ТЕХНОЛОГІЯ ЗБЕРІГАННЯ ТА ПЕРЕРОБКИ ПРОДУКЦІЇ РОСЛИННИЦТВА

Електронний посібник

Головна

Теоретичні відомості

Список використаних джерел

Тести

Укладачі

РОЗДІЛ 2

ТЕХНОЛОГІЯ ПІСЛЯЗБИРАЛЬНОЇ ОБРОБКИ ЗЕРНОВИХ МАС ТА ПІДГОТОВКА ЇХ ДО ЗБЕРІГАННЯ

2.1. Характеристика зернових мас як об’єктів зберігання

Зернова маса – це сукупність взаємозв’язаних компонентів зерна основної культури, домішок, мікроорганізмів, комах та повітря міжзернових проміжків. Іншими словами, це штучно створена людиною екологічна система, в якій тісно взаємодіють живі організми й навколишнє середовище. Найбільший вміст у зерновій масі зерна основної культури – від 60 до 95 %. Зернову масу слід розглядати, насамперед, як комплекс живих організмів. Кожна група цих організмів або її окремі представники за певних умов так чи інакше виявляють свою життєдіяльність і тим самим впливають на стан та якість зернової маси, що зберігається. Зерно і насіння, маючи невеликі розміри та малу масу 1000 зерен, навіть у малій за масою партії містяться у великій кількості. Наприклад, в 1 т зернової маси пшениці міститься 30–40, а в 1 т проса – 150–190 млн шт. зерен.

Основою будь-якої зернової маси є зeрно (насіння) певного ботанічного роду. За прийнятою класифікацією ці зерна (за умови їх доброякісності) належать до категорії основного зерна або до зерен головної культури. Переважна більшість зернової маси, як правило, неоднорідна за своїм станом – зерна різняться за розмірами, виповненістю, масою 1000 зерен, щільністю, вологістю та ін. Така неоднорідність є перш за все наслідком формування і розвитку зерна та насіння на рослині. Вона ще більше зростає в процесі збирання врожаю в результаті досить сильного механічного впливу. На одних зернах з’являються подряпини і тріщини, інші навіть розколюються, відсоток дроблених (битих) зерен може бути значним.

До складу зернової маси входять наступні компоненти:

1. Зерно (насіння) основної культури та інших культурних рослин, які за характером використання і цінності подібні до зерна основної культури. Вони за об’ємом і масою є основою зернової маси.

2. Різноманітні фракції домішок мінерального і органічного походження (в тому числі і насіння дикорослих і культурних рослин, не віднесені до основного зерна).

3. Мікроорганізми.

4. Повітря міжзернових просторів.

5. В разі наявності – комахи і кліщі.

Таким чином, певну зернову масу під час обробки і зберігання слід розглядати, насамперед, як комплекс живих організмів. Кожна група цих організмів або її окремі представники за відповідних умов можуть певною мірою проявляти життєдіяльність і впливати на стан і якість зернової маси, що зберігається.

2.1.1. Хімічний склад основного компонента зернових мас

На зберігання закладають партії зерна продовольчого та насіннєвого призначення понад 100 різних видів зернових злакових, бобових, кормових, технічних культур. Плоди їх різняться формою, будовою, складом. У зернівці злакових, що складається із зародка, ендосперму та оболонок (дод. рис. 1), запасні поживні речовини містяться переважно в ендоспермі, в якому можна виділити багатий на жир і білок алейроновий шар. Насіннєва оболонка малоцінна у продовольчому значенні, проте відіграє важливу роль під час зберігання зерна. Зародок, багатий на вуглеводи, білки, жири, ферменти, є визначальним при проростанні зерна. Він важко піддається обробці, а після відокремлення від зерна швидко псується. Під час переробки зерна зародок зазвичай відокремлюється від ендосперму й надалі зберігається чи переробляється за іншими технологіями і режимами.

У насінні бобових культур запасні речовини зосереджуються в зародку – в сім’ядолях. Насіння різних олійних культур неоднакове за будовою: зовнішня частина одних є насінною, а інших – плодовою оболонкою. Більшу частину насінини соняшнику, сої, льону становить зародок, а рицини – ендосперм.

Не зважаючи на різну будову зерна (насіння), його для зручності викладу матеріалу називатимемо зерновою масою.

Головне значення для наступного використання має стан ендосперму зерна і насіння.

Водночас зернівка є цілісним організмом і зміни в якості однієї її частини неминуче зумовлюють зміни в інших. Тому зернові маси оцінюють за їх основним компонентом – зерном, як комплексу хімічних і фізичних властивостей. Хімічний склад і фізичні властивості зерна залежать від кліматичних, метеорологічних умов, технології вирощування, проте в межах одного роду культур вони характеризуються певними середніми значеннями.

За хімічним складом насіння (зерно) зернових, круп’яних, олійних та ефіроолійних культур поділяють на чотири групи:

1) багате на крохмаль (55–80 %) – хлібні злаки (жито, пшениця, овес, ячмінь, рис, кукурудза), круп’яні (гречка, просо);

2) багате на білок (понад 20 %) – бобові (горох, квасоля, люпин, соя);

3) багате на олію (понад 35 %) – соняшник, льон, гірчиця, ріпак, мак, кунжут, рицина;

4) багате водночас на рослинну та ефірну олії – коріандр, кмин, фенхель (табл. 2.1).

Таблиця 2.1

Середній хімічний склад зерна і насіння (з розрахунку на 100 г маси), г

Культура	Вода	Білки	Жири	Моносахариди	Крохмаль	Клейковина	Зола	Енергетична цінність, кДж
Зернові
Пшениця:
м’яка озима	14,0	11,2	2,1	1,2	54,0	2,4	1,7	1212
м’яка яра	14,0	12,5	2,3	0,9	53,0	2,5	1,7	1216
тверда	14,0	13,0	2,5	0,8	54,5	2,3	1,7	1258
Жито	14,0	9,9	2,2	1,5	54,0	2,6	1,7	1199
Тритикале	14,0	12,8	2,1	1,0	53,5	2,6	1,7	1224
Овес	13,5	10,0	6,2	1,1	36,5	10,7	3,2	1045
Ячмінь	14,0	10,3	2,4	1,3	48,1	4,3	2,4	1103
Просо	13,5	11,2	3,9	1,9	54,7	7,9	2,9	1300
Гречка	14,0	10,8	3,2	1,5	52,9	10,8	2,0	1233
Рис	14,0	7,4	2,6	0,9	55,2	9,0	3,9	1183
Сорго	13,5	10,6	4,1	1,6	58,0	3,5	2,2	1350
Кукурудза:
зубоподібна	14,0	8,3	4,0	1,6	59,8	2,1	1,2	1337
кремениста	14,0	9,2	1,2	1,6	57,3	2,2	1,2	1320
крохмалиста	14,0	9,4	4,8	1,6	58,0	2,0	1,1	1358
восковидна	14,0	10,1	5,0	1,5	54,3	2,0	1,5	1312
цукрова	14,0	11,2	4,5	8,0	29,9	2,5	1,3	1412
розлусна	14,0	10,7	4,3	3,0	55,0	2,0	1,1	1329
(в середньому)	14,0	10,3	4,9	1,6	56,9	2,1	1,2	1358
високолізинова	14,0	11,2	4,8	1,3	53,9	2,1	1,4	1312
Зернобобові
Горох	14,0	20,5	2,0	4,6	44,0	5,7	2,8	1245
Квасоля	14,0	21,0	2,0	3,2	43,4	3,9	3,6	1220
Чина	14,0	24,4	2,2	3,1	38,2	4,9	3,0	1195
Сочевиця	14,0	24,0	1,5	2,9	39,8	3,7	2,7	1187
Нут	14,0	20,1	4,3	3,2	43,2	3,7	3,0	1291
Соя	12,0	34,9	17,3	5,7	3,5	4,3	5,0	1388

Вплив географічного фактора на хімічний склад зерна очевидний. Так, вміст білка більший у зерні злакових культур, вирощених за однакового забезпечення поживними речовинами на південному сході та півдні країни; в насінні соняшнику, вирощеного в північних районах, формується більший вміст ненасичених жирних кислот; в умовах жаркого клімату в насінні бобових збільшується вміст солерозчинних білків і зменшується вміст водорозчинних. Водночас фактор збільшення вмісту білка діє лише за температури не вище 30 °С.

Різноякісність хімічного складу спостерігається навіть у зерні з різних частин колоса (зерно середньої частини колоса багатше на білок, зерно кукурудзи з нижньої частини качана найкраще за хімічним складом).

2.1.2. Характеристика інших компонентів зернових мас

У зерновій масі, крім зерна основної культури, є домішки насіння інших культурних рослин і бур’янів, органічні та мінеральні домішки, зерна, пошкоджені шкідниками хлібних запасів тощо. Кількість цих домішок та їх якісний склад залежать від рівня агротехніки, способів і організації збирання врожаю. Наявність домішок не тільки знижує цінність зерна, а й посилює неоднорідність зернової маси, збільшує її об’єм. Це вимагає додаткових витрат, зокрема на затарювання й перевезення зернових мас. Крім того, наявність домішок у свіжозібраних зернових масах різко впливає на їх збереженість. Це зумовлено тим, що насіння бур’янів, як правило, має підвищену вологість, що, в свою чергу, підвищує вологість зерна. За цих умов посилюються процеси дихання насіння, створюється сприятливе середовище для розвитку мікроорганізмів.

Негативна дія мікроорганізмів є головним чинником зниження якості зерна і його псування. Вони з’являються на зерні ще в період вегетації рослин, збільшується їх кількість у процесі збирання й обробки за контактів насіння з пилоподібними часточками ґрунту. Величезні втрати зернових мас під час їх зберігання пов’язані з розмноженням різних комах: довгоносиків, чорнушок, хрущаків, зерноїдів, молі, вогнівок, частково кліщів та ін. Ці шкідники заражають зерно на токах, у сховищах, під час перевезення, очищення через обладнання і тару. За своєчасного знезаражування токів, знищення минулорічних органічних решток, дезінфекції зерносховищ, тари, мішків і транспортних засобів обладнання токів і сховищ перед збиранням нового врожаю значно зменшується можливість зараження свіжозібраного зерна.

Неоднорідність зерен та домішок за формою і розмірами зумовлює наявність у зерновій масі міжзернових проміжків, так званих шпарин. Повітря, яке заповнює ці проміжки, істотно впливає на компоненти зернової маси, одночасно змінюючись за своїм складом, температурою і навіть тиском.

Мікроорганізми та їх роль в період доробки та зберігання зерна і насіння. На поверхні зерна і насіння будь-якої культури, незалежно від віку та якісного стану, знаходяться мікроорганізми, оскільки ріст і розвиток рослин та формування плодів відбуваються в умовах, де є значна їх кількість
(табл. 2.2).

Факторів, які впливають на стан і розвиток сапрофітних мікроорганізмів у зерновій масі, дуже багато. Вирішальне значення серед них мають: середня вологість зернової маси і вологість окремих її компонентів, температура і ступінь аерації, цілісність і стан покривних тканин та життєві функції зернини, кількість і видовий склад домішок.

Мікрофлора зерна складається з мікроорганізмів, що заселяють рослини. Вони поділяються на: епіфітні, властиві кожному роду і виду рослин; рослинні паразити та паразити, які випадково потрапили на рослини; мікроорганізми, які потрапили в зернову масу під час збирання врожаю та неправильного зберігання і перевезення.

Таблиця 2.2

Видовий склад мікрофлори зернових мас основних зернових культур

Сапрофітні мікроорганізми		Фітопатогенні мікроорганізми	Мікроорганізми, патогенні для тварин або людини
типові епіфіти	інші сапрофіти
а) Бактерії: Ps. herbicola, Ps. fluorescens	а) Бактерії: Вас. Mesentericus (картопляна паличка), Вас. subtilis (сінна паличка), Вас. proteus, Вас. micoides (гнильна паличка); бактерії кислотних бродінь; коки, мікрококи і сарцини	а) Бактеріози, що викликають щуплість зерна: Вас. franslucens, Вас. atrofaciens	а) Бактерії, що викликають захворювання у тварин і у людини: збудники бруцельозу, туляремії, туберкульозу, сибірської виразки, сапу та ін.
б) Дріжджі: білі і рожеві із роду Torula, дріжджі верхового бродіння (сахароміцети)	б) Плісеневі гриби: мукорові – Мисог mucedo, Mucor racemosus, Rhisupus nigricans; аспергілові – A. niger, A.glaucus, A.fwnigatus, A.glavatus, Penicillium claucum; інші гриби – Monilia, Oidium та ін.
		б) Мікози, різні види сажки злакових, ріжки; різні види фузаріуму: Nitrospora, Diplodia zeae	б) Бактерії, що викликають захворювання у людини: збудники стовбняку, газової гангрени, гноєрідні коки та ін.
в) Плісеневі гриби: Alternaria, Cladosporiwn Dematiurn, Trichothecium	в) Актиноміцети і споріднені їм організми

За способом життя і впливом на зерно розрізняють три групи мікрофлори зернової маси: сапрофітну, фітопатогенну і патогенну.

Сапрофітні мікроорганізми – бактерії, дріжджі, плісеневі гриби й актиноміцети.

Бактерії більше поширені у свіжозібраному зерні та в партіях доброякісного зерна. Основні представники бактерій належать до родів Ervinea і Pseudomonas.

E. herbicola aureum – рухлива дрібна бактерія, яка не утворює спор, має форму палички завдовжки 1–3 мкм. На твердих живильних середовищах вона утворює колонії золотистого кольору. Другий вид бактерій цього роду E. Herbicola rubrum на щільних середовищах утворює колонії червоного кольору. В партіях свіжозібраного зерна E. Herbicola становить 92–95 % усієї кількості бактерій, що свідчить про високу якість зерна та його свіжість, оскільки ці бактерії зерно не псують, вони живляться продуктами виділення зерна.

Бактерії, що утворюють спори, в зерновій масі представлені переважно картопляною (B. mesentericus) і сінною (B. subtilis) паличками. Будучи типовими сапрофітами з дуже стійкими спорами, вони можуть зберігатися у зерновій масі досить тривалий час. Спори їх високотермостійкі, не гинуть в процесі випікання хліба, тому його м’якуш після їх розмноження втрачає пружність, стає липким, легко розтягується – такий хліб непридатний для вживання.

У зернових масах трапляються також поодинокі збудники гнильних процесів Fycoides, Droteus, а також бактерії, що зумовлюють кислотне бродіння (молочнокисле, маслянокисле), та кокові форми бактерій, які інтенсивно розвиваються під час самозігрівання зерна.

Дріжджі – це одноклітинні організми різної форми, більші за бактерії. На якість зерна під час зберігання вони істотно не впливають, однак за певних умов можуть надавати йому комірного запаху.

Плісеневі гриби – друга за чисельністю група мікроорганізмів у зерновій масі (1–2 % від загальної кількості мікроорганізмів). Вони невибагливі до умов середовища і здатні розмножуватися в широкому діапазоні вологості й температури. Розвиваються за рахунок органічних речовин зерна, що призводить до втрати його маси, погіршення якості або повного псування, зміни кольору, появи неприємних запаху і смаку. Понад 80 % втрат зерна від діяльності мікрофлори припадає на діяльність плісеневих грибів.

Актиноміцети – це променеві гриби, які потрапляють у зернову масу з грудочками ґрунту під час збирання врожаю. Чисельність їх у масі свіжозібраного зерна невелика, проте за сприятливих умов вони швидко розвиваються, спричинюючи самозігрівання зерна.

Мікробіологічні процеси в зерні протікають з великою швидкістю. Вологе і сире свіжозібране зерно вже через кілька днів може втратити схожість, у ньому утворюються токсини, виникає стійкий затхлий запах.

Основний спосіб запобігання псування зерна – якнайшвидше післязбиральне очищення його від домішок та просушування до сухого стану. Зниження температури також пригнічує активність мікроорганізмів у зерновій масі, проте і за температури 5–10 ⁰С плісеневі гриби здатні повільно розвиватися на зерні з підвищеною вологістю. Тому сире охолоджене зерно, особливо насіннєвого призначення, можна задовільно зберігати недовго, оскільки добре зберігання його можливе тільки в сухому стані.

До фітопатогенних мікроорганізмів у зерновій масі належать бактерії, гриби і віруси. Вони викликають різні захворювання рослин – бактеріози (збудники – бактерії) та мікози (збудники – гриби).

Збудники хвороб потрапляють на рослини переважно або з непротравленим насінням чи за допомогою комах, вітру, з краплинами дощу. На поверхні рослини вони розвиваються й утворюють міцелій та спори. Всередину рослин мікроорганізми проникають через отвори (продихи) або пошкоджені покривні частини рослини чи після руйнування їх ферментами.

Пошкоджені фітопатогенними мікроорганізмами рослини або гинуть, або формують менший урожай зниженої якості. Відомо, що фітопатогенні мікроорганізми не впливають на збереженість зернової маси, а впливають на продукти переробки, вони (ріжки, сажка) є шкідливими домішками, наявність яких жорстко регламентується стандартами на зерно. Мікроорганізми, патогенні для людини і тварин, потрапляють у зернову масу здебільшого випадково. Вони можуть бути безпосереднім джерелом поширення деяких інфекцій тільки для людини або тільки для тварин.

Патогенні мікроорганізми розповсюджуються хворими людьми і тваринами або їх бацилоносіями. Деякі мікроби проникають у ґрунт, де не лише живуть, а й розмножуються протягом тривалого часу, тому ґрунт може бути джерелом небезпечних захворювань.

Переносниками інфекцій, зокрема, є гризуни і свійські тварини. Як правило, в партіях зерна важко виявити збудників захворювань людини і тварин. Тому зерно, яке надходить на заготівельні пункти з районів, де є інфекційні захворювання, приймають з дотриманням заходів, передбачених спеціальними інструкціями.

Характер зміни кількості і видового складу мікроорганізмів залежить від умов зберігання зернової маси. За несприятливих умов для розмноження чисельність мікроорганізмів зменшується. Тривале зберігання зерна в цьому випадку не сприяє повному знищенню їх, відбувається тільки зміна їх якісного складу.

Якщо у зерновій масі створюються сприятливі умови для розвитку мікроорганізмів, то насамперед у ній розвиваються плісеневі гриби. Вони менш вибагливі до умов життя, ніж бактерії, і можуть активно розвиватися з самого початку зберігання зерна, викликаючи значні зміни його якості. Однак навіть після припинення розвитку грибів, ліквідувати наслідки їх розвитку не вдається і, тому партія зерна стає непридатною для тривалого зберігання.

Під дією життєдіяльності мікроорганізмів змінюються насамперед основні показники свіжості зерна – колір, блиск, запах, смак. У міру прояву їх життєдіяльності свіжість зерна змінюється в такій послідовності: тьмяне без блиску, плямисте й потемніле, на окремих зернинах утворюються колонії плісеневих грибів і бактерій, темніє значна кількість зерен, виявляються зіпсовані (запліснявілі і загнилі), а надалі за самозігрівання зернової маси – чорні й обвуглені зерна. Одночасно із зміною кольору зерна відбувається розклад речовин його вмісту, зумовлене розвитком мікроорганізмів, та виникають різні запахи. Отже, відхилення показників свіжості зерна від нормальних значно погіршує його технологічні властивості. Наприклад, пліснявіння зерна супроводжується зниженням його схожості й утворенням мікотоксинів – продуктів життєдіяльності багатьох плісеневих грибів, які досить токсичні для людини і тварин.

Шкідники хлібних запасів. До основних шкідників хлібних запасів належать комахи (жуки, метелики, кліщі), птахи і мишоподібні гризуни. У процесі своєї життєдіяльності комірні шкідники знищують зерно, погіршуючи його якість та спричинюючи самозігрівання, виділяють тепло і вологу, підвищуючи температуру та вологість зернової маси. В цих умовах активізується життєдіяльність мікрофлори, яка викликає подальше підвищення температури і вологості зерна, що зберігається. Підвищення температури і вологості зерна відбуваються досить інтенсивно, внаслідок чого воно самозігрівається. Крім того, екскременти шкідників засмічують зерно і можуть потрапити в борошно під час його переробки, різко знижують якість борошна та випеченого хліба. Інколи таке зерно стає непридатним для використання на продовольчі цілі.

Серед шкідників хлібних запасів є види, які спочатку живуть у полі, а потім – у сховищі, наприклад, деякі види борошноїдів, метеликів, горохова зернівка. Із зерном з поля комахи (також зерновий точильник, зернова міль) потрапляють у зерносховища.

На відміну від мікроорганізмів, комахи можуть активно розвиватися в сухому зерні. А такі способи сушіння, як повітро-сонячне чи активним вентилюванням і доведення зерна до сухого стану не забезпечують захисту його від шкідників. Тільки вологість зерна нижче 9–10 %, що на практиці буває дуже рідко, пригнічує їх розвиток. Відповідно до державних стандартів навіть за наявності в зерні одного живого представника комах-шкідників воно вважається зараженим.

Найважливішим фактором, що впливає на інтенсивність розвитку комах і кліщів у зернових продуктах та зерносховищах, є температура. Оптимальні умови для розвитку шкідливих комах створюються за температури 20–28 ⁰С. Наприклад, потомство комірного довгоносика за температури 25–26 ⁰С з’являється приблизно через 30, а за 12 ⁰С – через 209 діб. Більшість комах погано переносять температуру 10–11 ⁰С: за 0 ⁰С вони заклякають, а за більш низької – гинуть. Так, за температури мінус 15 ⁰С шкідники гинуть протягом доби. Підвищена температура (понад 35 ⁰С) також несприятливо позначається на життєдіяльності шкідників: у них припиняється відкладання яєць. За 38–40 ⁰С відбувається їх теплове заклякання, а вище 48–55 ⁰С вони гинуть.

Кліщі є менш вибагливими до високої температури і тривалий час витримують мінусову температуру, однак вони можуть забезпечити себе поживою тільки за підвищеної вологості зернової маси. Сушіння зерна до сухого стану (12–13 %) практично виключає зараження його кліщами. Останні є менш небезпечними, ніж інші шкідники зерна, тому, згідно з державними стандартами, допускається приймання зерна, зараженого кліщами.

Крім температури, на розвиток кліщів істотно впливає вологість зернової маси. Тіло комах – шкідників зернових продуктів на 48–67 % складається з води. Тому лише за вмісту у зернових продуктах певної кількості вологи комахи і кліщі можуть існувати і розмножуватися, оскільки поповнення води в їхньому організмі необхідне внаслідок втрати її в процесі дихання, виділення з екскрементами тощо.

В умовах без доступу кисню (вміст його не більше 1–2 %) комахи й кліщі гинуть. Якщо його в окремих шарах зернового насипу не вистачає, комахи й кліщі переміщуються в ділянки, багатші на кисень.

Вміст у зерновій масі різних компонентів зумовлює її специфічні властивості, які потрібно враховувати під час зберігання та обробки. Розрізняють фізичні та фізіологічні властивості зернової маси.

2.1.3. Загальні показники якості партій зерна і насіння різних

культур продовольчого, фуражного і технічного призначення

Різнобічне використання зерна і насіння різних культур зумовлює потребу у визначенні цінності їх з урахуванням вимог кожної галузі народного господарства. Існують численні ознаки, за якими визначають якість зерна і насіння. Деякі з них дуже специфічні, і виявляти їх слід тільки для окремих партій зерна тієї або іншої культури, що використовується на певні потреби. Проте є й ознаки універсальні, за якими можна скласти уявлення про основи харчової і технічної цінності будь-якої партії зерна.

Виходячи з цього, показники якості залежно від їхнього значення та обов’язковості, за оцінки різних партій можна поділити на три групи:

1. Обов’язкові для всіх партій зерна і насіння певної культури, що використовується на будь-які потреби. Показники цієї групи визначають на всіх етапах заготівель і переробки зерна, починаючи від формування партій під час збирання врожаю. До них належать: ознаки свіжості і стиглості зерна (зовнішній вигляд, запах і смак); зараженість шкідниками хлібних запасів; вологість і вміст домішок, їх включено до державних стандартів. Про показники цієї групи і їхню природу спеціаліст сільського господарства повинен мати повне уявлення. З урахуванням вимог до цих показників слід готувати партії зерна до їх реалізації.

2. Обов’язкові за оцінки зерна деяких культур або партій зерна для певного цільового призначення. Прикладом показників, що нормуються для зерна або насіння деяких культур, може бути натура пшениці, жита, ячменю, вівса і соняшнику. Для зерна круп’яних культур, що використовується на виробництво крупи, визначають крупність (за розмірами) і вміст ядра та квіткових плівок. Для ячменю, що є сировиною для пивоваріння і спиртового виробництва, визначають і нормують схожість та енергію проростання. Ці показники обов’язкові і для жита, вівса та проса, що використовуються у спиртовому виробництві (для приготування солоду).

Важливе значення мають специфічні показники якості пшениці (склоподібність, вміст і якість сирої клейковини, число падання тощо), які унормовуються вимогами державного стандарту на зерно пшениці. Усі показники цієї групи мають істотне значення і для переробників зерна.

3. Додаткові показники якості. Їх перевіряють залежно від потреби, що виникла на різних етапах хлібообороту. Так, іноді визначають повний хімічний склад зерна або вміст у ньому деяких речовин (найчастіше білків, амінокислот або жиру), виявляють особливості видового і кількісного складу мікрофлори (наприклад, на зараженість гельмінтоспорами, фузаріозами), досліджують залишковий вміст фумігантів у зерні після його газації з метою дезінсекції та ін.

Оцінку кожної партії зерна або насіння починають з визначення показників, що належать до першої групи. Потім з урахуванням цільового призначення партії визначають показники, властиві, даному роду і виду зерна або насіння, передбачені державним нормуванням. Решту показників визначають в міру потреби.

Для проведення аналізів беруть середній зразок зерна масою 2 кг. Його відбирають з вихідного зразка, який утворюють із точкових проб.

Відбирають проби зерна згідно з ДСТУ ISO 13690; ДСТУ 3355.

Рис. 3. Технологічна схема автоматичного пробовідбирника зерна

Під час масового продажу зерна оцінка якості і розрахунок за нього на державних хлібоприймальних пунктах можуть бути зроблені за середньодобовим зразком. Його складають окремо для кожного товаровиробника з вихідних зразків, відібраних із зерна, доставленого кожною автомашиною. У цьому разі від партії зерна масою 1,5 т вихідний зразок становить одну мірку місткістю 200 см³.

Складання середньодобового зразка допускається лише за достатньої однорідності партій зерна, що надходить з господарства, як за сортовою належністю та органолептичними ознаками, так і за вологістю і зараженістю, які визначають встановленими методами.

