Grain storage and processing magazine (№1 January 2008) by Grain storage and processing magazine

№1 (103) январь Редакционная коллегия:

Бутковский В. А. (Москва) Васильченко А.Н.(Киев) Ган Е.А. (Астана) Дмитрук Е. А. (Киев) Дробот В.И. (Киев) Жемела Г. П. (Полтава) Зелинский Г. С. (Москва) Капрельянц Л. В. (Одесса) Кирпа Н. Я. (Днепропетровск) Ковбаса В.Н. (Киев) Кожарова Л. С. (Москва) Кругляк В. И. (Днепропетровск) Лебедь Е. М. (Днепропетровск) Моргун В. А. (Одесса) Просянык А. В. (Днепропетровск) Пухлий В. А. (Севастополь) Ткалич И. Д. (Днепропетровск) Фабрикант Б. А. (Москва) Цыков В. С. (Днепропетровск) Чурсинов Ю. А. (Днепропетровск) Шаповаленко О. И. (Киев) Шемавнев В. И. (Днепропетровск)

Главный редактор: Рыбчинский Р. С. chief@apk-inform.com zerno@apk-inform.com Техническая группа: Шлюпенков А.А. Чернышева Е. В. Гречко О. И. Реклама: Ширяева Э. В. reklama@apk-inform.com Материалы печатаются на языке оригинала. Точка зрения авторов может не совпадать с мнением редакции. Редакция не несет ответственности за достоверность информации, опубликованной в рекламе. Перепечатка материалов, опубликованных в журнале, допускается только по согласованию с редакцией. Научно-практические материалы печатаются после рассмотрения научно-техническим советом журнала или рецензии члена редколлегии. Журнал является специализированным по техническим наукам - решение ВАК Украины №1-05/10 от 10.11.2003г.; по сельскохозяйственным наукам решение ВАК Украины №2-03/8 от 11.10.2000г.

Адрес для переписки: Абонентский ящик №591, г. Днепропетровск, 49006, Украина Адрес редакции: ул. Чичерина, 21, г. Днепропетровск, 49006, Украина

тел/факс: +38 (056) 370-99-14 +38 (0562) 32-07-95 e-mail: zerno@apk-inform.com

Основан 15.07.99 г. Свидетельство о регистрации КВ №3986. Учредитель и издатель ООО ИА “АПК-ЗЕРНО”

СОДЕРЖАНИЕ НОВОСТИ Отраслевые новости Украины................................................................. 2 Отраслевые новости зарубежья.............................................................. 3 ЗЕРНОВОЙ РЫНОК Рынок зерновых в январе................................................................................ 5 Рынок продуктов переработки зерновых в январе...................................... 6 ТЕМА Мировой продовольственный кризис: мнения экспертов........................... 8 РАСТЕНИЕВОДСТВО Вплив крупності та глибини заробки насіння соняшнику в грунт на його врожайність...........................................................................10 ТЕХНОЛОГИИ СУШКИ Особенности модульных зерносушилок производства компании GSI (США)......................................................................................13 Дослідження деяких показників якості пророслого зерна пшениці у процесі сушіння.............................................................................14 Сушка зерновых культур в плотном слое с применением микроволнового поля.....................................................................................16 Соотношение конвективного и кондуктивного способов подведения теплоты при обезвоживании зерна.........................................18 Принципы определения коэффициентов теплообмена при сушке зерна..............................................................................................23 ТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ Комірні шкідники - проблема, яку необхідно вирішувати...........................27 Насекомым не скрыться даже в зерне........................................................30 НАУЧНЫЙ СОВЕТ Вплив режимів зберігання на зміну біохімічних властивостей насіння амаранту...................................................................33 ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ Оборудование, применяемое для шелушения зерна крупяных культур............................................................................................36 БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА Горит или взрывается пыль?.........................................................................39 Хлебопечение Использование зерна тритикале в технологии зернового хлеба................... 42

Подписной индекс в каталоге «Укрпошты» - 22861 Подписано в печать 23.01.2008 Формат 60х84 1/8. Тираж 1 300 экз. Печать офсетная, отпечатано на полиграфическом комплексе ИА «АПК-Информ»

НОВОСТИ Отраслевые новости Украины Министерство аграрной политики Украины предлагает с 1 апреля по 1 июля 2008 г. ввести квоту на экспорт зерна в объеме почти 2,5 млн. тонн. Об этом 22 января сообщил источник в Минагрополитики. Как отметил собеседник, соответствующий проект постановления Кабинета Министров согласован с Министерством экономики и может быть подан на рассмотрение правительства уже в ближайшее время. Документ, в частности, предполагает, что квота на экспорт пшеницы составит 1 млн. тонн, кукурузы - 1,45 млн. тонн, ржи - 3,3 тыс. тонн, ячменя - 3 тыс. тонн. Источник уточнил, что до 1 апреля т.г. будет действовать введенная ранее квота в объеме 1,2 млн. тонн. По предварительным данным, Украина собрала в 2007 г. 29,3 млн. тонн зерна против 34,3 млн. тонн в 2006 г. Государственный продовольственный резерв зерна Украины с учетом переходящих остатков к началу 2008 г. составлял 472 тыс. тонн. Об этом 11 января сообщил источник в Министерстве аграрной политики Украины. Также собеседник отметил, что Аграрный фонд Украины в минувшем году закупил в государственный продрезерв 425 тыс. тонн зерна урожая-2007. По его словам, в 2007 г. за счет реализованного АФ на переработку предприятиям государственной акционерной компании (ГАК) “Хлеб Украины” зерна регионам было поставлено около 170 тыс. тонн муки. При этом источник отметил, что Минагрополитики намерено предложить продолжить интервенции муки до конца 2007/08 МГ за счет реализации на переработку зерновых Аграрным фондом с целью обеспечения стабильных цен на хлеб и аккумуляции средств для осуществления закупок в государственный продрезерв зерна нового урожая. Напомним, что правительство Украины в 2007 г. поручило Аграрному фонду сформировать продрезерв зерна в объеме 710 тыс. тонн с учетом закупленных ранее 130 тыс. тонн. На протяжении года фонд реализовывал зерно урожая 2006 г. для переработки на муку и поставки ее хлебопекам. Кабинет Министров Украины не планирует в 2008 г. выплачивать сельскохозяйственным предприятиям дотации за посевы ячменя и рапса. Об этом стало известно из проекта постановления КМУ “Об утверждении Порядка использования в 2008 г. средств, предусмотренных в государственном бюджете для господдержки производства продукции растениеводства”, опубликованного на официальном сайте Министерства агрополитики Украины. Напомним, что в 2007 г. постановлением КМУ №256 была предусмотрена выплата госсредств за гектар посевов озимого ячменя в размере 55 грн., озимого и ярового рапса - 50 грн.

В то же время, правительство Украины предлагает ввести дотирование 1 га посевов овса в размере 100 грн. и сахарной свеклы - 550 грн. Кроме того, согласно проекту постановления, Кабмин намерен увеличить дотации за гектар посевов таких яровых культур, как горох, гречиха и просо, с 80 до 100 грн. Что касается остальных озимых и яровых культур и льна-долгунца, то размеры государственной поддержки предлагается оставить на прежнем уровне: - на озимые пшеницу, тритикале и рожь - 100 грн. на 1 га посевов; - на яровые пшеницу и тритикале - 100 грн. на 1 га посевов, сою не ниже первой репродукции - 80 грн., сою не ниже третьей репродукции - 50 грн., рис - 220 грн.; - лен-долгунец - 640 грн. на 1 га. Антимонопольный комитет Украины предоставил разрешение ООО “Малополовецкое Агро” (г. Киев) на приобретение активов в виде целостного имущественного комплекса ОАО “Людмиловский элеватор” (Николаевская обл.). Комитет также предоставил разрешение ООО “Подилля Элеватор” (Хмельницкая обл.) на приобретение активов в виде целостного имущественного комплекса ЗАО “Белогорский комбинат хлебопродуктов №1” (пгт Белогорье, Хмельницкая обл.). Холдинг “Т и С” (г. Одесса) планирует осуществить первичное публичное размещение акций (IPO) на одной из мировых фондовых бирж в 2008 г. Об этом 17 января сообщила Татьяна Погребная, председатель правления ОАО “Одесский каравай”, контрольный пакет акций которого принадлежит “Т и С”. По ее словам, холдинг рассчитывал провести IPO еще в 2007 г., однако из-за осложнений, в том числе и из-за конфликта с Одесской обладминистрацией по поводу повышения “Одесским караваем” цен на хлеб, планы сместились на 2008 г. По данным Т.Погребной, вероятное место размещения - Варшавская фондовая биржа. Вместе с тем, пресс-секретарь холдинга Юлия Шейко сообщила, что вопрос об IPO акционеры рассмотрят на одном из ближайших собраний, поэтому подробности предстоящего размещения пока не разглашаются. В настоящее время ряд подразделений холдинга готовится к международному аудиту или проходит его. ЗАО “Холдинг “Т и C” - один из крупнейших операторов на рынке хлеба и хлебобулочных изделий Украины. На данный момент в состав холдинга входят ОАО “Крымхлеб” (ТМ “Булкин”), ОАО “Одесский каравай” (ТМ “Одесский каравай”, ТМ “Духмяний хлиб”, ТМ “EURO”), ЗАО “Бахчисарайский хлебозавод”, а также зерноперерабатывающее предприятие ОАО “Симферопольский КХП”. Общие мощности компаний холдинга “Т и С” по производству хлеба и хлебобулочных изделий составляют около 700 т/сут., муки - до 500 т/сут.

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

НОВОСТИ Отраслевые новости зарубежья В 2007 г. сотрудниками Россельхознадзора проверено более 20 млн. тонн зерна и продуктов его переработки. По результатам проверок было выдано более 100 тыс. сертификатов (37% - на продукцию, находящуюся в обороте на внутреннем рынке, 38% - на экспортируемую продукцию и 25% - на продукцию, поступившую по импорту). При контроле продукции, перемещаемой на внутреннем рынке, обнаружено 535 тыс. тонн некачественной и опасной зерновой продукции. Так, выявлено 4 тыс. тонн продукции с превышением максимальных допустимых уровней по содержанию токсичных элементов, 800 тонн - по содержанию микотоксинов, 12,3 тыс. тонн - по содержанию остаточных количеств пестицидов, нитритов и нитратов, 203 тыс. тонн - по зараженности. По результатам предэкспортной проверки 1,1 млн. тонн зерна и продуктов его переработки не допущены до отгрузки без дополнительной обработки, гарантирующей уничтожение вредителей хлебных запасов, утилизировано или уничтожено 29 тыс. тонн. Из поступивших по импорту 1,3 млн. тонн зерна и продуктов его переработки выявлено 477 тыс. тонн, зараженных вредителями хлебных запасов, с несоответствующими органолептическими показателями, с наличием металломагнитных примесей и афлатоксина В1, без маркировки на упаковке. Агрохолдинг «Русское зерно» приобрел один из крупнейших в России зерновых комбинатов, остававшихся независимыми, - краснодарский КХП «Тимашевский» за $9 млн. В состав ОАО «Тимашевский комбинат хлебопродуктов» входят: элеватор (емкостью 50 тыс. тонн), комбикормовый завод, мельница (производительностью 150 тонн зерна в сутки). ООО «Русское зерно» образовано в 2002 г. для торговли зерном. В состав холдинга входят четыре элеватора, четыре мельницы, маслоперерабатывающий цех с фасовочной линией, хлебопекарни, макаронное производство и завод по производству пшена. Согласно начальному прогнозу агентства Informa Economics, мировое производство пшеницы в 2008/09 МГ увеличится до 651,9 млн. тонн против 602,9 млн. тонн, произведенных в текущем сезоне. Наибольшее увеличение производства аналитики прогнозируют в США - до 69 млн. тонн, что на 13 млн. тонн больше, чем в 2007/08 МГ, а также в странах ЕС - до 140 млн. тонн против 120 млн. тонн в текущем маркетинговом году. По оценкам Informa Economics, производство пшеницы в Аргентине будет на уровне текущего сезона - 15,8-16 млн. тонн. В то же время, стоит ожидать увеличения урожая пшеницы в Канаде до 23,7 млн. тонн против 20,1 млн. тонн в 2007/08 МГ. При этом агентство прогнозирует сокращение производства пшеницы в Китае (до 104 млн. тонн против 106 млн. тонн) и в Индии (до 72 млн. тонн против 74,9 млн. тонн). Согласно последним прогнозам французского агентства Strategies Grains, посевная площадь под зерновыми в странах ЕС-27 в 2008 г. составит 58,8 млн. га, что выше декабрьских

оценок агентства (58,6 млн. га), а также существенно превышает показатель прошлого года - 56,2 млн. га. При этом посевная площадь под пшеницей составит 22,8 млн. га против 21,9 в 2007 г. Наибольшего увеличения посевной площади эксперты ожидают в Германии, Франции, Великобритании и Польше. Кроме того, согласно январскому прогнозу Strategies Grains, в 2008 г. ячменем в странах ЕС будет засеяно 14,3 млн. га против 14,2 млн. га, ожидаемых в декабре и 13,7 млн. га в 2007 г. Что касается кукурузы, то посевная площадь увеличится по сравнению с прошлым годом на 0,8 млн. га и, по прогнозу аналитиков агентства, достигнет 8,8 млн. га. Согласно прогнозу Канадского комитета по пшенице (CWB), мировое производство ячменя в 2008/09 МГ увеличится до 145 млн. тонн против 131 млн. тонн, произведенных в текущем сезоне, и среднего показателя за последние 5 лет на уровне 140 млн. тонн. В частности, эксперты комитета прогнозируют существенное увеличение производства зерна в Австралии и странах Причерноморского региона, тогда как в Канаде возможно небольшое сокращение производства за счет снижения посевных площадей на 1-2%. При этом цены на ячмень будут оставаться высокими в течение первой половины т.г., а некоторое снижение цен возможно лишь во втором полугодии после поступления на рынок зерна нового урожая из стран Северного полушария. При этом существенного снижения цен ожидать не стоит ввиду высокого спроса на ячмень со стороны экспортеров и роста котировок других зерновых, в частности пшеницы и кукурузы. По данным Reuters, первый в Японии завод по производству биоэтанола будет введен в эксплуатацию в марте 2009 г. Сырьем для производства будет рис. Завод будет расположен в г. Ниигата в центральной части страны. Правительство Японии намерено инвестировать в строительство предприятия около 1,6 млрд. йен ($15 млн.). Плановая производственная мощность завода составляет 1 млн. л этанола в год. Согласно правительственной программе в Японии ближайшие несколько лет будет построено 3 подобных завода, сырьем для которых станет рис японского производства. Таким образом, Япония станет очередной страной, которая на государственном уровне способствует развитию отрасли по производству биологического топлива. Правительство Саудовской Аравии заявило о намерении постепенно снижать внутреннее производство пшеницы и к 2016 г. полностью отказаться от производства данного зерна, покрывая внутренние потребности импортом. Основной целью данного намерения правительство королевства называет необходимость экономии водных ресурсов. Напомним, что в настоящее время Саудовская Аравия полностью обеспечивает свои потребности в пшенице за счет внутреннего производства, которое составляет около 2,5 млн. тонн в год. Эти и другие отраслевые новости читайте на сайте www.apk-inform.com

НОВОСТИ

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

ЗЕРНОВОЙ РЫНОК

Рынок зерновых в январе Темпы торгово-закупочной деятельности на рынке продовольственной пшеницы на протяжении двух декад января были невысокими. В постпраздничный период большинство перерабатывающих предприятий и мельничных комплексов работали на ранее сформированных запасах сырья. Во второй половине месяца ряд переработчиков, заинтересованных в покупке сырья, повышали уровень закупочных цен ввиду недостаточного количества предложений пшеницы по ценам, приемлемым для производства муки. Наряду с этим многие владельцы зерна по-прежнему продолжали сдерживать продажи, ожидая дальнейшего роста цен на зерно. На рынке продовольственной ржи сохранялись низкие темпы торгово-закупочной деятельности. На фоне отсутствия реальных объемов ржи на внутреннем рынке по приемлемой цене переработчики приобретали ржаную муку белорусского происхождения. В середине месяца закупочные цены на рожь гр. А на условиях СРТ в центральном регионе находились в диапазоне 1270-1330 грн/т, в Западном – 1300-1400 грн/т. Ценовая ситуация на рынке гречихи характеризовалась стабильностью цен в первой декаде месяца и ростом во второй. Увеличению цен способствовала ограниченность предложений. На протяжении рассматриваемого периода на рынке фуражной пшеницы наблюдалась положительная динамика цен, что обуславливалось высоким спросом со стороны внутренних потребителей. Поддержку ценам также оказывала неопределенность аграриев относительно состояния озимых после перезимовки.

Средние цены на продовольственные зерновые (продажа, EXW), грн/т 28.12.2007

11.01.2008

18.01.2008

Пшеница 3 кл.

1360

Пшеница 4 кл.

1295

Пшеница 5 кл.

1095

1150

Рожь

1150

Зерно гречихи

2200

2210

Закупочные цены на пшеницу перерабатывающих предприятий на 18.01.2008 (СРТ), грн/т Регион

Пшеница 3 кл.

Пшеница 4 кл.

Пшеница 5 кл.

Пшеница 6 кл.

1300*, 1300

1250*, 1250

1200

Западный

1350-1480

1280-1400

1000

Восточный

1220*, 1350-1430

1160*, 1300-1380

1040*, 1150-1200

980*

1320-1460

1240-1400

1200-1250

1100-1200

Центральный

Южный

* Франко-элеватор продавца

Средние цены на фуражные зерновые (продажа, EXW), грн/т 28.12.2007

11.01.2008

Пшеница

1105

1110

1150

Ячмень

1190

1200

Кукуруза

1080

1150

Держатели фуражной пшеницы реализовывали зерно небольшими партиями. Вместе с этим, некоторые владельцы зерна отодвигали продажи, рассчитывая на возможное увеличение экспортных квот*. В сложившихся условиях, заинтересованные в стабильных поступлениях сырья переработчики вынуждены были повышать закупочные цены, соглашаясь на цены продавцов.

*Напомним, что в период с 1 января по 31 марта 2008 г. разрешен экспорт 1,2 млн. тонн зерна согласно квотам, установленным правительством Украины постановлением КМУ №1179, - пшеница и смесь пшеницы и ржи (меслин), полба - 200 тыс. тонн, ячмень - 400 тыс. тонн, кукуруза - 600 тыс. тонн; рожь - 3 тыс. тонн.

18.01.2008

Рынок фуражного ячменя в отчетный период был малоактивен. Внутренние потребители продолжали работать на ранее сформированных сырьевых запасах, планируя корректировать цены по мере необходимости пополнения сырьевой базы. При этом часть переработчиков, заинтересованная в стабильном поступлении данного вида зерна, повышали закупочные цены. Владельцы зерна

Наряду с этим Министерство аграрной политики Украины предлагает с 1 апреля по 1 июля 2008 г. ввести квоту на экспорт зерна в объеме почти 2,5 млн. тонн. Квота на экспорт пшеницы составит 1 млн. тонн, кукурузы - 1,45 млн. тонн, ржи - 3,3 тыс. тонн, ячменя - 3 тыс. тонн.

ЗЕРНОВОЙ РЫНОК занимали выжидательную позицию, надеясь на рост цен в период начала отгрузок зерна на экспорт и ожидая окончательных результатов распределения квот. В первую рабочую неделю января на рынке фуражной кукурузы лишь незначительная часть предприятий возобновила работу в обычном режиме, что не отрази-

лось на ценовой ситуации. Однако во второй декаде месяца в данном сегменте рынка наблюдался рост цен, основной причиной чего, как и в случае с другими фуражными культурами, было повышение цен владельцами зерна по причине возможного возобновления экспорта зерна весной. Политика внутренних потребителей была разнонаправленной. Часть переработчиков,

имевшая достаточные объемы для переработки, не корректировали цены и декларировали их в рамках ранее установленного диапазона. Другая часть потребителей, ввиду истощения запасов, повышала уровень закупочных цен. Обзор составлен на основании еженедельного мониторинга ИА «АПК-Информ»

Рынок продуктов переработки зерновых в январе Мука Ценовая ситуация В середине января после новогодних праздников перерабатывающие предприятия вновь приступили к работе. Большинство переработчиков не корректировали цены на пшеничную муку, оставляя их в диапазоне, сформированном еще в декабре. Неизменность отпускных цен объяснялась переработкой ранее приобретенного сырья. Темпы сбыта данного продукта оценивались мукомолами как удовлетворительные. На конец второй декады средние отпускные цены по Украине на условии EXW на муку в/с находились в диапазоне 1780-1960 грн/т, 1 сорта – 1630-1700 грн/т, 2 сорта – 1285-1500 грн/т. На рынке ржаной муки по-прежнему ощущался дефицит сырья. При этом перерабатывающие предприятия оставляли отпускные цены

без изменений. Однако некоторые мукомолы повышали их уровень в связи с высокой стоимостью сырья и проблемами с его приобретением. Средняя отпускная цена на ржаную муку на условии EXW в середине января находилась в диапазоне 15451660 грн/т.

