Зерно представляет собой живой организм, в котором протекают разнообразные жизненные процессы. Интенсивность их зависит от условий окружающей среды. Если последние благоприятствуют активному обмену веществ в клетках зерна, то это неизбежно приводит к значительным потерям в его массе и может сопровождаться снижением качества. Значительные трудности при хранении зерновых продуктов возникают и в связи с тем, что, кроме человека, они имеют и других «потребителей».

Из этого следует, что в результате воздействия микроорганизмов, а также вредителей из мира насекомых происходят снижение качества и потери в массе продукта. При плохой организации хранения уничтожают и загрязняют грызуны и птицы. Специфические явления, протекающие в крупе и муке при хранении, также изменяют их потребительские качества. Наконец, масса и свойства зерновых продуктов могут изменяться и вследствие их физических свойств.

Таким образом, исходя из природы хранимого зерна и возможных потерь, возникает необходимость защиты его активного воздействия факторов биотической среды, а также создание условий, препятствующих интенсивному обмену веществ в клетках зерна. Эту задачу можно успешно решить, лишь применяя соответствующие методы подготовки продуктов перед закладкой их на хранение и обеспечивая определенные условия хранения. Все это возможно осуществить лишь при наличии технической базы, т.е. хранилищ, оснащенных необходимым оборудованием и сооруженных с учетом свойств зерна.

Задачи, поставленные в области хранения зерновых продуктов, показывают, что организация их сохранности весьма многогранна. Мало иметь достаточно хороших хранилищ, использование последних должно сопровождаться применением современной технологии, обеспечивающей соответствующую подготовку зерновых продуктов перед закладкой их на хранение и перед отпуском потребителю. Кроме того природа самих продуктов хлебной группы вызывает необходимость организации систематического наблюдения за каждой партией в течение всего периода хранения. Любая вспышка биологических процессов в зерне во время его хранения также приводит к необходимости срочного применения тех или иных технологических приемов.

1.2.1 Санитария хранилищ

Основополагающим фактором санитарии элеватора является тщательная уборка и дезинфекция хранилищ - как внутренняя, так и внешняя. Вначале проводится ручная зачистка от остатков зерна днища и стен хранилищ, съемных панелей аэрации, затем зачистка производится при помощи пылесоса. Также очищаются воздуховоды системы аэрации с последующей их фумигацией фосфатными газами, имеющими большую плотность чем воздух.

1.2.2 Загрузка хранилищ

Зерно, загружаемое в зернохранилище должно быть тщательно очищенным. Эта операция, в основном, должна производиться сдатчиками зерна. Например, в Австралии и Канаде за плохую очистку зерна из-под комбайна на фермеров налагают большие штрафы. В США, при загрузке зерна в силос, обычно производят дополнительную очистку на ротационных очистительных машинах с одним либо двумя наклонными круглыми ситами (по типу нашего скальператора А1-БЗО с мелкими ситами).

Для улучшения последующей аэрации, насыпь зерна в хранилище должна иметь ровную поверхность, а не конусообразную, которая обычно образуется при загрузке. Для этого применяют специальные загрузочные устройства, обеспечивающие «разбрызгивание» зерна и его выравнивание по диаметру силоса.

По мнению докладчика, в хранилище под точкой загрузки образуется участок (ядро или центральный столб) примесей. Поэтому, после загрузки хранилища, эти центральные участки зерна со скопившимися примесями периодически удаляются для повторной очистки. Причем, за один выпуск из силоса удаляют лишь около 5% объема зерна, что снижает не только энергозатраты, но и уменьшает травмированность зерна.

1.2.3 Аэрация

Холодный воздух у стенок хранилища опускается вниз, а в центре поднимается вверх, унося с собой лишнюю влагу. На каждые 20°F (11,1 °C) относительная влажность воздуха повышается вдвое.

С учетом того, что в холодное время года под крышей хранилища конденсируется влага, на поверхности зернового слоя может образовываться плесень. Поэтому проводить аэрацию зимой нельзя.

