Віктор Марченко, канд. техн. наук, Agroexpert (Україна)
Сушіння – одна з основних технологічних операцій підготовки зерна до тривалого зберігання. Говорити про кількість отриманого врожаю можна лише після того, як із зернової маси видалено всю зайву вологу і збіжжя доведено до сухого стану. Про найважливіші моменти, на які необхідно зважати, визначаючи способи сушіння зерна та вибираючи зерносушильне обладнання, йшлося в інтерв’ю, що дав журналу Agroexpert Роман Семерак, генеральний директор ТзОВ «РІЛЯ Україна» (офіційний представник торговельної марки RIELA в Україні).
Кореспондент: Скажіть, будь ласка, на що потрібно зважати, вибираючи для господарства зерносушарку?
Роман Семерак: Вибір зерносушильного обладнання залежить, насамперед, від того, які культури домінують у сівозміні господарства. Необхідно скласти перспективний план вирощування зернових культур принаймні на 3–5 років, а також спрогнозувати кон’юнктуру ринку на майбутній період. Важливо також, чи буде господарство користуватись комплексом лише для власних потреб або надаватиме послуги стороннім організаціям.
Із власного досвіду – можу розповісти про клієнта, який придбав у нас зерносушарню для сушіння ячменю та пшениці. За два роки актуальним стало вирощування кукурудзи, але потужності придбаної зерносушарки виявилося недостатньо. У такому випадку потрібно реконструювати сушарку, що працює, чи будувати поруч іще одну. І будь-що потрібно залучати додаткові кошти.
Кор.: Якими, на Ваш погляд, є особливості сушіння зерна різних типів культур?
Р.С.: Зерно різних культур відрізняється умовами сушіння. Зокрема, зерно пшениці та жита має товсту оболонку, що сповільнює випаровування з нього вологи, але завдяки високій термостійкості його можна нагрівати до 60 °С, і процес сушіння проходить інтенсивно за температури сушильного агента до 90 °С.
Ріпак після збирання часто має підвищену забрудненість і вологість. Тому його рекомендується швидко дочистити, а якщо вологість насіння перевищує 13%, то й досушити. Особливістю насіння є нерівномірне дозрівання як на різних гілочках, так і на окремих рослинах. Товарний ріпак (продовольче, кормове й технічне зерно) рекомендується висушувати у шахтних прямоточних сушарках за температури теплоносія 65–70 °С та нагрівання зерна до 40–45 °С.
Зерно вівса добре сушиться, але через небезпеку самозаймання насіннєвих та плодових плівок його не можна нагрівати до температура понад 50 °С. З огляду на це небезпечно сушити зерно, попередньо його не очистивши. До речі, ми завжди наполегливо рекомендуємо клієнтам встановлювати системи попереднього очищення зерна перед сушінням. Це не лише підвищує пожежну безпеку процесу, а й дає змогу заощадити енергоносії та забезпечити надалі якісне і тривале зберігання зерна.
Головною особливістю сушіння зерна кукурудзи є його низька вологовіддача порівняно із зерном інших зернових культур. Інтенсивність вологообміну насіння різних сортів кукурудзи неоднакова, оскільки залежить від розмірів зернин, їхньої форми, фізичної будови, хімічного складу. Питома поверхня випаровування зерна кукурудзи удвічі менша, ніж зерна пшениці. Щільна оболонка зерна кукурудзи ускладнює процес випаровування. Тому під час її сушіння необхідно забезпечити максимальну подачу тепла і повітря з температурою теплоносія 120 °С.
Насіння бобових містить більше білка порівняно з іншими культурами, велике за розміром, має структурно відособлені оболонки та меншу поверхню випаровування, що знижує його вологовіддачу. Усе тепло витрачається переважно на нагрівання насіння, а не на випаровування вологи. При цьому поверхня зерна швидко зневоднюється, а центральна частина насінини залишається вологою. Тому під час застосування інтенсивних режимів сушіння насіннєва оболонка розтріскується.
У практиці обробки та зберігання насіння соняшнику вважають сухим, якщо його вологість становить до 7%, середньої сухості – 7–8%, вологим – 8–9%.
Насіння соняшнику сушиться достатньо легко, тому що не потребує великої подачі тепла і легко пропускає крізь себе повітря. Небезпечно піднімати температуру агента сушіння (гарячого повітря) вище за 65 °С, щонайбільше 70 °С. Під час сушіння соняшнику постійно виділяються пари жирів, тому існує небезпека займання. Із власної практики знаю про випадки, коли застосовували такі самі режими, як для зернових культур, і спалювали сушарку.
