К повышению урожайности зерновых культур на предприятиях агропромышленного комплекса РФ привело использование современных технологий по производству зерна. Выпуском зерна стали заниматься не только крупные зерноводческие комплексы, но и малые фермерские хозяйства.
Главная проблема, которая приостанавливает динамику развития производства зерна в хозяйствах, заключается в том, что хозяйства не всегда способны сохранить зерно до следующего сева и обеспечивать его должное качество [1–4].
Для того чтобы обеспечить качество семенного фонда, возможна ежегодная закупка зерновых либо семена передаются в специализированные хранилища — все это требует высоких материальных вложений. Следовательно, большинство хозяйств самостоятельно занимаются хранением семенного материала.
На сегодняшний момент напольное хранение семян насыпью в зернохранилищах является самым распространенным способом хранения. При этом данный способ имеет много недостатков, к которым относят травмирование зерна от механического его перемещения, значительные финансовые траты, идущие на строительство сооружений зерноскладов, а самое главное, что при таком способе нет защиты от насекомых-вредителей.
Наиболее перспективным все же является хранение семенного материала в металлических силосах либо контейнерах. Данный способ не нуждается в больших материальных вложениях, так как состоит из железобетонных конструкций. Но перспективность данного способа заканчивается, когда начинается сам процесс хранения, потому что, как оказывается, возникают затруднения при создании активной вентиляции и, как следствие, проблемы в борьбе с вредоносными насекомыми. К тому же, как только начинает снижаться температура воздуха снаружи, в металлической емкости проявляется процесс перемещения влаги от более теплых слоев зерновой массы к холодным глубинным слоям.
Перемещение влаги образует у пристенок металлических емкостей повышение влажности, этот процесс приводит к значительному проценту порчи семенного материала.
Рассматриваемого процесса миграции влаги все же возможно избежать, если хранить семенной материал в герметичных контейнерах с регулируемой воздушной средой. Рисунок демонстрирует схему герметичного контейнера.
Схема герметичного контейнера для хранения семенного материала в регулируемой воздушной среде: 1 — корпус; 2 — герметичная крышка; 3 — атмосферный электромагнитный клапан; 4 — емкость с осушителем воздуха; 5 — вакуумметр; 6 — датчик контроля влажности и температуры воздуха; 7 — защитная сетка; 8 — емкость — накопитель углекислого газа; 9 — вакуумный насос; 10 — датчик давления газа; 11 — датчик концентрации кислорода; 12 — контрольно-управляющее устройство; 13 — ПК; 14 — опорная стойка
Особенностью предложенного герметичного контейнера является то, что активное вентилирование массы зерна меняется на принудительную аэрацию. На рисунке можно увидеть, что принудительный процесс насыщением воздуха зерновой массы осуществляется с помощью позиции 9 — вакуумного насоса. В верхней части герметичного контейнера располагается специальная емкость, где находится осушитель воздуха, именно он и предназначается для снижения влажности в контейнере.
Контейнер в своем строении имеет соединительный штуцер с газоанализатором, который нужен, чтобы контролировать содержание углекислого газа в пространстве между слоями зерновой насыпи. Контейнер с регулируемой температурой способен работать и в ручном, и в автоматическом режиме [5–7].
На сегодняшний день возникает необходимость в использовании комбинированной технологии в процессе сохранности семенного материала в условиях разряженной атмосферы. Комбинированная технология основывается на поддержании определенного значения количества воздуха, причем в меньших значениях, так как зерновой массе для поддержания своих процессов жизнедеятельности требуется гораздо меньше воздуха, нежели вредоносным микроорганизмам и насекомым в зерне.
Конструкция герметичного металлического контейнера позволяет реализовать данную технологию.
Герметичный контейнер имеет возможность сохранить семенной материал в условиях разряженной атмосферы воздуха. Перед началом процесса хранения необходимо засыпать зерновую массу, далее контейнер закрывается герметично крышкой. Следующее действие — открытие вакуумного клапана, приводящее к включению вакуумного насоса, он и создает внутри контейнера разряженную атмосферу воздуха. Когда газоанализатор покажет критическое значение содержащегося в воздухе кислорода, тогда начинает свою работу вакуумный насос, он откачивает воздух с содержанием углекислого газа. После максимальной откачки воздуха насос закрывается, а открывается атмосферный клапан, посредством клапана в контейнер поступает свежий воздух и начинает заполнять все межзерновое пространство.
В случае такого способа вентиляции зерна исследования показали, что воздух, всасываемый в контейнер, охлаждается на 2–4 °С, вследствие этого нет конденсации влаги и всасываемого свежего воздуха. Чтобы продолжить процесс хранения зерна в атмосфере разреженного воздуха, атмосферный клапан закрывается, вакуумный клапан открывается, выключается вакуумный насос, который нагнетает воздух до заданного значения [8–10].
На герметическом контейнере проводились лабораторные исследования, а математическая обработка проведенных экспериментов помогает нам заключить, что семенной материал, хранящийся в контейнере, должен иметь влажность не более 15 %. Семя сохраняет свою всхожесть при длительном хранении, если внутри герметичного контейнера поддерживается вакуумное давление в пределах 66 кПа и осуществляется вентиляция при достижении критического содержания кислорода в воздухе, равного 14 %.