Agnieszka Misiura
Lublin
Magazynowanie ziarna jest jedną z ważniejszych operacji technologicznych. Z tego powodu należy stworzyć jak najlepsze warunki przechowywania, aby uzyskać wysoką jakość i przydatność konsumpcyjną oraz paszową ziarna.
Oddychanie to jeden z procesów życiowych związanych z przemianą materii przebiegających w ziarnie. Intensywność tych procesów zależy w dużej mierze od wilgotności i temperatury. Wzrost temperatury oraz wilgotności wywołuje rozkład substancji zapasowych, co prowadzi do rozwoju drobnoustrojów, bakterii i pleśni. W konsekwencji pogarsza się zapach ziarna, zmniejsza się siła kiełkowania i wartość użytkowa oraz prowadzi do rozwoju szkodliwych dla zdrowia mikotoksyn. W celu zapewnienia jak najlepszych warunków przechowywania magazyn zbożowy powinien spełniać wszelkie wymogi techniczne i technologiczne. Temperatura powinna być systematycznie kontrolowana, aby utrzymać określoną wilgotność ziarna. Ziarno może być przechowywane w silosach metalowych z promieniowym i pionowym przepływem powietrza. Zbiorniki te są w kształcie walca lub wieloboku, o wysokości większej od średnicy lub innego wymiaru liniowego, charakteryzującego wielkość podstawy. Przechowywanie ziarna w komorach o dużej masie ze względu na ich szczelność jest niekorzystne, ponieważ ziarno jest odcięte od dostępu powietrza. Składowana masa zbożowa powinna mieć jak najniższą wilgotność i temperaturę, aby uniknąć rozwoju pleśni. Tego typu ziarno może być składowane przez dłuższy czas bez konieczności przerzucania go. Zboże może być również składowane w magazynach płaskich. Aby ograniczyć straty podczas takiego magazynowania należy uprzednio ziarno poddać procesowi suszenia i aktywnego wietrzenia.
W celu uzyskania jak najlepszych efektów magazynowania należy uwzględnić różne czynniki wpływające na ten proces m.in. ilość ziarna, długość czasu składowania, cel magazynowania, przestrzeganie zasad i warunków przechowywania jak również wszelkiego rodzaju koszty związane z magazynowaniem.
Czyszczenie
Ziarno po zbiorze należy odpowiednio przygotować do przechowywania. Pierwszym, najważniejszym zabiegiem jest wstępne czyszczenie ziarna, które ma na celu usunięcie zielonych nasion chwastów, zanieczyszczeń organicznych. Czyszczenie powinno się odbywać przy pomocy aspiratorów lub wialni. Mieszanina podlegająca procesowi czyszczenia zawiera następujące składniki: nasiona gatunku podstawowego, nasiona innych gatunków uprawnych, nasiona chwastów, zanieczyszczenia mineralne, zanieczyszczenia organiczne. Frakcję nasion podstawowych, o czystości wymaganej przez normy dla określonego kierunku ich użytkowania, uzyskujemy z takiej mieszaniny. Jako podstawę rozdziału wykorzystywana jest jedna lub kilka cech. Urządzenia służące do rozdziału można podzielić na następujące: proste (pneumatyczne, sitowe, tryjery, grawitacyjne, tarciowe, oparte na teksturze powierzchni nasion, oparte na zespole cech mechanicznych, elektrostatyczne, fotoelektryczne) oraz złożone (sitowo-pneumatyczne, sitowo-pneumatyczne z tryjerami, tarciowo-pneumatyczne). Czyszczalnie pneumatyczne, wykorzystują w procesie separacji strumień powietrza i właściwości aerodynamiczne masy. Dzielimy je według systemu obiegu powietrza na dwie grupy: czyszczalnie z obiegiem otwartym, czyszczalnie z obiegiem zamkniętym.
Aby uniknąć strat spowodowanych przez wymienione szkodniki należy prowadzić częste kontrole ziarna i eliminować wszelkie drogi zakażeń. Można korzystać z wielu metod zwalczania szkodników.