Внешняя торговля Введение правительством Украины ограничительных мер на экспорт основных зерновых из страны способствовало активизации вывоза продуктов их переработки. В частности, по итогам декабря на внешние рынки страны было

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

ЗЕРНОВОЙ РЫНОК отгружено 17,2 тыс. тонн пшеничной муки, что на 20% меньше, чем в ноябре. Средняя контрактная цена на продукт увеличилась на 55 USD/ т – до 404 USD/т. Крупнейшими покупателями пшеничной муки попрежнему остаются Грузия (8,4 тыс. тонн) и Молдова (8 тыс. тонн). Таким образом, за шесть месяцев (июль-декабрь) 2007/08 МГ из Украины было экспортировано 77,3 тыс. тонн пшеничной муки. Данный объем является рекордом последних восьми сезонов. Импорт пшеничной муки в декабре составил 16,3 тыс. тонн против 296 тонн в предыдущем месяце. При этом средняя цена по контрактам составила 194 USD/т (в ноябре – 509 USD/т). Практически весь объем был закуплен в России. В целом за шесть месяцев (июльдекабрь) 2007/08 МГ в страну было ввезено 17,4 тыс. тонн данной продукции против 1,67 тыс. тонн за весь минувший сезон. По итогам декабря импорт ржаной муки составил 904 тонны, что в 1,6 раза ниже показателя ноября. Средняя контрактная цена увеличилась на 13 USD/т – до 236 USD/т. Практически весь объем был закуплен в Беларуси. Таким образом, за июль-декабрь 2007/08 МГ в страну было импортировано 7,9 тыс. тонн ржаной муки против 630 тонн за аналогичный период 2006/07 МГ.

мого периода. Спрос же на отруби участниками рынка оценивался как удовлетворительный. К середине первого месяца 2008 года средние отпускные цены на пшеничные отруби на условии EXW в Украине находились в диапазоне 730-920 грн/т. Внешняя торговля Экспорт пшеничных отрубей увеличился на 7% и составил по итогам декабря 35,9 тыс. тонн. Средняя экспортная цена при этом составила 195 USD/т против 182 USD/т в ноябре. Основной объем был отправлен в Турцию (31,9 тыс. тонн). Поставки также осуществлялись в Италию и Молдову. Всего с начала 2007/08 МГ из страны было вывезено почти 163 тыс. тонн данного продукта против 113,6 тыс. тонн за аналогичный период 2006/07 МГ.

Производители риса повышали отпускные цены в связи с активным спросом на данную продукцию. Как считают переработчики, увеличение объемов продаж отечественной продукции связано с сокращением импортных поставок риса из Египта – основного поставщика данной продукции в нашу страну. Внешняя торговля Экспорт круп и хлопьев по итогам декабря составил 9,2 тыс. тонн, что на 29% меньше, чем в ноябре. Всего за июль-декабрь 2007/08 МГ объем экспорта составил 44,1 тыс. тонн, что является рекордом по сравнению с аналогичными периодами восьми предыдущих сезонов. В отчетном месяце импорт круп и хлопьев составил 714 тонн, что вдвое меньше, чем в ноябре. За 6 месяцев (июль-декабрь) Крупы 2007/08 МГ на внутренний рынок Ценовая ситуация страны было поставлено 14,8 тыс. На протяжении двух декад ян- тонн крупяной продукции, что являваря на рынке круп наблюдались ется рекордом, по крайней мере, за разнонаправленные тенденции. последние восемь сезонов. Первая декада января 2008 г. характеризовалась неизменностью Обзор составлен на основании ценового диапазона. Для второй еженедельного мониторинга декады месяца было характерно ИА «АПК-Информ» увеличение цен на большинство цены комбинатов хлевидов круп. При этом темпы сбыта Отпускные бопродуктов на крупы на 18.01.2008 готовой продукции были на доста- (франко-склад), грн/т точно высоком уровне. Манная 2000-2800 1550-1900 Основным фактором ценового из- Пшеничная Перловая 1800-1900 менения во второй декаде января на Ячневая 1800-1900 пшеничную, ячневую крупы, а также Горох 2300-2700 Отруби на пшено являлось подорожание Гречневая 3600-4000 Ценовая ситуация сырья. Поддержку ценам на пшено Пшено 3000-3200 Поставщики отрубей в большин- также оказывало увеличение спроса Овсяная 3000-3200 стве своем не пересматривали отпу- на данную крупу на фоне недостаточ- Рис 2500-2600 скных цен в течение рассматривае- ных объемов ее производства. Кукурузная 1900-2300

ТЕМА

Мировой продовольственный кризис: мнения экспертов Синьковская С.Л., ИА «АПК-Информ»

В начале нового календарного года ведущие мировые институты опубликовали отчеты с оценкой текущей ситуации на глобальном рынке продовольствия. При этом, несмотря на различия в причинах и прогнозах последствий, практически все эксперты единогласны во мнении, что речь идет не об очередном росте цен, а о новом этапе развития мировой экономики, главной чертой которого является стремительное удорожание продуктов питания. Ведущие международные эксперты прогнозируют дальнейшее укрепление цен, предупреждая о негативных последствиях прямого государственного регулирования цен на продовольствие. В последнем отчете о состоянии мирового продовольственного рынка ООН заявляет, что, в связи с резким ростом цен на продукты питания, в 2008 году более 40 стран мира столкнутся с проблемой острой нехватки продовольствия. Индекс мировых цен на продукты питания, согласно мониторингу ООН, в 2007 году увеличился на 40% по сравнению с предыдущим годом, при этом эксперты ожидают еще больших темпов роста в текущем году. Согласно данным ежегодного отчета Мирового банка, за последние 10 лет мировые цены на продовольствие увеличились на 75%, эксперты банка прогнозируют сохранение тенденции роста цен практически во всех секторах АПК мировой экономики. Одной из основных причин увеличения цен на продовольствие является растущее непищевое использование сельхозпродукции, в частности, в качестве сырья для производства биологических видов топлива. Так, по оценкам ВТО, в ближайшие 3 года мировое потребление биологических видов топлива увеличится на 170%. Галопирующее увеличение мирового производства биотоплива ведет к резкому росту спроса на зерновые и масличные культуры: уже сегодня 20% кукурузы, производимой ведущим мировым производителем данного зерна – США, используется как сырье для производства биоэтанола. Кроме того, среди факторов, ведущих к росту цен на продукты

питания, эксперты также называют увеличение доходов населения в развивающихся странах, изменения климата (учащающие ся засухи вследствие процесса глобального потепления), удорожание удобрений и минерального топлива. В частности, становление среднего класса в Китае и изменение пищевых пристрастий самой многочисленной нации мира приводит к глобальному росту потребления зерновых культур. Так, если в 1985 году потребление мяса на душу населения в Китае составляло 20 кг в год, то сейчас этот показатель превышает 50 кг. Согласно прогнозу Мирового банка, в 2008 году сохранится тенденция роста цен на основные зерновые и масличные культуры, поскольку мировое производство биотоплива продолжит увеличиваться за счет расширения государственных программ поддержки данного сектора (в США, Бразилии, Китае). При этом в текущем году стоит ожидать усиления го сударственной политики в сфере регулирования рынков продовольствия – все больше стран будут использовать прямые меры государственного регулирования рынка сельхозпродукции, такие как отмена импортных пошлин или запрет экспорта, усиление государственных закупок зерна, расширение социальных программ по обеспечению продовольствием населения и др. Данные меры приведут к усложнению условий

работы на рынке сельхозпродукции частных компаний, а также снизят доходы непосредственных производителей. При этом, по мнению аналитиков другой уважаемой международной организации - Международного института исследования продовольственных рынков (IFPRI), не смотря на кажущуюся привлекательность ручного управления рынком продовольствия, в большинстве случаев такие меры весьма спорны и могут привести к разбалансированности экономики той или иной страны. В частности, активно используемые странами Северной Африки и Ближнего Востока схемы субсидирования производства/импорта продовольствия на фоне растущих цен на зерновые и масличные ведут к значительным потерям в бюджете. Данные страны, как правило, покрывают эти расходы за счет не менее значимых социальных статей, таких как образование и медицина. Кроме того, существующие политические системы и высокий уровень коррупции приводят к тому, что часть субсидий не доходит до беднейших слоев населения. Все больше экспертов оптимальной схемой социальной поддержки населения называют прямые выплаты наименее социально защищенным слоям. Примером является Египет, где благодаря государственному субсидированию производится дешевый социальный сорт хлеба балади, за $1 можно купить более 100 буханок такого хлеба. При этом низкая цена и соответствующее качество приводят к тому, что часть населения использует данный хлеб как корм для скота и домашней птицы. Мировой банк предостерегает, что предпринимаемые рядом стран жесткие меры регулирования продовольственных рынков не смогут пол-

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

ТЕМА ностью уберечь страны от влияния процесса глобального подорожания продовольствия, который сохранится в ближайшие несколько лет. При этом эксперты банка подчеркивают, что именно частные компании, осуществляющие международную торговлю зерновыми и масличными, будут играть основную стабилизирующую роль на быстроменяющемся мировом продовольственном рынке. В качестве примера эксперты приводят Бангладеш, который демонстрирует эффективно сть применения открыто сти рынка сельхозпродукции. Либерализация АПК в конце 90-х годов привела к тому, что за короткий срок страна существенно улучшила обеспеченность продовольствием, выйдя на самообеспечение рисом и улучшив экономическую эффективность импорта других приоритетных видов сельхозпродукции (пшеница, растительные масла). Напомним, что рост цен приводит к тому, что все больше стран задумываются о либерализации торговли сельхозпродукцией, в частности, в начале текущего года Ирак заявил о рассмотрении возможности разрешения импорта риса и пшеницы частными компаниями. Марокко, являющийся крупным импортером пшеницы, также рассматривает возможность усиления роли частных импортеров на рынке зерновых. Однако, с другой стороны, рост цен на продукты питания усиливает важность вопроса продовольственной безопасности, особенно в импортно-ориентированных странах. Поэтому правительство таких стран, как Йемен, Ирак, Египет, на фоне текущих изменений на мировом рынке сельхозпродукции все чаще сталкивается с дилеммой – усилить роль частных компаний для активизации импорта, при этом о ставляя за го сударством к л юч е ву ю п о з и ц и ю н а р ы н ке продовольственных товаров. По данным IFPRI, наиболее сильное влияние рост цены на продовольствие оказывает на импортозависимые страны, в частности, страны Северной Африки. В частности, более всего пострадала экономика

Эритреи – за последние 4 года ввиду роста цен на продукты питания произошло снижение торговли, эквивалентное 5% ВВП страны. Для других стран Африки этот показатель эквивалентен 1%. В качестве способа снижения разрушительного для экономик, ориентированных на импорт, влияния роста мировых цен на продовольствие эксперты предлагают данным странам увеличить инвестиции в АПК – начиная от развития научной и технической базы и заканчивая введением или увеличением субсидий на сельхозпроизводство. При этом, по мнению экспертов IFPRI, несмотря на негативное влияние развития отрасли биодизеля, отдельные африканские страны могут получить суще ственные преимущества. В частности, принятие нового закона, стимулирующего производство биотоплива в США, может быть использовано в качестве стимула для расширения производства хлопка Мали или Танзанией и сорго Эфиопией. Однако особенностью нового этапа развития мировой экономики является то, что рост цен на продукты питания затрагивает не только импортеров, но и экспортно-ориентированные страны. В частности, ряд ведущих странэкспортеров зерна – Аргентина, Россия, Украина – в 2007 году о г р а н и ч и ва л и э кс п о рт з е р н а , пыт аясь сдерживать ро ст цен на внутреннем рынке. При этом меры тарифного и нетарифного регулирования лишь частично сдерживали инфляцию, цены продолжали укрепляться вследствие влиянии глобальных процессов мировой экономики.

используемой для производства биоэтанола, доведя его до 110 млн. тонн, а ЕС увеличит объем пшеницы, используемой в тех же целях, до 18-20 млн. тонн. • Даже в США, стране являющейся крупнейшим экспортером сельхозпродукции, произошло существенное укрепление цен на продукты питания. За 2007 год цены на яйца увеличились на 33%, на молоко – на 31%, на курятину – на 8,4%, на бобовые – на 11,5%. • Цены на ячмень в Канаде, являющейся крупным экспортером данного зерна, за 2007 год увеличились на 41% вследствие высокого экспортного спроса и укрепление цен на кукурузу в соседних США. • За последние два года мировые цены на молоко увеличились в 2 раза. Основным фактором подорожания молока стал рост цен на фураж вследствие растущего спроса со стороны отрасли биотоплива.

• Развивающие ся страны мира с т о л к н ул и с ь с с е р ь е з н ы м и социальными по следствиями роста цен на продукты питания, однако не всегда меры го сударственного регулирования помогают снизить цены. По оценкам FAO, в текущем году в связи с ростом цен усилится разрыв между развитыми и бед н е й ш и м и с т р а н а м и м и р а – е сли в первых зат раты на продовольствие по-прежнему не будут превышать 10% бюджета домашних хозяйств, то в последТаким образом, большинство них – достигнут 65%. международных экспертов единодушны во мнении, что в кратко- • По данным ООН, стоимо сть и среднесрочной перспективе импортных продуктов пит ана мировом продовольственном ния в 2007 году для беднейших рынке будет уверенно доминистран мира увеличилась на 25%. ровать повышательный тренд. Всплеск социальной нестабильПодтверждением тому может ности вследствие роста цен на служить ряд фактов: продовольствие наблюдался в Мексике, Марокко, Йемене и • По данным FAO, к 2016 году Узбекистане. США удвоят объем кукурузы,

РАСТЕНИЕВОДСТВО

Вплив крупності та глибини заробки насіння соняшнику в грунт на його врожайність Ткач І.Д., доктор сільськогосподарських наук, професор, Мамчук О.Л., Морщацький А.А. Інститут зернового господарства

Погляди спеціалістів на зв’язок між крупністю насіння і врожайними якостями суперечливі. На думку одних вчених, сортувати його за розмірами недоцільно тому, що крупне насіння не має переваг перед несортованим [4]. В дослідах вітчизняних і закордонних дослідників [2, 3, 6] різні фракції насіння забезпечували однакову врожайність. В той самий час, є свідчення про позитивну кореляцію між білковістю насіння, його крупністю і врожайністю в потомстві [1, 5]. Щоб з’ясувати це питання відносно сучасних гібридів соняшнику, в дослідному господарстві “Дніпро” Інституту зернового господарства в 2004-2006 рр. на звичайному чорноземі були проведені спеціальні досліди. Висівали гібриди Еней і Одеський 249 в оптимальні строки ручними саджалками через 25 см по дві насінини на глибину 4 і 8 см. Після сходів проводили проривку, залишаючи густоту 57 тис/га. Щоб сформувати 5 фракцій питомо важке насіння гібридів просівали через зернові сита з прямокутними отворами довжиною 20 мм і шириною 4; 3; 2,5; 2,2; 2 мм. Для сівби використовували схід насіння з вказаних решіт, а для одержання дрібної фракції – прохід через отвори 2 мм. Агротехніка в досліді – загальноприйнята в зоні: сіяли соняшник після озимої пшениці по оранці на глибину 20-22 см, під передпосівну культивацію вносили добрива N30-40P30-40 та гербіцид Харнес (2,5 л/га). Протягом вегетації проводили міжрядні обробки і при необхідності ручні прополки в рядках. Площа ділянок 28 м 2 при чотириразовій повторності. За вегетаційний період у 2004 р. випало 504,2 мм опадів, що в 2,4 рази більше за норму. Волога погода

супроводжувалася пониженими температурами, особливо в період пожовтіння кошиків, що сприяло розвитку хвороб і зниженню врожаю. Протягом вегетаційного періоду в 2005 р. випало 207 мм опадів. Особливо посушливі, з високими температурами повітря умови спостерігалися після цвітіння рослин. У серпні та вересні опадів не було, а високі температури призвели до підсихання листя і поганого наливу насіння. В 2006 р. випало 230 мм опадів, але розподілилися вони протягом вегетації сприятливо для соняшнику, до того ж, тепла погода в серпні та вересні загальмувала розвиток хвороб, що забезпечило добрий врожай культури. Досліди показали, що в умовах задовільної вологозабезпеченості при сівбі насіння на глибину 4 см сходи соняшнику в обох гібридів за всіма фракціями з’являлися раніше,

ніж з глибини 8 см, на 3 дні. Скоріше на 2-3 дні сходило також насіння крупної фракції (більше 70 г). Але ця відмінність не збереглася, і вже фаза цвітіння наступала в усіх фракцій одночасно. По обох гібридах крупніше насіння забезпечувало кращій ріст і розвиток рослин на початку вегетації, до утворення кошиків, а пізніше ця різниця зменшилася і вже в фазі цвітіння була незначною, але тенденція до зниження висоти рослин зі зменшенням маси насіння спостерігалася (табл. 1). Як видно з даних табл. 1, у фазі бутонізації зменшення висоти рослин соняшнику при висіві дрібного насіння (фракція 5) у порівнянні з крупним (фракція 1) у гібрида Еней склало 8,410,3%, Одеський 249 – 6,3-10,3%. У фазі цвітіння вказаний показник був меншим, відповідно – 2-2,9% та 2,53%. Збільшення глибини посіву з 4-5 до 8-9 см у гібрида Еней практично

Таблиця 1. Висота рослин залежно від крупності висіяного насіння та глибини сівби (середнє за 2004-2006 рр.), см Гібрид

Глибина сівби, см

4-5

Еней 8-9

4-5 Одеський 249 8-9

Висота рослин

Фракція

Маса 1000 висіяних насінин, г

бутонізація

цвітіння

92,2

155

205

53,3

151

201

33,3

147

201

28,6

144

201

21,7

139

199

92,2

154

204

53,3

148

203

33,3

144

202

28,6

142

201

21,7

141

200

89,0

142

201

59,2

137

197

43,4

134

197

36,0

131

197

26,5

133

196

89,0

135

198

59,2

131

195

43,4

129

196

36,0

124

193

26,5

121

192

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

РАСТЕНИЕВОДСТВО не впливало на висоту рослин, а у гібрида Одеський 249 призводило до зменшення її в середньому по фракціях до фази бутонізації на 5,2%, цвітіння – на 1,4%. Рослини у гібрида Еней виявилися вищими за Одеський 249 на 1,9-3,6%. Товщина стебла по варіантах досліду змінювалася мало, хоча простежувалася тенденція до його потовщення у рослин з крупного насіння. За масою рослини гібрида Еней мали перевагу перед Одеським 249, а глибина сівби і крупність насіння по обох гібридах на цей показник практично не впливали. Так, за середньорічними даними, в фазі цвітіння суха маса однієї рослини гібрида Еней при глибині сівби 4-5 см по фракціях насіння складала 176-191 г, у Одеського 249 – 166-169 г. При сівбі на глибину 8-9 см вона дорівнювала відповідно 182-187 і 161-166 г. Вихід насіння по варіантах досліду складав 19,1-21,6%, тобто коливався слабо, а маса його в середньому з кошику відрізнялася суттєвіше. Причому в гібрида Еней при обох глибинах посіву найбільша маса насіння з кошика (46-49,3 г) спостерігалася при висіві першої фракції, найменша (4344,1 г) – п’ятої. У гібрида Одеський

249, навпаки, найменша продуктивність рослин (36,4-37 г) була там, де висівали крупне насіння масою 89 г, а вища – інших фракцій. Вказані особливості росту і розвитку рослин вплинули на врожайність соняшнику (табл. 2). Слід відзначити, що сприятливіші умови вегетаційного періоду 2006 р. забезпечили найвищу, але однакову врожайність насіння обох гібридів – 2,85-2,87 т/га. В 2004 і 2005 рр. гібрид Еней мав перевагу над Одеським 249 у середньому на 0,54-0,64 т/га, але його врожайність виявилася меншою, ніж у 2006 р., в середньому по фракціях на 0,35-0,42 т/га, а в Одеського 249 – на 0,87-1,04 т/га. Глибина сівби в усі роки мало впливала на врожайність соняшнику. Коливання між показниками були в межах помилки досліду. Так, у 2004 р. середня по фракціях урожайність гібрида Еней при сівбі на 4-5 см дорівнювала 2,47 т/га, а на 8-9 см – 2,58 т/га, в 2005 р. – відповідно 2,45 і 2,45 т/га, в 2006 р. – 2,83-2,9 т/га. По гібриду Одеський 249 одержали таку врожайність: у 2004 р. – 2,01 та 1,95 т/га, в 2005 р. – 1,81 та 1,81 т/га, в 2006 р. – 2,91 та 2,78 т/га. При цьому навіть сівба дрібним насінням

(21,7-26,5 г на 1000 шт.) на 8-9 см проти глибини 4-5 см приводила в середньому за роки досліджень до незначного зниження врожайності – на 0,05-0,12 т/га, а фракції 1-4 з масою насіння 28-92,2 г забезпечували по обох глибинах практично однакову врожайність. Гібриди по-різному реагували на крупність насіння. В 2005-2006 рр. найвища й однакова врожайність у гібрида Еней (2,6-2,96 т/га) сформувалася при висіві насіння 1-3, а в 2004 р. – 1-4 фракцій масою 28,692,2 г 1000 насінин. Насіння масою 21,7 г забезпечувало врожайність найменшу. Аналогічні дані одержали і при сівбі на глибину 8-9 см. Реакція гібрида Одеський 249 була іншою. Тут у всі роки при висіві крупного насіння (89 г) на глибину 4-5 і 8-9 см одержали меншу врожайність, ніж дрібного, масою 26,5-59,5 г. Так, середня за роки досліджень урожайність соняшнику першої фракції сягала 2,03-2,08 т/га, а фракцій 2-5 – 2,16-2,28 т/га, на 0,130,2 т/га більше. Вказані відмінності у врожайних якостях насіння різної маси (крупності) пов’язані з тим, що ріст і налив насінин, розміщених у різних части-

Таблиця 2. Врожайність соняшнику залежно від крупності насіння і глибини сівби, т/га Гібриди (а)

Глибина, см (б)

Фракція (с)

Маса1000 висіяних насінин, г

2004 р.