Нижче наведено характеристику обов’язкових показників якості продукції на прикладі зерна.

Ознаки свіжості. Кожному виду зерна і насіння властиві певні запах, смак і колір. Відхилення від цих ознак свідчить про зміну внутрішньої природи і властивостей сировини в бік погіршення, робить її неповноцінною або навіть непридатною для використання. Ось чому ці ознаки, що визначаються органолептично, мають велике значення і входять до показників державного нормування. Стан партії зерна відповідно до цих ознак дістав загальну назву свіжості. Визначають запах, колір і знебарвленість зерна згідно з ГОСТ 10967.

Зовнішній вигляд – ознака, що змінюється з багатьох причин. Основні з них: несприятливі умови в період формування і достигання (запал суховієм, ранні заморозки, надмірне зволоження, що призводить до проростання зерна в колосі, та ін.); пошкодження зерна комахами-шкідниками як у полі, так і в сховищах; активний розвиток фітопатогенних або сапрофітних мікроорганізмів; неправильна обробка партій зерна (сушіння, очищення, знезаражування та ін.).

Наявність набубнявілих і пророслих зерен також зобов’язує особливо уважно ставитись до оцінки партії. Проросле зерно не дає потрібного виходу борошна. З такого борошна не можна виробити хліб нормальної якості. Проросле насіння олійних культур характеризується високим кислотним числом жиру та ін.

Пошкодження зерна пшениці в колосі клопами-черепашками позначається на його зовнішньому вигляді (виповненості і кольорі). Різко змінюються його біохімічні властивості й хлібопекарські якості. Пошкодження зерен клопами-черепашками особливо характерне для пшениці.

Найважливішим фактором, який впливає на зміну зовнішнього вигляду зерна, його кольору і блиску, є життєдіяльність мікроорганізмів. Активний розвиток їх у польових умовах або сховищах нерідко супроводиться деформацією зернини або насінини, зміною забарвлення, стану покривних тканин, хімічного складу і технологічних властивостей. Так, внаслідок розвитку деяких бактеріозів (чорного, базального) і мікозів (фузаріози, гельмінтоспоріози та ін.) зерно стає щуплим, зморщеним, з погано розвиненим ендоспермом. Часто при цьому змінюється і колір зернини – з’являються чорні плями (чорний бактеріоз), рожеве забарвлення (утворення конідій фузаріуму), почорніння зародка (внаслідок розвитку гельмінтоспоріуму) та ін.

Іноді зерно буває забрудненим спорами грибів, якщо в партії є мішечки твердої сажки. За руйнування мішечків спори масами прилипають до різних частин зернини.

В зерні з підвищеною вологістю, що зберігається на токах і в сховищах, можуть розвиватися різні сапрофітні мікроорганізми. У цьому випадку на окремих зернинах утворюються колонії бактерій або плісеневих грибів, через що зерно втрачає блиск, стає плямистим. Потемніння зерна відбувається і від самозігрівання.

Втрата властивих зернині або насінині блиску і кольору відбувається і внаслідок неправильно проведеної післязбиральної доробки партій зерна з метою підвищення їхньої якості (сушіння в зерносушарках, газація тощо).

Колір зерна і насіння визначають при розсіяному денному світлі, порівнюючи досліджуваний зразок з еталоном. Зерна, які мають істотні відхилення за кольором, під час аналізу на вміст домішок відносять як неповноцінні або до зернової, або смітної домішки.

Запах зерна і насіння. Поява в партії зерна або насіння запахів, не властивих даній культурі, свідчить про відхилення від норми внаслідок несприятливих впливів. Різноманітність сторонніх запахів досить велика, проте їх можна поділити на дві групи: запахи сорбційного походження і запахи розкладу.

Запахів першої групи зерно і насіння набувають внаслідок сорбційних властивостей. Залежно від природи сорбованих парів і газів та впливу їх на якість зерна ці запахи можна поділити на: а) запахи ефірної олії; б) запахи, що набуваються під час доробки зернових мас; в) запахи випадкові, яких набуває зерно в разі порушення правил поводження з ним.

Друга група запахів утворюється в зерновій масі внаслідок біологічних процесів, що відбуваються в ній. Вони дістали назву запахів розкладу, тому що виникають внаслідок утворення продуктів розпаду певних органічних речовин. Характерними запахами цієї групи є: комірний, солодовий, затхлий і гнильний.

Запах визначають у цілому або молотому зерні. Для кращого розпізнавання запахів рекомендується зігріти жменю зерна (близько 100 г) диханням або потримати його в сітці над парою чи залити в склянці гарячою водою (60...70 ⁰С), а потім, випивши воду, визначити запах.

Смак зерна. Зовнішній вигляд і запах дають достатнє уявлення про свіжість партії зерна. Смак визначають значно рідше (коли виникають сумніви щодо визначення запаху). Так, смак перевіряють за наявності солодового або полинового запаху.

Смак нормального зерна злакових культур і гречки, а також насіння більшості бобових культур виражений слабо. Найчастіше він буває прісним, а в насінні ефіроолійних культур – пряним. Як відхилення від норми розрізняють солодкий, гіркий і кислий смак.

Зараженість хлібних запасів шкідниками. У світовій практиці відомо кількасот видів комах і десятки видів кліщів, що є шкідниками хлібних запасів. Втрати у масі і зниження якості зернових продуктів через цих шкідників настільки великі, що захист продуктів від знищення і псування ними належить, до державних^:заходів.

Одним із заходів, спрямованих на скорочення втрат зернових продуктів, є нормування всіх партій зерна і насіння за ознакою зараженості їх шкідниками. Цей показник є обов’язковим в нормуванні якості хлібних запасів.

Зараженість зерна – це наявність у міжзерновому просторі, всередині окремих зернин живих шкідників хлібних запасів – комах або кліщів на різних стадіях розвитку. Вона може виражатися в явній або прихованій формах.

Зараженість зерна шкідниками в явній формі – це наявність у міжзерновому просторі живих шкідників хлібних запасів – комах або кліщів на різних стадіях їх розвитку.

Зараженість зерна шкідниками в прихованій формі – це наявність усередині окремих зерен живих шкідників хлібних запасів на різних стадіях їх розвитку.

Слід зазначити, що з кількох десятків видів комах, поширених в Україні, найбільшу небезпеку зерну як за ареалом, так і за заподіюваною шкодою становлять комірний і рисовий довгоносик, малий борошняний хрущик, удавальник-злодюжка, зерновий точильник, рудий борошноїд, зернова міль і млинова вогнівка.

Як свідчать досліди і практика останніх років, усі кліщі, шкідники хлібних запасів, набагато небезпечніші, ніж комахи. За державним нормуванням партії зерна, заражені комахами, шкідниками, вважаються некондиційними. Наявність комах не допускається навіть обмежувальними кондиціями, а зараженість, кліщами допускається. Це, зокрема, слід враховувати під час проведення робіт із зерном у сільському господарстві починаючи із збирання врожаю. Зараженість зерна визначають у середньому зразку після виділення з нього великих домішок. Для цього його просівають крізь два сита (з отворами діаметром 1,5 мм у нижньому і 2,5 мм у верхньому) вручну протягом 2 хв при 120 кругових рухах за хвилину або механізованим способом протягом 1 хв при 150 кругових рухах за хвилину.

Зараженість виражають кількістю живих шкідників в 1 кг зерна. Мертвих комах відносять до смітної домішки і при визначенні зараженості не враховують. Ступені зараженості встановлені за найпоширенішими шкідниками. Так, для кліщів перший ступінь зараженості від 1 до 20 включно; другий – понад 20; третій – кліщі після просівання утворюють масу, яка нагадує повсть (“повстяний шар”).

Для довгоносиків перший ступінь – до 5, другий – від 6 до 10, третій – понад 10.

Хлібоприймальні пункти не приймають зерно, заражене комахами-шкідниками. Партії зерна, заражені кліщами, приймаються із знижкою закупівельної ціни.

Визначають зараженість шкідниками зерна згідно з ДСТУ ISO 6639-1; ДСТУ ISO 6639-2; ДСТУ ISO 6639-3; ДСТУ ISO 6639-4.

Вологість зерна і насіння. Вміст вільної і частково зв’язаної води, яка визначається висушуванням зерна стандартними методами. Вологість зерна визначають згідно з ISO 712-85; ГОСТ 29143491; ISO 711-85.

Наважка зерна для визначення вологості, виділена із середнього зразка, містить і домішки, які є в цій партії, це потрібно знати тому, що визначається середня вологість партії, а вологість домішок, що є в ній (зокрема насіння бур’янів), може різко відрізнятися від вологості зерна основної культури. Найбільша різниця звичайно буває у свіжозібраному зерні в перші години після утворення зернової маси.

Вологість як показник якості зерна має подвійне значення – економічне й технологічне. Людина цінить у зерні суху речовину, а не воду. Звідси потреба нормувати вміст води і оплачувати вміст сухих речовин.

В основу розрахунків за зерно покладено базисну норму вологості, відхилення від якої змінює оплачувану фізичну масу доставленої партії зерна. Так, за кожний зайвий процент вологи проти базисної знижується фізична маса на 1 % (тобто процент за процент), а за кожний процент або його частину, нижчі за базисну вологість, роблять відповідну надбавку до маси партії.

Зерно з підвищеною вологістю слід висушити, інакше його не можна зберегти. У зв’язку з цим крім натуральних знижок з фізичної маси хлібоприймальні пункти для покриття витрат стягують плату за сушіння зерна і насіння.

Технологічне значення вологості велике. Так, зернові маси можна зберігати протягом тривалого часу з мінімальними втратами, якщо вони сухі, тобто в них немає вільної води. Для успішної переробки зерна також потрібна певна вологість (для^: злакових та бобових – 14–16 %, а для олійних ще менше).

У стандартах виділяють залежно від вологості сухе, середньої сухості, вологе і сире зерно або насіння. Для прикладу наводимо межі вологості зерна пшениці, жита, ячменю, рису-сирцю і гречки залежно від стану сухості:

Сухе	До 14 % включно
Середньої сухості	Від 14 до 15,5 % включно
Вологе	Від 15,5 до 17 % включно
Сире	Понад 17 %

Сухе зерно добре зберігається і його можна закласти на зберігання насипом заввишки до 30 м. Вода в такому зерні міцно зв’язана з гідрофільними колоїдами, нерухома і не бере участі в реакціях обміну речовин. У зв’язку з цим процеси життєдіяльності в зерні (дихання тощо) понижені, немає умов і для розвитку мікроорганізмів.

Сухе зерно перед переробкою на борошно зволожують до 15,5–18 %. Стан середньої сухості характеризується тим, що в зерні вже з’являється невелика кількість вільної води. Рівень, за якого з’являється вільна волога, отримав назву критичної вологості. За такої вологості вже помітно зростає інтенсивність дихання зерна, і за певних умов, можуть активно розвиватися мікроорганізми.

Вологість насіння, зерна та інших продуктів, що мають гігроскопічні властивості, визначають різними методами. Найбільш поширені методи визначення вологості за сухим залишком та електричні.

Визначення вологості проводять основним методом (без попереднього підсушування) та з попереднім підсушуванням.

Метод визначення вологості за сухим залишком, тобто коли кількість води встановлюють за різницею у масі наважки до і після висушування, має багато модифікацій. Вони різняться часом і температурою нагрівання наважки цілого або меленого зерна, а також ступенем його подрібнення. Однак усі застосовувані варіанти повинні забезпечити можливість якнайповнішого зневоднення зерна без відчутних втрат його сухої речовини.

У нашій країні стандартним методом визначення вологості за сухим залишком є висушування наважок меленого зерна (5 г) за температури 130 ⁰С протягом 40 хв. Досліди показали, що скорочувати строк висушування за рахунок підвищення температури (понад 130 ⁰С) не можна. Для висушування зерна і насіння застосовують різні сушильні шафи. Найдосконалішими є шафи з електричним обігрівом та автоматичним регулюванням температури – марок СЕШ-1 і СЕШ-3.

Відсоток вологості розраховують за формулами, наведеними в діючому стандарті на методи визначення вологості.

Рис. 4. Загальний вигляд сушарки СЕШ-3

Зерно з вологістю понад 17 % попередньо підсушують. Для цього наважки масою 20 г в сітчастих бюксах ставлять у сушильну шафу, нагріту до 110 ⁰С, і витримують за температури 105 ⁰С (за вологості до 20 % зерна жита, пшениці – 4 хв; вівса, проса, гречки, сорго – 3 хв; ячменю, рису – 5 хв; чини, вики, сочевиці – 7 хв; кукурудзи, гороху, квасолі, нуту – 10 хв). За вищої вологості тривалість сушіння збільшується. Після підсушування зерно охолоджують, зважують і розраховують вологість за відповідними формулами. Цей метод вважається стандартним і лише він є обов’язковим для визначення вологості того зерна, яке продається і купується згідно з контрактами (з державою чи іншим заготівельником).

Електричні методи ґрунтуються на тому, що із зміною вологості зернової маси змінюються її електропровідність і діелектрична проникність. Тепер у нашій країні і за кордоном широко використовуються електровологоміри, дія яких ґрунтується на одному з цих принципів. Принцип електропровідності покладено в основу роботи електровологомірів.

У таблиці 2.3 наведені характеристики діелькометричних вологомірів, заявлених виробниками, які представлені (пропонуються до продажу) на території нашої країни.

Таблиця 2.3

Основні технічні характеристики діелькометричних вологомірів, представлених на ринку країни

Назва приладу	Країна - виробник	Діапазон вимірювання, %	Похибка вимірювання/ сходимість, %	Тривалість вимірювання, хв	Маса, кг/ потужність споживання, Вт	Діапазон робочих температур, °С
РМ-400 “Kett”	Японія	6 – 30	±0,5		1,5
Аквасерч-600 “Kett”	Японія	1 – 40	±0,5		1,7
WILE-65	Фінляндія	8 – 35	±1...1,5		0,8	0 – 60
Sinar AP 6060	Швеція	1 – 35	±0,3	(6)		0 – 55
Grain Master	США	5 – 40	±0,25/0,25		0,6	0 – 40
Mu1ti-Grain	США	6 – 45	±0,5		1,5
Farmpoint	Данія	5 – 45	±0,5		2,0
GAC500	США	5 – 45	±0,5/0,1		5,4	0 – 50
НЕ-50	Німеччина	8 – 35	±0,5		3,2
Superpoint	Данія	5 – 45	±0,5		0,75	0 – 45

Визначення вологості, пов’язане з вимірюванням діелектричної проникності, проводять у змінному електричному полі високої частоти. З приладів, які працюють за цим принципом, можна назвати ВЭБ “Стейнлайт” (США), “Трансгігро” (УНР) та ін. Для попереднього експрес-визначення вологості зерна при його відправленні використовують вологоміри ВЗПК-1 і ПВЗ-102.

Перевага електричних методів полягає в тому, що при користуванні ними витрачають мало часу. Досвідчений працівник визначає вологість наважки зерна за 1–3 хв.

Докладний опис правил визначення вологості різними методами (за сухим залишком та електричними вологомірами) наведено в діючому стандарті.

Засміченість (вміст домішок). Під час обмолочування до зернової маси потрапляє певна кількість домішок, тому практично кожна партія товарного зерна або насіння містить їх. Засміченість – цей термін вживається, як узагальнюючий кількох видів домішок, а саме домішок органічного і неорганічного походження, які підлягає видаленню за використання зерна будь-якого цільового призначення. Оскільки різні види домішок характеризуються різною дією на переробні механізми, на здоров’я людей, тварин, то вимоги чинних стандартів розділяють їх як окремі показники якості зерна, зокрема такими домішками є мінеральна, шкідлива, насіння деяких важковідділюваних шкідливих бур’янів, пошкоджене зерно та інші домішки.

Склад і кількість домішок у партіях зерна можуть бути дуже різними, вміст їх залежить від рівня агротехніки (чистоти посівів), способів і техніки збирання врожаю, технології наступної післязбиральної доробки зернових мас і правильності поводження з нею.

Домішки бувають рослинного, тваринного та мінерального походження.

Зернова домішка – домішка неповноцінних зерен основної культури, а також деяких інших культурних рослин, яка нормується для кожного виду зерна окремо.

Органічна домішка – домішка рослинного і тваринного походження (органічними домішками вважаються: частини стеблин, листків, стержні колосся, остюки, плівки, рештки шкідників та ін.).

Мінеральна домішка – обмежено допустима домішка мінерального походження. (мінеральними домішками вважаються: пісок, грудочки грунту, галька та ін.).

Шкідлива домішка – домішки рослинного походження, шкідливі для здоров’я людини і тварин (шкідливими домішками вважаються сажка, ріжки, гірчак повзучий, в’язіль різнокольоровий, софора листохвоста, пажитниця п’янка, геліотроп опушеноплідний, зерна, ушкоджені нематодом, триходесма сива) – вміст кожної окремо обмежується чинними стандартами на зерно будь-якого цільового призначення.

Наявність домішок у зерновій масі знижує цінність партії і тому вони мають бути враховані під час розрахунків за зерно, а якщо фактичний вміст хоч однієї з цих домішок перевищує допустиму норму, то таке зерно вважається дефектним і не може бути прийняте заготівельною організацією.

Багато домішок, особливо рослинного походження (насіння бур’янів, зелені частини рослин тощо), в період збирання врожаю й утворення зернової маси можуть містити вологи значно більше, ніж зерно основної культури, а це призводить до підвищення активності фізіологічних процесів. Так, встановлено, що у засмічених партіях зерна значно легше виникає і швидше розвивається процес самозігрівання.

Все, що видно неозброєним оком в партії зерна, поділяють на три основні групи: основне зерно (або насіння), зернові домішки і смітні домішки.

Слід мати на увазі, що у партіях олійних культур термін “зернова домішка” замінено терміном “олійна домішка”, у партіях ефіроолійних культур – “ефіроолійна домішка”.

Визначення засміченості проводять згідно з ГОСТ 30483-97.

2.1.4. Показники якості партій зерна та насіння

окремих культу і певного цільового призначення

Натура зерна – маса 1 л зерна, виражена в грамах (натурна вага, натурна маса) або 100 л в кг.

Це один з найдавніших показників якості, який набув значного поширення у світовій практиці.

Якщо засипати зерно в будь-яку місткість з додержанням певних правил, які забезпечують досить стабільні умови засипання, а отже, і щільності укладання, маса його в даному об’ємі в межах однієї культури може бути різною. Пояснюється це трьома причинами: 1) неоднаковою виповненістю окремих зерен; 2) неоднаковою кількістю і складом домішок у зерні; 3) різною вологістю зерна.

Практика свідчить про те, що чим гірша виповненість зерна і чим більше міститься в ньому вологи і легких домішок, тим нижча його натурна маса.

Максимальною натурна маса зерна пшениці, ячменю й вівса буває за вологості 14–16 %. Істотно впливають на натурну масу різні фракції смітної домішки: так, якщо легкі домішки (органічні) помітно знижують натуру, то мінеральні збільшують її. Після очищення і сушіння зерна його натурна маса помітно зростає, проте за поганої виповненості зерна вона все ж лишається низькою.

Виповнене зерно або насіння має більше ендосперму (ядра). За несприятливих умов формування зерна або насінини маса оболонок порівняно з масою зерна зростає, а ендосперму зменшується. Це призводить до зменшення виходу цінної продукції (білого борошна, крупи, олії тощо).

За продажу державі партій зерна пшениці, жита, ячменю, вівса і насіння соняшнику натурна маса впливає на визначення класності зерна, а значить і ціни його. У такому ж розмірі робиться знижка за зменшену проти базису натурну масу.

Натуру визначають за допомогою літрової пурки. Кожна пурка має вагове обладнання (терези), важки до них і мірний стакан – місткість, у яку засипають досліджуваний зразок. Інші пристрої, що є у багатьох пурках, призначено для створення порівняно стабільних умов засипання і щільності укладання зернової маси в мірному стакані. Визначають натуру згідно з ДСТУ 4233; ДСТУ 4234. У світовій практиці торгівлі зерном (експорті імпорті) використовують 20-літрову пурку і виражають натуру в кілограмах.

Показники натурної маси можна використати для приблизного розрахунку потрібної складської місткості або приблизного визначення маси партії зерна, що зберігається. Для високонатурного зерна за однакової маси партії з низьконатурним потрібна менша складська місткість. Наприклад, партія пшениці масою 100 т за натурної маси 750 г має об’єм зерна (100 т:0,75 т)=133 м³, партія вівса за натурної маси 450 г – об’єм зерна (100 т:0,45 т)=222 м³. Як бачимо, для партії вівса місткість складського приміщення має бути більшою на 89 м³, ніж для партії пшениці. Визначивши об’єм зернової маси на складі або в засіку та її натурну масу, можна отримали уявлення і про приблизну масу партії зерна, що зберігається.

У зерні багатьох культур (кукурудзи, проса, гречки, рису, гороху та ін.) натурну масу не визначають, тому що вона недостатньо корелює з виповненістю.

Крупність, вирівняність, плівчастість і вміст ядра. Вирівняність – це однорідність партій зерна за крупністю. Якщо в партії зерно в основному однакове за розмірами, її вважають вирівняною. Вирівняні партії зерна одержують після сепарування (сортування) його на зерноочисних або спеціальних сортувальних машинах. За переробки вирівняного зерна вихід крупи і її якість є вищою.

Дрібне зерно є технологічно цінним. По-перше, під час очищення деяка частина його з дрібними домішками потрапляє у відходи і знижує вихід продуктів. Вилучати ж його з відходів часто буває дуже важко. По-друге, у дрібних зернинах на оболонки припадає більший процент маси, ніж у великих. По-третє, дрібне зерно погано шеретується і, потрапляючи з квітковими плівками у продукти переробки, знижує їхню якість. Таке зерно доцільно використовувати на корм худобі і птиці.

Залежно від впливу крупності зерна на ті або інші технологічні якості нормування цієї ознаки в партіях зерна різних культур проводять по-різному. Так, під час закупівлі у товаровиробників зерна круп’яних культур дрібні зерна відносять до смітної домішки.

Нормується і вміст дрібних зерен у ячмені для пивоваріння і спиртового виробництва, а також у вівсі круп’яному, насінні бобових культур та ін. Крім того є показник крупності.

Крупність і вирівняність зерен та насіння залежно від роду і цільового призначення визначають просіюванням наважки крізь набір сит з вічками різного розміру і форми. Величина наважки, номери сит і тривалість просіювання зазначено в ГОСТ 13586.2-81. Методи визначення крупності насіння бобових культур викладено у ГОСТ 11091-64.

З показниками виповненості, крупності і вирівняності пов’язана і така ознака якості, як співвідношення між масою квіткових плівок та ядром.

Загальний вихід крупи і окремих сортів її за переробки зерна плівчастого залежить насамперед від процентного вмісту ядра і плівок. Тому в цільових стандартах на круп’яні культури зазначено мінімально допустимий для кондиційного зерна вміст ядра. Так, для вівса цей показник становить не менш як 61 %, гречки – 71 %, проса і рису – 74 %.

Для визначення плівчастості проса, рису, вівса і гречки беруть наважки тільки цілих, вкритих плівками зерен і звільняють кожне з них від плівок. Маса останніх, виражена у відсотках, і становить величину плівчастості. Для визначення можливого виходу крупи з перероблюваної партії слід виходити з її загальної маси, до якої входять і домішки. Тому вміст чистого ядра в зерні визначають за спеціальними формулами, наведеними у стандартах.

Плівчастість зерна рису, проса, гречки і вівса визначають відповідно до діючого ГОСТ 10843-76.

Своєрідну “плівчастість” і різний вміст ядра має сім’янка соняшнику. Груба і міцна плодова оболонка сім’янки називається лузгою, звідки і її вміст у процентах від маси насінини називається лузжистістю. У насінні олійного соняшнику вона сягає 27…30 %, а в лузального – 65 і рідко становить 50 %.

Консистенція ендосперму. Технологічна, а іноді і харчова цінність зерна деяких культур змінюється залежно від консистенції ендосперму. Відомо, наприклад, що такі легкозасвоювані і смачні вироби з кукурудзи, як підсмажені зерна, кукурудзяні палички тощо, виходять найкращими із зерна сортів кукурудзи із склоподібним (рогоподібним) ендоспермом.

Особливе значення має консистенція ендосперму зерна пшениці. За зовнішнім виглядом склоподібні зерна пшениці характеризуються однорідною напівпросвічуваною консистенцією, що нагадує зовні віск.

Зерно із склоподібним ендоспермом має більшу механічну міцність, що дає змогу краще організувати процес його переробки на крупу і борошно. Борошнисте зерно придатніше для виробництва крохмалю та інших продуктів з вуглеводів, воно особливо цінне як сировина у виробництвах, де мають місце бродильні процеси і вироблення продуктів різних бродінь (спирту та ін.).

Консистенція ендосперму в зерні пшениці багато в чому визначає його технологічні (борошномельні і круп’яні) якості. Під час подрібнення склоподібного зерна на млинах сортового помелу воно перетворюється на крупки, які перед подальшим розмелюванням краще сортуються за добротністю і завдяки цьому можна мати більші виходи кращих сортів борошна (крупчатка, вищого і першого сорту). Останні складаються практично з центральної частини ендосперму. Колір борошна із склоподібного зерна білий з кремовим відтінком, що передається і печеному хлібу. Борошна кращих сортів з борошнистого ендосперму виробляється менше, колір його білий із голубуватим відтінком.

Склоподібність зерна пшениці пов’язують і з вмістом у ній білка. Високосклоподібні зерна пшениці мають більший вміст білка. У них більше білків, які утворюють клейковину високої якості, що поліпшує і хлібопекарські якості борошна.

Консистенція твердих пшениць, як правило, склоподібна, а м’яких – може бути різною, що залежить від сорту, географічних і ґрунтових факторів, агротехніки тощо.

Формуванню склоподібної структури ендосперму сприяють більший вміст азоту в грунті, суха погода в період достигання зерна. Тому склоподібність м’яких пшениць варіює в широких межах – від 90...100 % до 20...50 %. Практика свідчить про те, що з низькосклоподібного зерна пшениці рідко вдається виробити борошно з високими хлібопекарськими якостями.

Склоподібними вважають зерна з повністю склоподібним ендоспермом або з легким помутнінням, а також зерна, які мають борошнисту частину не більш ніж ¼ площини поперечного розрізу зернини.

Борошнистими вважають зерна з повністю борошнистим ендоспермом, а також зерна, які мають склоподібну частину, не більшу ніж ¼ площини поперечного перерізу зернини.

Частково склоподібними вважають зерна, не віднесені до зазначених груп. Склоподібні зерна з борошнистими плямами (жовтобочки) відносять до частково склоподібних.