W procesach czyszczenia i sortowania oprócz własności aerodynamicznych wykorzystywane są geometryczne cechy nasion. Do tego typu separacji wykorzystywane są przesiewacze płaskie. Geometryczne cechy nasion (zanieczyszczeń) określa się zwykle trzema wymiarami, z których grubość i szerokość wykorzystywane są w procesie przesiewania na sitach mających otwory o różnorodnych kształtach. W procesie przesiewania materiał ziarnisty doprowadzany jest równomierną warstwą na pochylone pod odpowiednim kątem ruchome sito i przemieszcza się wzdłuż niego. Proces przesiewania polega na rozdzielaniu mieszaniny na frakcje (w zależności od ilości sit – tzn. na frakcję dolną – nasiona mniejsze i frakcję górną – nasiona większe). Rozdzielać nasiona można według grubości, według szerokości oraz kształtu. Stworzone są bowiem, w zależności od procesu rozdzielania, sita o otworach trójkątnych, eliptycznych, okrągłych, kwadratowych, podłużne, okrągłe o wygiętych krawędziach. Sita mogą być albo przestrzenne albo płaskie. Działanie przesiewaczy obrotowych oparte jest na ruchu obrotowym (o różnej prędkości) cylindrycznych bębnowych sit usytuowanych w różnych płaszczyznach. Można wyodrębnić dwa rodzaje przesiewaczy obrotowych: z poziomą osią obrotu, z pionową osią obrotu. Sita cylindryczne mają średnice od 400-800 mm, a ich długość zależna jest od średnicy. Długość nasion wykorzystywana jest w tryjerach. Uzyskiwane są dwie frakcje: frakcja nasion długich (pozostająca na dnie cylindra trymera) oraz frakcja nasion krótkich (kierowana do rynienki znajdującej się we wnętrzu cylindra). Elementem roboczym tryjera jest pobocznica walca mająca na swojej wewnętrznej stronie wgłębienia (komórki) o różnej wielkości i różnych kształtach. Wymiary wgłębień dobierane są ze względu na gatunek rozdzielanych nasion. Tryjery dzielimy na: cylindryczne, w których proces rozdzielczy odbywa się wewnątrz obracającego się cylindra, bębnowe, w których proces rozdzielczy odbywa się na zewnętrznej stronie obracającego się bębna, skrzydełkowe albo łopatkowe, w których proces rozdzielczy realizowany jest przez odpowiednio ukształtowane skrzydełka, tarczowe, w których proces rozdzielczy realizowany jest poprzez szereg kołowych tarcz z wgłębieniami, taśmowe, w których proces rozdzielczy odbywa się na taśmie z wgłębieniami, cylindryczne ze skrzydełkami, szpilkowe, w których proces rozdzielczy odbywa się w cylindrze zaopatrzonym w szpilki i niektóre nasiona są nabijane i wynoszone. Czyszczalnie złożone są to maszyny czyszczące wykorzystujące w procesie rozdzielczym więcej niż jedną cechę lub właściwość masy ziarnistej. W zależności od przyjętych właściwości masy i kolejności ich wykorzystania możemy tu wyróżnić: rozdzielacze sitowo-pneumatyczne (posiadające zarówno wentylator wytwarzający ssący lub tłoczący strumień powietrza jak i sita), rozdzielacze sitowo-pneumatyczne z tryjerami. Do tej grupy urządzeń zaliczamy również wialnie.
Separatory tarciowe wykorzystują w procesie rozdzielania rodzaj tarcia i związany z nim współczynnik tarcia zewnętrznego oraz kształt nasion i ich teksturę, wpływajacy na charakter ruchu nasion. Maszyny wykorzystujące te cechy można to np. płótniarki, żmijki, stoły kaskadowe i rozdzielacze obrotowe. Czyszczenie specjalne wykorzystuje różnego rodzaju właściwości fizyczne materiałów. Czyszczalnie magnetyczne w procesie rozdzielania mieszaniny wykorzystują tylko ferromagnetyczne właściwości materiału. Dzięki tym właściwościom można wydzielić domieszki (zanieczyszczenia) metaliczne ferromagnetyczne od materiałów nie wykazujących tych właściwości. Sortownik stołowy rozdziela mieszaninę ziarnistą wykorzystując różne ciężary właściwe i elastyczność (sprężystość) jej składników. Z nasion można wydzielić skiełkowane lub porażone chorobami. Rozdzielanie nasion w czyszczalni fotoelektrycznej odbywa się na zasadzie odchylania torów nasion wcześniej naładowanych ładunkiem elektrycznym w zależności od ich koloru. W procesach rozdzielczych można wykorzystać właściwości elektryczne materiałów ziarnistych takie jak przewodnictwo, przenikalność dielektryczna, zdolność do polaryzacji i przyjmowanie lub oddawanie ładunków elektrycznych.
