Хранение свеклы на заводе
Добавил пользователь Валентин П. Обновлено: 21.09.2024
Период продолжительности хранения свеклосахарного сырья завит от эффективности инженерных систем, предназначенных для отведения избыточной теплоты от корнеплодов. Приведен обзор технических решений, применяемых для хранения сахарной свёклы. Акцентировано внимание на работе инженерных систем, предназначенных для создания условий хранения сырья навалом без ограждающих конструкций. Установлено, что в решении задач обеспечения потребностей производства важная роль принадлежит инженерным системам активной вентиляции насыпи корнеплодов. Выявлены особенности хранения сахарной свёклы и представлены задачи, решение которых способствует повышению эффективности хранения сырья. Проведен анализ величин аэродинамического сопротивления насыпи для свёклы из нормативных документов, который подтвердил недостаточность справочных данных для проектирования систем активной вентиляции. Предложен диапазон допустимых скоростей воздуха в межкорневом пространстве сахарной свёклы с учетом влияния окружающей среды и отсутствия ограждающих конструкций. Представлены рекомендации для конструирования систем активной вентиляции. Рассмотрены типы ограждающих конструкций сооружений для хранения корнеплодов, получившие наибольшее распространение в свеклосахарном производстве в настоящее время. Предложен принцип работы инженерных систем охлаждения насыпи для овощехранилищ, основанный на среднесуточном колебании температур. Систематизированы существующие решения и представлены задачи, требующие решения при проектировании инженерных систем свеклохранилищ.
В сахарной промышленности актуальны задачи увеличения продолжительности цикла работы сахарного завода и повышения эффективности переработки свеклосахарного сырья.
Период продолжительности работы сахарного завода в Российской Федерации составляет 110…140 дней в год, при этом в ряде государств продолжительность работы заводов составляет 170…200 дней. Разрыв образовался в двадцатом веке из-за того, что для советского свеклосахарного производства первостепенной задачей являлось увеличение мощности завода, а хранение сырья являлось второстепенной, поэтому данный вопрос и сейчас недостаточно изучен. Сегодня основным направлением исследований является разработка химических веществ для обработки корнеплодов и изучение их влияния на свёклу. При этом эффективность обработки насыпи во многом зависит от аппаратной части системы активной вентиляции сырья, которая является слабым звеном всей технологической цепочки хранения корнеплодов. Под активным вентилированием подразумевается принудительная подача атмосферного воздуха через неподвижную насыпь сырья в овощехранилищах и на открытых площадках.
Ограниченность периода хранения заготовленного сырья не позволяет увеличить цикл работы завода, а нарушение условий хранения способствует уменьшению периода сохранности и снижению качества сырья. При переработке качественного сырья из ста тонн получают от четырнадцати до семнадцати тонн сахара, а при нарушении режимов хранения корнеплодов – от шести тонн сахара. Таким образом, в сахарной промышленности актуальной задачей является увеличение продолжительности цикла работы сахарного завода и повышение эффективности переработки свеклосахарного сырья.
Исходя из вышесказанного, необходимо систематизировать знания для разработки алгоритма проектирования инженерных систем, учитывающих рекомендации хранения овощей валовым способом, с учетом равномерного тепломассообмена по всему объему насыпи при минимизации энергозатрат.
Период поступления сельскохозяйственного сырья на площадки хранения начинается с сентября. Во время хранения в сахарной свёкле протекают химические реакции, сопровождающиеся выделением теплоты, влаги, приводящие к потере сахаристости. Интенсивность биохимических реакций зависит от температуры внутри корнеплодов, а также температуры, скорости и газового состава воздуха в межкорневом пространстве. На рис. 1 приведен график зависимости суточных потерь сахара свёклой от температуры насыпи.