Наступною небезпекою під час сушіння соняшнику є велика кількість дробленого зерна, лузги, засмічень, що створюють у шахті зависання, які надалі сповільнюють рух зерна, внаслідок чого воно перегрівається і загорається.
Зерно гречки добре піддається сушінню, проте, через нерівномірність дозрівання та велику засміченість зернова маса часто зігрівається. Зберігати її після збирання без очищення не можна. Наприкінці процесу очищення значна частина недозрілих зерен гречки видаляється, однак залишаються важко відокремлювані домішки, близькі за геометричними розмірами і за питомою масою. Отже, сушити зерно гречки потрібно негайно. Найкраще сушити його на шахтних сушарках, застосовуючи м’які режими.
Зерно проса має щільну оболонку. Між оболонкою і ядром є повітряний проміжок, який перешкоджає теплопередачі, внаслідок чого теплота концентрується на оболонках проса, й вони розтріскуються. Тому під час сушіння зерна проса температура його нагрівання має бути до 40 °С.
Кор.: Охарактеризуйте, будь ласка, шахтні та горизонтальні сушарки – переваги, недоліки, особливості їх роботи і сфера застосування.
Р.С.: Шахтні проточні сушарки, як правило, виготовляють великої продуктивності, їх використовують у технологічних схемах великих зерносховищ. Але існують і малі, розраховані на роботу у невеликих фермерських господарствах. Вони працюють практично безперервно впродовж цілого року.
Саме такий тип зерносушарок є найбільш економічним. Теплообмін у шахтній зерносушарці відбувається за допомогою підвідних і відвідних коробів, які дають змогу рівномірно розподілити загальний обсяг теплого повітря в шахті зерносушарки. Крім того, шар матеріалу, який висушується в шахтних конструкціях, менший, аніж в інших типах зерносушарок, завдяки чому він просушується рівномірно.
Сушарки шахтного типу, що в нижній частині мають зону охолодження, дають змогу заощадити на монтажі додаткових ємностей для зниження температури після сушіння.
Переваги сушарок шахтного типу:
• якісне сушіння всіх видів зерна: пшениці, кукурудзи, ріпаку, соняшнику тощо, а також насіннєвого матеріалу та продовольчого зерна;
• економне використання теплової та електричної енергії під час роботи;
• повна автоматизація і контроль процесу;
• плавне регулювання подачі зерна залежно від вологості висушуваної сировини та мінімальне виділення пилу під час роботи;
• висока продуктивність;
• ефективне самоочищення шахти сушарки;
• низький рівень шуму під час роботи витяжних вентиляторів;
• невелика площа установки сушарки, її компактність;
• просте обслуговування та експлуатація;
• низькі витрати під час монтажних робіт;
• наявність зони охолодження;
• модульна конструкція шахти зерносушарки дає змогу нарощувати її висоту, збільшуючи таким чином продуктивність;
• довговічність (фактичний термін служби може перевищувати три нормативні).
Теплогенератори, що входять до комплекту зерносушарки, поділяються на два типи: з прямим і непрямим нагріванням.
Теплогенератор прямого нагрівання має вищий ККД порівняно з подібними пристроями, що використовують непрямий нагрів. Він забезпечує значно нижчий опір проходження теплоносія, але водночас має кілька недоліків:
• не виключає безпосереднього контакту продуктів згорання палива із зерном;
• для забезпечення якісного сушіння живиться лише паливом із високим ступенем згоряння (переважно газ);
• має підвищену пожежну небезпеку, тому зерносушарки без теплообмінника з прямим нагріванням обмежено застосовують для сушіння олійних культур, а також вівса. Крім того, для забезпечення пожежної безпеки необхідно повністю унеможливити потрапляння легкозаймистих домішок до камери згоряння (разом із припливним повітрям з території підприємства) та забезпечити якісне попереднє очищення матеріалу.
Теплогенератор із непрямим нагріванням (оснащений теплообмінником) повністю унеможливлює контакт продуктів згорання з матеріалом, що сушиться. Можна використовувати різні види палива. Такий вид нагрівання дає застосовувати зерносушарку для сушіння зерна практично будь-якої сільськогосподарської культури, забезпечуючи значно вищу пожежну безпеку.
Сушарки виготовляють з антикорозійних матеріалів. Вони повністю автоматизовані й дають змогу підтримувати температурний режим із точністю до 1 °С.