Suszenie
Kolejnym zabiegiem poprawiającym jakość zboża jest suszenie. Wilgotność ziarna zależy od różnych czynników biologicznych i atmosferycznych. Aby zapewnić prawidłowe przechowywanie należy doprowadzić zawartość wody w ziarnie do bezpiecznej wilgotności. Wymagane parametry to wilgotność poniżej 14,5% i temperatura po schłodzeniu 20°C. Jeśli wilgotność przekracza bezpieczny poziom materiał należy dosuszyć. Planując długotrwałe magazynowanie masy zbożowej, należy obniżyć jej wilgotność poniżej 14%. Metody umożliwiające długookresowe przechowywanie polegają na suszeniu i chłodzeniu ziarna. Najczęściej stosowane to suszenie niskotemperaturowe i suszenie wysokotemperaturowe. Metoda niskotemperaturowa może być stosowana do ziarna o wilgotności do 24% jednak, gdy wilgotność ziarna przekracza 24% konieczne jest szybkie suszenie wysokotemperaturowe (szczególnie dotyczy to ziarna kukurydzy). Suszenie wysokotemperaturowe polega na tym, że cienkie i ruchome warstwy ziarna przedmuchiwane są powietrzem ogrzanym. Zalety takiej metody to: możliwość suszenia ziarna o wilgotności powyżej 24%, krótki czas suszenia. Wady: wysoki koszt suszarek, duże zużycie energii, ryzyko uszkodzenia mechanicznego ziarna lub obniżenie zdolności kiełkowania zbyt wysoką temperaturą. Niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne zapewnia metoda niskotemperaturowa. Jeśli rolnik posiada silos lub magazyn płaski to inwestycja sprowadza się do zakupu wentylatora, sterownika zbożowego, nagrzewnicy powietrza i ewentualnie kanałów wentylacyjnych rozkładanych na podłodze. Suszenie niskotemperaturowe opiera się na przedmuchiwaniu grubej warstwy ziarna powietrzem atmosferycznym nie ogrzewanym lub w okresach niekorzystnych warunków pogodowych powietrzem podgrzanym. Inne zalety takiej metody to: dobra jakość wysuszonego ziarna, niewielkie zaangażowanie obsługi urządzeń, brak konieczności transportu ziarna do suszenia.
W przypadku podwyższenia się temperatury ziarna podczas magazynowania, masę zbożową należy poddać wietrzeniu. Proces przewietrzania jest również konieczny w celu utrzymania w silosie wyrównanej temperatury. Ziarna przegrzane mogą stracić swoje parametry, a także zostać porażone pleśniami lub szkodnikami.
Dosuszanie można przeprowadzać w silosach BIN przy zastosowaniu wentylatora lub dmuchawy stanowiących wyposażenie silosu. Suszenie odbywa się w kilku etapach m. in.: załadunek, suszenie, schładzanie, rozładunek. Suszarnie zasypujemy ziarnem przy pomocy np. podnośnika kubełkowego. W jej górnej części tzw. „strefie suszenia” powietrze odbiera wilgoć z ziarna i wydala ją na zewnątrz maszyny. Po tym etapie ziarno jest już wysuszone, ale nadal pozostaje gorące i takie dociera do „strefy schładzania”, gdzie jego temperatura jest stopniowo obniżana za sprawą wsysanego powietrza z zewnątrz suszarni. W ten sposób wysuszone i schłodzone ziarno wydostaje się z maszyny odprowadzane przy pomocy urządzeń pomocniczych np. przenośnika ślimakowego do magazynów, silosów. Suszarnie termiczne można podzielić na trzy rodzaje: daszkowe, żaluzjowe, fluidyzacyjne. Suszarki daszkowe składają się ze zbiornika wstępnego, komory suszenia, komory chłodzenia i urządzeń wybierających. Elementy te ustawione są pionowo w kolejności wymienionej od góry. Posiadają również urządzenia nagrzewające powietrze oraz wentylatory. W komorze suszenia i chłodzenia znajdują się ustawione w równych odstępach rzędy dwuspadowych daszków. Podczas pracy urządzeń wybierających zgromadzone w zbiorniku wstępnym ziarno, przemieszcza się grawitacyjnie ku dołowi, dostaje się do komory suszenia, rozdziela się na wierzchołkach daszków i łączy ponownie poniżej ich dolnej krawędzi. W masie ziarna powstają zamknięte kanały utworzone przez daszek i okalające go ziarno. Powietrze podawane do kanału poddaszkowego przepływa przez perforowane ścianki daszka, warstwę ziarna, perforowaną ściankę daszka sąsiedniego i opuszcza suszarkę. Daszki tworzą sieć kanałów doprowadzających świeże i odprowadzających zużyte powietrze oraz wyrównują przesyp ziarna w całej komorze. Przepływ powietrza w kanałach poddaszkowych komór suszarki wymuszony jest wentylatorami. Do