Температура зберігання зерна – критичний фактор збереженості врожаю і прибутковості агробізнесу. Неправильний температурний режим може загубити мільйони тонн продукції за кілька тижнів. Обов’язково потрібно чіллер купити для охолодження зерна. Так, це недешево, але інвестиції окупаються збереженням якості і запобіганням катастрофічних втрат продукції.
Від дотримання температурного режиму залежать як обсяги експорту, так і продовольча безпека країни. Втрати зерна при неправильному зберіганні можуть досягати 15-20% врожаю, а це, до речі, мільярди доларів втраченої виручки.
Содержание
Біологічні основи температурного режиму зерна
Зерно – живий організм, який продовжує дихати після збирання врожаю. Інтенсивність дихання безпосередньо залежить від температури. При підвищенні температури на 10°C швидкість біохімічних процесів подвоюється.
Температура зерна при зберіганні впливає на всі життєві процеси. При +5°C дихання уповільнюється в 8-10 разів порівняно з +25°C. Відповідно знижується витрата сухих речовин, зменшується втрата маси.
Розвиток мікроорганізмів також залежить від температури. Пліснявілі гриби активно розмножуються при +20…+30°C. При температурі нижче +10°C їх розвиток практично зупиняється.
Комахи-шкідники теж реагують на температуру. Довгоносики, вогнівки, кліщі інтенсивно розмножуються при +20…+35°C. При +8°C вони впадають в анабіоз, при +5°C гинуть протягом місяця.
А ось що цікаво: саме зерно виділяє тепло при диханні. У великій масі зерна може відбуватися самозігрівання. Температура піднімається до +50…+70°C, і в результаті зерно повністю псується.
Критичні температурні пороги для зернових культур
Різні культури мають різну стійкість до температурних впливів. Яка повинна бути температура зерна залежить від біологічних особливостей кожного виду.
Культура | Безпечна температура | Критична температура | Температура самозагрівання | Максимальний термін при +15°C | Оптимальна вологість |
Пшениця озима | +5…+10°C | +15°C | +25°C | 2-3 місяці | 14% |
Пшениця ярова | +5…+8°C | +12°C | +20°C | 1-2 місяці | 14% |
Кукурудза | +8…+12°C | +18°C | +30°C | 3-4 місяці | 14% |
Ячмінь | +5…+10°C | +15°C | +25°C | 2-3 місяці | 14.5% |
Овес | +5…+8°C | +12°C | +20°C | 1-2 місяці | 13.5% |
Жито | +5…+10°C | +15°C | +25°C | 2-3 місяці | 14% |
Гречка | +8…+15°C | +20°C | +35°C | 4-6 місяців | 14.5% |
Просо | +10…+15°C | +22°C | +40°C | 6-8 місяців | 13.5% |
Соя | +8…+12°C | +18°C | +30°C | 3-4 місяці | 12% |
Соняшник | +5…+8°C | +12°C | +20°C | 1-2 місяці | 7% |
Ріпак | +5…+8°C | +12°C | +18°C | 1-2 місяці | 9% |
Знаєте що важливо розуміти? Ці показники справедливі тільки для зерна з базовою вологістю. При підвищеній вологості критичні температури знижуються на 3-5°C.
Температурна стратифікація в зерновій масі
Зерно в елеваторах зберігається шарами висотою 20-40 метрів. Умови зберігання зерна в різних частинах силосу суттєво відрізняються. Температурні градієнти можуть досягати 10-15°C.
- Верхні шари зерна нагріваються від сонячного випромінювання і теплого повітря. Влітку температура на поверхні може досягати +40…+50°C. Це зона максимального ризику самозігрівання.
- Нижні шари залишаються більш прохолодними завдяки теплоємності зернової маси. Але тут скупчується волога від конденсації водяної пари. Підвищена вологість при помірній температурі створює умови для розвитку плісені.
- Центральна частина силосу найбільш стабільна по температурі. Велика маса зерна згладжує температурні коливання. Але саме тут найчастіше починається самозігрівання при порушенні режиму зберігання.
А тепер про конвективні потоки. Нагріте повітря піднімається вгору, холодне опускається вниз. Ці потоки переносять вологу і тепло, створюючи нерівномірні умови зберігання.
Читайте також як зберігається зерно в елеваторі
Методи вимірювання і контролю температури зерна
Новітні системи моніторингу дозволяють контролювати температуру зерна при зберіганні з точністю до 0.1°C. Наші експерти рекомендують розміщувати датчики в зерновій масі через певні інтервали, а не в одному місці або із занадто великим розкидом.
Термометричні шпури – класичний метод вимірювання температури. Металеві трубки з датчиками занурюють в зерно на глибину до 20 метрів. Вимірювання проводять кожні 3-5 метрів по довжині шпура.
