впливає на:

• поліпшення якості партій зерна, що передаються в переробку;
• підвищення ступеня використання зерна за рахунок використання виділених відходів на фуражні цілі.

У зерноочисних машинах застосовують різні робочі органи, робота яких заснована на використанні певної ознаки подільності зернової маси.

Очищення зерна необхідно проводити відповідно до вказівок, викладених в інструкції з очищення зерна та експлуатації зерноочисних машин на хлібоприймальних підприємствах (ХПП).

При розробці технологічного процесу очищення окремих партій зерна слід керуватися лабораторними даними про вміст окремих домішок і вологість зерна, а також технічними нормами продуктивності обладнання, режимами очищення зерна, що рекомендовані інструкціями.

попереднє очищення на ворохоочисниках або сепараторах перед сушінням (для видалення грубих і легких домішок);

одноразове або дворазове очищення зерна на повітряно-решітних сепараторах (після сушіння) для доведення зерна до потрібних кондицій.

Якщо цього недостатньо, проводять додаткове очищення, використовуючи трієри, аспіратори, пневмостоли, каменевідбірники та інші машини залежно від складу, кількості домішок, що залишилися в очищуваному зерні.

Лабораторія здійснює контроль за якістю очищення зерна.

Очищенню підлягає зерно продовольче «середньої чистоти» і «смітне»:

зерно, що направляється на сушіння в шахтних зерносушарках;

за наявності ознак підвищення температури вище нормальної для даних умов зберігання (поза чергою);

зерно, заражене шкідниками хлібних запасів (поза чергою);

засмічене зерно домішками з невластивим зерну запахом (поза виділення дрібних домішок (піску, насіння бур'янових домішок).

Для ефективного виділення домішок проводять фракційне очищення зерна, тобто поділ зернової маси на дві фракції: велику і дрібну.

Дрібну фракцію спрямовують на інший сепаратор для виділення дрібних домішок (піску, насіння бур'янів).

При недостатньому ефекті очищення вдаються до повторного очищення шляхом повернення зерна зі зерносховищ на перший сепаратор із можливою заміною в ньому решіт, залежно від характеру домішок.

Розміри отворів сит для очищення зерна та насіння різних культур наведено в таблиці 1.

Таблиця - 1 Орієнтовні розміри сит для очищення зерна та насіння (за Вобліковим Є.М., 2003)

Налаштування зерноочисних машин: вибір сит та контроль якості

Перед сушінням та закладанням на зберігання ворох, що надходить, необхідно очистити від домішок. Для цього на елеваторах використовують повітряно-ситові сепаратори, підбираючи сита під конкретну культуру. Процес розділення ґрунтується на геометричних розмірах зерна: великі фракції йдуть сходом по ситу, а дрібні проходять крізь його отвори.

При сортуванні частина прохідних частинок не встигає провалитися і залишається у сході. Масу таких частинок, виражену у відсотках до загальної маси сходу, називають недосівом. Цей показник важливо відстежувати для контролю продуктивності сепаратора та своєчасного регулювання подачі зерна.

• Бур'янова домішка після очищення — не більше 2%
• Зернова домішка після очищення — не більше 5%
• Шкідлива домішка (ріжки, сажка) — не більше 0,2%

Управління процесом сушіння: критична вологість та теплофізика зерна

Основне завдання сушіння — знизити вологість зернової маси до стандартних кондицій. Вода утримується в зернівці трьома шляхами: хімічно (всередині молекул білка та вуглеводів), фізико-хімічно (пов'язана колоїдами) та механічно (у макро- та мікрокапілярах). Найпростіше видалити механічно пов'язану воду, тоді як позбавлення від фізико-хімічної вологи вимагає інтенсивного випаровування.

При сушінні важливо враховувати фізичні властивості зернової маси. Чим вища шпаруватість насипу, тим легше агент сушіння проникає до зернівок і тим рівномірніше йде процес. Висока питома поверхня дрібного зерна прискорює випаровування вологи. Швидкість витання служить базовим орієнтиром для налаштування вентиляторів: вона визначає межу швидкості повітряного потоку, при якій зерно ще не виноситься із шахти.

При налаштуванні температури агента сушіння необхідно враховувати термостійкість зерна. Найбільш стабільними є вуглеводи та жири, які при вологості 14% здатні витримати нагрівання до 60–65 °C. Якщо перевищити ці показники або сушити вологіше зерно при високій температурі, почнеться декстринізація крохмалю та розпад жирів із підвищенням кислотного числа.

• Критична вологість — 15,5%
• Вологість зерна для нагрівання до 65 °C — 14%
• Межа нагрівання жирів та вуглеводів — 60–65 °C

Температурний режим: захист білка та покращення клейковини

При сушінні зерна вкрай важливо суворо контролювати його нагрівання. Білкові речовини чутливі до високих температур і при перегріві піддаються денатурації, безповоротно втрачаючи здатність поглинати вологу. Це призводить до зниження схожості насіння, падіння активності ферментів та погіршення хлібопекарських властивостей продовольчого зерна. Особливо чутливі до нагрівання білки зародка, які руйнуються швидше за білки ендосперму.

