Vzorová řešení linek na příjem, ošetřování a skladování zrnin

Ošetřování a skladování především potravinářských zrnin má svá specifika, která jsou odlišná od ošetřování a skladování ostatních zrnin. Pro zachování biologických a chemických vlastností skladovaných zrnin je třeba vytvořit soustavu předpokladů, které především zabraňují poklesu kvality uskladněných zrnin, případně jejich znehodnocení. Základním požadavkem racionální výživy je přísná kontrola, šetrné ošetřování a přírodní stav potravinářských zrnin. Hlavní zásadou jsou tedy minimální úpravy, které nesmějí snížit biologickou hodnotu potravinářských zrnin. Výsledky prezentované v tomto článku byly získány při řešení výzkumného projektu MZe ČR, ev. č. EP 7068.

V současné době jsou zařízení pro ošetřování a skladování především potravinářských zrnin fyzicky i morálně zastaralá (od jejich instalace uplynulo min. 15 – 20 let). Právě tato technologická zařízení v podstatě rozhodují o zhodnocování zrnin. Investice v této oblasti se pohybují v částkách 5 – 10 mil. Kč podle výkonnosti a skladovací kapacity. Do této oblasti v poslední době bylo „málo“ investováno. Aby výrobce mohl prodávat obiloviny v optimálním čase, kdy jsou ceny nejvyšší, potřebuje vhodné skladovací prostory.
Otevírání trhů přináší s sebou samozřejmě nutnost mezinárodní standardizace kvalitativních ukazatelů vyrobených zrnin. V současnosti se již výchozím prvkem celého systému řízení jakosti stalo řízení jakosti v souladu s normami řady ISO 9000/EN 29000.Na základě poznatků dosažených při řešení projektů NAZV a GAČR a na základě provedené analýzy stávajících posklizňových linek byla navržena vzorová řešení, která jsou kompatibilní s požadavky EU.
Skladování zrnin:
 Uskladněné zrno ve skladovacím prostoru nesmí ztrácet kvalitu požadovanou ČSN.
 Potravinářské zrniny musí být před ošetřováním a skladováním řádně předčištěny.
 Skladovací prostory musí umožnit rychlý příjem zrna tak, aby se nesnižovala výkonnost vlastní sklizně.
 Volba příjmu musí vycházet z celkové denní výkonnosti nasazených sklízecích mlátiček v zemědělském podniku.
 K zabránění prostojů dopravních prostředků v místě příjmu zrna je třeba dimenzovat příjem cca o třetinu vyšší než je souhrnná výkonnost nasazených sklízecích mlátiček.
 Příjmový zásobník musí umožňovat rychlé a dokonalé vyčištění zrna při přechodu na příjem jiného druhu zrna, konstrukci příjmového zásobníku je třeba volit tak, aby bylo zamezeno ulpívání zrna na jeho stěnách.
 Při výstavbě skladovacích prostorů je třeba respektovat podíl jednotlivých partií, podle toho je třeba stanovit jednotkovou skladovací kapacitu zásobníků 60, 150, 300, 500, 1000 t, případně až 2500 t.
 Maximální vlhkost potravinářských zrnin při naskladňování do skladovacích prostorů by neměla přesáhnout 20 %.
 Základním požadavkem potravinářských zrnin je vlhkostní rovnoměrnost. Z toho důvodu je třeba dimenzovat intenzivní provzdušňování uskladněného zrna tak, aby bylo dosaženo 20 – 30 m3 vzduchu na 1 tunu uskladněného zrna za 1 hodinu. To je elementární požadavek ošetřování potravinářských zrnin intenzivním provzdušňováním.
 Proces intenzivního provzdušňování potravinářských zrnin by měl být řízen automatikou, která ovládá provzdušňovací ventilátory v závislosti na teplotě uskladněného zrna a relativní vlhkosti vzduchu nasávaného provzdušňovacími ventilátory.
 Ke skladování zrnin musí být použity takové typy zásobníků, které zajistí, že nebude docházet k ulpívání zrna na stěnách pláště.
 Pro skladování citlivých komodit se doporučuje vybavit věžové zásobníky především kaskádovými brzdiči naskladňovaného zrna.
 Při dlouhodobém skladování zrna ošetřeného intenzivním provzdušňováním odpadá nutnost přepouštění zrna za účelem částečného ochlazení a udržení jeho dobrého zdravotního stavu.

