Зерно: від неоліту до сьогодні

459

Історичний розвиток аграрної думки й технологій триває багато тисячоліть – від примітивних кам’яних знарядь до сучасних супутникових систем управління фермою та маніпуляцій із генами. Від перших спроб виростити примітивне зерно, яке тоді ще було дикою рослиною, до перших зразків сої, чий генетичний код змінила людина, минуло понад 8 тисяч років. На шляху цієї еволюції можна виділити певні дати, коли відбувалися кардинальні злами.

Перший злак – полба

Найпершою стала так звана неолітична революція (11-6 тисяч років до н. е.). Приблизно 6 тисяч років до н. е. люди відмовилися від техніки розбивання каміння, за допомогою якого виготовляли знаряддя праці та зброю. Щоб отримати потрібні інструменти, вони спробували використовувати шліфування. Тоді ж почали вирощувати, а не збирати зерно – про це свідчать знахідки археологів.

Першим злаком, який використовували люди, найімовірніше, була полба. Це примітивний різновид пшениці, калорійність якої на на 10% менша, ніж у сучасних сортів, а стійкість до посух майже ніяка. Крім того, полба майже одразу починає осипатися, якщо зерно достигає чи змінюються погодні умови. І тому доглядати цю рослину було досить важко. Проте справа була того варта. Одні з перших археологічних знахідок полби мали місце в Північній Африці – на той час пустеля Сахара була більше схожа на трав’янисту рівнину, де могли рости злаки.

Зерно в давніх цивілізаціях

Цивілізації Єгипту, Месопотамії та Китаю приблизно в однаковий час (3 тис. років до н. е.) почали культивувати зрошуване землеробство. Спочатку вони сподівалися лише на сезонні розливи великих річок – Нілу, Євфрату та Хуанхе, а потім навчилися відводити воду, яка постійно зрошувала окремі ділянки.

Давні єгиптяни сіяли і вирощували пшеницю, ячмінь, полбу, боби, горох, сочевицю, льон, кунжут. Жали дерев’яним серпом з кремінним або бронзовим вкладишем, молотили за допомогою биків або корів на круглих утрамбованих майданчиках. Зберігали зерно в снопах, обмазаних мулом, або в ямах-зерносховищах з вкладеними туди великими глиняними посудинами.

У Месопотамії вже з давніх часів були відомі різні види хлібних злаків, серед яких перше місце займав ячмінь. Також була відома і полба, яка служила головним чином для виготовлення хліба і пива. Культура пшениці в Месопотамії була поширена менше, вартість пшениці перевищувала вдвічі вартість полби та ячменю. Нарешті, вирощувалась дурра (один з видів зернового рослини сорго, відомого в Азії та в Африці), що збереглася до теперішнього часу на Сході.

Жали глиняним серпом із уставленими в нього крем’яними зубчиками, молотили на току ціпом чи спеціальними санками, у полозках яких були вкраплені кремінчики. Зерно провіювали лопатами . Найбільшими приміщеннями у найдавніших відомих науці поселеннях шумерів були комори, в яких зберігалися громадські запаси зерна. Хліб був священним. Напередодні сівби й після жнив здійснювалися ритуали, проводились свята на честь богині родючості Інанни. Відтак комори стали першими святилищами, прообразом храмів. Провідним видом діяльності населення Стародавнього Китаю було сільське господарство. Тут вирощували просо, ячмінь, пшеницю, пізніше головною культурою, завезеною з півдня, став рис. Широко здійснювалося будівництво громадських комор для запасів зерна на випадок лих та голоду.

Використання трипілля

Наступним етапом аграрної еволюції стало використання трипілля, коли наприкінці Римської імперії в господарстві впровадили прогресивнішу систему сівозмін, яка давала землі можливість більше відпочивати.

В результаті розкопок поселень Трипільської культури, що належить до третього тисячоліття до н. е., і отримала назву від розкопок в районі села Трипілля, що неподалік Києва, були отримані свідчення про зберігання зерна в первіснообщинному суспільстві. На той час зерно зберігали в ямах, вимазаних всередині глиною, чи у великих посудинах – корчагах, котрі розміщували у житлових приміщеннях по 10-15 штук.