2005 р.

2006 р.

Середнє

92,2

2,49

2,51

2,96

2,65

53,3

2,50

2,46

2,90

2,60

33,3

2,41

2,60

2,86

2,62

28,6

2,54

2,40

2,76

2,55

21,7

2,39

2,43

2,66

2,50

92,2

2,62

2,56

3,27

2,82

53,3

2,65

2,45

2,95

2,68

33,3

2,63

2,45

2,81

2,63

28,6

2,66

2,42

2,84

2,64

21,7

2,32

2,38

2,64

2,45

89,0

1,82

1,55

2,88

2,08

59,2

2,16

1,84

2,79

2,26

43,4

2,10

1,80

2,94

2,28

36,0

2,05

1,81

2,90

2,25

26,5

1,90

2,07

3,03

2,33

89,0

1,58

1,72

2,78

2,03

59,2

1,77

1,84

2,86

2,16

43,4

2,34

1,78

2,74

2,28

36,0

2,05

1,77

2,82

2,21

26,5

1,99

1,93

2,72

2,21

4-5 Еней 8-9

4-5 Одеський 249 8-9

НІР0,5, т/га

Р, %

а = 0,16

а = 0,18

а = 0,09

б = 0,16

б = 0,18

б = 0,09

с = 0,20

с = 0,21

с = 0,15

2,2

2,1

0,6

РАСТЕНИЕВОДСТВО нах кошику, починається і закінчується неодночасно, в різних умовах, спочатку зацвітають квіти, розміщені на периферії суцвіття, потім зони цвітіння переміщуються до центру. Розрив між цвітінням периферійних квіток і центральних складає близько 8-10 днів. На краю квітколожа зав’язі, що формуються, краще, ніж у середині, забезпечуються вологою і поживними речовинами, і тому утворюється крупніше насіння, ніж ближче до центра, розміри його зменшуються. За різних умов запилення квітів, чутливості до стресів насіння різної крупності певно відрізняється і за генотипічною мінливістю, що, мабуть, і супроводжується різними врожайними властивостями. Таким чином, насіння соняшнику масою 1000 шт. 28,6-60 г забезпечувало

однакову врожайність обох гібридів. певно залежить від умов формування Вплив крупного насіння, як і дрібнішо- його на ділянках гібридизації та в го, на врожайність є неоднозначним і кошику на товарних посівах. Література 1. Лошак Н.Ф., Кондратович А.Е. Формирование запасных веществ и продуктивных качеств семян подсолнечника // Весник с/х науки. – 1963, №2. – С. 52-55. 2. Jonson D., Scheider A. Does seed size influence emergence yield ? // Sunflower. – 1979. – 5. – 3. – P. 7-8. 3. Шепетина Ф.А., Чалый И.И., Шелкоуденко В.Г. Крупность семян и их урожайные свойства // Масличные культуры, 1984, №5. – С. 33-34. 4. Стародубцева Т.П., Ададиров Н.П. Влияние предпосевной обработки семян подсолнечника физическими методами на посевные качества // Электрификация и автоматизация с/х производства: Тр. Ставропольского с/х института. – Ставрополь, 1984. – С. 38-39. 5. Pirani W. Effeti del calibro del seme e della proxondita di semina nel dirasole // Sementi elette. – 1989. – 35. – 5. – P. 31-37. 6. Фурсова А.К. Биология семяобразования подсолнечника: Учебное пособие. – Харьков, 1993. – 198 с.

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

технологии СУШКи

Особенности модульных зерносушилок производства компании GSI (США) Зерносушилки GSI предназначены для сушки всех видов зерна, кукурузы, маслосемян, бобовых и других культур семенного, фуражного и продовольственного назначения. Особенности зерносушильного оборудования GSI • Модульные зерносушилки можно наращивать, тем самым в 2-3 раза увеличивать их производительность. • Работа в режиме «Сушка без охлаждения» позволяет увеличить производительность сушилки почти вдвое. • Воздух и тепло нагнетаются в зерносушилку осевыми вентиляторами и горелками производства компании GSI, что обеспечивает максимальную тепловую мощность и низкое потребление газа – от 0,6 до 1,1 м³ на 1 тонно-процент. • Сушилки производства компании GSI отличаются высоким качеством и надежностью. • Из более чем 250 сушилок, работающих в Украине, с 1996 г. не было ни одного случая возгорания, что очень часто происходит в других конструкциях. • Сочетание энергосберегающих технологий и автоматизированной системы управления обеспечивает минимальные энергозатраты. • Малые габаритные размеры позволяют экономить значительные средства на устройстве зернотранспорта и инфраструктуре сушильного комплекса. • Зерновые колонны обеспечивают максимальную вместимость, а также равномерную и эффективную сушку зерна любой влажности за один проход, что, в свою очередь, обеспечивает наилучшие качественные показатели зерна и минимальное содержание зерновых примесей. • Перфорированные стенки из нержавеющей или оцинкованной стали. • Высокопрочный загрузочный шнек равномерно распределяет зерно по колоннам. • Перфорированный бункер влажного зерна, используемый в процессе предварительного нагрева, позволяет производить визуальное наблюдение. • Регулируемые задвижки, помогающие отслеживать поток зерна, а также позволяющие производить очистку колонны вручную. • Вспомогательные люки для легкого и быстрого доступа.

• Съемный пол для быстрого доступа к разгрузочному шнеку. • Разгрузочный шнек, проходящий под всеми колоннами и обеспечивающий быструю разгрузку. • Цельнотянутые дозаторы, обеспечивающие оптимальную разгрузку зерновых колон. • Запатентованная система контроля и мониторинга, обеспечивающая бесперебойную работу. • Встроенная опция передачи информации на удаленный ПК. • Автоматический выключатель для безопасной работы. • Низкоскоростные вентиляторы малой шумности. • На все надстраиваемые сушилки GSI при необходимости можно устанавливать зерновые инверторы. • Все модели сушилок оборудованы блоком контроля влажно сти (БКВ) и оснащены встроенными датчиками влажности. БКВ используется для оптимизации и контроля процесса сушки зерна. Участие оператора в управлении сушилкой сведено к минимуму. Он только лишь устанавливает вид культуры и конечную влажность. • С 2007 г. все сушилки оборудованы компьютерной системой управления и сенсорным монитором VISION. Операционной системой является Windows. Кроме управления сушилкой, учета, передачи, дистанционного управления, содержит рекомендации по процессам сушки, тестирует сушилку и в случае обнаружения дает полную информацию о неисправностях. Легкая в обращении компьютерная система управления выводит подсказки по работе с зерносу-

шилкой. Панель управления защищена от негативных атмосферных воздействий и может закрываться на замок. • Для обеспечения перемещения зерна с одной стороны на противоположную устанавливаются зерновые инверторы. • Система выгрузки сушилки состоит из дозирующих вальцов Ø 7 1/2 дюйма, что обеспечивает несомненные преимущества перед системами с дозирующими вальцами Ø 4 дюйма. В конструкцию зерносушилки, разработанную инженерами американской компании GSI более 40 лет назад, из года в год вносятся инновационные изменения. Совершенствуется технология производства, что позволяет компании занимать лидирующее положение на рынке зерносушильного оборудования. ТОВ «ФАРМ АГРО» LTD “Farm Agro” 01013 Київ, вул.Будіндустрії, 7 тел./факс: (044) 255-14-42 м./т.: (050) 334 13 80, (050) 383-37-87 e-mail: farmagro@ukr.net www.farmagro.com.ua

технологии СУШКи

Дослідження деяких показників якості пророслого зерна пшениці у процесі сушіння Дмитренко Л.Д., кандидат технічних наук, Орлова С.С., кандидат технічних наук, Соколовська О.Г., інженер Одеська національна академія харчових технологій

Народногосподарське значення сушіння зернових культур полягає в забезпеченні зберігання вирощеного зерна. Так, при дотриманні певних режимів сушіння прискорюється післязбиральне дозрівання зерна, відбувається вирівнювання зернової маси за вологістю та ступенем достиглості, поліпшується колір, зовнішній вигляд і технологічні властивості зерна, підвищується стійкість його при зберіганні. Сушіння є також оздоровчим заходом при самозігріванні зерна [1, 2]. У період заготівель за несприятливих погодних умов на хлібоприймальні підприємства надходять партії зерна пророслими зернами, кількість яких коливається в широких межах. При пророщуванні зерна дуже різко збільшується активність амілолітичних ферментів. Особливе значення має збільшення активності a-амілази, що різко погіршує хлібопекарську якість борошна. Надійним способом є сушіння зерна. Зниження вмісту вологи в зерні при сушінні спричиняє не тільки зміну його фізіологічної активності, але і приводить до зміни деяких технологічних властиво стей. Проце с сушіння не може бути зведений до простого обезводнення. Це складний технологічний процес, при проведенні якого властивості зерна, що визначають його якість, повинні бути не тільки збережені, але й поліпшені. Головною причиною, яка викликає проростання зерна, є збільшена його вологість. Теплова обробка пророслого зерна поліпшує його якість. Надійним засобом є сушіння зерна. Але засоби i режими сушіння, які застосовуються для злакових культур, стають неприйнятними для сушіння пророслого зерна через

суттєві відмінності їхніх фізикохімічних властивостей. Метою нашої роботи є вивчення й уточнення фізичних властивостей і теплофізичних характеристик пророслого зерна пшениці як об’єкта сушіння в залежності від зміни початкової вологості зерна, кількості пророслих зерен, тривалості їхнього пророщування та режимів сушіння, а також вивчення кінетичних закономірностей процесу сушіння в умовах, близьких до промислових зерносушарок, що необхідно для обгрунтування методу сушіння та визначення його оптимальних режимів [3]. Дослідження кінетики сушіння проводили на вологому зерні, яке зволожували протягом 1-3 діб і зберігали в холодильнику при температурі 4-60С для запобігання його псуванню. Як об’єкт дослідження використали зерно м’якої пшениці, яке має такі показники фiзико-механічних властивостей: масова частка вологи – 12,5%; натура – 743 кг/м3, маса 1000 зерен – 36,9 г; вміст сирої клейковини – 15%, засміченість – 9,6%. При виконанні експериментальної частини роботи нами були використані стандартні та загальноприйняті методи. Для визначення кінетичних закономірностей сушіння досліджували показники якості зразків пшениці при різній початковій вологості, тем-

пературі сушильного агента, вмісту пророслих зерен (N, %) та строків їхнього пророщування (Т, діб): натура, маса 1000 зерен, вміст клейковини (Кл), схожість (В, %), що має важливе значення для зерна, призначеного для тривалого зберігання. Дані наведено у табл. 1. Результати досліджень показали, що з підвищенням вологості відбувається зменшення натури зерна, а маса 1000 зерен збільшується. Одержані результати узгоджуються з літературними даними [1, 2]. Для аналізу впливу різних параметрів на процес сушіння було проведено багатофакторний експеримент. У дослідженнях вивчали залежності виходу клейковини (Кл) в результаті сушіння та коефіцієнта сушіння (Кс) від початкової вологості зерна w0, температури агента сушіння t, кількості пророслого зерна N та часу його пророщування Т. Коефіцієнт сушіння Кс дає можливість при відомих режимах сушіння (температура та швидкість сушильного агента, товщина шару зерна тощо) розраховувати тривалість процесу τ до заданої вологості зерна w або, навпаки, при відомій тривалості сушіння зерна τ та заданих режимах сушіння визначити досягнуту зерном вологість w за відомим співвідношенням [2, 4]:

Таблиця 1. Деякі показники якості досліджуваних зразків пшениці з різною вологістю та кількістю пророслих зерен Масова частка вологи, %

Кількість пророслих зерен N, %

Натура, кг/м3

12,5

743

36,9

20,1

680

25,5

650

47,3

30,2

619

719

15,1

692

37,8

Хранение и переработка зерна

Маса 1000 Кут природнозерен, г го укосу, град.

Схожість В, %

январь №1 (103) 2008г.

технологии СУШКи де τ – тривалість сушіння зерна від w0 до w, хв.; Кс – коефіцієнт сушіння (залежить від режиму сушіння), 1/хв.; w0, w, wр – відповідно початкова, поточна та рівноважна вологість зерна, %. Відповідно до “Інструкції із сушіння продовольчого, кормового зерна, насіння олійних культур та експлуатації зерносушарок” [3], в наших дослідженнях температуру та швидкість сушильного агента й час нагрівання зерна обирали таким чином, щоб температура зерна на всіх стадіях процесу нагрівання – сушіння не перевищувала гранично допустиму при всіх умовах сушіння. План експериментальних досліджень наведено в табл. 2. Умови дослідів були такими: швидкість сушильного агента – 3,3 м/ с, товщина шару зерна – 50 мм. За цих умов було забезпечено рівномірне нагрівання зерна в процесі сушіння. Відповідно до мети дослідження для експериментального визначення кінетики нагрівання та сушіння зерна була використана лабораторна сушильна установка кафедри технології зберігання зерна для нагрівання i сушіння сипких матеріалів у киплячому шарі [4]. Умови та результати дослідів, а також отримані значення коефіцієнтів сушіння для зерна пшениці наведено в табл. 3. Обробка результатів була проведена в декілька етапів. На першому етапі в кожному досліді за експериментальними точками були побудовані криві сушіння, криві швидкості сушіння та криві нагрівання зерна. Обробку результатів дослідів проводили на персональній ЕОМ, використовуючи рекомендовані для цього програми [5]. З метою узагальнення результатів були одержані за допомогою методу найменших квадратів неповні квадратичні рівняння в кодованих змінних. Перехід від натуральних до кодованих значень змінних здійснювали згідно з відношеннями:

Таблиця 2. План експериментальних досліджень процесу сушіння зерна пшениці зниженої якості у нерухомому шарі Межі зміни параметрів

Вид залежності, що досліджується

N, %

90-130

w0, %

20-25,5

Кс, Кл, В = f(T, N)

90 – соnst

20 – const

5-15

1-2

Кс, Кл, В = f(N, w0)

90 – const

20-25,5

5-15

2 – const

90-130

25,5 – const

5-15

2 – const

t, °C

Кс, Кл, В = f(t, w0)

Кс, Кл, В = f(t, N)

Т, діб

Таблиця 3. Умови та результати дослідження якості зерна пшениці в процесі сушіння Умови дослідів

Показники якості

w0, %

t, °С

N, %

Т, діб

Кс, 1/хв.

схожість В, %

вміст клей- якість клейковиковини ни, од. приладу Кл, % ІДК

–

0,02712

19,6

110

25,5

–

0,02619

110

130

–

0,03431

110

25,5

130

–

0,05293

0,03569

20,6

105

0,03592

16,4

115

0,03025

0,03741

18,4

120

25,5

0,03439

120

25,5

0,03615

9,8

120

25,5

130

0,0523

25,5

130

0,05936

12,8*

–

не відмивається

не відмивається не відмивається 15

110

* Контрольний дослід

де х1, х2, х3, х4 – кодовані значення факторів w0, t, N, Т. За результатами експерименту були отримані рівняння регресії, які дозволяють встановити кількісну оцінку впливу досліджуваних факторів на коефіцієнт сушіння: – залежність коефіцієнта сушіння від початкової вологості зерна та температури сушильного агента Кс = f(w0, t) y1 = 0,1021 + 0,0706х1 + 0,0755х2 + + 0,0701х1х2; – залежність коефіцієнта сушіння від кількості пророслого зерна та часу його пророщування Кл = f(N, Т) y2 = 3,4817 + 0,1847х3 – 0,0988х4+ + 0,1733х3х4; – залежність коефіцієнта сушіння від початкової вологості зерна та кількості пророслого зерна Кл = f(w0, N) y3 = 3,0510 – 0,1035х1 + 0,3855х3 – – 0,1500х1х3; – залежність коефіцієнта сушіння від температури сушильного аген-

та та кількості пророслого зерна Кл = f(t, N) y4 = 4,4502 + 1,1328х2 + 0,2167х3+ + 0,1362х2х3. В результаті дослідження залежності коефіцієнта сушіння від вмісту пророслого зерна та часу його пророщування було встановлено, що взаємовплив цих показників має складний характер: при кількості пророслого зерна до 10% спостерігається збільшення коефіцієнта сушіння, а більше 10% – його зменшення. Коефіцієнт сушіння збільшується, коли початкова вологість зерна зменшується, а температура агента сушіння збільшується. За допомогою регресійного аналізу нами були також отримані рівняння залежності виходу клейковини від різних факторів при сушінні зерна пшениці. Обробка даних дозволила одержати такі рівняння регресії: – залежності виходу клейковини від початкової вологості зерна та температури сушильного агента Кл = f(w0, t) y1 = 10,9 – 1,9х1 – 7,9х2 – 1,1х1х2;

технологии СУШКи – залежності виходу клейковини від кількості пророслого зерна та часу його пророщування Кл = f(N, Т) y 2 = 18,35 – 0,95х 3 – 0,15х 4 + + 1,15х3х4; – залежності виходу клейковини від початкової вологості зерна та кількості пророслого зерна Кл = f(w0, N) y 3 = 15,15 – 3,05х 1 – 1,35х 3 – – 1,55х1х3; – залежності виходу клейковини від температури сушильного агента та кількості пророслого зерна Кл = f(t, N) y 4 = 6,05 – 6,05х 2 – 1,45х 3 + +1,45х2х3. Аналіз цих рівнянь показує, що: – з досліджених факторів найбільший вплив на зниження виходу клейковини мають збільшення температури агента сушіння та вміст пророслого зерна; – вихід клейковини знижується при збільшенні вмісту пророслого зерна та підвищенні температури агента сушіння. Нами було досліджено також вплив різних факторів при сушінні зерна пшениці на його насіннєві властивості, основним показником яких є схожість. Після обробки й узагальнення результатів досліджень отримано такі емпіричні рівняння за лежно сті схожо сті зерна пшениці після сушіння від таких факторів:

– початкової вологості зерна та температури сушильного агента В = f(w0, t) y 1 = 46,75 – 3,75х 1 – 5,25х 2 – – 2,75х1х2; – кількості пророслого зерна та часу їхнього пророщування В = f(N, Т) y2 = 35 – 5,55х3 – 3,0х4 + 0,5х3х4; – початкової вологості зерна та кількості пророслого зерна В = f(W0, N) y3 = 26,5 – 5,5х1 – 6,5х3 – 0,5х1х3; – температури сушильного агента та кількості пророслого зерна В = f(t, N) y4 = 18,5 – 5,5х2 – 2,5х3 +1,5х2х3. Аналіз цих рівнянь показує, що: – зростання початкової вологості зерна знижує схожість; – схожість зерна значно знижується при збільшенні температури сушильного агента; – при сушінні пшениці, яка вміщує проросле зерно (5-10%), схожість

знижується тим більше, чим більша тривалість його пророщування. Таким чином, у результаті досліджень встановлено: – з досліджених факторів (початкова вологість зерна, температура сушильного агента, вміст пророслого зерна, тривалість пророщування) більший вплив на вихід клейковини має температура сушильного агента t і кількість пророслого зерна; – кінетика сушіння пшениці залежить від початкової вологості; зі збільшенням вологості зерна швидкість його нагрівання знижується. Отримані результати дозволяють прогнозувати схожість, вміст та якість клейковини зерна пшениці в процесі сушіння, а також його тривалість у залежності від його початкової вологості та температурного режиму і вмісту пророслого зерна.