У зв’язку з цим розрізняють два види вираження склоподібності: загальна і відсоток повністю склоподібних зерен. На думку багатьох спеціалістів, найбільше технологічне значення в партіях зерна має відсоток повністю склоподібних зерен.

Склоподібність можна визначати за зовнішнім оглядом перерізу зерна. Точніше й зручніше можна визначити її, користуючись діафаноскопом
ДСЗ-2. 100 насінин, розкладених у гнізда рухомої касети, розглядають під проникаючим світлом і підраховують кількість склоподібних зерен спеціальним лічильником, який входить до комплекту з приладом. Склоподібні зерна просвічуються.

Загальну склоподібність зерна виражають сумою склоподібних зерен і половиною частково склоподібних. Склоподібність визначають, керуючись ГОСТ 10987-76.

У зернівок рису і кукурудзи склоподібність характеризують термінами “рогоподібність” і “крем’янистість”.

Енергія проростання і життєздатність зерна. Показники життєздатності або окремо енергії проростання та здатності до проростання обов’язково нормуються у партіях зерна для переробки (на солод, пиво). Життєздатність зерна – це відношення кількості життєздатних зерен до загальної кількості аналізованого зерна. Енергія проростання – це відношення кількості зерен, які проросли за 72 години, до загальної кількості зерен, що аналізувалися, виражена у відсотках. Сільськогосподарським виробникам це, насамперед, слід враховувати за продажу державі партій ячменю пивоварного. Так, стандарт передбачає, що здатність до проростання зерна має бути не меншою, ніж 95 %.

Дуже високі вимоги за схожістю ставляться до зерна, яке використовується в спиртовому виробництві. Вихід спирту залежить не тільки від вмісту в зерні вуглеводів (крохмалю і цукрів), а й від ступеня гідролізу крохмалю і перетворення його на цукор. З цією метою зерно на заводах пророщується і перетворюється на солод, який містить багато цукрів та активну амілазу, що забезпечує наступний ферментативний розпад крохмалю.

Показник проростання зерна жита, ячменю і проса, що йдуть на виробництво спирту, має становити не менш як 92 %, а вівса – не менше як 90 %.

Енергію проростання та здатність до проростання визначають методами, викладеними в ГОСТ 10968- 88.

Склад і властивості клейковини, фактори, які впливають на її кількість і якість. Клейковина зерна – це комплекс білкових речовин зерна, здатних за набухання у воді утворювати зв’язfну еластичну масу.

Після видалення з тіста водорозчинних речовин, крохмалю і клітковини залишається нерозчинний у воді досить еластичний згусток.

Відмита з шматочка тіста клейковина називається сирою. Суха клейковина на 82–85 % складається з білків, 6–16 % крохмалю, 2–2,8 % жиру, 3–5 % небілкових азотистих речовин, 1–2 % цукру і 0,9–2 % мінеральних речовин. Всі вони входять до складу драглів клейковини і навіть за найстараннішого відмивання залишаються в білковій основі.

Вміст сирої клейковини у зерні пшениці коливається в межах від 14 до 50 %. Пшеницями з високим вмістом клейковини вважаються такі, в зерні яких міститься понад 28 % сирої клейковини. Методи визначення кількості і якості клейковини викладено в ГОСТ 13586.1-68.

Рнова маса– сукупність фізичних властивостей клейковини: колір, тягучість, пружність, еластичність. Якість клейковини виражається одиницями пружності. Цей показник закладено у вимогах стандарта на зерно пшениці.

За кольором клейковина може бути світла або темна. Як правило, тільки світла за кольором клейковина має найкращу розтяжність і пружність. Темні тони свідчать про несприятливі впливи на зерно умов достигання, зберігання або післязбиральної доробки.

Пружність – властивість клейковини повертатися у початковий стан після розтягування або надавлювання.

Розтяжністю клейковини називається її здатність розтягуватися в довжину. Шматочок клейковини розтягують до розриву з таким розрахунком, щоб усе розтягування тривало 10 с. У момент розриву клейковини відмічають довжину, на яку вона розтягнулась.

За розтяжністю клейковина характеризується як коротка (за розтяжності до 10 см включно), середня (за розтяжності від 10 до 20 см включно) і довга (до розтяжності понад 20 см).

Залежно від пружності і розтяжності клейковину поділяють на три групи:

I група – клейковина з доброю пружністю і довга або середня за розтяжністю. Клейковина цієї групи дає змогу мати тісто з доброю формостійкістю і досить розпушене, завдяки чому хлібні вироби мають більший об’ємний вихід і пористість.

II група – клейковина з доброю або задовільною пружністю. За розтяжністю вона може бути короткою, середньою або довгою. Такої клейковини досить. Тісто має меншу газоутримувальну здатність, хліб випікається з меншим об’ємним виходом і пористістю, але здебільшого доброякісним.

III група – клейковина із слабкою пружністю. Ця клейковина має властивість дуже витягуватися, провисати за розтягування, розриватися у висячому положенні під дією власної маси, пливти, а також кришитися. З борошна, яке має клейковину цієї групи, виходить низькопористий погано розпушений хліб з дуже малим об’ємним виходом, що не відповідає вимогам стандарту за зовнішніми ознаками.

Одним із приладів для визначення фізичних властивостей клейковини є ИДК-3 (рис. 5).

Рис. 5. Прилад ИДК-3 для визначення якості клейковини

Результат вимірювання пружності зразка клейковини виражається в умовних одиницях на шкалі приладу. Чим більша пружність зразка клейковини, тим менше він стискується і тим менше величина буде зафіксована на шкалі приладу. Слід зазначити, що існує достатня кореляція між пружністю і розтяжністю клейковини. Тому, визначаючи пружні властивості клейковини на цьому приладі, можна характеризувати і групи клейковини, що виключає потребу у визначенні розтяжності.

Встановлено такі характеристики клейковини:

Показник шкали приладу ИДК-1	Характеристика	Група клейковини
0...15 20...40 45...75 80…100 105...120	Незадовільна міцна Задовільна міцна Добра Задовільна слабка Незадовільна слабка	ІІІ ІІ І ІІ ІІІ

Здатність сухих речовин, які утворюють клейковину, бубнявіти (за утворення тіста) може бути різною. Дослідження показали, що водовбирна здатність (гідратація) клейковини коливається у значних межах. Клейковину склоподібних пшениць характеризує її здатність найбільше бубнявіти. У зв’язку з цим однією з ознак якості є співвідношення між масою сирої і сухої клейковини.

На кількість і якість клейковини в зерні пшениці впливає дуже багато факторів. Найважливішими з них є: 1) сортові особливості; 2) умови вирощування і збирання врожаю; 3) несприятливі впливи, яких зазнає зерно під час зберігання й обробки.

Кожний сорт пшениці має певні успадковані властивості, як за вмістом клейковини, так і за ознаками якості. Відомо, що і за сортовипробування цим ознакам якості приділяють особливу увагу.

Більшість поширених тепер у нашій країні сортів озимої і ярої пшениці мають добрі і задовільні якості, а деякі – відмінні. Однак через несприятливі умови під час вирощування пшениці, технологічні і харчові якості зерна можуть бути значно погіршені. Так, недодержання сівозмін, рекомендованих для даної зони, нестача азоту в грунті, шкідлива дія комах, ранні приморозки, збирання в молочно-восковому стані значно знижують кількість сирої клейковини і погіршують її якість.

Нагадаємо, що на вміст клейковини та її властивості впливають і кліматичні умови району вирощування. Там, де зерно пшениці бідніше на білок і більш борошнисте, клейковини буде менше.

У районах виробництва зерна пшениці з кращими хлібопекарськими якостями особливо негативно позначається на якості клейковини шкідлива дія клопа-черепашки. Особливо небезпечний цей шкідник у стадії молочної стиглості зерна. Пошкоджене клопом у цій стадії зерно стає щуплим, на його поверхні утворюються численні западини. У період воскової стиглості пошкоджуються окремі ділянки зовнішніх шарів ендосперму. Проте і в цьому випадку в місці уколу відбуваються значні зміни у структурі ендосперму: він стає пухким з помітно деформованими крохмальними зернами.

Шкідлива дія на зерно клопа-черепашки пояснюється наявністю в його слині дуже активних протеолітичних та амілолітичних ферментів. Висока активність цих ферментів призводить до того, що за наявності 3–5 % зерен, пошкоджених комахами, борошно має погані хлібопекарські якості. Навіть за наявності 1–2 % таких зерен можлива втрата ознак “сили” пшениці.

Властивості клейковини можуть значно погіршитись у разі проростання зерна на пні, у валках, на току або в складі, причому кількість її зменшується, вона стає такою, що коротко рветься і кришиться. Це пояснюється специфічною дією вільних ненасичених жирних кислот (олеїнової і лінолевої), що утворюються внаслідок інтенсивного гідролізу жиру.

Ступінь псування клейковини внаслідок самозігрівання також залежить від тривалості процесу і температури, якої досягла зернова маса.

Залежно від показників якості м’яку пшеницю поділяють на шість класів (класи 1–3 – група А, класи 4–5 – група Б і клас 6). Тверду пшеницю залежно від показників якості поділяють на п’ять класів. Вимоги до якості кожного класу м’якої пшениці наведено у таблиці 2.4.

М’яку пшеницю групи А використовують для продовольчих (переважно в борошномельній та хлібопекарській галузях) потреб і для експортування. Пшеницю групи Б і 6-го класу використовують на продовольчі і непродовольчі потреби та для експортування. На вимогу замовника у зерні м’якої та твердої пшениці можна визначати інші показники якості, які не є класоутворювальними (сила борошна за альвеографом, індекс седиментації тощо) відповідно до визнаних у світі затверджених методик.

Зерно твердої та м’якої пшениці всіх класів має бути у здоровому стані, не зіпріле та без теплового пошкодження; мати властивий здоровому зерну запах (без затхлого, солодового, пліснявого, гнилісного, полинного, сажкового, запаху нафтопродуктів тощо); мати властивий зерну колір; не дозволено зараження пшениці шкідниками зерна.

Таблиця 2.4

Показники якості зерна м’якої пшениці

Показники		Характеристика і норма для м’якої пшениці за групами та класами
		А			Б			6
		1	2	3	4		5
Натура, г/л, не менше ніж		760	740	730	710		710	не обмежено
Склоподібність, %, не менше ніж		50	40	30				не обмежено
Вологість, %, не більше ніж		14,0	14,0	14,0	14,0		14,0	14,0
Зернова домішка, %, не більше ніж		5,0	8,0	8,0	10,0		12,0	15,0
Зокрема: зерна злакових культур		4,0	4,0	4,0	4,0		4,0	у межах зернової домішки
пророслі зерна		2,0	3,0	4,0	4,0		4,0	у межах зернової домішки
Сміттєва домішка, %, не більше ніж		1,0	2,0	2,0	2,0		2,0	5,0
Зокрема: мінеральна домішка		0,3	0,5	0,5	0,5		0,5	1,0
Зокрема: галька, шлак, руда		0,15	0,15	0,2	0,15		0,2	у межах мінеральної домішки
зіпсовані зерна		0,3	0,3	0,5	0,3		0,5	1,0
Зокрема: фузаріозні зерна		у межах зіпсованих зерен
шкідлива домішка		0,2	0,2	0,2	0,2		0,2	0,5
Зокрема: сажка, ріжки		0,05	0,05	0,05	0,05		0,05	0,1
триходесма сива		не дозволено
кукіль		у межах шкідливої домішки
кожен з видів іншого токсичного насіння		0,05	0,05	0,05	0,05		0,05	0,1
Сажкове зерно, %, не більше ніж		5,0	5,0	8,0	5,0		8,0	10,0
	Масова частка білка, у перерахунку на суху речовину, %, не менше ніж	14,0	12,5	11,0	12,5		11,0	не обмежено
	Масова частка сирої клейковини, %, не менше ніж	28,0	23,0	18,0	не обмежено
	Якість клейковини: група	І – ІІ	І – ІІ	І – ІІ	не обмежено
	одиниць приладу ВДК	45-100	45-100	45-100
	Число падання, с, не менше ніж	220	180	150	150	130		не обмежено

Пшеницю, що внаслідок несприятливих умов дозрівання, збирання або зберігання втратила свій природний колір, визначають як “знебарвлену” і зазначають ступінь знебарвленості. Для м’якої пшениці групи А і групи Б дозволено перший і другий ступені, для 6-го класу – будь-який ступінь знебарвленості.

У разі невідповідності граничній нормі якості м’якої пшениці хоча б за одним показником її переводять у відповідний за якістю клас. У разі невідповідності показників кількості та якості клейковини мінімальним вимогам групи А пшеницю переводять у групу Б за умови дотримання вимог до інших показників якості. У разі невідповідності хоча б одного показника м’якої пшениці вимогам груп А і Б, її переводять у 6-й клас.

У разі невідповідності граничній нормі якості твердої пшениці хоча б за одним із показників, її переводять у відповідний за якістю клас.

2.2. Фізичні та фізіологічні властивості зернових мас

2.2.1. Фізичні властивості зернових мас

Зернова маса має певні фізичні властивості – сипкість, самосортування, шпаруватість, здатність до сорбції та десорбції різних парів і газів (сорбційна ємність), тепло-, температуро- і термовологопровідність, теплоємність. Знання і врахування фізичних властивостей зернових мас набувають особливого значення у зв’язку з механізацією й автоматизацією процесів доробки зерна в потоці, впровадженням нових способів сушіння, застосуванням пневматичного транспорту та зберіганням значних партій його у великих сховищах (силосах сучасних елеваторів, металевих бункерах, на складах).

Сипкість – це здатність зерна і зернової маси переміщуватися по поверхні, розміщеній під певним кутом до горизонту. Правильно використовуючи цю властивість і застосовуючи відповідні пристрої та механізми, можна повністю уникнути затрат ручної праці під час переміщення зернових мас норіями, конвеєрами і пневмотранспортними установками, самопливом, завантажуванні в різні за розмірами і формою транспортні засоби (автомашини, вагони, судна) та сховища (засіки, склади, траншеї, силоси елеваторів).

Сипкість зернової маси характеризується кутом тертя, або кутом природного схилу. Кут тертя – найменший кут між основою і схилом насипу, за якого зернова маса починає ковзати по поверхні. За ковзання зерна по зерну його називають кутом природного схилу, або кутом скочування (табл. 2.5).

Найбільшу сипкість і найменший кут схилу мають маси насіння кулястої форми (гороху, проса, люпину). Чим більше форма зерен відрізняється від кулястої і чим шорсткуватіша їх поверхня, тим менша сипкість зернової маси. Зерна довгастої форми, тонкі, з квітковими плівками (рису-сирцю, окремих сортів вівса, ячменю та ін.) також є менш сипкими.

На сипкість зернової маси впливає багато факторів: гранулометрична будова та гранулометрична характеристика (форма, розміри, характер і стан поверхні зерен), вологість, кількість домішок та їх видовий склад, матеріал, форма і стан поверхні, по якій самопливом переміщується зернова маса.

Таблиця 2.5

Кути природного схилу для зерна різних культур

(за Л.О. Трисвятським)

Культура	Кут схилу, градусів	Культура	Кут схилу, градусів
Пшениця	23 – 28	Горох	24 – 31
Жито	23 – 28	Соя	25 – 32
Ячмінь	28 – 45	Вика	28 – 33
Кукурудза	30 – 40	Кормові боби	29 – 35
Соняшник	31 – 45	Сочевиця	25 – 32
Рис	27 – 48	Льон	27 – 34
Овес	31 – 54	Рицина	34 – 46
Просо	20 – 27

Наявність домішок, особливо легких і дрібних з шорсткуватою поверхнею, також знижує сипкість зернової маси. Аналогічно впливає на сипкість підвищення вологості зернової маси, за винятком тієї, що складається з кулястих зерен з гладкою поверхнею. Сипкість зернової маси знижується під час зберігання внаслідок ущільнення, що є побічним показником стану зерна.

Самосортування – це властивість зернової маси втрачати свою однорідність під час переміщення і вільного падіння. Вона зумовлюється сипкістю зернової маси і неоднорідністю твердих часточок, що входять до її складу. Як позитивне явище, самосортування використовується в практиці очистки та сортування зернових мас. Відбувається під час її переміщення й струшування, завантажування та розвантажування сховищ і силосів елеваторів. Наприклад, під час перевезення зерна в автомашинах або вагонах, пересуванні по стрічкових конвеєрах внаслідок поштовхів і струшувань компоненти зернової маси з малою масовою часткою (легкі домішки, насіння в квіткових плівках, щуплі зерна тощо) розміщуються ближче до поверхні насипу, а з більшою масою – ближче до його нижньої частини.

Самосортуванню за вільного падіння твердих часточок зернової маси (наприклад, під час завантажування силосів, сховищ) сприяє парусність, тобто опір повітря переміщенню кожної окремої часточки. Великі, важкі зерна і домішки з великою масовою часткою і меншою парусністю опускаються прямовисно і швидко досягають основи сховища або поверхні насипу. Щуплі, дрібні зерна й домішки з невеликою абсолютною і масовою часткою та більшою парусністю опускаються повільніше, відкидаються вихровими потоками повітря до стін сховища або скочуються по поверхні конуса зернової маси. Ця властивість зерна використовується під час очищення.

Самосортування зернової маси під час його зберігання – явище негативне. Порушення однорідності партії зерна у сховищі заважає правильному його оцінюванню як у силосі, так і під час розвантажування з нього, спричинює розвиток негативних фізіологічних і мікробіологічних процесів у місцях насипу, де зосереджені компоненти з підвищеною життєдіяльністю, наприклад, недозрілі. Все це призводить до самозігрівання зернових мас.

Шпаруватість зернової маси – це наявність проміжків між її твердими часточками, заповнених повітрям. Характер фізіологічних і мікробіологічних процесів у зерновій масі залежить від кількості та складу повітря в міжзернових просторах (табл. 2.6).

Таблиця 2.6

Маса і шпаруватість зерна різних культур

Культура	Маса 1 м^3, кг	Шпарува-тість, %	Культура	Маса 1 м^3, кг	Шпарува-тість, %
Пшениця	730 – 840	35 – 45	Горох, люпин	750 – 800	40 – 45
Жито	680 – 750	35 – 45	Рис (не решетований)	440 – 550	50 – 65
Ячмінь	580 – 700	45 – 55
Овес	400 – 550	50 – 70	Соняшник олійний	400 – 550	50 – 65
Гречка	560 – 650	50 – 60
Просо	680 – 730	30 – 50	Льон	580 – 680	35 – 45
Кукурудза	680 – 820	35 – 55	Конюшина червона	780 – 850	30 – 30

Шпаруватість зернових мас сприяє передачі теплоти конвекцією, переміщенню вологи через зернову масу у вигляді пари. Через міжзернові проміжки здійснюються сушіння, активне вентилювання і газація зерна.

Внаслідок самосортування шпаруватість у різних місцях зернової маси може бути неоднаковою. Шпаруватість та щільність укладання зерна у сховищі залежать від форми, пружності, розмірів і стану поверхні твердих компонентів, форми і розмірів сховища, а також строку зберігання.

Зернова маса має меншу шпаруватість, укладається щільніше, якщо у ній є крупні і дрібні зерна. Вирівняні зерна, а також шорсткуваті або із зморщеною поверхнею укладаються менш щільно. Вологе й сире зерно займає більший простір у сховищі, ніж сухе за інших рівних умов. На складах більшого поперечного перетину зерно розміщується щільніше.

Під час тривалого зберігання зернова маса ущільнюється, а її шпаруватість зменшується. Показники шпаруватості та щільності укладання зернової маси можуть змінюватися у досить значних межах. Шпаруватість зерна S визначають за формулою:

де V₁ – загальний об’єм зернової маси, м³; V – дійсний об’єм твердих часточок зернової маси.

Знаючи об’єм, який займає зернова маса, та показник її шпаруватості, можна визначити об’єм повітря у шпаринах. При застосуванні активного вентилювання об’єм повітря беруть за один обмін.

Сорбційні властивості зернової маси – це її здатність поглинати (сорбувати) з навколишнього середовища пару, запахи різних речовин і гази, а також виділяти (десорбувати) їх. У зернових масах спостерігаються такі сорбційні явища, як абсорбція, адсорбція, капілярна конденсація і хемосорбція. Сумарний результат адсорбції, абсорбції, капілярної конденсації, хемосорбції називають сорбцією, а ступінь здатності зернової маси поглинати пару і гази за різних умов – сорбційною ємністю. Остання пояснюється капілярно-пористою колоїдною структурою зерна і шпаруватістю зернової маси. Окрема зернина як багатоклітинний організм є пористим тілом з великою поверхнею. Клітини і тканини зернин мають численні макро- і мікрокапіляри, перші – переважно в оболонках, а другі – в ендоспермі. Стінки макро- і мікрокапілярів беруть участь у процесах сорбції молекул парів і газів. По системі капілярів переміщується зріджена пара. Активна поверхня зерна становить 20 – 25 см²/г, що у 20 разів перевищує його справжню поверхню. Тому сорбційні явища відбуваються не лише на поверхні зерна, а й усередині кожного капіляра.

Сорбційні властивості зернової маси мають велике значення для її доробки і зберігання. Вологість і запах зерна, яке зберігається або обробляється, найчастіше змінюються внаслідок сорбції чи десорбції газів або пари води. Раціональні режими сушіння, активного вентилювання, газації та дегазації зерна (за знезаражування) встановлюють з обов’язковим урахуванням його сорбційних властивостей.

Гігроскопічність зернової маси означає її здатність поглинати пару води з повітря або виділяти її в навколишнє середовище. Білкові молекули зерна здатні вбирати до 240, а крохмаль – до 30 – 38 % води відносно своєї маси. Гігроскопічність зерна залежить як від його властивостей, так і від властивостей повітря.

У результаті взаємодії зернової маси з навколишнім середовищем вологість зерна безперервно змінюється до досягнення рівноважної вологості.

Волога із зерна переходитиме в повітря під час випаровування, десорбції, сушіння, якщо парціальний тиск водяної пари навколо поверхні зерна (Р_п.з) перевищує парціальний тиск водяної пари повітря (Р_п.п), тобто Р_п.з>Р_п.п. Волога з повітря сорбуватиметься зерном, якщо Р_п.з<Р_п.п. Чим більша різниця між парціальним тиском пари води у повітрі і навколо поверхні зерна (або навпаки), тим швидше протікає процес перерозподілу вологи. Через певний час у результаті перерозподілу вологи парціальний тиск пари в повітрі та над зерном зрівняється і настане динамічна рівновага (Р_п.з=Р_п.п). Вологість зерна, яка відповідає стану рівноваги, називають рівноважною вологістю. Остання залежить від його сорбційних властивостей (структури, хімічного складу) та від вологості й температури повітря
(табл. 2.7).

Таблиця 2.7

Рівноважна вологість зерна різних культур, %

Культура	Відносна вологість повітря, %
	75				80
	Температура повітря, ºС
	0	10	20	30		0	10	20	30
Пшениця	15,8	15,5	15,1	14,8		16,7	16,3	16,0	15,7
Жито, ячмінь	17,0	16,7	16,3	15,4		18,3	17,9	17,4	16,5
Овес	16,6	16,1	15,6	15,0		17,9	17,3	16,8	16,2
Рис	15,5	15,0	14,5	13,9		16,6	15,9	15,2	14,7
Кукурудза	16,6	16,3	15,9	14,9		17,6	17,3	16,9	15,9
Просо	16,1	15,6	15,1	14,4		17,1	16,6	15,9	15,3
Горох	16,8	16,5	16,1	15,8		17,7	17,3	17,0	16,7
Соя	14,0	13,6	13,1	12,5		16,2	15,7	15,3	14,5
Соняшник	8,9	8,5	8,2	7,6		9,5	9,3	9,1	8,5

Найбільша рівноважна вологість зерна встановлюється за насичення повітря водяною парою до 100 %. Подальше зволоження може відбуватися тільки за вбирання крапельно-рідкої вологи. Вологість зерна 7–10 % встановлюється за відносної вологості повітря 15–20 %. Це найнижча межа вологості зерна у виробничих умовах.

Зерно і насіння зернових, олійних та бобових культур через різний хімічний склад мають неоднакову рівноважну вологість. Найвища вона у насіння бобових, середня – у зернових і найменша – в олійних культур. Зниження величини рівноважної вологості зумовлюється зменшенням вмісту у зерні гідрофільних речовин, в першу чергу білкових. Із зниженням температури повітря рівноважна вологість зерна і насіння зростає.

Рівноважна вологість окремих зернин у зерновій масі неоднакова, оскільки вони мають різні розміри, хімічний склад, виповненість тощо. Найбільшу гігроскопічність має зародок зерна, найменшу – ендосперм.

Процеси сорбції й десорбції відбуваються в зерновій масі у зв’язку з різною вологістю її компонентів. Це особливо характерно для свіжозібраної зернової маси, яка містить зерна основної культури і насінини бур’янів з неоднаковою вологістю. За законами сорбційної рівноваги сирі зерна втрачають частину вологи, а сухі її набувають. Такий перерозподіл вологи в зерновій масі починається після її формування і закінчується, як правило, протягом трьох діб, якщо зернова маса нерухома.

Рівноважна вологість швидше встановлюється у верхніх шарах насипу (до 30 см).

Визначають відносну й абсолютну вологість зерна (у відсотках). Відносна вологість зерна W_в – це відношення маси вологи, яка міститься в зерні (mв), до маси води і сухої речовини m_в+_mc. Для її розрахунку користуються формулою:

Абсолютна вологість зерна W_a – це відношення маси m_в вологи до маси сухого матеріалу (m_с):

Теплофізичні властивості зернової маси мають визначальний вплив на ефективність процесів сушіння та активного вентилювання зерна, а також на його зберігання. Основними параметрами теплових властивостей зернової маси є теплоємність, тепло-, температуро- та термовологопровідність. Теплообмінні процеси у зерновій масі відбуваються шляхом прямої передачі теплоти (кондукція, або контактний теплообмін) чи за допомогою повітря, що рухається по міжзернових щілинах (конвекція).

Теплоємність зерна характеризується кількістю теплоти, необхідної для підвищення температури зерна масою 1 кг на 1 ⁰С. Для вологого зерна її визначають як суму теплоємностей абсолютно сухого зерна і води:

де – кількість сухої речовини в зерні; С_с – теплоємність сухої речовини зерна (С_с=1550 Дж/(кг·К); С_в – теплоємність води (С_в=4190 Дж/(кг·К)).

Оскільки теплоємність води майже втричі вища за теплоємність сухої речовини зерна, з підвищенням вологості теплоємність зерна підвищується, що вимагає значного збільшення затрат енергії на нагрівання. Цю властивість враховують за теплового сушіння зерна, оскільки витрати палива з розрахунку на 1 кг випаровуваної вологи залежать від початкової вологості зерна.