В современных зернохранилищах предусмотрена автоматическая регулировка температуры, для этого терморегулятор выставляется на заданную температуру и фиксируется время начала работы вентилятора. Зная скорость воздуха, рассчитывают общую продолжительность работы вентилятора для одного цикла охлаждения силоса.

При аэрации на одну тонну зерна необходимо обеспечить подачу 6 м³/ч воздуха, со скоростью 10 м/мин. При таких параметрах воздуха температура зерна выравнивается. Аэрация лучше происходит летом в ночное время, либо осенью в течение 120-150 часов за один цикл.

На эффективность аэрации крайне негативно влияет наличие примесей в центральном столбе, а также неравномерность его расположения по диаметру силоса. В общем, аэрация служит для выравнивания температуры зерна, снижения влажности зерна и борьбы с вредителями, т. к. с помощью аэрации в течение 15 суток при температуре ниже 10 °C достигается 100% смертность насекомых.

Как лучше подавать воздух в хранилище: снизу - вверх или сверху - вниз? При подаче воздуха снизу (нагнетание), вверху хранилища происходит конденсация влаги. Кроме того, при работе вентилятора, из-за компрессии, подаваемый в хранилище воздух нагревается (при продувке зерновой насыпи большой высоты требуется высокое статическое давление; при сжатии воздуха вентилятором происходит частичное преобразование механической энергии в тепловую и воздух нагревается).

В подтверждение был приведен пример такого опыта. Продували зерновую насыпь в четырех силосах высотой 35 м: один силос был пустым, второй - наполнен на половину, и два полных. Контролировали давление в системе и температуру воздуха. Оказалось, что при продувке воздухом снизу вверх в пустом силосе температура воздуха увеличилась на 4°F (2,2 °C), в силосе, заполненном наполовину - на 6°F (3,3 °C), а в полных силосах - на 9°F (5,0 °C). Таким образом, вместо охлаждения может идти нагревание зерна в хранилище!

При подаче воздуха снизу - вверх требуется 120-150 ч для подъема зоны охлаждения к верхней части зерновой насыпи, где сосредоточены насекомые, и всего 3-4 часа - при подаче воздуха сверху - вниз. Цель аэрации будет достигнута, когда при относительной влажности воздуха 70% температура зерна с 30-35 °C будет снижена до 13-18 °C.

Особое внимание необходимо обратить на вентиляционные выходы на крыше хранилища. Их выходное сечение должно обеспечивать рекомендуемую скорость воздуха, равную 300 м/мин (5 м/с). Исходя из этого, можно рассчитать число вентиляционных выходов на крыше. В самой толще зерновой насыпи скорость воздуха составляет около 10 м/мин (0,17 м/с). При большей скорости будет существенно возрастать статическое давление и нагрев воздуха, что крайне нежелательно.

1.2.4 Наблюдение

Большая часть насекомых-вредителей (до 90%) развивается в верхней части силоса. Поэтому там еженедельно берут пробы зерна при помощи специальных ловушек (не путать с пробоотборниками) и оценивают скорость прироста насекомых. По результатам контроля зараженности определяют необходимость проведения либо аэрации, либо фумигации.

Наблюдение за температурой зерна проводят при помощи кабелей с датчиками температуры (термопарами). Например, в силосе O20 м располагается 15-20 кабелей. Их показания также снимаются еженедельно. Информация о температуре зерна выводится на дисплей ПК. При этом фиксируется средняя температура и отклонения от нормы, зеленым, красным и синим цветами на схеме хранилища.

1.2.5 Фумигация

Для проведения фумигации нужно получить специальное разрешение. Для этого все фермеры проходят специальные курсы по фумигации и составляют планы ее проведения у себя в хранилищах. Фумигацию, в основном, проводят фосфорорганическими препаратами: гранулированным фостаксином либо экофилом. Экофил дозируется в соотношении 200/1000000, он хорошо подвергается контролю, и его расход в 2 раза ниже фостаксина. Для достижения 100-процентного эффекта достаточно 7 дней фумигации. Обычно концентрация фумиганта в зерне изменяется, поэтому основной задачей является поддержание концентрации газов на должном уровни. Для этого используют специальные системы аэрации.