У горизонтальних сушарках потокового типу гаряче повітря йде крізь решета зсередини назовні, а зерно шаром завтовшки 30–35 см переміщується згори вниз по обидва боки уздовж всієї сушарки. Таким чином, нагріте повітря проходить крізь шар зерна, передаючи йому тепло. Унаслідок такої схеми проходження зерно прогрівається нерівномірно. Крім того, насіння уздовж сушильної камери рівномірно розподіляється двома шнеками (згори та знизу), кожен з них травмує зерно – до 4%. Тож відразу потрібно мати на увазі, що з кожних 10 тисяч тонн зерна 400 тонн буде пошкоджено. Тобто, за стабільного обсягу сушіння господарство щороку недорахується 400 тонн. По-перше, це знижує якість усієї партії зерна, до того ж, за тривалого зберігання бите зерно всотує вологу, отже, є джерелом поширення грибкових захворювань, шкідників тощо.
Недоліком горизонтальних сушарок є оцинковані решета, які за рік-два інтенсивної експлуатації втрачають захисне покриття, іржавіють, тож дуже швидко знадобиться капітальний ремонт.
Існує також складність переходу сушіння з дрібнозернистих (ріпак, гірчиця) на інші культури. Виникає необхідність замінювати решета всієї сушарки, що тягне за собою щорічні додаткові витрати часу і коштів.
Кор.: Як правильно визначити параметри сушіння зерна для різних культур і різних умов?
Р.С.: Основними параметрами процесу сушіння є температура нагрітого повітря, вологість і час сушіння зерна. Усі ці параметри пов’язані між собою.
Що вища початкова вологість зерна, то скоріше воно сушиться у початковий період. Сире зерно містить механічно зв’язану вологу, яка випаровується першою. Капілярно зв’язана волога міцно з’єднана з крохмальними зернами і ще міцніше – з білками. Тому процес сушіння зерна лімітується переважно сушінням білкового комплексу.
Виходячи з біологічних особливостей зерна експериментально доведено і перевірено на практиці, що зерно не може віддавати вологу швидше, ніж 4,5–5,0% за годину. Теоретично процес можна прискорити лише за рахунок збільшення температури, але тоді зерно буде непридатне для подальшого використання. Швидкість сушіння залежить від вологоємності повітря. Наприклад, 1 м3 повітря з температурою 20 °С поглинає 17 г води, 30 °С – 31 г, 50 °С – 90 г, 70 °С – 250 г, 90 °С – 400 г.
Крім того, необхідно брати до уваги, що нагріте й висушене зерно потрібно охолодити, бо інакше внаслідок конденсації зерно знову всотуватиме вологу.
Потрібно також пам’ятати, що зародок зерна містить дуже чутливі до температури водорозчинні білки – альбуміни. За температури понад 41–42 °С білки зародка, наприклад пшениці, денатурують, тобто, насіння втрачає схожість. Білки клейковини більш термостійкі, однак температура нагрівання нормальної, міцної і слабкої за пружністю клейковини сильної пшениці не має перевищувати відповідно 50, 45 і 55 °С.
Кор.: Сушарки на традиційному й альтернативному паливі, їх перспективи у світі та в Україні?
Р.С.: На сьогодні оптимальним паливом для сушарок є природний газ, але не кожне господарство має змогу підвести його до сушарки. Непоганим варіантом є дизельне паливо, але воно недешеве. Інші види пального можна розглядати як альтернативні, але лише для невеликих обсягів сушіння, що характерно для малих фермерських господарств. Застосування біопалива (солома, дрова, лушпиння тощо) значно знижує витрати на теплоносій, але збільшує капітальні вкладення на теплогенератор із теплообмінником. У такому разі варто робити вибір виходячи з реальних фінансових можливостей.
Візьмемо такий приклад. Необхідно висушити 50 тонн вологого зерна на 10 тонно-процентів. Відомо, що незалежно від типу культури для того, щоб знизити вологість однієї тонни зерна на 1 тонно-процент, необхідно витратити 15 кВт тепла. Зваживши всі ці параметри, отримаємо необхідну потужність теплогенератора – 7500 кВт. Це буде дуже великий за розмірами котел, який потребуватиме системи автоматизації завантаження матеріалу (дрова, пелети), контролю та безпеки робочого процесу тощо. Крім того, у таких установках температура теплоносія обмежена приблизно 90 °С, а цього не завжди достатньо для сушіння, наприклад кукурудзи.
Але повністю відкидати можливість використання інших видів палива, наприклад рослинних відходів, не можна. Галузь альтернативної енергетики з кожним роком розвивається та удосконалюється. Зокрема, є приклади використання сушарок, у яких як паливо використовують лушпиння.
