Технологічна лінія та устаткування для зберігання зерна

При зберіганні зерна треба мати на увазі, що зерно уявляє собою живий організм. При достатній наявності вологи та теплоти воно проростає, перетворюючись у нову рослину. Всі процеси, які проходять в живих організмах, властиві і для нормального зерна: дихання, обмін з навколишнім середовищем, розпад одних та синтез інших речовин. Ці процеси регулюються ферментною системою зерна.

Сухе зерно в спокої знаходиться в стані анабіозу. Але при підвищенні вологості і температури активність ферментів зростає, і в зерні починаються процеси, які приводять до розвитку зародку в нову рослину. Активність різних ферментів при підвищенні температури до (45..55) °С спочатку збільшується, а потім знижується. Максимум активності ферментів визначається їх природою, кількістю відносно вільної (слабо зв'язаної) води в

зерні та часом температурного впливу. Регулюючи зовнішні умови, можна здійснити певні біохімічні процеси в зерні та змінити його біохімічні властивості.

Головними факторами, які визначають стан зерна, вважають вологість та температуру, а також міру відхилення цих величин від рівноважних значень, які в свою чергу визначаються параметрами навколишнього середовища.

При підвищенні критичного значення вологості (14...15)% інтенсивність дихання та інші прояви фізіологічної активності зерна значно зростають. Підвищення температури впливає на активність ферментативної діяльності, а також безпосередньо на білки зерна. При підвищенні температури до 30 °С підсилюється активність ферментів зерна: до (30...40) °С — деяке послаблення клійковинного комплексу; до 45 °С — покращення еластичності тіста та клейковини; до (50...55) °С — зменшення розтягненості клейковини; до 60 °С — зниження активності ферментів; вище 60 °С — часткова або повна денатурація білків.

Проте ці температурні границі пов'язані з вологістю зерна: чим вона вище, тим сильніший вплив температури. У зв'язку з цим для процесу теплової обробки розроблено спеціальні рекомендації по безпечних температурах нагрівання зерна.

Зерно різних культур відрізняється термостійкістю. При вологості 16% кукурудза переносить нагрівання до температури 75 °С, жито — до 65 °С, пшениця — до 55 °С, насінне зерно та пи-воваренний ячмінь — тільки до 49 °С.

Вважають, що зерно вологістю 17% при температурі 20 °С може зберігатись біля 20 діб, а при вологості 16% і температурі 15 °С майже 85 діб. Зерно з вологістю (13... 14)% зберігається біля року.

Інтенсивність діастатичного розщеплення крохмалю пов'язана з відносною вологістю повітря. Встановлено, що до = 0,45 ця інтенсивність значно зростає, а потім аж до — 1,0 залишається сталою; переломна точка відповідає приблизно 11,5% воло-говмісту, тобто тому значенню, при якому з'являється в помітних кількостях волога в мікрокапілярах. Активність ферментів в зерні при зберігання помітно зростає, починаючи з = 0,65.

В діапазоні температур від 20 до 90 °С активність ферментів поступово знижується, особливо в інтервалі (40...60) °С.

Наведені вище принципи взаємодії зерна з навколишнім середовищем визначають три основних засоби зберігання зерна: а) в сухому стані; б) в охолодженному стані та в) без доступу повітря.

Рис. 17.1. Типи хлібоприймальних споруд:

А — немеханізований склад; Б — механізований склад;

В — окрема металева ємність великого діаметру;

Г— сапетка (кіш); Д— окремий металевий склад;

Е — багатоповерховий механізований силос;

Є — намет; Ж — бунт; 3 — механізований гарман;

И — механізований склад з металевою підлогою;

І— пакгауз; І— вентилюємий бункер.

Технологічними засобами можуть бути сушіння до рівноважної або близької до неї вологості, активне вентилювання (продувка атмосферним повітрям), знезаражування від шкідників, очищення від домішбк, хімічне консервування.

Відповідно за цими принципами всі технологічні схеми обробки та зберігання зерна використовують в різній послідовності перелічені вище технологічні засоби. Типи споруд для зберігання зерна наведено на рис. 17.1.

Найсучасніші та найекономічніші схеми обробки зерна здійснюються на елеваторах — повністю механізованих зерносховищах, що призначенні для зберігання зерна та здійснення необхідних перелічених вище і побіжних технологічних операцій.

Сучасні елеватори забеспечують виконання всіх операцій з максимальною ефективністю та надійним збереженням якості зер-

на. Елеватори мають велику компактність через значну висоту спорудження. Ємність зерносховища на одиницю площі землі значно перевищує складські зерносховища 1,5...1,7 м та 2,5...3,0 м на 1м площі землі. Можливі типи елеваторів наведено на рис. 17.2

Рис. 17.2. Типи елеваторів

А — самопливний; Б — конвейєрний однокрилий;

В — конвейєрний двокрилий; Г— двобаштовий;

Д — силосно-поверховий; Е, К — безбаштові;

Ж — з металевими силосами; И — силосноскладсъкий;

Л — блокований з млином; М— із окремо стоячих стосів.

