- w v ; . _ 1 ' u . z " ) . r n 4 - . , ' n ‘ I ~ - 4 A ' 1 - - - - — . . " ' u - u v . ” r “ V 3 l ' ~ ‘Hiiifiiiii\iiii\i 3 0 0 9 0 3 1 2 9 3 L . ! m i 3 L i 1 I B R A R S E I iii 9 9 2 T H E C H I L D L O E F I A E C E R R E A A T L O G N R A I A N N D S S T O R A G E . ' d f fi a S . \ T h i s i s t o c e r t i f y t h a t t h e d i s s e r t a t i o n e n t i t l e d p r e s e n t e d b y D I R K E . M A I E R h a s b e e n a c c e p t e d t o w a r d s f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r A g r i c u l t u r a l E n g l n e e r l n g W M a j o r p r o f e s s o r P h ' D ' d e g r e e i n D a t e ’ Z I / / / i / ? 2 / M S U i : a n A f fi r m a t i v e A c t i o n / E q u a l O p p o r t u n i t y I n s t i t u t i o n 0 - 1 2 7 7 1 P T L O A D C A V A E O I I N D R F E I T E T N D U E R S U N r E B t u e O r X n o t n o u t e u c e k . o r e m o r A D b e T o f v o E t e r e h d D i a s t c e U h d E f D r o A m y o u r r e c o r d . T E D U E S U I s A n 7 A f f i r m # M 7 a t i v e A c t i o n / E q u a l O p p o r t u n i t y I n s t c i w t u t n i o n m . 1 ‘ _ _ _ _ _ - ‘ L I B R A R Y M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y T H E C H I L L E D A E R A T I O N A N D S T O R A G E O F C E R E A L G R A I N S V o l u m e I B y D i r k E . M a i e r A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l f i l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y i n A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g D e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g 1 9 9 2 A B S T R A C T T H E C H I L L E D A E R A T I O N A N D S T O R A G E O F C E R E A L G R A I N S B Y D i r k E . M a i e r G r a i n c h i l l i n g i s a n o n - c h e m i c a l p r e s e r v a t i o n t e c h n o l o g y t h a t u t i l i z e s a r e f r i g e r a t i o n s y s t e m t o c o n t r o l t h e t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t i n s t o r e d g r a i n i n d e p e n d e n t o f t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s . O v e r 1 0 m i l l i o n m e t r i c t o n n e s o f g r a i n a r e c h i l l e d a n n u a l l y t h r o u g h o u t t h e w o r l d , b u t v e r y l i t t l e i n t h e U . S . A . A c o m p r e h e n s i v e a n a l y s i s o f c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s i s m a d e c o n s i d e r i n g p h y s i c a l , o p e r a t i o n a l a n d b i o l o g i c a l f a c t o r s . A m o d e l w a s d e v e l o p e d o f t h e p e r f o r m a n c e o f a c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l e r . I t p r e d i c t s t h e f l o w r a t e , t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r u n d e r t r a n s i e n t c o n d i t i o n s . T h e c h i l l e r m o d e l w a s i n c o r p o r a t e d i n t o a G r a i n - a e r a t i o n m o d e l , w h i c h p r e d i c t s t h e t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t i n a g r a i n m a s s . A t h i r d m o d e l d e s c r i b e s t h e i n f l u e n c e o f t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s o n t h e c h i l l e d g r a i n d u r i n g n o n - v e n t i l a t e d s t o r a g e p e r i o d s . E x p e r i m e n t a l d a t a f o r a t h r e e - y e a r p e r i o d w a s u s e d t o v a l i d a t e t h e M S U S y s t e m s M o d e l f o r C h i l l e d A e r a t i o n a n d S t o r a g e o f C e r e a l G r a i n s . g T h e m a i n r e s u l t s o f t h e t e s t s w i t h c o r n a n d w h e a t r e v e a l e d t h a t ( 1 ) t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s s i g n i f i c a n t l y a f f e c t t h e a i r f l o w r a t e t h r o u g h t h e c h i l l e r , ( 2 ) t h e r e h e a t i n g o f t h e c h i l l e d a i r s i g n i f i c a n t l y a f f e c t s t h e c o o l - d o w n t i m e a n d m o i s t u r e l o s s o f t h e g r a i n , ( 3 ) a s m a l l c h a n g e i n t h e c o l d - a i r s e t - p o i n t h a r d l y c h a n g e s t h e r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y o f t h e c h i l l e r , ( 4 ) t h e g e o g r a p h i c l o c a t i o n a n d s u r f a c e - t o - v o l u m e r a t i o o f t h e g r a i n b i n h a v e t h e g r e a t e s t i n f l u e n c e o n t h e t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n i n t h e c h i l l e d g r a i n d u r i n g n o n - v e n t i l a t e d s t o r a g e , a n d ( 5 ) i n o r d e r t o p r e s e r v e g r a i n q u a l i t y , c h i l l e d a e r a t i o n i s p r e f e r r e d o v e r a m b i e n t a e r a t i o n a n d o v e r n o — a e r a t i o n . A n e w p r o c e d u r e w a s d e v e l o p e d t o c h i l l g r a i n i m m e d i a t e l y a s t h e b i n i s f i l l e d a n d t o i n t e r m i t t e n t l y r e c h i l l t h e o u t e r g r a i n l a y e r s o n l y . T h i s m a n a g e m e n t t e c h n i q u e m i n i m i z e s t h e d r y - m a t t e r l o s s a n d t h e r i s k o f i n s e c t — i n f e s t a t i o n . T h e p r o c e s s o f c h i l l e d a e r a t i o n f o l l o w e d b y l o w - t e m p e r a t u r e s t o r a g e w a s f o u n d t o b e t e c h n i c a l l y f e a s i b l e a n d b i o l o g i c a l l y d e s i r a b l e f o r c e r e a l g r a i n s i n t h e M i d w e s t e r n U . S . A . E c o n o m i c a n d e n v i r o n m e n t a l c o n s i d e r a t i o n s m u s t b e t a k e n i n t o a c c o u n t i n t h e f i n a l e