CC BY
35
Сельское хозяйство
УДК 664.724
СПОСОБЫ И ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ СЕМЕННОГО ФОНДА ЭЛИТНЫХ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
В.М. Дмитриев, Е.А. Сергеева, В.Ф. Егоров,
В.Н. Макарова, Л.А. Харкевич
Кафедра «Безопасность жизнедеятельности»,
ГОУВПО «ТГТУ»; [email protected]
Представлена членом редколлегии профессором В.И. Коноваловым
Ключевые слова и фразы: адсорбенты 1-го и 2-го типов; изотермы сорбции; стабилизация влажности среды; технология хранения.
Аннотация: Предложен способ хранения зернового материала в двухслойном чехле, стабилизирующем влагосодержание на протяжении всего срока хранения.
Особенности хранения зерновых культур обусловлены необходимостью поддержания определенного влагосодержания в течение всего срока хранения. Стабилизация влагосодержания позволяет сохранить кондиционные свойства семян при предотвращении преждевременного развития растения.
При традиционных способах герметичной упаковки с наличием сорбента внутри влагозащитного чехла хранимый материал первоначально пересушивается, что сказывается на всхожести и темпах роста растений. В дальнейшем в течение срока хранения влагосодержание хранимой продукции постоянно увеличивается и может превысить предельно допустимое (рис. 1, кривая 1).
Разработанный способ упаковки, в отличие от традиционного, позволяет задавать и поддерживать влагосодержание внутренней среды в достаточно узких пределах (Дф = 0,07...0,1) в течение всего срока хранения.
Сущность предлагаемого способа герметичной упаковки (рис. 2) заключается в использовании упакованных в дополнительный полимерный чехол адсорбентов с крутыми и емкими участками изотерм адсорбции-десорбции. Дополнительный полимерный чехол вводит новое значительное диффузионное сопротивление в процесс паропроницания, что при определенном соотношении диффузионных сопротивлений основного и дополнительного чехлов позволяет получить необходимую влажность среды хранения при ее незначительном изменении на протяжении всего срока хранения.
Следует отметить, что поддержание влажности среды внутри упаковки требуется в условиях как влажного, так и сухого климатов.
я 3
\ ^
1г г
Г -V- —
К \ ^ 3 4 5 /
о
О 0,65 1,3 1,95 т-10"6, с
Рис. 1. Изменение относительной влажности газовой среды в упаковках в зависимости от времени хранения: фср = 0,97; Т = 303 К; 1 - упаковка по традиционному способу в один внешний чехол; 2-5 - упаковка с размещением адсорбента в дополнительный внутренний чехол (2 - ф = 0,5; ^доп = 0,14 м2; 3 - ф = 0,6; ^доп = 0,082 м2; 4 - ф = 0,7; ^доп = = 0,049 м2; 5 - ф = 0,8; ^доп = 0,018 м2; площадь поверхности основного чехла ^осн = 0,5 м2)
Рис. 2. Способ хранения продукции в герметичной полимерной упаковке в условиях влажного и сухого климата при жестких ограничениях влагосодержания внутренней
среды [3]: ► -----^ - направление потока водяного пара при высокой влажности
внешней среды; .....................................................................► .- направление потока водяного пара при низкой
влажности внешней среды.
В первом случае (хранение в условиях влажного климата) высушенный адсорбент предназначен для поглощения водяного пара внутри упаковки, снижая тем самым влагосодержание внутренней газовой фазы.
Во втором случае (хранение в условиях сухого климата) увлажненный адсорбент отдает влагу во внутреннюю среду, компенсируя потери влаги через пленочную упаковку в окружающую среду.
Для первого случая необходимо использовать адсорбенты 1-го типа по классификации Брунауэра [2] с крутым и емким начальным участком (в области Ф = 0,05...0,1) изотермы сорбции, для второго - адсорбенты 2-го типа с крутым и емким конечным участком (в области ф = 0,95.0,98) изотермы десорбции.
Общее сопротивление массопереносу как при влажных, так и при сухих условиях хранения складывается из диффузионных сопротивлений: газовых фаз, полимерных пленок обоих чехлов, слоя адсорбента и внутридиффузионного сопротивления гранул адсорбента.
Значительная величина диффузионного сопротивления полимерных пленок основного и дополнительного чехлов, как установлено экспериментально, позволяет без ущерба для точности не учитывать диффузионное сопротивление внешних газовых фаз. Кроме того, располагая адсорбент в виде тонкого, хорошо проницаемого слоя (3-4 гранулы) и учитывая, что внутридиффузионное сопротивление гранул адсорбента на 3-4 порядка меньше, чем полимерных пленок [1], и скорость паропроницания чрезвычайно мала, можно обоснованно допустить близкое к равномерному распределение влагосодержания в зерне адсорбента.
В условиях влажного климата водяной пар проникает через внешний полимерный чехол во внутреннюю среду упаковки, где находятся хранимые изделия или материалы. Затем через внутренний полимерный чехол пар попадает в герметичный объем, где находится сухой адсорбент 1-го типа по классификации [2].