Теплопровідність зернової маси полягає у її здатності переносити теплоту від ділянок з високою до ділянок з нижчою температурою.

Зернова маса через наявність у ній повітряних проміжків має низьку теплопровідність, яка коливається у межах 0,2–0,3 Вт/(м·К) (для порівняння теплопровідність міді становить 300 – 390, сталі – 68 Вт/(м·К). Із збільшенням вологості зернової маси її теплопровідність зростає – коефіцієнт теплопровідності води – 0,5 Вт/(м·К).

Температуропровідність – швидкість зміни температури в зерні та його теплова інерція. Коефіцієнт температуропровідності зернової маси коливається в межах 1,7·10^–7 – 1,9·10^–7 м²/с і залежить від коефіцієнта теплопровідності (l), питомої теплоємності (С) та щільності (d) зерна:

Чим більший показник питомої теплоємності і менша щільність зерна, тим повільніше охолоджуватиметься або нагріватиметься зернова маса.

Висока теплова інерційність, повільне природне охолодження і прогрівання зернової маси можуть відігравати як позитивну, так і негативну роль. Позитивна роль полягає в тому, що охолоджена зернова маса активним вентилюванням низьку температуру зберігає тривалий час, що дає змогу консервувати зернову масу холодом. Негативна дія низької теплопровідності виявляється в тому, що теплота, яка утворюється в процесі життєдіяльності зернової маси, може затримуватися в ній і сприяти швидкому підвищенню температури (через низьку температуропровідність температурна хвиля від осередку тепловиділення поширюється повільно). Це сприяє виникненню самозігрівання зерна, шкідливе своїми наслідками.

Термовологопровідність – здатність зернової маси спрямовано переміщувати вологу із зони з підвищеною температурою разом із струменем повітря в менш нагріті ділянки. Інтенсивність термовологопровідності характеризується термовологопровідним коефіцієнтом d (%/К), що показує, який градієнт вологості відповідає температурному градієнту, що дорівнює одиниці.

Явище переміщення вологи з одних ділянок насипу зерна на інші потрібно враховувати під час його зберігання, особливо в осінньо-зимовий і весняно-літній періоди, які характеризуються перепадами температур між верхніми та внутрішніми шарами насипу. Подібні перепади температур між різними ділянками насипу виникають за нерівномірного обігрівання сонцем стін сховищ, розміщенні теплої зернової маси на холодних асфальтових підлогах, контакті її з холодними стінами сховищ. Внаслідок термовологопровідності окремі шари насипу дуже зволожуються, і життєдіяльність їх компонентів активізується. В них нагромаджуються теплота і волога, створюються умови для самозігрівання та погіршення якості зерна (проростання, зниження насіннєвих і продовольчих властивостей та ін.). Тому для запобігання небажаним процесам у зерновій масі слід ретельно контролювати температуру і вологість зерна, не допускаючи різних перепадів температури.

2.2.2. Фізіологічні властивості зернових мас

Зернова маса є складною біологічною системою – сукупністю живих організмів з приблизно однаковими вимогами до умов життя. Процеси, які відбуваються в зерновій масі в результаті життєдіяльності її компонентів (зерна, насіння культурних рослин та насіння бур’янів, мікроорганізмів, комах, кліщів), називають фізіологічними. Життєдіяльність зернової маси під час зберігання виявляється у вигляді дихання, післязбирального дозрівання, проростання. Ці процеси мають велике практичне значення, оскільки вміння регулювати їх дає змогу зберегти зерно і скоротити втрати ним сухої речовини.

Період, протягом якого зерно й насіння зберігають свої споживчі якості (посівні, технологічні, продовольчі), називають довговічністю. Розрізняють довговічність біологічну, господарську і технологічну.

Біологічна довговічність зерна і насіння означає проміжок часу, протягом якого в партії або зразку їх зберігаються здатні до проростання хоча б поодинокі насінини. Особливе значення для практики має господарська довговічність зерна і насіння, тобто період зберігання, протягом якого їх схожість залишається кондиційною і відповідає вимогам державного нормування. Технологічна довговічність – це строк зберігання товарних партій зерна, протягом якого вони не втрачають своїх якостей для використання на харчові, фуражні й технічні потреби. Технологічні властивості зерна зберігаються довше, ніж насінні.

За біологічною довговічністю насіння всі рослини поділяють на мікро-, мезо- і макробіотики. Перші зберігають схожість від кількох днів до 3 років, другі – від 3 до 15 років, треті – від 15 до 100 років. Насіння більшості сільськогосподарських рослин належить до мезобіотиків і зберігає схожість за сприятливих умов протягом 5–10 років. Найдовговічнішим є насіння бобових (квасолі, бобових кормових трав та ін.), вівса, сорго, пшениці, менш довговічним – ячменю, кукурудзи, найменш довговічним – жита, проса, тимофіївки.

Найпоширеніша причина зниження життєздатності насіння за тривалого зберігання – поступова дегенерація хроматину в клітинному ядрі, внаслідок чого порушуються процеси поділу клітин. Дослідження природи загибелі насіння під час зберігання та причин їх різної довговічності тривають і нині.

Збереженість борошномельних і хлібопекарських властивостей зерна за тривалого зберігання залежить від його початкових характеристик і ознак. Різкі температурні та механічні впливи на зерно під час зберігання спричинюють значні зміни його якості. Борошномельні та хлібопекарські властивості сухого зерна жита і пшениці через 7–10 років зберігання залишаються переважно без істотних змін.

З подовженням строку зберігання зерна круп’яних культур ядро його стає крихкішим, внаслідок чого зменшується вихід доброякісної крупи. В насінні олійних культур відбуваються розкладання й окислення жирів. Вихід олії з такого насіння не знижується, але вона малопридатна для харчових та деяких технічних цілей. Чим нижчий рівень біологічної активності (дихання) зернової маси, тим менші втрати нею сухих речовин і тим краща кількісна та якісна збереженість зерна. В процесі зберігання зерна пшениці, жита, ячменю за оптимальних умов втрати сухих речовин протягом року не перевищують 0,1 %.

Дихання – важливий фізіологічний процес, який є основою обміну речовин у живих організмах. Під час дихання відбувається процес дисиміляції запасних органічних речовин, переважно цукрів, внаслідок якого виділяється енергія, необхідна для підтримання життєвих реакцій організму. Тільки невелика частина енергії дихання зерна використовується для його потреб; більшість її (90–95 %) виділяється у вигляді теплоти, зумовлюючи підвищення температури зернової маси, погіршення її збереженості.

Розрізняють аеробне й анаеробне дихання зернової маси.

Аеробне дихання відбувається за вільного доступу кисню. Сумарно його можна виразити таким рівнянням:

Гексоза

Поглинання зерном кисню та виділення вуглекислого газу і води змінюють газовий склад повітря міжзернових щілин, що може погіршити збереженість зерна насінного призначення. У зерна підвищеної вологості весь об’єм кисню міжзернових щілин може бути витрачений протягом першої доби після збирання. Однак у зерновій масі дихання триває і після повного використання кисню:

Гексоза

У цьому випадку відбувається неповний гідроліз запасних речовин, утворюється значна кількість етилового спирту, що призводить до самоотруєння і загибелі зародка зернівки.

Процес дихання зерна можна оцінити за допомогою дихального коефіцієнта – відношення об’єму вуглекислого газу, що виділився, до кількості кисню, витраченого безпосередньо у процесі дихання. Цей коефіцієнт дорівнює одиниці, якщо процес відбувається точно за рівнянням аеробного дихання. Якщо на дихання витрачаються речовини, багатші на кисень ніж цукор (щавлева або винна кислота), то коефіцієнт дихання більший за одиницю. І навпаки, якщо процес дихання відбувається за рахунок речовин з невеликим вмістом кисню (жирних кислот) і при цьому жир перетворюється на цукор (у насінні олійних культур), то об’єм кисню, що використовується, перевищуватиме об’єм виділеного вуглекислого газу і коефіцієнт дихання буде меншим за одиницю.

Аналіз наведених вище рівнянь свідчить, що дихання зернової маси супроводжується втратою маси зерна внаслідок витрати гексози, підвищенням вологості зерна і відносної вологості повітря міжзернового простору та зміною його складу, утворенням тепла в зерновій масі, яка зберігається. За інтенсивного дихання сирої зернової маси за сприятливої температури втрати сухих речовин можуть бути значними. Втрати маси сухого зерна під час його зберігання називають природними.

Інтенсивне дихання зернової маси супроводжується її зволоженням, оскільки вода, що виділяється в результаті окислення гексози, сорбується зернами. Це призводить до збільшення відносної вологості повітря міжзернового простору та подальшого посилення інтенсивності дихання зернової маси.

За інтенсивного дихання зернової маси витрачається кисень і виділяється вуглекислий газ, внаслідок чого в насипу збільшується вміст вуглекислого газу і зменшується вміст кисню, тобто змінюються умови зберігання. В партіях зерна створюються анаеробні умови, що супроводжуються виділенням етилового спирту, який пригнічує його життєдіяльність та призводить до втрат схожості.

За анаеробного дихання зерна іноді поряд із спиртовим бродінням частково відбувається молочнокисле, за якого з глюкози утворюється молочна кислота та виділяється енергія:

Для того, щоб запобігти цим небажаним явищам, зерно насіннєвого призначення потрібно зберігати в умовах з достатнім доступом повітря.

У процесі дихання зернової маси (зерна, насіння, мікроорганізмів, шкідників) виділяється значна кількість теплоти. Частина її використовується для внутрішніх перетворень у зерні, а решта – вивільняється і надходить у навколишній простір. Тому найкращу збереженість зерна можна забезпечити тоді, коли воно в період зберігання перебуває у стані анабіозу, зокрема ксероанабіозу, тобто в стані пониженої життєдіяльності (понижена інтенсивність дихання), яка характерна для сухого зерна.

Інтенсивність дихання визначають за кількісними втратами маси сухої речовини зерна, виділеної теплоти, використаного кисню та виділеного вуглекислого газу зерновою масою за певного значення вологості, температури і доступу повітря. Інтенсивність процесу дихання виражають у міліграмах або в кубічних сантиметрах вуглекислого газу, що виділився з 1000 г сухої речовини зерна за добу.

Фактори, що впливають на інтенсивність дихання зерна. Збереженість зернової маси залежить від інтенсивності її дихання. Чим вона вища, тим важче зберегти зернову масу від псування і тим більші втрати її маси. Інтенсивність дихання зернової маси залежить від вологості, температури, ступеня аерації, тривалості зберігання, її якості і стану.

Вологість зернової маси – найважливіший і надійний фактор регулювання її життєдіяльності. Волога в зерні є середовищем, в якому відбуваються всі життєві процеси. Сухе зерно дихає досить повільно. Так, інтенсивність дихання зерна пшениці, жита та інших злакових культур з вологістю 11–12 % практично дорівнює нулю. З підвищенням вологості зерна в межах сухого стану зернової маси інтенсивність дихання дещо збільшується, однак залишається низькою. Зерно середньої сухості дихає у 2–4 рази, вологе – в 4–8, сире – у 20–30 разів інтенсивніше, ніж сухе. Проте інтенсивність дихання зерна збільшується не прямолінійно, а по кривій, яка має критичну зону (рис. 6).

Перші порції вологи, що поглинаються сухим зерном, посилюють його дихання незначно. За досягнення зерном певного рівня вологості (для більшості зернових культур – близько 15 %) інтенсивність дихання різко зростає. Вологість зерна, починаючи з якої різко посилюються фізіолого-біохімічні і мікробіологічні процеси та змінюються умови зберігання, називається критичною (табл. 2.8).

Отже, критичній вологості зерна відповідає такий її рівень, вище за який у ньому з’являється вільна волога, різко посилюється інтенсивність дихання і виникає загроза пошкодження мікроорганізмами.

Для більшості сільськогосподарських культур критична вологість відповідає рівноважній вологості зерна, яка встановлюється за 75 %-ї відносної вологості повітря. Найкраще брати за основу вологість повітря 60 %, тому що в атмосфері такого повітря зерно і насіння сухі, тобто не мають вільної вологи. Якщо вологість навколишнього середовища вища за 65 %, можливі зволоження сухої зернової маси і погіршення її зберігання.

Таблиця 2.8

Критична вологість зерна і насіння за температури 18–25 ⁰С, %

Культура	Вологість	Культура	Вологість
Пшениця, жито, ячмінь, гречка	14,0 – 14,5	Бавовник	12,5
		Люпин	15,5 – 16,5
Кукурудза, овес, рис	14,0	Горох	16,0 – 17,0
Просо	12,5 – 13,0	Кормові боби	16,0 – 17,0
Льон	8,5	Кормові трави (насіння)	11,0 – 13,0
Соняшник	7,0 – 9,0
Соя	12,5

У насінні олійних культур порівняно з зерном злакових значення критичної вологості менше, що пояснюється значним вмістом у них ліпідів – гідрофобних речовин, які не здатні зв’язувати вологу (рис. 6).

За вмістом вологи зерно (насіння) буває сухе, середньої сухості, вологе і сире. Критична вологість знаходиться в межах середньої сухості зерна (насіння).

Зернова маса в сухому стані (вологість нижча за критичну) стійка під час зберігання і вимагає меншого догляду. Вологе і сире зерно досить інтенсивно дихає і може псуватися під час зберігання внаслідок самозігрівання.

Рис. 6. Залежність інтенсивності дихання насіння

олійних культур від вологості і вмісту олії:

1 – рицини (53,5 % олії); 2 – соняшнику (40,9 % олії);

3 – бавовнику (25,1 % олії); 4 – сої (21,1 % олії)

Температура зернової маси. Зниження температури значно послаблює інтенсивність дихання всіх живих компонентів зернової маси і сприяє збільшенню строків її зберігання (рис. 7). Чим нижча температура, тим менша інтенсивність дихання зерна, тобто тим менше виділяється вуглекислого газу (табл. 2.9).

Рис. 7. Вплив температури на інтенсивність

дихання зерна при різній його вологості:

1 – 14 %; 2 – 16 %; 3 – 18 %; 4 – 22 %

Таблиця 2.9

Інтенсивність дихання зерна, мг СО₂ на 100 г абсолютно

сухої речовини за 24 год

Вологість зерна, %	Температура зерна, ºС
	10	20	30	40	50
16	0	1	3	8	15
18	1	4	18	30	85
22	5	18	40	65	200

Вплив підвищених температур на інтенсивність дихання зерна і його життєві функції залежить також від часу, протягом якого зерно зберігалося в цих умовах. Так, максимальна інтенсивність дихання зерна пшениці за температури 50–55 ⁰С виявляється тільки протягом короткого часу, бо ця температура приводить до загибелі зародка, всього зерна. У зерні, вологість якого вища за критичну, за продовження дії високих температур інтенсивність дихання зменшується тим швидше, чим більша його вологість. За понижених температур (0–10 ⁰С) інтенсивність дихання зерна дуже мала, що дає змогу консервувати навіть вологе і сире зерно.

Доступ повітря до зерна. Інтенсивність і характер дихання зерна й насіння прямо залежать від складу газового середовища. Так, за вільного доступу повітря до зернової маси підвищується інтенсивність його дихання, оскільки в міжзернових просторах вміст кисню достатній, тобто відбувається аеробне дихання.

У сухого зерна інтенсивність дихання незначна, тому його посівні якості зберігаються довше. Очевидно, через низьку інтенсивність дихання в його клітинах майже не утворюються продукти анаеробного розкладання.

За відсутності кисню відбувається анаеробне дихання зерна, в його тканинах нагромаджується етиловий спирт і воно швидко втрачає життєздатність. Однак продовольчі й фуражні властивості такого зерна менше змінюються, оскільки при анаеробному диханні виділення тепла зменшується приблизно в 30 разів і не створюються сприятливі умови для розвитку шкідливих мікроорганізмів. Герметизація зернової маси і зберігання її без доступу кисню – один з технологічних прийомів консервування сирого фуражного зерна.

Інтенсивність дихання зернової маси залежить також від стану і якості зерна. Під час спостереження за партіями зерна з різними дефектами виявлено їх підвищену інтенсивність дихання і меншу стійкість під час зберігання. Так, зернова маса, яка містить багато недозрілих зерен (підмочених під час збирання або транспортування, пророслих, щуплих, роздавлених та ін.), є менш стійкою під час зберігання, внаслідок чого можливе суцільне її самозігрівання.

Отже, для підвищення стійкості зерна під час зберігання його потрібно після збирання просушити і якнайшвидше видалити з нього всі фракції зерна й домішки з підвищеною інтенсивністю дихання, що здійснюється у процесі очищення й сортування. Виділені фракції зерна пониженої якості переробляють на комбікорм або зберігають окремо.

На інтенсивність дихання зернової маси впливають і ботанічні особливості культури. Наприклад, зерно м’якої пшениці дихає інтенсивніше, ніж зерно твердої, а інтенсивність дихання зерна пшениці вища, ніж зерна гречки.

Післязбиральне дозрівання і проростання зерна. Якість свіжозібраного зерна залежить переважно від умов дозрівання, стиглості та вмісту вологи в період збирання і подальшого зберігання. Свіжозібрана зернова маса неоднорідна за вологістю і стиглістю окремих зерен, має високу фізіолого-біохімічну і мікробіологічну активність, понижені енергію проростання та схожість, понижені технологічні властивості, є нестійкою під час зберігання.

Лише за правильної технології доробки та зберігання зерно через кілька тижнів набуває якостей нормального повноцінного. Процеси, які відбуваються в зерні й насінні в перший період після збирання, приводять до поліпшення його посівних і технологічних якостей, називають післязбиральним дозріванням. Характеризується воно двома показниками: підвищенням схожості та зниженням інтенсивності дихання.

Дослідження показали, що в результаті складних біохімічних процесів змінюються біохімічний склад і властивості зерна, зменшується активність ферментів, відбувається перетворення низькомолекулярних сполук в складні, знижуються вміст цукрів, небілкових азотистих речовин, кислотне число жиру і титрована кислотність. Разом з тим збільшується вміст білків, крохмалю, жиру та поліпшуються технологічні і посівні властивості зерна.

Тривалість періоду післязбирального дозрівання зерна залежить, крім сортових особливостей, від умов його наливання і дозрівання в полі та умов подальшого зберігання. Основними показниками є температура і вологість середовища. Якщо в період наливання і дозрівання зерна була дощова й прохолодна погода, то тривалість періоду його післязбирального дозрівання збільшується. Воно значно прискорюється, якщо зерно після збирання висушене до вмісту зв’язаної вологи і зберігається за підвищеної температури (20–22 ⁰С) та доброго доступу кисню.

Для прискорення післязбирального дозрівання зерно сушать на установках активного вентилювання або зберігають після збирання в сухому стані при температурі 20–22 ⁰С протягом двох-трьох тижнів з наступним охолодженням активним вентилюванням. Доведено, що післязбиральне дозрівання відбувається тільки тоді, коли процеси синтезу в зерні й насінні переважають над процесами гідролізу, а вологість їх нижча за критичну або в межах критичної. У зерні з підвищеною вологістю процеси гідролізу переважають над процесами синтезу і якість зерна не поліпшується, а погіршується.

Сухе зерно, добрий доступ повітря та підвищена температура – основні фактори післязбирального дозрівання. Так, за сприятливих умов зберігання процеси післязбирального дозрівання зерна пшениці закінчуються протягом 1–1,5 міс, жита – 10–15 діб, вівса – 20 діб, ячменю 6–8 міс. Насіння олійних культур також має певний період післязбирального дозрівання. Насіння кукурудзи після сушіння (видалення надлишкової вологи) зразу стає фізіологічно повноцінним.

Проростання зерна. За різкого порушення режиму доробки і зберігання зерна в насипу можуть проростати як окремі зерна, так і цілі шари зернової маси. Однак для проростання зерна необхідні певні умови – достатня вологість, тепло і доступ повітря.

Зерно починає проростати лише за поглинання краплиннорідкої вологи та зволоженні до 40 % і вище, наприклад, за сильного зволоження зернової маси опадами або ґрунтовою вологою чи в результаті конденсації води за різких перепадів температури, коли, наприклад, зерно пшениці вбере 60 і більше відсотків вологи по відношенню до своєї маси.

Якщо для індивідуального розвитку рослини (онтогенезу) проростання зерна – звичайний етап життєвого циклу, то для зберігання і промислової переробки цей процес небажаний, оскільки призводить до зниження його якості та псування. Проросле зерно має зародковий корінець і брунечку, коричневе забарвлення зародка, збільшений об’єм, понижені сипкість та в’язкість водно-борошнистої суспензії, підвищений вміст розчинних у воді речовин. Вміст сухої речовини в такому зерні значно зменшується, оскільки на проростання й підвищення інтенсивності його дихання витрачається велика кількість органічних речовин.

Якість клейковини пророслого зерна м’якої пшениці змінюється більше, твердої – менше. Борошно з пророслого зерна солодке на смак, що знижує його хлібопекарські властивості. Крім того, за переробки на борошно потрібно змінювати режими підготовки його до розмелювання та самого розмелювання. Найефективнішим заходом підвищення якості хліба з такого борошна на хлібозаводі є збільшення кислотності тіста на 1–2⁰, чого досягають застосуванням рідких дріжджів. Одночасно активність a-амілази знижується і стан м’якушки випеченого хліба значно поліпшується.

Для підвищення якості житнього борошна з пророслого зерна його сушать за підвищеної температури (65–70 ⁰С) або застосовують гідротермічну обробку, зволожуючи перед розмелюванням до 23–25 % і прогріваючи близько 2 хв за температури 75–78 ⁰С. Тривалість зберігання житнього борошна з малопророслого зерна – 2–3 тижні.

Ретельний контроль за вологістю зерна в різних шарах і ділянках насипу, запобігання утворенню краплиннорідкої вологи в зерновій масі – основні заходи запобігання проростанню зерна під час його зберігання.

Самозігрівання зернових мас. Самозігрівання зернової маси – це підвищення її температури внаслідок фізіологічних процесів, які відбуваються в ній, та низької теплопровідності. Можливе за зберігання зерна на токах, у зерносховищах, під час транспортування у вагонах або суднах.

У процесі аеробного дихання сирого й особливо свіжозібраного зерна виділяється теплота, яка підвищує температуру зернової маси навіть за відносно невисокого (0,7 – 1,0 м) його насипу. Це пояснюється тим, що теплопровідність зерна дуже низька і майже вся утворювана теплота витрачається на його нагрівання. Крім того, з підвищенням температури зернової маси посилюється інтенсивність її дихання, внаслідок чого теплота виділяється в значній кількості й акумулюється в зерновій масі. Отже, фізіологічною основою самозігрівання є дихання всіх живих компонентів зернової маси, яке призводить до значного виділення тепла, а фізичною – її погана теплопровідність. Як наслідок, утворення тепла в тій чи іншій ділянці зернового насипу перевищує віддачу його в навколишнє середовище, тобто викликає самозігрівання.

Самозігрівання, що почалося в зерновій масі, не припиняється мимовільно до повного його закінчення. Цей процес закінчується тільки тоді, коли температура підвищується до меж, яких не витримують живі компоненти зернової маси і гинуть. Тому якщо не вжити термінових заходів щодо припинення самозігрівання зернової маси, то воно може повністю втратити посівні, продовольчі, фуражні й технічні якості. Гранична температура зерна під час самозігрівання 55–65 ⁰С. Самозігрівання свіжозібраного зерна відбувається досить інтенсивно – граничної температури воно набуває вже через 2–4 доби.

Утворенню і нагромадженню теплоти в зерновій масі сприяють, крім інтенсивного дихання зерна основної культури та зерен і насінин, які входять до складу домішок, активний розвиток мікроорганізмів; інтенсивна життєдіяльність комах і кліщів. Насіння бур’янів, маючи вищу інтенсивність дихання порівняно з інтенсивністю дихання основного зерна, сприяє більшому нагромадженню в ньому теплоти. Особливо багато її виділяється в неочищеному зерні з підвищеною вологістю і вмістом зелених часточок рослин (їх вологість більше 70 %) та насіння бур’янів.

У процесі життєдіяльності комах та кліщів також виділяється певна кількість теплоти. За великої зараженості зерна і скупчень шкідників в окремих ділянках насипу виділяється значно більша кількість теплоти, як від зерна, що прискорює його самозігрівання. Самозігрівання сухого зерна, яке зберігається за температури 20–30 ⁰С, може виникнути внаслідок розвитку в ньому саме шкідників.

Самозігрівання – явище комплексне, тобто це результат інтенсивного дихання самого зерна і мікроорганізмів, що містяться у зерновій масі. Однак не будь-яке підвищення температури у зерновій масі потрібно розглядати як початок розвитку процесу самозігрівання, оскільки температура в ній може підвищуватися, наприклад, через поступове прогрівання у весняний і літній періоди. Інтенсивність, з якою виникає і розвивається процес самозігрівання, залежить від стану зернової маси, стану конструкції зерносховищ, умов зберігання зерна в сховищах і догляду за ним.

При зберіганні неоднорідної зернової маси окрема ділянка насипу, у якій спостерігається підвищена фізіологічна активність, може стати осередком самозігрівання. Залежно від стану зернової маси та умов зберігання самозігрівання може виникнути в різних частинах насипу. У практиці зберігання зерна розрізняють самозігрівання гніздове, шарове й суцільне.

Гніздове самозігрівання виникає у будь-якій частині зернової маси за наявності однієї з таких причин:

1) зволоження зернової маси у випадку протікання даху або недостатньої гідроізоляції стін сховищ;

2) засипання в одне сховище або одну засіку зерна різної вологості, внаслідок чого створюються осередки (гнізда) з підвищеною вологістю;

3) наявності в зерновій масі ділянок з підвищеним вмістом вологих домішок і пилу;

4) скупчення комах і кліщів в одній ділянці насипу.

Отже, гніздове самозігрівання зерна можливе лише за порушення основних правил його розміщення і догляду за ним.

Шарове самозігрівання зернової маси виникає за зберігання її в силосах, сховищах, буртах. Називається так тому, що шар зерна, в якому відбувається самозігрівання, міститься в насипу, котрий має вигляд горизонтального або вертикального пласта. Самозігрівання може виникати в нижньому (низове самозігрівання) або верхньому (верхове) шарі насипу, біля стін зерносховища (вертикально-пластове) (рис.8).

Основною причиною шарового самозігрівання є така фізична властивість зернової маси, як термовологопровідність – переміщення вологи в зерновій масі в напрямі струменя теплоти, що зумовлюється перепадом температур.

