Szellőztetéses szemes termény tárolási és fertőtlenítési technológiák

Átírás

1 Szellőztetéses szemes termény tárolási és fertőtlenítési technológiák Dr. Herdovics Mihály, Komka Gyula VM Mezőgazdasági Gépesítési Intézet, Gödöllő A szemes termények tárolástechnológiája egy szélesebb körű technológiai láncba kapcsolódik, amelynek minden eleme kölcsönhatásban van egymással és kihat ezen lánc végén elhelyezkedő tárolástechnológiára, illetve a tárolt termény minőségi jellemzőire. Igaz ez attól függetlenül, hogy a végtermék kereskedelmi áruként, vagy állati takarmány részeként kerül felhasználásra. A technológiai lánc főbb elemei (1. ábra): a gabonafélék termeléstechnológiája, a betakarítás és a szárítótárolótelepi technológiai teljesítmény összhangja, illetve a szállítás és a tárolástechnológia összhangja, a telepekre érkező szemes termények mennyiségi és minőségi vizsgálatainak lehetősége, technikája, a telepen belüli tisztítástechnológia, amennyiben szükséges, a szárítástechnológia, a szemes termények nedvességtartalmától és tárolási idejétől függő állagmegóvó szellőztetéses tárolástechnológia, amennyiben szükséges, a fertőtlenítési technológia. A fenti technológiák elemzésére részletesen a két utóbbin kívül nem fogunk kitérni, csak azokat a követelményeket, jellemző paramétereket említjük meg, amelyek jelentős kihatással vannak a tárolt szemes termények minőségére, az alkalmazandó állagmegóvási technológiákra. Mennyiségi és minőségi veszteségeket befolyásoló tényezők a tárolótelepi technológiáknál 1. ábra Mennyiségi és minőségi átvétel A telepre beszállított termény átvételének elsődleges szempontja a termény mennyiségének a meghatározása, vagyis a termény tömegének pontos lemérése, amely az elszámolás alapját képezi. A tömeg mérésére ma már korszerű számítógépes hídmérlegek állnak rendelkezésre. Nagyobb telepeken a hídmérleg megkívánt méréshatára 60 t, a mérési pontossága 20 kg. A mérlegen a korszerű t-ás teherbírású járműszerelvények is lemérlegelhetők. A termény minőségi átvételekor a termény nedvességtartalmának és szükség szerint a termény jellegének (búza vagy kukorica stb.) megfelelő beltartalmának (sikér vagy fehérje stb.) meghatározása szükséges. A minőségi átvételnél a beszállított termény járművenkénti mintavéte- 62

2 kalászosokról a termesztőknek lezése kézi vagy gépi mintavevővel történhet. Jelenleg még a kézi mintavétel a jellemző. Magtisztítás-szárítás A mérlegelést követően a beszállított terményt a szárítás előtt a durva szennyeződésektől (szármaradvány, levél, csutkamaradványok, törtszem) meg kell tisztítani. Az előtisztítás energiatakarékossági és tűzvédelmi szempontból is előnyös, az utótisztítással részben a biztonságosabb tárolásra készítjük elő a terményt, másrészt értékesítésre tehetjük alkalmassá. A szárító-tároló telepen használt berendezéseknél az előtisztítók többnyire dobrosták, mert a nedves, nehezen kezelhető növényi maradványok ezek működését kevésbé gátolják. Az utótisztítókhoz, a jobb munkaminőség érdekében, a síkrosták használata előnyösebb. Feladatuk a száraz, ill. szárított terményből a betárolás előtt a különféle idegen anyagok eltávolítása, melyek az áru tárolhatóságát veszélyeztetik (törtszem, por, léha, idegen anyag). A szárítási technológiáknál, ami a termény minőségét befolyásolja, a legfontosabb, hogy lehetőség szerint a szárításra kerülő termény nedvességtartalma viszonylag homogén legyen. Ez azért kívánatos, mert a kevert anyaghalmaz esetén egyes terményrészek túlszáradnak, míg mások esetleg nedvesek maradnak, és ez a tárolás során minőségi károsodáshoz vezet. Fontos, hogy a szárító szárítási egyenletessége +0,5 %-on belül legyen, amihez korszerű szabályozórendszer szükséges, valamint, hogy a szárítóközeg hőmérséklete ne haladja meg az egyes terményekhez előírtakat, hogy a nagyobb beltartalmi és mennyiségi (törtszemarány növekedés a további technológia lánc során) veszteségek elkerülhetők legyenek. Tárolási technológiák 1. kép Állagmegóvó