Linka – skladovací kapacita 4 x 500 t, zásobníky s rovným dnem Denis - Privé, příjem 80 t.h-1
Návrh provedl VÚZT na základě analýzy stávajících nedostatků při příjmu, ošetřování a skladování potravinářských zrnin a požadavků investora. Realizace byla provedena v ZOD Potěhy, okres Kutná Hora.
Vlastní příjem zrna je řešen podúrovňovým příjmovým zásobníkem, který je vybaven kontinuálním uzávěrem pro plynulou regulaci toku zrna. Délka příjmového zásobníku je 9 m a umožňuje sklápění zrna z dopravních prostředků do boku i nazad, kapacita je 40 t.
Vertikální doprava zrna je řešena korečkovými elevátory na příjmu o výkonnosti 80 t.h-1, v expediční části linky 40 t.h-1.
Horizontální doprava zrna je řešena výhradně pásovými dopravníky opět o výkonnosti na příjmu 80 t.h-1, v expediční části pásovýni dopravníky o výkonnosti 40 t.h-1.
Předčištění zrna na příjmu je řešeno aspiračním zařízením, které se skládá z aspirační komory, transportního ventilátoru, potrubí a odlučovače.
Skladovací kapacita je řešena čtyřmi věžovými zásobníky systém Denis - Privé (Francie) o průměru 8 m, o jednotkové skladovací kapacitě 500 t. Věžové zásobníky jsou postaveny na základových železobetonových deskách. Ošetřování uskladněného zrna v zásobnících je řešeno intenzivním provzdušňováním.
Každý věžový zásobník je osazen dvěma středotlakými provzdušňovacími ventilátory, které jsou schopny zajistit 25 - 35 m3.h-1 vzduchu na 1 tunu uskladněného zrna.
Proces provzdušňování uskladněného zrna je řízen automatikou, která ovládá provzdušňovací ventilátory v závislosti na teplotě uskladněného zrna a relativní vlhkosti vzduchu nasávaného ventilátory.

(Foto 1,2)

Expediční část linky je tvořena třídičkou a dvěma expedičními podjezdnými zásobníky. Vzhledem k tomu, že na lince je ošetřována řepka a kukuřice na zrno, je vybavena sušičkou.
Navržená technologie posklizňového ošetřování a skladování zrna umožňuje následující operace:
 Příjem zrna, aspirační předčištění a přímou expedici.
 Příjem zrna, aspirační předčištění, třídění a přímou expedici.
 Příjem zrna, aspirační předčištění, sušení zrna a skladování v zásobnících.
 Příjem zrna, aspirační předčištění, skladování, sušení a přímou expedici.
 Příjem zrna, aspirační předčištění, uskladnění a intenzivní provzdušňování.
 Ošetřené zrno ze zásobníků lze třídit a přímo expedovat.
 Příjem zrna, aspirační předčištění, ošetření zrna v zásobnících intenzivním provzdušňováním a zrno určené např. ke krmným účelům lze přímo expedovat.

Linka - skladovací kapacita 4 x 750 t, upravené stávající silážní věže Vítkovice, příjem 80 t.h-1
Návrh provedl VÚZT, cílem řešení bylo využít stávající silážní věže Vítkovice, které již delší dobu nebyly využívány pro ošetřování a skladování zrnin.
Realizace byla provedena v Zemědělské akciové společnosti Podchotucí a.s. Křinec, okres Nymburk.
Základní technické a technologické údaje linky:
 Výkonnost příjmu : 80 t.h-1
 Hrubé předčištění zrna (aspiračním předčištěním): 80 t.h-1
 Průměr věže: 8,57 m
 Skladovací kapacita: 4 x 750 t
 Expedice zrna: 2 x 35 t
 Maximální vlhkost naskladněného zrna do zásobníků při jeho intenzivním provzdušňování: 20 %
 Instalovaný výkon elektrické energie: 93,6 kW