Верхове самозігрівання виникає за зберігання зернової маси переважно в періоди з найбільшим перепадом температури зерна і навколишнього середовища, тобто пізно восени і рано навесні. Горизонтальний пласт зерна, в якому відбувається самозігрівання, розміщений на глибині 0,7–1,5 м від поверхні високого зернового насипу, а за товщини останнього у сховищі 1–1,5 м – на глибині 0,15–0,25 м від його поверхні.

Рис. 8. Види пластового самозігрівання:

1 – низове; 2 – верхове; 3 – вертикально-пластове

Розвиток верхового самозігрівання умовно можна уявити так. Восени в зерносховища закладають недостатньо охолоджене свіжозібране зерно з підвищеною фізіологічною активністю. Внаслідок інтенсивного дихання зерна та інших процесів повітря в міжзерновому просторі нагрівається і зволожується. Потоки теплого й вологого повітря піднімаються вгору, стикаючись на своєму шляху з верхніми шарами насипу, які охолоджені холодним атмосферним повітрям, внаслідок чого відбувається конденсація водяної пари. Температура шару, який зволожується, стає сприятливою для розвитку мікробів та посиленої життєдіяльності зерна.

Навесні і на початку літа, коли внутрішня частина зернової маси має низьку температуру, а верхні її шари прогріваються теплим повітрям, також можливі конденсація водяної пари і посилений розвиток фізіологічних процесів у зерні. Весняне верхове самозігрівання характерне для теплої ранньої весни після зими із сильними морозами. За різкого перепаду температур в цей час спостерігається верхове самозігрівання сухого зерна або зерна, яке довго зберігається.

При верховому самозігріванні у зв’язку з тепломасообмінними процесами у зерновій масі температура внутрішніх її ділянок, що розміщені нижче шару, який нагрівається, підвищується, як правило, повільно. Щоб ліквідувати верхове самозігрівання, верхній пласт зерна знімають, охолоджують, сушать і розміщують в іншому сховищі.

Низове самозігрівання розвивається у нижньому шарі насипу зерна на відстані 0,2–0,5 м від підлоги або основи силосу елеватора. Зазвичай виникає влітку або восени після завантаження свіжозібраного неохолодженого зерна у склади з холодною підлогою. Таке самозігрівання часто супроводжується проростанням та злежуванням зерна в нижньому шарі насипу, а за недогляду може призвести до суцільного самозігрівання. Ліквідувати його можна лише активним вентилюванням.

Вертикально-пластове самозігрівання характерне для зернових мас, які зберігаються в металевих бункерах, силосах елеватора або в сховищах, за нагрівання будь-якої стіни, що контактує із зерновою масою та появи конденсованої вологи на межі стикання холодного і нагрітого зерна. Виникає у вертикальному шарі зерна на відстані 0,5–0,6 м від стіни. Йому можна запобігти, якщо стіна засіки буде віддалена на 0,5–0,6 м від зовнішньої стіни сховища.

Суцільне самозігрівання можливе в зерновій масі з високою вологістю і великим вмістом недозрілих зерен та домішок, а також коли осередки самозігрівання не ліквідовано. Колір зерна після настання 3-го ступеня самозігрівання (температура більше 50 ⁰С) змінюється до темно-коричневого і навіть чорного. На початку самозігрівання (за температури до 30 ⁰С) зерно набуває комірного запаху, незначно темніє, на зародку з’являється плісеневий наліт. Після охолодження і сушіння таке зерно не використовують на продовольчі цілі та для підсортовування до зерна нормальної якості.

Після 2-ї стадії самозігрівання (температура до 34–38 ⁰С) змінюється якість зерна: знижується сипкість, виникають солодовий запах і плісень, найбільш вологі зерна темніють. Таке зерно на продовольчі цілі не придатне, оскільки хлібопекарські якості його значно погіршуються.

За запущеної форми самозігрівання температура зерна підвищується до 50 ⁰С і більше. Різко знижується сипкість зернової маси (або вона втрачається зовсім), зерно набуває коричнево-чорного або чорного кольору, виникають затхлий та гнильно-затхлий запахи. Таке зерно непридатне ні для продовольчих чи фуражних цілей, ні для технічних.

2.3. Очищення зерна

Для забезпечення стійкого зберігання зерна і зменшення втрат його (як за кількістю, так за і якістю) проводять певну технологічну підготовку зернових мас до тривалого зберігання. Вона полягає у: 1) підготовці току і сховищ до приймання зерна нового врожаю; 2) правильному визначенні якості зерна, яке надходить з поля від комбайнів; 3) організації його очищення, сушіння чи охолодження; 4) організації хімічного консервування (за потреби); 5) боротьбі з шкідниками і хворобами; 6) контролі за якістю проведення технологічних процесів та зберігання.

Необхідна матеріально-технічна база для доброякісного проведення післязбиральної доробки зернової маси – це тік, сховища, автоваги, комплекс машин для очищення, сушіння та активного вентилювання зерна, ремонтна майстерня, службові приміщення, протипожежні засоби тощо.

До початку надходження на зерноочисний пункт зернових мас очищають склади, ремонтують техніку, проводять профілактичні заходи боротьби з комірними шкідниками, перевіряють наявність тріщин у дошках засік, підлозі та стінах.

Тік повинен мати як закриту, так і відкриту частини. Останню влаштовують з невеликим нахилом для забезпечення стоку дощової води. Розмір току залежить від кількості зернової маси, що надійде на тік (на 1 т зерна потрібно 1–1,5 м² току). Автоваги встановлюють (використовуючи ватерпас) на підвищеному місці. Протипожежні засоби розміщують у зручному для їх використання місці.

Призначають також вагарів та завідуючого током, який організовує приймання, післязбиральну доробку, формування партій зерна для реалізації, проведення якісного та кількісного обліку зернових мас.

Пункт для післязбиральної доробки зерна обладнують на певній відстані від відкритих водоймищ, очищають усю його територію від бур’янів, встановлюють місткості для зберігання смітних домішок. Розраховують також потребу в щитах-буртоутворювачах, брезенті, синтетичній плівці, тарі та інших матеріальних засобах. Попередньо планують розміщення різних за вологістю і засміченістю партій продовольчого та насінного, а також цінного продовольчого та насінного зерна за сортами і репродукціями.

Для визначення режиму післязбиральної доробки зернової маси кожну її партію під час надходження на тік аналізують за вологістю, смітністю і наявністю зернових домішок з визначенням якості та параметрів кожного компонента. За результатами аналізу роблять висновок про потребу в сушінні, тимчасовому консервуванні зерна, використанні певного набору робочих органів для розділення зернової маси на компоненти (зерно основне, дрібне, бите, смітні домішки сирі, легкі, мінеральні, зерна культурних рослин та ін.). Такий аналіз потрібний для того, щоб наладнати зерноочисну машину так, щоб за один пропуск мати зерно потрібної якості. Це сприяє зниженню його травмування від пропуску через зерноочисні машини і знижує затрати праці та електроенергії на післязбиральну доробку.

Зернову масу, яка містить зернові та смітні домішки, очищають відразу після її надходження на тік. Тому ворохоочисників і машин для первинної обробки зерна має бути стільки, щоб їх годинна продуктивність дорівнювала або була більшою за годинну продуктивність комбайнів на збиранні врожаю. Більш пізнє очищення завдає непоправної шкоди насінню чи зерну будь-якого цільового призначення, особливо якщо зернова маса не суха або в масі сухого зерна є вологі компоненти. Така зернова маса швидко втрачає схожість уже в перші години її зберігання. Особливо часто втрачається якість зернової маси, яка надійшла на тік після обмолоту скошеного хліба на поворотах перед роздільним збиранням зернових культур, бо має вологість 30 % і більше.

Отже, післязбиральна доробка зернових мас включає сукупність технологічних операцій, які проводяться у післязбиральний період з метою підвищення їх стійкості та поліпшення якості. Цей процес досить відповідальний, оскільки є одночасно завершальним етапом виробництва зерна, а для насінного – ще й початком виробництва.

Первинне очищення (очищення вороху) має забезпечити повне видалення великих і дрібних домішок, а разом з ними і значної частини мікрофлори, особливо якщо домішки більш вологі, ніж основне зерно, а також забезпечити нормальний процес сушіння (шахтні сушарки не працюють, якщо зерно засмічене).

У сільськогосподарському виробництві застосовують кілька технологій післязбиральної обробки зерна, що залежать від кількості техніки, рівня оснащеності машин та кваліфікації кадрів, які організовують післязбиральну доробку. Як правило, на практиці застосовують дві технології обробки зерна.

Перша технологія полягає в тому, що машини (особливо старі, що мають низьку продуктивність) використовують кожну окремо, внаслідок чого зерно перекидається багато разів і потрібна велика кількість обслуговуючого персоналу. Окрім цього, зерно під час зберігання між окремими обробками за відсутності належного контролю втрачає якість, стає нестійким за подальшого зберігання. Як результат, близько 50 % витрат на виробництво 1 ц зерна становить вартість робіт, пов’язаних з післязбиральною доробкою зерна.

Друга технологія – поточна, коли за один пропуск виконуються всі операції для доведення зерна до потрібної кондиції. Залежно від зони зерноочисні лінії комплектують або не комплектують сушарками.

Для очищення зерна за будь-якою технологією потрібно проводити контроль за дотриманням послідовності проведення робіт: 1) попередній аналіз зерна та регулювання всіх робочих органів машин; 2) встановлення машин за допомогою ватерпаса (вздовж і впоперек); 3) перевірка відсутності вібрації; 4) встановлення захисних огорож та заземлення; 5) регулювання подачі зернової маси (для більш засміченої – подача менша), завантаження решіт (на початку решета Б₁ шар крупнонасінного зерна повинен бути завтовшки 6 – 10 мм, дрібнонасінного – 3–6 мм, а в кінці цього решета – вдвічі менше; решето Б₂ має бути покрите насінням основної культури на 75–80 %.

2.3.1. Технологія очищення зерна

Процес очищення зернової маси та насіння базується на використанні технологічних її властивостей: аеродинамічність, стан чи форма поверхні, геометричні розміри (довжина, товщина, ширина зерна), щільність, колір та ін. (табл. 2.10, 2.11), (рис.9). Процеси розділення компонентів зернової маси в зерноочисних машинах, як правило, відбуваються послідовно, паралельно чи комбіновано.

Компоненти, що різняться аеродинамічними властивостями (парусністю), виділяють за допомогою повітряного струменя горизонтального (машини первинного очищення) чи вертикального (в насіннєочищувальних колонках, на сортувальних столах та ін.).

Для нормальної роботи зерноочисних машин регулюють силу струменя повітря, періодично очищають фільтри та пилозбірники. За доробки вологого зерновороху швидкість повітряного струменя збільшують. Вертикально повітря подається у пневматичних сортувальних гірках, де воно надходить знизу під металеву сітку і розділяє зернову масу за щільністю та коефіцієнтом тертя (спеціальні машини вторинного очищення).

Рис. 9. Принципи і способи очищення зерна:

а – за довжиною на трієрній (комірковій) поверхні; б – за шириною на ситах з круглими отворами; в – за товщиною на ситах з довгастими отворами;

г – за формою на ситах із фасонними отворами; д – за формою по нахиленій рівній (гладкій) поверхні; е – за станом поверхні на ворсистій площині;

ж – за станом поверхні на магнітонасіннєочисній машині після змішування зерна з магнітним порошком; з – за різницею в аеродинамічних властивостей зерна та домішок при вертикальній течії повітря; и – за різницею в аеродинамічних властивостях при горизонтальній течії; к – за густиною у вібруючому зерновому шарі; л – за густиною в рідині; м – за пружністю; н – за механічною міцністю

п – за кольором; р – в електричному полі; с – за магнітними властивостями.

В таблицях 2.10 та 2.11 наведено параметри всіх компонентів зернової маси. Як видно з таблиць, коливання фізичних параметрів зерна і зернової маси значно коливається, тому перед пропусканням через машину чергової за якістю партії підбирають розміри вічок решіт, а з початку роботи поступово регулюють до оптимальної подачі зерновороху повітряний потік.

Таблиця 2.10

Фізико-механічні властивості зернової маси різних зернових культур (за В. В. Гортинським, А. Б. Демським, М. А. Борискіним)

Зернова маса культури	Розміри зерна, мм			Об’ємна маса, кг/дм^3	Коефіцієнт внутрішнього тертя	Шпарува-тість, %
	довжина	ширина	товщина
Пшениці	4,8 – 8,0	1,6 – 4,0	1,5 – 3,3	0,76	0,47	54,0
Жита	5,0 – 10,0	1,4 – 3,6	1,2 – 3,5	0,73	0,49	38,0
Вівса	8,0 – 18,6	1,4 – 4,0	1,0 – 4,0	0,45	0,51	68,0
Ячменю	7,0 – 14,6	2,0 – 5,0	1,2 – 4,5	0,65	0,51	47,4
Рису	5,0 – 7,0	2,5 – 2,8	2,0 – 2,5	0,52	0,51	49 – 56
Гречки	4,2 – 6,2	2,8 – 3,7	2,4 – 3,4	0,72	0,52	55,5
Кукурудзи	5,5 – 13,5	5,0–11,5	2,5 – 8,0	0,73	0,53	35 – 55
Гороху	4,0 – 8,8	4,0 – 9,0	3,0 – 9,0	0,83	0,55	–
Проса	1,8 – 3,2	1,5 – 2,0	1,5 – 1,7	0,85	0,52	30 – 50

Зернова маса, яка пройшла первинну доробку, розділяється на чотири фракції. Із зерна пшениці, ячменю, гречки та вівса тут можна видалити насіння дикої редьки та інші важковідділювані домішки. Через різну щільність, розмір, форму компонентів вони розшаровуються у зерновій масі: нижній шар – часточки з великою щільністю, які мають значний ступінь зчеплення з робочою поверхнею деки і під дією сил тертя переміщуються у напрямку коливань деки; верхній розміщується в бік опущеного краю деки під дією власної маси. Однак між нижнім та верхнім шарами може бути ще 2 – 4 окремі фракції.

Перед початком роботи сортувальних столів потрібно перевірити цілість робочої сітки, кут поздовжнього (5–6 ⁰) та поперечного (2–3⁰) нахилу деки. На початку роботи встановлюють відповідну частоту коливання деки за рівномірним розміщенням зернової маси на її поверхні: більш товстий шар зерна біля верхньої крайки деки – велика частота коливання, товстий біля нижньої крайки деки – мала. Слід зазначити, що за великої частоти коливання зернова маса переміщується не плавно, а стрибкоподібно. Проте збільшення поздовжнього кута нахилу деки зменшує швидкість руху матеріалу. Якщо кут нахилу деки відрегульовано правильно, то шар насіння під завантажувальним вікном для крупнонасінних культур повинен бути до 6 см, а для дрібнонасінних – до 3 см. Нормальною вважається подача повітря, коли зернова маса доведена до стану легкого “кипіння”.

Домішки зернової маси, які відрізняються від основного зерна геометричними розмірами (довжина, ширина, товщина), виділяються на решетах. Якщо в масі зерна злакових є компоненти, які різняться шириною, то їх можна виділити на ситах з круглими отворами; за товщиною – на ситах з довгастими отворами. Наприклад, насіння жита та пирію мало різниться за шириною і значно – за товщиною, тому його розділяють на ситах з довгастими отворами. На роботу решітного стану впливає частота його коливання, її збільшують за високої вологості та малої сипкості зернової маси.

Таблиця 2.11

Фізико-механічні властивості домішок

(за В. В. Гортинським, А. Б. Демським, М. А. Борискіним)

Домішки зернових мас	Розміри, мм			Щільність домішок, г/см^3	Маса 1000 зерен, г	Критична швидкість подачі повітря, м/с
	довжина	ширина	товщина
Вівсюг звичайний	8,0–20,0	1,7–3,0	1,2 – 3,0	0,9 – 1,1	15,0–25,0	5,5 – 8,3
Гречка татарська	4,0 – 5,6	2,2 – 3,6	2,2 – 3,6	1,0 – 1,3	2,0 – 6,0	3,5 – 9,0
Кукіль звичайний	2,8 – 4,4	2,0 – 3,0	1,6 – 3,0	1,1 – 1,3	7,0 – 10,0	6,0 – 9,8
Ріжки	2,0 – 8,5	1,0 – 3,0	0,8 – 1,8	0,9 – 1,1	2,0 – 2,2	-
Редька дика	3,0 – 8,1	2,0 – 5,8	1,7 – 5,0	0,8 – 1,0	8,0 – 10,0	-
Гречка витка березкоподібна	2,0 – 3,6	1,6 – 2,8	1,6 – 2,6	3,0 – 1,3	2,0 – 6,0	3,7 – 7,4
Березка польова	2,4 – 4,3	1,4 – 3,4	1,1 – 2,8	0,97	10,0 – 11,1	4,6 – 8,0
Стоколос житній	7,0 – 10,0	1,7 – 2,0	1,5 – 1,7	0,3 – 0,4	6,0 – 8,0	-
Голівки осоту	2,5 – 3,5	0,8 – 1,5	0,4 – 0,9	0,74	0,37	-
Просо куряче	2,4 – 5,0	1,2 – 2,6	0,7 – 2,0	0,8 – 1,2	1,5 – 2,0	2,5 – 6,5
рисове	3,0 – 3,5	2,0 – 2,5	1,2 – 2,0	1,1 – 1,2	4,0 – 3,0	–
Волошка синя	2,3 – 3,0	1,2 – 1,7	0,8 – 1,2	-	4,0 – 5,9	4,2 – 6,5
В’язіль	4,0 – 8,0	1,5 – 2,0	1,0 – 1,2	-	-	-
Осот польовий	2,5 – 3,5	0,8 – 1,5	0,4 – 0,9	-	0,37	-
Пелюшка	4,8 – 8,0	4,5 – 8,0	3,2 – 8,0	-	-	11,0 – 16,0
Пирій повзучий	6,0–12,5	1,4 – 2,4	0,6 – 1,6	-	4,0 – 5,0	4,8 – 7,2

Компоненти зернової маси з різною довжиною розділяють на дискових або циліндричних трієрах. На вівсюжних трієрах короткі зерна (домішки), потрапляючи в комірки решета, піднімаються в них на більшу висоту і випадають у лоток, а довгі – виводяться сходом по циліндру. На кукільному трієрі – навпаки. Для якісної роботи трієра регулюють положення крайки лотка й аналізують вихід зерна. Лоток починають регулювати з крайнього верхнього чи нижнього положення, поступово опускаючи чи піднімаючи його та контролюючи чистоту виходу насіння. Трієрні циліндри можуть працювати за схемою одинарної чи подвійної дії, коли ставлять відповідно однакові чи різні циліндри.

Під час встановлення трієрів потрібно обов’язково перевіряти горизонтальність рами, правильність розмірів отворів решіт. Наприклад, для зерна пшениці для видалення коротких домішок діаметр отворів становить 5,0 і 5,6 мм, довгих – 8,5 та 9,5 мм. Частота обертів трієрних циліндрів для зерна пшениці, жита, ячменю, вівса, гречки дорівнює 40–45, для проса – 30–40 за хвилину. Дискові трієри бувають вівсюжні або кукільні і різняться розмірами комірок.

За станом поверхні і формою зерна і насіння (гладеньке, бугристе, шорстке, опушене, пористе, плоске, довгасте, тригранне або кулясте) зернову суміш розділяють на фрикційних (гірках) та гвинтових сепараторах.

На фрикційних сепараторах з поздовжнім чи поперечним рухом полотна суміш зерна розділяється за станом поверхні та формою зерна: гладенькі й округлі зернини скочуються раніше, а плоскі з шорсткою поверхнею, захоплюються полотном і розділяються на фракції. Гірка складається з двох полотен (з байки, бархату або іншого матеріалу), які встановлені під кутом (від 2 до 6,5⁰) до горизонту й утворюють лоток, нахилений по ходу руху основного насіння. Під час роботи гірки утворюються чотири фракції різних компонентів зернової маси: очищене насіння; зерно 2-го і 3-го сортів основної культури; смітні домішки.

На гвинтових сепараторах (змійках) розділяють вико-овес та бурякове насіння від насіння дикої редьки. Більш кругле насіння набуває великої швидкості і переміщується на зовнішню гвинтову доріжку, а плоске – на внутрішню доріжку сепаратора.

Насіння бур’янів із шорсткою поверхнею, з геометричними розмірами, які близькі до розмірів зерна основної культури, можна відділити на електромагнітних машинах. Так, насіння з гладенькою поверхнею (льону, конюшини, люцерни) відділяють від насіння бур’янів (повитиці, подорожника, гірчаку, плевелу та ін.) з шорсткою поверхнею.

Первинне очищення зерна проводять на вітрорешітних машинах, принцип роботи яких, залежно від призначення, ґрунтується на комбінованій дії повітряного потоку та решіт. У високопродуктивних ворохоочисниках (В3-50 та ін.) основним є повітряний потік різної сили у верхньому й нижньому ситових кузовах. В процесі роботи великі та легкі домішки відділяються на верхньому, а дрібні важкі – на нижньому ситових кузовах. Високопродуктивною є машина МЗП-50, в якій сита нерухомі, а повітряний потік, що подається знизу, виносить домішки в осаджувальну камеру, де очищений від легких домішок ворох надходить на внутрішню поверхню барабана з відповідними розмірами отворів сита, розділяючись на сход і прохід. Інші вітрорешітні машини, які працюють окремо або в комплексах технологічних ліній, мають два або три решітних стани. Перші решета машин призначені для виділення великих домішок, а основне зерно з них проходом потрапляє на нижні решета, які виділяють проходом дрібні домішки і дрібне зерно, а сходом рухається основна маса крупного зерна.

З 2001 року на ринку сільгосптехніки України з’явилася новинка – сепарувальна машина “Алмаз”, робота якої ґрунтується на принципі розподілу суміші за питомою вагою, розміром і частково за аеродинамічними характеристиками. У багатьох випадках машина здатна замінити установки, що стоять в одному технологічному ланцюжку для очищення та сортування насіння.

Машина-сепаратор торговельної марки “Алмаз”за один прохід спроможна розділити насіння за питомою вагою в самостійні фракції: до першої потрапляють важкі домішки (каміння, склероції), до другої та третьої – насіння з найбільшою, а до четвертої та п`ятої – з найменшою питомою вагою, в процесі сепарації зерно не травмується, бо в машині відсутні решета, а основним робочим інструментом слугує правильно сформований потік повітря. Однак кожну з фракцій потрібно доочищати.

Зернова маса у сепараторах шафного типу також розділяється за геометричними розмірами та аеродинамічними властивостями. Шафна конструкція сепаратора з висувними решітними рамами полегшує його обслуговування, а коловий поступальний рух його робочих органів забезпечує самосортування зерна. В цьому разі збільшення площі решітної поверхні сприяє зниженню питомого навантаження, внаслідок чого зерно розділяється на дві фракції, що полегшує його подальшу обробку.

Для вторинної обробки зерна використовують трієрні машини, в яких виділяються деякі компоненти смітної та зернової домішок. На них обробляють зерно основної культури з домішками, які неможливо виділити робочими органами машин первинного очищення. Також відділяють малоцінні насінини основної культури. До таких машин належать СМ-4, СВУ-5А, машини фірми “Петкус” (К-545А, К‑547А10, К-546, К-548) для очищення насіння трав. Машини виробництва Німеччини мають більшу продуктивність, тому що оснащені трьома решітними станами та вентилятором великої потужності.

2.3.2. Характеристика поточних технологічних ліній очищення зерна

Для очищення зерна використовують або окремі машини, або поточні технологічні лінії. Поточні лінії поділяють на: 1) зерноочисні агрегати вороху (ЗАВ), які використовують переважно в південних областях, де на післязбиральну доробку надходить зернова маса вологістю до 16 %; 2) зерноочисно-сушильні комплекси (КЗС) – у господарствах лісостепової та поліської зон; 3) спеціальні лінії.

Для доробки насінного зерна, якщо відсутні спеціальні лінії, комплекси ЗАВ і КЗС додатково обладнують насіннєочисними приставками СП-5, СП-10, СП-20.

Агрегати для очищення вороху випускають серійно таких марок: ЗАР-5, ЗАВ-10, ЗАВ-20, ЗАВ-25, ЗАВ-40, ЗАВ-50, ЗАВ-100. Вони призначені для доведення зерна до базисних норм за один пропуск і забезпечують приймання, очищення, відвантаження, а деякі й зберігання зерна вологістю не вище 16 %.

Поточні лінії є універсальними, оскільки змінні робочі органи їх машин забезпечують доробку насіння різних культур. Основні машини та обладнання в агрегатах і комплексах уніфіковані, узгоджені між собою за продуктивністю та керуються з дистанційного пульта.

Агрегати продуктивністю 10, 20, 25 та 40 т/год і більше призначені для господарств з річним обсягом виробництва зерна відповідно до 2500–3000, 5000–6000 і понад 6000 т.

Характеристика ЗАВ. Зерноочисний агрегат вороху складається з будівельної частини, металевої арматури та машин і обладнання. До будівельної частини входять: приймальне відділення зерна, приямок норії, фундамент під опору блоків бункерів, майданчик для авторозвантажувача, пандус для заїзду автомобіля на авторозвантажувач. Металева арматура – це майданчик, на якому змонтовано всі машини й обладнання. Під ними розміщений блок бункерів так, щоб під кожен бункер міг під’їжджати автомобіль для вивантаження з нього зерна (з бункерів).

Машини й обладнання складаються з авторозвантажувача 1, завальної ями 2 та норії 3 (ковшовий конвеєр для вертикального переміщення зерна), повітряно-решітних машин 4, трієрних блоків 4, централізованої повітряної системи 6, бункерів для зерна та відходів 7, зернопроводів, пульта керування 8 (рис. 10).

Авторозвантажувачі (ГАП-2Ц або ГУАР-15) розвантажують автомобіль за допомогою двох гідроциліндрів та перевертального механізму (МАЗ-203). Норії бувають одно- чи двопоточні (останні забезпечують подачу зерна на дві лінії або роботу з двома культурами). Вони різняться розмірами та способами регулювання натягування стрічки конвеєра. Норія має автомат для закривання заслінки в нижній її частині. Автомат приєднаний до загальної електричної схеми агрегату і працює так: при вмиканні електродвигуна норії струм подається на електромагніт і якір втягується в котушку та переміщує гальмівну стрічку.