v a l u a t i o n o f t h e p r o c e s s o f g r a i n c h i l l i n g i n t h e U n i t e d S t a t e s . W 7 4 w 3 § M a j o r P r o f e s s o r D e p a r t m e n t C h a i r J fl / y z / D E D I C A T I O N T o H e i d i & S o p h i e , a n d M a u d e & R u d y . i v A C K N O W L E D G M E N T S T h e a u t h o r w i s h e s t o e x p r e s s h i s d e e p e s t g r a t i t u d e f o r t h e c o n t i n u e d e n c o u r a g e m e n t , g u i d a n c e , t r u s t a n d s u p p o r t o f D r . F r e d W . B a k k e r - A r k e m a . H e h a s b e e n a t e a c h e r , m e n t o r , c o l l e a g u e a n d f r i e n d . T h e e x p e r i e n c e s o f o u r a s s o c i a t i o n o v e r t h e p a s t s i x y e a r s h a v e p r o f o u n d l y i n f l u e n c e d m y p e r s o n a l a n d p r o f e s s i o n a l l i f e . I a m l o o k i n g f o r w a r d t o o u r c o n t i n u e d r e l a t i o n s h i p . S i n c e r e a p p r e c i a t i o n i s e x t e n d e d t o t h e m e m b e r s o f t h e g u i d a n c e c o m m i t t e e f o r t h e i r s u g g e s t i o n s a n d w i l l i n g n e s s t o t a k e t i m e : D r . J a m e s V . B e c k , M e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g , D r . R o g e r C . B r o o k , A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g , a n d D r . P a t L . H a r t , B o t a n y a n d P l a n t P a t h o l o g y . T h a n k y o u t o S t e v e J . K a l c h i k , K e l l o g g ’ s C o m p a n y , B a t t l e C r e e k , f o r s e r v i n g a s a n o u t s i d e e x a m i n e r . T h e f i n a n c i a l s u p p o r t o f S u l z e r — E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y i s g r e a t l y a p p r e c i a t e d . S p e c i a l t h a n k s g o t o M r . J o a c h i m M a y r , E x p o r t M a n a g e r , M r . H e i n r i c h B r u n n e r , M a r k e t i n g M a n a g e r , a n d M r . A l b e r t S c h fi t z , T e c h n i c a l D i r e c t o r a t S u l z e r - E s c h e r W y s s ; a n d t o M r . L e i g h A t w o o d , P r e s i d e n t ( r e t i r e d ) , a n d M r . B e r n h a r d H a b e r t h u e r , P r e s i d e n t , S u l z e r v i U S A , N e w Y o r k . A s p e c i a l t h a n k y o u t o D r . W e r n e r M fi h l b a u e r , P r o f e s s o r a t t h e U n i v e r s i t y o f H o h e n h e i m , S t u t t g a r t , G e r m a n y , w i t h o u t w h o m t h i s p r o j e c t m a y n o t h a v e b e e n i n i t i a t e d . A l s o a c k n o w l e d g e d i s t h e w i l l i n g n e s s a n d t r e m e n d o u s c o o p e r a t i o n r e c e i v e d f r o m t h e p e o p l e a t t h e J o r g e n s e n F a r m E l e v a t o r w i t h o u t w h o m t h e e x p e r i m e n t a l f i e l d t e s t s w o u l d n o t h a v e b e e n a s s u c c e s s f u l . S p e c i a l t h a n k s g o t o J e r r y J o r g e n s e n , M i k e T u r n e r , J o h n S c h i n k l e , S h i r l e y , J o e , a n d t h e r e s t o f t h e g a n g . T h i s p r o j e c t i n v o l v e d a l o t o f w o r k a t t h e s i t e o f t h e f i e l d t e s t a n d t h e w i l l i n g n e s s o f V i n c e n t C h i u s w a , B r a d l e y M a r k s , J i m B r o e r m a n , B o b K e l l e y , a n d K e v i n W e i d m a y e r t o b r a v e t h e c o l d f a l l t e m p e r a t u r e s a n d l o n g n i g h t h o u r s i s g r e a t l y a p p r e c i a t e d . T o M a r t i M e g g i t t a n d L i l l i a n A g r a n i a n a b i g t h a n k y o u f o r t h e i r s e c r e t a r i a l s u p p o r t a n d a f r i e n d l y s m i l e t h r o u g h o u t t h i s p r o j e c t . F a r e w e l l t o m y f e l l o w g r a d u a t e s t u d e n t s a t M S U - R i c k S t o w e l l , B o b F i c k , S u h a r g o , a n d o t h e r s - I a m o u t o f h e r e ! G o P u r d u e ! A s p e c i a l t h a n k y o u t o K e v i n W e i d m a y e r a n d m y w i f e H e i d i f o r t h e i r h e l p i n t h e p r e p a r a t i o n o f t h i s m a n u s c r i p t . T h e s u p p o r t a n d e n c o u r a g e m e n t f r o m m y f a m i l y i n G e r m a n y , s p e c i f i c a l l y m y p a r e n t s , D i e t e r a n d U r s e l M a i e r , m y b r o t h e r , L a r s , a n d m y s i s t e r W e n k e ; a n d m y f a m i l y i n t h e U n i t e d S t a t e s , s p e c i f i c a l l y m y g o d - p a r e n t s , R u d o l p h a n d M a u d e S t e e b y , a n d m y f o s t e r p a r e n t s , A r t a n d C o n n i e H o o k e r i s a l s o a c k n o w l e d g e d . D e e p e s t a p p r e c i a t i o n g o e s t o t w o v e r y s p e c i a l p e o p l e , B i l l a n d T o b y H a n s o n , i . e . M o m a n d D a d H . T h e y h a v e g i v e n t h e i r s u p p o r t , c o n c e r n , f e l l o w s h i p , l o v e a n d m o r a l e x a m p l e , a n d h a v e h a d a p r o f o u n d i n f l u e n c e o n m y l i f e . G o d b l e s s y o u ! A n d t h e n t h e r e i s S o p h i e . S h e w a s n o t y e t a r o u n d w h e n a l l t h i s s t a r t e d , b u t s h e s u r e h a s h a d a n i n f l u e n c e o n h o w q u i c k l y t h i s a l l g o t d o n e . W h a t a s p e c i a l l i f e ! D a d d y l o v e s y o u v e r y m u c h ! I a m f o r e v e r i n d e b t e d t o m y w i f e H e i d i . H e r p a t i e n c e w h i l e p u r s u i n g m y e d u c a t i o n t o t h i s f i n a l g o a l h a s b e e n e x t r a o r d i n a r y . H e r l o v e , h e r s u p p o r t a n d h e r u n d e r s t a n d i n g m a k e l i f e m e a n i n g f u l a n d b e a u t i f u l . A b o v e a l l , p r a i s e t o t h e L o r d J e s u s C h r i s t , w h o c a m e i n t o t h i s w o r l d t o d i e f o r u s o n t h e c r o s s , s o t h a t o u r s i n s m a y b e f o r g i v e n , a n d t h a t w e m a y h a v e e t e r n a l l i f e ! 