Dobra jakość ziarna

Zboże składowane w silosach podlega zmianom jakościowym. Do cech jakościowych można zaliczyć, dla zbóż: wskaźnik sedymentacji, strukturę glutenu, własności kiełkowania oraz aktywność wodną. Te właściwości podczas składowania mogą ulegać pogorszeniu, gdyż parametrami, jakie mają wpływ na ich wielkość jest wilgotność i temperatura ziarna oraz czas tej operacji.

Czynnik czasu można regulować poprzez planowaną sprzedaż. Natomiast czynnik wilgotności i temperatury można zmniejszyć przez przewietrzanie i chłodzenie przy zastosowaniu stacjonarnych lub przewoźnych urządzeń.

Zboże zgromadzone w silosie lub magazynie płaskim leży na podłodze sitowej lub kanałach przewietrzających i jest przewietrzane schłodzonym powietrzem przez swoją objętość. Wykorzystywane są kanały przewietrzające oraz rozdzielacze funkcjonujące w powszechnie stosowanych systemach przewietrzania powietrzem otoczenia. Takie systemy są właściwie niezbędnym elementem nowoczesnego silosu zbożowego czy magazynu płaskiego.

Przewietrzanie (wentylacja) ziarna

System wentylacji najczęściej składa się z wentylatora (dla dużych pojemności silosów – zespołu wentylatorów), kanałów powietrznych, systemu podłogi sitowej, kominków wentylacyjnych. Wtłaczane powietrze otoczenia (w przypadku użycia nagrzewnic – lekko podgrzanego) rozprowadzane jest kanałami i przez podłogę sitową wprowadzane jest do surowca zmagazynowanego w silosie. Po przejściu przez całą warstwę, powietrze opuszcza silos kominkami wentylacyjnymi w dachu konstrukcji lub innymi elementami konstrukcyjnymi typowymi dla różnych producentów. Zintegrowane z silosem układy przewietrzające muszą pod względem osiąganych parametrów tj. wydajności powietrza oraz sprężu uwzględniać gatunek przechowywanego surowca rolniczego. Ilość powietrza wentylacyjnego niezbędnego do ochłodzenia 1 m3 ziarna o 5-8^oC wynosi około 1000 m3 (w okresie pierwszych przymrozków jesiennych, gdy różnica temperatury powietrza i składowanego ziarna przekracza 20^oC).
Dosuszenie ziarna poprzez wietrzenie przy wymuszonym przepływie powietrza i jego czas trwania zależą nie tylko od wilgotności względnej powietrza i jego temperatury, ale również od natężenia przepływu powietrza oraz wysokości warstwy, jak i od wilgotności i temperatury ziarna. Wilgotność względna powietrza oraz jego temperatura zależą z kolei od warunków atmosferycznych tj. od pory roku, dnia, nasłonecznienia itp. Trzeba przy tym pamiętać, że wilgotność względna powietrza nie wyraża bezwzględnej zawartości pary wodnej w powietrzu – 50% wilgotności względnej wskazuje, że powietrze to zawiera połowę ilości wody, którą może pochłonąć. Chłonność pary wodnej przez powietrze zależy od temperatury i jest większa przy wyższych temperaturach powietrza. W czasie złych warunków atmosferycznych, gdy wilgotność powietrza jest tak duża, przewietrzane ziarno uległoby nawilgoceniu, należy powietrze podgrzewać.

Schładzanie ziarna

Urządzenia chłodnicze zostały skonstruowane przed ok. 45 laty i głownie były przeznaczone do schładzania wilgotnego ziarna po zbiorze kombajnowym, w przypadkach dużego nagromadzenia ziarna przed suszeniem. Obecnie urządzenia chłodnicze mają szerokie zastosowanie w świecie do konserwacji zbóż, ale nie tylko, gdyż są stosowane do wszystkich ziarnistych płodów rolnych takich jak: rzepak, słonecznik, orzeszki ziemne, soja, kukurydza, nasiona strączkowe, granulowana pasza. Również w atmosferze schłodzonej przechowywane są: owoce, jarzyny, cebula, ziemniaki czy grzyby. Główną zaletą zastosowania do suchego ziarna o odpowiedniej wilgotności przechowalniczej jest dodatkowa ochrona przed powstaniem i rozmnażaniem się grzybów, działaniem owadów i w efekcie ubytkami suchej substancji. Dodatkowo konserwacja chłodnicza powoduje redukcję strat na oddychanie o 80 do 90%

We współczesnym przechowalnictwie zbóż znane są cztery podstawowe sposoby konserwacji ziarna wykorzystującego pracę agregatów chłodniczych: suszenie ziarna przy wykorzystaniu agregatu chłodniczego jako pompy ciepła, suszenie ziarna w niskich temperaturach, klimatyzacja powietrza w celu doprowadzenia ziarna do żądanej temperatury i wilgotności, schładzanie ziarna.