(Foto 3,4)

Navržená technologie posklizňového ošetřování a skladování zrna umožňuje následující operace:
 Příjem zrna, aspirační předčištění a přímou expedici.
 Příjem zrna, aspirační předčištění, ošetřování zrna ve skladovacím prostoru, dlouhodobé skladování, expedici.
 Příjem zrna, aspirační předčištění, krátkodobé skladování komodit citlivých na jejich ošetřování a přímou expedici.

Linka na příjem, ošetřování a skladování potravinářských zrnin
o celkové skladovací kapacitě 4 x 1000 t
Linka byla zrealizována podle návrhu VÚZT Praha – Ruzyně v ZOD Kačina se sídlem ve Svatém Mikuláši.
Základní technické a technologické údaje linky:
 Výkonnost příjmu: 80 t.h-1
 Předčištění zrna: 75 t.h-1
 Skladovací kapacita: 4 x 1000 t
 Čištění zrna: max. 40 t.h-1
 Ošetřování zrna intenzivním provzdušňováním
 Max. vlhkost zrna naskladněného do zásobníků: 20 %
 Sušení (kukuřice): 7 t.h-1 (30 % na 15 %)
 Expedice zrna: 4 x 35 t
 Instalovaný výkon elektrické energie: cca 280 kW

(Foto 5,6)

Příjmová linka umožňuje:

 příjem, předčištění (aspiračním zařízením i předčističkou PO-750) a přímou expedici;
 příjem, předčištění, skladování v zásobnících o jednotkové skladovací kapacitě 1000 t, ošetřování intenzivním provzdušňováním a přímou expedici;
 příjem, předčištění (aspiračním zařízením), čištění a přímou expedici;
 příjem, předčištění, čištění, sušení apřímou expedici;
 příjem, předčištění, sušění, skladování, čištění (linku lze rozšířit o zařízení na třídění zrna) a expedici;
 příjem, předčištění (aspiračním zařízením), skladování, ošetřování intenzivním provzdušňováním, čištění a přímou expedici.

Skladování krmných zrnin v hermeticky uzavřených zásobnících v ochranné atmosféře CO2:
Skladování zrna, včetně kukuřičného, při sklizňové vlhkosti až 35 % spočívá v procesu fermentace, která nastane v nesušeném zrnu, např. sklizené zrnové kukuřici, jestliže velké množství zrna uskladníme v hermeticky uzavřených zásobnících. Uskladněné zrno svým dýcháním produkuje CO2 a vytvoří nad vrstvou uskladněného zrna ochrannou atmosféru. Je to dáno tím, že CO2 je těžší než vzduch. Fermentační proces postupně přirozenou a energeticky nenáročnou cestou způsobí konzervaci uskladněného zrna, přičemž jsou zachovány jeho užitné hodnoty. Vznikem CO2 ve skladovacím prostoru se vytlačí vzduch a začne probíhat proces autokonzervace uskladněného zrna, přičemž je znemožněn (bez přístupu vzduchu) vývoj škodlivých baktérií a plísní. Proto základním požadavkem pro úspěšné konzervování vlhkého zrna je zajištění hermetičnosti skladovacího prostoru tak, aby do něho nepronikl vzduch a byl v něm uchován v optimálním množství CO2.
Zásobníky, sila a věže mohou být ocelové, smaltované, železobetonové nebo z jiného materiálu, nerozhoduje ani velikost zásobníku. K tomuto účelu lze využít zásobníky s rovným dnem nebo s kuželovou výsypkou. Naskladňování zrna do zásobníků může být řešeno z příjmového zásobníku korečkovým elevátorem a spádovým potrubím, pneumatickým manipulátorem nebo speciálně upraveným metačem. Součástí této technologie je vyrovnávací vak, který slouží k akumulaci většího množství CO2, je umístěn v bezprostřední blízkosti zásobníku a je potrubím napojen na zásobník. Regulaci CO2 mezi zásobníkem a vyrovnávacím vakem zajišťuje regulační ventil, který přesně reguluje nastavený tlak a reaguje na teplotu uvnitř skladovacího prostoru. Vyskladňování zrna je řešeno nerezovým šnekovým dopravníkem, který je umístěn ve spodní části zásobníku. Z vnější strany je vybaven vzduchotěsným uzávěrem. Dojde-li při vyskladňování zrna ze zásobníku k poklesu tlaku pod 0,03 MPa, je doplněn automaticky oxid uhličitý přes regulační ventil z vyrovnávacího vaku do zásobníku.