3 % } 5 fl a t / i d E a s t L a n s i n g , M i c h i g a n F e b r u a r y 1 9 9 2 T A B L E O F C O N T E N T S I N T R O D U C T I O N . . 1 . 1 U . S . C l i m a t e . . . . . . . . . . . . . . . 8 1 . 2 U . S . G r a i n P r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . 1 2 1 . 3 U . S . G r a i n S t o r a g e . . . . . . . . . . . . . 2 4 1 . 3 . 1 F a c i l i t i e s a n d C a p a c i t i e s . . . . . 2 4 1 . 3 . 2 T e c h n o l o g y a n d M a n a g e m e n t . . . . . . 3 0 1 . 3 . 3 F u n g i a n d P e s t C o n t r o l . . . . . . . . 3 9 1 . 4 U . S . G r a i n P r o c e s s i n g . . . . . . . . . . . 4 6 1 . 4 . 1 W h e a t M i l l i n g . . . . . . . . . . . . . 5 0 1 . 4 . 2 C o r n M i l l i n g . . . . . . . . . . . . . 5 5 1 . 4 . 3 S o y b e a n P r o c e s s i n g . . . . . . . . . . 5 9 1 . 4 . 4 R i c e P r o c e s s i n g . . . . . . . . . . 5 9 1 . 4 . 5 B r e a k f a s t C e r e a l M a n u f a c t u u r i n g . . . . . 6 0 1 . 4 . 6 S n a c k F o o d M a n u f a c t u r i n g . . . . . . . 6 1 1 . 4 . 7 F e e d P r o c e s s i n g . . . . . . . . . . . 6 4 1 . 5 U . S . G r a i n M a r k e t i n g . . . . . . . . . . . 6 6 1 . 5 . 1 G r a i n F l o w f r o m P r o d u c e r t o P r o c e s s o r 6 6 1 . 5 . 2 G r a i n P o l i c y o f t h e U . S . G o v e r n m e n t . 7 5 1 . 5 . 3 G r a i n I n s p e c t i o n i n t h e U . S . . . . . . 7 7 1 . 6 U . S . G r a i n Q u a l i t y . . . . . . . . . . . . 7 8 1 . 6 . 1 Q u a l i t y S t a n d a r d s . . . . . . . . . . 7 9 1 . 6 . 2 Q u a l i t y A t t r i b u t e s . . . . . . . 8 3 1 . 7 S u m m a r y o f U . S . G r a i n I n d u s t r y T r a i t s . . . 8 6 2 . O B J E C T I V E S . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 8 3 . R E V I E W O F L I T E R A T U R E O N G R A I N C H I L L I N G . . . . . 9 0 3 . 1 H i s t o r i c a l D e v e l o p m e n t o f G r a i n C h i l l i n g . . 9 0 3 . 2 A p p l i c a t i o n s o f G r a i n C h i l l i n g t h r o u g h o u t t h e W o r l d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 5 3 . 2 . 1 G r a i n C h i l l i n g i n G e r m a n y . . 1 0 5 3 . 2 . 2 G r a i n C h i l l i n g i n t h e U n i t e d S t a t e s . 1 1 0 3 . 2 . 3 G r a i n C h i l l i n g i n G r e a t B r i t a i n . . . 1 1 6 3 . 2 . 4 G r a i n C h i l l i n g i n A u s t r a l i a . . . . . 1 2 4 3 . 2 . 5 G r a i n C h i l l i n g i n I s r a e l . . . . . . 1 2 9 3 . 2 . 6 G r a i n C h i l l i n g i n I t a l y . . . . . . . 1 3 2 3 . 2 . 7 G r a i n C h i l l i n g i n F r a n c e . . . . . . 1 3 4 3 . 2 . 8 G r a i n C h i l l i n g i n S p a i n . . . . . . . 1 3 6 3 . 2 . 9 G r a i n C h i l l i n g i n O t h e r L o c a t i o n s . . 1 3 8 3 . 3 B i o l o g i c a l C o n s i d e r a t i o n s i n G r a i n C h i l l i n g 1 4 5 3 . 3 . 1 G e r m i n a t i o n . . . . . . . . . . . . . 1 4 6 3 . 3 . 2 R e s p i r a t i o n a n d F u n g i . . . . . . . . 1 5 1 3 . 3 . 3 I n s e c t s a n d O t h e r P e s t s . . . . . . 1 6 5 3 . 4 S u m m a r y o f G r a i n C h i l l i n g A p p l i c a t i o n s . . . 1 7 2 v i i i 4 . A N A L Y S I S . . . . . . . . . . . . . . . . . i x 4 . 1 C h i l l e d A e r a t i o n o f C e r e a l G r a i n s . . . 4 . 1 . 1 A p p r o a c h e s t o A e r a t i o n M o d e l l i n g 4 . 1 . 2 N u m e r i c a l S o l u t i o n . . . . . . . 4 . 1 . 2 . 1 N o d a l E q u a t i o n s . . . 4 . 1 . 2 . 2 E q u i l i b r i u m H u m i d i t y a n d M o i s t u r e . . . . . . . 4 . 1 . 2 . 3 P h y s i c a l G r a i n P r o p e r t i e s . . 4 . 1 . 2 . 4 P s y c h r o m e t r i c A i r P r o p e r t i e s 4 . 1 . 2 . 5 A d d i t i o n a l M o d e l P a r a m e t e r s . 4 . 2 G r a i n C h i l l i n g U n i t . . . . . . . . . . 4 . 2 . 1 T h e o r e t i c a l A n a l y s i s o f t h e e f r i g e r a t i o n C y c l e . 2 . 1 . 1 C o m p r e s s o r . 2 . 1 . 2 C o n d e n s e r . 2 . 1 . 3 R e h e a t e r . . 2 . 1 . 4 E v a p o r a t o r . 4 . 2 . 2 E m p i r i c a l A n a l y s i s o f t h e R 4 4 4 4 o o e o o o o o o o o R e f r i g e r a t i o n C y c l e . . . . . . . . . . 4 . 2 . 2 . 1 C o m p r e s s o r C u r v e s . . . . . . . 4 2 2 . 2 C h i l l e r P e r f o r m a n c e D a t a . . 4 . 2 . 2 . 2 . 1 P s y c h r o m e t r i c S t a t e P o i n t s . . 4 . L 2 . 2 . 2 E v a p o r a t o r H e a t T r a n s f e r C o e f f i c i e n t . . 4 . 2 . 2 . 2 . 3 R e h e a t e r H e a t T r a n s f e r C o e f f i c i e n t . . 4 . 2 . 2 . 2 . 4 C o n d e n s e r H e a t T r a n s f e r C o e f f i c i e n t . 4 . 2 . 3 M o d e l l i n g t h e C h i l l e r R e f r i g e r a t i o n C y c l e . . . . . . . . . . 4 . 2 . 3 . 1 M a x i m u m R e f r i g e r a t i o n . . . 4 . 2 . 3 . 2 M a x i m u m A i r f l o w . . . . . . 4 . 2 . 3 . 3 E l e c t r i c a l H e a t i n g . . . 4 . 3 C o u p l i n g t h e G r a i n C h i l l e r a n d A e r a t i o n M o d e l s . . . . . . . . . . 4 . 4 S t o r a g e o f C h i l l e d C e r e a l G r a i n s . . . . . . 4 . 4 . 