Централізована повітряна система має електровентилятор, відцентрово-інерційний відокремлювач домішок, раму, комплект повітропроводів, розтруб з покрівлею і труби. Використовується ця система для створення повітряного струменю в робочих каналах зерноочисних повітряно-решітних машин, в яких немає вентилятора (ЗАВ-10 і ЗАВ-20), а також для вловлювання пилу в закритій частині агрегату. Всі домішки потрапляють спочатку в конічний відстійник, потім через випускну трубу – в бункер відходів, а повітря, що пройшло крізь жалюзі, – в атмосферу. Різні централізовані повітряні системи відрізняються одна від одної лише комплектами повітропроводів, продуктивністю та розмірами вентилятора і відділювача домішок. В агрегатах ЗАВ-25 та ЗАВ-40 вітрорешітні машини мають свої вентилятори, тому аспіраційна система в них працює тільки для виділення пилоподібних та легких домішок з повітря.

Рис. 10. Технологічна схема зерноочисного агрегату вороху ЗАВ-20

Технологічна схема зерноочисних агрегатів вороху має вертикальну конструкцію. Зерно із завальної ями подається норією на другий поверх і з головки норії самопливом надходить у розміщені на цьому поверсі зерноочисні машини, а з них системою конвеєрів – в трієри, з трієрів – у бункери. В зерноочисній машині виокремлюються легкі домішки, а зерно розділяється на три фракції: велике, середнє та дрібне (зерновідходи). Якщо у великому зерні є довгі домішки чи биті зернини, які відділяються важко, то його спрямовують у трієри, а звідти – в бункер для основного зерна та зерновідходів для розділення фракцій зернової маси.

Керування робочим процесом здійснюється з дистанційного пульта, на якому передбачено систему блокування та сигналізації. Блокування відбувається між окремими машинами, що дає змогу у разі аварійного чи випадкового відключення однієї з них вимкнути попередню за технологічним процесом машину, чим забезпечується надійний захист обладнання від завалів зерном та створення аварійних ситуацій. Сигналізація полегшує спостереження обслуговуючого персоналу за технологічним процесом та роботою обладнання.

Технологічний процес усіх агрегатів ЗАВ принципово однаковий. Базовою є конструкція агрегату ЗАВ-10, який обслуговує один механізатор. Агрегат може працювати за трьома схемами.

Схема 1. Зерно очищається від легких, великих, дрібних, довгих чи коротких домішок. Одночасно працюють повітряно-решітна машина і трієрний блок. Завантаження норії регулюється заслінкою вікна її нижньої частини (башмака). Аспіраційні канали первинного очищення виділяють з вороху легкі домішки, після чого ворох подається на решітний стан. Запорошене повітря через повітропровід надходить у відцентрово-інерційний повітроочисник централізованої системи, де домішки залишаються в осаджувальному конусі і через клапани виводяться в секцію відходів, а очищене повітря вентилятором викидається назовні. На решітному стані виділяються великі і дрібні домішки та щупле зерно. Очищене зерно спрямовується у поперечний шнек передавального конвеєра і далі в трієрний блок, який за очищення продовольчого зерна настроюють на паралельну роботу, а за очищення насінного – на послідовну. Для очищення насінного зерна уточнюють підбір решіт, вдвічі зменшують продуктивність блока і заново регулюють аспіраційну систему.

Схема 2. Цією схемою (робота без трієрного блока) користуються тоді, коли зернова маса не містить довгих та коротких домішок. При цьому схему клапанів трієрного блока регулюють так, щоб зернова маса проходила через нього так само, як і по зернопроводу, потрапляючи в бункер для чистого зерна.

Схема 3 – налагоджувальна. На практиці інколи виникають ситуації, коли потрібно запустити будь-яку машину без блокування її з рештою обладнання для перевірки справності.

Характеристика зерноочисно-сушильних комплексів (КЗС). Комплекси КЗС комплектують шахтними (КЗС-10Ш, КЗС-20Ш, КЗС-25Ш, КЗС-40Ш, КЗР-5) або барабанними (КЗС-10Б, КЗС-10Б2, КЗС-20Б) сушарками. Все обладнання комплексів монтують у будівлях з каркасом з металевої арматури. Коли сушать зерно пшениці, продуктивність комплексів КЗС-10Б і КЗС-10Ш становить 8 т/год, КЗС-20Ш, КЗС-20Б, КЗР-5 – до 16, КЗС-25 – до 20 т/год, а коли лише очищають – відповідно 10, 20 і 25 т/год.

Базовою моделлю КЗС є комплекс КЗС-10. Комплекс КЗС випускається в трьох модифікаціях: на базі однієї барабанної сушарки СЗСБ-8 (КЗС-10Б); на базі однієї шахтної сушарки СЗШ-8 (КЗС-10Ш); на базі двох барабанних сушарок 3СПБ-4 (КЗС-10Б2).

До складу КЗС такої самої продуктивності, як і ЗАВ, додатково входить машина для попереднього очищення зерна, замість однопоточної норії – двопоточна з двома циклами (тільки для очищення зерна або для очищення зерна і подачі його в сушарку) та завальна двосекційна яма.

Технологічна схема роботи КЗС-20 Ш така: з приймального бункера завальною норією 1 ворох подається в машину для попереднього очищення 2, а далі зерно, якщо воно сухе, спрямовується на другу секцію завальної норії, а потім – на вторинне очищення 3. Вологе зерно після попереднього очищення надходить у сушарку 4, а потім – на вторинне очищення. В технологічному процесі очистки та сушіння зернового вороху беруть участь норії 5, 7, охолоджувальна колонка 6, топка 8, шнек вивантаження зерна 8.

У складі КЗС-10Б2 є дві сушарки СЗСБ-4, які можуть працювати паралельно або послідовно, в останньому випадку продуктивність їх знижується наполовину.

Зерноочисно-сушильний комплекс для рису КЗС-5 (можна очищати й сушити також зерно інших культур) має шахтну сушарку, блок бункерів (4 шт.) і відрізняється від агрегату ЗАР-5 тим, що комплектується повітряно-решітною машиною для попереднього очищення зерна, змінним комплектом повітропроводів та пультом керування. У зерносушарці СЗШ-16Р теплоносієм є суміш топкових газів з повітрям або тільки підігріте повітря. Бункери цього комплексу працюють як у поєднанні із сушаркою (використовують для проміжного витримування, тобто перерозподілу вологи), так і самостійно.

Рис. 11. Технологічна схема зерноочисно-сушильного комплексу КЗС-20Ш

2.4. Сушіння зерна

Сушіння – основна технологічна операція з приведення зерна й насіння до стійкого стану. Тільки після того, як із свіжозібраної зернової маси видалено всю надлишкову вологу і зерно доведено до сухого стану, можна розраховувати на подальшу надійну збереженість продукції.

Сушіння полягає у видаленні з матеріалу будь-якої рідини, в результаті чого в ньому збільшується відносний вміст сухої частини.

Відомо, що в сухій зерновій масі всі живі компоненти, крім шкідників та комах, перебувають в анабіотичному стані. Зберігання зерна сухим – основний засіб підтримання високої життєдіяльності насіння в зернових партіях усіх культур, а також якості продовольчого зерна протягом тривалого строку зберігання.

Усі способи сушіння зерна враховують сорбційні та інші його властивості. Зерно як об’єкт сушіння – це живий організм з капілярно-пористою структурою. Плодові оболонки насіння пронизані капілярами, тому є проникними для пари води. Насінні оболонки й алейроновий шар, навпаки, відносно малопроникні для пари води і, за неправильного режиму сушіння, можуть бути причиною здуття зерна, спричиненого затримкою видалення водяної пари, яка накопичилась всередині ендосперму. Крім того, зародок містить дуже чутливі до температури водорозчинні білки – альбуміни. За температури вище 41–42 ⁰С білки зародка, наприклад, пшениці, денатурують, тобто насіння втрачає схожість. Білки клейковини більш термостійкі, однак температура нагрівання нормальної, міцної і слабкої за пружністю клейковини сильної пшениці не повинна перевищувати відповідно 50, 45 і 55 ⁰С.

Сушіння – складний технологічний тепломасообмінний процес, який повинен забезпечити збереженість усіх властивостей речовин у зерні, що можливо за умови дотримання оптимальних параметрів цього процесу. Так, під час сушіння постійно змінюються термодинамічні й теплофізичні властивості зерна, зокрема теплоємність і теплопровідність. Тому необхідно суворо додержувати рекомендованих режимів сушіння насіння кожної культури залежно від його вологості та цільового призначення.

Застосовують три способи сушіння (зневоднення) зерна: теплове (в тому числі вакуумне); сорбційне (контактне); механічне (відтискання, центрифугування). Найчастіше практикують теплове сушіння, рідше – сорбційне, а механічне – тільки у мийних машинах на борошномельних заводах. Під час теплового сушіння рідина перетворюється на пару, на що витрачається теплова енергія. За сорбційного сушіння волога із зерна може видалятися як у пароподібному, так і в рідкому стані, причому цей процес не пов’язаний з необхідністю використання додаткового джерела енергії.

Серед численних способів теплового сушіння, які різняться способом передачі теплоти зерну, найпоширенішим є конвективний. Суть його полягає в тому, що теплота передається конвекцією від теплоносія, який вбирає вологу, і видаляється в атмосферу. За таким принципом працюють шахтні, рециркуляційні, барабанні, стрічкові та інші типи сушарок.

Процес сушіння ґрунтується на здатності зерна випаровувати поверхнею вологу за умови, що тиск водяної пари в зерні вищий за тиск її в зовнішньому повітрі.

Під час сушіння зерна відбуваються такі фізичні явища: передача теплоти від агента сушіння до зерна; рух вологи з центральних шарів зерна до поверхневих; випаровування вологи з поверхні зерна та дифузія її в навколишнє середовище; переміщення вологи за наявності температурного градієнта з потоком теплоти внаслідок термовологопровідності.

Закономірності сушіння зерна такі:

1) чим більша початкова вологість зерна, тим вища швидкість сушіння в початковий період і тим він коротший. У сирому зерні є механічно зв’язана волога, яка видаляється в першу чергу. Капілярно зв’язана волога міцно зв’язана з крохмальними зернами і ще міцніше – з білками. Тому процес сушіння зерна лімітується переважно сушінням білкового комплексу;

2) під час сушіння зерно нагрівається швидше, ніж випаровується волога. Це й визначило доцільність застосування для сушіння зерна рециркуляційного (з відлежуванням) способу;

3) висушування зерна можливе лише тоді, коли тиск пари всередині зернівки вищий, ніж в навколишньому середовищі, тобто відбувається її випаровування. Коли температура поверхні зерна дорівнює температурі середовища сушильної камери, процес сушіння (випаровування води) припиняється;

4) одночасно з переміщенням вологи рухаються розчинені в ній мінеральні речовини, тому зольність периферійної частини зернівки і зародка збільшується;

5) за вмістом в зерновій масі органічної легкої домішки понад 0,1 % можливе загоряння її в сушарці;

6) якщо зерно перед сушінням зберігалося в анаеробному стані в насипу висотою понад 4 м, то в зернівках накопичується етиловий спирт, який за різкого нагрівання може призвести до загибелі зародків. Тому зерно потрібно попередньо провітрити для видалення спирту;

7) швидкість процесу сушіння залежить від вологоємності повітря; наприклад, 1 м³ повітря з температурою 20 ⁰С поглинає 17 г води, 30 ⁰С – 31 г, 50 ⁰С – 90 г, 70 ⁰С – 200–250 г, 90 ⁰С – 400 г і більше.

Контактний (кондуктивний) спосіб сушіння ґрунтується на контакті висушуваного матеріалу з нагрітою поверхнею і потребує великих витрат теплоти, тому поширений мало (подові сушарки).

За радіаційного способу сушіння використовують теплоту енергії сонця чи інфрачервоних променів. Приклад – повітряно-сонячне сушіння, коли волога випаровується тільки через поверхню насипу зернової маси. У південних регіонах України для сушіння невеликих партій зерна цей спосіб використовується й донині.

Ефективність процесу сушіння залежить від товщини шару зерна, частоти його переміщування, інтенсивності сонячної радіації, сили вітру, властивостей майданчика. Останній обладнують так, щоб він мав південний нахил. Шар зерна зернових злакових має бути гребенистим, завтовшки 10–20 см, зернобобових – 10–15, проса – 4–5 см.

За температури насипу 25–30 ⁰С його потрібно переміщувати, оскільки нагрівання його верхнього шару призводить до інтенсивного випаровування вологи, внаслідок чого виникає різниця температур між верхнім нагрітим і нижнім холодним шарами. Тепле повітря вологомістке, однак під час зіткнення з холодним зерном вологоємність його знижується й утворюється конденсаційна волога.

За додержання всіх вимог та достатньої інсоляції, якщо вологість зерна не перевищувала 17–18 %, вона за один день знижується на 1–3 %. Якщо вологість зерна вища, повітряно-сонячне сушіння малоефективне. За такого сушіння поліпшується схожість зерна, успішніше відбувається післязбиральне дозрівання, зменшується кількість мікрофлори та пошкодженість зерна шкідниками. Обмежене застосування повітряно-сонячного сушіння пояснюється потребою у великих майданчиках для розміщення зерна, залежністю його від метеорологічних факторів, низькою механізацією процесу. Найчастіше повітряно-сонячне сушіння застосовують у насінництві або для доведення до базисних кондицій невеликих партій зерна.

Молекулярне сушіння зерна проводять у вакуумних установках. Тут спочатку створюють вакуум, в результаті чого волога від перепаду тиску в зерні та в середовищі виділяється на поверхню і замерзає, а за наступної подачі до зерна теплоти вона швидко випаровується. Так можна сушити овочі, фрукти. Собівартість такого сушіння занадто висока і на практиці його застосовують мало.

2.4.1. Технологія теплового сушіння

За конвективного сушіння зерно, залежно від типу зерносушарки, перебуває в нерухомому (камерні зерносушарки), малорухомому (шахтні) та падаючому (рециркуляційні) стані.

Зерно в нерухомому стані сушать у жалюзійних, лоткових і стелажних сушарках або за допомогою установок активного вентилювання. Як правило, використовують теплоносій з температурою 35–40 ⁰С за швидкості висушування 0,5–1,5 % вологи за годину, тобто ці сушарки малопродуктивні. Крім того, зерно у них не завжди рівномірно просушується.

Конвективним способом сушать зерно й насіння всіх культур, а також малосипучі матеріали – лляний ворох, насінники овочевих культур тощо. Цей спосіб сушіння закладений в роботі основних видів зерносушарок.

2.4.2. Камерні зерносушарки

Найпростіша двокамерна установка для сушіння складається з припіднятої решітки-основи і тепловентиляційного пристрою, який забезпечує нагрівання і подачу агента сушіння в підрешітний простір. Агент сушіння під тиском проникає крізь решето і проходить потім через зернову масу знизу вгору. Зернова маса є нерухомою в цих сушарках.

Для сушіння кукурудзи використовують камерні сушарки з поздовжнім (коридорного типу) і поперечним (секційно-блочного типу) розміщенням камер. Залежно від потужності камерні сушарки бувають 12- і 24-камерні відповідно на 2500 і 5000 т кукурудзи за сезон.

Сушарка складається з корпуса й топкового відділення, від якого з обох боків підходять до корпуса цегляні канали, по яких надходить гаряче повітря.Перед надходженням у розподільні коридори топкові гази змішуються (за допомогою всмоктувально-нагнітального вентилятора) із зовнішнім повітрям, а потім подаються в камери.Технологічний процес сушіння починається із завантаження в сушарку матеріалу (качани кукурудзи шаром 2–3 м, зерно інших культур – 0,6–0,8 м) через верхні завантажувальні вікна.

Камера – це закрите приміщення з люками для завантаження (вгорі) та розвантаження (внизу) і похилим решітчастим днищем, що не допускає втрат зерна в результаті просипання. Днище оббивають металевими решетами з отворами, які менші за розміри зерна, однак решітчасте днище створює менший опір повітрю, що надходить в камеру знизу. Щоб насіння було високоякісним, його краще підсушувати в камерних сушарках, забезпечивши однакову товщину шару. Якщо під час сушіння кукурудзи в качанах повітря подають послідовно з камери в камеру, то за сушіння зерна інших культур – паралельно. Сушіння насіння соняшнику з вологістю від 20 до 9 % теплоносієм з температурою від 45 до 60 ⁰С за висоти насипу 0,5–0,6 та 0,75–0,85 м триває відповідно 15–16 і 3–5 год.

Режими сушіння зерна пшениці та ячменю однакові: за вологості зерна 26 % початкова температура теплоносія 39 ⁰С, шар насипу – 0,8 м, тривалість сушіння – 17 год, а за вологості 16 % – відповідно 55 ⁰С, 0,8 м та 8 год. Для зерна гороху вологістю 26 % та 16 % для сушіння потрібні температура 33 ⁰С, висота насипу 1 м, тривалість сушіння 24–30 год.

Перед початком роботи сушарки торцеві стальні двері коридорів щільно зачиняють. Сушильний агент подають почергово то згори, то знизу, добиваючись рівномірного висушування шару качанів або зерна висотою відповідно 1,5–2,5 м і 60–70 см. Після сушіння кукурудзи в качанах її залишають у сушарках на деякий час для перерозподілу вологи, потім видаляють через нижні люки та обмолочуючи.

Недолік камерних сушарок – втрати агента сушіння, нерівномірність висушування: вгорі та внизу зерно висушується краще, посередині – гірше.

Рухомий шар зерна сушать в шахтних, барабанних чи рециркуляційних сушарках.

2.4.3. Технологічні особливості шахтних зерносушарок

Шахтна зерносушарка (дод. рис. 2) складається з однієї або двох прямокутних вертикальних камер – шахт, які заповнюють зерном по всій висоті.

Верхня частина шахти – сушильна камера, що складається з однієї або кількох зон сушіння, нижня – камера охолодження. Над шахтами змонтовано бункери, в яких міститься запас зерна.

Для підведення свіжого і відведення відпрацьованого агента сушіння по всій висоті шахти встановлюють металеві короби, призначення яких – рівномірно розподілити агент сушіння по всій зерновій масі. Кожний короб у поперечному розрізі – це відкритий знизу п’ятикутник завширшки 100 мм, зроблений з листової сталі завтовшки 1,5–2 мм. Один кінець короба закритий денцем (стінкою), а другий – відкритий. Короби міцно закріплені в стінках шахти рядами, причому в парних рядах кінці коробів із стінками розташовані у бік розподільної камери сушильного агента, а відкритою частиною – в бік виходу відпрацьованого агента. У непарних рядах кінці коробів із стінками встановлено інакше – вони відкриті у бік розподільної камери.

Для того, щоб зерно перемішувалося краще, короби розміщують у шаховій послідовності. Кількість підвідних і відвідних коробів, як правило, однакова. Відстань між коробами для проходження зерна в найвужчому місці не перевищує 90 – 100 мм. Кількість коробів у шахті визначають з урахуванням того, щоб швидкість відпрацьованого агента при виході з відвідних коробів становила в середньому 6 м/с.

Чим вища продуктивність сушарки, тим більшою за висотою і об’ємом має бути шахта. Так, за продуктивності сушарки 2 т/год кількість коробів по вертикалі досягає 55.

Для регулювання температури нагрівання зерна в шахтах насадка випускного механізму зроблена від кожних двох випускних отворів шахт. Сушити зерно можна паралельно, послідовно і методом рециркуляції (при сушінні з високою вологістю). Режими сушіння зерна різних видів в шахтних зерносушарках наведено в табл. 2.12.

Зерносушарки ДСП (двоступінчасті) випускають продуктивністю 12, 16, 20, 24, 32 і 50 т/год. На хлібоприймальних пунктах найбільш поширена зерносушарка марки ДСП-32-ОТ.

Зерносушарка – це установка відкритого типу з двоступінчастим режимом сушіння. Вона складається з двох паралельно працюючих шахт заввишки 11570 мм. Кожна шахта складається з семи секцій і по висоті ділиться на три зони: перша – зона сушіння заввишки 495 мм (верхня частина); друга – зона сушіння заввишки 285 мм (середня частина); третя – зона охолодження (нижня частина). Висота секції – 1650 мм. В кожній секції 8 рядів коробів по 16 шт. у кожному.

За висотою шахта має 27 рядів підвідних і 29 рядів відвідних коробів, з яких у першій зоні – 24, у другій – 14 і в камері охолодження – 18.

Технологічна схема роботи зерносушарки ДСП-32-ОТ така. Сире зерно піднімається норією в надсушильний бункер, після чого рівномірно рухається по сушильних шахтах (відповідно в першій і другій зонах сушіння) та шахті охолодження (зоні охолодження). Випуск зерна з шахт проводиться випускним механізмом періодичної дії. Сухе охолоджене зерно із зерносушарки спрямовується за допомогою норії сухого зерна в зерносховище.

Агент сушіння з топки вентиляторами подається в нагнітально-розподільні камери першої і другої зон сушіння.

Атмосферне повітря вентилятор подає в нагнітально-розподільну камеру шахти охолодження. В зерносушарці ДСП-32-ОТ застосовується конвективне сушіння, коли теплота подається до зерна від агента сушіння. При цьому агент сушіння виконує роль як теплоносія, так і вологоносія (волога, яка випаровується із зерна, поглинається агентом сушіння і видаляється в повітря).

Таблиця 2.12

Режими сушіння зерна в шахтних зерносушарках

Культура	Початкова вологість зерна, %	Пропуск через сушарку	Гранична температура нагрівання зерна, ºС	Гранична температура агента сушіння в сушарці, °С, за режиму
				одноступінчастого	двоступінчастого
					І зона	ІІ зона
Пшениця продовольчого призначення
з міцною клейковиною (до 40 од. ВДК)	До 20	Один	45	120	110	130
	> 20	Перший	40	90	80	100
		Другий	45	110	100	120
з доброю клейковиною (від 45 до 70 од. ВДК)	До 20	Один	50	140	130	150
	> 20	Перший	45	110	100	120
		Другий	50	130	120	140
із слабкою клейковиною (понад 80 од. ВДК)	До 20	Один	60	150	140	160
	> 20	Перший	55	120	110	130
		Другий	60	140	130	150
Пшениця сильна, тверда та цінних сортів	До 20	Один	50	100	100	110
	> 20	Перший	45	90	90	100
		Другий	50	100	100	110
Ячмінь для пивоваріння	До 19	Один	45	70	70	80
Жито продовольче	Незалежно від початкової вологості	«	60	150	130	160
Насіння соняшнику	До 15	«	55	120	120	135
	15 – 20	«	55	115	115	130
	> 20	Перший	55	110	110	125
		Другий	55	115	115	130

Зерно в зерносушарці ДСП-32-ОТ підсушується сумішшю опалювальних газів з повітрям, яка подається вентиляторами відповідно по зонах сушіння. Паливо подається в топку через форсунку, в якій утворюється суміш палива і повітря.

Для автоматизації процесів горіння, захисту та аварійної сигналізації на пульті керування є спеціальне обладнання, яке забезпечує запуск зерносушарки, підтримання заданих температур агента сушіння, постійний тиск палива перед форсункою та відновлення факела.

Сушарка СЗШ є складовою частиною зерноочисно-сушильних комплексів КЗС-20, КЗС-40. У нових комплексах КЗС-25Ш використовують модернізовану сушарку СЗШ-16А.

Зерно від машини первинного очищення комплексу надходить до норій і піднімається в надсушильні бункери, самопливом заповнюючи шахти сушарки. Норму подавання зерна в шахти регулюють спеціальною заслінкою в приймальній норії.

Агент сушіння подається від топки по трубопроводу в напірну камеру між шахтами, а потім через вікна і канали підвідних коробів у зернову масу.

Зерно в шахті переміщується самопливом згори донизу. Тривалість перебування зерна в шахті регулюється випускним пристроєм. Висушене зерно надходить через розвантажувальне обладнання в підсушувальний бункер, а потім самопливом у ковші норій, які піднімають його і подають у колонки для охолодження. Зерно охолоджують активним вентилюванням атмосферним повітрям.

За вологості зерна вище 26 % висушити його за один пропуск, навіть за послідовного пропускання через дві шахти, неможливо. Можна досушити його в сушарках камерного типу або бункерах активного вентилювання.

2.4.4. Технологічні особливості барабанних зерносушарок

Зерносушарку стаціонарну барабанну СЗСБ-8 використовують для сушіння зерна різних зернових і олійних культур будь-якого ступеня вологості та засміченості навіть без попереднього очищення. Встановлюють її на масложирових підприємствах для сушіння насіння соняшнику та на токах для сушіння зерна різних культур.

Зерносушарка СЗСБ-8 (рис. 12) складається з топки 1, камери завантаження 2, колонки охолодження 4, розвантажувальної та завантажувальної норій, вентиляторів колонки охолодження та сушильного барабана 3, приводного механізму.

По перерізу барабан розділений на шість секторів, у кожному з яких закріплено полички, що захоплюють зерно під час обертання барабана. Рівномірну подачу зерна в барабан забезпечує завантажувальна камера. Пересувається зерно вздовж барабана в момент його пересипання під дією гвинтоподібно розміщених лопатей та підпору і потоку агента сушіння. З розвантажувальної камери зерно подається в шлюзову заслінку, звідки надходить в охолоджувальну колонку. Тривалість перебування зерна в контакті з агентом сушіння в барабанних сушарках регулювати важче, оскільки температура нагрівання агента сушіння в них 90–130 ⁰С для насіння і понад 180 ⁰С для продовольчого та фуражного зерна. Недоліком конструкції сушарок цього типу є те, що зерно, яке надходить в сушарку, контактує з досить нагрітим агентом сушіння. Барабанні сушарки не можна використовувати для сушіння насіння бобових, рису, кукурудзи, тому що воно травмується – розтріскується.

Рис. 12. Загальний вигляд зерносушарки СЗСБ-8

Режим сушіння продовольчого, фуражного і насінного зерна, а також насіння в барабанних сушарках наведено в табл. 2.13.

Таблиця 2.13

Режим сушіння зерна на сушарці СЗСБ-8

(температура агента сушіння 200 ⁰С)

Культура	Початкова вологість зерна, %	Максимальна температура нагрівання, ºС	Культура	Початкова вологість зерна, %	Максимальна температура нагрівання, ºС
Продовольче і фуражне зерно			Насінне зерно
Пшениця	До 18	55	Пшениця	До 18	48
	18 – 22	52	Жито	До 21	48
	Понад 22	50	Ячмінь	До 27	45
Жито	До 18	65	Овес	Понад 27	42
Ячмінь	18 – 22	62	Гречка	До 18	40
	Понад 22	60	Просо	До 21	38
Овес	До 18	60		До 27	38
	18 – 22	55		Понад 27	34
	Понад 22	52	Горох, вика	До 18	45
Просо	До 18	48	Сочевиця	До 21	45
	18 – 22	40	Квасоля	До 27	43
	Понад 22	38
Гречка	До 18	50	Насіння олійних культур
	18 – 22	48	Соняшник		55
	Понад 22	45	Ріпак		45

2.4.5. Можливості використання рециркуляційних зерносушарок

За рециркуляційного сушіння зерна чергують короткочасне нагрівання суміші зерна з наступним охолодженням та рециркуляцією великої частини просушеного зерна. Зерно за короткочасного (2–3 с) перебування в камері нагрівання за температури агента сушіння 250–380 ⁰С нагрівається до 50–60 ⁰С.

