Контроль температуры и влажности – одно из основных условий сохранения высокого качества зерна

К числу основных причин снижения качества зерна и роста его потерь можно отнести нарушение технологий его послеуборочной обработки и хранения. В течение этого времени зерно постоянно подвергается опасностям, которые обусловлены активностью насекомых и плесени, миграцией влаги, а также развитием токсинов. Одними из основных параметров, которыми определяется состояние зерновой массы и происходящих в ней процессов, являются температура и влажность зерна.

Вентилирование – одно из основных условий сохранения качества зерна

Особое внимание следует обратить на то, что всхожесть семенного зерна теряется значительно быстрее, чем фуражного либо продовольственного. Учитывая, что изменение влажности является более технологически сложным и дорогостоящим процессом, нежели изменение температуры, чтобы снизить потери часто прибегают к вентилированию.

Вентилирование – один из самых эффективных приемов, дающих возможность «вывести» из зернохранилища тепловой фронт. При этом обеспечивается безопасное хранение зерновых продуктов без их перегрузки из одного бункера в другой. В зависимости от конструкции вентиляционных систем, необходимо учитывать вероятностные застойные зоны, которые появляются по ряду причин, среди которых естественные конвекционные потоки, неравномерное распределение скоростей продувки зерновой массы и ряд других факторов.

В застойных зонах температура зерна, как правило, выше, нежели в остальном зерне, поэтому в них контролировать температуру нужно обязательно. Чтобы эффективно управлять вентиляторами, стоит использовать термометры для измерения температуры воздуха окружающей среды и отработанного воздуха.

Для поддержания постоянной температуры применяют электроконтактный термометр ТПК, имеющий погружаемую нижнюю часть. Прибор действует в диапазоне от – 35 до + 350 градусов.

Когда появляются проблемы при хранении зерновой массы, в ее критической области всегда повышается температура. До появления потерь эти проблемы выявляют путём проведения мониторинга температуры зерна.

У термометра имеется вложенная стеклянная пластина молочного цвета, на которую нанесены две шкалы. Чтобы настроить термометр на заданную температуру, применяется верхняя шкала. Настраивают прибор, вращая магнитное приспособление, что позволяет установить на отметке задаваемой температуры конец вольфрамовой нити.

Отметим, что без вентилирования зерновой массы не удастся избежать её перегрузки из одного бункера в другой. А ведь при однократной перегрузке теряется порядка 0.5 процента зерна: часть потерь – незаметные внутренние повреждения, другая часть – дробленое зерно. Помимо этого, отсутствие вентилирования способствует износу оборудования.

Методы и приборы для контроля температуры зерна

Контролировать температуру зерна можно ручным, дистанционным методом, а также дистанционным методом с использованием централизованного пульта контроля. Каждый из них предусматривает применение различных приборов и устройств. Их выбор зависит от того, где будет использоваться техника: в лабораторных условиях либо на предприятиях пищевой промышленности.

При ручном управлении используются погружаемые в зерновую массу термоштанги. Их измерительный блок оснащен двумя цифровыми табло. Верхнее табло показывает температуру, которую измеряет датчик, расположенный в измерительной головке, а нижнее – температуру окружающей среды.

Зонд погружается в зерновую массу на пять минут, потом измерительный блок при помощи штекера подключается к зонду. Далее включается питание, и с цифровых индикаторов снимаются показания. Как правило, используя термоштанги, измеряют температуру при глубине зерновой насыпи до 3.5 метра.

Довольно часто применяют цифровую термоштангу ТЦ. Прибор состоит из самой штанги и рукояти с крышкой, которая с торца закрыта красным прозрачным светофильтром. У нижнего конца штанги расположен температурный датчик. Под крышкой рукояти находится электронный блок, имеющий трехразрядный цифровой индикатор и батарейный отсек с элементами питания.

Второй способ контроля температуры – дистанционный, предусматривающий наличие переносного измерительного прибора. В этом случае температура измеряется путем непосредственного подключения прибора к термоподвеске. Устанавливать термоподвески с термодатчиками лучше всего в бункерах, объем которых составляет 500 тонн и более. В бункерах, где нет подвесок, нужно устанавливать термометрические зонды.

Третий способ также является дистанционным, но при этом используется централизованный пульт температурного контроля. По причине низкой теплопроводности зерновой массы на ее отдельных участках накапливается тепло. Это провоцирует развитие процессов, которые приводят к качественным и количественным потерям продукта, возможному возгоранию и даже взрыву образующейся смеси пыли и газов. Периодичность температурного контроля хранящегося сухого зерна – один раз в две недели (не реже).

Технологии и оборудование

Сушильная печь

Самый распространённый метод анализа влажности зерна – сушильная печь (шкаф). По принципу действия и конструкции она очень напоминает промышленную хлебопекарную печь. Это обычный металлический корпус со встроенными спиралями, нагревающими воздух внутри печи. Нагретый воздух распределяется вентилятором по всему объёму сушильной камеры.