szellőztetés környezeti levegővel kúpos fenekű silóknál A gabonafélék tárolhatóságán a hőmérséklet és a nedvességtartalom függvényében meghatározható biztonságos tárolási időtartalmat értjük. A tárolás egyszerre készletezési (rövid- vagy hosszú idejű) és állagmegóvási feladat. A tárolhatóság bizonyos mértékig kölcsönhatásban van a természetes és a mesterséges környezettel. A természetes környezeti tényezők közül kiemelhető a tárolandó szemes termény nedvességtartalma és hőmérséklete, valamint a környezeti levegő jelenléte és főbb jellemzői (hőmérséklet, relatív páratartalom), a mesterséges környezet viszont a tárolók kialakításával, a tárolási technológiával és az állagmegóvó technológiákkal meghatározott. A gabonatárolás célja a tárolás alatti kémiai és fizikai, valamint a mikrobiológiai folyamatok lehetőségek szerinti szabályozása és ezáltal a veszteségek minimalizálása. Az előzőekben említett technológiai láncban a tárolási technológia kialakítása függ: a betárolandó termény fajtájától, nedvességtartalmától, tisztaságától stb., a rendelkezésre álló, vagy megvalósítandó tároló létesítmény típusától (toronytárolók, vízszintes, csarnoktárolók, egyéb tárolási létesítmények), a tárolási idő hosszától, a tárolandó termény további felhasználási módjától (saját vagy kereskedelmi célú felhasználás), a tároló létesítmények anyagmozgató rendszerétől (stabil, mobil vagy kombinált be- és kitároló rendszerek), az állagmegóvó technológiákhoz szükséges szellőztető rendszerek meglététől, a tárolás alatti mérési lehetőségek (termény hőmérséklet, levegőjellemzők stb.) biztosításától. Új tárolók kialakításánál természetesen a választott állagmegóvási technológiának megfelelő műszaki követelmények kialakítása is az építéssel egyidejűleg biztosítandó, meglévő tároló létesítményeknél viszont az ezeknél meglévő feltételek figyelembevételével kell, ill. lehet csak a legjobbnak ítélt állagmegóvási technológiát megvalósítani. Hőmérsékletmérés, állagmegóvás A tárolás alatti veszteségek csökkentésének egyik legfontosabb követelménye a terményhalmaz megfelelő helyeken és időben történő hőmérséklet mérése és a lehetőségeknek legjobban megfelelő állagmegóvási technológiák alkalmazása, szükség esetén a termény átforgatása, a termény fertőtlenítése. Ki kell emelni a tárolt termény hőmérséklet mérésének fontosságát, mert mint tudjuk, a termények hőmérséklet emelkedése a kiinduló alapja a mennyiségi és minőségi veszteségeknek. Ennek érdekében fontos: 63

3 hogy a tároló méretétől függő mérőkábeleket és mérőelemeket alkalmazzanak, hogy az érzékelők megfelelő pontossággal és biztonsággal mérjék a hőmérsékletet, hogy a hőmérséklet értékek a helyi vagy központi egységen bármikor leolvashatók és rögzíthetők legyenek, hogy meghatározott időközönként végezzék el a hőmérséklet leolvasásokat, hogy az érzékelőket adott időközönként ellenőrizzék, hitelesítsék, hogy hőmérséklet ellenőrző naplót vezessenek, amelyben fel van tüntetve a mérés ideje, a tároló azonosíthatósága, a mérőpontoknak megfelelő hőmérséklet értékek, a szükséges beavatkozások, hogy a termény hőmérsékletének mérésén kívül a környezeti levegő hőmérsékletének, a relatív páratartalmának mérésére is sor kerüljön, ami elősegíti az állagkezelés lehetséges időszakának meghatározását. Szellőztetéses állagmegóvó technológiák A hőmérsékletcsökkentés lehetőségét az alábbi szellőztetéses technológiák biztosíthatják: állagmegóvó szellőztetés (célszerűen 3-5 o C-kal alacsonyabb környezeti levegővel) (1. kép), állagmegóvó szellőztetés automatikus szellőztetés szabályozóval (a szellőztetés automatikusan indul, amikor a feltételek (terményhőmérséklet, környezeti levegőhőmérséklet és relatív páratartalom) megengedi és ellenkező esetben automatikusan leáll, hűtve tárolás, aminek során a szellőztető levegő hőmérséklete állítható és 5-10 o C-ra lehűtve a gabonaféléket a szárazanyagveszteség gyakorlatilag elhanyagolható, a raktári gombák fejlődése és a rovarok elszaporodása