“Depolanmış tahıl üzerinde simülasyon yapmak için yeni yazılım geliştirildi. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yaklaşımı üzerine bina edilen bu yazılım, sıcaklık transferini, güneş radyasyonu yüzünden deponun ısınmasını ve rüzgâr yüzünden soğumayı değerlendirebiliyor. Tahıl bozulmasını değerlendiren modeller de yazılıma dâhil edilmiştir. Bu modeller, kuru tahıldaki kayıplara dayalı olarak güvenli depolama, kalıp görünüm ihtimali ve çimlenme kapasitesini azaltılması için tahminler sunuyor.”

Dr. Stathis Kaloudis - Kıdemli Mühendis, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği, Centaur Analytics

GİRİŞ Artan nüfusun gıda talebini karşılamak önemli bir küresel sorunu olmaya devam etmektedir. Hasat sonrası kayıpların azaltılması, gıdaya erişimi artırmak için sürdürülebilir bir çözüm sunar. Tahıl, gelişmekte olan ülkelerin çoğunda temel besindir ve tüm tarımsal ürünler arasında tahıl, kalorifik bazda hasat sonrası en çok kaybı yaşayan üründür [Kumar and Kalita, 2017]. Depolama aşamasında tahılların yüzde 50-60 kadarı kaybedilebilir. Akıllı kablosuz sensörlere, veri analizlerine ve gelişmiş modelleme yazılımlarına dayanan yeni teknolojiler, şimdi bu soruna cevap olabilir ve hasat sonrası kayıpları azaltabilir.

TAHIL DEPOLAMA Dayanıklı tarım ürünlerini depolayabilme yeteneği birbiriyle ilişkili birçok faktöre bağlıdır. Bunlar: • Fiziksel (sıcaklık, nem, depo yapısı) • Kimyasal (karbondioksit, oksijen) • Biyolojik (tahıl çeşidi, mikro organizma, böcekler, maytlar, kemirgen ve kuşlar)

Yukarı faktörlerin etkileşimi, bir depodaki tahılları etkiledikleri için tahıl depolama yönetiminin genel perspektifini oluşturmak, ürün kalitesini sağlamak ve kayıpları önlemek için iyi bir şekilde değerlendirilmelidir. Tahıl sıcaklığını takip etmek ve depolanan tahılları düzenli bir şekilde havalandırma ile serin ve kuru tutmak önemlidir. Tahıldaki yüksek nem ve sıcaklıklar, böceklerin ve mantarların ile olası mantar zehirlerinin hızlı bir şekilde büyümesini sağlar. Tahılın bozulması ayrıca, hububatın kendisi ve beraberindeki mikroorganizmaların solunumu ile de ilgilidir. Karbondioksit, su ve ısının evrimi bu solunum veya bozulma ile ilişkilidir [Kaleta and Gornicki, 2013].

Tahılın havalandırılması, tahıl sıcaklığını (çevre veya soğutulmuş hava kullanarak) düzenlemek ve tahıl kalitesi ve nem transferi üzerinde kontrolünü sağlamak için en yaygın prosedürdür. Havalandırma işleminin planlamasını etkileyen parametreler, havalandırma süresi, enerji tüketimi, tahılın bozulması, hedef tahıl sıcaklığı ve nem içeriği, ortam hava koşulları ve benzeridir.

ZORLUKLAR Bütün depolama ortamında iki hayati faktörün (sıcaklık ve nem içeriği) uzun vadeli ve doğru tahmin edilmesi, depo yöneticisinin en etkili ve uygun maliyetli tahıl işleme stratejisini planlamasında avantaj sağlar. Ayrıca, maksimum izin verilen / güvenli depolama süresi (depolama sırasında tahılın stabil bir kalite ile ne kadar tutulabileceği) kesin olarak tahmin edilmelidir.

BOZULMA NEDENLERİ Tahıl izleme sistemlerinin geleneksel yöntemleri, depo yapısına fiziksel olarak bağlanan sensörler veya tahılı elektronik sensör cihazları ile araştırmayı içerir. Bu yöntemler, gerekli parametrelerin çoğunlukla kayıt yapmaması ve ek sensörlerin ve bunların takılmasının yüksek maliyeti nedeniyle yetersiz kalır. Ayrıca, tahıl durumunu tahmin eden modellerin kullanımı oldukça sınırlıdır ve ayrıca bu tür modeller oldukça basitleştirilmiştir ve sınırlı doğruluğa sahiptir. Peşi sıra, bozulmanın erken tespiti genellikle mümkün değildir ve bu yüzden havalandırma planlaması yetersiz bilgiye dayanır.