(Obr. 1)

Výsledky provozního ověřování:
Výzkum byl zaměřen na provozní ověřování funkce a těsnosti věžových zásobníků, které byly upraveny pro skladování zrna v ochranné atmosféře, byl sledován obsah CO2 během celé doby skladování při současném postupném vyskladňování kukuřičného zrna. Vlhkost naskladňované kukuřice byla 30 – 35 %, jednotková skladovací kapacita věžového zásobníku 400 t. Věžový zásobník byl naskladněn a uzavřen 20.10. 1998. V průběhu zbytku roku byl ponechán v klidu. Vyskladňování kukuřičného zrna bylo zahájeno v únoru 1999, přičemž průměrný měsíční odběr činil cca 60 t až do úplného vyskladnění zásobníku 25.8. 1999. Průběh změny koncentrace CO2 v závislosti na době skladování a hmotnosti kukuřičného zrna v zásobníku je uveden v tab.1.
Místa měření (A B) byla volena tak, aby charakterizovala průběh koncentrace CO2 v celém objemu zásobníku. Tedy místo A bylo voleno v kuželové části zásobníku, místo B v horní části pláště zásobníku (tedy v úrovni násypné výšky zrna). Při zcela naskladněném zásobníku byla vzdálenost A, B 16,5 m, postupným vyskladňováním se tato vzdálenost snižovala tak, aby byla vždy koncentrace CO2 při vyskladňování zjišťována cca 1 m nad vrstvou uskladněného zrna. Uvedené hodnoty koncentrace CO2 jsou vždy průměrem tří měření každého měsíce.

tab 1 Průběh změny koncentrace CO2 v závislosti na době a hmotnosti uskladněného kukuřičného zrna v zásobníku
Měsíc/rok Obsah CO2 [%] Hmotnost [t]
V místě A V místě B
Říjen 1998 78,9 58,9 400
Listopad 1998 75,5 58,8 400
Prosinec 1998 72,0 58,6 400
Leden 1999 72,3 58,6 400
Únor 1999 71,9 58,2 350
Březen 1999 72,3 58,2 290
Duben 1999 71,8 58,2 230
Květen 1999 70,6 58,0 140
Červen 1999 70,5 58,0 110
Červenec 1999 70,1 57,9 50
Srpen 1999 69,8 57,2 - *)
*) Vyskladnění ukončeno 25.8. 1999.