Література 1. Малин Н.И. Технология хранения зерна. – М.: «Колос», 2005. – 280 с. 2. Станкевич Г.М., Страхова Т.В., Атаназевич В.І. Сушіння зерна: Підручник. – Київ: «Либідь», 1997. – 351 с. 3. Інструкція із сушіння продовольчого, кормового зерна, насіння олійних культур та експлуатації зерносушарок. – Одеса-Київ, ДАК «Хліб України», 1997. – 72 с. 4. Сушіння зерна: Лабораторні роботи: Навчальний посібник / Г.М.Станкевич, Т.В.Страхова, С.Є. Шувалов, Л.М. Шмигін. – Київ: «Либідь», – 1997. – 136 с. 5. Остапчук М.В., Станкевич Г.М. Математичне моделювання на ЕОМ: Підручник. – Одеса: «Друк», 2006. – 313 с.

Сушка зерновых культур в плотном слое с применением микроволнового поля Календерьян В.А., доктор технических наук, Бошкова И.Л., кандидат технических наук, Волгушева Н.В., кандидат технических наук, Вердиева Т.И., Островская Е.М. Одесская государственная академия холода

Экспериментально исследовался процесс сушки различного вида зерновых: пшеницы, овса, ячменя и гречихи в условиях микроволнового нагрева. Для проведения экспериментов использовалась лабораторная микроволновая установка, укомплектованная магнетроном, который работал в пульсирующем режиме на мощности 100, 180, 300, 450 и 600 Вт. Масса загрузки варьи-

ровалась от 100 до 300 г. Материал помещался в экспериментальную ячейку с сетчатым основанием, что позволяло испарившейся воде свободно выходить в окружающую среду. Начальное влагосодержание варьировалось от 14 до 20%, процесс останавливался при достижении 6%. Методика проведения эксперимента состояла в следующем: предварительно подготавливалось

зерно с заданным влагосодержанием и о . Зерно заданной массы помещалось в микроволновую камеру, где выдерживалось определенный промежуток времени. По сле снятия МВ нагрузки образец вынимался из камеры и взвешивался на электронных весах для определения количества влаги, испарившейся в период подвода микроволновой энергии. Затем

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

технологии СУШКи производилось измерение температуры с помощью малоинерционного датчика температуры в 3-5 точках слоя. Затем образец вновь помещался в рабочую камеру, процесс сушки продолжался выбранный промежуток времени. Особенности процесса сушки влажных материалов выявляются по характеру изменения среднеинтегральных влагосодержания и температуры с течением времени. На рис. 1 в качестве примера представлены результаты экспериментов по сушке ячменя при различной массе образцов, проведенного в широком диапазоне изменения влагосодержания и температуры, для демонстрации характерного вида кривых сушки в микроволновом поле. Полученные кривые свидетельствуют, что кинетика сушки в микроволновом поле имеет вид, характерный для сушки коллоидных капиллярно-пористых тел [1]. Как видно из рис. 1, существует период, который может быть аппроксимирован линейной зависимостью влагосодержания от времени обработки. Данная картина была типична для экспериментов с остальными видами исследуемых зерновых. По полученным линейным зависимостям рассчитывалась скорость сушки. Значение скорости сушки затем использовалось для определения значимости факторов, влияющих на интенсивность процесса. Получено, что увеличение мощности приводит к значительному ускорению процесса

Рис. 1. Изменение влагосодержания (а) и температуры (б) ячменя при сушке в микроволновом поле (выходная мощность магнетрона Q=180 Вт)

сушки, однако при этом возникает опасность перегрева материала или «распушения» внутренней структуры зерна, чего не наблюдалось при других способах сушки. В то же время, анализ кривых кинетики сушки показывает, что эффективность удаления влаги падает на заключительной стадии процесса, однако не так интенсивно, как при других способах сушки (конвективном и кондуктивном), т.е. период падающей скорости выражен менее слабо. Этот эффект, очевидно, связан с объемным характером подвода энергии, когда миграции влаги к поверхности зерна способствуют градиенты температуры и давления, направленные к центру. Обнаружена аномальная кинетика сушки овса при малых массах загрузки (до 150 г), причем эта аномалия повторялась при проведении параллельных опытов. Данный эффект связан с формой зерновок: толщина слоя овса при малой массе выше, чем для других видов зерновых при прочих равных условиях. Вследствие этого увеличивается доля микроволновой энергии, поглощаемой материалом. Р и с . 2 п р ед ставляет кривую зависимости ско-

Рис. 2. Зависимость скорости сушки исследуемых видов зерновых от удельной плотности теплового потока

рости сушки исследуемых видов зерновых от удельной плотности теплового потока, которая представляла собой отношение количества теплоты, поглощенного материалом Q пол, к его массе m. Видно, что полученные данные можно обобщить единой кривой. Обобщение опытных данных по скорости сушки в первом периоде при , где Вт/кг представлены зависимостью (1), в которой не учитывается в явном виде влияние размеров образца

, с–1. (1)

При обработке экспериментальных данных необходимо учитывать количество микроволновой энергии, которая может быть преобразована в данных условиях материалом в тепловую – полезный тепловой поток Q пол , зависящий от КПД камеры и магнетрона [2], а не мощность, потребляемую от сети. Работа выполнена в рамках проекта 06/14 П «Разработка и исследование энергосберегающих технологичных процессов сушки зерна на основе микроволнового подогрева».

Литература 1. Лыков А. В. Теория сушки. – М.: Энергия, 1968. – 471 с. 2. Календерьян В.А., Бошкова И.Л., Волгушева Н.В. Исследование кинетики сушки крупы гречихи в микроволновом электромагнитном поле // ИФЖ, 2006, № 3, т. 79. – С. 123–127.

технологии СУШКи

Соотношения конвективного и кондуктивного способов подведения теплоты при обезвоживании зерна Остапчук Н.В., доктор технически наук, Одесская национальная академия пищевых технологий

Подведение теплоты при обезвоживании зерна осуществляется в основном конвективным и кондуктивным способами. При удалении влаги из зерна используют в основном обдувку поверхности зерен рабочим агентом (топочные газы, воздух, и пр.) как способ нагревания зерен с одновременным или последующим удалением влаги (конвективный метод). Одновременное подведение теплоты также неизбежно происходит при контакте зерен с рабочими стальными поверхностями устройств для обезвоживания и контактом зерен между собой при условии определенной разницы между ними температур. Подвод теплоты к зерну только от специально подогретых поверхностей (чисто кондуктивним методом) в практике зерносушения встречается редко. Проанализируем эти способы подведения энергии с точки зрения их целесообразности и эффективности по известным теоретическим уравнениям теплопереноса конвективным [1, 4, 6]

(1)

и кондуктивным способом

(2)

где Q – теплота подведения, Дж; Fα, Fλ – площадь контакта зерен соответственно при конвективном и кондуктивному способе, м; t П , t З – температура греющей поверхности и зерна, °C; α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2•К); λ – коэффициент теплопроводимости, Вт/(м•К); δ – расстояние между точками измерения температур, м. Площадь поверхности контакта зерен с поверхностью нагрева нагревателя может быть полностью ис-

пользована только при конвективном способе, поскольку рабочий агент полностью обтекает поверхность зерна. Такой способ подведения теплоты является наиболее эффективным с точки зрения использования поверхности контакта. Площадь контакта поверхности зерен при конвективном способе Fα будем считать равной геометрической поверхности FГ зерен и будем считать ее равной единице, то есть FГ= Fλ =1 [7]. При контактном теплообмене площадь поверхности контакта двух твердых фаз зерна и поверхности подогревателя значительно сокращается, поскольку зерна имеют овальную или шаровую поверхность. При столкновении зерен с плоской поверхностью, которую имеют большинство нагревательных устройств, площадь поверхности контакта сводится к точке или линии (при продольном контакте зерна с поверхностью (рис. 1а)). По данным Аэрова М.Е., площадь поверхности контакта стальных шариков составляет меньше одного процента общей площади поверхности шара [1]. В этом случае можно считать, что площадь поверхности контакта не менее чем в десятки и сотни раз меньше, чем при конвективном подводе теплоты, то есть поверхность контакта фаз при кондуктивном способе подвода теплоты составляет Fλ=(0,1…0,01)Fα. При другой форме поверхности контакта (овальная, округлая) существенного влияния на величину площади контакта фаз с зерном нет (рис. 1б). При контакте между зернами количество точек теоретически составляет 6…12 (рис. 1в) [1], то есть это не может значительно изменить величину площади контакта, которая значительно меньше общей геометрической площади поверхности зерен. Таким образом, площадь поверхности контакта фаз при подведении теплоты к зерну контактным (кондуктивным) спосо-

бом значительно меньше, чем при конвективном, что значительно ограничивает эффективность нагревания при теплопроводном способе, то есть снижает ее в десятки и сотни раз. Второй составляющей уравнений (1) и (2) является время контакта фаз τ. При конвективном способе его можно считать таким, которое отвечает общему времени обезвоживания, а при кондуктивном имеет место точечный контакт с очень ограниченным временем контакта фаз. Потому применение способа нагрева зерна с помощью т ак называемых рот ационных термосифонных (рис. 8) и других кондуктивных подогревателей с увеличенной скоростью вращения только снижает количество подведенной теплоты за счет уменьшения времени контакта фаз [2, 3, 5]. При отсутствии конвекции при теплопередаче коэффициенты α и λ находятся в соотношении

(где r – гидравлический радиус зерновки). В одинокой зерновке с эквивалентным гидравлическим радиусом rе, которая нагревается или охлаждается, устанавливается определенный градиент температуры вдоль радиуса. Время полного прогревания зерна и полного выравнивания температуры можно определить по формуле [1, с. 434]

где сП = 1000 Дж/(кг•К) – теплоемкость рабочего агента; сП =1,2 кг/м3 – плотность рабочего агента;

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

технологии СУШКи rе = 0,002 м – гидравлический радиус зерна; λ =0,6 Вт/(м•К) – теплопроводность рабочего агента. а) В данном случае время нагревании зерна определяется при условии повышения теплоты по всей геометрической поверхности зерна, что происходит при конвективном теплообмене. При условиях контактного подведения энергии время нагревания, если считать его пропорРис. 1. Контакты зерна: циональным площади поверхности, а) с плоской поверхностью нагревания; тоже будет в десятки раз меньше, не б) с круглой поверхностью нагревания; говоря уже о равномерности нагрева в) контакты между зернами по объему зерна. Все изложенное обобщается теоремами Кондратьева Г.М. Рассматривая (м2/с) зерно как бесконечный цилиндр для аналитического определения темпе(вторая теорема Кондратьева ратуры зерна и можно использовать Г.М.), то есть от физических свойств формулу θ [6] тела λ, с, ρ. при значениях

Коэффициент пропорциональности К зависит от формы и геометрии ческих размеров тела. Для всех режимов охлаждения В соответствии с первой теоремой нагревания: относительная скорость охлаждения (темп охлаждения – τ, с) однородного ; и изотропного тела при конечном снижении коэффициента теплоотда- где tc – средняя по объему темперачи α пропорциональна этому коэффи- тура тела, °С; циенту теплоотдачи α и поверхности tp – температура среды (жидкости, тела Fα и обратно пропорциональная газа); его теплоемкости С m – темп (скорость) охлаждения, с. Это дает возможность экспериментально определить время нагревания (охлаждения), теплофизические свойства веществ, коэффициенты теплоотдачи и т.д. – коэффициент Рассмотрим еще одну составляюгде щую уравнений (1) и (2) – разницу неравномерности распределения тем- температур. При конвективном тепературы внутри тела θV и зависит от плообмене происходит одновременно условий охлаждения или нагревания испарение влаги с поверхности зерна, поверхности тела θF. то есть имеет место одновременное При этих условиях, когда число высушивание зерна, что способствует увеличению градиента влаги внутри зерна и эффективности обезвоживания вообще. теплообмен рассматривают как При контактном подведении внешнюю задачу (практически число теплоты влага отводится очень Био Bi<0,1) коэффициент ψ=1. ограниченно и для ее извлечения При Bi → ∞ (или α → ∞) темп тоже нужно подвести рабочий агент, охлаждения становится пропорцио- что связано со вспомогательными нальным коэффициенту температу- затратами [4]. Подведение теплоты ропроводности излучением в глубину слоя зерна (и

б)

в)

зерен тоже) проблему интенсификации удаления влаги также не решает и нуждается во вспомогательной обдувке обрабатываемого зерна рабочим агентом [6]. Перечисленные обстоятельства не способствуют удалению влаги из зерна, но способствуют увеличению неоправданных затрат энергии на обезвоживание, то есть кондуктивное высушивание зерна как самодостаточный способ обезвоживания нецелесообразно и его используют очень ограниченно. Разница температур между двумя фазами тепловлагопереносом может быть значительно увеличена только при конвективном способе, поскольку поверхность зерен одновременно охлаждается благодаря испарению влаги с поверхности зерна. Разберем еще одну составляющую уравнений (1) и (2): коэффициенты пропорциональности – теплообмена α и температуропроводности λ. Коэффициент теплоотдачи при газовой среде изменяется в границах α = 10…50 Вт/(м2•К), а коэффициент теплопроводности для воздуха 0,02…0,03, зерна – 0,4…0,5 Вт/(м•К). Отношение Вт/(м•К), хотя не меньше, чем коэффициенты теплообмена, но только при условии тесного контакта зерна с поверхностью нагрева, что очень ограничено временем. Разница температур между теплоносителем и зерном зависит в основном от температуры рабочего агента (50…350)°С, которая является

технологии СУШКи очень значительной, поскольку при одновременном испарении влаги с поверхности зерна его температура не увеличивается (І период сушки). Температура греющей твердой поверхности при кондуктивном нагреве не может превышать предельно допустимую температуру зерна — 38…65°С, то есть эффективная разница температур при кондуктивном способе значительно меньше. Элементарное сравнение двух типов уравнений (1) и (2) и справочных данных о характеристиках зерна и зерновой среды позволяют утверждать, что кондуктивный подвод теплоты не только нецелесообразен, поскольку эффективность нагревания не только в десятки и сотни раз меньше, но и невозможен без объединения с конвективным. Можно утверждать, что предложения для нагревания зерна устройствами из тепловых труб или термосифонов (рис. 7, 8) не только нецелесообразны, но и невозможны как типовые устройства [2, 3]. В связи с вышеизложенным появляется вопрос об использовании нисходящих и восходящих режимов сушки. Основным преимуществом восходящих режимов (от более малого к большему) считают то, что в первой зоне зерно имеет большую влажность и меньшую термостойкость, соответственно и температура рабочего агента должна быть меньшей, а во второй зоне при меньшей влажно сти и большей термостойкости его можно нагревать рабочим агентом с увеличенной температурой. Это все правильно, но при этом нужно учитывать, что при контакте рабочего агента с зерном происходит не только нагревание (подвод тепла), но и охлаждение (отвод тепла) благодаря испарению влаги и зависит от соотношения этих одновременно протекающих процессов, которые определяются влажностью зерна и температурой (относительной влажностью) рабочего агента. Основой выбора режимов должно быть соблюдение предельной температуры нагрева зерна, или еще иначе – соотношение коэффициентов теплообмена α и массообмена β. Это дает основание утверждать,

что надлежащее качество зерна при сушке можно сохранить как при нисходящем, так и при восходящем режимах. Невзирая на приведенные теоретические принципы теплообмена и хорошо известные характеристики зерна и рабочего агента, есть множество публикаций, которые пренебрегают этими общеизвестными положениями и безосновательно рекомендуют будь-то энергоэффективные, экологически безопасные устройства для сушки и нагревания зерна, которые основаны на кондуктивном методе подвода тепла: теплоутилизатор на тепловых трубах, термомеханический агрегат, автономная система охлаждения силосов и т. п. [2, 3, 5]. Подогрев или охлаждение зерна в плотном непродуваемом слое зерна можно продемонстрировать (рис. 1а и 1б). Из рисунков видно, что, невзирая на форму поверхности нагревателя, имеет место точечный контакт, при котором эффективность теплопередачи снижается на два порядка, то есть в сотни раз, не говоря уже о технических сложностях воплощения этих средств в производство, если бы это вообще было возможным. Контакт между отдельными зернами тоже точечный, но этих точек более 9…12 [1, 6]. Поскольку эффективность нагрева этим способом незначительна, то для всех типов теплообменников обычно увеличивают время контакта фаз, что не способствует повышению эффективности сушки. Невзирая на низкие значения коэффициентов теплообмена у воздушных теплообменников типа «газ-газ» (α = 10…50 Вт/(м2•К)), их все-таки широко используют при утилизации отработанного рабочего агента, а также при использовании топочных газов для нагревания и охлаждения зерна [4, 6, 8]. Схемы некоторых устройств для нагревания и охлаждения зерна с использованием топочных газов для получения экологически чистого сушильного агента и утилизации использованного сушильного агента приведены на рис. 2, 3, 4, 5, 6. Низкие значения коэффициентов теплоотдачи в этих устройствах

компенсируются значительной разницей температур. Одним из универсальных следует считать предложение польской фирмы ARAJ по использованию нагревателей теплогенератора PGA тепловой мощностью 16...2088 кВт с расходами воздуха — 1100...14000 м 3/год, газа — 1,9...234,9 м3/ч, жидкого топлива (1,7...211,4 л/ч) или электрического подогревателя мощностью 0,5...0,65 кВт и массой 80...3500 кг. В теплогенераторе есть горелка итальянского производства Riella, камера сгорания, вентилятор, теплообменник для нагрева воздуха и устройство для выхода воздуха. Других характеристик для него не приводится. Из рекламного проспекта следует, что предлагаемый кожухотрубный теплообменник может быть только типа «газ-газ» любой конструкции. Поскольку коэффициенты теплопередачи для такого типа теплообменников незначительные (K = 10...50 Вт/(м2ּК)), то эффективный нагрев чистого воздуха обеспечивается значительной разницей температур топочных газов tT и воздуха tП при постоянной площади теплообмена F, т.е. Q = KF(tT – t0). Аналогичные предложения сделаны Сорочинским В.Ф. (ВНИИЗ, Россия) и Карловским машиностроительным заводом (Украина) на сушилке А1-УСШ. В них также низкие значения коэффициентов теплопередачи компенсируется большой разницей температур топочного газа и воздуха Δt=700…800°С. Нагреватель пластинчатого типа «газ-газ» также имеет большую разницу температур (tT – t0), которая в некоторой мере компенсирует низкий коэффициент теплопередачи K, что является основным недостатком этого типа подогревателей (рис. 2) [8]. Тепловентиляционный блок БТА-06 (рис. 3) предназначен для сушки зерна в бункерах активного вентилирования мощностью 0,6 кВт с использованием жидкого топлива, представляет топку, объединенную с вентилятором. Температура нагретого воздуха – 60...75°С, расходы воздуха — (13,8...20,4)ּ10 3 м3/ч.