TAHIL DEPOLAMA TEKNOLOJİSİNDE YENİ TRENDLER Tahıl depolama teknolojisindeki son gelişmeler, tahıl kalitesini etkileyen tüm parametrelerin (örn. sıcaklık, bağıl nem, oksiyen ve karbondioksit) doğru bir şekilde ölçülebilmesini sağlayan kablosuz sensörlerin (Centaur Analytics, www.centaur.ag tarafından geliştirilenler gibi) üretimini sağlamıştır. Ayrıca verilerini gerçek zamanlı olarak bulut veri depolamaya gönderilmesi ile bu bilgilerin dünya çapında erişebilir kılar. Tahılların taşınması sırasında bunlarla hareket etme avantajı sağlayarak gelişmiş izlenebilirlik sunarlar.

Donanım ile tamamlayıcı olarak tahıl kurutma/havalandırılmasındaki matematik modelleme yöntemlerinde daha fazla ilerleme kaydedilmesi de depolanmış tahıl yönetimi için değerli araçlar haline gelen otomatik uzman sistemlere liderlik ediyor. Bilişsel veri analizi ve gelişmiş matematiksel modeller, hava durumu verileri de dâhil olmak üzere tüm ilgili faktörlerin etkileşimi temelinde, haftalar veya hatta aylar öncesinde depodaki tahılın durumunu tahmin edebilir. Bozulma belirtileri çok önceden takip edilebilir ve bu şekilde güvenli depolama süresini doğru tahmin edilebilir.

TAHIL DURUMUNU TAHMİN Tahılın depolanması sırasında, tahılın durumunu önceden bilinmesini zorlaştıran pek çok faktör vardır. Bu parametreler arasında tahıl solunum oranı çeşitleri, depolama yapısı ile çevre arasındaki sıcaklık transferi gibi faktörler vardır. Bu yüzden depolanmış tahıl üzerinde simülasyon yapmak için yeni bir hesaplama aracı geliştirilmiştir. Yazılım, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yaklaşımı üzerinde bina edilmiştir ve bu yazılım, tahıl soluması sonucu ortaya çıkan sıcaklıktan kaynaklanan sıcaklık transferini, güneş radyasyonu yüzünden deponun ısınmasını ve rüzgâr yüzünden soğumayı değerlendirebilir. Ek olarak, bu yazılım, tahılın nem içeriğinin çeşitlerini ve tahıl solunumuna dâhil olan iki gazın (karbonhidrat yanması) oksijen ve karbondioksiti tahmin edip denklemi uygular. Ayrıca, tahıl bozulmasını değerlendiren modeller yazılıma dâhil edilmiştir. Bu modeller, kuru tahıldaki kayıplara dayalı olarak güvenli depolamayı, kalıp görünüm ihtimalini ve çimlenme kapasitesinin azaltılması için tahminler sunar.

Örnek Uygulama Tipik bir senaryo hava değişikliklerine maruz kalan tahıl silolarıdır. Bu örnekte, kısmen buğday ile doldurulmuş olan silindirik bir çelik tahıl silosu (Şekil 1’de gösterilmiştir), 6 aylık bir süre boyunca yaz ve kış hava koşullarına (Şekil 2) maruz kalmaktadır. Simülasyonlar, tüm silo depolama alanının sıcaklık ve nem içeriği modellerini tahmin eder. Şekil 3’te görüldüğü gibi, 3 aylık depolamadan sonra, tahıl sıcaklığı ve nem içeriği aynı olmayacaktır, fakat bunların değerleri yapı içinde hem dikey hem de yatay olarak değişecektir. Daha özel olarak, Şekil 4 ve 5’te, üç pozisyon için (Şekil 1’deki sondaj noktaları) tane sıcaklığı ve nem içeriği tahminleri, 6 aylık süre boyunca sırasıyla sunulmuştur. Sıcaklık ile ilgili olarak, iki taraf (silo duvarlarına yakın) konumlar, depolamanın ilk 70 günü için en üstteki konumla benzer davranışlara sahiptir. Daha sonrasında farklılaşmaya ve farklı davranışlar göstermeye başlarlar. Bu tür bilgiler silo yöneticileri için çok önemlidir, çünkü sensörlerin sayısı ve sonuç olarak yapının kapsamı genellikle sınırlıdır.

YARARLARI Kablosuz sensörlerin eşzamanlı kullanımıyla bu yeni öngörü kabiliyeti, depolama süresi boyunca tahıl sıcaklığı ve nem içeriği dağılımı hakkında derinlemesine bir bilgi sunmakta ve kullanıcılara daha önce görülmemiş faydalar getirmektedir: • Mahsul bozulmasının engellenmesi • Geliştirilmiş tahıl kalitesi • Düşük operasyon maliyeti ve azaltılmış havalandırma fanı çalışma süreleri • Tedarik zinciri şeffaflığı - perakendecilerin kaliteye ilişkin isteklerine karşı savunma • Tahıl için yüksek piyasa değeri

Kaynaklar Kaleta A. and Gornicki, K., Criteria of Determination of Safe Grain Storage Time – A Review, Advances in Agrophysical Research, Ch. 12, 2013 Kumar D. and Kalita P., Reducing Postharvest Losses during Storage of Grain Crops to Strengthen Food Security in Developing Countries, Foods 2017, 6(1), 8.