Елеватор, як повністю механізоване зерносховище, призначено для виконання всіх навантажно-розвантажувальних робіт, певної технологічної обробки та зберігання зерна, можна розглядати як об'єднання таких основних пристроїв та споруджень:

1) робоча будівля з технологічним та транспортним устаткуванням;

2) силосний корпус з транспортним та іншим устаткуванням;

3) пристрої для приймання та відпустки зерна;

4) цех відходів та 5) системи аспірації та відокремлення пилу.

Кожному спорудженню відповідає і певна послідовність виконання технологічних операцій переміщення зерна через сило-си, бункери та устаткування, яка визначається принциповою схемою елеватора, зображеною на рис. 17.3.

Рис. 17.3. Принципова схема зберігання зерна

Робочу або функціональну схему будують на основі принципової. Вона повинна забезпечити зв'язок між всіма реальними існуючими силосами, бункерами, устаткуванням та пристроями між собою. Оскільки всі операції пов'язані з переміщенням зерна на елеваторі, вони завжди проходять з використанням вертикальних кошикових транспортерів (норій), то число одночасно виконуємих операцій не може бути більше кількості норій.

Якщо потужність технологічних машин нижче потужності транспортних, то перед та після технологічних машин споруджують оперативні бункери, які забезпечують безперервність потоку зерна при прийманні, обробці та відпустці. Для обліку кількості та якості зерна в технологічних лініях елеватора передбачено ваги, пристрої для відбирання проб зерна та прилади для наступного аналізу його на якість.

Наглядне уявлення про зв'язок технологічного та транспортного устаткування дає спрощена схема переміщення зерна на еле- 675

ваторі, яка зображена на рис. 17.4.

Рис. 17.4. Функціональна схема елеватора

Зерно з приймального пристрою бункера подається на горизонтальний підсилосний стрічковий транспортер 1, потім на вертикальний ковшовий транспортер (норію) 5 і на надсилосний горизонтальний стрічковий транспортер 3 з розвантажувальним пе-реміщуюшимся візком. Завдяки візку 4 зерно можна направити безпосередньо на зберігання в силоси 2 або на переробку: зважування (ваги 8), сепарування (сепаратор 10), а потім на зберігання в силоси 2. Над вагами і сепараторами та під ними споруджено оперативні бункери 7, 9, 11. Випускні пристрої в силосах 12 дозволяють випустити при потребі зерно з силосів для відпустки споживачам, на сушіння (сушарки як правило споруджуються окремо від робочого корпусу елеватора) або для повторної переробки та зважування. Схеми ланцюгового горизонтального конвейєра та вертикального ківшового конвейєра (норії) наведено на рис. 17.5. мність елеваторів в залежності від призначення змінюється від тисяч до сотен тисяч тон. Крім елеваторів існує безліч типів

механізованих зерносховищ (складів), які розташовані безпосередньо на місцях вирощування та тимчасового зберігання зерна. Рівень механізації різний і не виключає ручної праці. В нашій державі 60% ємностей для зберігання зерна припадає на склади, а 40% — на елеватори. Господарства для вирощування зерна, які не мають зерносховищ, не можуть забезпечити збереження врожаю, що приводить до значних втрат. Взагалі через недосконалість системи зберігання зерна біля 20% його втрачається, тоді як в країнах з розвиненою інфраструктурою забезпечення сільського господарства ці втрати не перевищують 3%.

На елеваторах виконують всі перелічені засоби зберігання зерна. Кожен елеватор, як правило, має зерносушарку, на якій висушують-зерно до вологості (13... 14)%, та систему активного вентилювання. Ці два засоби не дуже часто використовують, оскільки в сушінні зерна часто нема потреби. Активне вентилювання пов'язане з великими втратами енергії. Основним засобом охолодження та деякого зниження вологості зерна є переміщення зерна із одного силоса в другий через систему машин робочої

споруди. На рис. 17.6 зображена одна із можливих схем сушарки для зерна.

Рис. 17.6. Технологічна схема зерносушарки ДСП-32-0 Т

До бункера 1 надходить вологе зерно, яке ковшовим конвейєром завантажує сушильні секції 4, 5 і потім самопливом надлишкове зерно попадає знову в бункер 1, в секціях 4i 5 зерно продувається, в секції 6 охолоджується навколишнім повітрям і за допомогою випускних механізмів з приводом 9 виводиться із сушильної камери. Повздовжними 9 та поперечним 10 конвейєрами зерно відводиться із сушарки. Потім сухе зерно подається на зберігання.