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

технологии СУШКи

Рис. 2. Пластинчатый теплообменник для нагревания воздуха

Тепловентиляционный блок БТВ-15 (рис. 4) предназначен для сушки зерна чистым воздухом мощностью 1,5 кВт на жидком топливе. В нем в одном блоке размещены камера сгорания 11 и рекуперативный теплообменник 3. Расходы воздуха составляют (18,3...22,8)ּ103 м3/ч при температуре 70...75°С. Есть предложения использовать пар из котельной температурой 138...154°С. Охладитель зерна в псевдоожиженном состоянии 25 т/ч (рис. 5) представляет собой цилиндрическую камеру диаметром 2,6 м и высотой 1,0 м, в которой расположены коаксиально теплообменники и ротор, перемещающий слой зерна от загрузочного 5 к разгрузочному 10 отверстиям. Охлажденный воздух подают от передвижной холодильной установки. Установку можно использовать для нагревания зерна, заменив холодильную установку на подогреватель. Есть предложения для утилизации отработанного воздуха использовать теплообменники на тепловых трубах или сифонные теплообменники [2, 3, 5]. Схема элемента такого теплообменника приведена на рис. 6. Внутри герметической трубы находится низкокипящая жидкость, которая обычно используется в

Рис. 3. Схема тепловентиляторного блока БТВ-06 1 – камера сгорания; 2 – фотодатчик; 3 – корпус вентилятора; 4 – теплоизоляция; 5 – рабочее колесо вентилятора; 6 – пульт управления; 7 – электродвигатель вентилятора; 8 – система топливоподачи; 9 – регулирующая заслонка

Рис. 4. Схема тепловентиляторного блока БТВ-15 1– регулирующая задвижка блока; 2 – конфузор; 3 – теплообменник; 4 – дымовая труба; 5 – диффузор; 6 – вентилятор блока; 7 – станина; 8 – патрубок; 9 – регулирующая задвижка камеры сгорания; 10 – вентилятор камеры сгорания; 11 – камера сгорания; 12 – пульт управления с системой подачи топлива

холодильных установках (аммиак, фреоны и т.п.), но может быть и вода, если снизить давление внутри трубки не менее чем до 0,1 атм (0,01 МПа), при котором вода могла бы кипеть, то есть превращаться в пар при температуре около 50°С, что приблизительно отвечает температуре отработанного сушильного агента. Механизм переноса теплоты в тепловых трубах изложен А.В. Лы-

ковым [6]. По А.В. Лыкову кипение теплоносителя внутри тепловой трубы имеет значительные преимущества, поскольку коэффициент теплоотдачи при этих условиях при кипении и конденсации составляет α = 8000...10000 (Вт/м2К), то есть в тысячу раз больше, чем для системы „газ-газ”. Перенос теплоты от выпарной (левой) части нагревательной к

технологии СУШКи правой конденсирующей (охлаждающей) происходит почти без потерь и имеет глубокий смысл для переноса теплоты на значительное расстояние. Однако с обеих сторон теплообменной трубы происходит внешний теплообмен между поверхно стью тепловой трубы и газом (воздухом), при котором коэффициенты теплообмена, как и в предыдущих предложениях α = 10...50 Вт/(м 2К). То есть использование принципа повышения эффективности и переноса теплоты испарением и конденсацией в этом устройстве не имеет никакого физического смысла, поскольку при этом теряются все преимущества, которые добыты внутренним переносом теплоты выпариванием и конденсацией. Площадь теплообмена при этом увеличивается вдвое. Суть работы тепловой трубы сводится к тому, что выпаривание жидкости внутри трубки (левая часть) происходит из капиллярнопористого фитиля. Образованный пар переходит в холодную зону (правая часть), где он конденсируется. Конденсат возвращается в выпарную часть таким же путем, то есть процесс повторяется. Термосифоны отличаются от тепловых труб тем, что фитиль у них отсутствует, а перенос теплоты происходит только за счет выпаривания и конденсации жидкости. Для повышения эффективности, то есть для уменьшения теплового сопротивления, тепловые трубы должны быть изготовлены как можно более тонкими – из материала со значительной теплопроводностью (латунь и пр.). Фитиль изготовляют из ткани, войлока и шлака или даже в виде канавок в оболочке. Фитиль работает как капиллярный насос, который переносит жидкость из конденсатора в испаритель, и теплота передается, благодаря конденсации пара, образовавшегося в испарителе, в конденсатор. Основным показателем качества трубок считают их надежность (герметичность и пр.). Соотношение между длиной испарителя и конденсатора может быть разным. Тепловая трубка имеет большую теплопроводность,

чем любой металл. Преимущества трубок лучше используются тогда, когда они тонкие и длинные (длинный цилиндр, вытянутая тонкая пластинка, и т.п.), то есть передают теплоту на значительное расстояние. При наличии перегородки с толщиной δ использование тепловых труб становится проблематичным, поскольку расстояние между горячим и холодным теплоносителем незначительно. Предлагается также конструкция аппарата с ротационным термосифоном (РТС). В этом аппарате, по утверждению разработчиков, организовано Рис. 5. Схема охладителя зерна в псевдоожиодновременное тепловое и женном слое при конвективно-кондуктивном механическое влияние на теплоотводе 1 – корпус; 2 – ротор; 3 – воздушный патрубок; продукт непосредственно 4 – привод ротора; 5 – приемный бункер; теплопередающим органом 6 – питатель; 7 – кольцевые теплообменные 2, которым является поверхканалы; 8 – воздухораспределительная решетность теплообменника. ка; 9 – воздушная камера; 10 – разгрузочный патрубок; 11 – люк; 12 – воздухопровод; На основе теплообмен13 – регулирующая задвижка ной трубки построена система подогревателей для зерна и воздуха. Поскольку блочная сушилка на тепловых трубах предназначена для нагревания зерна в непродуваемом слое, то о ее целесообразности, по от м еч е н н ы м п р и ч и н а м , не может быть и речи. На рис. 6 приведено т акже предложение [2, 3] аппарата для «термообработки зерна с рот ационным термо сРис. 6. Схема аппарата с ротационным термосифоном 1 – корпус; 2 – конденсатор; 3 – парогенератор; ифоном» (терминология 4 – привод авторов), что представляет собой вращающуюся теплообменную трубку с подогревателем вращения или углом наклона к (конденсатором) 2 для подогрева горизонту. зерна кондуктивным способом (рис. 6). Не говоря о неявно выраженном Выводы непродуктивном способе подве1. Показано, что эффективность дения теплоты к нагревательной целенаправленного использования части термосифона, кондуктивный кондуктивного способа подведения способ невозможно осуществить теплоты при нагревании, охлаждев конденсационной части даже с нии, обезвоживании зерна, как и развитой поверхностью нагрева любой сыпучей среды, теоретичепо приведенным выше причинам, ски не доказано, нецелесообразно а тем более увеличить его эффек- с практической точки зрения и тивность изменением скорости неоправданно экономически.

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

технологии СУШКи 2 . П р и ко н с т ру и р о ва н и и устройств для обезвоживания зерна нужно пытаться уменьшить влияние малоэффективного и опасного контактного подведения теплоты к зерну и исключить по возможности из сушилок устройства с высокой температурой, которые имеют контакт с зерном. 3. Наибольшей эффективности подведения теплоты можно достичь, используя надлежащее соединение основных факторов влияния – разницы температур, площади и времени контакта поверхности фаз и коэффициентов теплообмена.

Литература 1. Аэров М.Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным кипящим зерновым слоем / М.Э. Аэров, О.М. Тодес. – Л.: Химия, 1968. – 512 с. 2. Бурдо О.Г. Новые принципы термообработки зерна / О.Г. Бурдо, О.В. Зыков, С. Гайда // Научные труды ОДАХТ. – Одесса: 1999. – Вип. 20. – С. 223-229. 3. Гайда С. Утилизация тепла в сушильных установках / С. Гайда, А.В. Зыков, Айда Амор // Научные труды ОДАХТ. – Одесса: 2001. – Вип. 21. – С. 52-55. 4. Жидко В.И. Зерносушение и зерносушилки / В.И. Жидко, В.А. Резчиков, В.С. Уколов. – М.: Колос, 1982. – 239 с. 5. Зиков О. Використання теплосифонних утилізаторів / Зерно і хліб, 2001. – № 1. – С. 42-43. 6. Лыков А.В. Тепломассообмен / Справочник. – М.: Энергия, 1971. – 560 с. 7. Остапчук М. Треба знати про шляхи зменшення енергозатрат та підвищення екологічності сушіння зерна// Зерно і хліб, 2005. – № 4. – С. 16-17. 8. Сорочинский В.Ф. Повышение эффективности конвективной сушки и охлаждение зерна на основе интенсификации тепломассообменных процессов. Автореферат дис. докт. техн. наук. – М.: МГУПП, 2003. – 39 с.

Принципы определения коэффициентов теплообмена при сушке зерна Гончарук А.А., Одесская национальная академия пищевых технологий Тастанбеков С.Т., Алматинский технологический университет

Для определенных режимов сушки, нагрева, охлаждения зерна используют уравнения баланса массы, энергии кинетики и равновесия. Использование этих уравнений зависит от численных значений коэффициентов тепло- и массообмена, которые, в свою очередь, в значительной степени зависят от химического состава и физических свойств отдельных зерновок, состояния слоя зерна, начальных и граничных условий на входе и выходе из слоя и пр. Рассмотрены методы определения кинетических коэффициентов при использовании уравнений теплового и материального баланса. Основной задачей определения режимов сушки зерна и размеров сушильных камер является расчет соотношений расходов зерна и сушильного агента при определенных состояниях слоя зерна: плотный, взвешенный и др. [1, 4]. Основными уравнениями, используемыми для расчета, являются уравнения материального и энергетического баланса, кинетики и равновесия,

вытекающие из трех принципов термодинамики [1, 4, 5]. В эти уравнения входят кинетические коэффициенты теплообмена α и массообмена β, без которых невозможно определить численные значения переноса энергии и массы в процессе нагревания, охлаждения и обезвоживания зерна. Несмотря на значительное количество исследований у нас и за рубежом, этот вопрос однозначно до сих пор не решен [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]. Как известно, наименьшие значения коэффициенты теплообмена имеют место при охлаждении и нагревании газами – 10-50 Вт/(м2•К), затем водой (жидкостями) – 200-10000, при кипении воды – 50010000 и конденсации – 4000-15000 Вт/(м2•К) [5]. Это свидетельствует о том, что наименее эффективным является нагревание воздухом (газами), что, к сожалению, имеет место и в зерносушении, и это необходимо учитывать при исследовании процессов нагрева и сушки зерна. По данными [4, 7], коэффициент теплообмена при сушке зерна изменяется в значительно боль-

шем диапазоне α = 29-140 Вт/(м2•К), что, очевидно, свидетельствует о частичном влиянии испарения с поверхности зерновки на процесс теплообмена. В то же время, коэффициент α при нагревании металлических поверхностей не превышает 40 Вт/(м2•К). Основными экспериментально определяемыми характеристиками зерна и зерновой массы, которые определяют все остальные вычисляемые аналитически, являются размеры зерен (длина, ширина и толщина), массы 1000 зерен натуры (объема массы зерна) и плотность зерновок [2, 3]. Поскольку зерно является биологическим объектом, то и его основные характеристики имеют неоднозначный вероятностный характер, что определяет и неоднозначный характер всех остальных производных характеристик. Например, длина зерна пшеницы находится в пределах 4,2-8,6 мм; ширина – 1,6-4 мм, толщина – 1,5-3,8 мм, плотность – 1,2-1,5 кг/м3, натура ρ = 0,7-0,83 кг/м3 [5]. Данные других источников [1, 2, 3]

технологии СУШКи существенно не отличаются. Надо полагать, что и новые сорта зерна пшеницы будут иметь основные характеристики, которые укладываются в указанные пределы. Кроме того, на свойства зерна и зерновой массы оказывают существенное влияние влажность и температура, а на зерновую массу в отдельности – ее составляющие, т.е. соотношение сухого вещества, воды и воздуха [3]. Например, ТФХ пшеницы при влажности зерна 14-25% и температуре 15-30°С изменяются в пределах: теплоемкость с = 1300-2200 Дж/(кг•К); теплопроводность λ = 0,40,7 Вт/(м•К); температуропроводность α = (0,5-0,7)•10-8 м2/с; плотность ρ = 1200-1300 кг/м3; ρ0 = 600-800 кг/м3; коэффициент диффузии влаги αm = (0,378-0,033)•10-8 м2/с. Сравнительные характеристики сухой части зерна и взаимодействующих составляющих зерновой среды, т.е. воды и воздуха, приведены в табл. 1 [1, 2, 3, 6, 7]. По данным Гинзбурга А.С. и других исследователей, максимальное значение коэффициента температуропроводности зерна соответствует его влажности – 18-20%. Сложность определения ТФХ зернопродуктов состоит в том, что все эти характеристики изменяются в процессе хранения и переработки в связи с изменением влажности, температуры, плотности, объемной массы, размеров частиц, плотности укладки и пр. То есть фактически или практически ТФХ в этих условиях не определяется. Вместе с тем, эта сложность является до некоторой степени надуманной, поскольку, по литературным данным, погрешность определения ТФХ лежит в пределах 7-10%. Более значительные ошибки обнаруживаются в процессе измерения ТФХ. Чудновский А.Ф. [1] утверждает, что если пористость зернистого

продукта 50%, то ТФХ определяются свойствами твердого скелета, состоящего из отдельных зерен. Бобнова Н.А., Дегтяренко Г.Н. и Егоров Г.А. [4] установили, что теплоемкость единичной зерновки и слоя зерна не различается. Однако если принять, что скважистость составляет 40%, то теплоемкость зернового слоя вычисляется по уравнению:

Дж/(кг•К), т.е. если скважистость незначительная и влажность зерна небольшая, то с утверждением авторов следует согласиться. Данные по теплопроводности слоя зерна и отдельной зерновки также противоречивы. Так, по данным [2], теплопроводность слоя зерна пшеницы при влажности 20% и температуре 20°С λсл = (0,08-0,15) Вт/(м•К) и для отдельной зерновки λз = (0,45-0,65) Вт/(м•К). Теплоемкость с = (1,6-2,2) кДж/(кг•К), температуропроводность слоя αсл = (0,0750,08)•10-8 м2/с, зерна αз = 0,185•10-8 м/с. По данным [6], при тех же условиях λсл = (0,115-0,142) Вт/(м•К) λз = (0,45-0,6) Вт/(м•К). Заметим, что ТФХ составляют для: сухого вещества – ссв = 1448 ± 52 кДж/(кг•К); λсв = 0,12 Вт/(м•К); ρсв = 1348 кг/м3; αсв = 6,5 м2/с; воды – св = 4200-4300 кДж/(кг•К); λ в = (0,6-0,7) Вт/(м•К); ρ в = 1000 кг/м3; воздуха – с = 1000 кДж/(кг•К); λ = (0,02-0,03) Вт/(м•К); ρв = 1,2 кг/м3. ТФХ сухого вещества определяют расчетным методом на основании законов Дюлонга, Пти, Коппа и известного химического состава

Таблица 1. Сравнительные ТФХ сухих веществ, воды и воздуха Характеристики

Сухое вещество зерна

Вода

Воздух

Плотность ρ, кг/м3

1200-1500

1000

1,2-1,25

Удельная массовая теплоемкость с, Дж/(кг·К)

1400-1500

41804300

1000-1050

Теплопроводность λ, Вт/(м·К)

0,10-0,14

0,6-0,7

0,02-0,04

0,5-0,7

1,4-1,9

0,021-0,022

Температуропроводность α·10-8, м2/с

углеводов, белков, жиров и их удельных теплоемкостей по формуле: ; где nі – содержание в зерне белков, жиров и зольных веществ. Удельные теплоемкости химических элементов составляют: O2 = 1042, H = 9630, C = 628, N = 1914 кДж/(кг•К). Суммарные теплоемкости углеводов – 1425, белков – 1564, жиров – 1754, сахарозы – 1423 и клетчатки (С6Н10О5) – 1390 Дж/(кг•К). Однако при высокой влажности и значительной пористости теплоемкость единичной зерновки и слоя отличается более значительно. Например, теплоемкость зерновки при W = 20% составляет 2000 кДж/(кг•К). Тогда теплоемкость слоя зерна при скважистости 30% составит: С = 2000 • 0,7 + 1000 • 0,3 = 1400 + + 300 = 1700 Дж/(кг•К). Исходя из того, что зерновка состоит из сухого вещества, воды и воздуха, ТФХ которых имеют различные значения Ссв ≈ 1500; Своды = 4200; Своз = 1000; λсв = 0,1-0,15 (для слоя); λсв = 0,388-0,700 при W = (525)%; αв = (16,4-19,4)10-8 м2/с; λводы = 0,6-0,7; λвоз = 0,02-0,03; плотности соответственно ρcв = 1200-1500; ρв = 1000; ρвоз = 1,2 кг/м3, можно заранее предположить, что ТФХ отдельных зерновок и слоя зерна определяются в основном составными частями зерна, т.е. средневзвешенными частями сухого вещества, воды и воздуха. Изменения ТФХ в зависимости от влажности обусловлены различными формами и видами связи влаги в зерне как типичном коллоидном капиллярно-пористом материале (до 17% и после 17%) [2]. Температуропроводность характеризует скорость распространения (перемещения) температуры, а обратная ей величина 1/α – инерционные свойства тела, определяются в основном экспериментально. Принципиально коэффициент теплообмена α – Вт/(м2•К) можно определить только из таких соотношений, в которых он органически присутствует, т.е. это числа Ньютона ,

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

технологии СУШКи Стентона

Био

и уравнение

теплоотдачи

Из этих соотношений коэффициент теплообмена определяется таким образом: ;

; ;

Здесь приняты обозначения: F – площадь теплообмена, м2; l – определяющий геометрический размер, м; v – скорость перемещения рабочего агента, м/с; λст, lст – теплопроводность Вт/(м•К) и геометрический размер твердого материала, м; t1 и t2 – начальная и конечная температура рабочего агента или нагреваемого материала. Из последних выражений можно рассчитать, т.е. определить аналитически, коэффициенты теплообмена при условии, что все перечисленные характеристики известны. Для определения α из числа Nu используют обычно методы теории подобия, исходя из того, что α является функцией других параметров, т.е. На основе теории подобия два подобных течения представляют числами подобия в виде зависимости Nu =f (Re, Pr), где число Нуссельта

является определяемым, а числа Рейнольдса

Прандтля определяющими. Обычно зависимость между числами Nu, Re и Pr представляют в виде степенной функции [1, 2, 5] Nu = СRenPrm, где коэффициент С и показатели степеней n и m определя-

ют экспериментально в следующем порядке. Сначала определяют зависимость числа Nu от числа Re при постоянном значении числа Pr, которое определяет физические свойства рабочего агента, т.е. физические свойства рабочего агента считают постоянными. В этом случае в каждом опыте нужно определить скорость рабочего агента и коэффициент теплоотдачи. Логарифмируя последнее уравнение, можно получить ln Nu = ln (C Prm) + n ln Re, из которого, при постоянном числе Pr можно получить прямую линию в координатах ln Re – ln Nu. Показатель степени n характеризует тангенс угла наклона прямой к оси ln Re. При разных значениях свойств рабочего агента, т.е. по числу Pr, можно построить семейство параллельных прямых. Тогда последнее уравнение преобразуем таким образом:

которая, по мнению автора, отображает процесс теплообмена в значительном диапазоне изменения числа Re, постоянных А = 0,27-1,07, n = 0,48-90, которые определены экспериментально. Широко использованы критериальные уравнения в работе Сорочинского В.Ф. [9]: Nu = 0,395 Re0,64 Pr1/3; Nu = 0,515 Re0,85 Sc1/3. Отметим также, что число Re должно определяться скоростью перемещения рабочего агента в порах зерновой среды: ,

которая зависит от коэффициента пористости ε = 0,25-0,628, а также вязкости, плотности, поверхностного натяжения. Коэффициент пористости ε определяет состояние слоя обрабатываемого зерна, что существенно влияет на процессы теплообмена при ln (Nu/Ren) = ln C+m ln Pr. сушке зерна. Использование чисел St и Bi Изображая данные по всем сериям практически не отличается от аналоопытов точками в системе координат гичного числа Nu, но менее удобно. ln (Nu/Ren) – ln Pr и проведя усредИспользование уравнения ненную прямую, найдем показатель степени m при числе Pr, а потом по формуле так же, как , находим постоянную С, которая отсекает отрезок на оси ординат требует измерения влагосодержания W1, W2, температур t1 и t2, на входе и выходе из слоя, площади поверхности контакта фаз F и естественно Таким образом, имея значение составляющих теплоты Q = mρc, т.е. коэффициентов С, n и m, можно также требует знания всех характериоднозначно установить зависимость стик зерна и рабочего агента. Nu = CRen Prm, а затем из соотношеМетодики определения коэффициния ента теплообмена принципиально не отличаются. Необходимо заменить теплообменное число Nu на массокоэффициент теплообмена α [5]. обменное Если принять по литературным , данным число Nu ≈ 10-21,3 [1, 5], эквивалентный диаметр межзерновых а число Прандтля теплообменное на пор lЭ = 0,002 м, λ = 0,02-0,04, тогда массообменное α = 100-200. Наибольшей известностью для . определения α пользуется формула Нестеренко А.В.: При этом . Nu=АRen Pr0,33 Gu0,75 (Т/То)2,

технологии СУШКи Поскольку для газов значения теплового и диффузионного чисел Pr и Pr1 почти одинаковые, то процедура становится более универсальной. Выводы 1. Для определенных режимов сушки, нагрева, охлаждения зерна используют уравнения баланса массы, энергии кинетики и равновесия, которые определяются тремя принципами термодинамики. 2. Использование этих уравнений зависит от численных значений коэффициентов тепло- и массообмена, которые, в свою очередь, в значительной степени зависят от химического состава и физических свойств отдельных зерновок, состояния слоя зерна, начальных и граничных условий на входе и выходе из слоя и пр. 3. Основными базовыми характеристиками отдельных зерновок и слоя являются: размеры зерен, плотность зерен, масса 1000 зерен и натура зерновой массы, которые определяются экспериментально. Все остальные характеристики зерна и зернового слоя устанавливаются аналитически (пористость, плотность укладки, просвет между зернами, площадь поверхности, гидравлический радиус пор, площадь поверхности пор и пр.). 4. Использование чисел подобия для определения кинетиче-

ских коэффициентов сводится к первоначальному определению свойств зерна и зерновой массы, выбору характеристик, определяющих коэффициенты тепло- и массообмена и расчеты их численных значений, т.е. является сложной трудоемкой последовательной процедурой. 5. Каждый из рассмотренных методов определения кинети -

ч е с к и х ко эфф и ц и е н то в и м е е т преимущества и недостатки. Более простой расчетной процедурой можно считать использование уравнений теплового и материального баланса, но они связаны со сложностями выбора точек и способов определения затрат теплоты Q, массы G, а также измерения температур и влажности в выбранных точках зернового пространства.