Следует подчеркнуть, что для реализации предлагаемого способа хранения в условиях влажного климата необходимо использовать адсорбенты 1-го типа по классификации [2] с очень крутым и емким начальным участком изотермы сорбции, чем достигается длительное поддержание почти постоянной малой влажности газовой среды внутри дополнительного чехла.
При хранении в условиях сухого климата насыщенный адсорбент 2-го типа по классификации [2] отдает влагу, которая последовательно диффундирует через материал дополнительного и основного чехлов во внешнюю среду. В этом случае необходимо применять адсорбент 2-го типа по классификации [2] с крутым и емким конечным участком изотермы десорбции, что позволит поддерживать длительное время почти постоянную высокую влажность газовой среды внутри дополнительного чехла.
Таким требованиям соответствуют промышленные адсорбенты, изотермы сорбции и десорбции водяного пара которых приведены на рис. 3.
Адсорбент «Linde 4А» (активированная окись алюминия) имеет характерный крутой и емкий начальный участок А изотермы сорбции. При изменении относительной влажности в пределах фс = 0,01.0,07 емкость «Linde 4А» значительна и достигает 0,18 кг влаги на кг сухого материала.
Силикагель КСК имеет крутой и значительной емкости (до 0,5 кг влаги на кг сухого материала) участок В изотермы десорбции в интервале фс = 0,99.0,95.
Массопереносные свойства указанных адсорбентов характеризуются эффективным коэффициентом диффузии, имеющим величину для паров воды Аф = (1,2...2,5)-10-9 м2/с [1].
Для практического применения предложенного способа хранения в герметичных пленочных упаковках [3] следует учитывать, что:
С
кг/кг
0,3
0,2
0,1
0
Рис. 3. Изотермы сорбции и десорбции водяного пара адсорбентами при температуре среды Тс = 303 K:
1- молекулярное сито «Linde 4А»; 2 - силикагель КСК
- при наличии внутреннего источника влаги количество адсорбента необходимо соответственно увеличить;
- в больших упаковках внутренний чехол желательно разделить на 3-6 небольших с эквивалентной суммарной расчетной площадью и разнесенных по объему внешнего чехла;
- внешний чехол необходимо выполнять из толстых пленок, внутренний - из тонких;
- во избежание больших отклонений ф желательно упаковывать изделия выдержанными при расчетной относительной влажности среды для уменьшения вносимой внутренней влаги и увеличения срока хранения.
Список литературы
1. Рудобашта, С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой / С.П. Рудо-башта. - М. : Химия, 1980. - 248 с.
2. Кельцев, Н.В. Основы адсорбционной техники / Н.В. Кельцев. - М. : Химия, 1976. - 511 с.
3. Пат. 1411219 СССР, В 65 В 29/00. Способ упаковывания изделий в герметичный пленочный чехол / В.М. Дмитриев, А. А. Уколов, Г.С. Кормильцын ; заявитель и патентообладатель ТИХМ. - № 1411219 ; заявл. 03.05.86 ; опубл. 23.07.1988, Бюл. № 27. - 5 с.
4. Рудобашта, С.П. Кинетика массопередачи в системах с твердой фазой /
С.П. Рудобашта. - М : МИХМ, 1976. - 93 с.
Ways and Technology of Storing Elite Industrial Crops Seed Fund V.M. Dmitriev, E.A. Sergeeva, V.F. Egorov, V.N. Makarova, L.A. Kharkevich
Department “Life Safety” TSTU; [email protected]
Key words and phrases: adsorption isotherms; environment humidity stabilization; first and second type adsorbents; storage technology.
Abstract: The paper presents the technique for storing crops in two-layer cover which stabilizes the humidity content over the whole period of storage.
Verfahren und Technologie der Aufbewahrung des Saatgutfonds
des Elitengetreides
Zusammenfassung: Es ist das Verfahren der Aufbewahrung des Getreidemate-rials im Doppeluberzug, der das Feuchtegehalt im Laufe der ganzen Aufbewah-rungsdauer stabilisiert, vorgeschlagen.
Moyens et technologie de la conservation des fonds des semences des cultures cereales elitaires
Resume: Est propose le moyen de la conservation du materiel cereale dans un etui a deux couches stabilisant la teneur en eau lors de toute la periode de la conservation.
Авторы: Дмитриев Вячеслав Михайлович - доктор технических наук, профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности»; Сергеева Елена Анатольевна - кандидат технических наук, доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности»; Егоров Василий Федорович - кандидат военных наук, доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности»; Макарова Валентина Николаевна -ассистент кафедры «Безопасность жизнедеятельности»; Харкевич Лев Антонович - кандидат политических наук, доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности», ГОУ ВПО «ТГТУ».
Рецензент: Гатапова Наталья Цибиковна - доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Химическая инженерия», ГОУ ВПО «ТГТУ».