Зерносушарки з рециркуляцією, які нині найбільше поширені на хлібоприймальних підприємствах, за конструкцією та способом нагрівання зерна поділяють на рециркуляційні з камерами нагрівання і шахтні рециркуляційні без камер нагрівання.

Технологічна схема роботи газової рециркуляційної зерносушарки “Цілинна-50” продуктивністю 50 т/год така: вологе зерно надходить в оперативний бункер, де завжди повинен бути запас зерна, щоб запобігти перервам у роботі сушарки. З оперативного бункера зерно спрямовується на норію № 1 продуктивністю 350 т/год, піднімається вгору і надходить у бункер камери нагрівання, в якій встановлено в шаховому порядку 20 горизонтальних рядів стержнів. Розміщення стержнів сприяє рівномірному розподілу зерна по об’єму камери та інтенсивному його перемішуванню.

Зерно в камеру нагрівання рівномірно надходить з бункера із завантажувальним пристроєм і падає у вигляді дощу в потоці агента сушіння з високою початковою температурою (250–380 ⁰С). При цьому за дуже короткий час (2–3 с) воно нагрівається до 55–60 ⁰С. Із камери нагрівання гаряче зерно потрапляє в бункер тепло- і вологообмінника, де змішують певну кількість сирого зерна з великою кількістю сухого під час його перебування протягом 10–12 хв відбуваються вирівнювання температури і частковий перерозподіл вологи між окремими зернами.

Завдяки такому способу рециркуляції зерно піддається багаторазовому повторному нагріванню, внаслідок чого відбувається вирівнювання його температури та вологості.

Досвід експлуатації газово-рециркуляційних зерносушарок показав, що в них можна одночасно сушити до заданих норм без попереднього очищення кілька партій зерна різної вологості (від 17 до 25 – 30 %) із збереженням його насінних якостей.

Контроль роботи сушарок. Важливим фактором забезпечення високоефективної роботи зерносушарок є контроль за дотриманням режимів сушіння, якістю та кількістю висушеного зерна. Режими сушіння зерна насінного призначення передбачають сушіння насіння пшениці, жита, ячменю, вівса, соняшнику, гречки і проса з початковою вологістю до 19 % і максимальним нагріванням їх до 40 ⁰С за температури агента сушіння до 70 ⁰С. Для сушіння насіння гороху, вики, квасолі, люпину та рису гранична температура нагрівання має бути нижчою – для зерна до 35 ⁰С, а для агента сушіння – до 60 ⁰С. Якщо на сушіння надходить насіння вологістю вище 19 %, його потрібно сушити ступінчастим способом, знижуючи температуру агента сушіння в першій зоні сушіння нижче граничної на 10 ⁰С, а допустиме нагрівання насіння – на 5 ⁰С.

Зерно, призначене для переробки на солод, у спиртовому виробництві, сушать, як насінне, із збереженням здатності до проростання.

Залежно від подальшого призначення зерно пшениці висушують до такої вологості: для негайної переробки – до 15,5–14,5 %; для зберігання 14–15; для тривалого зберігання – 13–14; для кукурудзи – відповідно 14–16, 13–14, 12–13 %. Вологість зерна вівса і проса, які відвантажують на круп’яні заводи, що не мають сушарок, повинна бути не вище 13,5 % і не нижче 12,5 %, а гречки – не вище 14,5 % і не нижче 13, 5 %.

При сушінні зерна, призначеного для виробництва крупи, в шахтних сушарках зниження вологості за один пропуск рису і сої не повинно перевищувати 3 %; проса і гречки – 2–3; гороху і ячменю – 3,5–4; кукурудзи – 4,5–5,5, а за сушіння інших культур – 6 %. Якщо за один пропуск неможливо висушити зерно до заданої вологості, для його сушіння потрібно зробити кілька пропусків.

2.4.6. Особливості післязбиральної доробки

та сушіння зерна окремих культур

Зерно гречки добре піддається сушінню завдяки великій шпаруватості. Через нерівномірність дозрівання, велику засміченість зернова маса гречки швидко зігрівається. Тому після збирання її зберігати без очищення не можна. Хоч після очищення значна частина недозрілих зерен гречки і видаляється, але багато сирого зерна та важковідділюваних домішок, також сирих, ще залишається. Отже, як очищення, так і сушіння зерна гречки потрібно проводити негайно.

Найкраще сушити зерно гречки за м’яких режимів на шахтних сушарках.

Зерно жита має товсту оболонку, що сповільнює випаровування з нього вологи. Висока термостійкість зерна жита дає змогу нагрівати його до 60 ⁰С.

Зерно вівса завдяки великій шпаруватості добре сушиться, але через небезпеку самозагоряння насінних та плодових плівок його не можна нагрівати до температура вище 50 ⁰С.

Зерно проса має щільну оболонку й понижену шпаруватість. Між оболонкою і ядром є повітряний проміжок, який перешкоджає теплопередачі, внаслідок чого теплота концентрується на оболонках проса, що призводить до їх розтріскування. Тому під час сушіння зерна проса температура його нагрівання повинна бути до 40 ⁰С.

Зерно рису має понижену вологовіддачу через наявність під плодовими плівками повітряного проміжку. Крім того, низький вміст білків у ньому викликає велику тріщинуватість, яка виявляється ще при дозріванні зерна в полі, що вимагає м’яких режимів сушіння. Температурний режим повинен бути диференційованим залежно від початкової вологості зерна: за вологості 18 % сушать за один пропуск за температури теплоносія 65–70 ⁰С та нагріванні зерна не вище 40 ⁰С; за вологості близько 20 % застосовують двоступінчастий режим (на першому ступені температура теплоносія 60 ⁰С, на другому – 70 ⁰С), допускаючи нагрівання зерна відповідно до температури 35 і 40 ⁰С. Продуктивність сушарок за висушування зерна рису є низькою.

На практиці майже завжди застосовують кількагодинне відлежування (2–3 год) зерна між першим і другим ступенями висушування. Тривалість відлежування залежить від кількості вологи, що випаровується під час сушіння за один раз: 3 % – не менше 4 год, 2 % – не менше 3 год, 1 % – до 2 год.

Зауважимо, що в зерні сухого рису вологість зародка на 2–3 % нижча, а вологого – навпаки. Тому, щоб не допустити швидкого самозігрівання внаслідок високого рівня інтенсивності дихання, зерно рису потрібно доводити до стану сухого.

Зерно бобових порівняно із зерном інших культур містить більше білка, воно більше за розміром, сухе, щільне, має структурно відособлені оболонки, а тому й меншу поверхню випаровування, що знижує їх вологовіддачу. Вся теплота витрачається переважно на нагрівання насіння, а не на випаровування вологи. Під час сушіння поверхня зерна швидко зневоднюється, а центральна частина зернівки залишається вологою. Тому за застосування інтенсивних режимів сушіння розтріскуються насінні оболонки.

Для сушіння зерна бобових використовують лише шахтні сушарки. Допускається видалення за один пропуск 3–4 % вологи, а для крупнонасінних (квасоля, боби) – 2 %. Бобові обов’язково сушать з відлежуванням.

Ефективним є сушіння бобових активним вентилюванням (повітря підігрівається до 30 ⁰С за питомої подачі 400–600 м³/т/год).

Насіння олійних культур завдяки щільній оболонці витримує високі температури під час нагрівання. Використовують для його сушіння шахтні сушарки, застосовуючи приблизно такі самі режими, як і для зернових. Насіння з високою вологістю сушать за кілька пропусків з проміжним (6–7 год) відлежуванням, під час якого підсохла оболонка поглинає вологу ядра, а за чергового пропуску легко видаляється (у насіння соняшнику, оскільки високі температури призводять до розтріскування оболонок).

Насіння соняшнику має високу шпаруватість (60–80 %), що пов’язано з малим опором, який воно чинить під час вентилювання чи сушіння. Тому ворох соняшнику сохне швидше, ніж інших сільськогосподарських культур.

Для запобігання самозігріванню насіння соняшнику слід сушити до критичної вологості:

де В_г – вологість гідрофільної частини насіння; О_ф – фактична олійність насіння, %.

Якщо критична вологість гідрофільної частини насіння (білка й крохмалю) 15 %, а олійність 55 %, то критична вологість насіння соняшнику становить 6,75 %.

За збільшення олійності зростає гідрофобність насіння і зменшується вміст білка, крохмалю та гідрофільних колоїдів. Отже, щоб насіння соняшнику не псувалося, вміст вологи в ньому має бути мінімальним.

Оболонки насіння соняшнику високогігроскопічні, маса їх становить понад 10 % маси насінини. Цю властивість його використовують за визначення раціональних способів сушіння – чергування – сушіння – охолодження та відволожування.

Рівноважна вологість компонентів насінини неоднакова – більша в оболонки і менша в ядра.

У практиці обробки та зберігання насіння соняшнику вважається сухим, якщо вологість його становить до 7 %, середньої сухості – 7–8 %, вологим – 8–9 %, сирим – понад 9 %.

Незадовільні міцність плодової оболонки, теплопровідність та термолабільність білкової і жирової частин насінин соняшнику, їх підвищену пожежну небезпеку потрібно враховувати, вибираючи способи і конструкцію сушарок для їх сушіння. Крім того, під час післязбиральної доробки насіння існує небезпека підвищення кислотного та йодного числа, зміни харчових властивостей олії.

Кращою для сушіння насіння соняшнику є швидка подача повітря з високою температурою, ніж тривала з низькою. Щоб випарувати 1 кг води, потрібно затратити близько 2,7 МДж теплоти, а для випаровування такої самої кількості води в насінні соняшнику – понад 6 МДж у шахтних та близько 4 МДж у рециркуляційних сушарках. Сушіння потрібно проводити швидко з мінімальними затратами теплоти та електроенергії.

На випаровування вологи впливають переважно два фактори – волого- і термовологопровідність. За випаровування вологи поверхневі шари насіння підсушуються, тобто створюється градієнт вмісту вологи, коли всередині його вологи більше, ніж на поверхні. Це призводить до переміщення вологи до поверхневих шарів насіння, і сушіння відбувається тим інтенсивніше, чим вища температура нагрівання.

До 90 % маси насіння соняшнику сушать у шахтних сушарках, хоч за їх використання спостерігається нерівномірність нагрівання (до 20 ⁰С) насіння, а за підвищеної його засміченості можливе загоряння. Крім того, під час завантаження в шахту неочищеного вороху відбувається самосортування насіння, за якого легші компоненти розміщуються біля стінок сушарки і зменшується швидкість руху матеріалу в пристінній зоні. Тому шахтні сушарки вдосконалили: короби замінили напівкоробами, в результаті відстань від бокової стінки до коробів збільшилася з 4–6 до 10–11,5 см. Завантажувальний пристрій для уникнення самосортування переобладнали: замість одного струменя ворох сиплеться 4–6 струменями.

Нині для сушіння насіння соняшнику з вологістю до 15 % ефективною є висока температура нагрівання насіння (75 ⁰С), завдяки подачі теплоносія з температурою 160–180 ⁰С в обидві зони сушильної камери. За вологості насіння понад 15 % температура нагрівання його становить 65–70 ⁰С, а температура теплоносія в першій і другій зонах сушильної камери – відповідно 160 і 140 ⁰С. Щоб інтенсифікувати процеси сушіння насіння соняшнику, встановлюють додатковий бункер, що дає змогу попередньо нагрівати насіння за допомогою різних підігрівачів, в яких воно перебуває 10–12 с. Поєднання попереднього підігрівання насіння з рециркуляційним сушінням забезпечує більшу економічність цього процесу. Режими попереднього підігрівання насіння такі: з вологістю до 14% – температура повітря 140 ⁰С; з вологістю понад 14 % – 180-140 ⁰С. За один пропуск можна знизити вологість насіння більш як на 10 %. Витрата теплоносія на одну погонну тонну насіння соняшнику становить 2163 м³/год. Такий спосіб сушіння насіння соняшнику найефективніший (інтенсивність висушування набагато вища, ніж зернових). Для сушіння найчастіше використовують рециркуляційні сушарки “Цілинна-50” або “Цілинна-20”.

Особливість сушіння насіння соняшнику в барабанних сушарках полягає в тому, що чим вища вологість насіння, тим вища температура нагрівання. Недолік – часткове самообвалення насіння. Тому барабанні сушарки переобладнують так, щоб насіння в них перебувало протягом 14 хв (удвічі менше), температура теплоносія на вході становила 250–350, на виході – 50–80 ⁰С, а температура нагрівання насіння не перевищувала 50 ⁰С.

Для сушіння насіння соняшнику сконструйовано барабанні сушарки з двома барабанами – зовнішнім і внутрішнім (з діаметрами відповідно 175 і 100 см). Внутрішній барабан має 8 лопатей, які переміщують насіння до торця барабана, після чого насіння потрапляє у зовнішній барабан і рухається у зворотному напрямку. Теплоносій подається у внутрішній барабан і виходить із зовнішнього. Максимальна температура нагрівання насіння 55 ⁰С, температура теплоносія на вході 250–350, на виході 50–60 ⁰С. Охолоджується насіння в охолоджувальних колонках.

У результаті подальшого вдосконалення сушіння на барабанних сушарках було збільшено нахил у бік завантаження до 3⁰. В технологічну схему ввели (як і на шахтних сушарках) додаткові бункери – для нагромаджування та для відволожування насіння, укомплектували чотирма барабанами, після чого продуктивність сушарки збільшилася удвічі. Так, за один пропуск вологість насіння знижується на 7–8 %.

Деякі комплекси також вдосконалили. Наприклад, у барабанних сушарках встановили насадку по всій довжині барабана, через яку подається теплоносій. Теплоносієм є повітря, підігріте в багатосекційному електрокалорифері. В барабанних сушарках можна регулювати також тривалість перебування насіння в сушарці, змінюючи частоту обертів барабана та кут нахилу його. Такі сушарки використовують тоді, коли кількість насіння соняшнику невелика.

Для сушіння соняшнику насінного призначення використовують камерні сушарки (4- або 12-камерні). Залежно від вологості насіння висота насипу коливається від 50 до 70 см. Напрям подачі теплоносія змінюють через кожні 4–6 год. Температура теплоносія 43– 45 ⁰С за вологості насіння вище 20 % або 46–50 ⁰С за вологості 14–20 % та 50–55 ⁰С за вологості менше 14 %. Питома подача повітря становить 500–700 м³/т за годину. Насіння вологістю 19–20 % за такого режиму потрібно сушити протягом близько 60 год. Тому для запобігання можливому псуванню насіння за цей час у камерних сушарках його сушать з вологістю не вище 13–14 %.

Невеликі партії насіння соняшнику можна сушити у вентильованих бункерах, обладнаних калориферами, з питомою подачею повітря близько 500 м³/т за годину. Для уникнення нерівномірності висушування насіння його періодично пересипають з бункера в бункер.

За вологості насіння не вище 13 % для його сушіння використовують усі типи установок активного вентилювання. В типових сховищах місткістю 3200 т найчастіше використовують вентилятори СВУ-1Б. Вони складаються з 10 здвоєних магістральних каналів, які розміщені впоперек поздовжньої осі сховища. Канали вкривають щитами. Канали мають довжину 19 м, ширину 0,4 м, глибину 0,5 м на початку та 0,07 м в кінці. Відстань між каналами 2,3–2,9 м. Повітря подають вентиляторами ТВУ-2, під час вентилювання питома подача його має бути максимальною. Насіння вологістю близько 13 % насипають висотою не більше 1,7 м, а питома подача повітря становить не менше 300 м³/т за годину. За вологості насіння, меншій як 9–10 %, висоту засипання збільшують до 2,5–2,7 м.

Насіння конопель сушать у спеціальних сушарках, використовуючи також стелажні чи шахтні сушарки, роблячи кілька пропусків та нагріваючи насіння на першому ступені до температури не вище 30–32 ⁰С, а на останньому – не вище 35 ⁰С.

Насіння дрібнонасінних олійних культур (льону, рижію, гірчиці) через низьку шпаруватість сушать за низької витрати агента сушіння. Часто його сушать у суміші з насінням вівса, ячменю у співвідношенні 1:3 за температури теплоносія 60–70 ⁰С і нагріванні насіння до температури до 40–45 ⁰С.

Чисте насіння багаторічних трав під час сушіння в шахтних сушарках часто злипається, утворюючи затори між коробами, тому його сушать, змішуючи із зерном ячменю або вівса. Крім того, насіння багаторічних трав дуже дрібне й сипке, через те сушарки мають бути добре ущільнені.

Насіння багаторічних трав добре сушиться в барабанних сушарках, де його температура може досягати 40–45 ⁰С. Для дуже вологого насіння ця температура досить висока, тому на практиці потрібного режиму дотримуються регулюванням подачі палива.

Для сушіння насіння тимофіївки в барабанній сушарці температуру потрібно обмежувати до 100 ⁰С. Якщо вологість насіння не перевищує 25 %, його нагрівають до температури не вище 35 ⁰С.

Ворох конюшини буває дуже засміченим. Тому його потрібно спочатку просушити на стрічкових або карусельних сушарках чи на майданчиках із застосуванням активного вентилювання, потім очистити і досушити.

Головною особливістю сушіння зерна кукурудзи є його низька вологовіддача порівняно із зерном інших зернових культур. Інтенсивність вологообміну зерна різних сортів кукурудзи неоднакова, оскільки залежить від розмірів зернин, їх форми, фізичної будови, хімічного складу. Питома поверхня випаровування зерна кукурудзи вдвічі менша, ніж зерна пшениці. Щільна оболонка зерна кукурудзи утруднює процес випаровування. Волога, проникаючи в зерно переважно через зародок, нерівномірно розподіляється по всіх частинах зернівки. Тому під час сушіння виникають неоднакові внутрішні напруження, які призводять до різної усадки тканин і утворення в ендоспермі внутрішніх тріщин, які не порушують цілісності оболонок. Стрижні качанів кукурудзи завжди вологіші, ніж зерно, але під час сушіння інтенсивніше випаровують вологу, ніж зерно.

Качани кукурудзи сушать, як правило, у нерухомому шарі. Насип качанів, очищених від обгорток, має хорошу шпаруватість, що полегшує циркуляцію повітря, яке подається під тиском чи завдяки припливно-витяжній природній вентиляції – протягів. Тому є багато способів сушіння насінної кукурудзи в качанах: у камерних сушарках заводського типу; в засіках; на майданчиках; під навісами; активним вентилюванням; в сапетках.

Після висушування качанів у камерних сушарках їх на деякий час залишають у камері, де відбуваються перерозподіл вологи та вирівнювання вологості всієї маси, оскільки негайне охолодження викликає утворення тріщин в зернах. Висота насипу кукурудзи має бути такою, щоб ефективність використання повітря була максимальною і не було непродувних зон.

Таблиця 2.14

Параметри сушіння в камерних сушарках кукурудзи в качанах

з різною вихідною вологістю

Вологість, %	Температура теплоносія, ºС	Максимальна висота завантаження, м	Тривалість сушіння, год (вологість качанів 12–13 %)
> 40	36	2	80
35 – 40	38	2,5	70
30 – 35	40	2	60
25 – 30	42	> 3,5	55
20 – 25	44	3,5	50
< 20	46	> 3,5	45

Контроль роботи сушарок. Зерно продовольчої кукурудзи сушать за більш жорстких режимів, для чого використовують шахтні сушарки типу ДСП-32, тобто такі, де можна підтримати певний режим: нагрівання зерна не вище 50 ⁰С, температура теплоносія не вище 130 ⁰С і 110 ⁰С під час сушіння кукурудзи відповідно для переробки та зберігання. Для насіння кукурудзи вологістю вище 22 % застосовують двоступінчастий режим сушіння
(табл. 2.15).

Таблиця 2.15

Перевідний коефіцієнт за сушіння зерна різних культур

Зерно культур	Перевідний коефіцієнт Кп
Пшениці, вівса, ячменю, соняшнику	1,0
Жита	1,1
Гречки	1,2
Проса	0,8
Кукурудзи	0,6
Гороху, вики, рису	0,3 – 0,4
Бобів, квасолі, люпину	0,1 – 0,2

За сушіння зерна і насіння пропускну здатність сушарок визначають за допомогою перевідного коефіцієнта Кп, який характеризує здатність зерна віддавати вологу з урахуванням рекомендованих температур агента сушіння та видалення вологи за один пропуск.

Найважливішими параметрами процесу сушіння є температура агента сушіння та нагрівання зерна. Відхилення в температурі агента сушіння від заданих норм не повинно перевищувати ±3 ⁰С, а в температурі нагрівання зерна ± 2 ⁰С.

Температуру агента сушіння вимірюють у нагнітальній камері перед вхідними отворами підвідних коробів. Вимірювання проводять через кожні 30 хв за допомогою встановлених на сушарці електротермометрів, покази яких записують у журналі оператора через кожні 2 год.

Температуру зерна визначити складніше, ніж температуру агента сушіння. В перші години роботи сушарки температуру насіння перевіряють через кожні 10–15 хв, відбираючи проби зерна при виході його з камери нагрівання. Регулюють температуру відкриванням дверець впуску повітря або піддувальних дверець. Після встановлення режиму сушіння температуру зерна вимірюють не рідше, як через кожні дві години.

У сучасних шахтних сушарках температуру нагрівання зерна контролюють за допомогою датчиків дистанційних термометрів, які встановлюють у підсушувальному бункері. Однак такий контроль дає тільки орієнтовні результати.

Після охолоджувальної колонки перевіряють також температуру зерна (вона може бути на 8–10 ⁰С вищою за температуру навколишнього середовища), а також якість зерна за такими органолептичними показниками, як колір, блиск, наявність сторонніх запахів. За порушення режимів сушіння зерно може запаритись, окремі зернівки можуть підгоріти, обвуглитись, потемніти, містити сажу й мати запах диму.

Продуктивність сушарок визначається різними показниками: масою сирого зерна, що надходить у сушарку; кількістю випаровуваної вологи в кілограмах за годину; тонно-процентах зниження вологості та ін.

Масу зерна і продуктивність сушарок виражають у натуральному (умовному) обчисленні – планових одиницях. Планова одиниця сушіння (планова тонна) – це зниження вологості однією тонною продовольчого зерна пшениці на 6 % (з 20 до 14 % вологості). План сушіння, виробіток сушарок під час оцінки ефективності їх роботи, оплату за роботу слід розраховувати, виходячи з планових одиниць.

2.5. Вентилювання зернових мас

За інтенсивністю та характером руху повітря в насипу розрізняють вентилювання пасивне й активне, безперервне й переривчасте.

Пасивне вентилювання, або провітрювання, зерна характеризується малим повітрообміном. Повітря в насипу перемішується переважно через його різну щільність, різницю температур, виникнення або посилення протягів через відкриті двері сховища. Таке вентилювання малоефективне і не забезпечує збереженості зерна.

Активне вентилювання зернової маси полягає у примусовому її продуванні атмосферним повітрям. Його проводять для збереження якості сирого і вологого зерна, запобігання розвиткові плісені та шкідників хлібних запасів. В окремих випадках його застосовують для прискорення процесу післязбирального дозрівання, вирівнювання температури і вологості зернової маси. Під впливом активного вентилювання змінюється повітря в міжзернових проміжках насипу.

Активне, або примусове, вентилювання зерна характеризується інтенсивним повітрообміном у насипу. Його проводять за допомогою установок, обладнаних вентиляторами. Буває безперервним і переривчастим. За переривчастого вентилювання період активного продування насипу чергується з періодом зберігання зерна без продування. Це вентилювання є технологічно перспективним для економії електроенергії та витрат на обробку зерна.

Активне вентилювання зерна використовують з профілактичною метою або для охолодження насипів, їх проморожування, сушіння, дегазації, ліквідації самозігрівання, прогрівання насіння перед сівбою тощо. Режими його залежать від подачі повітря, його температури і вологості, тривалості продування, висоти (товщини) зернового шару.

Профілактичне вентилювання застосовують для збагачення киснем повітря міжзернового простору, вирівнювання температури і вологості в зерновому насипі, ліквідації комірного запаху, зберігання життєздатності насіння, запобігання виникненню осередків самозігрівання та ін. При цьому питома подача повітря невелика – 30–50 м³/т за годину. Його здійснюють періодично, враховуючи температуру і вологість навколишнього середовища і температуру та вологість зерна. Профілактичну обробку сухого зерна і зерна середньої сухості проводять після 1–3 міс. зберігання.

Вентилювання для охолодження зерна. За зниження температури зерна від плюс 10 ⁰С і нижче у ньому значно гальмуються всі фізіологічні та мікробіологічні процеси. Насипи з такою температурою вважають охолодженими і такими, що мають підвищену стійкість при зберіганні. Спочатку зернову масу охолоджують, використовуючи нічні пониження температури повітря, потім проводять більш глибоке повторне охолодження. Для охолодження сухого зерна і зерна середньої сухості питома подача повітря має становити 50–80 м³/т за годину. Загальні його витрати залежать від стану зернової маси. Як правило, для доведення зернової маси до встановлених норм витрачається 1800–2000 м³ повітря на 1 т зерна.

Вентилювання для проморожування зерна. Температуру зерна знижують до мінусових значень. Зерно після цього перебуває в анабіозному стані, тобто воно має досить низький рівень життєдіяльності. Процеси обміну речовин і дихання в проморожених насипах знижуються до мінімуму, внаслідок чого сапрофітні мікроорганізми не розмножуються і частково гинуть.

Дозріле сухе насіння, проморожене до температури мінус 25 ⁰С, повністю зберігає свої властивості і не втрачає здатності до проростання. Тривалий вплив такої температури не погіршує технологічних властивостей зерна з підвищеною вологістю, яке призначене для продовольчих та інших цілей.

Вентилювання для сушіння зерна і насіння проводять у камерних сушарках заводів, у сховищах, обладнаних відповідними установками. Так, для уникнення травмування насіння сирої кукурудзи перед обмолочуванням качанів їх спочатку сушать, вентилюючи в насипу, а потім обмолочують. Щоб не допустити або звести до мінімуму травмування насіння бобових, соняшнику та деяких інших культур, його також висушують у насипу вентилюванням.

Зерно під впливом теплого атмосферного або трохи підігрітого повітря сохне повільно, оскільки температура повітря становить 15–25 ⁰С і питома подача його порівняно невелика (до 200 м³/т за годину). Тому для прискорення сушіння і скорочення його тривалості повітря нагрівають до 35–50 ⁰С і збільшують питому подачу до 500–600 м³/т за годину.