Рециркуляционные системы фумигации (системы закрытого типа).

Для фумигации с помощью гранулированного фосфорорганического фумиганта герметизированное хранилище оборудуется замкнутой трубопроводной системой с нагнетателем. Нагнетатель для хранилища вместимостью 8000 т имеет мощность 0,1 кВт.

Для трубопроводной системы используют поливинилхлоридные трубы. Например, для силоса в 10000 т система аэрации состоит из двух вентиляторов, горизонтальных (O150 мм) и вертикальных (O100 мм) труб. Нагнетатель - съемный, на двух гибких шлангах, устанавливается непосредственно при фумигации. От одного нагнетателя можно работать и на два силоса. Такая же система приемлема и для бетонных силосов. Самая большая система на 80000 т имеет 2 вентилятора и 3 нагнетателя с каждой стороны силосного хранилища.

После недели фумигации, силос еще в течение трех недель выдерживают в герметичном состоянии.

Следует отметить, что в хранилищах бывшего СССР давно использовались рециркуляционные установки для газации силосов. Описание такой установки приведено, например, в учебнике для ВУЗов: Трисвятский Л.А. Хранение зерна - М.: Колос, 1966.

1.2.6 Сушка зерна

Почти все сушилки, использующие в качестве сушильного агента нагретый воздух и применяемые в настоящее время, являются сушилками конвективного типа, в которых воздух переносит тепло к зерну и удаляет испаряющуюся влагу. Устройства, где продукты сгорания топлива смешиваются с воздухом для сушки, сейчас применяются почти во всех сушилках работающих на газе. Продукты сгорания, поступающие из правильно отрегулированной газовой горелки, не оказывают вредного влияния при прохождении через зерно. Крупные сушилки работают либо на жидком топливе, либо на природном газе. Сушилки, работающие на жидком топливе, имеют теплообменник, который обеспечивает подачу чистого воздуха. Другие виды энергии, для подвода тепла в зерносушилку, еще не могут конкурировать по экономическим показателям с жидким топливом или газом. Проводятся эксперименты по применению инфракрасного излучения для сушки зерна, однако в ближайшем будущем большинство сушилок для зерна будет конвективного типа с использованием нагретого воздуха. Выбор типа сушилки определяется, прежде всего, ее производительностью, стоимостью, безопасностью при работе, надежностью контроля температуры, стабильностью производительности и наличием соответствующего транспортного оборудования. Легкость очистки также играет важную роль, особенно при сушке разных партий семенного зерна. В процессе сушки возможно ухудшение качества зерна вследствие потери всхожести, подгорания, снижения хлебопекарных свойств муки, растрескивания.

Для проведения сушки зернового вороха используют следующие типы сушилок:

- шахтные;

- барабанные;

- камерные;

- рециркуляционные

Шахтные сушилки. Сушилки данного типа представляют собой 2 шахты одинаковой вместительности с вертикальной норией, устанавливаемые обычно на постоянном фундаменте. Через эту сушилку зерно проходит во время сушки под действием собственного веса. Нагретый воздух поступает снизу. Высушенное зерно затем поступает в специальные камеры для охлаждения. Данные сушилки предназначены для партий зерна 8 и 16 тонн. При сушке зерна продовольственного назначения на шахтных сушилках съем влаги составляет 5-6% за один пропуск зерна; на семенные цели - 3-4% за пропуск. Производительность данных сушилок составляет 8-16 тонн в час для продовольственного зерна и 4-8 тонн в час для семенного материала. Необходимо отметить, что зерно перед загрузкой в шахты необходимо отсортировать, иначе есть опасность возгорания соломы и шелухи при высокой температуре.

Барабанные сушилки. Барабанные сушилки не уступают по производительности шахтным сушилкам, съем влаги для продовольственного зерна также составляет 5-6%, и 3-4% для семенного материала. Данная сушилка представляет собой систему, состоящую из топки, барабана и камеры охлаждения. На оси барабана имеются специальные металлические пластины, благодаря которым зерно идет по горизонтальной спирали. Такие зерносушилки компактны, есть возможность транспортировать их по шоссе, но в последнее время их чаще используют как стационарные установки.