У середині першого тисячоліття до н. е. на території України жили чисельні племена скіфів-орачів, котрі займалися землеробством. Вони вели торгівлю хлібом через причорноморські грецькі колонії – Ольвію, Херсонес, Пантікапей. Сховища для зерна та інших запасів виявлені при розкопках Древнього Херсонеса (поблизу Севастополя).

Зібраний великий матеріал про зберігання запасів зерна в наших предків слов’ян, які до VII ст. пройшли великий шлях культурного розвитку і жили осіло. Головним їхнім заняттям було землеробство. Вони культивували жито, ячмінь, просо, горох і боби.

У кожному поселенні виділялись будівлі для зберігання продовольчих запасів. У спеціальних сховищах та в житлових приміщеннях зерно зберігали в дерев’яних великих бочках чи в циліндричних ямах зі зведеним верхом, викопаних у материковій глині. Стіни таких ям зазвичай випалювали до червоного кольору.

Згідно історичних даних, запаси зерна в часи первіснообщинного ладу зберігали в спеціально викопаних ямах чи посудинах, котрі закопували в землю. У рабовласницькому суспільстві зерно зберігали в посудинах, котрі розміщували в житлових приміщеннях чи спеціальних сховищах, збудованих із глини, каменю чи дерева.

Сушіння та зберігання зерна в Україні

За феодального ладу селяни будували спеціальні комори для зберігання зерна. Для його помелу почали використовувати жорна. На території церков і монастирів зерно зберігали в підцерків’ях. Перші спроби зробити великі запаси зерна в Україні припадають на кінець ХV ст., коли виникла потреба заготовляти його для війська. В цей період у великих містах почали створювати житні двори, хлібні магазини. Зерно в зерносховищах щороку обновляли не менш як на третину, причому не свіжозібраним, а після тривалого його збе- рігання. Організація зберігання хлібних запасів значно поліпшилась на початку ХVІІІ ст. Було створено Центральну державну управу — Провіантський приказ для забезпечення армії продовольством.

Почався активний розвиток агрономічної науки. У 1765 р. було засновано Вільне економічне товариство. Його члени запропонували проект першого елеватора, давали рекомендації щодо розміщення сховищ для зерна, тривалого його зберігання без доступу вологого повітря та використання для цього ям, щільно закритих товстим шаром негашеного вапна. Провіантмейстер армії Б. Е. Енгельман розробив оригінальну конструкцію цегляного зерносховища силосного типу з 24 силосами шість сажнів заввишки та два сажні завширшки. Вже у XVIII ст. був відомий принцип продування зернових мас повітрям за допомогою міхів. У 1816 р. набрали чинності затверджені генерал- фельдмаршалом Барклаєм де Толлі «Правила для продовольчих військ», які встановлювали норми вологості, чистоти й запаху зерна. Було розроблено спосіб укладання зерна і борошна на зберігання та методику контролю за їх якістю. Встановлювались норми природних втрат при зберіганні зерна. Рекомендації ґрунтувались на результатах досліджень, які інтенсивно проводилися вже наприкінці XVIII – початку ХІХ ст.

В тогочасній Україні процес збору та зберігання зерна виглядав наступним чином. Схоплені у жмені й зжаті одним помахом серпа стебла клали на землю. 10-15 жмень, перев’язаних скрученим із стебел перевеслом, становили сніп. Снопи вкладали по 5-10 у «п’ятки», «кристи». Сніп служив також платою женцям, які наймалися жати чуже жито. Нормальним вважався сніп близько одного метра в обхваті.

При збиранні збіжжя та в’язання снопів під час жнив жінки застосовували граблі та цурку – дерев’яний кілок, за допомогою якого сніп стягувався перевеслом. Поставлені вертикально й підсушені кілька днів, снопи складалися потім горизонтально у полукіпки (30 снопів) і копи (60 снопів). Фактично і копи, і полукіпки мали на два снопи більше, бо один сніп клався на землі, а другий зверху. За кількістю кіп рахували врожай. Добрим вважався врожай у 15 кіп з десятини ріллі.

Висушені снопи звозили на возах і гарбах на тік, у клуні, двори, гармани і складали в стоги (25-30 кіп) або скирди (50-100 кіп). Для молотьби застосовували ціп, кам’яний або чавунний молотильний каток – гарман і молотильну дошку; молотарки були надзвичайно рідкісним явищем.