Рис. 1. Зависимость от температуры в насыпи: 1 – суточных потерь сахара свёклой, % от массы свеклы; 2 – количества выделяемого тепла на 1 т свёклы, ккал
При хранении овощей учитывают три основных параметра воздуха: температура, влажность, скорость движения воздуха в насыпи. Диапазон изменения температуры и влажности для каждой культуры берется из справочников теплофизических характеристик пищевых продуктов. Скорость движения воздуха в овощехранилищах составляет 0,12… 0,5 м/с. Оптимальная температура хранения сахарной свёклы – 0. +2 °С при относительной влажности 85…95 %.
Рис. 2 – Внешний вид насыпи для краткосрочного хранения без использования инженерных систем: 1 – насыпь сахарной свёклы, 2 – водяной пар
Рис. 3. Внешний вид вентиляционного оборудования: а) вентиляционных каналов для картофелехранилища; б) вентиляционных агрегатов для сахарной свёклы
А
Б
Рис. 5. Хранение сырья без ограждающих конструкций: 1 – насыпь сахарной свёклы, 2 – воздуховод, 3 – рама вентиляционного агрегата
Таким образом, установлено, что при проектировании инженерных систем необходимо решить следующие задачи:
˗ рассчитать расход подаваемого воздуха для охлаждения насыпи при допустимой скорости воздушного потока;
˗ подобрать диаметр трубы и толщины стенки для воздуховода;
˗ выбрать форму выпускных отверстий;
˗ рассчитать шаг между выпускными отверстиями для достижения равномерного распределения воздуха по всей длине воздуховода;
˗ подготовить площадку для хранения сырья;
˗ подобрать технику для транспортировки воздуховодов и вентиляционных агрегатов;
˗ выбрать способ укладки воздуховодов и установки вентиляционных агрегатов;
˗ установить систему автоматизации и контроля температуры внутри насыпи.
Скорость воздуха на выходе из воздухораздающих отверстий в объем хранимой продукции авторами рекомендуется принимать 1…2 м/с. Эта скорость выше, чем в справочной литературе, вследствие увеличения высоты насыпи сырья, которая составляет от 6 до 8 метров, а также для уменьшения периода охлаждения сырья. На сегодняшний день имеются исследования, посвященные потерям веса корнеплодов от скорости воздуха в межкорневом пространстве. В справочной литературе предлагается использовать диапазон скоростей воздуха, рекомендованный для овощехранилищ, который составляет от 0,1 до 0,5 м/с. При этом не учитывается отсутствие ограждающих конструкций и влияние окружающей среды при хранении на открытых площадках, а также отсутствуют исследования экономической эффективности скорости охлаждения при изменении климатических условий. Наличие ограждающих конструкций позволяет снизить влияние суточных колебаний температур и атмосферных осадков.
Таблица. Аэродинамическое сопротивление насыпи свеклы, Па
Данные в табл. приведены для свёклы обыкновенной (столовой), которая имеет меньший размер, чем сахарная. При проведении лабораторного опыта для определения аэродинамического сопротивления насыпи автором были получены результаты, которые отличаются от приведенных в табл. Чтобы подтвердить достоверность проведенного опыта, требуется проведение дополнительных исследований. Наличие спроса на хранение описанной выше конфигурации насыпи (высотой 6…7 метров) и отсутствие справочных данных приводит к необходимости проведения соответствующих исследований и разработки рекомендаций для расчета активной вентиляции.
Подбор диаметра воздуховода должен производиться из расчета необходимой подачи воздуха. Толщина стенки воздуховода должна быть достаточной для восприятия нагрузки, создаваемой сахарной свёклой, а также иметь прочностной запас на воздействие механических воздействий при монтаже и демонтаже системы. Рекомендуемая расчетная скорость движения воздуха в поперечном сечении воздуховода не должна превышать 10 м/с во избежание повышенного аэродинамического сопротивления.