Камерные (напольные) сушилки. Данные сушильные закрома строятся на больших площадях, зерно туда обычно подается механическим способом. Такие сушилки снабжены воздуховодом, состоят из 2 камер, пол в каждой перфорированный. Высота зерновой насыпи не должна составлять более 80 см, иначе зерно не просушится. Зерно высушивается продуванием через него наружного или слабо подогретого воздуха. После сушки первого слоя зерна продолжается дальнейшее заполнение силоса и высушивается следующий слой, и так до тех пор, пока силос полностью не заполнится зерном. Имеется оборудование, которое механическим путем подает зерно в силос для сушки и удаляет из него слой зерна равной толщины. С целью обеспечения равномерного удаления влаги разработаны также встроенные шнеки перемешивания зерна во время сушки. Съем влаги производится за 1 пропуск до сухого состояния зерна.

Рециркуляционные сушилки. Рециркуляционные сушилки напоминают шахтные, однако зерно, поступая сверху в шахту, нагревается в течение нескольких секунд и под давлением собственного веса проходит вниз шахты, где одна часть зерна идет на хранение, а вторая часть поступает в другую шахту. Во второй шахте горячее сухое зерно смешивается с сырым. Благодаря этому сырое зерно немного подсушивается, и затем эта партия снова поступает в первую шахту и вновь сушится. Смешивание сухого и влажного зерна выгодно с экономической точки зрения, так как затраты на топливо будут меньше. Данные сушилки используются обычно для зерна продовольственного назначения, обладают высокой производительностью - до 70 тонн в час.

1.2.7 Режимы хранения

Известны три режима хранения зерна: в сухом состоянии, в охлаждённом состоянии и без доступа воздуха или в газовой среде. Кроме этого, зерно перед закладкой на хранение необходимо очистить, обеззаразить и по возможности, создать условия для протекания послеуборочного дозревания (тепловая сушка, активное вентилирование сухим воздухом и т.п.).

1) Режим хранения зерна в сухом состоянии основан на том, интенсивность дыхания сухой зерновой массы крайне низкая. Многие насекомые и все клещи, вредители хлебных запасов, не могут повреждать целое сухое зерно и получать с пищей достаточное количество влаги. Микроорганизмы прекращают размножаться и постепенно отмирают.

2) Режим хранения в охлаждённом состоянии основан на том, что уже при температуре 100С интенсивность дыхания зерновой массы снижается, многие насекомые становятся малоподвижными и перестают размножаться. Дальнейшее охлаждение приводить к тому, что все насекомые и клещи прекращают размножаться и через некоторый промежуток времени погибают. Гибель наступает тем быстрее, чем ниже температура. При пониженных температурах приостанавливается развитие микробов, однако гибель их не происходит. Этот режим даёт хорошие результаты для сохранения качества зерна при непродолжительном хранении. Для длительного хранения зерно следует сушить. Очень хороший результат даёт сочетание этих двух режимов - хранение сухого зерна в охлаждённом состоянии.

3) Режим хранения зерна без доступа воздуха основан на том, что в герметичном хранилище, вследствие дыхания зерновой массы, потребляется кислород, а накапливается углекислый газ. В результате этого происходит гибель вредителей хлебных запасов аэробной микрофлоры. Анаэробная микрофлора, количество которой значительно меньше 1% от всей микрофлоры зерна, не может причинить заметного ущерба хранящемуся зерну. Установлено, что величина критической влажности зерна при анаэробном хранении на 1-2% выше, чем при аэробном. Анаэробные условия хранения могут быть созданы введением инертных газов (углекислого газа, азота) в массу зерна. Этот приём называют применением регулируемой газовой среды. Хранение зерна без доступа воздуха не нашло распространения, так как трудно создать герметичные условия в современных хранилищах.