Бездротові датчики передають дані по радіоканалу в диспетчерську. Батареї забезпечують автономну роботу 2-3 роки. Система може контролювати тисячі точок вимірювання.
Інфрачервона термометрія дозволяє вимірювати температуру поверхні зерна без контакту. Тепловізійні камери виявляють осередки перегріву за кілька хвилин. Оптоволоконні датчики забезпечують безперервне вимірювання температури по всій довжині кабелю. Один кабель може контролювати весь об’єм силосу з точністю до метра.
Метод вимірювання | Точність | Зона контролю | Вартість (тис. грн) | Термін служби | Переваги |
Термометричні шпури | ±0.5°C | Точкова | 50-100 | 10-15 років | Надійність |
Бездротові датчики | ±0.2°C | Точкова | 3-8 | 2-3 роки | Мобільність |
Інфрачервоні камери | ±1°C | Поверхнева | 200-500 | 5-8 років | Швидкість |
Оптоволоконні системи | ±0.1°C | Лінійна | 500-1500 | 15-20 років | Безперервність |
А тепер про програмне забезпечення. SCADA-системи візуалізують температурні карти силосів, прогнозують розвиток процесів, автоматично вмикають охолодження при перевищенні порогових значень.
Системи охолодження зерна в промислових масштабах
Підтримання оптимальної температури зберігання зерна вимагає потужних охолоджуючих систем. Українські елеватори використовують різні технології залежно від кліматичних умов і економічних можливостей.
- Активна аерація – найпоширеніший метод охолодження. Зовнішнє повітря проганяють через зернову масу зі швидкістю 50-200 кубометрів на тонну зерна за годину. Ефективно при температурі повітря нижче +15°C.
- Рефрижераторне охолодження використовує чилер і кондиціонери для зниження температури повітря. Повітря охолоджують до +5…+8°C, потім подають в зернову масу. Енерговитрати високі, але ефективність відмінна.
- Адіабатичне охолодження засноване на випаровуванні води. Через мокрі фільтри проганяють гаряче повітря, воно охолоджується на 10-15°C. Ефективно в сухому кліматі південних областей України.
- Геотермальне охолодження використовує стабільну температуру ґрунту +8…+12°C. Повітря проганяють через підземні трубопроводи, воно охолоджується природним шляхом. Високі капітальні витрати, але низькі операційні витрати.
А ось комбіновані системи об’єднують кілька методів. Наприклад, влітку працюють чилери, восени і навесні – активна аерація, взимку – геотермальне охолодження.
Рекомендуємо прочитати де зберігається зерно
Український досвід температурного контролю зерна
Провідні українські агрохолдинги накопичили багатий досвід підтримання оптимальної температури зберігання зерна. Кожна компанія виробила власні підходи з урахуванням регіональних особливостей.
«Кернел» на своїх елеваторах використовує автоматизовані системи охолодження зерна. Понад 2000 датчиків контролюють температуру в режимі реального часу. При відхиленні на 2°C автоматично вмикається охолодження.
«Нібулон» розробив мобільні системи охолодження для річкових терміналів. Плавучі чилери можуть переміщуватися між портами залежно від потреб. Інноваційне рішення для українських водних шляхів.
«АСК Украгроком» інвестував в сонячні системи охолодження. Фотоелектричні панелі живлять чилери і вентилятори. Пікове навантаження охолодження збігається з максимальною виробкою сонячної енергії.
Регіональні особливості впливають на вибір технологій. В Одеській області елеватори використовують морський бриз для природного охолодження, а в Полтавській області популярні геотермальні системи.
Енергоефективність систем охолодження
Охолодження зерна споживає 30-50% всієї електроенергії елеватора. Підвищення енергоефективності критично важливе для зниження операційних витрат.
Інверторні приводи автоматично регулюють потужність вентиляторів залежно від потреби – економія електроенергії досягає 40% порівняно з системами постійної потужності. Теплові насоси використовують відхідне тепло для попереднього нагріву повітря взимку – коефіцієнт перетворення енергії досягає 300-400%. Системи рекуперації тепла вловлюють тепло від нагрітого зерна, використовують його для сушки наступних партій – економія енергії становить 20-30%.
Температура зберігання зерна – фундаментальний фактор успіху українського агробізнесу. Правильне підтримання температурного режиму зберігає мільярди гривень, забезпечує продовольчу безпеку країни, зміцнює позиції на світових ринках.
Яка температура зерна при зберіганні вважається оптимальною, залежить від багатьох факторів: типу культури, вологості, сезону, тривалості зберігання. Але загальний принцип залишається незмінним: чим нижча температура, тим краща збереженість.