Шаг выпускных отверстий рассчитывается из условия сегментного распределения воздуха по длине насыпи. Необходимо учитывать, что слой, находящийся вблизи сторон насыпи, меньше подвержен эффекту самосогревания. Форма выпускных отверстий подбирается из условия необходимой пропускной способности сечения и сохранения прочностных свойств воздуховода.
С учетом натурных исследований авторами предлагаются следующие рекомендации по конструированию вентиляционной системы:
˗ для выпускных отверстий использовать форму ромба, овала, линзы и др.;
˗ длина выпускного отверстия должна быть перпендикулярна центральной оси воздуховода;
˗ отверстия размещаются с обеих сторон относительно центральной оси воздуховода вблизи поверхности соприкосновения вентиляционного канала с площадкой;
˗ минимальное расстояние между соседними отверстиями не должно быть меньше 4-х размеров, равных ширине выпускного отверстия. При необходимости большего количества отверстий на участке воздуховода необходимо расположить следующий ряд выше предыдущего на расстояние, равное не менее одной длины выпускного отверстия (ряды располагаются в шахматном порядке) (рис. 6).
Вентилятор подбирается по результатам аэродинамического расчета воздуховода с учетом сопротивления насыпи сахарной свёклы. Следует учитывать рабочее положение вентилятора. Несмотря на заявление производителей, что вентиляторы возможно эксплуатировать вертикально, оборудование не имеет упорного подшипника на валу, что приводит к быстрому износу и выходу из строя. При заказе вентиляторов для вертикального рабочего положения необходимо требовать у завода-изготовителя вносить соответствующие дополнения в конструкцию электродвигателя.
Рис. 6. Воздуховод системы активной вентиляции: 1 – платформа регулировки высоты воздуховода, 2 – выпускное отверстие, 3 – насыпь сахарной свёклы
Для монтажа системы активной вентиляции необходимо иметь подготовленную бетонную или асфальтированную площадку. На данный момент появились разработки, позволяющие формировать насыпь на грунтовой поверхности, что расширяет возможности внедрения системы активной вентиляции. Монтаж инженерной системы на площадке производится на период хранения сырья. Отсутствие оснастки для транспортировки и монтажа системы вентиляции приводит к удорожанию проекта, так как помимо закупки аппаратной части требуется приобретение боковых погрузчиков типа Combilift (Ирландия). Разработка шасси для транспортировки воздуховодов позволяет работать на штатном оборудовании завода: вилочные погрузчики, ковшовые погрузчики и др.
Для обеспечения минимальных энергозатрат управление работой вентиляционных установок должно осуществляться с помощью систем автоматизации. Контроль за температурой корнеплодов при этом производится в режиме реального времени и каждый час производится запись в журнал.
Авторами предлагаются следующие условия включения системы активной вентиляции в автоматическом режиме:
- температура сырья выше уставки, задаваемой оператором
- температура окружающего воздуха ниже температуры сырья
- температура окружающего воздуха выше -3 °С
Последнее условие включения системы необходимо для снижения воздействия негативного влияния на продукцию, а именно предотвращения образования трещин на корнеплодах вследствие большой разницы между температурой окружающего воздуха и температурой сырья.
Уставка выбирается в пределах от 0 до +3 °С. Вышеприведенные условия включения вентиляции можно представить в виде системы:
Для измерения температуры свеклы в кагатах высотой 4-5 м целесообразно применять термометры сопротивления. Термометры сопротивления рассчитаны на температуры от -50 до +50° С.
Элемент сопротивления изготовлен из медной эмалированной проволоки в виде намотки на металлическую трубку по соответствующей изоляции. Катушка помещена в тонкостенную металлическую трубку.
Соединение термометра сопротивления с измерительным устройством осуществляется при помощи медных проводов с надлежащей изоляцией. Длина проводов должна соответствовать расстоянию от места положения термометра до места отсчета (измерения) температуры.
Измерительное устройство термометров сопротивления состоит из сухих элементов типа ЭС, неуравновешенного мостика и гальванометра с температурной шкалой. Контроль напряжения питания осуществляется этим же гальванометром.