kizárható (2. kép). Az átszellőztetési technológia feltételei és követelményei az alábbiakban foglalhatók össze: a tároló rendelkezzen beépített szellőztető és hőmérsékletmérő rendszerrel, a szellőztetést végző ventilátor kapacitása biztosítsa a m 3 / m 3 légcsereszámot, 0,02-0,03 m/ sec névleges légsebesség mellett, a szellőztetés megfelelő ideig és a szükséges gyakorisággal történjen, a szellőztető levegő eloszlása (a csatornarendszeren keresztül, ill. a terményréteg/halom magasságának egyenetlenségét is figyelembe véve) közel egyenletes legyen, a szellőztetést csak megfelelő feltételek (termény hőmérséklete, ill. a szellőztető levegő hőmérséklete és relatív páratartalma) összhangja esetén szabad elvégezni, abból kiindulva, hogy az alapvető cél a tárolt termény hőmérsékletének csök kentése. Általában akkor lehet biztonságosan szellőztetni, ha a termény hőmérséklete mintegy 5 o C-kal meghaladja a levegő hőmérsékletét és a levegő páratartalma alacsonyabb 70 %-nál. A korszerű tároló tornyoknak ma már tartozéka a szellőztető padozatból és a környezeti levegőt szállító ventilátorból álló szellőztető rendszer. A silótornyok esetében a viszonylag kis alapterület és a nagy halommagasság miatt a csatornarendszer beruházása olcsó és az átszellőztetés a viszonylagos egyenletes rétegvastagságnak köszönhetően egyenletesnek tekinthető, a gravitációs kitárolást a csatornarendszer nem akadályozza. Vízszintes tárolóknál a kisebb halommagassághoz nagyobb alapterület tartozik, ezzel együtt a csatornarendszer térben nagyobb kiterjedésű és szint alatt telepített, ami a kitárolást nem akadályozza, de fajlagosan drágább. Részben ez is oka annak, hogy ezeknél a tároló létesítményeknél a szellőztetéses állagmegóvási technológia kevésbé terjedt el. Jobb lenne ma ezen a területen is a helyzet, ha a korábbi években jelentős számban épített csarnoktárolóknál követelmény lett volna az állagmegóvási technológia kialakítása is a támogatások odaítélésénél. A tároló tornyok, valamint a vízszintes tárolók szakaszolt szellőztetőrendszerének kiépítésével a beruházás költségei csökkenthetők, ha mobil ventilátorokat alkalmazunk, amellyel megfelelő sorrendben több tároló torony, illetve nagyobb vízszintes tároló több lépcsős szellőztetését is megoldhatjuk. A környezeti levegővel végzett állagmegóvás célszerűen akkor alkalmazható, ha a környezeti levegő hőmérséklete alacsonyabb, mint a 2. kép Hűtött levegős állagmegóvó szellőztetés vízszintes tárolóknál 64

4 kalászosokról a termesztőknek gabonahalmazé, és ennek következtében a gabonahalmaz hőmérséklet csökkenését eredményezi, ezzel is csökkentve a penészgombák növekedését és a rovarkártevők szaporodását. Fontos a szellőztető levegő relatív páratartalma is, ill. a szellőztető levegő és a tárolt gabona hőmérsékletkülönbsége, ami együttesen határozza meg a termény nedvességtartalmától függően a szellőztető levegő jellemzőinek határértékeit. Amennyiben szükségessé válik a halmaz azonnali átszellőztetése, akkor magasabb hőmérsékletű levegővel is elvégezhető az, de csak alacsonyabb relatív páratartalom mellett. A szellőztetés időtartamát a levegőbefúvó helyétől elinduló hűtött zóna mozgási sebessége és a halommagasság határozza meg. A hűtött zóna mozgási sebessége a levegő sebességének közel ezred része. A szellőztetés időtartamát így a halommagasság és a levegősebesség ezred részének hányadosa adja meg. Hasonló eredményhez jutunk, és egyszerűbben számolhatunk, ha 1000-ret elosztjuk a légcsere számmal. Hosszabb idejű tárolás esetében, átlagos feltételeket figyelembe véve (13-14 % nedvességtartalom, o C terményhőmérséklet) naponként kell a fentiek szerint a terményt újra szellőztetni. A fentiekből látható, hogy a környezeti levegővel végzett szellőztetéses tárolástechnológiák helyes alkalmazásához ismerni kell a tárolt termény, valamint a szellőztető levegő jellemzőit, mert ezektől függ, hogy mikor lehet a szellőztetést elvégezni. A szellőztető levegő hőmérséklete és relatív