Однак помірне нагрівання може бути корисним для товарних партій. У процесі сушіння клейковина зерна зміцнюється. Якщо ви працюєте зі слабким за якістю клейковини зерном, правильний температурний режим допоможе її зміцнити та підвищити загальний клас якості партії.

Конструкції зерносушарок та особливості роботи шахтних агрегатів

Зерносушарки поділяються на стаціонарні, які монтують в окремих будівлях, та мобільні на колісних шасі. За принципом роботи виділяють шахтні, барабанні, пневмотрубні та спеціальні установки — камерні, бункерні або конвеєрні. У більшості сучасних машин використовується конвективний метод сушіння, коли тепло передається зерну від нагрітого агента — суміші топкових газів із повітрям або чистого повітря з калориферів.

Найбільше поширення в господарствах отримали шахтні прямоточні сушарки безперервної дії. У них зерно опускається під силою тяжіння через сушильну та охолоджувальну зони, продуваючись агентом сушіння. Конструкція дозволяє розділяти сушильну частину на дві або три зони з різною температурою агента, що забезпечує дбайливе випаровування вологи.

• Температура сушіння насіння — 40 °С
• Температура сушіння продовольчого зерна — 50 °С
• Продуктивність шахтних сушарок — від 1 до 50 т/год

Рівномірність сушіння в шахті забезпечується розподільчими коробами п'ятигранної форми, розташованими в шаховому порядку. Повітря надходить із напірно-розподільчої камери з горизонтальними перегородками, проходить крізь шар зерна і виходить назовні через відвідні короби. Стабільний рівень зерна над коробами підтримує надсушильний бункер, що працює як герметичний затвор.

Швидкість руху зерна регулюється випускним механізмом під охолоджувальною зоною, який може бути безприводним або мати привід для безперервного чи циклічного випуску. Подачу повітря забезпечують вентилятори та повітроводи. При збиранні вентиляційної мережі необхідно ретельно ущільнити всі стики, люки та дифузори, оскільки будь-які витоки агента сушіння знижують продуктивність установки.

Для спалювання рідкого палива в сушарках застосовують форсунки інжекційного або голчастого типу, а для газу — газові пальники. Ефективність усієї системи залежить від автоматизації процесів і точності приладів контролю. Зерносушарка повинна не просто знижувати вологість, а й мінімізувати питому витрату тепла та електроенергії за високої міцності всієї конструкції.

Найбільш поширені шахтні конвективні стаціонарні зерносушарки: СЗС-8, ВТІ-8, ВТІ-15, СЗШ-8, СЗШ-16, ДСП-12, ДСП-16, ДСП-24, ДСП-32, ДСП-32-ОТ. Цифри показують продуктивність сушарки в планових тоннах при зниженні вологості пшениці з 20 до 14 %. У сільському господарстві найбільшого поширення набули зерносушарки типу СЗС і СЗШ, а в елеваторній промисловості — ДСП.

Із пересувних зерносушарок застосовують ЗСПЖ-8, КЧ-УСА і КЧ-УС-2А продуктивністю 8 пл. т/год.

Усі перераховані зерносушарки відрізняються достатньою простотою конструкції, універсальністю і є зручними в обслуговуванні та експлуатації.

Основні недоліки шахтних зерносушарок такі:

• нерівномірність нагріву та сушіння зерна за перерізом шахти;
• зниження вологості за один пропуск не більше 6%;
• різниця у вологості партії зерна, що висушується, не більше 2-4 %.

Ці недоліки майже повністю усунені в шахтних рециркуляційних зерносушарках.

Рециркуляційне сушіння зерна передбачає повернення частини просушеного зерна у суміші з сирим зерном у надсушильний бункер. У надсушильному бункері проходять процеси тепловологообміну між сирим і сухим зерном. У результаті чого сире зерно нагрівається і частково підсушується. Усе це, зрештою, призводить до значної інтенсифікації процесу сушіння.

Промисловість випускає спеціальні рециркуляційні зерносушарки різних типів. У них, крім нагріву сирого зерна за рахунок тепла просушеного зерна, застосовують також його попередній нагрів у спеціальних камерах. Найбільше поширення отримали зерносушарки РД-2х25-70, А1-ДСП-50, А1-УЗМ, А1-УЗШ і типу «Целинная» — «Целинная-30», «Целинная-50К», «Целинная-60», «Целинная-20» (на базі зерносушарки ЗСПЖ-8), «Целинная-36» (на базі зерносушарки ДСП-32-ОТ), «Целинная-50» (на базі зерносушарки ДСП-24-СН).