Измерительный прибор монтируется в специальной коробке, удобной для переноски на ремне через плечо.
Точность измерения при правильном монтаже и нормальных условиях работы достигает 1-1,5% интервала шкалы.
Приготовление извести-пушонки. Жженную известь насыпают на деревянный настил слоем 20-30 см и равномерно поливают водой (па 1 ц негашеной извести требуется 40-50 л воды).
После обработки водой известь собирают лопатами в кучу и оставляют в таком виде под навесом на 2-3 дня. Затем пушонку просеивают через сита для удаления камешков и кусочков необожженного известняка. При гашении вес извести увеличивается примерно на 30%, т. с. 1 ц негашеной извести дает 130-135 кг пушонки.
Приготовление известкового молока. Известковое молоко приготовляют из извести-пушонки пли из известкового теста, которое всегда должно быть на свеклоприемном пункте в готовом виде.
Для получения известкового теста известь гасят в деревянных ящиках, в кадках или ямах (известь обливают водой из расчета 150-200 л на 1 ц негашеной извести и размешивают деревянной лопатой). Гашеная известь, имеющая вид теста, может долго храниться в ямах.
Для приготовления известкового молока известковое тесто разбавляют водой примерно в 10 раз. Полученное молоко процеживают через редкую мешковину или железное сито. Для обработки свеклы требуется известковое молоко с содержанием 5% СаО. При этом показатели ареометров должны составить: нормального - 1,038 -1,040 уд. вес; Брикса - 10- 11°; Боме - 5,7-6,0°.
Все сорта столовой свёклы отличаются высокой, примерно одинаковой лёжкостью. Корнеплоды можно размещать на хранение навалом довольно высоким слоем. Промежутки между отдельными экземплярами свёклы велики и обеспечивают хороший воздухообмен в штабеле. У свеклы также есть раневые реакции и способность залечивать повреждения покровных тканей.
На длительное зимнее хранение необходимо закладывать неповрежденные, зрелые, хорошо сформировавшиеся корнеплоды, с длиной оставшихся черешков не более 2 см, неподмороженные, выращенные без избыточного полива и азотных удобрений. Оптимальный размер корнеплода по наибольшему поперечному диаметру должен колебаться в пределах 5-10 см. Лучше использовать корнеплоды среднепоздних и поздних сортов с подтвержденной характеристикой высокой лежкости. Смесь сортов хранится хуже.
После уборки в течение 2-4 дней собранную свеклу обязательно нужно охладить. Дело в том, что корнеплоды свеклы столовой не обладают глубоким покоем и могут прорастать сразу после уборки. В связи с этим, уже в послеуборочный период необходимо создать условия для поддержания вынужденного покоя. При этом действует простое правило: чем позже сроки уборки при более низкой температуре воздуха, тем меньше уходит время на охлаждения урожая.
Свеклу рекомендуется хранить навалом высотой до 5 метров с активной вентиляцией. Этот метод наиболее экономичен, так как в контейнерах свекла сильнее увядает и загнивает.
Оптимальные условия хранения продовольственной свеклы:
Температура продукта: +1 — +2,0 °С
Относительная влажность воздуха: 90 — 95%
Технология хранения и режимы вентилирования свеклы очень похожи на картофельные, за исключением оптимальной температуры хранения.
Расчетные значения тепловлаговыделений и насыпной массы продукции для свеклы
Интенсивность тепловыделения овощей (для свеклы)
Температурно-влажностные и газовые режимы. Максимальная продолжительность хранения овощей (для свеклы)
Расчетные значения тепловлаговыделений овощей (для свеклы)
Хотите максимально сохранить урожай с минимальными энерго- и ресурсозатратами?
