LLU inženieri eksperimentē un graudu kaltēšanā pielieto ozonu

Graudu kaltēšanas tehnoloģiskā procesa pilnveidošanai Latvijas Lauksaimniecības universitāte un sadarbības partneri - LU Cietvielu fizikas institūts, SIA Ozone Tech un zemnieku saimniecība “Mazkalniņi” - uzsākuši projekta “Tehnoloģijas izstrāde graudu kaltēšanai ar aktīvo vēdināšanu, pielietojot ozonu” izstrādi. Tas paredz samazināt energopatēriņu graudu kaltēšanā ar aktīvo vēdināšanu, kā arī nodrošināt graudu kvalitāti to glabāšanas laikā. Projekta mērķis ir izstrādāt un pārbaudīt tehnoloģiju ražošanas apstākļos.

“Eksperimentos laboratorijā vairāki pētnieki pierādījuši, ka aktīvās vēdināšanas procesu var intensificēt, ventilatora padotajam gaisam pievienojot ozonu. Šādi eksperimenti veikti arī LLU Tehniskajā fakultātē. Ozons veicina graudu mitruma atdevi, tādējādi ļaujot saīsināt vēdināšanas laiku un samazināt elektroenerģijas patēriņu. Ozona ķīmiskā formula ir O3, tāpēc tiek izmantotas ozona kā spēcīga oksidanta īpašības. Ozona molekulā uz neilgu laiku tiek sasaistīti trīs skābekļa atomi, kas aktīvi reaģē ar apkārtējo vidi. Ozons pats sadalās 30 minūtēs, pārvēršoties par skābekli. Iegūšanai tiek izmantoti ozona ģeneratori, kuru darbības pamatā ir elektriskā koronizlāde. Jaudas un gabarīti var būt dažādi, bet mūsu gadījumā abu ozonatoru jauda nepārsniedz 2 kW un tos ērti pārvadāt ar vieglo auto. Taču Latvijā līdz šim netika veikti eksperimenti par ozona pielietošanu graudu vēdināšanā saimniecības apstākļos – vēdinot tvertnēs vairākus metrus biezu graudu slāni,” stāsta projekta vadītājs, LLU Tehniskās fakultātes Ulbrokas zinātnes centra vadošais pētnieks Ādolfs Ruciņš.

Lai noskaidrotu ozona pielietošanas iespējas, projekta ietvaros 2019. gada labības novākšanas sezonas laikā Tērvetes novada zemnieku saimniecībā “Mazkalniņi” tika pārbaudīta aktīvās vēdināšanas tehnoloģija, vēdināšanas gaisam pievienojot ozonu.

Kā stāsta pētnieks, eksperimentiem tika izmantotas saimniecības graudu pirmapstrādes punktā uzstādītās divas vienādas tvertnes ar maksimālo ietilpību 20 tonnas. Katrai tvertnei ar lokanu cauruli pievienots ventilators ar ražīgumu 7000 m3/h, darba rata ātrumu 2800 apgr./min un motora jaudu 4,0 kW, blakus vienas tvertnes ventilatoram uzstādīts ozona ģenerators ar ražīgumu 200 g/h ozona. Ventilatori tika darbināti, ja āra gaisa relatīvais mitrums bija mazāks par 75%. Katram ventilatoram un ozona ģeneratoram nodrošināta atsevišķa patērētās elektroenerģijas uzskaite.

Turklāt katras tvertnes centrā uzstādīta piekare ar sensoru sistēmu. Sensoru sistēma paredzēta gaisa mitruma graudu starptelpā telpā (RH, %), temperatūras (T,0C) un ozona koncentrācija (O3, ppm) reģistrācijai piecos slāņos un pārraidīšanai datoram, kur šos parametrus var nolasīt tiešsaistē vai aplūkot attālināti. Katrā ozona tvertnē esošajā kārbā ievietots mitruma sensors RH, temperatūras sensors T0 un ozona koncentrācijas sensors O3, tvertnē bez ozona padeves esošajās kārbās - mitruma sensors RH un temperatūras sensors T0. Sensoru sistēma ir īpaši svarīga, lai ražošanas apstākļos varētu kontrolēt graudu temperatūru pa slāņiem pie augsta graudu sākotnējā mitruma- virs 20-21%.

