Контроль и мониторинг температуры зерна: залог сохранности его качества

Дринча Василий Михайлович -
д.т.н., профессор, заслуженный изобретатель России,
руководитель Агроинженерного инновационно-
исследовательского центра (г. Москва)

В последнее время в зернопроизводстве из-за нарушений технологии наряду с воз-росшими потерями существенно снизилось качество зерна.

В процессе послеуборочной обработки и хранения зерна оно постоянно подверга-ется опасностям, обусловленными миграцией влаги, активностью плесеней, насекомых и развитием микотоксинов.

Температура зерна наряду с его влажностью является одним из основных парамет-ров, определяющих состояние зернового материала и процессов происходящие в нем. Здесь следует особое внимание обратить на тот факт, что семенное зерно теряет всхожесть значительно раньше, чем продовольственное или фуражное зерно свои свойства. В большинстве хозяйств этот факт не принимается во внимание. Учитывая то обстоятельст-во, что изменить влажность зерна технологически намного сложнее и более дорогостоя-ще, чем температуру, в практике во избежание потерь прибегают к вентилированию. При этом применяют сравнительно дешевые устройства для вентилирования зерна.

В некоторых случаях, особенно в климатических зонах с повышенной влажностью и температурой воздуха применяют установки искусственного охлаждения зерна, которые позволяют получать воздух с низкой температурой и низкой относительной влажностью.

Почему необходимо уделять особое внимание температуре зерна? Осуществлять постоянный температурный контроль и мониторинг зерна необходимо по следующим причинам.

Прохладное хранение зерна продлевает период его безопасного хранения. При котором, уменьшаются потери всхожести, сохраняются хлебопекарные качества, умень-шается развитие насекомых, микотоксинов и других вредителей.
С понижением температуры зерна оно может храниться при более высокой влажности.
Уменьшение температуры зерна снижает его равновесную влажность, что эф-фективно увеличивает длительность хранения.
Высокие температуры теплоносителя (воздуха) в сушилках непрерывного дейст-вия дезинфицирую зерно. Если после такой сушки зерно естественно остывает, то оно интенсивно заражается вредителями и болезнями.
При температуре превышающей 40ºC большинство насекомых погибает в тече-ние дня. Подавляющее большинство насекомых наиболее интенсивно развивается при температуре 25–33 ºC. Основная масса насекомых при температуре ниже 15 ºC. Однако каландрины (зерновые долгоносики) могут медленно развиваться при температуре 12 ºC.
При температуре меньшей 5 ºC насекомые перестают питаться и медленно поги-бают. Количество клещей и грибов может увеличиваться (хотя очень медленно) при тем-пературе 5 ºC во влажном зерне.
Наиболее вероятное образование микотоксинов происходит при температуре в диапазоне 15ºC и 25ºC.

При этом следует заметить, что при высоких температурах и высокой активности воды в зерне не только снижается его качество, но увеличивается его активность (дыха-ние) и теряется сухой вес (табл.1).

Таблица 1. Потеря сухого вещества (%) в пшенице в течение 160 часов

Активность	Температура, ºC
воды, аw	15	20	25	30	35
0,80	0,007	0,020	0,039	0,061	0,133
0,85	0,018	0,027	0,130	0,161	0,372
0,90	0,085	0,226	0,436	0,347	0,774
0,95	0,517	0,762	1,210	1,187	1,239

*при выделенных значениях наблюдается появление плесени.

При появлении проблем хранения зерна независимо от их причин в критической об-ласти зерновой массы всегда происходит повышение температуры. Раннее выявление этих проблем, до появления потерь зерна, обычно осуществляют с системами мониторин-га температур зерна.

Активность плесеней. В каждой зерновой массе в некотором количестве присутст-вуют различные виды плесеней. Влага и температура стимулируют рост плесеней и при-водят к снижению качества хранимого зерна. Перегрузка зерна, как один из способов борьбы с плесенью, способствует образованию микротрещин на зерновках, которые в пятнадцать раз более подвержены поражению плесенью, чем здоровое зерно.

Насекомые. Жизнедеятельность насекомых всегда повышает температуру храни-мого зерна. Более теплая часть зерна (не средняя температура) может превратиться в очаг развития насекомых. Для уничтожения насекомых могут применяться фумиганты, при этом стоимость фумигантов может быть уменьшена путем тщательного мониторинга тем-пературы зерна. Плотность заражения насекомыми и их воспроизводство увеличиваются во влажном зерне. В процессе поедания зерновок насекомые выделяют все в больших ко-личествах тепло и выделяют энергию для постоянного увеличения их массы. Однако, практически все насекомые переходят в состояние покоя при сравнительно низких темпе-ратурах.

Миграция влаги. Даже если зерно в хранилище засыпано с однородной температу-рой и влажностью, холодные ночи и теплые дни могут привести к перемещению воздуха в зерновой массе. Эти конвекционные потоки переносят влагу, образуя зоны неоднородные по температуре и влажности. В областях с повышенной влажностью и температурой повышается дыхание, а, следовательно, и дополнительно выделяется тепло.

Комбинация факторов конвекционных потоков и дыхания зерна может привести к росту грибов, и обусловить серьезные потери, если зерно не подвергнуть вентилирова-нию, которое выравнивает влажность и температуру зерна.