1.2.8 Виды хранилищ

Временные хранилища для зерна (бунты и траншеи). Под бунтами понимают партии зерна, уложенные по определенным правилам вне хранилищ, т.е. под открытым небом, в насыпи или в таре

При хранении зерновых масс в бунтах насыпям придается форма конуса, пирамиды, усеченной пирамиды, трехгранной призмы или другой конфигурации, дающей возможность легче укрыть бунт и обеспечить наибольший сток атмосферных осадков.

Доступность зерновых масс, хранящихся в бунтах, воздействию атмосферных условий делает их неустойчивыми при хранении, особенно осенью. При хранении в бунтах трудно наблюдать за состоянием зерновой массы во внутренних частях бунта, поэтому самосогревание и развитие вредителей часто не могут быть своевременно обнаружены. Вместе с тем зерно в бунтах легко загрязняется, портится, и, в некоторых случаях, не исключается его истребление птицами и грызунами.

Бунты содержат как в открытом, так и в укрытом состоянии. В укрытых бунтах зерно защищено от подмочки атмосферными осадками, уничтожения птицами и рассеивания сильным ветром. В качестве укрытий используют брезенты, соломенные маты, солому. Укрытие прикрепляют так, чтобы их не срывал порыв ветра и был обеспечен сток влаги ниже основания бунта. Укрывать целесообразно только бунты с предварительно охлажденным зерном. Бунт, сформированный из зерновой массы с повышенной влажностью и неохлажденный, укрывать нельзя. В таких бунтах ускоренно развивается процесс самосогревания.

Однако хранение в бунтах следует рассматривать как крайне вынужденное мероприятие, в большинстве случаев приводящее к значительным потерям зерна в массе и качестве. В нашем хозяйстве способ хранения зерна в бунтах применяют только в период массовой уборки урожая зерновых, так как кроме вышеперечисленных недостатков это еще и дорогой способ хранения, требующий больших затрат труда и материальных средств.

Для хранения зерна без доступа воздуха применяют траншеи. Этот способ хранения зерновых масс чаще всего используется для хранения фуражного зерна, т. к. бескислородная среда создается накоплением углекислого газа и потерей кислорода. Зерно силосуется и пригодно только на кормовые цели.

Размеры траншей: ширина от 2,5 до 3 м, глубина 2 м, длина может быть произвольная.

Недостаток этого способа - нельзя хранить в траншеях семенное зерно.

Основные типы хранилищ для зерна (типовые зерносклады и элеваторы). К зернохранилищам - местам организованного и рационального хранения зерновых масс - предъявляется много разносторонних требований - технических, технологических, эксплуатационных и экономических. Все они направлены на то, чтобы в зернохранилище можно было обеспечить сохранность зерновых партий с минимальными потерями в массе, без потерь в качестве и с наименьшими издержками при хранении.

Любое зернохранилище должно быть достаточно прочным и устойчивым, т.е. выдерживать давление зерновой массы на пол и стены, давление ветра и неблагоприятные воздействия атмосферы. Оно должно также предохранять зерновую массу от неблагоприятных атмосферных воздействий и грунтовых вод; для этого кровля, окна и двери должны быть устроены так, чтобы исключалась возможность проникновения в зерновую массу атмосферных осадков, а стены и пол изолированы от проникновения через них грунтовых и поверхностных вод. Чрезвычайно важным требованием, предъявляемым к зерноскладам и элеваторам, является надежность защиты в них зерновых масс от грызунов и птиц, а также вредителей из мира насекомых и клещей. Зерносклады должны быть удобными для проведения мероприятий по обеззараживанию составляющих его конструктивных элементов, вместимостей и находящихся в них зерновых масс. Во всех зернохранилищах должны быть предусмотрены мероприятия по борьбе с пылью.

Зернохранилища должны быть сооружены из камня, кирпича, железобетона, металла и др. Выбор строительного материала зависит от местных условий, целевого назначения хранилища (для длительного или кратковременного хранения зерна) и экономических соображений. Правильно построенные зернохранилища из кирпича и железобетона позволяют также избежать резко выраженных явлений термовлагопроводности в зерновой массе.

Преимущества хорошо построенных элеваторов перед складами состоит в следующем: достигается полная и высокопроизводительная механизация работ с зерновыми массами, облегчается проведение всех мероприятий, обеспечивающих сохранность и оздоровление зерновых масс, исключается возможность истребления зерна грызунами и птицами, упрощается борьба с насекомыми и клещами, обеспечивается значительная зерновых масс от воздействия внешней среды (колебания температуры, осадки, грунтовые воды и т.п.), для элеватора требуется значительно меньшая площадь, что позволяет более компактно на сравнительно небольшой территории, соединенной с путями сообщения, разместить все сооружения хлебоприемного или зерноперерабатывающего предприятия. Основной недостаток современных силосных элеваторов в том, что их нельзя использовать для продолжительного хранения зерновой массы любого состояния и назначения. В силосах может быть обеспечено надежное хранение партий зерна только сухого и средней сухости. Влажное и сырое зерно легко подвергается слеживанию и самосогреванию, если вовремя не принять мер для охлаждения при малейших признаках самосогревания или плесневения, обнаруженных в результате регулярного и тщательного контроля. Нельзя также в силосы элеватора загружать и зерновые массы, обладающие плохой сыпучестью. Кроме того, издержки при хранении зерновых масс (на 1т зерна) в элеваторе значительно больше, чем на складе. Поэтому элеватор как самостоятельное хранилище наиболее выгоден, когда он принимает, обрабатывает и отгружает большое количество зерна.

Элеваторы различают: заготовительные, строящиеся на хлебоприемных предприятиях; производственные - при мельничных, крупяных, комбикормовых заводах и других производствах; перевалочные - в морских и речных портах, на крупных ж\д станциях, необходимые для перегрузки и кратковременного хранения зерна; базисные - для накопления и хранения государственных запасов зерна.

Емкость различных типов современных элеваторов колеблется от 25 до 140-150 тысяч тонн. Емкости силосных элеваторных корпусов бывают от 7,7 до 25 тыс. т.

Партии зерна, подготовленные к хранению и не подлежащие отгрузке, размещают на хранение в склады, связанные транспортными коммуникациями с элеватором. Потребность в складах возникает также в связи с поступлением на хлебоприемные предприятия, часто одновременно, зерна и семян многих культур различного качества и состояния. В складах хранят и основную массу семенных фондов.

Силосы обеспечивают надежное длительное хранение, при низких энергетических затратах, кондиционного зерна и временное, с вентиляцией и охлаждением - влажного зерна, а также обеспечивают проведение следующих операций с зерном:

- прием зерна;

- хранение зерна

- его досушивание и охлаждение;

- надежную защиту зерна от атмосферных осадков и порчи его грызунами и птицами;

- обеззараживания зерна и проведение дезинфекций конструкций силоса;

- послойный контроль температуры хранящегося зерна;

- отбор проб хранимого продукта;

- контроль верхнего предельного уровня;

- выгрузка зерна из силоса.

Все силосы-хранилища должны отвечать нормам и стандартам безопасности.

Силосы изготавливаются с применением современных технологий изготовления металлоконструкций. Разработаны на основе многолетнего опыта по проектированию и производству конструкций силосов, с использованием передовых достижений в области проектирования и создания надежных хранилищ зерновых.

Силосы подразделяются на:

- силосы с плоским дном. Предназначены для длительного хранения всех сортов зерна. Применяются в компаниях занимающихся хранением зерна в мельницах, комбикормовых и масложировых заводах, а также в промышленных предприятиях.

- силосы с конусным днищем. Предназначены как для длительного хранения зерна, также могут использоваться для кратковременного хранения до и после технологических операций, таких как сушка или очистка.

- экспедиторские силосы. Используются для погрузки зерна на автотранспорт или ж/д транспорт.

Высокий технический уровень и эффективность работы зернохранилища обеспечиваются технологичностью конструкции и точностью изготовления деталей и узлов зернохранилища.

2. Характеристика хозяйства

Расчет потребности хозяйства в семенах рассчитывается по формуле:

5.1 Расчет потребной площади