páratartalma egy nap folyamán is jelentősen változhat, ezért a szellőztető rendszerműködtetés nem mindig a megfelelő körülmények között történik. Ezt kiküszöbölheti egy vezérlőberendezés beépítése a szellőztető rendszerbe. A vezérlőrendszer feladata a tárolótérben elhelyezett adott számú terményhőmérséklet érzékelő, valamint a környezeti levegő hőmérsékletét és relatív páratartalmát érzékelő műszer jeleinek fogadása, feldolgozása és a betáplált határértékektől függően a szellőztető ventilátor(ok) indítása, ill. leállítása. A szellőztetéses állagmegóvási technológiáknál további előnyöket rejt az a technológia, amelynél a környezeti levegő hőmérsékleténél lényegesen alacsonyabb hőmérsékleten biztosítható a tárolás, ami hűtőgépek alkalmazásával érhető el. A szellőztető rendszerrel ellátott tárolóknál a hűtési technológia kialakítása igen egyszerű, csak hűtőgépet kell a szellőztető ventilátor helyébe csatlakoztatni. Az egyensúlyi nedvességtartalmú szemes terményeknél a javasolt lehűtési hőmérséklet o C. A tárolt termény a hűtőgépek teljesítményétől (40-45 t/24h) függően néhány nap alatt a kívánt hőmérsékletre hűthető le. Az utóbbi két technológia (vezérlőberendezéssel kiegészített környezeti levegős szellőztetés, ill. a hűtve tárolási technológia) elterjedtsége hazánkban nem jelentős, így még az állagmegóvási szellőztetéses technológiák alkalmazása mellett is számolni kell a tárolt terményekben a rovarkártevők elszaporodásával, amelyek elpusztítására ma kizárólag a gázosítással történő kezelés lehet alkalmas. Szellőztetéses fertőtlenítési technológiák A szellőztető rendszerek alapvetően a tárolt termények állagmegóvásánál, esetenként szellőztetéses szárításnál használatosak. A szellőztető rendszereknek azonban speciális fertőtlenítési (rovarirtási) feladatokban is szerepe lehet. Ezeknél a szellőztető rendszerben mozgatott levegőhordozó közegként szerepel. Ilyenek lehetnek a speciális gázos fertőtlenítő rendszerek. Hasonló a feladat a nemzetközileg és hazánkban is új, speciális technológiai eljárás az ózonkezelés esetében is. Ennél az eljárásnál a szellőztető rendszer az ózonnak a tároló rendszerben való megfelelő koncentrációban történő átáramoltatását végzi. A terménygázosítás ma hazánkban szinte kizárólag foszforhidrogénnel történik. Jelenleg a silóknál a gázosítást a betároláskor vagy az áttároláskor a gázosítószer kézi adagolásával, vagy valamilyen alkalmas adagolóberendezés segítségével vég zik. A szer adagolása a gabona tömegáramának megfelelően szabályozható, de ez a pontosság csak a gabona tömegáramának megfelelően szabályozható és a gabona mennyiségéhez viszonyítva igaz, a gázfejlődés térbeli egyenletességét már nem lehet befolyásolni. Ezt a hiányosságot küszöböli ki egy új gázosítási eljárás (J-System), amelynek használatával a gázosítás hatékonyságát fokozni lehet. A terjedő technológia lényege abból áll, hogy a tárolt szemes terményt nem kell a gázosítással egy időben átforgatni, mert a kifejlődött foszforhidrogén gázt egy ventilátor 65

5 Ózon koncentráció a kukoricaréteg különböző mélységeiben (0,3 m, 0,9 m, 1,5 m, 2,1 m, 2,7 m) két légsebesség mellett (S.A.Kells et.al vizsgálatai alapján) 2. ábra cirkuláltatja a gabonatárolóban, nyomott rendszerű zárt átszellőztetéssel. A kémiai szerek kiküszöbölésére indult fejlesztések új technológia kialakítását tűzte ki célul. Az ózon alkalmazása a gabona tárolásáról kutatási projekt az USA-ban kezdődött. Az elmúlt évben kutatási konzorcium alakult e technológia hazai alkalmazás lehetőségének vizsgálatára a HEVESGÉP Kft., VM MGI, Gödöllő, Szegedi Tudományegyetem részvételével. Cikkünk további részében főleg az USA-beli eredményekről számolunk be, melyek a hazai kísérletek megalapozására szolgálnak. A Purdue University az ózonnal való gabonakezelési technológiák egyik élenjáró kutatóbázisa. Ezzel a technológiával az utóbbi 6-8 évben foglalkoznak, amelyen belül a legújabb kutatási eredményeik a jelenkor gabonatárolási technológiájában az