Silolarda Buhar Sıkıştırmalı Soğutma Cihazları ile Depolanan Tahılın Sıcaklık ve Neminin Kontrol Edilmesi

TKS Tahıl Silo Soğutma Üniteleri ile tahılı soğutun, ürününüzü ve gelecek nesilleri koruyun!

Tahıl, binlerce yıldır en önemli besin kaynaklarından biridir. Özenle yetiştirilir ve hasat edilir. Tüketilmeyen fazla tahıllar silolarda depo edilir ve gerektiğinde bu silolardan tahıl ihtiyacı karşılanır. Silolarda tahılın uzun süreli bozulmadan muhafaza edilmesi ve tahıla zarar veren böcek ve küf mantarlarından korunabilmesi için, silo içerisindeki tahılın sıcaklık ve nem değerlerinin kontrol altında tutulması gerekmektedir. Tahılın besin değerinin korunması ve tahıl içi nem değerinin hedeflenen değer aralıklarında olması için, soğutma işlemi yapılması zorunluluktur. ‘TMS Endüstriyel Soğutma Sanayi ve Ticaret A.Ş.’nin tasarlayıp ürettiği TKS Tahıl Soğutma Üniteleri ile yapılan soğutma işlemi sayesinde, silodaki sıcaklık ve nem kontrol altında tutulur ve tahıl; taze ve sağlıklı ortamlarda uzun süre muhafaza edilir.

Günümüz durumunu kısa değerlendirme

Dünya genelinde yıllar bazında incelediğinde tahıl üretiminin artış trendinde olduğu görülür. Dünya Gıda ve Tarım Örgütünün (FAO) 2021’deki son verilerine göre, geçen yıla oranla tahıl üretimi %0,7 artarak 2.796 Milyon tona ulaşmıştır [1]. Tüketim ve depolama verileri de üretim verilerini benzer olarak takip etmektedir. Şekil-1’de görüldüğü üzere FAO’nun son verileri incelediğinde ise üretilen tahıl miktarının yaklaşık üçte birinin depolandığını anlaşılmaktadır. Üretim ve tüketimin benzer miktarlarda birbirini takip ettiğini düşünülürse depolanan tahılın miktar ve besin değeri kayıpları yaşamadan, uygun koşullarda muhafaza edilmesi çok önemli hale gelmektedir.

Şekil-1: FAQ Dünya tahıl üretim, tüketim ve depolama tahmin grafiği [1]

Diğer yandan günümüzde tarım teknolojilerinin gelişmesi, tahılın hasat ile depolanması arasında geçen süreleri, haftalardan birkaç saatlere indirmiştir. Bu durumda tahılın iklim şartlarına göre kurutma ve soğutma işlemlerinden geçirilmesi gerekebilmektedir. Bir diğer konu ise tahılın zorlu koşullar altında uzun ve hatta kıtalararası nakledilerek, tekrar depolandığı durumlardır. Bu durumda tahıl ideal muhafaza koşullarından çok farklı şartlara maruz kaldığı için besin ve nem dengesi bozulabilmektedir.

Tahılın depolanması ve siloların havalandırılması

Silo içerisinde depolanan tahılın silo içerisindeki yaşam döngüsü devam eder. Yaşam döngüsü devam eden tahıl, solunumu sonucunda ısı ve su buharı üretir. Bu kimyasal reaksiyon sürerken; bir yandan tahılın besin değeri düşer, diğer yandan silo içerisindeki sıcaklık ve nem değeri yükselir. Bu durum aynı zamanda silo içerisine tahıl ile girmiş olan böcek, küf mantarı artışını tetikler. Silo içerisindeki sıcaklık artışı, böceklerin üremesini kolaylaştırır. Silo içerisindeki böceklerin solumun yaptığı düşünülünce, onlar da sıcaklık ve nem artışını hızlandırır. Genellikle %70 bağıl nemin üzerinde küf mantarının üremesi artar. Bütün bu olumsuz koşullar birbirini tetikleyerek, silo içerisinde sıcaklık ve bağıl nem artışına neden olur. Bunun sonucunda, depolanan tahılda önemli kayıplar meydana gelir. Tahılın ısı iletim katsayının oldukça düşük olması sebebiyle iyi bir yalıtkan olduğu göz önüne alındığında; açığa çıkan ısı, silo içerisinde tutulur ve sürekli ısınan ortam zararlı canlıların üremesi için ideal bir koşul oluşturur. Gözlem ve ölçümlere dayanan veriler incelendiğinde genellikle 21 °C’nin üzerindeki sıcaklıklar zararlı canlıların üremesi için ideal şartların oluşmasını sağlarken; 16 °C’nin altındaki (12 °C yaş termometre ve %65 bağıl nem) sıcaklıklarda böcek ve diğer zararlı popülasyonun artış hızında önemli bir yavaşlama olduğu anlaşılmıştır. Silo içerisindeki sıcaklığın düşürülmesi, tahılın yaşam döngüsünü yavaşlattığı için tahılın silo içerisinde uzun süreli korunmasında önemli bir etken olmaktadır.

Tahılın siloda muhafaza edilmesi iç koşullara bağlı olduğu kadar çevre sıcaklığı, çevre bağıl nemi, güneş ısınlarına maruz kalması, silo yapısı gibi birçok dış faktöre de bağlıdır. Ortam şartlarının gün içerisindeki değişimi depolanan tahıla olumlu ya da olumsuz etki eder.

Silo içerisinde depolanan tahılın, daha uzun süreli muhafazası için farklı yöntemlere başvurulmaktadır. Başlıca yöntemler; kimyasal koruyucuların kullanımı, fan yardımıyla doğal havalandırma ve soğutma işlemi olarak sıralanabilir. Fan yardımıyla havalandırma aynı zamanda “doğal veya pasif soğutma” olarak adlandırılır. En yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biridir. Özetle; bu yöntemde bir fan yardımıyla silonun alt bölümünden, silo içerisine dış ortam havası basılır. Havalandırma yönteminin başlıca amacı;

• Tahılın canlığının korunması,
• Tahıl iç nemi oranının düşürülmesi,
• Böcek oluşumunun yavaşlatılması,
• Küf ve mantar oluşumunun engellenmesi,
• Kimyasal koruyucu kullanımının azaltılması,

şeklinde özetlenebilir.

Silo içerisine havanın homojen olarak dağıtımı ve gerektiğinde kolay temizlenebilmesi için silo tabanına uygun ızgara ve kanal sistemleri yapılmalıdır. Dış ortam havasının fan yardımıyla silo içerisine yönlendirmesi, depolanan tahılın havalandırılması ve muhafaza koşullarının iyileştirilmesi için etkili bir yöntem gibi görünse de iyi yönetilmesi gereken bir süreçtir ve aynı zamanda bazı zorluk ve olumsuzlukları vardır. En önemlileri aşağıda maddeler halinde belirtilmektedir:

• Havalandırma süreleri ve şartları çevre şartlarına direkt olarak bağlıdır. Bu nedenle fanlar, uygun çevre sıcaklık ve bağıl nem değerlerinde kısıtlı sürelerde çalıştırılabilirler. Tüm dünyada değişen iklim koşulları göz önüne alınırsa bu süreler daha da kısıtlanabilmektedir.
• Hava, silo içerisinde karşı basıncı daha düşük yerlerden yukarıya doğru çıkacağı için silo içerisinde sıcaklık ve nem dengesizlikleri görülebilir. Silo çapı büyüdükçe silo içi sıcaklık değişimi daha sabit olsa da eğer tahıl siloya ortam sıcaklığının üzerinde bir sıcaklıkta depolanırsa büyük siloların soğutulması çok daha uzun süreler alır. Bu nedenle soğuk iklimlerde daha küçük çaplı silolar, tropikal iklimlerde daha büyük çaplı silolar tercih edilmelidir.
• Tahıl silo içerisine depolanırken üst bölgede tahıl cinsine göre değişen bir şev açısı oluşur. Bu durumda silo tabanından yukarıya doğru çıkan hava, en üst bölgedeki tahıl üzerinden yeteri kadar geçemeyecektir.
• Gece ve gündüz sıcaklık farkı, silo çatısında yoğuşmaya ve damlamaya neden olabilir. Damlama sonucu en üst bölgede bulunan tahılın ıslanması sonucunda bu bölgeler, küf ve böcek üremesi için ideal ortamlar haline gelir. Bu durumun önlenmesi amacıyla çatıda ilave tahliye fanlarının kullanımı bu riski azaltır.

Siloların soğutulması ve tahılın nem dengesi

Siloların fan yardımıyla havalandırması sırasında karşılaşılan zorluk ve olumsuzlukları iyileştirmek için buharlı sıkıştırma çevrimi (VCC – Vapor Compression Cycle) yöntemiyle soğutma işlemi yapılabilir. Bu yöntemde kompresör yardımıyla soğutucu, akışkan kapalı bir çevrimde ısı değiştiricileri arasında dolaştırılarak çevre ile ısı verişi yapar ve istenen şartları sağlayan ısı değiştiricisi üzerinden fan yardımıyla geçirilen hava, silo içerisine yönlendirilir. Dış ortamdan alınan hava, istenilen sıcaklık ve bağıl nem değerinde silo içerisine basılır. Böylelikle, depolanan tahılın ideal muhafaza koşullarında uzun süreler boyunca muhafaza edilmesi sağlanır. Silo dışından alınarak şartlandırılan hava; silonun tabanından içeriye basılır, hava silo içerisinde yukarıya doğru hareket eder ve silo içi soğutma işlemini gerçekleştirir. Isınan hava silonun çatısında bulunan bacalardan tekrar atmosfere tahliye edilir. Havanın soğutulması sırasında bağıl nem değeri de kontrol altında tutulur.

Buharlı sıkıştırma çevrimi (VCC) yöntemi kullanılarak yapılacak işlemde soğutma kapasitesi hesabı aşağıdaki bağıntı ile hesaplanabilir:

W = Δh x Q x ρ_w

W           : Soğutma Kapasitesi (kW)

Δh          : Dış ortam hava sıcaklığı ile soğutulan hava arasındaki entalpi farkı (kJ/kg)

Q            : Silo içerisine yönlendirilen hava debisi (m³/saat)

ρ_w           : Dış ortam havasının yoğunluğu (kg/m³)

Silo içerisine yönlendirilen havanın sıcaklığı kadar nem değeri de önemlidir. Bu nedenle kontrol altında tutulması gerekir. Tahılın depolandığı alanda havanın bağıl nemi %70’i aşarsa küf oluşumuna yol açabilir, bu durum aynı zamanda küfün solunumu nedeniyle sıcaklığın artmasına neden olur.

Tahıl, atmosferik ortamdan nem alıp verebilme özelliği nedeniyle higroskopiktir. Tahıl içerisinde su üç şekilde tutulur; emilen (absorbed) su, adsorbe edilen (adsorbed) su ve kimyasal olarak bağlı (chemically bound) su. Emilen su, kılcal kuvvetler tarafından tahıl dokuları içinde tutulur. Şekerler, mineral tuzlar, organik asitler ve tahılın içerdiği bazı vitaminler gibi suda çözünür bileşenlerle ilişkilidir. Adsorbe edilen su; elektrostatik kuvvetler tarafından gözenekli partikül malzemelerin yüzeyinde tutulan suyun gaz moleküllerinden oluşur. Kimyasal olarak bağlı su ise tohumların gelişimsel büyümesi ve olgunlaşması sırasında tahıl bileşenleri ile birlik içinde bulunur. [4]

Her tahıl türü, havanın farklı bağıl nemlerine karşı tane içi neminin dengede olduğu bir değere sahiptir. Bu değerlerin grafiği çizilerek elde edilen eğriye, nem denge içeriği (equilibrium moisture content – EMC) eğrisi denir. Denge değerleri; tahılın türüne, havanın sıcaklığına ve bağıl nem değerine bağlı olarak değişir. EMC, hava koşullarının uzun bir süre sabit kalması durumunda, tahılın sonunda dengeleneceği nem içeriğini temsil eder. Bu sayede depolanan tahılın hangi ortam koşullarında muhafaza edildiğine bağlı olarak, tahılın nem değerleri tahmin edilebilir ya da ortam şartları değiştirilerek tahılın nem değeri kontrol altına alınabilir. Bu işlem için üzerinde farklı tahıllara ait nem denge içeriği (EMC) eğrilerinin bulunduğu psikometri diyagramından yararlanılabilir (Şekil-2).

Ayrıca başlıca tahıllara ait nem denge içeriği (EMC) ile ortam sıcaklık ve bağıl nem değerlerini gösteren tablolar hazırlanmıştır.  [3], [7] Örnek olarak bazı tahıllara ait tablolar, Tablo-1a ve Tablo-1b’de verilmiştir. Bu tablolardan tahılın nem denge değeri bulunabilir. Örneğin buğday için Tablo 1a’dan 15 °C ve %65 bağıl nemdeki bir ortamda denge halindeki nem değerinin %14,5 olduğu okunur. Nem denge değeri, buğday içerisindeki nem kütlesinin, toplam kütleye oranını göstermektedir.

Tablo-1a : Buğday için farklı nem denge içeriği (EMC) değerleri ile ortam sıcaklık ve bağıl nem değerlerini gösteren tablo [3]

Tablo-1b : Arpa için farklı nem denge içeriği (EMC) değerleri ile ortam sıcaklık ve bağıl nem değerlerini gösteren tablo [3]

Silo içerisindeki sıcaklık ve nem hareketi

Şekil-2: Silo içerisine yönlendirilen hava sonucunda, silo içerisinde oluşan bölge ve cephelerin şematik gösterimi [4]

Silo içerisindeki tahıl üzerinden hava geçirildiğinde, silo içerisinde 3 bölge ve cepheler (fronts) oluşur. Şekil 2’te havalandırma işlemi devam eden bir silo içerisinde oluşan bölgeler şematik olarak gösterilmiştir.

En alt bölgede sıcaklık ve bağıl nem değeri silo içerisine yönlendirilen havanın değerleri ile aynıdır (A Bölgesi). En üst bölge; sıcaklık ve bağıl nem değeri, silonun içerisine hava yönlendirilmeye başlanmadan önceki değerlerle aynıdır (C Bölgesi). Arada kalan bölge ise en alt ve en üst bölgedeki değerlerin arasında bir değere sahiptir (B Bölgesi). Bu bölgelerin hareketi hava akımı ile aynı yönde ilerler. Bölgenin en hızlı hareket eden kısmına ön kenar (leading edge) ve en yavaş hareket eden kısma da arka kenar (trailing edge) denir. Silo içerisine havanın yönlendirilmesi devam ettiği sürece, belirli bir süre sonra tüm silo içerisindeki sıcaklık ve bağıl nem değerleri, silo içerisine yönlendirilen hava değerlerine ulaşır.

Silo içerisinde A Bölgesi ile C Bölgesi arasındaki bölgede sıcaklık ve nem cepheleri oluşur. Silo içerisinde cephelerinin oluşma nedeni, sıcaklığın bağıl neme göre göreceli olarak daha hızlı hareket etmesidir. Pratik olarak sıcaklık ilerleme hızı, hava hızının binde biridir. (10^-3). Bağıl nem ilerleme hızı ise sıcaklık ilerleme hızından 100 kat daha yavaştır. [4]

Silo içerisinde depolanan tahıl için nem denge içeriği (EMC) değişiminin silo içerisine yönlendiren hava şartlarına bağlı olarak değişimi “The mechanics and physics of modern grain aeration managment” [4] isimli kitaptan yararlanılarak hazırlanılan örnek problemler üzerinden açıklanmıştır.

Örnek 1:

Silo içerisine 35 °C sıcaklıkta ve %12 nem içeren buğday depolanıyor. Silo 11 °C (kuru termometre sıcaklığı) ve %90 bağıl nemli hava ile havalandırılmaya başlanırsa, silo içerisinde oluşacak 3 bölgenin (A, B, C) değerlerini hesaplayınız?

Şekil 3- Buğday için farklı nem değerleri, nem denge içeriği (EMC) eğrilerinin bulunduğu psikometri diyagram (2)

Silo içerisinde C bölgesi olarak adlandırılan bölgede sıcaklık ve bağıl nem değerleri, buğdayın ilk depolandığı şartlara eşittir. Bu bölgedeki buğday 35 °C sıcaklıkta ve %12 nem değerindedir. A bölgesi ile silo içerisine yönlendirilen hava, aynı şartlara sahiptir. Şekil-3’te görülen psikometrik diyagram üzerinden 11 °C (kuru termometre sıcaklığı) ve %90 bağıl nemli havanın şartı işaretlendiğinde (A) bu bölgede bulunan buğdayın sıcaklığının 11 °C ve denge neminin %18 olduğu okunur.

11 °C (kuru termometre sıcaklığı) ve %90 bağıl nemli hava için eğri üzerinden yaş termometre sıcaklığı 10 °C okunur. Bu havanın aynı zamanda doyma sıcaklığıdır. B bölgesinde bulunan tahılın değerlerini hesaplamak için diyagramda yaş termometre sıcaklık eğrisi üzerinden ilerlenerek, tahıl nem denge eğrisi ile çakıştırılır. Kesişim noktasında okunan sıcaklık 15,5 °C’dir. (B1) Daha ayrıntılı bir tahmin için her 28 °C sıcaklık farkında, tahıl iç nem dengesinin %1 değiştiği kuralı uygulanırsa B bölgesinin neminin C bölgesinden yaklaşık % 0,70 ((35-15,5)/28=0,70) daha düşük olduğu hesaplanır. Bu durumda B bölgesi için tahılın denge nemi %11,3 (12-0,7=11,3) olmaktadır. Diyagramda yaş termometre eğrisi üzerinde %11,3 değeri için kuru termometre sıcaklığı 16,7 °C bulunur. Böylece B bölgesi için buğdayın sıcaklığının 16,7 °C ve denge neminin %11,3 olduğu görülür.

Daha düşük hava akış oranlarıyla, önde gelen ve arkadaki sınır düzlemleri veya kenarları arasındaki soğutma bölgesi daha ince hale gelir. Hava akış hızları daha yüksek olduğunda, her bir hava parçacığının ayrı bir tane çekirdeği ile temas süresinin azalması nedeniyle soğutma bölgesi daha geniş veya daha kalın hale gelir.

Nem cephesi sabit bir hava entalpisi (yaş termometre sıcaklığına paralel) çizgisini yakından takip ettiğinden, tahıl havalandırma sistemlerinin kontrolü için yaş termometre sıcaklığı kuru termometreden daha tatmin edici bir kriter olarak kabul edilir. [4]

Silo içerisinde depolanan tahılın istenilen sıcaklık değerine soğutulma süresi, birçok değişkene bağlıdır. Bununla birlikte Navaro ve Calderon tarafından yaklaşık bir zaman öngörüsü yapılabilen basit bir hesaplama metodu ortaya konulmuştur [4]:

F= (M x ΔT x C) / (Q x ρ_w x CF x ΔH)

F             : Soğutma süresi (h)

M           : Depolanan tahıl kütlesi (kg)

ΔT          : İlk depolanan tahıl ile soğutulmuş tahıl arasındaki sıcaklık farkı (°C)

C             : Depolanan tahılın özgül ısısı (kcal/(kg°C)

Q            : Depolanan tahıl üzerinden geçen hava debisi (m³/h)

ρ_w             : Soğutulan havanın ortalama yoğunluğu (kg/m³)

CF          : Entalpi için düzeltme faktörü (0,4 ~ 0,5)

ΔH         : Siloya giren ve çıkan hava arasındaki maksimum entalpi farkı (kcal/kg)

Bu metot kullanılarak silo içerisine depolanan tahıl için yaklaşık bir soğutma süresi hesaplanabilir. Örnek üzerinden ilerlenirse;

Örnek 2:

5.000 ton soya (%12 nem değerinde) siloda depolanmıştır. Silonun bulunduğu dış ortam sıcaklığı 45 °C (%30 rH) iken siloya 20 °C ve %65 bağıl nem değerine sahip 25.000 m³/h hava basılmaktadır. Silo içerisindeki soyanın kaç günde istenilen şartlara geleceğini bulunuz.

Psikometrik diyagramı üzerinden entalpi farkları bulunur. Soya için ortalama özgül ısı değeri Şekil-4’teki grafikten 0,34 olarak okunur. Tüm değerler bağıntıda yerine yazılırsa:

Şekil 4 – Farklı tahılların içerdikleri nem oranına göre özgül ısı grafiği [4]

F = [5.10⁶ x (45 – 25) x 0,34] / [25.000 x 1,225 x 0,5 x (20,5 – 10,5)]

F = 222 saat

F = 9,25 gün

Hesaplamalar sonucunda silo içerisinde soyanın hedeflenen sıcaklık değerine ulaşması için geçen süre yaklaşık 10 gün olarak tahmin edilir.

Havalandırma Fanı Seçimi

Silo içerisine yönlendirilen hava, depolanan tahıl nedeniyle yüksek bir karşı basınca maruz kalır. Karşı basınç değeri kısaca tahılın cinsine, silonun yüksekliğine ve hava hızına bağlı olarak değişir. Silo içerisindeki tahıl, yapısı gereği gözenekli ortam oluşturur ve hava bu ortamda yukarıya doğru hareket eder. Bu nedenle yağlı tohumlar gibi küçük taneli ürünler, yer fıstığı gibi büyük taneli ürünlere göre daha yüksek karşı basınç oluşturur. Hava hızının artması da kanal içi sürtünme kayıplarını arttırdığı için karşı basıncı arttıran bir faktördür. Silo yüksekliğinin artması, havanın düşey eksende hareketini zorlaştırdığı için karşı basıncı arttırır.

Fan seçimi yapılırken bu faktörler göz önüne alınarak karar verilmelidir. Yüksek karşı basınç değerlerine maruz kaldığı için santrifüj fanlar en uygun seçimdir. Gözlemlere dayalı olarak hava debisi seçiminde de optimum şartın ton başına 3 ~ 6 m³/h olarak tavsiye edilir. Silo yüksekliği 30 metrelerin üzerine çıktığında ise bu değer ton başına 2 ~ 3 m³/h olarak alınabilir. Hava hızının yüksek olması, soğutma sürelerini iyileştirirken statik basıncın ve elektrik tüketiminin artmasına yol açar. Genel kural olarak; hava debisinin iki kat artması, karşı basıncın üç kat, elektrik tüketiminin ise dört kat artmasına neden olur.

Tahıl Soğutma Cihazı

Dış ortamdan aldığı havayı istenilen koşullara soğutarak silo içerisine yönlendirilmesi amacıyla buharlı sıkıştırma çevrimi (VCC) yöntemi ile çalışan tahıl soğutma cihazları geliştirilmiştir. Bu klima cihazları %100 dış ortam havası ile çalışan sistemlerdir.  Buharlı sıkıştırma çevriminde soğutucu akışkan kapalı bir çevrim içerisinde dolaşarak ısı transferini sağlar. Basit bir çevrimde bulunan kompresör, buharlaştırıcı (evaporatör), yoğuşturucu (kondenser) ve genleşme vanasının yanı sıra ısıtma bataryası ve elektrikli ısıtıcı gibi ilave komponentler bulunur. Kompresörde sıkıştırılan kızgın buhar fazındaki soğutucu akışkan, yoğuşturucuya yönlendirilir ve burada dış ortama ısı atarak sıvı fazına yoğuşur. Soğutucu akışkan daha sonra genleşme vanasına gelerek basıncı düşürülür ve buharlaştırıcıya yönlendirilir. Buharlaştırıcıda soğutucu akışkan bakır borular içerisinde ilerlerken fan yardımıyla dış ortamdan alınan hava, kanatların arasından geçerek havadan soğutucu akışkana ısı transferi sağlanır. Buharlaştırıcıda ısı alarak buharlaşan soğutucu, akışkan kompresöre doğru ilerler. Buharlaştırıcı üzerinden geçen hava sıcaklığı düşerken, soğuyan havanın su tutma kapasitesi azaldığı için içerisinde bulunan nemin bir miktarı yoğuşurak cihazdan tahliye edilir. Soğuyan hava içerisinde bulunan mutlak nem azalmasına rağmen bağıl nem değeri artmıştır. Silo içerisine yönlendirilen havanın sıcaklığı ile bağıl nem değeri de önemli olduğu için hava cihazdan çıkmadan önce bağıl nemin kontrol altına alınması gerekir. Bu sebeple buharlaştırıcıdan sonra hava sırası ile ısıtma bataryasına ve elektrikli ısıtıcıya yönlendirilir. Öncelikle kızgın buhar fazındaki soğutucu akışkanın yönlendirildiği ısıtma bataryasında, hava ısıtılarak bağıl nem değeri düşürülür. Eğer bu ısıtma işlemi yeterli gelmezse hava, elektrikli ısıtıcıda biraz daha ısıtılarak, istenilen çıkış havası sıcaklığı ve bağıl nem değerine ulaşılır. Cihaz çıkış havasında hedeflenen hava sıcaklığına ve bağıl nem değerine ulaşmak amacıyla hava buharlaştırıcıda hedeflenen sıcaklığın altında soğutularak hava içerisindeki suyun fazlası yoğuşturulur. Sonrasında hava ısıtılarak hedeflenen sıcaklık ve bağıl nem değerine ulaşılır.

Tahıl soğutma cihazında hedeflenen hava çıkış değerlerinin yakalanabilmesi amacıyla hava debisi kontrol altında tutulur. Hava çıkış sıcaklığına göre fan debisi arttırılıp azaltılır. Sıcaklığın arttığı öğle saatlerinde, hava debisi belirli zamanlarda düşebilir buna karşılık gece saatlerinde en yüksek debilere ulaşır.

Tahıl soğutma cihazında soğutma kapasitesi ile orantılı olarak bir veya iki kompresör kullanımı tercih edilebilir. İki kompresörlü sistemlerde dış ortam şartına bağlı olarak gerektiğinde tek kompresör kapatılarak enerji tasarrufu sağlanır.

Cihazlarda hedeflenen hassasiyetin yakalanabilmesi için PLC üzerinden kontrol edilebilen oransal kontrollü vanalar, sürücüler ve ölçüm ekipmanları kullanılır. Cihaza hedeflenen sıcaklık ve bağıl nemin kontrolüne yönelik ısıtma değeri girilerek kolaylıkla ayarlanır. Dış ortam bağıl nem değerine göre bir miktar değişiklik gösterse de pratik bir değer olarak her 1 °C’lik sıcaklık artışının bağıl nemde %5 azalmayı sağladığı söylenebilir. Daha hassas bir hesaplama için pratik olarak psikometrik diyagramından yararlanılabilir.