Сахарная свекла является одной из стратегических культур, обеспечивающих продовольственную безопасность России. В последние годы площади под этой культурой относительно стабилизировались (площадь под сахарной свеклой в 2012 году составила чуть более 1 100 тыс. га), урожайность растет. Однако из-за дефицита инвестиций, сахароперерабатывающие заводы не могут модернизировать технологию переработки и наращивать свои мощности пропорционально увеличивающемуся урожаю свеклосырья. Это влечет за собой увеличение сроков переработки. При хранении в несоответствующих условиях корнеплоды гниют, теряется сахар.
Начало уборки и, соответственно, переработки ограничивается технической спелостью корнеплодов и коротким вегетационным периодом большинства регионов свеклосеяния. Согласно требованиям государственного стандарта, на переработку принимаются корнеплоды с сахаристостью не менее 14% (табл. 1). Однако в августе, когда в ЮФО происходит запуск сахарных заводов, содержание сахара в среднем составляет 13–13,5%. Незрелые корнеплоды стремительно теряют свои технологические качества, а при температуре выше 15°С к тому же быстро портятся (загнивают, а точнее забраживают) и прорастают (при недостаточном срезе верхушки).
Таблица 1. Требования к физико-химическим показателям корнеплодов сахарной свеклы (ГОСТ Р 52647-2006).
| Наименование показателя | Норма |
|---|---|
| Сахаристость, не менее | 14,0 |
| Загрязненность, не более | 15,0 |
| Содержание зеленой массы, не более | 3,0 |
| Содержание увядших корнеплодов, не более | 5,0 |
| Содержание корнеплодов с сильными механическими повреждениями, не более | 12,0 |
| Содержание цветушных корнеплодов, не более | 1,0 |
Примечание: для регионов Южного Федерального округа норма сахаристости корнеплодов сахарной свеклы устанавливается не менее 12,0%, норма загрязненности — не более 10,0%.
Как правильно организовать полевое хранение сахарной свеклы в кагатах?
Закладывать на хранение следует только здоровые, неповрежденные корнеплоды (корнеплоды с минимальными повреждениями) (табл. 2).
Таблица 2. Группировка корнеплодов для хранения (Лепетило Н.Н. и Лукьянюк Н.А., 2005 г.)
| Категория | Характеристика | Возможные сроки хранения |
|---|---|---|
| Первая | Кондиционная, свежая, технически спелая, здоровая, с наличием зеленой массы не более 3%, цветушных корнеплодов не более 1–3%, с минимальным содержанием механически сильно поврежденных и полным отсутствием подвяленных, загнивших и подмороженных корнеплодов, а также свеклу с общей загрязненностью до 10% | Более 2 месяцев |
| Вторая | Кондиционная, здоровая, неподмороженная свекла, с наличием зеленой массы не более 3%, цветушных корнеплодов не более 1–3%, подвяленных корнеплодов не более 5% с механическими повреждениями не более 12%. | До 2 месяцев |
| Третья | С наличием цветушных корнеплодов более 3%, с сильными механическими повреждениями (12% и более), с примесью подмороженных, но не почерневших тканей. | Хранению не подлежит |
- недалеко от проезжих дорог, чтобы погодные условия не осложняли транспортировку свеклы;
- на ровной площадке, очищенной от растительности и утрамбованной, обработанной гашеной известью (200 г/м²);
- направление кагата — с севера на юг (для уменьшения нагрева солнцем)
Размеры кагатов: отношение высоты полевого кагата к его ширине должно составлять примерно 1:4. Допускается (при хранении свеклы в течение не более 30 суток) укладка свеклы на хранение в кагаты высотой 2 м, шириной основания — 10 м.
Обработка: для уменьшения потерь при хранении корнеплоды обрабатывают специальными консервантами, биологическими препаратами, контактными фунгицидами или известью, используют различные укрывные материалы — от соломы до специальных пленок.