1 A p p r o a c h e s t o S t o r a g e M o d e l l i n g . . 4 . 4 . 2 T w o - - d i m e n s i o n a l T i m e — d e p e n d e n t H e a t C o n d u c t i o n M o d e l . . . . . . . . . 4 . 4 . 2 . 1 N u m e r i c a l S o l u t i o n . . . . . 4 . 4 . 2 . 1 . 1 N o d a l E q u a t i o n s . . 4 . 4 . 2 . 1 . 2 S t a b i l i t y C r i t e r i a o f t h e S o l u t i o n . . 4 . 4 . 2 . 1 . 3 C o n v e c t i v e H e a t T r a n s f e r C o e f f i c i e n t s . . . . . . . . 4 . 4 . 2 . 1 . 4 F r e e - s t r e a m T e m p e r a t u r e s . . . . 4 . 4 . 2 . 1 . 5 T h e r m a l R a d i a t i o n F l u x . 4 . 5 C e r e a l G r a i n D e t e r i o r a t i o n . . . 4 . 6 C o u p l i n g t h e C h i l l e d A e r a t i o n a n d S t o r a g e M o d e l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 3 1 7 3 1 7 4 1 8 0 1 8 2 1 8 4 1 8 5 1 8 9 1 8 9 1 9 0 1 9 3 1 9 8 1 9 9 2 0 0 2 0 2 2 0 3 2 0 6 2 0 8 2 1 1 2 1 4 2 1 7 2 1 8 2 2 1 2 2 5 2 2 7 2 2 9 2 3 4 2 3 5 2 3 9 2 4 2 2 4 3 2 5 5 2 5 8 2 5 9 2 6 4 2 6 9 2 7 1 X 5 . E X P E R I M E N T A L I N V E S T I G A T I O N A N D M O D E L S V E R I F I C A T I O N 2 7 4 5 . 1 E x p e r i m e n t a l T e s t s . . . . . . . . 2 7 4 5 . 1 . 1 I n s t r u m e n t a t i o n a n d E q u i p m e n t . . . . 2 7 4 5 . 1 . 2 T h e 1 9 8 8 — — 8 9 S e a s o n . . . . . . 2 8 0 5 . 1 . 2 . 1 C h i l l e d A e r a t i o n T r i a l . . . . 2 8 3 5 . 1 . 2 . 2 G r a i n C h i l l e r P e r f o r m a n c e . . . 2 8 6 5 . 1 . 2 . 3 C h i l l e d S t o r a g e T r i a l . . . . . 2 9 6 5 . 1 . 3 T h e 1 9 8 9 - 9 0 S e a s o n . . . . . . . . 2 9 9 5 . 1 . 3 . 1 C h i l l e d A e r a t i o n T r i a l . . . . 3 0 3 5 . 1 . 3 . 2 G r a i n C h i l l e r P e r f o r m a n c e . . . 3 0 6 5 . 1 . 3 . 3 C h i l l e d S t o r a g e T r i a l . . . . . 3 1 2 5 . 1 . 4 T h e 1 9 9 0 - 9 1 S e a s o n . . . . . . . . 3 1 7 5 . 1 . 4 . 1 C h i l l e d A e r a t i o n T r i a l . . . . 3 1 9 5 . 1 . 4 . 2 G r a i n C h i l l e r P e r f o r m a n c e . . . 3 2 4 5 . 1 . 4 . 3 C h i l l e d S t o r a g e T r i a l . . . . . 3 2 9 5 . 1 . 5 S u m m a r y o f E x p e r i m e n t a l T e s t s . . . . 3 3 4 5 . 2 M o d e l s V e r i f i c a t i o n . . . . . . . . . . . . . 3 4 1 5 . 2 . 1 G r a i n C h i l l e r . . . . . . . . . . . . 3 4 2 5 . 2 . 2 C h i l l e d A e r a t i o n . . . . . . . . . . . 3 4 8 5 . 2 . 3 C h i l l e d G r a i n S t o r a g e . . . . . . . 3 7 5 6 . S I M U L A T I O N R E S U L T S A N D D I S C U S S I O N . . . . . . . . . 4 0 4 6 . 1 C r i t i c a l C h i l l i n g P a r a m e t e r s . . . . . . . . 4 0 5 6 . 1 . 1 G r i d a n d T i m e S t e p S i z e s . . . . . . 4 0 8 6 . 1 . 2 S e a s o n a l I n f l u e n c e . . . . . . . . . 4 1 3 6 . 1 . 2 . 1 F a l l C o o l - d o w n . . . . . . . . 4 1 3 6 . 1 . 2 . 2 S u m m e r C o o l - d o w n . . . . . . . 4 1 9 6 . 1 . 3 I n i t i a l C r o p C o n d i t i o n s . . . . . . . 4 2 6 6 . 1 . 3 . 1 T e m p e r a t u r e . . . . . . . . . . 4 2 6 6 . 1 . 3 . 2 M o i s t u r e C o n t e n t . . . . . . . 4 3 0 6 . 1 . 4 I n l e t A i r C o n d i t i o n s . . . . . . . . 4 3 2 6 . 1 . 4 . 1 R e l a t i v e H u m i d i t y . . . . . . . 4 3 3 6 1 . 4 . 2 T e m p e r a t u r e . . . . . . . . . . 4 3 8 6 . 1 . 4 . 3 A i r f l o w R a t e . . . . . . . . . 4 4 2 6 . 1 . 5 C h i l l e r C o n t r o l l e r S e t t i n g s . . . . 4 4 6 6 . 1 . 5 . 1 R e h e a t e r S e t - p o i n t . . . . . 4 4 6 6 1 5 . 2 C o l d - a i r S e t — p o i n t . . . . 4 5 3 6 1 . 5 . 3 C o l d - a i r a n d R e h e a t e r S e t - p o i n t s . . . . . . . . . . . . . 4 5 8 6 . 2 C r i t i c a l S t o r a g e P a r a m e t e r s . . . . . . . 4 6 4 6 . 2 . 1 G r i d a n d T i m e S t e p S i z e s . . . . . 4 6 6 6 . 2 . 2 B u l k v e r s u s P e r i p h e r y V o l u m e . . . . 4 6 8 6 . 2 . 3 B o u n d a r y C o n d i t i o n s . . . . . . . . 4 7 0 6 . 2 . 3 . 1 H e a d - s p a c e a n d P l e n u m H e a t T r a n s f e r . . . . . . 4 7 1 6 . 2 . 3 . 2 B i n W a l l H e a t T r a n s f e r . . . . 4 7 1 6 . 2 . 3 . 3 S o l a r R a d i a t i o n F l u x . . . . . 4 7 4 6 . 2 . 4 B i n D i m e n s i o n s . . . . . . . . . . . 4 7 6 6 . 2 . 4 . 1 B i n D i a m e t e r . . . . . . . . . 4 7 8 6 . 2 . 4 . 2 B i n H e i g h t . . . . . . . . . 4 8 0 6 . 2 . 4 . 3 B i n S u r f a c e - t o - V o l u m e R a t i o . . 4 8 2 6 . 2 . 5 G r a i n C r o p . . . . . . . . . . . . . 4 8 2 N O J ( e I e e " I a e I e e e 0 x i 6 . 3 C h i l l i n g a n d R e c h i l l i n g S t r a t e g i e s . . . 6 . 3 . 1 C h i l l e d v e r s u s A m b i e n t A e r a t i o n . 6 . 3 . 1 . 1 C o r n A e r a t i o n a n d S t o r a g e 6 . 3 . 1 . 2 W h e a t A e r a t i o n a n d S t o r a g e C o n t r o l l i n g t h e P e r i p h e r y T e m p e r a t u C o n t r o l l i n g t h e B u l k T e m p e r a t u r e . 6 . 3 . 3 . 1 C o r n . . . . . . . . . . . 6 . 3 . 3 . 2 W h e a t . . . . . . . . . . . 6 . 3 . 4 C o n t r o l l i n g a C r i t i c a l P i l e N o d e 6 . 3 . 4 . 1 C o r n . . . . . . . . . . . 6 . 3 . 4 . 2 W h e a t . . . . . . . . . . . 6 . 3 . 5 C o n c e p t o f P a r t i a l B i n R e c h i l l i n g 6 . 3 . 5 . 1 P a r t i a l R e c h i l l i n g o f C o r n 6 . 3 . 5 . 2 P a r t i a l R e c h i l l i n g o f W h e a t 6 . 3 . 6 C o n t r o l l i n g t h e C h i l l e r . . . . 7 . S U M M A R Y A N D C O N C L U S I O N S . . . . . . . . . . . . 