“Eksperimentu ietvaros divās vienādās tvertnēs iekrāvām vienāda daudzuma, vienāda  mitruma (23%) priekštīrītājā attīrītus ziemas kviešus. Slāņa augstums aptuveni 5,1 m, aptuvena graudu masa katrā tvertnē 17,4 t. Vienā tvertnē graudi tika vēdināti ar āra gaisu, otrā - ar āra gaisu un ozona padevi,”skaidro Ā. Ruciņš.

Apkopojot eksperimentu rezultātus, pētnieki secināja, ka ievērojama graudu kaltēšana notikusi pirmajos trīs slāņos no apakšas, pie tam pirmajā slāni graudi būtiski pārkaltēti. Cēlonis lielam graudu mitrumam augšējos slāņos ir nepietiekošs vēdināšanas gaisa ātrums (0,05-0,06m/s) tvertņu augšdaļā jeb nepietiekošs īpatnējais gaisa izlietojums m3/m3 h – gaisa kubikmetri uz 1 m3 graudu stundā. Šajā gadījumā šis rādītājs bija 350 m3/m3 h, lai gan optimāli būtu jābūt 500 – 550. Tā kā ventilatoru ražīgumu palielināt nav iespējams, procesa intensificēšanai tika nolemts graudu slāņa augstumu tvertnēs samazināt aptuveni uz pusi, daļu sausāko graudu no tvertņu apakšas izlaižot un nogādājot realizācijai.

Turpināta vēdināšana atlikušajiem graudiem - aptuveni ½ tvertņu tilpuma, kā arī parametru monitorings ar sensoru sistēmu un periodiski kontrolmērījumi ar rokas instrumentiem. Slāņa augšā un 1,5 m dziļumā no augšas graudu mitrums sākotnēji 18,0% ozona tvertnē un 19,0% tvertnē bez ozona, tvertņu apakšdaļā attiecīgi 15,0% un 16,3%.

Pētnieks skaidro, ka eksperimenta turpinājumā intensīva ozona piesaiste graudiem vairs nebija sagaidāma, un ozona ģenerators darbināts tikai periodiski. Gaisa plūsma virs graudu slāņa vidēji 0,15 m/s, tātad trīs reizes lielāka nekā pie pilnas tvertnes un tuva optimālajai. Ozona koncentrācija ventilatora ieplūdes vadā pat pārsniedza paredzēto, savukārt virs graudu slāņa minimāla, tātad šāds ozona ģeneratora ražīgums ir pilnīgi pietiekams aptuveni 3 m bieza graudu slāņa apstrādei. Turpinot vēdināšanu, nākamajās dienās salīdzinoši strauji samazinājās graudu mitrums tvertņu apakšējos slāņos, tvertņu augšā mazāk. Aptuveni pēc nedēļas tvertņu apakšdaļā graudu mitrums jau bija 11-12%, tāpēc vēdināšana tika pārtraukta un graudi nogādāti realizācijai.

“Lai gan eksperimentu laikā gan ar sensoru sistēmu, gan rokas instrumentiem, gan pie graudu realizācijas pastāvīgi konstatēts neliels graudu mitruma samazinājums ozona tvertnē, salīdzinot ar tvertni bez ozona piedevas vēdināšanas gaisā, metodes priekšrocības pārliecinoši nav pierādītas. Tāpēc eksperimenti tiks turpināti 2020. gada labības novākšanas sezonā,” stāsta Ā. Ruciņš.

Pētnieki arī secinājuši, ka, izmantojot āra gaisa aktīvo vēdināšanu var sagatavot Ekstra kvalitātes pārtikas graudus, mitrumu pazeminot par 7,5-8,0%. Turklāt provizoriski vērtējot, ozona pielietošana īsā vēdināšanas ciklā (2-3 dienas) ļauj graudu mitrumu līdz 3m biezā graudu slānī samazināt par 1%, salīdzinot ar āra gaisa vēdināšanu bez ozona.

Projekts tiek īstenots Eiropas Lauksaimniecības fonda lauku attīstībai Latvijas Lauku attīstības programmas 2014. – 2020. gadam pasākuma ”Sadarbība” 16.2. apakšpasākuma “Atbalsts jaunu produktu, metožu, procesu un tehnoloģiju izstrādei” ietvaros. Projektu atbalsta Lauku Atbalsta dienests un Zemkopības ministrija.