Schłodzone powietrze przepływając przez składowaną masę, powoduje zmianę stanu ziarna i powietrza. Przy chłodzeniu różnice temperatur i wilgotności pomiędzy ziarnem a powietrzem są wysokie, co powoduje dodatkowo wymianę masy. Przeprowadzając proces schładzania należy zadbać o układ pomiaru temperatury ziarna tak, aby urządzenie chłodnicze nie pracowało dłużej ponad wymagany czas. Efekt schładzania kończony jest zwykle przy osiągnięciu temperatury w całej masie ziarna w przedziale różnic 2-4^oC. W zależności od zawartości wody w ziarnie należy po pierwszym schłodzeniu ponawiać ten proces w określonych terminach.

Zużycie energii na chłodzenie jest zależne od szeregu czynników. Wpływa na nie np. wilgotność ziarna i jego temperatura. Zboże wilgotne jest łatwiej schłodzić niż bardzo wyschnięte. Dalszy wpływ ma entalpia powietrza w miejscu, w którym usytuowany jest magazyn (parametr temperatury i wilgotności względnej powietrza). Dla jednorazowego chłodzenia można przyjąć następujące parametry jako orientacyjne: ok. 3,0 do 6,0 kWh na tonę ziarna w strefie klimatu umiarkowanego, ok. 8,0 do 12,0 kWh na tonę ziarna w skrajnych warunkach tropikalnych.

Mieszanie ziarna

Ziarno przechowywane w silosach musi spełniać podstawowy warunek jakim jest odpowiedni poziom wilgoci. Właściwe procesy suszenia dokonywane są zwykle bez udziału silosu w urządzeniach do tego przystosowanych tj. suszarniach rolniczych charakteryzujących się zwartą konstrukcją oraz ściśle ustalonym sposobem prowadzenia tego procesu. Z uwagi na m.in. wysoki koszt zakupu tych urządzeń oraz drogą późniejszą eksploatację (duża energochłonność procesu), pojawiły się inne rozwiązania realizujące proces suszenia w oparciu np. o konstrukcję silosu: suszenie niskotemperaturowe, dosuszanie w niskich warstwach, przewietrzanie wyrównujące wilgotność. Zabiegi te mogą być realizowane w silosie przy ściśle określonych warunkach prowadzenia tego procesu. Parametr właściwego przepływu powietrza przez warstwę jest jednym z nich. Jest on ściśle powiązany z oporem stawianym przez warstwę ziarna, co szczególnie ważne jest w odniesieniu do silosów, zwłaszcza tych o dużych pojemnościach. To sprawia, że w przypadku suszenia niskotemperaturowego i zachowania bezwzględnie bezpiecznego dopuszczalnego czasu suszenia, sposobem przeciwdziałania jest obniżenie warstwy ziarna czy też dobranie innego wydajniejszego wentylatora. Takie działania, w efekcie obniżają wydajność procesu jak również wpływają na podwyższenie kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych z tytułu zastosowania silnika o większej mocy. Innym sposobem rozwiązania problemu dużych oporów ziarna dla przepływającego powietrza jest zastosowanie dodatkowego wyposażenia w silosie, jakim jest mieszadło śrubowe. Urządzenie to jest powszechnie stosowane w USA, podczas suszenia niskotemperaturowego.

Głównym efektem działania tego urządzenia jest zwiększenie dodatkowo do 30% strumienia powietrza przepływającego przez warstwę ziarna na wskutek obniżenia oporu warstwy. Mieszadło zbudowane jest z jednej lub wielu śrubowych końcówek, zespołu napędowego z przekładnią pasową, systemu zawieszenia, bieżni i rolki napędowej. Ruch obrotowy końcówek śrubowych mieszadła wywołuje przemieszczenie ziarna z jego dna do powierzchni a dodatkowo krążenie mieszadła po obwodzie silosu zapewnia realizację tego efektu w całej masie składowanego ziarna. W wyniku takiej pracy urządzenia, ziarno zostaje wymieszane, co przekłada się dodatkowo na efekt wyrównania jego wilgotności i temperatury. Należy podkreślić, że utrzymanie jednakowych poziomów tych parametrów jest podstawowym celem do realizacji, w czasie składowania ziarna w silosie. Połączenie działania, układu aktywnego wymuszonego wentylatorem przepływu powietrza oraz mieszadła śrubowego, w znaczący sposób zwiększa dokładność wyrównania tych parametrów jak również skraca czas tego procesu. Aby zapewnić prawidłową pracę mieszadła śrubowego, należy zwrócić szczególną uwagę na czystość składowanego ziarna oraz właściwy dobór parametrów pracy urządzenia (obroty mieszadła, ilość końcówek śrubowych i ich długość). Ziarno zanieczyszczone będące w ruchu może ulegać segregacji, co skutkuje opadaniem drobnych cząstek na dno silosu. Natomiast zły dobór parametrów pracy urządzenia prowadzi w efekcie do niejednorodnego mieszania, nadmiernych uszkodzeń ziarna czy przesypywania ziarna i tworzenia w centralnej części silosu wyższych jego warstw.

Tabela. 1. Straty suchej substancji ziarna w ilości 1000 ton o wilgotności 15% w czasie 1 miesiąca składowania.

Tabela 2. Okresy ponownego dochładzania ziarna zbóż.