8 . S U G G E S T I O N S F O R F U T U R E R E S E A R C H . . . . . . . . 9 . R E F E R E N C E S . . . . . . . . . . . . . . . . . . D I S C L A I M E R A P P E N D I X e 4 8 4 4 8 6 4 8 7 4 9 7 5 0 5 5 1 0 5 1 0 5 1 9 5 2 1 5 2 3 5 2 7 5 2 7 5 3 1 5 3 5 5 3 7 5 4 1 5 5 3 5 5 4 5 7 3 5 7 4 1 . 1 4 1 . 1 5 1 . 1 6 L I S T O F T A B L E S T y p i c a l d e s i g n a n d o p e r a t i n g s p e c i f i c a t i o n s o f a c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l i n g u n i t . . . . . . . . . . U . S . w h e a t , c o r n , a n d s o y b e a n p r o d u c t i o n b e t w e e n 1 9 7 1 a n d 1 9 8 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . W o r l d p r o d u c t i o n o f c e r e a l c r o p s b y r e g i o n i n m i l l i o n m e t r i c t o n n e s i n 1 9 8 6 . . . . . . . . . . T h e s t r u c t u r e o f t h e w o r l d w h e a t t r a d e i n 1 9 8 5 i n m i l l i o n m e t r i c t o n n e s , a n d a s a p e r c e n t a g e o f e x p o r t a n d i m p o r t t r a d e . . . . . . . . . . . . . T h e s t r u c t u r e o f t h e w o r l d f e e d g r a i n t r a d e i n 1 9 8 5 i n m i l l i o n m e t r i c t o n n e s , a n d a s a p e r c e n t a g e o f e x p o r t a n d i m p o r t t r a d e . . . . . . . . . . . . W o r l d w h e a t a n d f e e d g r a i n s u p p l y , u t i l i z a t i o n a n d s t o c k s i n m i l l i o n m e t r i c t o n n e s i n 1 9 8 6 a n d 1 9 8 8 . T h e t o p a n d b o t t o m 1 0 c o m m e r c i a l g r a i n h a n d l i n g a n d s t o r a g e c o m p a n i e s i n N o r t h A m e r i c a w i t h t h e t o t a l n u m b e r o f f a c i l i t i e s o w n e d a n d t o t a l s t o r a g e c a p a c i t y i n 1 9 8 9 . . . . . . . . . . . . . . . O f f - f a r m s t o r a g e c a p a c i t y b y p r i n c i p a l s t a t e . . A l l o w a b l e s t o r a g e t i m e f o r c o r n . . . . . . . . . M a x i m u m m o i s t u r e c o n t e n t s f o r t h e s a f e s t o r a g e o f s h e l l e d c o r n a n d w h e a t i n t h e U n i t e d S t a t e s . . . U . S . u t i l i z a t i o n o f w h e a t b y t y p e o f u s e , 1 9 7 1 - 8 8 U . S . u t i l i z a t i o n o f c o r n b y t y p e o f u s e , 1 9 7 1 — 8 8 U . S . u t i l i z a t i o n o f s o y b e a n s b y t y p e o f u s e , 1 9 7 1 — 8 8 W h e a t f l o u r m i l l i n g c a p a c i t y b y s t a t e i n t h e U . S . A . T h e m a j o r U . S . w h e a t - d u r u m - r y e m i l l i n g c o m p a n i e s A m o u n t o f c o r n u s e d a n n u a l l y f o r d r y m i l l e d p r o d u c t s i n t h e U n i t e d S t a t e s . . . . . . . . . . E s t i m a t e d d r y m i l l i n g p r o d u c t q u a n t i t i e s c l a s s i f i e d a c c o r d i n g t o e n d u s e i n 1 9 7 7 . . . . 1 5 2 0 2 1 2 2 2 3 2 6 2 8 3 2 3 5 4 7 4 7 4 9 5 1 5 4 5 6 5 7 x i i i D i s c o u n t s c h e d u l e f o r c o r n d r y i n g a n d s t o r i n g d u r i n g t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n a t a c o m m e r c i a l e l e v a t o r . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 C o m m o d i t y f u t u r e p r i c e s a t t h e C h i c a g o B o a r d o f T r a d e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4 R a n g e o f G r a n i f r i g o r m o d e l s a v a i l a b l e i n 1 9 7 0 . . 9 7 C o m m e r c i a l g r o w t h o f G r a n i f r i g o r g r a i n C h i l l e r s b e t w e e n 1 9 6 1 a n d 1 9 8 9 i n t e r m s o f n u m b e r o f u n i t s i n t h e f i e l d , t o t a l a n n u a l t o n n e s c h i l l e d , a n d n u m b e r o f c o u n t r i e s u n i t s o p e r a t e i n . . . . . 9 8 S u m m a r y o f t h e m a i n d e s i g n p a r a m e t e r s o f t h e l a r g e s t c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l e r s o f e a c h o f f o u r m a n u f a c t u r e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 9 R e c o m m e n d e d c h i l l i n g t r e a t m e n t s o f g r a i n a c c o r d i n g t o I h n e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 0 M o i s t u r e c o n t e n t r a n g e s , g r a i n t e m p e r a t u r e s , a n d a l l o w a b l e s t o r a g e t i m e s o f g r a i n s w i t h d i f f e r e n t e n d u s e s u n d e r c h i l l e d s t o r a g e c o n d i t i o n s . . . . 1 0 2 R e c o m m e n d e d s a f e s t o r a g e t e m p e r a t u r e s o f g r a i n t o p r e v e n t s e l f - h e a t i n g d u e t o m o l d g r o w t h , t o a v o i d i n s e c t d e v e l o p m e n t , a n d t o m a i n t a i n g r a i n g e r m i n a t i o n f o r e i g h t m o n t h s i n t h e B r i t i s h c l i m a t e . . . . . 1 1 7 A l l o w a b l e s t o r a g e t i m e o f s e e d g r a i n a s a f u n c t i o n o f m o i s t u r e c o n t e n t a n d t e m p e r a t u r e . . . . . . . 1 4 8 S p o r e c o u n t f o r b a c t e r i a , y e a s t s , a n d m o l d s i n h a r v e s t - w e t a n d p r e - d r i e d c o r n . . . . . . . . . . . . . . 1 5 5 O p t i m u m t e m p e r a t u r e a n d s a f e t e m p e r a t u r e o f s e v e r a l s p e c i e s o f g r a i n s t o r a g e p e s t s . . . . . . 1 6 6 S u m m a r y o f t h e e q u a t i o n s n e e d e d t o f o r m u l a t e t h e g r a i n c h i l l e r s i m u l a t i o n m o d e l . . . . . . . . . . 2 1 9 S u m m a r y o f t h e c h i l l e r p a r a m e t e r s n e e d e d t o s o l v e t h e e q u a t i o n s i n T a b l e 4 . 