Литература 1. Аэров М.Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зерновыми слоями / М.Э. Аэров, О.М. Тодес – Л.: «Химия», 1968. – 512с. 2. Гинзбург А.С. Теплофизические свойства зерна, муки и крупы. Справочник / А.С. Гинзбург, М.А. Громов – М.: «Колос», 1984. – 304 с. 3. Гончарук Г.А. Удосконалення процесу миття зерна в комбінованих мийних машинах. Автореф. дис . канд. техн. наук. – Одеса, ОНАХТ, 2007. – 20 с. 4. Егоров Г.А. Влияние тепла и влаги на процессы переработки и хранения зерна. – М.: «Колос», 1973. – 246 с. 5. Исаченко В.Л. Теплопередача / В.Л. Исаченко, В.А. Осипова, А.Е. Сукомел. – М.: «Энергия», 1975. – 458 с. 6. Кожуховский И.Е. Механизация очистки и сушки зерна / И.Е. Кожуховский, Г.Т. Повловский. – М.: «Колос», 1968. – 439 с. 7. Малин Н.И. Энергосберегающая сушка зерна. – М.: «Колос», 2004. – 240 с. 8. Остапчук М. Якi ж чинники впливають на величину коефіцієнта тепловiддачi при ВТО зерна / М.Остапчук, Г.Станкевич, М.Дажикаев // Зерно i хлiб, 2006, №3. – С. 32-33. 9. Сорочинский В.Ф. Повышение эффективности конвективной сушки и охлаждения зерна на основе интенсификации тепломассообменных процессов // Автореф. дис. докт. техн. наук. – 05.18.01 – М.: МГУПП, 2003. – 59 с.

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

ТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ

Комірні шкідники – проблема, яку необхідно вирішувати Федоренко В.П., доктор біологічних наук, директор Інституту захисту рослин УААН

Кажуть в народі: «Не той хліб, що в полі, а той, що в коморі». Але і це не зовсім так. Адже на зібране зерно з нетерпінням чекають численні нахлібники. Це шкідники хлібних запасів – комахи, кліщі, мишоподібні гризуни, птахи (рис. 1). Вони є, були і будуть надзвичайно ненажерливими, завдаючи колосальних збитків, інколи прихованих від наших очей. Щороку в світі від комірних шкідників втрачається стільки зерна, яким можна було б прохарчувати 135 млн. чол., або населення Африки. Що ж робити? Зовсім знищити цих троглодитів неможливо. Але можна вміло знизити щільність популяції шкідників, звівши до мінімуму їхню чисельність і спричинену ними шкоду. Хто ж вони, наші дармоїди? Це понад 400 видів комірних шкідників, у тому числі 115 видів, які виявлено в Україні. Та не лякайтеся такого довгого переліку. Такий набір шкідників ніколи не присутній в одному господарстві. У більшості випадків вам будуть дошкуляти не більше 4-5 видів. Здебільшого в зерні найчастіше трапляються комірний і рисовий довгоносики, вогнівка млинова та хрущаки, гороховий зерноїд. В тому разі, коли зерно запущене, містить багато сміття і має підвищену вологість та ще й гріється, то там обов’язково будуть кліщі, грибоїди. Потенційну загрозу становлять карантинні шкідники, присутні в продовольчих вантажах, імпортованих з інших країн. Якщо не знищувати в зерні комах, вони знищать нас. Висока плодючість і швидкий розвиток забезпечують комірним шкідникам за оптимальних умов надзвичайно швидке збільшення чисельності. Один жук комірного

Рис. 1.

та рисового довгоносиків знищує за своє життя (250-300 днів) до 80 зерен (табл. 1). В зернівці ж проходить увесь цикл розвитку шкідників, а всі продукти життєдіяльності (шкірки, екскременти, сечова кислота тощо) залишаються в зернівці (табл. 2). Враховуючи різноманітний характер шкоди комах і кліщів, у нормативній документації зараз визначено показники стану зерна та зернопродуктів за величиною сумарної щільності зараженості (забруднення) – СЩЗ. За умовну одиницю прийнято еквівалент шкідливості одного жука рисового довгоносика. Коефіцієнт

шкідливості комірних шкідників по відношенню до рисового довгоносика встановлено від 0,05 (хлібні кліщі) до 1,7 (зерновий шашіль). На основі показника сумарної щільності зараженості комахами та кліщами партії зерна класифікують за ступенями, що введено в нормативні документи (табл. 3). Для прогнозу і моніторингу стану популяцій та екологічно-орієнтованого захисту продуктів широкого використання набули феромонні пастки. Застосування феромонів – це посереднє зниження шкідника за рахунок самцевого вакууму, так і рання діагностика зараженого

Таблиця 1. Норми знищення зерна комірними шкідниками за період своєї життєдіяльності Зменшення маси зернівок Вид комах

від імаго за добу, мг

від личинок за період розвитку мг

17,5+1,9

Комірний довгоносик

0,48±0,03

13,8+2,1

Зерновий шашіль

0,89±0,06

7,9+0,6

Малий борошняний хрущак

0,16±0,02

3,6±0,2

Булавовусий хрущак

0,15+0,01

3,3±0,1

Суринамський борошноїд

0,11+0,01

2,3±0,1

Зернова міль

ТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ зерна є необхідною умовою для проведення захисних заходів. Для цього розроблена уніфікована шкала оцінки заселеності зерна пшениці комірними шкідниками. Ця шкала дає можливість у залежності від кількості екземплярів шкідників встановити ступінь заселеності зерна пшениці комірними шкідниками. Ще хотілося б нагадати деякі особливості біології шкідників. Комахи поділяються на дві групи: І. Повністю чи частково розвиваються всередині зерна, утворюючи приховану форму зараження, – довгоносики, точильники, міль, зернівки. ІІ. Розвиваються у міжзерновому просторі або на поверхні продуктів – решта. Надійним способом зменшення чисельності шкідників є проморожування зерна (табл. 4). В основі біологічно орієнтованих захисних заходів проти комірних шкідників є стійкість зерна до них, яку забезпечують склоподібність, твердозерність і наявність покривних плівок. Надійний захист зерна та продуктів його переробки від шкідників можливий лише за дотримання цілого комплексу прийомів. Серед них профілактичні заходи, дотримання встановленого режиму зберігання. Але без застосування інсектицидів на сьогодні обійтися неможливо. Існує три способи дезинсекції: фумігація, волога й аерозольна обробка, для чого використовуються такі препарати, як фосфід алюмінію, алфос, геліофос, фоском та інші препарати, які використовуються для дезінсекції. Газова фумігація як один із найефективніших методів контролю чисельності шкідників рослинної продукції та запасів успішно застосовується в усьому світі. Найбільш поширеним фумігантом до останнього часу був бромистий метил. Однак у зв’язку з рішенням учасників четвертої конференції Монреальського протоколу, яке було підписано 160 країнами, у тому числі й Україною, бромметил було введено до списку речовин, що знищують атмосферний озон, унаслідок чого на застосування цієї речовини накладаються жорсткі обмеження, починаючи з 2005 року.

Таблиця 2. Вплив забрудненості зерна пшениці шкідниками на його хімічний склад і біологічну активність Величина показників при СЩЗ*, екз./кг

Складові

150

Хімічний склад зерна Білок, %

14,5

13,9

13,7**

Ліпіди, %

2,5

2,3

2,2

1,8**

4,5

3,4

3,2**

Нікотинова кислота, мг/кг

63,5

62,3

60,8

57,2

Сечова кислота, мг/100 г

7-9

22-42

34-57

Тіамін, мг/кг

Зміна біологічної активності (на щурах), % до контролю Аланінамінотрансфераза

100

74**

73**

Еритроцити

100

85**

Гемоглобін

100

88**

нирок

шлунку

Підвищення проникності судин Дистрофічна зміна паренхіми: печінки

* СЩЗ — сумарна щільність зараження ** Різниця між дослідом і контролем достовірна при Р<0,05

Таблиця 3. Ступені зараженості шкідниками Ступінь

СЩЗ, екз./кг

Обгрунтування

Вартість втрат зерна менша за вартість дезінсекції. Доцільний прогноз чисельності шкідників

І II

1-3

Вартість втрат зерна однакова з вартістю дезінсекції

III

3,1-15

Вартість втрат зерна вища за вартість дезінсекції. Зерно допускається для прямого використання на продовольчі потреби

15,1-90

Зерно допускається використовувати на продовольчі потреби тільки після додавання до нього чистого зерна

>90

Зерно не можна використовувати на продовольчі потреби

Таблиця 4. Чутливість комірних шкідників до низьких температур Шкідник

Тривалість життя за найстійкішими стадіями при температурі, діб, годин (г) 0

-50°С

-100°С

Комірний довгоносик

-150°С (19 г)

Рисовий довгоносик

(7,5 г)

Хрущак малий борошняний

(5 г)

Чорний малий хрущак

(4 г**)

Коротковусий борошноїд

112

(24 г)

Суринамський борошноїд

(24 г)

Зерновий шашіль

(7 г)

Удавальник-злодій

219

164

Гороховий зерноїд

>404

>260

≈130

Зернова міль

Млинна вогнівка

116

Борошняний кліщ:

486

стадії, що живляться яйця

386

168

50 >500

18 >500

8 330

31 24

Видовжений кліщ Волосистий кліщ: стадіїї, що живляться гіпопус * За температури -2,5°С ** За температури -18°С

Найбільш перспективним замінником бромметилу вважається фосфін. Проте, для карантинного знезаражування плодоовочевої продукції його не застосовували, і режимів фумігації проти відповідних шкідників до останнього часу не розроблено.

Інструкції та методики щодо проведення знезаражування фосфіном передбачають лише рекомендації з дозування препаратів фосфіну і часу експозиції в залежності від температури та виду продукції (шкідника). За таких умов ефективність фумігації не гарантується, що неприйнятно

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

ТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ для карантинного знезаражування. Крім того, ця технологія передбачає довготривалі експозиції – 3-5 діб і більше. Необхідність дотримання режимів фумігації обумовлена одним винятково важливим явищем. Це виникнення резистентності у комах до фосфіну й утворення стійких до препарату популяцій шкідників, причому чутливість комах до препарату може зменшитися у 80-120 разів. Широко розповсюджені види шкідників, які набули такого рівня резистентності, стають більш небезпечними, ніж карантинні. Однією з причин виникнення резистентності у комах вважається неякісне проведення фумігаційних робіт. Розробка та застосування режимів фумігації передбачає постійний контроль над концентрацією фуміганта. Для цього, у разі фосфіну, в основному застосовують індикаторні трубки різних фірм-виробників, а також газоаналізатори марок PhD-Lite або PAC-III. В Україні здебільшого використовують індикаторні трубки, оскільки вартість газоаналізаторів висока – 18-20 тис. грн. Нами було встановлено, що показання індикаторних трубок мають значні відхилення від фактичного значення концентрації (рис. 2) і, відповідно, можуть бути причиною неякісного знезараження. Тому для контролю якості фумігації, і в першу чергу карантинної, слід використовувати сучасні газоаналізатори. Одержано певні результати з можливості застосування таблетованих форм фосфіну для знезараження плодоовочевої продукції від деяких карантинних та інших шкідників, розроблено для них режими фумігації. Слід відзначити, що таблетовані форми фосфіну вимагають у більшості випадків тривалої експозиції – 25-40 год., що не завжди прийнятно для продукції, яка швидко псується. Тому з метою скорочення часу фумігації та підвищення її ефективності позитивні результати одержано в дослідженнях з газоподібним фосфіном. Як видно з таблиці, застосування газоподібного фосфіну дає можливість скоротити час фумігації на 6-12 год., а в деяких випадках у 4 рази.

Рис. 2. Порівняння показників концентрації фосфіну, визначених за допомогою індикаторних трубок і газоаналізатора PHD-LITE

Серед недоліків фосфіну найбільш визначальним, особливо при підвищених концентраціях, є так званий «наркотичний ефект». Разом з тим, результати досліджень дають привід переглянути існуючий погляд на це явище як на причину зниження ефективності фумігації, оскільки відновлення життєдіяльності комах є тимчасовим і відзначається при обліках до 3-4 діб, а в подальшому ці особини в більшості гинуть, що, відповідно, відбивається на показниках ефективності (рис. 3). Важливою проблемою, як у світовому масштабі, так і в Україні, є

знезараження деревини, і в першу чергу пакувального матеріалу. Попередні дослідження можливості фумігації деревини фосфіном проти нематод показали, що препарат проникає у товщу бруска деревини розміром 14х10 см і викликає загибель нематод, але для цього необхідні тривалі експозиції – 144-205 год. Для скорочення експозиції необхідно провести подальші дослідження. Крім фосфіну досліджували також можливість застосування фтористого сульфурилу – фуміганта, який останнім часом викликає у дослідників підвищену зацікавленість як можливий замінник бромметилу.

Рис. 3. Динаміка загибелі імаго комірного довгоносика за днями обліків протягом 14 діб

ТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ За результатами досліджень можна стверджувати про високі фумігаційні властивості цього препарату проти імаго, лялечок і гусениць комах, які в багатьох випадках виявилися кращими, ніж у фосфіну. У фтористого сульфурилу не спостерігали явище «наркотичного ефекту», результати фумігації більш стабільні й передбачувані, ефек-

тивність досягається при значно коротших експозиціях (2,67-5 год.), ніж у фосфіну (6-24 год.). Крім інсектицидних була встановлена наявність у фтористого сульфурилу також і фунгіцидних властивостей. Оцінено ефективність дії фосфіну, а також суміші фосфіну з вуглекислим газом (табл. 5).

В Інституті захисту рослин вивчено вплив газоподібного азоту на комірних шкідників при зберіганні зерна пшениці. Встановлено, що при витісненні атмосферного повітря із зернової маси газоподібним азотом зерно краще зберігається, не заселяється і не пошкоджується шкідниками.

Таблиця 5. Ефективність дії фосфіну з вуглекислим газом Режими фумігації температура, °С

Смертність шкідників за годинами обліку, %

норма витрати, г/м3

східна плодожерка

Ступінь пошкодження плодів на 30 день, %

РН3

СО2

ДКГ часограми

288

100

9,4

120

288

100

9,4

140

288

100

9,4

144

86,7

91,3

140

144

100

3,1

комірний довгоносик

Контроль

3,1

Насекомым не скрыться даже в зерне Закладной Г.А., доктор биологических наук, ГНУ ВНИИЗ Россельхозакадемии Саулькин В.И., кандидат технических наук, НВФ «Биомер-С»

Вредные насекомые – бич для хранящегося зерна. Нами экспериментально установлено, что прирост суммарной плотности зараженности (СПЗ) зерна пшеницы на величину 10 экз./кг влечет за собой потерю его массы в количестве 3,4 тонны и недополучение муки в размере 4,0 тонны при помоле 1000 тонн зерна. Аналогичный прирост СПЗ риса-зерна приводит к уменьшению выхода целого ядра в количестве 6,3 тонны при переработке в крупу 1000 тонн риса. Поэтому важнейшая задача в борьбе с потерями зерна – как можно раньше выявить присутствие насекомых в зерне, до того, как они успели размножиться и нанести экономически значимый ущерб. Традиционный метод определения зараженности зерна, обозначенный в действующем ГОСТ 13586.6-93, предусматривает ручной отбор точечных проб, составление объединенных проб, выделение средних проб массой по 2 кг, просеивание их на решетах, выделение и идентификацию и подсчет вредителей с последующим расчетом СПЗ.

Чтобы выполнить требования Сегодня мы можем сообщить, указанного стандарта, например, что основная часть этой программы для насыпи зерна в типовом складе завершена. размером 60х20 м, необходимо продеДля этого потребовалось: лать следующие операции: отобрать - выполнить цикл экспериментальскладским щупом по определенной ных исследований в лабораторных, схеме 72 точечные пробы; составить стендовых и производственных шесть объединенных проб общей условиях по выявлению закономермассой не менее 12 кг; выделить из ностей миграции и распределения них шесть средних проб массой по 2 насекомых в зерновой массе; кг каждая; просеять средние пробы; - испытать различные конструкции ловуразобрать сходы и проходы решет; шек насекомых и приманок в них; определить видовой и численный - определить зависимость ухода состав вредителей; рассчитать СПЗ. насекомых из зерна в ловушки от Кому «посчастливилось» передвиразличных факторов; гаться по насыпи по колено в зерне в - разработать математические модели складах с тяжелыми металлическими перерасчета количества попавших щупами и ведрами, наполненными в ловушку насекомых в стандарзерном, чтобы проделать описанные тизированную единицу измерения выше манипуляции, тот знает, что зараженности - «экз./кг»; это за адский труд. Лучше всего это - разработать методику анализа; ежедневно познаёт женский лабо- - ввести метод в нормативные дорантский корпус ПТЛ предприятий. кументы; Мы поставили задачу избавить - наладить промышленный выпуск их от этих мук. И, в первую очередь, технического средства - индикаисключить трудоемкую операцию тора зараженности насекомыми– отбор точечных проб зерна и семян вредителями сыпучего сельскохов складах и элеваторах. А, во-вторых, зяйственного сырья (ИЗС-У). значительно усилить достоверность и Сегодня этим устройством польчувствительность определения. зуются десятки предприятий России,

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

ТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ

Рис. 1. Схема ловушки типа «Лозар»: 1 – шнур; 2 – зона улавливания; 3 – «барьер»; 4 - приманка

осуществляющих хранение зерна насыпью. Индикатор ИЗС-У представляет собой: - набор из 14 ловушек типа «Лозар» (рис. 1 и 2); - штанги с обоймой и рукоятью для погружения ловушек в контролируемую массу зерна, семян (рис. 3); - комплекта НТД. Всё уложено в легкий переносимый контейнер (рис. 4). В состав НТД входят «Паспорт, Техническое описание и Инструкция по эксплуатации» и «Технология обнаружения, контроля, оценки и прогноза зараженности насекомыми-вредителями запасов зерна, семян и комбикормов без отбора проб – с помощью ловушек типа «Лозар» (методические указания)». Операция по определению зараженности сводится к установке ловушек на поверхности зерновой массы в складах, силосах элеваторов, на площадках и в других местах его хранения. Спустя пару дней подсчитывается количество насекомых, попавших в ловушку. Вся работа с ИЗС-У при оценке зараженно сти зерна в типовом

Рис. 3. Штанги (в сборе) ИЗС-У: 1 – рукоятка; 2 – звенья; 3 - обойма

Рис. 2. Ловушка типа «Лозар» (внешний вид)

складе занимает не более одного человеко-часа. В октябре 2007 года мы провели демонстрационные испытания ИЗСУ в четырех хозяйствах Краснодарского и Ставропольского краев на 24 партиях зерна, хранящегося в складах и под навесами. В этот период температура зерна была в пределах от 28ºС до 30ºС. Специалисты хозяйств, ссылаясь на собственные обследования традиционным методом, не предполагали наличия насекомых в анализируемых партиях зерна (во всех, кроме двух) Результаты нашей работы представлены в табл. 1 и 2. Можно заметить, что с помощью ИЗС-У было обнаружено наличие зараженности зерна насекомыми в 21 партии. Только три партии оказались свободными от насекомых. При этом СПЗ колебалась в разных партиях от 0,02 экз./кг до 37,6 экз./кг. В одиннадцати партиях зерна СПЗ была настолько низкой (от 0,02

Рис. 4. ИЗС-У упакован в легкий контейнер

до 0,4 экз./кг), что не могла быть выявлена традиционным методом. ИЗС-У позволяет обнаружить одного насекомого в 20 кг зерна. Таким образом, в части эффективности процесса обнаружения зараженности зерна насекомыми с использованием ИЗС-У и несравненно более высокой чувствительности метода комментарии, как говорят, излишни. Среди других достоинств ИЗС-У следует отметить потрясающее (в десятки раз) уменьшение трудоёмкости анализа по сравнению с традиционным методом, предусматривающим отбор точечных проб зерна. Использование ИЗС-У – это совсем новый, более высокий техни-

ТЕХНОЛОГИИ ХРАНЕНИЯ ко-технологический уровень анализа зерна и семян на зараженность. В заключение отметим, что метод определения зараженности насекомыми зерна и семян без отбора точечных проб предусмотрен следующими нормативными документами: Инструкция по борьбе с вредителями хлебных запасов; ГОСТ 12045-97. Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения заселенности вредителями; ИСО 16002:2004. Хранящиеся зерновые и бобовые. Руководство по обнаружению заражения живыми беспозвоночными с помощью ловушек (Stored cereal grains and pulses – Guidance on the detection of infestation by live invertebrates by trapping); Методические рекомендации МСХ РФ «Хранение зерна и продуктов его переработки, 2006 г.».

Таблица 1. Результаты оценки зараженности хранящегося зерна в октябре 2007 г. в одном из сельскохозяйственных кооперативов Краснодарского края с помощью ИЗС-У Количество жуков, обнаруженных в ловушках, экз.

