Изменения параметров воздуха внутри металлического силоса при хранении пшеницы

В металлическом силосе, в соответствие с инструкцией [1], допускается хранить сухое зерно влажностью не более 14%. Особенности хранения зерна в металлическом силосе обусловлены высокой теплопроводностью стен и кровли. Зерно, имеющее низкую теплопроводность, продолжительное время сохраняет высокую температуру, приобретенную во время уборки и закладки на хранение. При понижении температуры атмосферного воздуха, вследствие изменения погодных условий, охлаждаются стены силоса. В результате перепадов температуры, по данным [2],[3],[4] и других исследователей, внутри силоса происходит процесс влагопереноса, способствующий отпотеванию и увлажнению верхнего слоя зерна. Такие выводы авторы делают на основании измерений температуры в пристенных слоях зерна при нагреве и охлаждении металлической стенки.

Однако для изучения влагопереноса внутри силоса требуются данные по изменению влагосодержания в воздухе поверхностного слоя зерна и надзернового пространства. Этот параметр зависит от температуры и относительной влажности воздуха, результаты измерений которых представлены в настоящей работе.

Температуру и относительную влажность измеряли одновременно при помощи самозаписывающих сертифицированных устройств с периодичностью записи 30 мин. В течение суток имели 48 измерений. Устройства имели следующие диапазоны измерений параметров воздуха: температуры от -40 до +70°С с погрешностью 2°С, относительной влажности от 10 до 95% с погрешностью 5%.

Измерения проводили в силосе диаметром 12,5 м, высотой 20 м, вместимостью 2000 т, который был заполнен на 90% пшеницей (около 1800 т), в производственных условиях в фермерском хозяйстве Тульской области. Одно из устройств было помещено в поверхностный слой на глубину 70 мм, другое над зерном на расстоянии 600 мм от поверхности, третье использовали для измерения температуры наружного воздуха.

На рис.1 представлены результаты типичных изменений параметров воздуха внутри силоса в течение суток. Дополнительно к температуре и относительной влажности приведен рассчитанный по J-d диаграмме показатель влагосодержания в единице объема воздуха. Внутри силоса в течение суток наблюдаются изменения температуры и относительной влажности воздуха в надзерновом пространстве, но влагосодержание в этом воздухе остается практически неизменным. Параметры воздуха в поверхностном слое не изменяются в течение суток. В период с 0 до 9 часов, в данные сутки наблюдений, имело место насыщения влагой воздуха (относительная влажность свыше 95%) над зерном. Такое состояние воздуха нежелательно внутри силоса, требуются меры по его устранению.

 
Среднесуточные значения параметров воздуха, рис.2, свидетельствуют о том¸ что в поверхностном слое происходят следующие процессы – постепенное охлаждение зерна и сорбция (поглощение) зерном паров влаги из воздуха межзернового пространства. В надзерновом пространстве, до момента изменения погодных условий (на рисунке вертикальная пунктирная линия), температура воздуха приблизительно равна температуре атмосферного, влагосодержание практически неизменно.

При изменении погоды (29.09), резком понижении температуры наружного воздуха, в надзерновом пространстве происходило повышение температуры, а так же увеличение влагосодержания воздуха. Внутри силоса имело место движение воздуха, о чем свидетельствуют снижение темпов охлаждения поверхностного слоя за счет подогрева его нижними слоями и сорбции за счет выброса влаги из верхнего слоя в пространство над зерном. Градиент температуры между поверхностным слоем и наружным воздухом на протяжении всего периода наблюдений практически был неизменным и составлял около 20°С. Очевидно, что этот фактор в исследованном диапазоне не влияет на изменения параметров воздуха внутри силоса. Движущей силой перемещения воздуха, по нашему мнению, является перепад давления по высоте силоса, вызванный изменением погоды: направления и скорости ветра, атмосферного давления и многими другими факторами.

Такое состояние внутри силоса наступает случайно, в этот период происходит критическое насыщение влагой воздуха (в нашем случае в течение 5 суток, отмеченных на оси абсцисс, рис.2). Из представленных результатов следует, что надзерновое пространство в металлическом силосе необходимо принудительно вентилировать, с целью не допущения образования конденсата. Вентиляционная установка должна включаться до критического насыщения воздуха влагой.

Литература
1. Инструкция по активному вентилированию зерна и маслосемян (техника и технология)/ ВНПО «Зернопродукт». - М., 1989.
2. Мачихина Л.И., Алексеева Л.В., Львова Л.С. Научные основы продовольственной безопасности зерна. - М.: «ДеЛи принт», 2007. - С.143-145.
3. Лугарев А.Л., Алексеева Л.В., Тихонова Л.И. Особенности температурного режима периферийных участков зерновой насыпи ячменя, хранящегося в металлическом элеваторе // Труды ВНИИЗ. - М.,1981. - Вып.. 96. –С.8.
4. Закдадной Г.А. Комплекс для сохранения зерна в металлических силосах // Хлебопродукты. - М., 2014. - №8.
 
Разворотнев А.С., канд. техн. наук, Гавриченков Ю.Д., канд. техн. наук,
Кечкин И.А. ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки», г. Москва
 
Статья опубликована в сборнике:
Инновационные исследования и разработки для научного обеспечения производства и хранения экологически безопасной сельскохозяйственной и пищевой продукции: сборник материалов II Международной научно-практической конференции (05 – 26 июня 2017 г., г. Краснодар)/ФГБНУ ВНИИТТИ. – Краснодар, 2017. – С.449-451.
 

---