1 . . . . . . . . . . . . 2 2 0 M o i s t u r e c o n t e n t o f c o r n s a m p l e d a t 0 . 6 m a n d 1 . 2 m b e l o w t h e g r a i n s u r f a c e i n t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n b e t w e e n D e c e m b e r 2 8 , 1 9 8 8 a n d A p r i l 1 2 , 1 9 8 9 . 2 8 3 P o w e r c o n s u m p t i o n a n d r u n t i m e o f t h e K K 1 4 0 c h i l l e r d u r i n g t h e 1 9 8 8 - 8 9 s t o r a g e s e a s o n . . . . 2 9 2 x i v P o w e r r e q u i r e m e n t a n d e n e r g y e f f i c i e n c y o f t h e K K 1 4 0 c h i l l e r d u r i n g t h e 1 9 8 8 - 8 9 s t o r a g e s e a s o n . P o w e r c o n s u m p t i o n a n d r u n t i m e o f t h e K K 1 4 0 c h i l l e r d u r i n g t h e 1 9 8 9 - 9 0 s t o r a g e s e a s o n . . . . P o w e r r e q u i r e m e n t a n d e n e r g y e f f i c i e n c y o f t h e K K 1 4 0 c h i l l e r d u r i n g t h e 1 9 8 9 - 9 0 s t o r a g e s e a s o n T e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e e x h a u s t a i r a b o v e t h e p i l e d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n _ p e r i o d o f t h e 1 9 9 0 - 9 1 s e a s o n . . . . . . . . . . . P o w e r c o n s u m p t i o n a n d r u n t i m e o f t h e K K 1 4 0 c h i l l e r d u r i n g t h e 1 9 9 0 - 9 1 s t o r a g e s e a s o n . . . . P o w e r r e q u i r e m e n t a n d e n e r g y e f f i c i e n c y o f t h e K K 1 4 0 c h i l l e r d u r i n g t h e 1 9 9 0 - 9 1 s t o r a g e s e a s o n . S u m m a r y o f r e s u l t s f r o m t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e f i e l d t e s t s c o n d u c t e d b e t w e e n 1 9 8 8 a n d 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e a n d s a m p l e s t a n d a r d d e v i a t i o n b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e v a l u e s f o r t h e i n i t i a l c o o l - d o w n c y c l e i n t h e f a l l o f 1 9 8 8 . . . . . . . . . . . . . . . A v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e a n d s a m p l e s t a n d a r d d e v i a t i o n b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e v a l u e s f o r t h e i n i t i a l c o o l - d o w n c y c l e i n t h e f a l l o f 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . . . A v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e a n d s a m p l e s t a n d a r d d e v i a t i o n b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e v a l u e s f o r t h e c h i l l i n g c y c l e i n t h e s p r i n g o f 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . A v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e a n d s a m p l e s t a n d a r d d e v i a t i o n b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e v a l u e s f o r t h e c h i l l i n g c y c l e i n t h e s p r i n g o f 1 9 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t i o n v a l u e s u s e d t o i n v e s t i g a t e t h e c r i t i c a l c h i l l i n g p a r a m e t e r s i n a b i n o f c o r n a n d w h e a t u n d e r m i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s . . . . . . . . . . I n i t i a l a n d f i n a l g r a i n t e m p e r a t u r e s , o v e r a l l t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n , a n d c o o l i n g r a t e s f o r t h e i n l e t a i r a n d i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e c o n d i t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 4 3 1 0 3 1 1 3 2 1 3 2 7 3 2 8 3 3 5 3 5 2 3 5 8 3 6 5 3 6 5 4 0 7 4 4 1 X V S i m u l a t i o n v a l u e s u s e d t o i n v e s t i g a t e t h e c r i t i c a l s t o r a g e p a r a m e t e r s o f a b i n o f c o r n a n d w h e a t u n d e r M i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s . . . . . . . . . . 4 6 5 S u m m a r y o f f o u r c o n t r o l s t r a t e g i e s u s i n g t h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e a s a n i n d i c a t o r f o r r e c h i l l i n g o f t h e c o r n b i n . . . . . . . . . . . . 5 0 8 1 . 1 3 1 . 1 4 1 . 1 5 1 . 1 6 1 . 1 7 1 . 1 8 1 . 1 9 L I S T O F F I G U R E S S c h e m a t i c o f t h e g r a i n c h i l l i n g p r o c e s s u s i n g a m o b i l e g r a i n c h i l l e r c o n n e c t e d t o a n u p r i g h t g r a i n s t o r a g e s i l o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T y p i c a l c o m m e r c i a l m o b i l e g r a i n c h i l l i n g u n i t . . S o u r c e r e g i o n a n d t y p i c a l f l o w p a t t e r n t h a t p r o d u c e s t h e l o w t e m p e r a t u r e e x t r e m e t h r o u g h o u t t h e U n i t e d S t a t e s . . . . . . . . . . . . . . . . S o u r c e r e g i o n s a n d t y p i c a l f l o w p a t t e r n s w h i c h p r o d u c e t h e h i g h t e m p e r a t u r e e x t r e m e s t h r o u g h o u t t h e U n i t e d S t a t e s . . . . . . . . . . . . . . . . W e t - b u l b t e m p e r a t u r e s a n d w e t - b u l b d e p r e s s i o n s i n t h e U n i t e d S t a t e s i n t h e m o n t h o f J u l y . . . . . . W h e a t - p r o d u c i n g a r e a s i n t h e U n i t e d S t a t e s . . . . H a r v e s t d a t e s o f w i n t e r w h e a t i n t h e U n i t e d S t a t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . H a r v e s t d a t e s o f c o r n i n t h e U n i t e d S t a t e s . . . . H a r v e s t d a t e s o f s o y b e a n s i n t h e U n i t e d S t a t e s . R a t e d o