kanałów komory suszenia tłoczone jest powietrze podgrzane w wymienniku ciepła. W komorze chłodzenia przez ziarno przepływa powietrze pobrane z otoczenia. Stosowane są także rozwiązania, w których powietrze po przejściu przez komorę chłodzenia kierowane jest do wymiennika ciepła, a następnie tłoczone do kanałów komory suszenia. W suszarkach żaluzjowych warstwa ziarna zamknięta jest między dwiema ścianami utworzonymi z piętrowo ustawionych pochyłych półek (żaluzji), między którymi pozostawiono szczeliny do przepływu powietrza. Zewnętrzna obudowa suszarki przedzielona jest kolumną żaluzjową na dwie komory. Do jednej z tych komór podawane jest suszące powietrze, które po przejściu przez warstwę ziarna dostaje się do drugiej komory i z niej do przewodu ssącego wentylatora. Do górnego piętra suszarki dopływa gorące powietrze suszące. Dolne piętro pracuje jako komora chłodzenia. Przepływa przez nią chłodne powietrze otoczenia. Produkowane są także suszarki z dwiema kolumnami żaluzjowymi. Ustawione w pewnej odległości od siebie kolumny dzielą obudowę na trzy części – środkową i dwie boczne. Do części środkowej podawane jest powietrze, które przepływa przez dwie kolumny z ziarnem i z komór bocznych wyciągane jest przez wentylatory do otoczenia. Część górna (susząca) oddzielona jest od części dolnej (chłodzącej) poziomą przegrodą. Pod kolumną umieszczone są urządzenia wygarniające regulujące czas przebywania ziarna w suszarce. W najwyższej części suszarki znajduje się zbiornik wstępny, z którego ziarno dostaje się do kolumn żaluzjowych. Suszarka fluidyzacyjna jest zbudowana w postaci zbiornika z perforowanym dnem, do którego od dołu jest tłoczone powietrze. Zbiornik przedzielony jest pionową przegrodą nie dochodzącą do dna. Z jednej strony przegrody podawane jest ziarno, z drugiej na określonej wysokości ściany zbiornika znajduje się otwór wylotowy z zasuwą. Mieszanina powietrza i ziarna „przelewa” się pod przegrodą i dochodzi do krawędzi otworu wylotowego. Podwyższenie krawędzi otworu wylotowego przez uniesienie zasuwy wydłuża drogę i czas przebywania ziarna w suszarce.
Kolejnym zagrożeniem dla magazynowania ziarna są szkodniki, które wpływają na ubytek masy wskutek ich żerowania, straty wynikające z pogorszenia się jakości ziarna i zanieczyszczenia go. Do najczęściej występujących szkodników należą: roztocza, owady, gryzonie, ptaki, mikroorganizmy tj. grzyby i bakterie. Aby uniknąć strat spowodowanych przez wymienione szkodniki należy prowadzić częste kontrole ziarna i eliminować wszelkie drogi zakażeń. Można korzystać z wielu metod zwalczania szkodników: mechanicznych, fizycznych do chemicznych.
Podczas przechowywania ziarna konieczna jest kontrola wilgotności i temperatury. W przypadku podwyższenia się temperatury ziarna podczas magazynowania, masę zbożową należy poddać wietrzeniu. Proces przewietrzania jest również konieczny w celu utrzymania w silosie wyrównanej temperatury. Ziarna przegrzane mogą stracić swoje parametry, a także zostać porażone pleśniami lub szkodnikami. Oprócz temperatury i wilgotności należy kontrolować powierzchnię ziarna w celu wyeliminowania ewentualnych uszkodzeń konstrukcji silosu. Silosy BIN posiadają takie parametry techniczne, które pozwalają w pełni zabezpieczyć ziarno m.in. przed zamoknięciem, zniszczeniem, gryzoniami, ptakami. Powierzchnie wewnętrzna i zewnętrzna silosu jest pokryta powłoką antykorozyjną. Gładkość wewnętrznej powierzchni umożliwia samooczyszczalność silosów. Natomiast szczelinowa podłoga zapewnia równomierny przepływ powietrza.
Podsumowując. Bezpieczne magazynowanie ziarna zależy od takich czynników jak: wilgotność ziarna, jego temperatura, kontakt z powietrzem oraz stan ziarna. Czas przechowywania masy zbożowej zależy głównie od wilgotności i temperatury, i tak np. dla ziarna o wilgotności 14% i temperaturze 5°C ten okres może wynosić 3 lata.
Bibliografia dostępna u autora.
Jeszcze nim wszyscy stracili głowę dla Mistrzostw Europy w piłkę kopaną, przyjaciele i współpracownicy Hubbard Polska zgromadzili się w przepięknym Pałacu Ossolińskich w Sterdyni. 16-18 maja 2012 miało tam miejsce już XIX Sympozjum Drobiarskie.