Что касается размеров сушильных печей, то они могут быть разными: есть портативные модели, которые применяются в лабораториях, и шкафы такой вместимости, что в них одновременно можно высушивать сотни образцов.

В сушильных печах влажность определяют, основываясь на принципе конвекционного нагревания. Воздух в них нагревается до температуры 103 – 107 градусов, и влага сначала начинает испаряться с верхних слоёв проб. Внутри проб образуется градиент влажности, который приводит к диффузии влаги на поверхность из более глубоких слоёв. Чтобы просушить пробы, которые подгорают при температуре 103 градуса, а также в целях сокращения времени, затрачиваемого на сушку, в ряде сушильных печей предусмотрена возможность создания вакуума. Проводимая в вакууме сушка позволяет быстро и осторожно высушивать теплочувствительную продукцию при низких температурах, поскольку понижение давления воздуха приводит к падению температуры кипения жидкости.

Сегодня активно используется сушильный шкаф модели СЭШ-3МУ. Принцип его действия основывается на равномерном высушивании проб воздушным потоком, создаваемым нагревательными элементами и центробежным вентилятором, а также вращающимся столом с пробами. Главное преимущество этого шкафа заключается в том, что при закладке в рабочей камере температура падает лишь на два градуса и всего через пару минут возобновляется. Поэтому перед закладкой нет необходимости прогревать шкаф до 140 градусов, что существенно упрощает работу лаборанта.

На предприятиях хлебопекарной, молочной, кондитерской и мясообрабатывающей промышленности и в лабораторных условиях в целях контроля влажности образцов сырья, полуфабрикатов, а также готовой продукции широко используется прибор Чижова. В основе принципа его работы лежит обезвоживание путем выпаривания образца продукта за счет его прогревания при необходимой температуре в течение заданного времени. Для обезвоживания используют специальные пакеты, при изготовлении которых применяют слабо приклеенную бумагу (ротаторную либо газетную).

Микроволновый влагомер

Осуществлять контроль влажности зерна, а также зерновых продуктов можно с помощью микроволновых влагомеров. Их наиболее заметное преимущество заключается в коротком времени проведения измерений (2 – 6 минут). Однако оно лучше проявляется при проведении тестирования пастообразных либо жидких проб. Если же материал содержит менее 4 процентов влаги, то метод микроволнового измерения влажности неприемлем.

Сердцем микроволнового влагомера является магнетрон. Генерируемые им электромагнитные волны поступают по волноводу в сушильную камеру, обычно имеющую кубическую форму. В более ранних моделях магнетрон соединялся с одной из сторон сушильной камеры, создавая неоднородное электромагнитное поле со сверхвысокой частотой. В результате этого с одной стороны пробы перегревались, а с другой нагревались слабо. Современные микроволновые влагомеры не имеют этого недостатка, поскольку оборудуются вращающейся тарелкой для помещения проб.

В настоящее время достаточно востребован экспресс-влагомер для зерна модели РМ-410(Aquasearch). Этот прибор очень точный, имеет значительное количество заложенных в память градуировок зерновых культур, а также большой набор функций, так:

  • В его памяти может храниться до 99 калибровок различных зерновых культур;
  • Его функционал дает возможность усреднения результатов проводимых измерений;
  • Прибор позволяет автоматически вводить поправки по температуре;
  • Есть возможность смещать градуировки (диапазон составляет от -6 до +6 процентов);
  • К нему можно подключать принтер.

Инфракрасная спектроскопия

Влажность зерна можно контролировать, используя метод инфракрасной спектроскопии. Он основан на спектрах отражения и поглощения в инфракрасном диапазоне, которые различны для каждого вещества. Проба облучается монохроматическим светом, то есть, светом одной длины волны. Одну часть этого излучения поглощает материал пробы, другая же часть от поверхности пробы отражается. Чтобы количественно замерить отражённый пучок света и преобразовать его в электрический сигнал, применяется фотодатчик.

Значение показателя влажности может выводиться при помощи калибровочной кривой. Метод даёт оперативные результаты, на которые не влияют контактные явления на электродах, поэтому погрешность измерений сведена к минимуму. По этой причине метод инфракрасной спектроскопии часто применяют для проведения онлайнового мониторинга производственных процессов, к примеру, на конвейерных лентах.

Выводы

Качественная обработка и хранение зерна и зерновых продуктов невозможны без систематического контроля его температуры и влажности. Существует несколько методов, а также целый ряд приборов для определения данных параметров. Выбор метода и техники для контроля температуры и влажности зерна во многом зависит от того, где проводятся исследования: на производстве или в лабораторных условиях.