СПОСОБ ХРАНЕНИЯ ЗЕРНА Российский патент 2003 года по МПК A01F25/00 A23B9/18 

Изобретение относится к способам хранения зерна и может быть использовано в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и системе хлебопродуктов.

Известен способ хранения сельскохозяйственной продукции, предусматривающей вентилирование воздухом, пропущенным через фильтр, заполненный сильвинитовой породой, для очистки его от бактерий путем насыщения аэроинами и парами соляной кислоты [1].

Данный способ не гарантирует безопасное хранение зерна, так как не предотвращает образование гнездовых очагов самосогревания и требует повышенных подач наружного воздуха.

Известен способ, предусматривающий очистку зерна от примесей и обработку газовым компонентом, содержащим пары насыщенной пропионовой кислоты при температуре паров выше температуры обрабатываемого зерна. Этот способ по своей сущности наиболее близок к заявленному выбран в качестве прототипа [2].

Однако он имеет следующие недостатки - его применение ограничено кормовым и семенным зерном, кроме того, после обработки зерна парами пропионовой кислоты необходимо охлаждать зерно, так как нагретое зерно неустойчиво в хранении или ограничивает время обработки.

Задачей изобретения является снижение энергозатрат на хранение и повышение универсальности способа с точки зрения назначения подвергаемого хранению материала.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе хранения, предусматривающем очистку зерна от примесей и продувку газовым компонентом, согласно изобретению в качестве газового компонента используют озоновоздушную смесь с температурой как минимум на 5...7^oС ниже температуры зерна, причем обработку проводят до полного насыщенния зерна озоном, а после прекращения фунгицидного действия озона обработку повторяют.

Сравнение заявленного способа с прототипом показывает, что новым является обработка зерна газовым компонентом, содержащим озон до полного насыщения зерна перед хранением и в процессе хранения с температурой газового компонента ниже как минимум на 5...7^oС ниже температуры зерна. Таким образом заявленный способ соответствует критерию "новизна".

Изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень", так как достигнут результат, удовлетворяющий существующую потребность, а именно безопасное хранение зерна с минимальными затратами на обработку.

Изобретение является и "промышленно применимым", так как может использоваться в сельском хозяйстве и в других отраслях.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 показана технологическая схема реализации предложенного способа хранения. На фиг.2 представлены экспериментальные зависимости изменения приращения температуры ΔΘ зерна пшеницы, обработанного газовым компонентом, содержащим озон (1,2), насыщенными парами пропионовой кислоты (3,4), и наружным воздухом (5, 6) от времени хранения τ. На фиг.3 даны экспериментальные зависимости длительности устойчивого хранения τ^* от температуры θ зерна, обрабатываемого газовым компонентом с озоном (1), парами насыщенной пропионовой кислоты (2) и наружным воздухом (3).

Способ реализуется следующим образом (фиг1). С пандуса 1 в приемный бункер 2 разгружают автосамосвал 14, зерно ленточным транспортером 3 подают в приемный ковш погрузчика 4 и в сепаратор 5, в котором оно очищается от примесей. Далее погрузчиком 6 зерно подают в озонаторную установку 7, в которой оно в потоке обрабатывается озоном, затем зерно поступает в норию 8 и в бункер 9, в котором оно хранится. По мере необходимости зерно повторно продувают озоновоздушной смесью, подготовленной в озонаторной установке 7 и нагнетаемой в слой при помощи вентилятора 10. Необходимость повторной обработки зерна определяют с помощью температурных датчиков, размещаемых в слое зерна. После хранения зерно шнеком 12 отгружают в транспортное устройство и направляют потребителю. Длительность обработки зерна озоновоздушной смесью определяют по показанием прибора 15, регистрирующим концентрацию озона в отработанном газовом компоненте.

Озон является сильнейшим окислителем и его фунгицидное действие превосходит действие паров органических кислот, включая пропионовую, которые широко применяют при хранении как влажного, так и подсушенного зерна. Пропионовую кислоту, как наиболее сильный фунгицид из органических кислот, рекомендуется применять при следующих условиях: толщина слоя обрабатываемого зерна не должна превышать 1,5. . .2,0 м, удельная подача паровоздушной смеси 100...200 м³/ч•т, онцентрация паров пропионовой кислоты в смеси 0,2...0,3 5 г/м³, рекомендуемая влажность обрабатываемого зерна 21...40%, продолжительность обработки 50. ..90 ч [3]. При хранении толщина слоя сухого зерна (влажность W≤14. . . 15%) достигает 3...5 м и более, влажного зерна (W>15% - в ожидании послеуборочной обработки) редко превышает 2,5. ..3,0 м. Поэтому удельные подачи газового компонента при аэрировании сухого зерна обычно составляют 20...30 м³/ч•т, что затрудняет использование способа, принятого за прототип, на сухом зерне и эффективно лишь на влажном, вентилирование которого с удельной подачей 100...200 м³/ч•т вполне реально.

Заявленный способ не имеет ограничений по удельной подаче газового компонента. Поэтому он может применяться на установленном технологическом оборудовании как для хранения влажного, так и сухого зерна. Кроме того, он предназначен для хранения зерна любого назначения, а не только фуражного, при этом концентрация озона в смеси во много раз ниже концентрации паров пропионовой кислоты ~10 мг/м³ против 300...350 мг/м³, что упрощает условия обслуживания хранилища и работы персонала.