Оптимальные условия для закладки свеклы в кагаты на хранение: температура наружного воздуха не выше 15°С и температура самих корнеплодов до 10°С. При длительном хранении желательно поддерживать температуру не выше 1–2°С, чтобы снизить риск развития кагатной гнили (возбудителями болезни являются грибные и бактериальные микроорганизмы, чаще Botrytis cinerea). Чаще кагатной гнилью поражаются корнеплоды с механическими повреждениями, подвяленные, выросшие на полях с нарушенным севооборотом, несбалансированным минеральным питанием, поврежденные в период вегетации болезнями и вредителями.
Повышение температуры в кагате, не связанное с повышением температуры наружного воздуха, свидетельствует о возникновении очага поражения свеклы или о массовом поражении свеклы в кагате. О развитии очагов поражения можно судить также по появлению на поверхности кагата мокрых пятен и образованию тумана над пораженным местом, особенно в утренние часы при понижении температуры наружного воздуха.
Расчет массы свеклы в кагате (Х): чтобы определить количество кубометров свеклы в кагате, надо сложить нижнюю и верхнюю длину кагата и сумму поделить пополам, сложить нижнюю и верхнюю ширину кагата и сумму также поделить пополам, среднюю длину умножить на среднюю ширину, а затем на высоту кагата. В 1 м³ содержится 600 кг свеклы.
За последнее десятилетие уровень потерь свекломассы в период послеуборочного хранения составлял в среднем 4,7%, а в отдельные годы достигал 7,4–9,3% от общего количества заготовленного сырья. В подавляющем большинстве случаев потери эти обусловлены развитием кагатной гнили. Снижение ущерба причиняемого заболеванием — сложная, комплексная проблема, решение которой затруднено широчайшим набором патогенов грибной и бактериальной природы. Насчитывают более 150 различных видов возбудителей кагатной гнили, только видов пенициллёза выделяют 24.
Использование устойчивых гибридов сахарной свеклы
Защита сахарной свеклы в период вегетации
РИАС, КЭ (дифеноконазол + пропиконазол, 150 + 150 г/л) — специальный фунгицид для сахарной и столовой свеклы с наиболее продолжительным защитным эффектом и благоприятным действием на растение. Защищает от развития церкоспороза и мучнистой росы. Его преимущества:
- широкий спектр действия: подавляет все основные пятнистости сахарной и столовой свеклы в период вегетации;
- наиболее продолжительное защитное действие: в зависимости от фитосанитарной ситуации и метеорологических условий — до 50 дней;
- низкие нормы расхода: 0,3 л/га;
- повышение сахаристости корнеплодов; повышение технологических качеств корнеплодов;
- экономически выгодное решение: практический опыт показывает, что применение препарата обеспечивает высокий уровень рентабельности независимо от степени и сроков заражения патогенами и погодных условий.
Таблица 3. Фитопатологический анализ проб: получение кондиционного сырья. Курская область, 2008.
Перед закладкой на хранение
| Вариант опыта | количество корнеплодов, % | ||
|---|---|---|---|
| дуплистых | пораженных | ||
| паршой обыкновенной | некрозом центрального пучка | ||
| Контроль | 53,3 | 18,7 | 11,7 |
| РИАС | 39,3 | — | 2,3 |
После 65 суток хранения
| Вариант опыта | Количество корнеплодов, % | Гнилая масса, % | Потери массы при хранении, % | Средне- суточные потери сахара, % | |
|---|---|---|---|---|---|
| проросшие | загнившие | ||||
| Контроль | 16,90 | 17,73 | 0,75 | 6,40 | 0,015 |
| РИАС | 11,23 | 8,57 | 0,48 | 4,42 | 0,013 |
| Разница,% | 33,5 | 57,3 | 36,0 | 30,9 | 13,3 |
АЛЬТО СУПЕР (пропиконазол + ципроконазол, 250 + 80 г/л) — комбинированный фунгицид системного действия для защиты сахарной свеклы от церкоспороза, мучнистой росы, фомоза, альтернариоза.
Читайте также: