Зерно под землей: хранилища первобытные и современные

  Современная технология хранения зерна предусматривает вентиляцию зерновой массы, которая «продувается» воздухом для уменьшения влажности и температуры. Поэтому современные хранилища похожи на высокие башни. Но существует противоположный подход, при котором сохранность зерна обеспечивает не вентиляция, а герметизация.

 

Отсутствие доступа воздуха создает специфическую атмосферу, насыщенную углекислым газом. Это надежно защищает зерно от амбарных вредителей, которым остро не хватает кислорода. Герметичные емкости для хранения зерна могут иметь различную форму: металлические контейнеры, пластиковые рукава, бетонные колодцы. Или, как в древности — обычные ямы, вырытые в земле и подготовленные специальным способом.

 

ТРАДИЦИИ И СОВРЕМЕННОСТЬ

 

Зерновые ямы использовались с глубокой древности. Обычно они имели в разрезе форму кувшина или груши — узкое «горлышко» и расширяющиеся книзу стенки. Для повышения прочности и лучшей гидроизоляции ямы обжигались изнутри. В итоге получался своеобразный «земляной горшок» с внутренним слоем из обожженной керамики. Размер ям зависел от конкретных потребностей и объемов зерна. По информации античного историка Плиния, зерновые ямы («сиры») широко использовались в Каппадокии, Фракии, Испании и Африке. Существовали и другие способы сделать подземное хранилище боле прочным — стенки штукатурились или облицовывались камнем.

 

Типичный пример «индустриальных» хранилищ такого типа времен античного Рима можно увидеть недалеко от Иерусалима. Город Селум, в котором тогда находился один из самых крупных мировых рынков зерна, буквально изрыт большими зерновыми ямами, облицованными камнем.

 

При раскопках Ольвии было обнаружено зернохранилище объёмом почти 60 м3, сооруженное, по-видимому, в III в. до н.э. Эта зерновая яма имеет грушевидную форму, глубина — 6,1 м, диаметр вверху — 1,5 м, внизу — 4,4 м.

 

На Кипре и Мальте зерновые ямы выдалбливали в известняке (fossae). В 17 веке они имели цементное штукатурное покрытие стенок (pozzolana), что обеспечивало достаточную водонепроницаемость и герметичность. Современные исследователи выяснили что в мальтийских известняковых хранилищах, после проведения гидроизоляции битумом и покрытии стен слоем цементной штукатурки можно успешно хранить пшеницу влажностью 13%. Отмечалась некоторая потеря жизнеспособности семян по направлению ко дну хранилища глубиной 15 м в толще камня, что объясняется снижением концентрации кислорода.

 

Хранение зерна в ямах практиковалось в Украине до XVIII — XIX вв. Диаметр ям достигал 1,5 м, глубина — до 4,5 м. В такую яму помещалось около 40 тонн зерна. Технологию изготовления и «техобслуживания» подобных хранилищ достаточно подробно описал в книге «История запорожских казаков» Д. И. Яворницкий. «Хозяева выбирали открытое и сухое место в собственном зимовнике или около него; в выбранном вместе выкапывали круглую яму с небольшим отверстием, через. которое мог пролезть один или два человека; эту яму, гладко вымазав в ней глиной пол, стены и потолок, просушивали и перед самой засыпкой в нее хлеба жарко протапливали, дав некоторое время остыть ей от топлива, наполняли хлебом, отверстие закладывали досками, а поверх досок нагортали землю; землю плотно уколачивали, непременно в уровень с окружающей поверхностью, и таким образом сохраняли в течение многих лет свои хлебные запасы. Заложенный указанным способом хлеб редко портился, исключая того случая, когда в яму, вследствие плохой укатки земли, проходила вода. Если надобность указывала открыть такую яму, то хозяева брали при этом некоторые меры предосторожности: сняв доски, они поспешно уходили от ямы, чтобы избежать спертого в ней от хлеба духа, который мог убить на месте неосторожного человека. Сняв, таким образом, доски с ямы, хозяева оставляли ее открытою в течение целой недели и только по истечении этого времени выбирали засыпанный в нее хлеб».

 

Агроном 18 века А.Т. Болотов утверждал, что «в таких ямах лежит он (хлеб в зерне) лет сто без повреждения и без опасности от пожара» при устройстве ямы непременно «на высоком и сухом месте».

Есть ли будущее у такой простой и относительно дешевой технологии длительного хранения зерна?

АВСТРАЛИЙСКИЙ ВАРИАНТ

 

Департамент сельского хозяйства и продовольствия Австралии провел три испытания подземных хранилищ зерна емкостью соответственно 5, 50 и 120 т зерна. После хранения в течении трех с половиной лет зерно сохранило высокую всхожесть и энергию прорастания. Показатели естественной убыли были в норме, повреждений вредными насекомыми и микроорганизмами не отмечалось. Сохраненный таким способом урожай вполне можно было использовать как на семенные, так и на пищевые цели. По опыту некоторых фермеров Западной Австралии, возможно хранение зерна на гораздо больший срок — до 11 лет. Такой дешевый и надежный метод хранения они используют для хранения зерна для фуражных целей, а также товарного зерна при «неинтересной» закупочной цене.

 

Хранение зерна в «яме» обходится дешево и устраивается просто. Отсутствие доступа воздуха и влаги защищает зерно от повреждения насекомыми и плесневыми грибами. Поэтому его можно рассматривать как перспективный способ долгосрочного хранения зерна для небольших фермерских хозяйств в степных регионах Украины. Для успеха необходимо соблюдение нескольких основных принципов и знание двух-трех «технологических хитростей».

 

МЕСТО: СУШЕ И ВЫШЕ

 

Главное требование к месту подземного хранения зерна — отсутствие контакта зерна с влагой. Поэтому почва должна быть сухой, грунтовые воды залегать глубоко, а рельеф местности исключать подтопление при выпадении осадков. И, конечно же, должен быть удобный доступ для грузового транспорта и погрузчиков. Желательно, чтобы расстояние от поля (или расположенных рядом полей) до места хранения урожая было небольшим.

 

Идеальное место ямы для зерна — самая высокая точка ландшафта. В этом случае исключается затопление/увлажнение зерна подземными водами или стекающими по поверхности почвы осадками.

 

Почва должна, по возможности, хорошо «держать форму» и, по возможности, сформировать гидроизоляционный слой, препятствующий проникновению влаги снизу и сбоку. Плотные глинистые почвы предпочтительнее рыхлых супесчаных. Котлован в твердой глинистой почве можно делать с отвесными вертикальными стенками.

 

Подземные хранилища не должны располагаться на близком расстоянии друг от друга, так как при заполнении пустой ямы осадками вода может просочиться в соседнюю, заполненную зерном.

 

ЯМА ИЛИ КАНАВА?

 

Конфигурация подземного хранилища должна, кроме хранения, обеспечивать оперативную погрузку-выгрузку. Поэтому форма «ямы» похожа на «канаву», а точнее — на траншею для силосования. Глубина ямы должна быть настолько глубокая, насколько позволяет заглубиться экскаватор/бульдозер.

 

Ширина котлована примерно в 1,5 раза шире, чем ширина захвата лезвия бульдозера. Необходимый объём достигается преимущественно за счет длины хранилища. Извлеченную в ходе земляных работ почву перемещают таким образом, чтобы к подземному хранилищу был беспрепятственный доступ со всех сторон. Угол наклона противоположных концов котлована зависит от оборудования для погрузки-выгрузки зерна, которое предполагается использовать.

 

Противоположные стороны «канавы» должны быть под уклоном— это позволяет заполнять ее непосредственно из грузовых автомобилей, разгружающихся на наклонном «выезде» из траншеи. Из опрокидывающегося кузова самосвала зерно заполняет дно ямы, а дальнейшее распределение зерновой массы осуществляется шнековым погрузчиком. Если шнек для загрузки/выгрузки зерна размешается на поверхности почвы, то «выезд» из траншеи должен быть под самым крутым углом. Конфигурация хранилища такого типа схематически изображена на рис.1.

 

При использовании для погрузки/выгрузки фронтальных погрузчиков целесообразно разместить стальные трубы или направляющие вдоль «канавы». Необходимо учитывать, что для работы такого погрузчика угол возвышения одного из «выездов» из траншеи не должен превышать 30 градусов. Профиль продольного сечения хранилища такого типа- на рис.2.

 

Хранилище должно заполняться зерном «с верхом», чтобы его уровень в центре немного превышал уровень почвы на краях котлована. То есть должна быть сформирована невысокая «пирамида», накрытая пленкой и слоем земли. Ориентировочно 1 тонна пшеницы зерна занимает объем 1,3 м. куб., ячмень — 1,6 м. куб. и овес — 1,9 м. куб.

 

ЕСЛИ СУХО, ТО КОМФОРТНО

 

При закладке зерна на хранения важно обеспечить отсутствие (точнее — минимально возможное присутствие) влаги. И зерно, и яма должны быть сухими. Влажность зерна не должна превышать 13% влаги. Если траншея выкапывается непосредственно перед уборкой урожая, в степных регионах Украины очень мала вероятность того, что почва будет влажной.

 

Если отрытую траншею залило дождем, воду необходимо откачать, а стенки и днище высушить. Например, воспользоваться соломой или древесными отходами для разведения костра. Если траншеи были сделаны в прошлом или позапрошлом году, их целесообразно после использования накрыть, чтобы в осенне-зимний период в них не накапливалась влага.

 

ПОЛИЭТИЛЕНОВАЯ ПЛЕНКА ДЛЯ «ДНА» И «КРЫШИ»

 

По опыту фермеров из Западной Австралии (годовая сумма осадков 325 мм), хорошие результаты можно получить и без дополнительных мер по изоляции стенок траншеи. В самом худшем случае ухудшается качество зерна в слое зерна толщиной в пару сантиметров, соприкасающихся с стенками хранилища. Эти потери можно считать несущественными, ущерб не превышает стоимости пленки для изоляции стенок и дна подземного хранилища.

 

Тем не менее, лучше последовать совету о том, что «лучше перебдеть, чем недобдеть». В упомянутом опыте австралийского Минсельхоза дно и стенки котлована были закрыты черной полимерной пленкой толщиной 0,1 мм. При этом стыки прерывались таким образом, что вода при выпадении осадков должна была стекать по наружной, контактирующей с землей, стороной пленки.

 

После заполнения траншеи зерном ее накрывают полиэтиленовой пленкой толщиной 0,1 мм или больше. Укладка пленки производится поперек траншеи, так, чтобы каждый лист пленки закрывал не только зерно, но и заходил за края ямы примерно на 2 метра. Укладка проводится внахлест, перекрытие должно быть минимум 20 см. Углы пленки надежно закрепляются, это облегчает последующее извлечение хранящегося зерна. Еще проще вскрыть яму, если предварительно прикрепить полиэтиленовое покрытие к секциям стальной сетки. В этом случает появляется возможность буквально «стянуть» полиэтиленовое покрытие с бурта зерна после того, как предварительно будет удален лежащий поверх нее слой почвы.

 

Покрытие обычно не используется повторно, так как его стоимость небольшая, а ее повреждение при «вскрытии» неизбежно.

 

Полиэтиленовая пленка создает барьер для проникновения воды, а при правильной геометрии насыпи влага осадков отводится за пределы бурта. Формирование водоотталкивающего покрытия является ключевым элементом технологии подземного хранения зерна. Пленка должна быть прикрыта слоем уплотненной почвы толщиной не менее 30 см, такой слой земли предохраняет полиэтиленовую пленку от механических повреждений, воздействия ультрафиолета и перепадов температуры. Почвенное покрытие необходимо «подправлять», чтобы устранить пустоты после оседания почвы и сохранения правильной конфигурации насыпи. Также необходимо периодически проверять, не появились ли в насыпи мыши или крысы.

 

После того, как яма была вскрыта, ее необходимо как можно быстрее опорожнить. Это «спасет» зерно от увлажнения осадками и повреждением насекомыми и грызунами. Если извлеченное из подземного хранилища зерно необходимо сохранить более месяца, то целесообразно переместить его в складские помещения.

 

БЕТОННЫЕ ЯМЫ ВРЕМЕН «ХОЛОДНОЙ ВОЙНЫ»

 

После окончания Второй Мировой Войны началось длительное противостояние между бывшими союзниками, получившее название «холодной войны». Каждая из сторон была готова к тому, что конфликт перейдет в «горячую» фазу — с применением ядерного оружия, боевых отравляющих веществ и прочих достижений науки и техники.

 

В таких условиях «под землю» пытались спрятать абсолютно все- военных, гражданских, оружие и продовольствие. В этих условиях логично было вспомнить о подземных хранилищах для долговременного хранения зерна. Понятно, что обычная земляная яма в век технического прогресса и ядерного оружия была недостаточно прочным и технологичным сооружением. Поэтому старую технологию воплотили в новых материалах. С учетом вкусов военных, приоритет отдали железобетону. И провели целую серию производственных опытов.

 

В Великобритании в бетонной яме вместимостью 60 т с битумной изоляцией на протяжении 5 лет успешно хранили кукурузу с влажностью 13%. Зерно было искусственно заражено амбарным долгоносиком, который не выдержал суровости «интерьера» и погиб в течении первых двух недель. При опорожнении ямы большая часть кукурузы находилась в хорошем состоянии. Исключением было небольшое количества зерна в верхней части хранилища, куда п попадала дождевая вода через щели с боков однослойного пропитанного битумом войлочного покрытия.

 

В подземном бетонном силосе в штате Канзас при хранении пшеницы влажностью 13% отмечалось снижение всхожести и увеличение содержания свободных жирных кислот, хотя хлеб из этой пшеницы имел нормальный вкус или запах. Исследователи пришли к заключению, что эффективный пароводяной барьер позволит исключить повышение влажности зерна и подземные бетонные хранилища достаточно перспективны даже для «мирного» хранения зерна на фермах.

 

В годы Второй Мировой Войны из-за трудностей экспорта зерна подземное хранение зерна использовалось в Аргентине. Первоначально хранилища делали из земли и цемента с временным укрытием из пропитанного битумом войлока и слоя земли. Затем стали сооружать прочные бетонные подземные хранилища с битумной водонепроницаемой изоляцией и постоянными крышами; хранилище вмещало около 500 т зерна. После 18-месячного хранения пшеница с влажностью 12—13% не имела существенных изменений. Мукомольные и хлебопекарные свойства были удовлетворительны. Подземные хранилища продолжали строить в ряде других южноамериканских стран (Венесуэла, Парагвай). В настоящее время в такие хранилища ежегодно засыпают несколько миллионов тонн зерна.

 

Поэтому вполне возможно строительство долговременных хранилищ большой емкости из современных материалов с использованием современной техники. Либо использование уже готовых подземных сооружений после соответствующей доработки. Ведь в Украине некоторым гражданам удалось официально приватизировать даже ракетные шахты для запуска баллистических ракет. Немного усилий — и они смогут превратиться в отличное подземное хранилище.

 

 

ВЫВОДЫ И ПАРА СОВЕТОВ

 

 

Ямы — простые хранилища, пригодные для длительного хранения местных и стратегических запасов зерна, а также сезонных излишков. Их можно использовать также для непродолжительного хранения зерна, особенно сильно зараженного.

 

Для подземных хранилищ характерна сравнительно равномерная температура в течение года, что уменьшает опасность конденсации и миграции влаги. Это особенно важно в регионах с жарким климатом и/или с резкими колебаниями температуры.

 

Для подземных хранилищ следует выбирать место, где исключено подтопление почвенными водами. Площадка возле хранилища должна иметь небольшой уклон, чтобы не происходило затопление во время ливня. Уровень грунтовых вод должен быть ниже дна ямы в течение всего года. Целесообразно сооружать хранилище из водонепроницаемого бетона или (в «эконом-варианте») проводить гидроизоляцию днища и стен хранилища полиэтиленовой пленкой.

 

При эксплуатации бетонных хранилищ рекомендуется окраска внутренней поверхности бетона для создания водонепроницаемого слоя.

 

Крыша должна быть водонепроницаемой и достаточно прочной. Слой земли поверх крыши (или слоя пленки) защищает хранилище от перепада температур и воздействия солнечных лучей. Если часть хранилища открыта (т. е. не прикрыта слоем почвы), ее рекомендуют окрасить белой или алюминиевой краской даже в странах с умеренным климатом.

 

Предпочтительна жесткая крыша из водонепроницаемого бетона с люками для заполнения и опорожнения. Крышки люков должны иметь герметичные прокладки. Если хранилище длинное и узкое, желательно разделить его вертикальными перегородками на отсеки. Чтобы уменьшить объем воздушного пространства и тем самым концентрацию кислорода, доступного для насекомых в зараженном зерне, хранилище надо заполнять полностью.

 

Желательно использовать устройства для измерения температуры и определения концентрации кислорода и углекислого газа, а также для периодического отбора проб зерна.

 

В этом случае подземный элеватор будет не менее надежен, чем надземный. Но намного дешевле, ведь события последних лет доказали, что выкопать «ЯМУ» гораздо проще и дешевле, чем построить «СТЕНУ». Даже в государственных масштабах. А для хранения «экспромтом» в условиях небольшого хозяйства можно воспользоваться еще более простым и дешевым проектом австралийцев.

Александр Гончаров специально для журнала «Агроиндустрия», статья опубликована в майском выпуске

Инфоиндустрия