По способу, принятому за прототип, температура газового компонента выше температуры зерна и при длительном вентилировании с рекомендованными удельными подачами существенно повышается температура зерна, что снижает срок безопасного хранения.

По заявленному способу температура газового компонента ниже температуры зерна реализуется вентилированием насыпи в вечернее или ночное время, а также с помощью холодильной машины, причем с понижением его температуры возрастает эффективность воздействия озона на зерно из-за повышения его стойкости и замедления распада на O₂ и О.

Пример 1. На лабораторной установке продували в течение 1 ч навески зерна пшеницы массой ~1 кг озоновоздушной смесью при концентрации озона C₁= 10 мг/м³, насыщенную парами пропионовой кислоты 0,2...0,35 г/м³, и наружным воздухом. Температура газового компонента, наружного воздуха Т₀ и зерна θ составили ~ 25^oС. Исходная влажность зерна составила W=15 и 21%, изменение влажности зерна в процессе опыта не превысило 0,3%. Относительная влажность газового компонента и наружного воздуха на входе в слой составила ϕ=60%.

После продувки навески зерна засыпали в термос, в пробке которого был закреплен термометр и его устанавливали в термостат с температурой 25^oС. Температура зерна в термосе за счет жизнедеятельности микроорганизмов постепенно повышалась. На фиг.2 приведены кривые изменения температуры зерна в процессе хранения в термостате. Установлено, что медленнее всего повышается температура зерна, обработанного парами пропионовой кислоты 3,4, затем озоновоздушной смесью 1,2 и наружным воздухом 5,6. Причем для зерна с W=15%, обработанного парами пропионовой кислоты и озоном, темп приращения температуры за время опыта существенно не различается (фиг.2).

Пример 2. Определяли длительность τ^* безопасного хранения навесок зерна пшеницы влажностью 21%, обработанных озоновоздушной смесью 1, воздухом с насыщенными парами пропионовой кислоты 2 и наружным воздухом 3 от температуры зерна θ, причем температура газового компонента Т₀=θ, а условия обработки и хранения зерна согласно примера 1. Предельный срок хранения зерна исчисляли повышением температуры навески на 4^oС от первоначальной, при этом наблюдали первые признаки порчи зерна - снижение энергии прорастания на 1... 2% (фиг.3).

Установлено, что с понижением температуры зерна θ, длительность безопасного хранения зерна существенно возрастает, следовательно, обработку зерна озоновоздушной смесью эффективно проводить при пониженной температуре.

Эффективность предложенного способа
Использование паров пропионовой кислоты и озоновоздушной смеси позволяет ингибировать развитие гнилостных и масляно-кислых бактерий, подавлять развитие плесневых грибков и тем самым создавать благоприятные условия для сохранения зерна. Согласно экспериментальным данным зерно, обработанное парами пропионовой кислоты, более стойко в хранении, чем озоновоздушной смесью ~ в 2 раза, однако затраты энергии на обработку зерна парами пропионовой кислоты более высокие, чем при использовании озоновоздушной смеси.

Рассмотрим эти затраты. Примем в первом приближении, что стоимость оборудования для обработки зерна парами пропионовой кислоты и озоновоздушной смесью сопоставима. Оптимальные режимы обработки зерна парами пропионовой кислоты согласно [3] следующие: удельная подача паровоздушной смеси - 100 м³/ч•т, концентрация паров пропионовой кислоты - 200 мг/м³, продолжительность обработки - 70 ч. При этих условиях гарантированная сохранность составляет 4...6 мес.

Установленные режимы обработки зерна озоновоздушной смесью следующие: удельная подача - 100 м³/ч•т, концентрация озона в смеси ~10 мг/м³, продолжительность обработки ~10 ч [4]. При этих условиях согласно нашим экспериментальным данным гарантированная сохранность зерна 2...3 мес.

Рассчитаем затраты энергии на обработку (вентилирование) хранящегося зерна пшеницы массой 100 т (таблица).

Затраты электроэнергии на обработку зерна по заявленному способу почти в 3 раза меньше, чем по прототипу.

Источники инфрмации
1. Пат. РФ 2021684, А 01 F 25/00.

2. Пат. РФ 2086095, A 01 F 25/00.

3. Соколов А.В. Технологические и технические решения сохранности влажного кормового сырья химическими консервантами. Автореферат диссерт. на соиск. уч. степни доктора с.-х.наук. -М., ВИМ, 1998, с. 52.

4. Троцкая Т.П. Электроактивирование процессов сушки растительных материалов. Диссертация на соиск.уч.степени доктора техн. наук. Минск, БНИИМСХ, 1998, с. 136.

Изобретение относится к способам хранения зерна с использованием озоновоздушной смеси. В способе хранения зерна, предусматривающем очистку от примесей и продувку газовым компонентом, в качестве последнего используют озоновоздушную смесь с температурой ниже температуры зерна как минимум на 5... 7^oС. Обработку смесью проводят до насыщения зерна озоном, а после прекращения фунгицидного действия озона обработку повторяют. Эффект от предложенного способа - снижение энергоемкости процесса обработки зерна, а также расширение области использования за счет того, что данный способ может применяться как при хранения влажного, так и сухого зерна. 1 табл., 3 ил.

Способ хранения зерна, включающий очистку его от примесей и продувку газовым компонентом, отличающийся тем, что в качестве газового компонента используют озоновоздушную смесь с температурой как минимум на 5-7^oС ниже температуры зерна, причем обработку производят до насыщения зерна озоном, а после прекращения фунгицидного действия озона обработку повторяют.