Tahıl soğutma cihazlarını dış ortam şartlarına göre kompresörü devreye almadan cihazın sadece fanını çalıştırmak mümkündür.  Başka bir deyişle silo içerisi fan yardımıyla havalandırılabilir. Yine tahılın siloya yüksek nem değerlerinde depolanması durumlarında tahıl soğutma cihazı, belirli bir sıcaklık değerine kadar kurutma yapabilir. Bu işlem sırasında buharlaştırıcıya yüksek sıcaklıktaki soğutucu akışkan yönlendirilerek cihaz hava çıkış sıcaklığı yükseltilir.

Değerlendirme

Günümüz şartlarında gıdaya olan ihtiyaç arttıkça üretilen ürünlerin kayıpsız şekilde muhafaza edilmesinin önemi de artmıştır. Bu kapsamda silo içerisinde depolanan tahılın besin değerini uzun süre koruması, silo içerisindeki zararlı canlıların üremelerinin yavaşlatılması ve hatta durdurulması için en etkili yöntemlerin kullanılması bir zorunluluk haline gelmiştir. En yaygın olarak kullanılan, siloların fan yardımıyla havalandırılması yöntemi, daha önceki bölümlerde bahsedilen olumsuzlukları içerir. Bu olumsuzlukları iyileştirmenin en optimum çözümü tahıl soğutma cihazlarıdır. Bu cihazlar sayesinde dış ortam şartlarından bağımsız olarak, kesintisiz soğutma sağlanabilir. Tahıl soğutma cihazı bir siloya bağlandıktan sonra hesaplanan süre boyunca 24 saat çalıştırılarak, silo içerisindeki ürünün istenilen sıcaklık ve nem değerine ulaşması sağlanır. Tahılın iyi bir yalıtkan olması sebebiyle tahıl uzun süre ulaşılan bu şartlarda muhafaza edilebilir. Sonrasında tahıl soğutma cihazı farklı bir siloya bağlanarak aynı işlem tekrarlanabilir. Gerekli durumlarda bu cihazlar sadece fan modunda çalıştırılarak fanlı soğutma ile aynı işlevi görür. Soğutma işlemi yapılarak silo içi böcek ve küf oluşumu da yavaşlatıldığı ve hatta durdurulduğu için ilave kimyasal koruyuculara ihtiyaç duyulmaz.

Silo büyüklüğüne, depolanan ürünün cinsine ve hedeflenen soğutma sürelerine göre doğru seçim yapıldığında, tahıl soğutma cihazları muhafaza koşullarını iyileştiren en uygun çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır.

Kaynakça

[1]          https://www.fao.org/worldfoodsituation/csdb/en/

[2]          P.Burrill, DPI & F “Aeration for grain cooling and drying: How to use the Psychrometric chart to select suitable air”, https://storedgrain.com.au/how-to-use-the-psychrometric-chart-to-select-suitable-air-burrill-dpiq/

[3]          “Equilibrium Moisture Content Charts for Grain Storage Management” Prairle Agricultural Machinery Institute (PAMI), https://pami.ca/wp-content/uploads/2021/10/Equilibrium-Moisture-Content-Charts-for-Grain-Storage-Management_rev2.pdf

[4]          S.Navarro, R.Noyes, “The Mechanics and Physics of Modern Grain Aeration Management”, CRC Press, 2002

[5]          D.W. Hagstrum, T.W.Phillips, G.Cuperus “Stored Product Protection” Kansas State University, 2012

[6]          www.storedgrain.com.au, “Aerating Stored Grain – Cooling or Drying for Quality Control”, 2013

[7]          S.Sadaka, R.Bautista, “Grain Drying Tools: Equilibrium Moisture Content Tables and Psychrometric Charts”, Agriculture and Naturel Recources, University of Arkansas