f f - f a r m g r a i n s t o r a g e c a p a c i t y f r o m 1 9 4 3 t h r o u g h 1 9 8 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M o i s t u r e m i g r a t i o n p a t t e r n a t l o w a m b i e n t t e m p e r a t u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . M o i s t u r e m i g r a t i o n p a t t e r n a t h i g h a m b i e n t t e m p e r a t u r e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . P r i n c i p a l s t o r e d g r a i n i n s e c t s i n t h e U . S . A . . . . N u m b e r o f m i l l s b y s t a t e i n t h e U . S . A . . . . . . . M a r k e t s h a r e s o f v a r i o u s s n a c k f o o d s i n 1 9 8 9 . . . E x p e n s e s o f s n a c k f o o d c o m p a n i e s i n 1 9 8 9 . . . . . G r a i n f l o w f r o m f a r m t o f i n a l d e s t i n a t i o n . . . . F l o w o f g r a i n t h r o u g h a t y p i c a l c o u n t r y e l e v a t o r F l o w o f g r a i n t h r o u g h a t y p i c a l e x p o r t e l e v a t o r . x v i 1 6 1 8 1 8 1 8 2 8 3 3 3 3 4 2 5 2 6 3 6 3 6 8 7 0 7 0 x v i i F i r s t g e n e r a t i o n g r a i n c h i l l e r w i t h a c o o l i n g c a p a c i t y o f 5 0 t o n n e s p e r d a y . . . . . . . . . . M o d e r n g r a i n c h i l l e r w i t h a u t o m a t i c a i r f l o w a n d r e f r i g e r a t i o n c o n t r o l . . . . . . . . . . . . . . R e c o m m e n d e d s a f e s t o r a g e t e m p e r a t u r e s o f g r a i n t o p r e s e r v e g r a i n q u a l i t y i n c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m s . . . . . . . . . . . . . . . . . R e c o m m e n d e d s a f e s t o r a g e t i m e t o p r e s e r v e t h e ~ v i a b i l i t y o f b a r l e y . . . . . . . . . . . . . . . P r e d i c t e d o n s e t o f s p o i l a g e i n t h e u p p e r l a y e r s o f w h e a t d u r i n g a m b i e n t a e r a t i o n a n d l o w t e m p e r a t u r e d r y i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . P r e d i c t e d s p o i l a g e - f r e e s t o r a g e t i m e o f w h e a t a s a f u n c t i o n o f m o i s t u r e c o n t e n t a t t e m p e r a t u r e s o f 5 - 1 5 ° C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . R e c o m m e n d e d s p e c i f i c - a i r f l o w r a t e t o p r e v e n t s p o i l a g e o f w h e a t a s a f u n c t i o n o f m o i s t u r e c o n t e n t i n a e r a t e d l o w t e m p e r a t u r e s t o r a g e s . . . O n e - d i m e n s i o n a l g r i d o f t h e v e r t i c a l g r a i n p i l e f o r t h e s i m u l a t i o n o f t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f c e r e a l g r a i n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . F r o n t a n d r e a r v i e w o f a t y p i c a l g r a i n c h i l l i n g u n i t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . T h e o r e t i c a l s i n g l e - s t a g e v a p o r — c o m p r e s s i o n r e f r i g e r a t i o n c y c l e . . . . . . . . . . . . . . . S c h e m a t i c d i a g r a m d e s c r i b i n g a p r a c t i c a l s i n g l e - s t a g e r e f r i g e r a t i o n c y c l e . . . . . . . . . . . . D i a g r a m o f t h e c h a r a c t e r i s t i c p e r f o r m a n c e c u r v e o f a t y p i c a l c o m p r e s s o r . . . . . . . . . . . . . . . E x p e r i m e n t a l d a t a c o l l e c t e d d u r i n g t h e p e r f o r m a n c e t e s t o f a t y p i c a l g r a i n c h i l l i n g u n i t . . . . . . D i a g r a m o f t h e b i n - c h i l l e r s y s t e m w i t h t h e p s y c h r o m e t r i c s t a t e p o i n t s t o m o d e l t h e c h i l l i n g u n i t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E x p e r i m e n t a l o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t s a n d c o r r e s p o n d i n g r e g r e s s i o n l i n e f o r t h e w e t e v a p o r a t o r a s a f u n c t i o n o f t h e f a c e v e l o c i t y . . 9 4 1 0 1 1 1 8 1 5 0 1 5 7 1 5 9 1 6 0 1 8 1 1 9 1 1 9 5 1 9 7 2 0 5 2 0 7 2 0 9 2 1 3 { T ‘ T ‘ x v i i i E x p e r i m e n t a l o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t s a n d c o r r e s p o n d i n g r e g r e s s i o n l i n e f o r t h e d r y e v a p o r a t o r a s a f u n c t i o n o f t h e f a c e v e l o c i t y . . E x p e r i m e n t a l o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t a n d c o r r e s p o n d i n g r e g r e s s i o n l i n e f o r t h e r e h e a t e r a s a f u n c t i o n o f t h e f a c e v e l o c i t y . . . . . . . . O p e n - t h r o t t l e f a n c u r v e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r , f a n p o w e r c o n s u m p t i o n , a n d h e a t i n g o f t h e a i r b y t h e f a n . . . . . . . . . . . . . . . . . . S e c t o r o f a c y l i n d r i c a l g r a i n b i n d i v i d e d i n t o ( M + 1 ) v e r t i c a l a n d ( N + 1 ) r a d i a l e l e m e n t s f o r t h e t w o - d i m e n s i o n a l c o n d u c t i o n s i m u l a t i o n o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n . . . . . . . . . . . . F l o w c h a r t o f t h e s y s t e m m o d e l t o s i m u l a t e t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s L a y o u t o f t h e t h e r m o c o u p l e c a b l e s i n t h e 7 0 0 - t o n n e c a p a c i t y b i n u s e d f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c o r n d u r i n g t h e t h r e e f i e l d t e s t s e a s o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C