Удосконалення технології післязбиральної обробки качанів насіннєвої кукурудзи

Abstract

Кукурудза по праву називається царицею полів, оскільки є унікальною зерновою культурою, з якої виготовляють понад 500 різних продуктів. Зерно кукурудзи використовується для борошна, крупи, крохмалю, патоки, цукру, олії, спирту, біоетанолу і т.д. Зерно кукурудзи - високоенергетичний корм для всіх видів тварин та птахів: 1 кг містить 1,34 кормових одиниць, тоді як гороху - 1,14; ячменю - 1,13; вівса - 1,0: пшениця - 1,06. [1] Щоб підвищити продуктивність тварин необхідно, щоб у структурі зернової частини комбікормів було щонайменше 40% зерна кукурудзи. Саме у збільшенні обсягів виробництва кукурудзи, поряд із пшеницею та рисом Продовольча та сільськогосподарська організація Об'єднаних Націй (FAO) бачить вирішення проблеми забезпечення продовольчої безпеки у світі. [2] У цьому контексті кукурудза має найбільший потенціал урожайності. Наприклад, максимальна врожайність пшениці знаходиться в межах 98 ц/га, рису - 150 ц/га, а за кукурудзою в 2020 році в США Національна асоціація виробників кукурудзи (NCGA) опублікувала дані про те, що фермер Девід Хула з Чарльз-Сіті, штат Вірджинія встановив новий світовий рекорд урожайності – 386,6 ц/га. В Україні розвиток системи виробництва кукурудзи здійснюється відповідно до науково-технічної програми розвитку сільського господарства на 2020-2025 рр., яка визначає перелік заходів, спрямованих на створення та застосування ефективних сільськогосподарських технологій, технічних засобів та практичних агротехнічних прийомів. [3] Стрижень качани кукурудзи є дуже важливим супутнім продуктом. На кожну тонну качанів кукурудзи припадає від 180 до 200 кг стрижня, очищеного від зерна. Традиційно стрижні качанів кукурудзи в сільському господарстві використовують як паливо або грубий целюлозний корм для тварин. Також подрібнені стрижні качанів кукурудзи є кращим матеріалом для підстилки на птахофабриках з вмістом птахів. За даними Експертно-аналітичного центру агробізнесу здійснюється постійне збільшення площ обробітку кукурудзи. За підсумками 2023 року вони склали 2872 тис. га, що на 10,5% (на 273 тис. га) більше, ніж у 2020 році, за 10 років зросли на 90,5% (на 1232,3 тис. га), по відношенню до 2025 року зросли. га. Зростають і валові збори зерна кукурудзи. У 2022 році, за даними, валові збори кукурудзи становили 13475 тис. тон. За 5 років валові збори кукурудзи зросли на 252,3% (на 9975,3 тис. тон), стосовно 2019 року на 1623,1% (на 13120,3 тис. тон). [4] Виробництво зерна кукурудзи потребує використання значної кількості трудових ресурсів; високі витрати енергії (енергетичних ресурсів); використання великих площ сільгоспугідь (земельних ресурсів); комплексу складних сільськогосподарських та переробних машин (матеріальних ресурсів). Економія ресурсів може йти за такими напрямами: - біологічному, застосування генної та клітинної інженерії, а також удосконалення сортів рослин; - організаційному, ефективна організація праці за дотримання раціональної та гнучкої технології виробництва; - технологічному, використання ресурсозберігаючих технологій виробництва, переробки та зберігання кукурудзи, зниження кількості мікро-пошкоджень оболонки, ендосперму та зародка зерна тощо; - енергетичному, оптимізація витрат енергії за допомогою автоматизації виробничих процесів, удосконалення системи контролю та управління виробництвом, використання нетрадиційних джерел енергії тощо. Проблема ресурсозбереження при виробництві зерна кукурудзи пов'язана з урожайністю даної культури. [5] У технологічному аспекті якість насіннєвого зерна високопродуктивних гібридів кукурудзи визначається кількістю мікро-пошкоджень у обмолоченій партії. Своєчасно проведений обмолот з мінімальною кількістю мікро-пошкоджень зерна не тільки зберігає потенціал врожайності, а й підвищує стійкість зерна до шкідливих факторів, що виникають під час його транспортування та зберігання. У свою чергу, мінімізація мікро-пошкоджень зерна безпосередньо пов'язана зі значними трудовитратами, високою енергоємністю основних процесів і великою матеріаломісткістю технічних систем, що застосовуються, особливо молотильно-сепаруючих пристроїв (МСП). Зерно кукурудзи отримує мікро-пошкодження не тільки при обмолоті, але і в результаті вантажно-перевантажувальних робіт, сушіння, зберігання, сепарації і т. д. трудові та матеріальні ресурси. Зниження врожайності кукурудзи через мікро-пошкодження зерна пов'язане з порушенням природного процесу розвитку рослини. Від життєвої сили рослини загалом залежить врожайність кукурудзи. [6] Очевидно, що формування рослини із зерна йде за певним природним алгоритмом і цей алгоритм виконується без відхилень у разі забезпечення цілісності як окремих органів зерна, так і зерна в цілому. Весь цикл виробництва зерна кукурудзи починається з передпосівної обробки насіннєвого матеріалу та закінчується зберіганням отриманого врожаю. Отже, перш ніж зерно потрапить у ґрунт і почне проростати, воно багаторазово контактуватиме з різними машинами та пристроями, які здатні своїми робочими органами завдати зерну різних пошкоджень, і алгоритм розвитку рослини з такого зерна природно буде порушений. Кількість та характер пошкоджень зерна істотно впливає на врожайність кукурудзи, це загальновідомий факт. [7] Виробничий процес отримання врожаю зерна кукурудзи включає технологічний процес, виконання операцій якого пов'язане з екстремальним механічним впливом на зерно. Цей технологічний процес називається збирання врожаю. У процесі збирання врожаю здійснюється обмолот качанів. Саме при обмолоті зерно кукурудзи отримує максимальну кількість пошкоджень. Ушкодження зерна негативно позначаються не тільки на репродуктивних якостях насіннєвої кукурудзи, вони також знижують тривалість його зберігання, оскільки через пошкодження до його внутрішніх тканин проникають різні мікроорганізми, що активно руйнують ендосперм та зародок. Отже, мінімізація кількості та мікро-пошкоджень зерна при післязбиральній обробці врожаю насіннєвої кукурудзи, це складна багаторівнева наукова проблема, в якій найбільш значуще місце займає обмолот. Удосконалення обмолоту качан насіннєвої кукурудзи вимагає наукового обґрунтування конструктивно-технологічних параметрів застосовуваних комплектів технічних засобів, теоретико-експериментального визначення раціональних режимів роботи адаптивних робочих органів, розробки цифрових систем управління інтенсивністю силового впливу на зерно, системного обґрунтування технологічних рішень з мінімізації кількостей мікро-пошкоджень.