Крім шахтних зерносушарок, у системі хлібопродуктів та сільському господарстві застосовують сушарки барабанного типу: пересувні СЗПБ-2,5 і стаціонарні СЗСБ-8. Основним елементом барабанних сушарок є горизонтальний або трохи нахилений циліндричний барабан, що обертається зі швидкістю 2-6 об./хв. Усередині нього зерно переміщується по довжині й сушиться повітряним потоком. Охолоджують просушене зерно в охолоджувальних колонках або барабанах.

Для сушіння невеликих партій продовольчого зерна і насіння олійних культур у сільському господарстві часто використовують вентильовані бункери.

Своєчасно і правильно проведене сушіння не тільки підвищує стійкість зерна при зберіганні, а й покращує його продовольчі та насіннєві якості. У результаті сушіння прискорюється післязбиральне дозрівання, відбувається вирівнювання вологості, покращується колір, зовнішній вигляд і технологічні властивості зерна.

Режим сушіння залежить від способу сушіння та конструкції зерносушарок. При сушінні зерна в шахтних прямоточних зерносушарках застосовують режими, за яких температуру агента сушіння змінюють поступово, у міру проходження зерна по зонах сушіння; такі ступінчасті режими особливо сприятливі при сушінні свіжозібраного зерна. Так, при сушінні пшениці температурний режим диференціюють залежно від вихідної якості клейковини — міцної, нормальної, слабкої.

При сушінні зерна у шахтних прямоточних зерносушарках знімання вологи за один пропуск не повинно перевищувати 6%. Якщо цього недостатньо, то застосовують другий пропуск зерна через зерносушарку.

У шахтних рециркуляційних зерносушарках зниження вологості за один пропуск може становити 10%, у рециркуляційних сушарках із додатковими камерами для нагрівання — без обмеження межі зниження вологості.

При організації процесу та виборі режимів сушіння керуються затвердженими інструкціями та правилами.

Режими сушіння зерна продовольчого призначення деяких культур у шахтних прямоточних зерносушарках наведені в таблиці 2.

Таблиця 2 - Вищі межі температури агента сушіння та нагрівання зерна у шахтних прямоточних сушарках (за Вобліковим Є.М., 2003)

°С режимі I зона II зона

Пшениця з клейковиною: міцною 45 120 110 130 другої 45 110 100 120 нормальної 50 140 130 150 другої 50 110 120 140 слабкою 60 150 140 160 другої 60 140 130 160 Ячмінь, жито незалежно

Як видно з наведених даних, у більшості випадків застосовують висхідні режими сушіння. У першу зону подають агент сушіння з меншою температурою, оскільки зерно має високу вологість і меншу термостійкість. У другу зону подають агент сушіння з уже вищою температурою.

Режими сушіння зерна в рециркуляційних зерносушарках диференційовані за початковою вологістю зерна, а для пшениці — і залежно від якості клейковини.

При сушінні зерна у шахтних рециркуляційних зерносушарках допускають вищі температури нагрівання зерна, ніж у прямоточних шахтних зерносушарках, оскільки вони характеризуються короткочасністю та більшою рівномірністю нагрівання зерна.

Таблиця 3 - Вищі межі температури агента сушіння та нагрівання

Культура Вологість, Температура нагрівання Температура агента

Пшениця з клейковиною: міцною до 20 50 300 понад 20 45 250 нормальної до 20 60 350 понад 20 55 330 слабкою до 20 65 370 понад 20 60 350 Ячмінь до 20 60 350

Насіння зернових культур сушать у шахтних зерносушарках усіх типів, за винятком пересувних. Насіннєве зерно не рекомендується сушити в барабанних зерносушарках, але можна в рециркуляційних. Насіння пшениці, соняшнику, ячменю та бобових культур сушать і в камерних сушарках насіннєобробних заводів. Насіннєве зерно всіх культур сушать також у складах на установках активного вентилювання атмосферним або підігрітим повітрям.

Насіннєвий матеріал потребує особливої уваги під час товарного доопрацювання. Білки зародка набагато чутливіші до нагрівання, ніж білки ендосперму, тому навіть незначне перегрівання насіння може повністю позбавити його схожості. Щоб зберегти посівні якості зерна, температуру в зерносушарках усіх типів підтримують на нижчому рівні, ніж при сушінні продовольчих партій.

Температурні режими сушіння насіння

Для різних груп культур встановлено граничні межі нагрівання як самого зерна, так і повітря, що подається в сушарку. Перевищення цих параметрів призведе до теплового пошкодження зародка.

Особливу обережність потрібно виявляти при роботі з перезволоженими партіями. Надлишкова волога в поєднанні з високою температурою діє на зародок згубно, тому стандартні налаштування сушарок для такого зерна не підходять.