Своєчасне відокремлення від зернової маси домішок і особливо насіння сміттєвих рослин, зелених частинок рослин та інших, знижує інтенсивність фізіологічних процесів в зерновій масі, сприяє стабілізації умов зберігання, тобто знижується фізіологічна активність зернової маси.

Очищають зерно від домішок на основі використання різниці фізичних властивостей зерна та домішок: ширини і товщини — за допомогою решіт з круглими і продовгуватими отворами; довжини — на трієрах; форми — на решетах з трикутними отворами; щільності, маси, стану поверхні — на пневматичних сортувальних столах, повітряно-ситових сепараторах і каменевідбірниках; домішок з магнітними властивостями — на магнітних сепараторах.

На рис. 17.7 наведено принципи та способи очищення зерна від домішок: а — за довжиною на трієрній (комірковій) поверхні; б — за шириною на ситах з круглими отворами; в — за товщиною на ситах з довгастими отворами; г — за формою на ситах із фасонними отворами; д — за формою по нахиленій рівній (гладкій) поверхні; є — за станом поверхні на ворсистій нахиленій площині; ж — за станом поверхні на магнітонасіннєочисній машині після змішування зерна з магнітним порошком; з — за різницею аеродинамічних властивостей зерна та домішок при вертикальній течії повітря; и — за різницею аеродинамічних властивостей зерна та домішок при горизонтальній течії повітря; к — за густиною у вібруючому зерновому шарі; л — за густиною в рідині; м — за пружністю; н — за механічною міцністю; п — за кольором; р — в електричному полі; с — за магнітними властивостями.

Із викладеного ясно, що для розподілу суміші використовують певну ознаку, яку називають подільним фактором, тобто товщина, довжина, тощо. Але в суміші кожна ознака має мінливий характер. Дані про мінливість кожної ознаки подільності встановлюють експериментально і представляють у вигляді варіаційних рядів або варіаційних кривих, які визначають чатість п появи (вірогідність) тієї чи іншої ознаки. Зіставленням результатів вимірювань певної ознаки, одержаної для кожного окремого компонента суміші, можна визначити, яка ознака домішок значно відрізняється від зерен основної культури. У більшості випадків варіаційні криві даної ознаки домішок і зерен основної культури взаємно перекриваються, тобто на деякому інтервалі ознаки співпадають за величиною. В такому випадку за даною ознакою повністю розділити суміш на компоненти неможливо.

Рис. 17.7. Принципи і способи очищення зерна від домішок

В залежності від міри перекриття варіаційних кривих, та чи інша кількість зерен основної культури попадає у відходи. Ця кількість залежить від необхідної чистоти фракцій, які одержують в результаті сепарування.

Розглянемо три можливих варіанти двокомпонентної суміші (зерно основної культури та зерна мілких домішок), які характеризуються двома варіаційними кривими за ознакою х (рис. 17.8).

Площа між кривою 1 та віссю абсцис визначає відносну кількість в суміші мілких домішок, а площа між кривою 2 і віссю абсцис — зерен основної культури. Загальний інтервал а відповідає інтервалу всієї суміші, в якому змінюється ознака х обох компонентів. З першого інтервалу суміші d видно, що при величині подільного фактора за ознакою х суміш теоретично може бути повністю розподілена. Таку суміш називають повністю розподіленою за ознакою х. На графіку 17.8, б) криві 7 та 2 перекривають площі інтервалів розподілу мілких домішок d та основного зерна . Така суміш є частково разподільною за ознакою х. На рис. 17.8, в) лінії 7 та 2 повністю співпадають за інтервалами d і . Тому за цією ознакою суміш не може бути розділеною і її називають нероздільною за ознакою х.

На рис. 17.9 наведено схему сепараторів, які відокремлюють домішки за різницею в ширині та товщині, на рис. 17.10 та 17.11 — принципи роботи трієрів, які відокремлюють домішки за різницею в довжині.

Рис. 17.8. Графіки подільності зернової суміші

Рис. 17.9. Технологічна схема сепараторів А1-БИС-12 таАІ-БИС-100

Рис. 17.10. Принципи роботи трієра:

А — циліндричного простого: 1 — циліндр; 2 — шнек для виводу домішок;

З — лоток для домішок;

Б — циліндричного підвищеної продуктивності:

1 — шнек для введення зерна; 2 —робочий циліндр; З — шнек для

домішок; 4 — шнек для відведення зерна.

Рис. 17.11. Дисковий трієр: А — загальний виглляд: 1 — чавунний диск; 2 — комірки;

З — жолобок;

Б — переріз диска по комірках; В — захват домішок комірками диска.