ózonkezelési megoldások alapját képezik. Mint ismert, a tárolt gabonára nagy veszélyt jelentenek azok a gabonakártevők, amelyek minőségromlást, beltartalmi veszteségeket, ill. gombafertőzést okoznak. A rovarok elpusztítása az élelmiszercélú gabonákban hagyományosan csak gázosítással végezhető. Az USA-ban is komoly erőfeszítéseket tesznek az ún. organic production, az európai szóhasználatban bio előszóval illetett termelési módok meghonosítására, ill. szélesebb körű alkalmazására. Mivel az USA 2005-től fokozatosan csökkentette, ill. megtiltotta a metilbromid alkalmazását, így a kártevők elpusztítására csak a fémfoszfid hatóanyagú gázosítószerek maradnak, amelyek azonban káros szermaradvány-problémát okozhatnak, ill. egyes rovarkártevőknél ezekkel szemben rezisztencia alakulhat ki. Mindezek miatt elindított kutatások során speciális fertőtlenítési eljárásokat dolgoztak ki ózon alkalmazásával. Az ózon jó tulajdonsága, hogy gyorsan bomlik, felezési ideje különböző hőmérsékletektől függően sec, továbbá molekuláris oxigénné esik szét, káros bomlástermékek nélkül. Az ózon elektromos úton előállítható és szükségtelenné teszi a hagyományos peszticidekkel való betakarítás utáni terménykezelést. Az ózont nemcsak a raktári rovarkártevők, hanem gombakórokozók elleni kezelésben is hatásosnak ítélték. Az ózonkezelés alkalmazható mind a kalászos gabonafélék, mind a kukorica esetében. A kezdeti kísérletek alapvetően kisebb laboratórium méretű tárolóedényekben történtek, míg a későbbiekben nagyobb mennyiségű, több tonna tárolt gabonának a kezelését végezték el. A kezeléseknek nem volt negatív hatása sem a beltartalomra, sem a sütőipari jellemzőkre (a búzánál, a rizsnél és más gabonaféléknél). Az ismételt kezelés alkalmazása sem volt negatív hatással a beltartalomra. Az ózonkezelés hatását alapvetően az ózon, ill. a levegőnek mint közvetítő közegnek az áramlási sebessége, valamint az ózon koncentrációja határolja be (2. ábra). (Megállapítható volt, hogy az ózonáramlás sebessége optimálisan 0,03 m/sec volt. ) A különböző laborvizsgálatokhoz meghatározták a leggyakoribb raktári gabonakártevő rovarfajokat, és a kezelés hatékonyságát ezeken állapították meg. A kezeléseknél a leggyakrabban alkalmazott ózonkoncentráció 50 ppm volt és a kezelés időtartama, vagyis az ózonnal történő behatás mintegy 3 napos időtartamban történt. A mortalitás mértéke a különböző kezelési idő és koncentráció függvényében fajonként változóan alakult, de alapvetően az 50 ppm-es koncentrációnál mintegy %-os rovarpusztulást lehetett elérni. A 25 ppm-es, 5 napos kezelési idő ennél kevesebb, %-os mortalitást eredményezett. A gabonatárolás üzemi követelményei alapján a kezelés hatékonysága közel megfelelőnek ítélhető. Az ózonkezelés hatékonyságát egy bizonyos kórokozó gombafaj spóráinak segítségével is meghatározták. Az 50 ppm-es koncentráció hatására (a kezelés 3 napon keresztül tartott), 63 %-kal csökkent az életképes gombaspórák száma, a 25 ppm-es kezelés ennél kevésbé volt hatékony. Természetesen ezen adatok megfelelő léptékű kivetítése nagyüzemi tároló rendszerekbe csak a hazai kutatási eredményekkel összevetve valósítható meg. A hazai kutatási eredmények előzetes megállapítása azt bizonyította, hogy a laboratóriumi kísérletekben az 50 ppm-nél hasonlóan jól megvalósítható a rovarkártevők számának drasztikus, közel %-os csökkentése. Ugyanakkor az életképes gombaspórák számának csökkentésére ez idáig csak részleges eredményekkel rendelkezünk. Megállapítható volt, hogy a nagyobb tárolórendszerekben figyelembe kell venni az ózon áthatolását a különböző terményrétegeknél. Ezért a 10 m-nél magasabb tárolótoronyrendszerekben nagyobb kapacitású ózongenerátorok alkalmazása válik szükségessé, és a kezelési idő is megnövekszik. A hazai kutatások és vizsgálatok az idén tovább folytatódnak nagyobb kapacitású tárolókban tárolt szemes termények fertőtlenítésével, s remélhetőleg a sikeres eredményeket hamarosan e lap hasábjain is ismertethetjük. n 66