Wykorzystanie pola elektrostatycznego i ozonu do obniżania energochłonności procesu suszenia ziarna zbóż

suszenie konwekcyjne, siły elektryczne, oszczędność energii

Wiedza o zbożu i technologii jego przetwarzania skupia w świecie nauki ogromne rzesze naukowców i praktyków z różnych dziedzin wiedzy. Zboża, które od najdawniejszych wieków osadniczego trybu życia człowieka stanowiły o jego egzystencji są nadal i będą w przyszłości podstawą zaspokajania jego podstawowych potrzeb żywieniowych. Spośród zbóż, pszenica uznawana jest za najbardziej wartościowe zboże ze względu na jego specyficzne właściwości technologiczne i żywieniowe. Globalna produkcja pszenicy wynosi około jednej trzeciej produkcji zbóż, a blisko 90% jej plonu stanowi podstawowy pokarm dla ludzi, pokrywając około 20% dziennego zapotrzebowania na energię, głównie w postaci chleba. Obecnie chleb w codziennej diecie człowieka najbardziej racjonalnie zabezpiecza jego potrzeby żywieniowe. Chleb, uniwersalny produkt zbóż, który jest na całym świecie spożywany przez człowieka, od jego wieku niemowlęcego do późnej starości nie może być zastąpiony w takiej rozciągłości żadnym innym pokarmem. Uzasadnionym stwierdzeniem jest więc określenie tego gatunku jako strategicznego surowca rolniczego, który powinien zajmować priorytetowe znaczenie w polityce gospodarczej każdego kraju produkującego to zboże. Według Międzynarodowej Rady Zbożowej (International Grain Council) zbiory pszenicy w sezonie 1997/98 w świecie osiągną poziom 600 mln ton, a poziom zapasów magazynowych zwiększy się z 99 mln ton w roku 1997 do 108 mln ton w roku 1998. Od 1995 roku wzrastająca konsumpcja pszenicy wywołuje wzrost produkcji. Jednocześnie obserwuje się drastyczne niedobory żywności w krajach Afryki, Ameryki Południowej i znacznych obszarów Azji. Przewiduje się, że do końca XX wieku 90% przyrostu naturalnego ludności świata nastąpi w krajach rozwijających się, to jest tam, gdzie już obecnie z wyżywieniem ludności są największe problemy. Niewystarczający poziom produkcji pszenicy dotyczy również Polski. Potrzeby krajowe w zakresie wyżywienia ludności rokrocznie wzrastają. Średnio co 3 lata przybywa w kraju kolejny milion rodaków, a jednocześnie ubywa 100-150 tys. hektarów użytków rolnych pod infrastrukturę miast, dróg i handlu. Szacunkowo przyjmuje się, że do całkowitego zaspokojenia potrzeb żywnościowych na 10 mln mieszkańców potrzeba około l mln ton pszenicy. Kraj nasz zamieszkuje około 39 mln ludności, co wskazuje na potrzebę zabezpieczenia pszenicy na poziomie około 4,0 mln ton. Poszukując sposobów poprawy zaopatrzenia ludności kraju w ten podstawowy surowiec uzasadnione byłoby uwzględnienie problematyki maksymalnego ograniczania strat ilościowych i jakościowych ziarna w procesie jego zbioru, transportu i przechowalnictwa. Straty ilościowe i jakościowe ziarna wynikają głównie z destrukcyjnego oddziaływania s ił zewnętrznych, pochodzących od elementów roboczych maszyn, biorących udział w określonym procesie technologicznym jego zbioru i transportu. W zrozumieniu skali problemu strat ilościowych, jakie mogą pojawić się już na etapie samego transportu ziarna z pola do magazynu jest przykład gospodarki zbożowej na Ukrainie. W roku 1997 produkcja pszenicy osiągnęła w tym kraju poziom 18 mln ton, a straty tego surowca spowodowane tylko transportem osiągnęły poziom 30%. Ten przykład wskazuje wyraźnie, jak już tylko jeden element całego łańcucha technologicznego zbóż, obejmującego odcinek tak zwanej potocznie drogi "od ziarenka do bochenka", może obniżyć poziom dostępności do tego surowca. Doskonałe warunki klimatyczne tego kraju pozwalają osiągnąć porównywalny poziom produkcji zbóż jak we Francji, a jednocześnie brak odpowiedniego zaplecza technicznego powoduje tak ogromne straty. Ten duży poziom strat obejmuje również etap prymitywnych metod dosuszania ziarna w warunkach naturalnych, najczęściej na powierzchniach utwardzonych odcinków dróg. Na przełomie XX wieku współczesne rolnictwo, jako dziedzina najbardziej niezbędnej i wytwórczej działalności człowieka, musi się opierać na bazie najnowszych zdobyczy nauki, które stanowią podstawę opracowywania nowych rozwiązań technologicznych lub ulepszania ich dotychczasowych wersji. Uszkodzenia mechaniczne ziarna, objawiające się w postaci naruszenia naturalnej ciągłości jego tkanek, jak potwierdzają liczne w tym zakresie badania prowadzone również w Instytucie Agrofizyki PAN w Lublinie, znacznie obniżają jego wartość konsumpcyjną i reprodukcyjną. Skutki uszkodzeń mechanicznych, spowodowanych elementami roboczymi maszyn zbierających i urządzeń transportujących są tym większe im wyższy jest poziom tak zwanych wewnętrznych uszkodzeń mechanicznych bielma w okresie przedzbiorowym. Bezpośrednim zaś powodem powstawania tego typu uszkodzeń wewnętrznych bielma są najczęściej opady deszczu w okresie przedzbiorowym, kiedy ziarno w warunkach polowych osiągnie optymalny poziom wilgotności około 12-13%. Kolejnym krytycznym odcinkiem łańcucha technologicznego jest zachowanie odpowiedniego sposobu dosuszania wilgotnego ziarna. Straty spowodowane niewłaściwym sposobem dosuszania ziarna mogą osiągać 100%. Ogromne znaczenie dla ograniczenia tych strat ma prawidłowo przeprowadzony proces dosuszania ziarna, szczególnie w latach o niekorzystnych warunkach klimatycznych, charakteryzujących się nadmiernymi opadami deszczu w bezpośrednim okresie przedzbiorowym zbóż, o czym wspomniano wcześniej. W związku z tym zagadnienie doboru odpowiedniego sposobu dosuszania wilgotnego ziarna stanowi przedmiot zainteresowań nie tylko specjalistów z dziedziny technologii zbóż ale i innych dziedzin techniki. W niniejszej pracy autorzy podjęli próbę opisu zjawiska zachowania się ziarna zbóż w polu elektrycznym i w otoczeniu atmosfery wzbogaconej w ozon. Zakres tego zagadnienia został podyktowany dotychczasowymi rezultatami badań prowadzonych na ziarnie zbóż przez interdyscyplinarny zespół skupiający specjalistów z Wydziału Elektrycznego Politechniki Lubelskiej i Instytutu Agrofizyki PAN w Lublinie.