Вентилювання насінного зерна. Для прискорення післязбирального дозрівання і підвищення енергії проростання та схожості свіжозібране недозріле насіння вентилюють. Крім того, у процесі тривалого зберігання насіння періодично вентилюють для збереження його життєздатності. Часто для забезпечення тривалого зберігання насіння охолоджують або проморожують, а після зимового зберігання перед сівбою його прогрівають, вентилюючи підігрітим або теплим весняним повітрям.

Як уже зазначалося, під час зберігання насіння дихає, виділяючи теплоту, вологу і вуглекислий газ. Як живий організм воно гине в безкисневому середовищі. Активне вентилювання насипу освіжає повітря міжзернових просторів, збагачує його на кисень, зберігає життєздатність насіння.

Вентилювання для ліквідації самозігрівання, особливо гніздового, проводять переносними установками, не чіпаючи всієї маси зерна засіка (сховища), застосовують по можливості якнайхолодніше повітря для швидкого охолодження зерна. Його проводять у будь-який час доби незалежно від погодних умов. Витрати повітря – 200 м³/т за годину і більше. Закінчують вентилювання за повної ліквідації осередку самозігрівання. Для подальшого підвищення стійкості під час зберігання зерно сушать і надалі контролюють його стан.

Вентилювання для дегазації зазвичай проводять у теплі весняні дні, якщо використовують насіння для посіву, чи в інший період (для продовольчого чи фуражного зерна). Для цього немає потреби перемішувати зерно. Тривалість такого способу вентилювання залежить від повноти дегазації, яку контролюють за кількістю залишку фуміганту в зерні.

2.5.1. Типи установок для активного вентилювання зерна

Для активного вентилювання зерна використовують вентиляційне обладнання різних конструкцій. Кожна установка складається з одного або кількох вентиляторів з електродвигунами, системи підвідних і розподільних повітропроводів та каналів. Використовують установки: 1) стаціонарні із влаштуванням постійних каналів у підлозі складу або майданчика; 2) підлогові переносні, що мають систему переносних повітророзподільних решіток, які кладуть у певному місці на підлогу складу чи майданчика; 3) трубні пересувні; бункери і силоси, що мають свої вентилятори.

Найпоширенішими серед стаціонарних вентиляційних установок є СВУ-1 і СВУ-2. Установка СВУ-2 складається з магістральних каналів, накритих дерев’яними щитами, змонтованих в підлозі типового зернового складу. Магістральні канали по всій довжині мають ширину 40 см, а глибина їх для забезпечення рівномірного розподілу повітряного потоку від вентилятора поступово зменшується від 50 до 7 см. Відстань між осями сусідніх каналів – 3,1–3,2 м. Кожні два канали з одного боку попарно з’єднані та приєднані до вентиляторів. Кожна пара поєднаних каналів називається секцією.

Стінки каналів викладені цеглою або зроблені з бетону. У верхній частині каналів по боках влаштовано виступи, на які кладуть щити. Між боковими кінцями щитів і вертикальними стінами каналів утворюються щілини завширшки 4,5 см, крізь які повітря, що подається вентиляторами в магістральні канали, надходить у зернову масу, пронизує її і вентилює зерно.

Підлогові переносні установки використовують для активного вентилювання зерна на складах, під навісами або на відкритих токах. Ці установки можна швидко змонтувати в будь-якому місці, пристосувати для роботи у приміщеннях і на майданчиках будь-якої конфігурації та розмірів. Вони обладнані вентиляторами різної продуктивності. Основним конструкційним елементом установок є повітророзподільний канал (рис.13).

Рис. 13. Загальний вигляд зерносховища з підлогово-переносною установкою “GRANIFRIGOR” для активного вентилювання зерна

Однією з установок цього типу є підлогова переносна установка “GRANIFRIGOR”. Кожна її типова секція складається з вентиляційної установки GRANIFRIGOR (1), дифузора, збірних труб (3), що утворюють магістральний повітропідвідний канал, та перфорованих труб (2), з яких викладають повітророзподільні канали, кількістю, за якої відстань між ними не повинна перевищувати висоту насипу. За такою схемою працюють вентиляційні установки з іншою конструкцією повітророзподільних механізмів. Сховище обладнується повітровідвідними системами (4).

Бункерні установки. Бункер активного вентилювання БВ-25 призначений для активного вентилювання насіння зернових культур і є стаціонарною установкою циліндричної форми (Æ 3080 мм) з конусоподібним дном (рис. 14).

Рис. 14. Бункер для вентилювання зерна БВ-25

Стінки бункера виготовлено із штампованої перфорованої сталі. Всередині циліндра по центру вмонтовано циліндричний повітророзподільник діаметром 750 мм, в якому є поршень, що переміщується у вертикальному напрямку за допомогою лебідки, системи тросів і блоків у міру завантаження бункера. За повного завантаження бункера зерном поршень перебуває у верхньому положенні.

Рівень зерна в бункері фіксується важелем і прапорцем. За потреби повітря підігрівається електрокалорифером, який монтується перед отвором вентилятора, що подає повітря в бункер. Бункер обладнаний двома пробовідбірниками, перетворювачем для контролю рівня зерна в бункері і трьома регуляторами вологості ВЦК. Регулятор вологості, який вмонтований у нижню або середню частину зовнішньої стінки бункера, вимикає вентилятор за зниження вологості зерна менше заданої. Два інших регулятори вологості вмикають або вимикають електрокалорифер.

Установка ОБВ-100 складається з чотирьох бункерів БВ-25. Групу бункерів для вентилювання комплектують двома норіями, зернопроводами і чотирма пультами керування.

Є також інші конструкції бункерів для активного вентилювання з меншою та більшою місткістю бункерів, можливістю підігрівання повітря, але всі вони забезпечують високі (не менше 450–500 м³/т/за годину) питомі подачі, тобто є дуже ефективними (табл. 2.16).

Бункери використовують для вентилювання насіння більшості зернових культур. Процеси завантажування і розвантажування бункерів повністю механізовані, процес вентилювання автоматизований. Техніко-економічні показники застосування бункерів досить високі.

Таблиця 2.16

Характеристика бункерів для активного вентилювання зерна

Показник	Марка бункера
	К-878	БВ-6	БВ-12,5	БВ-25	БВ-50	СЕЦ-1,5
Місткість бункера, м^3	38,0	8,5	17,5	35,0	70,0	1,5
Маса пшениці, т	32,5	6,0	12,5	25,0	50,0	1,3
Діаметр бункера, м	3,0	1,8	1,8	3,2	3,2	1,4
Габаритні розміри, м:
висота	8,8	5,8	8,4	7,8	11,8	3,2
ширина	3,2	3,5	3,5	4,5	4,5	1,5
довжина	5,1	3,5	3,5	4,5	4,5	2,5
Подача повітря, м^3/год	11 000	3300	5600	11 300	22 500	160
Потужність електродвигуна, кВт:	5-6	2	3	5-6	10-12	0,1
з підігріванням повітря до 6 С	26,0	9,0	17,5	25,5	49,0	3,3
без підігрівання повітря	8,0	3,0	5,5	7,5	13,0	1,0
Маса бункера, т	2,4	0,8	1,8	1,5	2,5	0,2

Пересувні однотрубні установки ПВУ-1 виготовляють комплектами, до складу яких входять 21 вентилятор, 21 збірна труба, 2 вібромолоти, 3 панелі керування, трансформатор, набори шлангових проводів, ключів і запасних частин.

У зернову масу залежно від її об’єму вставляють одну або кілька труб. Кожна труба складається з трьох частин: нижньої і верхньої частин та перехідної муфти, що їх з’єднує. Нижня частина труби завдовжки 2,15 м – це труба з отворами для виходу повітря, з одного кінця має конус, який полегшує заглиблення в насип зерна та виходу повітря при вентилюванні, другий її кінець закінчується муфтою для з’єднання з верхньою частиною неперфорованої труби, яка має таку саму муфту. Довжина верхньої частини труби – 1,5 м. Труби тонкостінні завтовшки 11,5–20 мм, зовнішній діаметр їх – 102 мм. Труби заглиблюють у насип зерна, а потім витягують з нього за допомогою вібромолота.

Установки ПВУ-1 використовують за висоти насипу зернової маси 3,5–4 м. За потреби їх застосовують для вентилювання насипу зерна заввишки до 5,5 м, попередньо надівши ще одну верхню трубу. Зміною положення вентилятора, тобто приєднанням його одним або двома патрубками до труби, можна вентилювати зернові маси як нагнітанням у них повітря, так і відсмоктуванням його з міжзернового простору. Установки ПВУ-1 дуже зручні в роботі з насінням на токах і у сховищах, особливо для ліквідації гніздового самозігрівання. На одну засіку місткістю 5–10 т потрібна одна труба з вентилятором.

Телескопічні вентиляційні установки ТВУ-2 – п’ятиланкові труби телескопічного типу, які серійно виготовляють для вентилювання зерна на майданчиках, під навісом і на токах, і в складах. Усі ланки труби – це сталеві циліндри із стінками завтовшки 2 мм. У першій ланці стінки суцільні, в інших – перфоровані з отворами 3 мм. Через усю телескопічну трубу проходить сталевий трос завдовжки 12 м діаметром 9,9 мм, один кінець якого закріплений у п’ятій ланці, а протилежний має петлю і виведений за краї першої ланки.

Рис. 15. Телескопічна вентиляційна установка ТВУ-2

а – розміри, б – схема розміщення

На розміщену на майданчику чи у сховищі трубу насипають зерно шаром 2,5–3 м. До зовнішнього кінця її приєднують вентилятор, який подає до 12 тис. м³ повітря за годину. Для вентилювання насипу завдовжки 20 м, завширшки 12 і заввишки 1,8 м потрібно чотири труби. Відстань між осями паралельних труб – 5 м, а між торцями протилежних ланок – 1 м. Однак відстань між трубами залежить від вологості зерна та висоти насипу (табл. 2.17). Одна труба вентилює 100–120 т зерна, меншу кількість – за вищої вологості зерна.

Таблиця 2.17

Відстань між трубами установки ТВУ-2 залежно

від висоти насипу і вологості зерна

Висота насипу, м	Відстань між трубами (м) за вологості зерна (%)
	14	16	18	20	22	24	26
1,5	8,0	8,0	8,0	7,0	5,5	4,0	3,0
2,0	8,0	8,0	8,0	6,5	4,9	3,5	2,5
2,5	8,0	8,0	7,0	5,3	4,0	2,9	2,0
3,0	8,0	8,0	6,0	4,0	3,0	2,3	1,6
3,5	8,0	7,3	5,5	3,7	2,7	2,0	-
4,0	8,0	6,5	5,0	3,4	2,4	1,7	-
4,5	7,5	7,0	4,4	3,0	2,2	-	-
5,0	6,8	5,3	4,0	2,5	2,0	-	-

Після закінчення вентилювання установку витягують з насипу зерна тросом за допомогою автомобіля або трактора.

Подібні установки випускаються фірмами “Ambros Schmelzer”, “Danagri-3S”, “JSC “MLVS” тощо.

2.5.2. Технологія і режими активного вентилювання

Потік повітря, який проходить крізь зернову масу, справляє різнобічний технологічний вплив на зерно. Під його дією змінюються газовий склад повітря у міжзернових проміжках, температура і вологість зерна та інтенсивність фізіологічних і мікробіологічних процесів у зерновій масі.

Технологічна ефективність активного вентилювання зернових мас атмосферним повітрям виражається у швидкості зміни температури зерна. За тривалого вентилювання зерно поступово набуває температури навколишнього середовища або нижчої, якщо застосовують штучно охолоджене повітря.

Потік повітря одночасно із зміною температури зерна викликає також зміну його вологості, якщо повітря сухе і тепле (гаряче). Перш ніж почати вентилювання того чи іншого зернового насипу, слід переконатися, що його продування можливе і доцільне за наявних погодних умов і за станом зерна. Для цього вимірюють температуру й вологість повітря і зерна, яке підлягає вентилюванню, визначають рівноважну вологість зерна за цих умов і зіставляють її з фактичною вологістю зерна. Лише коли рівноважна вологість буде меншою за фактичну, можна вентилювати з метою сушіння. Для іншої мети вентилювання рівноважна вологість повинна бути вищою за фактичну.

Крім того, визначають необхідну подачу повітря, тривалість процесу вентилювання, оскільки за недостатньої подачі повітря під час вентилювання може відбутися розшарування насипу зерна за вологістю – пересушування нижніх і зволоження верхніх шарів, внаслідок чого збільшується тривалість його продування.

Усі перераховані вище технологічні операції, разом узяті, визначають поняття технології вентилювання зернових насипів.

Для визначення вологості повітря використовують різні прилади і пристосування. Найпоширеніші з них – психрометри Августа й Асмана, а також гігрометри, гігрографи та ін. На хлібоприймальних підприємствах найчастіше користуються психрометрами.

Для визначення вологості повітря за показами сухого і вологого термометрів та можливості й доцільності вентилювання зерна, а також для визначення рівноважної вологості зерна різних культур користуються спеціальними номограмами або таблицями. Активне вентилювання атмосферним повітрям проводять лише тоді, коли фактична вологість зерна перевищує рівноважну на 1 % і більше. Лише коли зернова маса самозігрівається, активне вентилювання потрібно проводити за будь-якої відносної вологості повітря.

Враховуючи зміну температури і вологості повітря протягом доби, перевіряють потребу у проведенні вентилювання не менше 4 разів за добу – о 1, 7, 13, і 19-й годині, а за несприятливих погодних умов перевіряють частіше.

Активне вентилювання потрібно проводити згідно з установленими для кожної культури режимами. Під режимом активного вентилювання розуміють оптимальне поєднання основних параметрів обробки зерна повітряним потоком, яке забезпечує найкращий господарський результат. До таких параметрів належать: питома подача повітря, тривалість охолодження, висота зернового насипу, періодичність вентилювання тощо.

Питома подача повітря означає кількість витрат його на вентилювання 1 т зерна протягом 1 год. Залежно від культури, вологості зернової маси і мети вентилювання вона коливається від 30 до 200 м³/год за висоти насипу зерна 1,5–3,5 м (табл. 2.18).

Таблиця 2.18

Мінімальна питома подача повітря при активному

вентилюванні насіння за різних параметрів обробки зерна

Вологість насіння, %	Подача повітря на 1 т, м^3/т за годину, не менше	Питома подача повітря (м^3/год) за висоти насипу зерна (м, не вище)
		пшениці, жита, ячменю, вівса, кукурудзи	проса	гороху, кормових бобів, люпину	соняшнику
16	30	3,5	2,2	3,0	3,0
18	40	2,5	2,0	2,5	2,5
20	60	2,0	1,8	2,0	2,0
22	80	2,0	1,6	2,0	1,8
24	120	2,0	1,5	2,0	1,5

Питому подачу повітря V визначають за формулою:

де n – кількість повітря, що подається вентилятором у насип зерна, м³/год; m – маса вентильованого зерна, т.

Основним показником в розрахунку питомої подачі повітря є час, протягом якого охолоджується зерновий насип. Він залежить від вологості зерна: чим вона вища, тим більша загроза псування зерна і тим швидше потрібно провести його вентилювання. В умовах сільського господарства вентилювання для охолодження свіжозібраного насіння основних зернових культур слід проводити негайно, застосовуючи таку тривалість. За вологості вище 24 % – 10 год; 20–24 % – 20 год; до 20 % – 30–40 год.

Загальні витрати повітря на охолодження 1 т зерна становлять 2000 м³. Щоб забезпечити охолодження зерна, наприклад, вологістю 22 % за 20 год, слід установити таку питому подачу повітря, яка б дорівнювала загальним витратам повітря, поділеним на тривалість охолодження: 2000:20 = 100 м³/т за годину.

Найбільшу питому подачу застосовують для підсушування зернової маси або ліквідації в ній процесу самозігрівання. Технологічний ефект вентилювання досягається тим швидше, чим більша різниця між температурами повітря і зернової маси.

Охолоджувати зерно краще вночі, коли температура повітря більш низька і знижується навантаження на лінії електропередач.

Для скорочення часу вентилювання питому подачу повітря часто збільшують до 250 м³/т за годину і більше, однак це пов’язано із значним споживанням електроенергії та витратами на охолодження. Тому встановлюють такі питомі подачі повітря, які б забезпечували необхідне охолодження зерна, запобігаючи його псуванню за мінімальних витрат електроенергії на вентилювання.

У сільськогосподарських підприємствах на практиці частину зерна сушать у нерухомому насипу атмосферним або підігрітим повітрям. Підігрівання повітря лише на 3–8 ⁰С значно підвищує його вологоємність, а отже, й сушильну здатність, проте найбільшого ефекту досягають за підігрівання повітря на 10–15 ⁰С.

Насип зерна сушать зазвичай за односторонньої подачі повітря знизу вгору (на складах, у сушильних камерах) або в поперечному напрямку (в бункерах для вентилювання). Тому для того, щоб уникнути утворення застійних ділянок, які погано продуваються, повітророзподільні пристрої повинні забезпечувати рівномірний розподіл повітря. Для цього відстань між джерелами надходження його в насип не повинна перевищувати 0,5–0,6 м. Щоб запобігти утворенню тріщин у зерні кукурудзи, рису, гречки, бобових культур і проса, вентилювання після сушіння насипу здійснюють за поступового зниження температури повітря.

Для просушування вологого зерна до вологості 12–14 % по всій висоті насипу відносна вологість повітря має становити не менше 55–65 %. Така вологість характерна для атмосферного повітря вдень. Якщо початкова відносна вологість повітря висока, його підігрівають (табл. 2.19).

Повітря підігрівають за допомогою електрокалориферів (ВПЕ-4) або теплогенераторів (ТГ-75, ТГ-150, ВПТ-400, ВПТ-600 та ін.). Якщо потрібно прискорити сушіння, в установку вмонтовують додаткові вентилятори.

Таблиця. 2.19

Температура підігрівання повітря для зниження його відносної вологості

Початкова відносна вологість повітря, %	Температура підігрівання повітря (ºС) за відносної вологості повітря (необхідної) (%)
	50	55	60	65	70
60	3,0	1,5	–	–	–
70	5,5	4,0	2,5	1,0	–
80	7,5	6,0	4,5	3,0	2,0
90	9,5	8,0	6,5	5,0	4,0
100	11,5	10,0	8,5	7,0	6,0

Активне вентилювання і природне охолодження зерна різних культур. Насіння зернобобових культур (гороху, кормових бобів, квасолі та ін.) має досить високу початкову вологість і великий вміст білка (25–30 %). Щоб запобігти погіршенню якості насіння, не можна допускати його розтріскування. Під час вентилювання температуру підігрітого повітря обмежують з урахуванням початкової вологості насіння (не більше 30–35 ⁰С).

Насіння олійних культур, наприклад, соняшнику, за однакових умов зберігання має вміст рівноважної вологи, відмінний від вмісту вологи у злакових. Тому для визначення можливості вентилювання насіння соняшнику слід використовувати спеціально складені таблиці. Насіння олійних культур можна вентилювати повітрям, підігрітим до 60 ⁰С. Підвищені температури повітря прискорюють процес сушіння, однак це призводить до нерівномірного видалення вологи з товщини шару та пересушування нижніх і зволоження верхніх ділянок насипу. Технологічний процес вентилювання насіння рицини такий самий.

З дрібного насіння найбільш поширене насіння проса. Для вентилювання і зберігання потрібно враховувати деякі його особливості. Гладенька поверхня, округла форма і невеликий діаметр зерен проса зумовлюють понижену шпаруватість насипу – в середньому 35 % загального об’єму. Під час механізованого завантаження насіння проса у сховища насип додатково ущільнюється ще на 2–3 %, а за зберігання і продування внаслідок природного ущільнення відбувається подальше зменшення шпаруватості. Все це значно підвищує (більш як удвічі) опірність насипу насіння проса переміщенню крізь нього повітря порівняно із насипом зерна пшениці, ячменю та інших культур.

Насіння проса містить до 5 % олії, більше половини її – в зародку. За вологості 16–17 % і температури 24–25 ⁰С насіння проса пліснявіє уже через 5–10 днів після закладання, а за вологості 20 % і тої ж температури – через
1–2 доби. Тому насіння проса з підвищеною вологістю слід терміново вентилювати, використовуючи будь-які установки, що застосовуються для продування зерна інших зернових культур, та зменшувати висоту його насипу.

У зв’язку з підвищеною сипкістю насіння проса та невеликими його розмірами місця з’єднання решіток і щитів надійно перекривають мішковиною, усувають всі тріщини в деревині. Це ж стосується і вентилювання інших дрібнонасінних культур – льону, гірчиці та ін.

На відміну від насіння проса, насип зерна кукурудзи в качанах чинить незначний опір рухові через нього повітря (цьому сприяє наявність великих проміжків між качанами). Це призводить до того, що повітря погано поширюється в усі боки від щілин і решіток. Рівномірному сушінню качанів кукурудзи сприяє відстань між щілинами для виходу повітря 0,5–0,6 м. Завантажувати качани слід обережно, запобігаючи їх самообваленню і накопиченню зерен у різних місцях насипу, що гальмуватиме рух повітря.

Охолодження й підсушування качанів вентилюванням сприятливо впливають на збереженість насіння кукурудзи. Завдяки наявності в насипу кукурудзи великих міжповітряних просторів, природна аерація в результаті конвекції також є досить інтенсивною. Це ж саме в зимовий період зберігання качанів кукурудзи в умовах вільного доступу повітря (в сапетках) сприяє поступовому їх зволоженню. А з настанням весняного потепління температура насипу качанів кукурудзи швидко підвищується і можливе їх псування внаслідок інтенсивного розвитку плісені. Тому до початку весняного підвищення температури качани кукурудзи повинні бути просушені та обмолочені. Зберігати насіння кукурудзи потрібно охолодженим.

Дотримання основ технології і режимів активного вентилювання зерна різних культур дає змогу істотно підвищити технологічність цього процесу, надійно забезпечити збереженість партій зерна, що обробляється, зменшити його втрати і витрати на обробку.

Отже, активне вентилювання в процесі приймання, обробки та зберігання зерна дає змогу:

· оперативно й ефективно запобігати самозігріванню та погіршенню якості свіжозібраного й просушеного зерна, вирівняти його температуру і вологість;

· прискорити післязбиральне дозрівання свіжозібраного недозрілого зерна, поліпшити його продовольчі та насінні якості, зберегти життєздатність зерна і насіння при тривалому зберіганні;

· поліпшити насінні якості зерна весняним прогріванням насипу перед сівбою;

· охолоджувати і проморожувати зерно, тобто ефективно боротися із шкідниками хлібних запасів на всіх стадіях їх розвитку, перешкоджати розвитку мікрофлори і плісені, скорочувати втрати зерна внаслідок зниження енергії дихання, травмування і розпилення;

· скорочувати витрати на обробку і зберігання зерна, механізувати та автоматизувати процеси контролю й обробки насипу.

Запитання для самоконтролю

1. З яких компонентів складається зернова маса?

2. Які фактори впливають на склад зернової маси?

3. Зерно яких культур містить найбільше крохмалю та білків?

4. Які вуглеводи є в зернівці злакових культур?

5. Яка відмінність існує у складі білка різних зернових злакових?

6. Яка роль жирів у складі насіння та зерна?

7. Поява яких хімічних речовин свідчить про псування зерна?

8. Де в зернівці зосереджені мінеральні речовини?

9. Які фізичні властивості зернівки враховано в конструкції зернозбиральних, зерноочисних та зерносушильних машин?

10. Що таке шпаруватість зернових мас?

11. Чим зумовлюються сорбційні властивості зерна?

12. Чому зерно деяких культур має високу гігроскопічність?

13. Яка вологість називається рівноважною?

14. Чим зумовлюється теплоємність зернової маси?

15. Чим зумовлюється погана теплопровідність зернової маси?

16. Які фізіологічні властивості повинно мати зерно насінного призначення?

17. Які види мікроорганізмів псують зерно?

18. Які фактори є несприятливими для розвитку комах під час зберігання зерна?

19. Які заходи боротьби із шкідниками є екологічно чистими?

20. У яких випадках виникає суцільне гніздове самозігрівання?

21. Якими є причини пластового самозігрівання?

22. Які складові процесу післязбиральної доробки зернових мас ви знаєте?

23. Які параметри зернівки враховано в конструкції зерноочисної машини?

24. Які технологічні умови необхідні для нормальної роботи зерноочисних машин?

25. За допомогою яких робочих органів можна розділити компоненти зернової маси за розмірами, формою, густиною?

26. Які фракції зернової маси виділяються на ворохоочисниках?

27. Які ви знаєте спецмашини для обробки зернових мас?

28. Які є поточні лінії для післязбиральної доробки зернових мас?

29. Які складові ЗАВ та КЗС?

30. Які машини входять до складу спеціальних ліній?

31. Якими є особливості післязбиральної обробки качанів та зерна кукурудзи?

32. Які є особливості обробки зернової маси (вороху) льону та багаторічних трав?

33. Зерно яких культур найбільше травмується?

34. Якою є схема післязбиральної обробки вороху насіння цукрових буряків?

35. Якими є оптимальні питомі подачі повітря для обробки (сушіння) зерна?

36. Яке зерно називають сухим?

37. Від чого залежить швидкість сушіння зерна?

38. Які способи сушіння ґрунтуються на конвективному способі підведення тепла?

39. Назвіть основні технологічні умови сушіння зерна на шахтних сушарках.

40. Який фактор є визначальним за повітряно-сонячного сушіння зернової маси?

41. Для яких партій зерна використовують барабанні сушарки?

42. Для якого зерна найдоцільніше використовувати камерні сушарки?

43. Як впливає вологість зерна на температуру його нагрівання під час сушіння?

44. В яких сушарках теплоносієм є гаряче повітря?

45. Що є визначальним для встановлення температури теплоносія?

46. Для якої зернової маси застосовують м’які (ступеневі) режими сушіння?

47. Що називають плановою умовною тонною?

48. Якими є особливості сушіння дрібнонасінних культур?

49. У чому полягають особливості сушіння насіння кукурудзи та бобових культур?

50. Яке вентилювання називають активним?

51. Для чого застосовують активне вентилювання?

52. Які типи установок використовують для сушіння та охолодження зерна? Як можна ліквідувати гніздове самозігрівання?

53. Перелічіть основні умови ефективного вентилювання для сушіння та для охолодження.

54.Якими є оптимальні питомі подачі повітря за обробки (сушіння) зерна вентилюванням?

Попередня тема

На початок

Наступна тема