Средняя плотность зараженСуммарная ности, экз./кг плотность зараженности амбарный зерновой (СПЗ), экз./кг долгоносик точильщик

Культура

Масса партии, тонн

Пшеница

286

0,07

0,1

Пшеница

176

0,03

0,4

0,7

Пшеница

310

0,03

0,5

0,9

Пшеница

0,4

0,3

1,1

Пшеница

150

0,3

1,3

2,7

Ячмень

300

169

13,4

Ячмень

300

569

0,07

37,6

амбарный долгоносик

зерновой точильщик

Таблица 2. Результаты оценки зараженности хранящегося зерна в октябре 2007 г. в трех сельскохозяйственных кооперативах Ставропольского края с помощью ИЗС-У Культура

Масса партии, тонн

Количество жуков, обнаруженных в ловушках, экз.

Средняя плотность зараженности, экз./кг

рисовый долгоносик

малый мучной хрущак

рисовый долгоносик

малый мучной хрущак

Суммарная плотность зараженности (СПЗ), экз./кг

Пшеница

2500

Пшеница

5500

0,05

0,02

Пшеница

0,2

0,1

Пшеница

0,3

0,1

Пшеница

200

0,3

0,1

Пшеница

2500

0,6

0,2

Пшеница

0,6

0,2

Пшеница

0,7

0,3

Пшеница

0,8

0,3

Зерносмесь

200

0,9

0,4

Пшеница

200

0,9

0,4

Пшеница

200

1,1

0,4

Пшеница

0,3

1,8

Ячмень

350

154

0,2

4,3

1,9

Овес

200

128

1,6

3,2

ИЗС-У – это ранняя и оперативная диагностика состояния зерна! ИЗС-У – это верный путь к своевременному принятию правильного решения! ИЗС-У – это убедительное средство сохранить запасы зерна и семян!

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

НАУЧНЫЙ СОВЕТ

Вплив режимів зберігання на зміну біохімічних властивостей насіння амаранту Євдокимова Г.Й., кандидат технічних наук, Овсянникова Л.К., кандидат технічних наук, Валентюк Н.О., аспірант Одеська національна академія харчових технологій

Амарант є новою для нашої країни культурою. Він привертає до себе увагу дослідників і практиків сільського господарства багатством і збалансованістю білка, високою врожайністю, підвищеним вмістом вітамінів, мінеральних солей. На думку багатьох вчених, у XXI ст. ця рослина здатна зайняти провідне положення не тільки як продовольча та кормова, але також і лікарська культура. Крім того, у зв’язку з очікуваними глобальними змінами клімату на Землі використовування амаранту стане ще актуальнішим завдяки його унікальній особливості пристосовуватися до різних умов навколишнього середовища. Боротьбу з втратами і зниженням споживчих властивостей насіння і зернових продуктів можливо здійснити тільки на основі глибоких знань їхнього хімічного складу і складних біологічних і хімічних процесів, що відбуваються у продуктах, інтенсив-

ність яких залежить від особливостей об’єкта та умов зберігання. Нами проведено дослідження змін біохімічних властивостей насіння амаранту при зберіганні з метою встановлення максимально можливого терміну їхнього збереження без зміни основних показників якості. Зразки насіння амаранту сорту Ультра-92 врожаю 2006 р. у кількості 0,5 кг зберігали в полотняних мішечках в ексикаторах, в яких створювали (за допомогою відповідної концентрації сірчаної кислоти) необхідні параметри відносної вологості повітря (φ= 55% і φ = 75%). Закладене в ексикатори насіння зберігали в холодильній камері при коливаннях температур від +4 до +6°С, у лабораторії при температурі +12-15°С, у термостаті при температурі +25°С. Тривалість зберігання складала 12 місяців. Перед закладанням насіння на зберігання, а також через кожні 3 місяці в зразках насіння загальноприйнятими методиками визначали вологість, вміст

крохмалю, клітковини, зольність, «сирий» жир і його якість, загальний азот (методом Кьєльдаля), небілковий азот (за Барнштейном) [1]. Як випливає з даних, наведених у табл. 1-2, вміст загального азоту при всіх температурних режимах зберігання насіння амаранту практично не змінюється, але спостерігається поступове зниження кількості білкового азоту і білка при відповідному підвищенні вмісту небілкових азотистих сполук. Варто підкреслити, що, за нашими даними, при зберіганні насіння амаранту в умовах понижених температур відносне зменшення вмісту білка відбувається менш інтенсивно, ніж при більш високих температурах зберігання, незалежно від відносної вологості повітря. У процесі зберігання при всіх варіантах температур і відносної вологості повітря спостерігається поступове зниження вмісту крохмалю. Слід зазначити, що при зберіганні амаранту в умовах пониженої тем-

небілкового азоту

білкового азоту

білка

крохмалю

клітковини

золи

жиру

Кислотне число жиру, мг КОН

Кислотність, град. кислотності в спиртовій витяжці

+25

«сирого» протеїну

+15

загального азоту

Масова частка, %

Термін зберігання, міс.

Температура, °С

Таблиця 1. Зміни біохімічних властивостей насіння амаранту в процесі зберігання (φ = 55%)

2,55

15,93

0,96

1,59

9,93

61,42

4,41

3,85

6,45

5,56

2,45

2,54

15,87

0,98

1,56

9,75

61,3

4,45

3,87

6,4

6,15

2,61

2,54

15,87

1,01

1,53

9,56

61,2

4,42

3,88

6,37

8,24

2,98

2,52

15,75

1,03

1,49

9,31

60,7

4,43

3,9

6,24

10,3

3,2

2,53

15,81

1,06

1,47

9,19

59,7

4,4

3,89

6,19

15,96

3,35

2,55

15,93

0,96

1,59

9,93

61,42

4,41

3,85

6,45

5,56

2,45

2,51

15,68

0,99

1,54

9,62

61,2

4,43

3,84

6,3

7,43

2,98

2,52

15,75

1,01

1,51

9,44

4,45

3,89

6,21

10,54

3,41

2,5

15,81

1,03

1,47

9,19

4,43

3,86

6,15

16,82

3,88

2,51

15,68

1,05

1,46

9,12

4,46

3,84

6,1

20,4

4,34

2,55

15,93

0,96

1,59

9,93

61,42

4,41

3,85

6,45

5,56

2,45

2,54

15,87

1,02

1,52

9,5

60,9

4,43

3,87

6,2

9,04

3,06

2,54

15,87

1,06

1,48

9,25

60,1

4,46

3,88

6,15

12,62

3,72

2,55

15,93

1,09

1,46

9,12

59,5

4,42

3,9

6,09

18,6

4,12

2,54

15,87

1,1

1,44

58,8

4,45

3,89

6,03

22,6

4,52

НАУЧНЫЙ СОВЕТ

небілкового азоту

білкового азоту

білка

крохмалю

клітковини

золи

жиру

Кислотне число жиру, мг КОН

Кислотність, град. кислотності в спиртовій витяжці

+25

«сирого» протеїну

+15

загального азоту

Масова частка, %

Термін зберігання, міс.

Температура, °С

Таблиця 2. Зміни біохімічних властивостей насіння амаранту в процесі зберігання (φ = 75%)

2,55

15,93

0,96

1,59

9,93

61,42

4,41

3,85

6,45

5,56

2,45

2,54

15,87

0,99

1,55

9,69

61,23

4,43

3,86

6,17

7,44

3,22

2,53

15,81

1,02

1,51

9,44

4,4

3,85

6,1

10,52

3,6

2,53

15,81

1,05

1,48

9,25

60,1

4,44

3,88

14,2

3,72

2,53

15,81

1,07

1,46

9,12

4,43

3,87

5,92

18,6

3,8

2,55

15,93

0,96

1,59

9,93

61,42

4,41

3,85

6,45

5,56

2,45

2,53

15,81

1,53

9,56

61,12

4,45

3,9

6,02

3,82

2,52

15,75

1,04

1,48

9,25

59,1

4,47

3,87

5,9

14,95

4,2

2,53

15,81

1,06

1,47

9,19

58,7

4,43

3,89

5,64

20,42

4,42

2,5

15,62

1,08

1,42

8,87

57,8

4,45

3,85

5,25

26,3

4,54

2,55

15,93

0,96

1,59

9,93

61,42

4,41

3,85

6,45

5,56

2,45

2,52

15,75

1,02

1,5

9,37

59,2

4,43

3,87

5,84

24,4

4,32

2,53

15,81

1,08

1,45

9,06

58,4

4,44

3,89

5,72

30,56

5,84

2,51

15,68

1,09

1,42

8,87

4,46

3,9

5,2

34,7

6,75

2,5

15,62

1,1

1,4

8,75

56,5

4,45

3,86

38,2

7,15

ператури зниження вмісту крохмалю відбувається менш інтенсивно, ніж при більш високих температурах. При відносній вологості повітря φ = 75% відбувається значне зменшення вмісту крохмалю в процесі зберігання, що пов’язано з розвитком плісеней, особливо при температурі зберігання +25°С. Крохмаль розщеплюється під дію ферментів цвілевих грибів, що розвиваються [2]. Насіння амаранту відрізняється високим вмістом клітковини (4,44,47%). З даних табл. 1-2 випливає, що при всіх температурних режимах вміст клітковини практично залишається до 12 місяців зберігання на рівні контролю. Це, безумовно, можна розглядати як позитивний ефект з погляду харчування, тому що харчові волокна адсорбують різні хімічні, у тому числі канцерогенні речовини, зв’язують і виводять їх з організму. Загальний вміст мінеральних речовин у насінні амаранту вищий, ніж у зерні злаків (3,85-3,9%). У процесі зберігання при всіх температурних режимах у насіннях амаранту вміст мінеральних речовин практично не змінювався, що також можна розглядати як позитивний ефект з погляду харчування. Ліпіди становлять особливий інтерес при зберіганні насіння, оскільки жири швидко псуються, що обумовлює погіршення смаку, появу неприємного запаху, підвищення кислотності й інші небажані зміни.

У період зберігання насіння амаранту змінюється кількість жиру і його якість. Так, після 12 місяців зберігання при температурі +5-25°С і при відносній вологості повітря φ = 55% насіння амаранту мало 6,03% жиру проти 6,45% у вихідному зразку, а після зберігання протягом 12 місяців при температурі +25°С і відносній вологості повітря φ = 75% кількість жиру зменшилася до 5%, очевидно, за рахунок розвитку на насінні мікроорганізмів, головним чином плісеней. Якісні зміни жиру насіння у період зберігання викликаються ліпазою, ліпоксігеназою, мікроорганізмами, а також впливом кисню, який знаходиться в повітрі. Підвищення вологості та температури насіння

у період зберігання активізує всі ці процеси, а, отже, сприяє більш швидкому псуванню насіння. Під дією ліпази відбувається розщеплення жиру на гліцерин і вільні жирні кислоти, що призводить до збільшення кислотного числа жиру (рис. 1). Так, при зберіганні насіння амаранту при температурі +5°С і відносній вологості повітря φ = 55% протягом 12 місяців кислотне число жиру збільшилося з 5,56 до 15,96 мг КОН. За зазначений період кислотне число жиру при даній температурі та відносній вологості повітря φ = 75% збільшилося з 5,56 до 18,6 мг КОН. Накопичення вільних жирних кислот у насінні амаранту не призводить до погіршення його смакових якостей, тому що жир насіння амаранту

Рис. 1. Зміна кислотного числа жиру насіння амаранту в залежності від умов зберігання

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

НАУЧНЫЙ СОВЕТ складається з високомолекулярних жирних кислот, які не мають стороннього неприємного смаку. При відносній вологості повітря φ = 55% і температурі зберігання +25°С процес гідролізу жиру настільки прискорюється, що за 3 місяці зберігання відбувається таке ж накопичення вільних жирних кислот, як за 12 місяців зберігання при всіх температурних режимах, але меншій відносній вологості повітря (φ = 55%). Слід зазначити, що насіння амаранту, незважаючи на високий вміст жиру, порівняно стійке в зберіганні протягом 12 місяців, тому що в ньому міститься велика кількість вітаміну Е, який є природним антиоксидантом [3]. У період зберігання насіння підвищення кислотності пов’язане з активністю ферментів (фітази, фосфатази), які відщеплюють від органічних сполук фосфорну кислоту. Під дією ліпази відбувається збільшення кількості вільних жирних кислот. За несприятливих умов зберігання в результаті життєдіяльності мікроорганізмів можуть накопичуватися різні кислоти. Речовини кислого характеру, що утворюються, здебільшого розчинні у воді, й лише жирні кислоти добре розчиняються в спирті та ефірі. Спиртові витяжки мають перевагу перед водяними тому, що при обробці подрібненого насіння спиртом інактивуються ферменти і, таким чином, виключається підвищення титрованої кислотності за рахунок ферментативних процесів, що відбуваються при настоюванні насіння з водою. Кислотність спиртових витяжок, на відміну від бовтанки і водяної витяжки, дозволяє врахувати жирні кислоти, тому цей показник найбільш точний.

Рис. 2. Зміна кислотності насіння амаранту в залежності від умов зберігання

Як видно з даних табл. 1-2, для всього насіння амаранту, що зберігалося в різних умовах, є характерним зростання кислотності. Зміна кислотності спиртової витяжки більшою мірою залежить від температури зберігання, ніж від відносної вологості повітря (рис. 2). Так, після 6 місяців зберігання при температурі +4-6°С і відносній вологості повітря 55-75% кислотність насіння збільшилася на 0,53-1,15°, а при температурі +15°С вона зросла до 0,96-1,75°. Більш високе зростання кислотності характерне при температурі зберігання +25°С і φ = 75%. Таким чином, кислотність спиртової витяжки корелює з кислотним числом жиру і зміною смакових якостей насіння.

На підставі проведених досліджень можна зробити такі висновки: 1. Інтенсивність окисних процесів у насінні (як ферментативного, так і неферментативного характеру) залежить від відносної вологості повітря і від температури. 2. Зниження температури сповільнює ферментативні процеси, які відбуваються у насінні амаранту. Тому зниження температури зберігання насіння до +4-6°С при відносній вологості повітря φ = 55-75% є гарантією подовження термінів зберігання. 3. З хімічних показників амаранту найбільш характерною є зміна кислотного числа жиру і кислотності спиртової витяжки.

Література 1. Щербаков В.Г., Иваницкая С.В., Лобанов В.Г. Лабораторный практикум по биохимии и товароведению масличного сырья. – М.: «Колос», 1999. – 128 с. 2. Вплив режимів зберігання на зміну мікрофлори насіння амаранту / Єгорова А.В., Євдокимова Г.Й., Овсянникова Л.К., Валентюк Н.О. // Зернові продукти і комбікорми, 2007, №4. – С. 17-19. 3. Чиркова Т.В. Амарант – культура XXI века // СОЖ, 1999, №10. – С. 22-27.

ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ

Оборудование, применяемое для шелушения зерна крупяных культур* Шелушение зерна – одна из основных операций, от эффективности которой в значительной степени зависит выход и качество крупы. Сущность процесса шелушения заключается в отделении наружных оболочек – цветковых, плодовых или семенных – от ядра. В связи с большим разнообразием свойств зерна крупяных культур применяют разные способы его шелушения. Выбор способов шелушения и шелушильных машин, в которых воплощены эти способы, зависит от нескольких факторов. Во-первых, имеет большое значение прочность связи оболочек и ядра: прочная – оболочки срослись с ядром, непрочная – оболочки с ядром не срослись. Во-вторых, выбор способа шелушения зависит от прочности ядра. Втретьих, имеет значение ассортимент крупы, вырабатываемой из данного зерна, т.е. вырабатывают целую или дробленую крупу. В современных шелушильных машинах использован один из трех основных способов шелушения зерна: сжатие и сдвиг, однократный или многократный удар, продолжительное истирание (соскабливание) оболочек. Рассмотрим подробнее каждый из этих способов (рис. 1). Сжатие и сдвиг. Рабочие органы шелушильных машин – две поверхности из сравнительно жесткого или упругого материала, расстояние между которыми меньше размеров зерна. Одна из поверхностей подвижна, вторая неподвижна, или движутся обе поверхности, но с разными скоростями (рис. 1а). Зерно, попадая в зону между поверхностями, сжимается, при этом оболочки раскалываются, а при относительном движении поверхностей происходит сдвиг оболочек, в результате чего они отделяются от ядра. Такой способ эффективен лишь для зерна, у которого оболочки не

Рис. 1. Способы шелушения зерна: а – сжатие и сдвиг; б – однократный или многократный удар; в – продолжительное истирание оболочек

срослись с ядром, а именно – риса, гречихи, проса и овса. Основные машины, работающие по этому принципу, – вальцедековые станки, шелушильные поставы, шелушители с обрезиненными валками. Однократный и многократный удар. В этом случае шелушение происходит в результате удара зерна о твердую поверхность (рис. 1б). При ударе оболочки раскалываются, ядро освобождается. Если оболочки плотно соединены с ядром, то в результате многочисленных ударов, сопровождающихся трением зерна о поверхности удара, оболочки постепенно скалываются. Способ шелушения зерна многократным ударом применяют в тех

случаях, когда зерно имеет нехрупкое ядро. Например, для риса и гречихи этот способ не может быть приемлемым, так как ядро у этих культур хрупкое и будет легко раскалываться при шелушении. Этот способ можно применять для шелушения зерна с хрупким ядром при том условии, если получают дробленую крупу. Продолжительное истирание. Шелушение зерна этим способом об острошероховатую поверхность применяют для зерна тех культур, у которых оболочки плотно срослись с ядром (ячмень, горох, пшеница, кукуруза). В этом случае шелушение зерна (рис. 1в) приводит к меньшему его дроблению по сравнению с шелушением многократным ударом.

* Обзор составлен на основании данных из открытых источников

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ Основные машины, работающие по этому принципу, – вертикальные шелушильно-шлифовальные машины типа ЗШН. Общие требования к шелушильным машинам заключаются в том, чтобы они шелушили максимальное количество зерна при минимальном дроблении ядра. Данный технический обзор шелушильного оборудования различных отечественных и зарубежных производителей представляет ряд машин для шелушения различных крупяных культур (овес, ячмень, горох, пшеница, просо, гречиха). Среди этого ряда присутствуют машины различной конструкции истирающего принципа действия и вальцедековых станков. Основными моделями являются дисковые шелушители, способ обработки в которых позволяет производить обработку широкого ассортимента крупяных культур, а также производить отдельной операцией шлифование и полирование. Принцип обработки сырья в них основан на одновременном трении зерна о вращающиеся абразивные круги и неподвижный перфорированный цилиндр, а также за счет трения зерна между собой. В таких машинах с помощью клапанного устройства,

Рис. 2. Шелушитель дисковый «Каскад»

размещенного в выпускном патрубке, одновременно регулируется количество выпускаемого продукта и время обработки исходного сырья в машине, ее производительность. К этому ряду принадлежат модели А1-БМШ, А1-АКЗ, А1-ЗШН, «Каскад» (рис. 2), МШО-3, МШЯ-3, Р6-МШ, P 3.1. Интересен ряд центробежных шелушителей Я31.198, ШЦ-1000, ШЗ-01, ШЗ-01М для шелушения гречихи, овса, риса (рис. 3). Принцип обработки состоит в отбрасывании зерна лопастями вращающейся крыльчатки Рис. 3. Шелушитель центробежный Я31.198 с высокой скоростью на отбойное кольцо и при ударе об него отделяется от оболочки. Шелушенное зерно вместе с шелухой и пылью через бункер выводится из машины. В а л ь ц ед е ко в ы е станки Я31.71, СГР и КБ предназначены для шелушения проса, риса, гречихи (рис. 4). Рабочими органами являются съемный абразивный (обрезиРис. 4. Вальцедековые станки СГР-400 и СГР-600 ненный) валок, д и а м е трально к которому с крупность, выравненность, раззазором установлена ность влажности ядра и пленки, дека, укрепленная с содержание в зерне шелушенных помощью шарнирно- зерен), а также зависящие от типа рычажных механизмов, шелушильной машины и условий ее позволяющих регулиро- эксплуатации. вать угол наклона деки Оценка эффективности роботы и величину зазора между шелушильной машины определяется декой и валком. коэффициентом шелушения и цельХочется отметить, что ности ядра. технологическая эффективТаким образом, представленный ность процесса шелушения в ряд шелушильных машин имеет значительной степени опреде- разную технологическую эффекляет показатели работы всего тивность (регламентируется «Пракрупяного завода. Она зависит вилами ведения технологического от многих факторов, которые процесса на крупяных заводах»), обусловлены технологическими которая зависит от конструктивного свойствами зерна (структурно- исполнения машины и особенности механические, выполненность, рабочих органов.

ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ Таблица. Краткая техническая характеристика различных типов шелушителей

Марка ЗАО «Инженерный центр «Грант»

Производительность, т/ч

Мощность, кВт

0,85-0,95

65-0,80

0,25-0,35

7,5

1100/1020/1360

ШЗ-01 ШЗ-01М

Эффективность шелушения**, %

Цена, грн.*

1250х800х2250

78-82

н/д

1250х800х2350

79-82

н/д

60-78

23493,6

Габариты, мм

Укр.Агро-сервис ЗШ-300

Марийагромаш Шелушитель центробежный Я31.198

0,4

1200/725/1640

76-83

11361

Вальцедековый станок Я31.71

0,4

2,2

925/630/1330

53-74

11460

Олис Каскад-0,35

0,2-0,5

5,5

900/600/1050

85-96

22800

Каскад-0,4

0,3-0,6

7,5

900/600/1050

85-96

24700

Каскад-0,6

0,35-0,75

900/600/1100

85-96

26800

Каскад-0,7

0,45-0,85

900/600/1100

85-96

26950

Каскад-1,0

0,45-1,1

900/600/1100

83-95

28240

Каскад-1,6

0,6-1,6

1100/700/1350

83-95

51400

0,8-1,0

12,6

4200/1000/3172

н/д

МШО-3

1,5-2,0

2100/1200/1800

н/д

МШЯ-3

1,5-2,0

2000/1000/1965

н/д

1200/900/1650

н/д

27120

0,8-2,5

1456/610/1555

н/д

0,2

1,5

573/383/742

н/д

ОАО «Бриг» ШЦ-1000

Жаско

Могилев-Подольский машиностроительный завод Р6-МШ

0,2-0,4

PROKOP P 3.1 PVL 400 * Цены уточняются на момент заказа ** Может изменяться в зависимости от технологических свойств зерна

Ïðîôåññèîíàëüíî

î çåðíå

Ïîäïèñíîé èíäåêñ “Óêðïîøòè”

22861

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА

Горит или взрывается пыль? Муравьев С.Д., кандидат технических наук, ЗАО «Специнжналадка АСУ»

Направленность данной статьи автору подсказали трудности при решении практических вопросов безопасности предприятий зерновой индустрии. Мы как-то спокойно воспринимаем понятия «взрыв пыли», «пылевоздушный взрыв». Вопрос не праздный и не надуман, о чем мы поговорим в конце статьи. А пока попробуем хотя бы поставить его: «горит или взрывается пыль?». Начнем с определений. С.И. Ожегов [1] дает следующее определение взрыва: 1. Сопровождающееся сильным звуком воспламенение чего-нибудь вследствие мгновенного химического разложения вещества и образования сильно нагретых газов. Взрыв газов. Взрыв бомбы. 2. Разрушение чего-нибудь, произведенное при помощи такого разложения вещества. Взрыв скалы. Взрыв моста. 3. (перен.) Внезапное сильное и шумное проявление чего-нибудь. Взрыв смеха. Взрыв возмущения, негодования. В первом определении обращает внимание «мгновенное химическое разложение», что, в общем-то, подспудно предопределяет детонационное разложение с формированием волны разрыва (слабого или сильного). Второе определение, в общемто, трудно отнести к определению «взрыв», оно скорее характеризует его последствия. Третье определение оставим без комментариев. Авторы [2] трактуют взрыв как: 1. Розрив вибухової речовини, спеціального снаряда, оболонки чого-небудь і т. ін., з дуже сильним звуком і великою руйнівною силою. 2. Хімічна реакція, при який за дуже короткий час розширюются утворені гази, спричиняючи руйнівні дії. Здесь можно с натяжкой характеризовать горение пылевоздушной смеси как взрыв. С натяжкой потому, что такие понятия, как «очень сильный

звук», «большая разрушающая сила», «очень короткое время» имеют смысл в обыденной жизни, но являются неопределенными в технических вопросах и не дают ответа на вопрос о наличии (формировании) ударной волны (волны давления сильного разрыва) или волны слабого разрыва. Таким образом, из этих определений не следует ни подтверждения, ни опровержения квалификации термической окислительной реакции между пылью и кислородом воздуха как «взрыв». Васильев Я.Я. и Семенов Л.И. [3] приводят следующую трактовку: Пылевой взрыв – это неконтролируемый процесс взрывного (дефлаграционного) горения. Отличительная особенность горения пылевоздушных смесей в сравнении с газовыми заключается в том, что взаимодействие между горючим и окислителем может осуществляться только на поверхности раздела химически активных фаз системы. В данных трактовках нет понятий «разложение», «разрыв», а явно указано на процесс горения. Сомнение может вызвать слово «взрывное», но во второй фразе указывается на растянутый во времени процесс горения, следовательно, о детонационном горении говорить проблематично. Т.е. из приведенных определений ничего не ясно, поскольку нельзя сделать однозначного вывода.

Обратимся к математическому пониманию «взрыва» и сопровождающего его давления, приводящего к разрушительным последствиям. В результате детонационного разложения вещества (взрыва) расширяющиеся продукты формируют волну давления сильного (ударная волна) или слабого разрыва. Разница заключается в том, что на фронте волны давления терпят разрыв параметры (скорость, давление и температура), а на фронте ударной волны терпят разрыв и их производные; волна давления слабого разрыва распространяется в пространстве со скоростью звука, а ударная волна со сверхзвуковой скоростью. Следует отметить, что ударная волна, в силу рассеивания энергии, на относительно коротких расстояниях (зависит от мощности взрыва и условий распространения) трансформируется в волну давления слабого разрыва. Общим является то, что на фронте волны давления наблюдается разрыв, как минимум, параметров, из чего следует, что давление на фронте возрастает «мгновенно». Трактовка горения пылевоздушной смеси, как взрыва, напоминает ситуацию с порохами: несмотря на то, что пороха относятся к взрывчатым веществам, но к метательным, и затруднительно в научно-технической литературе найти сведения о взрыве порохов (бризантные взрывчатые вещества взрываются, а пороха горят [4], рис. 1)

1 2

Рис. 1. Профили волн давления: 1 – при взрыве, 2 - при горении

БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА В [5] описывается взрыв в комбикормовом цехе: «Первоначальный взрыв произошел в силосе №53. При этом процесс взрыва развивался сравнительно медленно, сопровождался нарастающим гулом и выбросом в надсилосный этаж вначале холодного воздуха, вытесняемого расширяющимися продуктами горения, затем горячих газов…». Обращает на себя внимание факт сравнительно медленного развития процесса. Т.о. взрыва как такового не было. Вероятнее всего, мы имеем дело с горением пыли с возрастающей скоростью, но не переходящее в детонацию. Там же в [5] описана авария вследствие взрыва мучной пыли на мукомольном заводе «Роланд» производительностью 2200 т/сут (Бремен, ФРГ): «по интенсивности произошедших разрушений взрыв, по данным специалистов, эквивалентен действию 20 тонн взрывчатого вещества» (ВВ). Настораживает два фактора. Первый. Автору приходилось в процессе практической работы производить локальный взрыв 900 кг аммонита-6ЖВ, флегматизированного аммиачной селитрой. Могу сказать, что лист броневой стали размером 6000х2000 мм и толщиной 40 мм, словно листик бумаги, парил над соснами (вековые сосны в тайге). Нетрудно себе представить, что 20 тонн ВВ в эпицентре взрыва не только уничтожат «половину всех производственных зданий и сооружений на площади 40 тыс. м2 [5]» (4 га), но и оставят руины на гораздо большем участке. Попробуем подтвердить это расчетами. При тротиловом эквиваленте взрыва 20 тонн радиус зоны полного разрушения коммунальных и промышленных сооружений по воздействию воздушной волны составит [6]:

существенна и наталкивает на размышления. Второй. Где могло поместиться более 20 тонн пыли в состоянии аэровзвеси (пылевое облако) на мукомольном заводе? Из этих двух факторов возникает также два вопроса: - может быть, разрушительные воздействия являются следствием не только взрыва пылевоздушной среды, но и газовоздушного взрыва; - а взрывается ли пыль (мучная, зерновая) вообще или она горит? В этом же источнике приведен пример взрыва на элеваторе сельскохозяйственного кооператива в Гвиссоне (Лерида, Испания): «Ударная волна, образовавшаяся вследствие взрыва, распространилась в радиусе 15 км …». В предположении минимального поражающего воздействия во зд у ш н о й вол н ы ( с л у ч а й н о е повреждение застекления) прикинем возможный тротиловый эквивалент взрыва [6]: тонн, а в предположении отсутствия повреждений тонны. Даже из последнего, самого лояльного предположения следует, что в радиусе

должно было наступить полное разрушение коммунальных и промышленных сооружений. При таком уровне воздействии радиус опасной зоны для человека, находящегося на открытой местности, составляет:

м, что составляет S= π r2 =123 тыс. м2, или 12,3 га. Согласитесь, разница в а для человека, находящегося в 3 раза с учетом полного разрушения прочном здании (типа «блиндаж»), и «половины всех производствен- радиус поражающего воздействия ных зданий и сооружений» весьма составляет 362 м.

Т.е. практически все предприятие должно быть разрушено и находящиеся на его территории работники – погибнуть. Сравним с оригиналом: «В результате взрыва рабочее здание и силосный корпус почти полностью разрушены, погибли 10 человек». Что-то здесь не вяжется. Не снимается и второй вопрос: где могло поместиться такое количество пыли в состоянии аэровзвеси при общей емкости хранилища 18 тыс. тонн? Итак, основной вопрос статьи горит или взрывается пыль - остается открытым. Авторы [3] пишут, что «При горении пылевоздушных смесей в замкнутых или полузамкнутых протяженных объемах (тоннелях, галереях или трубах) скорость распространения пламени может достигать звуковой, резко повышается давление и возникают мощные ударные волны». Вопрос: а сколько таких «замкнутых или полузамкнутых протяженных объемов» на элеваторе? Подобная мысль о проблематичности пылевоздушных взрывов прослеживается и в [7]: «… длина преддетонационного участка для ПВС (пылевоздушная смесь. – Прим. автора) в производственных условиях весьма велика, и поэтому масштабная детонация на мукомольных заводах и элеваторах вряд ли возможна». От решения вопроса, горит или взрывается пыль, зависят основные подходы как к вопросам обеспечения безопасности предприятий, так и к вопросам конструктивно-технологических решений. Два примера. При разработке ПЛАС, если пыль горит, исключается сейсмическое воздействие взрыва, воздействие ударной волны на здания и сооружения и человека. В этом случае можно говорить лишь о квазистационарном повышении давления в объеме и о распространении высокоскоростных газовых струй. Согласитесь, по поражающему воздействию вариант «более мягкий», чем при взрыве. Наболевшим вопросом для предприятий являются взрываразрядители. Допустим, что в помещении 1 (рис. 2) размещено оборудование 2,

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОИЗВОДСТВА внутри которого присутствует пыль в состоянии аэровзвеси. По существующим нормативным канонам от оборудования (плоскость А) до наружной стены Б прямолинейно или с небольшим радиусом изгиба должна быть проложена взрыворазрядительная труба 3. Не стоит говорить о неудобствах, создаваемых такой конструкцией. В предположении, что в полости оборудования произошел взрыв, импульс волны должен дойти до легкоразрушаемой преграды в плоскости Б, а отраженная волна, дойдя от Б до А, «принесет информацию», о наличии отверстия наружу. Только через это время начнется истечение продуктов взрыва наружу. Возникает вопрос о способности оборудования и его элементов (крышки, лючки окна) воспринимать без разрушения давление взрыва (превышающего первичный импульс за счет многократного отражения волн и их наложения) до момента истечения и с учетом деформационного разгона. При расчете трубы на прочность должен быть учтен как первичный импульс, так и давление при истечении газообразных продуктов взрыва. Кроме того, генерируемые корпусом акустические волны будут воздействовать на несущие конструкции помещения, и оно, как минимум, будет расстеклено. Если же пыль горит, то с момента возгорания начинается истечение продуктов горения. В ряде случаев (соотношение объемов оборудования и помещения, достаточное количество оконных проемов и пр.) от взрываразрядительной трубы можно вообще отказаться и выпускать продукты горения через выхлопной насадок непосредственно в помещение. Как и при взрыве, остекление

Рис. 2. Варианты «взрыворазряжения»: 1 – помещение, 2 – оборудование, 3 - взрыварозрядительная труба, 4 – выхлопной насадок, А – корпус оборудования, Б – наружная стена.

помещения будет разрушено, но снижение металлоемкости, затрат на изготовление, монтаж и обслуживание системы взрыворазряжения, повышение удобства эксплуатации оборудования являются бесспорными преимуществами второго варианта. Приведенные два примера далеко не исчерпывают положительные

моменты перехода от теории взрыва пылевоздушных смесей к их горению. Однако, несмотря на сомнения и умозаключения, пока мы не докажем (и не на «кончике пера», а экспериментально), что зерновая и мучная пылевоздушные смеси горят, обязаны в практической работе считать, что они взрываются.

Литература 1. Ожегов С.И. Словарь русского языка, 1988. 2. Великий тлумачний словник сучасної українскої мови, 2002. 3. Васильев Я.Я., Семенов Л.И. Взрывобезопасность на предприятиях по хранению и переработке зерна. – М.: Колос, 1983. – 224 с., ил. 4. Серебряков М.Е. Внутренняя баллистика ствольных систем и пороховых ракет. - М.: Оборонгиз, 1962. - 670 с. 5. Семенов Л.И., Теслер Л.А Взрывобезопасность элеваторов, мукомольных и комбикормовых заводов. М.: Агропромиздат, 1991.-367 с.: ил. 6. Единые правила безопасности при взрывных работах. Госгортехнадзор СССР. М.: Недра, 1972,-320 с. 7. Волков В.Э. Проблемы перехода горения в детонацию // Хранение и переработка зерна. Ежемесячный научно-практический журнал. - № 12 (90). - ООО ИА “АПК-Зерно”, 2006. - С. 38-41.

ХЛЕБОПЕЧЕНИЕ

Использование зерна тритикале в технологии зернового хлеба Корячкина С.Я., доктор технических наук, Кузнецова Е.А., кандидат биологических наук, Черепнина Л.В., Щербакова А.А., Орловский государственный технический университет

Производство полноценной и здоровой пищи – одна из задач, стоящих перед человечеством. Растущее загрязнение окружающей среды снижает сопротивляемость организма человека вредным воздействиям, поэтому медики и специалисты в области физиологии и гигиены питания рекомендуют для здорового питания продукты, имеющие профилактическую направленность. В последнее время в зарубежных странах и в России все большим вниманием пользуется хлеб из целых нешелушенных зерен. Зерновой хлеб обладает целым рядом достоинств, являясь источником биологически активных компонентов (лимитирующие аминокислоты, витамины, минеральные вещества) и пищевых волокон (целлюлоза, гемицеллюлозы, лигнин) [1]. В связи с недостаточным обеспечением хлебопекарной отрасли зерном пшеницы возникает потребность в расширении сырьевой базы для производства хлебобулочных изделий. С этой точки зрения перспективной зерновой культурой может стать искусственно созданный гибрид пшеницы и ржи – тритикале. Тритикале характеризуется высокой урожайностью, устойчивостью к факторам внешней среды, повышенной пищевой и биологической ценностью. Однако зерно тритикале характеризуется повышенной амилолитической активностью, пониженным содержанием и неудовлетворительным качеством клейковины, что затрудняет его применение при производстве хлеба [2]. В настоящее время селекционерами выведено достаточно много сортов этой зерновой культуры, которые отличаются показателями качества. Поэтому прежде чем использовать зерно тритикале при производстве зернового хлеба, целесообразно подобрать

соответствующий сорт, который бы удовлетворял требованиям, предъявляемым к зерну хлебопекарной промышленностью. В связи с этим предварительно были проведены исследования некоторых показателей качества четырех сортов тритикале, возделываемых в Орловской области: Михась, Гермес, Немчиновский 56 и Антей (табл. 1). Проводимые исследования показали, что из четырех сортов тритикале наиболее перспективными для хлебопечения являются Немчиновский 56 и Антей. Зерно этих сортов отличается высоким содержанием клейковины по сравнению с другими и амилолитической активностью, удовлетворяющей требованиям, предъявляемым к ржаной муке. При производстве хлеба из целого зерна встает проблема повышения каче ства получаемых изделий, которая обусловлена наличием толстых трудно диспергируемых клеточных оболочек из целлюлозы и гемицеллюлоз.

С целью частичной деструкции некрахмальных полисахаридов оболочек данной культуры при замачивании зерна применяли ферментный препарат целлюлолитического действия Целловиридин Г20Х [3]. С целью снижения микробиологического обсеменения зерна и повышения органолептических показателей качества хлеба замачивание осуществляли в экстракте кориандра совместно с янтарной или аскорбиновой кислотой. Применение этих

Таблица 1. Показатели качества зерна тритикале различных сортов Сорт зерна тритикале

Показатели качества содержание влажность редуцирующих W, % веществ R, %

Число падения (ЧП), с

Количество сырой клейковины, г

Показания ИДК, ед. пр.

Михась

148

Гермес

149

105

Немчиновский 56

9,1

160

20,4

Антей

187

Таблица 2. Физико-химические показатели теста, приготовленного из зерна тритикале Продолжительность брожения, мин.

Влажность теста, %

Кислотность теста, град.

Тесто, приготовленное из зерна тритикале, замоченного в воде, безопарным способом (образец 1)

120

49,1

Тесто, приготовленное из зерна тритикале, замоченного в экстракте кориандра совместно с янтарной кислотой (образец 2)

48,9

7,9

Тесто, приготовленное из зерна тритикале, замоченного в экстракте кориандра совместно с янтарной кислотой, на тритикалевой закваске (образец 3)

51,2

7,8

Наименование показателя

Хранение и переработка зерна

январь №1 (103) 2008г.

хлЕБОПЕЧЕНИЕ Таблица 3. Органолептические и физико-химические показатели готового хлеба Исследуемые образцы

Наименование показателя

кислот способствует укреплению клейковины зерна. Процесс замачивания вели при температуре 50ºС в условиях термостата, рН среды составлял 4,5. Для получения зерновой массы, способной подвергаться диспергированию, влажность зерна тритикале должна составлять примерно 40%, что достигается при замачивании в течение 10-13 ч. Экспериментально установили, что оптимальная доза ферментного препарата Целловиридин Г20Х составила 0,1%, а янтарной или аскорбиновой кислоты – 0,05% от массы зерна тритикале. После замачивания зерно измельчали на диспергаторе Homogenizer 1094. Тесто готовили на жидкой закваске. Предполагалось, что применение этого способа производства хлеба будет способствовать улучшению органолептических, физико-химических и структурномеханических свойств теста и зернового хлеба [4]. В данной работе было исследовано использование при производстве хлеба из зерна тритикале зерновой закваски с применением муки из цельносмолотого зерна тритикале. Для приготовления зерновой закваски использовали жидкую закваску,

хлеб, приготовленный из зерна тритикале, замоченного в воде, безопарным способом

хлеб, пригохлеб, приготовленный из товленный из зерна тритикале, зерна тритикале, замоченного в экзамоченного в эк- стракте кориандра стракте кориандра с применением с применением ферментного ферментного препрепарата и янпарата и янтарной тарной кислоты, кислоты на тритикалевой закваске

Форма изделия, состояние поверхности корки, балл

Окраска, балл

Цвет мякиша, балл

Эластичность мякиша, балл

Аромат, балл

Вкус, балл

Разжёвываемость, балл

50,98

49,09

48,15

Влажность хлеба, % Кислотность хлеба, град.

4,8

6,8

Удельный объем хлеба, см3/г

1,15

1,46

1,68

Прирост удельного объема, см3/г Пористость, %

20,15

Прирост пористости, %

которая используется в производственном цикле на предприятии. Процесс ее возобновления проводили питательной смесью, состоящей из воды и муки из цельносмолотого зерна тритикале в соотношении 2:1, в течение 7-10 раз, то есть до тех пор, пока можно было считать, что в состав закваски вместо пшеничной и ржаной муки входит мука из целого зерна тритикале. Экспериментально было установлено, что оптимальная дозировка закваски составила 1520% от массы сухого зерна. Физико-химические показатели качества теста приведены в табл. 2. В качестве контрольного образца выступали тесто и хлеб, приготовленные из зерна тритикале, замоченного в воде, безопарным способом. Готовые изделия оценивались по органолептическим (определялись по балльной шкале) и физико-хи-

0,31

0,53

57,02

26,85

36,87

мическим показателям, которые представлены в табл. 3. Таким образом, проведенные исследования показали возможность применения зерна тритикале для производства зернового хлеба с высокими физико-химическими и органолептическими показателями качества.

Литература 1. Дудкин М.С., Черно Н.К., Казанская И.Р. Пищевые волокна / М.С. Дудкин, Н.К. Черно, И.Р. Казанская. – Киев: «Урожай», 1988. – 152 с. 2. Пащенко, Л.П. Использование тритикале в хлебопечении / Л.П. Пащенко и др. // Известия вузов. Пищевая технология, 2001, №2-3. – С. 26-29. 3. Корячкина С.Я. Применение ферментных препаратов цитолитического действия при производстве хлеба из целого зерна / С.Я. Корячкина, Е.А. Кузнецова // Известия вузов. Пищевая технология, 2003, №4. – С. 25-27. 4. Пащенко Л.П. Биотехнологические основы производства хлебобулочных изделий / Л.П. Пащенко. – М.: «Колос», 2002. – 368 с.