Одним из эффективных приемов, позволяющих «вывести» тепловой фронт из хра-нилища, а также обеспечить условия безопасного хранения зерна без его перегрузки из бункера в бункер является вентилирование.

В зависимости от конструктивных особенностей вентиляционных систем следует обращать внимание на вероятностные застойные зоны, появляющиеся из-за неравномер-ного распределения скоростей продувки зернового массива, естественных конвекционных потоков и других факторов (рис. 1).

Рис. 1. Вероятностные застойные зоны в хранилищах: а – напольном; б – бункер-ном.

Температура зерна в застойных зонах обычно выше, чем в остальном зерне, в связи с чем, контроль температуры в этих зонах должен проводиться в обязательном порядке.

Для эффективного управления вентиляторами при вентилировании следует приме-нять термометры для температуры отработанного воздуха и воздуха окружающей среды. Термометры типа «max-min», особенно удобны оператору, так как они показывают край-ние значения температур на протяжении заданного времени.

Следует заметить, что без вентилирования зерна практически не удается избежать его перегрузки из бункера в бункер. В процессе однократной перегрузки теряется около полпроцента зерна вследствие невидимых внутренних повреждений, часть теряется в виде дробленого зерна, а также уменьшается ресурс эксплуатируемого зернового оборудования.

Измерение температуры зерна. Конструктивно контроль температуры зерна мо-жет осуществляться, различными способами.

При ручном управлении применяют специально разработанные термоштанги, погру-жаемые в зерновую насыпь на глубину до 3,5 м (фото 1).

Фото 1. Общий вид термоштанги с цифровым электронным блоком.

Измерительный блок термоштанги имеет два цифровых табло, верхнее (оut) пока-зывает температуру, измеряемую датчиком, расположенным в измерительной головке, нижнее (in) показывает температуру окружающей среды (датчик расположен внутри из-мерительного блока)

Зонд погружается в зерно или другой измеряемый продукт и выдерживается в нем не менее 5 минут, затем с помощью штекера измерительный блок подключается к зонду. Включается питание и снимаются показания с цифровых индикаторов.

Термоштанги обычно позволяют проводить измерения температуры при глубине насыпи до 2,0 м и до 3,5 м соответственно.

Второй способ является дистанционным - (типа ДКТЭ-2) с переносным измеритель-ным прибором, т.е. когда температуру измеряют непосредственным подключением при-бора к термоподвеске.

Термоподвески с термодатчиками рекомендуется в обязательном порядке устанавли-вать в бункерах объемом 500 т и больше. В бункерах без подвесок следует устанавливать термометрические зонды.

Качество контроля температуры зерна в хранилище и обнаружения очагового само-согревания оценивается по трем основном показателям:

количество точек контроля в расчете на единицу объема продукта;
точность измерения температуры непосредственно в контролируемых точках и пе-редачи этой информации пользователю,
возможность накопления, хранения и анализа информации об изменении темпера-туры по объему хранилища и во времени.

Третий способ - дистанционный с использованием централизованного пульта кон-троля температуры.

Низкая теплопроводность зерновой массы способствует накоплению тепла в от-дельных ее участках и провоцирует спонтанное развитие процессов, приводящих к коли-чественным и качественным потерям продукта, к возможности загорания и взрыва обра-зующейся смеси газов и пыли.

Периодичность температурного контроля хранимого сухого зерна рекомендуется проводить не реже одного раза в две недели.

Для измерения температуры зерна в процессе сушки существует один из точных способов его определения путем отделения теплоносителя или воздуха от зерна (фото 2).

Фото 2. Измерение температуры зерна в процессе его сушки.

Пробу зерна извлекают из сушилки в отдельную емкость, после чего дают ей на протяжении нескольких минут отстояться с целью стабилизации ее влажности. При этом важно, чтобы образец был взят из наиболее горячих мест в сушилке. В шахтных сушилках наивысшую температуру зерно приобретает, после его прохождения нижней тепловой секции.

Применение систем контроля и мониторинга температуры зерна позволяет:

получить точную информацию по температуре в различных точках зерновой на-сыпи, знание которой необходимо как для краткосрочного, так и для долгосрочного безо-пасного хранения зерна;
прослеживать и накапливать значения динамики изменения температуры для точ-ной интерпретации любых изменений, происходящих в зерновой массе вентилирования, сушки и других обработок;
получать информацию об отклике зерновой массы на изменение параметров вен-тиляции и сушки;
предотвратить потерю энергии, а следовательно и средств из-за избыточной про-должительности работы вентиляционных систем и повысить эффективность их использо-вания;
уменьшить количество перегрузок зерна из бункера в бункер или избежать их полностью;
выявить появление и развитие плесени;
определить активность насекомых;
после проведения фумигации, системы контроля температуры зерна могут быть использованы для оценки результатов обработки.

Таким образом, контроль и мониторинг температуры зерна является наиболее де-шевым и оперативным способом определения технологически важных изменений в зерне и является неотъемлемой частью работ в процессе послеуборочной обработки и хранения зерна.

Даже если зерно хранится при холодных температурах, повышение температур в отдельных очагах представляет потенциальную опасность количественных и качествен-ных его потерь.

Успехов Вам и большого урожая!

Информация предоставлена Учебным центром «Живое зерно»
Пермский край, Пермский район, с. Лобаново, ул. Центральная, 120а