Основними знаряддями для відокремлення зерна від полови і землі залишалися решето, лопата і примітивна віялка-млинок, хоча механічні віялки промисловість уже виробляла з поч. 1830-х pp. Віяли зерно, кидаючи його лопатою або совком проти вітру. Очищене зерно зберігалося у коморах, на горищах, у діжкоподібних посудинах – солом’яниках, а найчастіше – у зернових ямах. Солому складали в скирди. Ось як описував процес зберігання зерна історик Ф. Каруновський: «Скошенный хлеб сберегают большею частью в ямах, которые … выкапывают в земле. Ямы сии имеют вид кувшинов. Оные выжигаются соломою, которою после обиваются и внутри. Ямы сии насыпав высушенным хлебом, наполняют горло их глиною, и сверху насыпают землею возвышенно, дабы вода проходить не могла. В ямах сих сохраняется хлеб без всякого повреждения, с тою выгодою, что оный от пожаров бывает безопасен».

В Україні на початку ХХ ст. місткість зерносховищ становила близько 4 млн. тонн, у тому числі елеваторна — до 0,5 млн т. Із 1924 р. почалося будівництво елеваторів, зерносховищ, місткість яких до 1932 р. збільшилась учетверо, а до 1941 р. — ще втричі. За роки війни в Україні зруйновано близько половини зерносховищ, які до 1955 р. були відбудовані. Багато сховищ спорудили у 1971-1975 рр. У цей період почали використовувати нове обладнання — великовагові автомобілерозвантажувачі, ваги, зерножолоби, стаціонарні механізовані засоби завантаження й розвантаження зерна, високопродуктивну пересувну техніку, зерноочисні машини, лабораторне обладнання. Частка елеваторів у загальній кількості сховищ зросла на третину.

За останні десятиріччя збудовано багато металевих елеваторів. Нині ДАК «Хліб України» має потужності для зберігання 30 млн. тонн зерна, що достатньо для обслуговування врожаю до 50 млн. тонн зерна за рік. Сюди входять 305 елеваторів, з яких 173 — для приймання зерна і 132 — промислових. З них 24 елеватори мають потужність понад 100 тис. тонн, 54 — понад 50 тис. т, решта — від 45 тис. тонн. В елеваторах розміщується понад 35 % зерна, решта зберігається в зерносховищах, з яких 93 % механізовані. В ДАК «Хліб України» функціонує 1247 стаціонарних сушарок потужністю 48 637 т/год і 387 мобільних потужністю 2904 т/год, 2647 машин для очищення зерна, 731 — для обробки кукурудзи. Складів з устаткуванням для активної вентиляції 1673 загальною потужністю 5364 тис. тонн, 2844 — вентиляційні установки, багато устаткування для зважування та розвантажування зерна. Крім зерносховищ ДАК «Хліб України», є склади й обладнання фірм і фермерів.

Нові тенденції зернозберігання

На сучасному етапі з’явились нові вимоги щодо техніки, яка використовується для післязбиральної обробки і, зокрема, сушки зернових та олійних культур. Та техніка, яка раніше використовувалася в колгоспах і радгоспах, не влаштовує сучасних агровиробників. Тому й виникла проблема, що стосується всього комплексу зерновиробництва, зокрема сушки зерна. Адже в країні піддається сушці близько 20-35 % всього зерна, а в деякі роки навіть 50-70 %. Сушка зерна є гострою необхідністю особливо на півночі і заході України.

Тому впровадження нових методів сушки зернових і олійних культур, придбання невеликих зерносушарок, і, зокрема, сушарок з псевдозрідженим шаром, вакуумних сушарок, нових теплогенераторів для сушарок на основі енергозберігаючих технологій, відмінних від відомих високою ефективністю і швидкістю, простотою пристрою та експлуатації, якістю роботи і гнучкістю управління технологічним процесом є досить актуальним питанням.