Naměřené hodnoty dokumentují, že lze skladovat kukuřičné zrno v ochranné atmosféře zcela úspěšně v průběhu celého roku. V průběhu ověřování, skladování kukuřice v hermeticky uzavřeném zásobníku za dobu 11 měsíců , se snížila koncentrace CO2 pouze o 9,1 %. Koncentrace 69,8 % CO2 na konci skladování zajišťovala dostatečnou ochranu uskladněného kukuřičného zrna, neboť její kvalita při rozborech na přítomnost nežádoucích mikroorganizmů byla vyhovující.
Rychlost tvorby ochranné atmosféry CO2 po naskladnění a uzavření zásobníku
K ověřování byl využit opět stejný věžový zásobník, který po vyskladnění v srpnu 1999 byl vyčištěn, revizí prošla technologická zařízení pro naskladňování a vyskladňování zrna. Takto byl připraven pro naskladnění kukuřice ze sklizně 1999. Vlastní sklizeň probíhala v období 14.10. až 17.10. 1999 sklízecími mlátičkami Claas Mega. Věžový zásobník byl naskladněn a uzavřen 18.10. 1999, kdy bylo zahájeno měření vývoje ochranné atmosféry CO2. Měření bylo provedeno opět ve dvou místech a to: Místo měření A bylo na výstupu kukuřice z věžového zásobníku u plynotěsné klapky vyskladňovacího šnekového dopravníku; místo měření B bylo v horní části pláště zásobníku (nad hladinou uskladněné kukuřice).
Časový interval měření byl 4 hodiny, naměřené hodnoty jsou uvedeny v grafech na obr. 2 a 3.
Naměřené výsledky dokumentují že:
 V kvalitně sklizeném a uskladněném zrnu kukuřice dochází k rychlé fermentaci i vývoji CO2.
 Po 48 hodinách byl celý prostor věžového zásobníku zaplněn dostatečným množstvím CO2.
 Na konci 10. dne skladování byla koncentrace CO2 cca 80 % a v průběhu dalšího skladování se téměř nemění, proces fermentace proběhl do 10. dne.
 Nebylo nutné dopouštět ochranný plyn CO2 z lahví.

(Obr. 2, 3)

Zhodnotíme-li souhrnně získané výsledky, lze konstatovat, že kvalita uskladněného vlhkého zrna kukuřice v hermeticky uzavřeném zásobníku v ochranné atmosféře CO2 závisí na průběhu fermentace a rychlosti vytvoření dostatečného množství CO2. Za rozhodující jsou považovány první dva dny, kdy nástup fermentace a tvorba CO2 má být velmi rychlá. Proces má být ukončen cca do 10-ti dnů.
Základní a rozhodující podmínkou při skladováné vlhkého zrna v ochranné atmosféře CO2 je plynotěsné uskladnění v zásobníku. V opačném případě dochází k úniku vytvořeného oxidu uhličitého, do zásobníku je třeba ho dodávat z cizích zdrojů, čímž se podstatně zvyšují provozní náklady na tuto technologii. Naměřené hodnoty dokumentují, že lze skladovat kukuřičné vlhké zrno v ochranné atmosféře CO2 úspěšně v průběhu celého roku. Za dobu 11-ti měsíců se koncentrace CO2 snížila o 9,1 %. Koncentrace 69,8 % CO2 na konci skladovacího období zajišťovala ještě dostatečnou ochranu uskladněného kukuřičného zrna, což dokumentují laboratorní rozbory kvality zrna na přítomnost nežádoucích mikroorganizmů.
Optimální řešení
Výstavba linek na příjem, ošetřování a skladování potravinářských zrnin vyžaduje značné finanční částky. Proto doporučujeme všem zájemcům o řešení vhodných skladů obrátit se na VÚZT Praha – Ruzyně, který v Předprojektové studii stavby posoudí všechny možné varianty a nalezne optimální, tj. finančně přijatelné řešení.
Na základě požadavků každého investora, spolu s dalšími organizacemi, zajistíme:
 přípravu zakázky,
 návrh vlastní stavby s analýzou podkladů,
 vypracování kompletního projektu stavby,
 realizaci stavby,
 spolupráci při provádění stavby,
 provozně-ekonomické vyhodnocení každé stávající posklizňové linky s návrhem
 technického a technologického doporučení,
 pomoc při výstavbě a modernizaci linek k teplovzdušnému sušení zrna,
 vzduchotechnická měření při provzdušňování uskladněného zrna,
 návrh a realizaci linek na výrobu krmných směsí.
Spolupráce při řešení posklizňových linek s VÚZT sleduje jeden cíl:
Minimální investiční náklady na uskladnění 1 tuny zrna a rychlou návratnost investic.
Ing. Pavel Kroupa, CSc.
VÚZT Praha – Ruzyně