При сучасному розвитку технологій процес активної вентиляції та досушування зерна фахівці рекомендують проводити у металевих силосах, обладнаних системами завантаження-розвантаження та системою низькотемпературного досушування зерна. При дотриманні відповідних вимог в такі силоси може бути закладене зерно пшениці з вологістю до 17 %. Після досушування до оптимальної вологості 14 % зерно зберігається в силосах тривалий час. Затрати енергії при такій технології будуть дещо більшими, однак процес зберігання буде найбільш ефективним. Процес досушування слід контролювати шляхом постійного моніторингу температури зерна. Ця технологія рекомендована для використання у фермерських господарствах в силосах до 200 тонн. Однак, якщо початкова вологість зерна дуже висока, а його кількість значна, активна вентиляція не дозволяє зменшити вологість зерна за короткий та безпечний час. Тоді застосовують високотемпературні зерносушарки, які використовують теплову енергію згорання газу, дизпалива або інших теплоносіїв. При сушінні кукурудзи, ріпаку чи сої взагалі практично неможливо обійтися без продуктивної шахтної зерносушарки. Ефективність роботи зерносушарок щодо затрат енергоносіїв головним чином залежить від їх конструктивних особливостей. Найменш ефективними є такі конструкції, в яких теплоносій проходить перпендикулярно до руху зерна. Це прості за конструкцією зерносушарки типу «склянка в склянці» або «сітка в сітці».

При експлуатації такого типу сушарок витрати теплоносія можуть більш, ніж у два рази перевищувати витрати палива у сушарках шахтного типу, в яких теплоносій проходить через зерно у трьох напрямках – впоперек, навпроти та за рухом зерна. В цьому випадку, кожна зернина під час руху шахтою обдувається теплим повітрям з трьох різних напрямків і процес сушіння проходить найбільш ефективно. Крім того в шахтних сушарках більш економно використовується електроенергія для вентиляторів, які продувають зерно. Вентиляторам немає необхідності долати додатковий опір сіток або перфорованих листів, між якими знаходиться зерно під час сушіння, та які постійно забиваються відходами. Значний опір створює перфорація в сушарках, призначених для сушіння ріпаку, а тому такі сушарки практично не користуються попитом. Справжній господар підрахує, що за рахунок вищенаведених переваг, він за два-три сезони окупить свою універсальну шахтну сушарку лише за рахунок енергоносіїв.

У США завжди були відносно низькі ціни на енергоносії, а тому навіть стаціонарні високопродуктивні американські сушарки мають конструкцію «сітка в сітці». Головну увагу конструктори цих сушарок звертали на отримання максимальної продуктивності. Такий показник, як питомі витрати палива, навіть не надається у технічних характеристиках обладнання. До того ж, більша частина США знаходиться у зоні субтропічного клімату з середньорічною температурою вище 14 °С, що обумовлює невисоку вологість зібраного з поля зерна та сприятливі для процесу сушіння умови. Більша частина України знаходиться у зоні помірно континентального клімату, тому взимку при від’ємних температурах при сушінні кукурудзи з високою вологістю (30% і вище) на зовнішніх листах перфорації або сітки утворюється велика кількість конденсату, що заважає процесу сушіння. Всередині сушарки, біля внутрішньої сітки, зерно буде пересушуватися та підгорати, а біля зовнішньої навпаки не досушуватися, незважаючи на системи перемішування зерна.

В Європі до економії енергоресурсів від початку підходили з великою увагою, а тому зараз тут важко знайти потужну зерносушарку примітивної конструкції. Практично всі європейські виробники продукують зерносушильне обладнання шахтного типу, застосовуючи часткову або повну рекуперацію відпрацьованого повітря.

При аналізі технічних показників різного типу зерносушарок за даними виробників видно, що шахтні зерносушарки з рекуперацією тепла більш економно використовують паливо. Найбільш очевидним стає цей факт після обстеження фактичних експлуатаційних показників зерносушильної техніки, використовуючи такий вагомий показник, як витрати газу або дизпалива на один тонно-процент висушеного зерна.

Порівнюючи різні сушарки, можна зробити висновок, що зарубіжні, як правило, мають кращу енергоефективність і нижчі питомі витрати пального. Вітчизняні вирізняються рівномірнішим сушінням, оскільки товщина шару зерна між коробами не перевищує 200 мм. Обираючи сушарку, необхідно звернути увагу на наступні фактори: тип зерносушарки (шахтна, колонкова, карусельна, бункерна, модульна і т.д.); продуктивність (декларована і реальна); кінцева вологість зерна; спосіб продувки теплоносія; економічність (наявність енергозберіга ючих технологій); паливна апаратура, що використовується; тип вентиляторів (радіальні пилові або осьові).

Підготувала Леся Заморська