o r n m o i s t u r e c o n t e n t o f 7 3 s a m p l e s t a k e n d u r i n g l o a d i n g a n d 9 0 s a m p l e s t a k e n d u r i n g u n l o a d i n g o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n d u r i n g t h e 1 9 8 8 — 8 9 s e a s o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G r a i n t e m p e r a t u r e a t f o u r d e p t h s i n t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n , a n d s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o f t h e r e h e a t e d a i r f r o m t h e g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n b e t w e e n N o v e m b e r 1 a n d 8 , 1 9 8 8 . T e m p e r a t u r e o f t h e a i r i n t o a n d o u t o f t h e g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l — d o w n b e t w e e n N o v e m b e r 1 a n d 8 , 1 9 8 8 . . . . . . . . . . . . . T e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r i n t o a n d o u t o f t h e g r a i n c h i l l e r o v e r a 5 - d a y p e r i o d d u r i n g r e c h i l l i n g b e t w e e n M a y 1 6 a n d 2 5 , 1 9 8 9 . . T e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r o u t o f t h e g r a i n c h i l l e r a n d i n t o t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n o v e r a 5 - d a y p e r i o d d u r i n g r e c h i l l i n g b e t w e e n M a y 1 6 a n d 2 5 , 1 9 8 9 . . . . . . . . . . A m b i e n t t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r a t t h e s i t e o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 8 8 a n d J u n e 7 , 1 9 8 9 . . . . 2 1 5 2 1 6 2 3 1 2 4 4 2 7 2 2 7 7 2 8 1 2 8 4 2 8 7 2 8 9 2 9 1 2 9 7 5 . 1 9 x i x G r a i n t e m p e r a t u r e a t t h r e e d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 8 8 a n d J u n e 7 , 1 9 8 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . G r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e b u l k a n d n e a r t h e p e r i p h e r y i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 8 8 a n d A p r i l 1 8 , 1 9 8 9 . . . . . . C o r n m o i s t u r e c o n t e n t o f 7 2 s a m p l e s t a k e n d u r i n g l o a d i n g o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n d u r i n g t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n . . . . . . . . . . . . . . . G r a i n t e m p e r a t u r e a t t h r e e d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n , a n d s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o f t h e r e h e a t e d a i r f r o m t h e g r a i n c h i l l e r b e t w e e n N o v e m b e r 1 5 a n d 2 9 , 1 9 8 9 . . . . . . . . . . . G r a i n t e m p e r a t u r e a t f o u r d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n , a n d s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o f t h e r e h e a t e d a i r f r o m t h e g r a i n c h i l l e r b e t w e e n M a y 4 a n d 8 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . . . T e m p e r a t u r e o f t h e a i r i n t o a n d o u t o f t h e g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n b e t w e e n N o v e m b e r 3 a n d 1 6 , 1 9 8 9 . . . . . . . . . . . . . T e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r i n t o a n d o u t o f t h e g r a i n c h i l l e r o v e r a n 8 — d a y p e r i o d d u r i n g r e c h i l l i n g b e t w e e n J u l y 1 8 a n d 2 6 , 1 9 9 0 A m b i e n t t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r a t t h e s i t e o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 3 , 1 9 8 9 a n d A u g u s t 2 5 , 1 9 9 0 . . . G r a i n t e m p e r a t u r e a t t h r e e d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 4 , 1 9 8 9 a n d A u g u s t 2 6 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . G r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e c o r e a n d i n t h e b u l k o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 4 , 1 9 8 9 a n d A u g u s t 2 6 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . C o r n m o i s t u r e c o n t e n t o f 1 3 2 s a m p l e s t a k e n d u r i n g l o a d i n g a n d 1 2 6 s a m p l e s t a k e n d u r i n g u n l o a d i n g o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n d u r i n g t h e 1 9 9 0 - 9 1 s e a s o n . . . - . . . . . . . . . . . . . . . . . . G r a i n t e m p e r a t u r e a t f o u r d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n , a n d s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o f t h e r e h e a t e d a i r f r o m t h e g r a i n c h i l l e r b e t w e e n N o v e m b e r 1 a n d 1 0 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . 3 0 0 3 0 2 3 0 4 3 0 5 3 0 7 3 0 9 3 1 3 3 1 5 3 1 6 3 1 8 3 2 0 5 . 2 2 5 . 2 3 5 . 3 0 X X G r a i n t e m p e r a t u r e a t t h r e e d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n , a n d s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o f t h e r e h e a t e d a i r f r o m t h e g r a i n c h i l l e r b e t w e e n M a y 2 2 a n d 2 8 , 1 9 9 1 . . . . . . . . . . . . . T e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r i n t o t h e g r a i n c h i l l e r a n d i n t o t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n o v e r a 6 - d a y p e r i o d d u r i n g r e c h i l l i n g b e t w e e n M a y 2 2 a n d 2 8 , 1 9 9 1 . . . . . . . . . . A m b i e n t t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r a t t h e s i t e o f t h e c h i l l e d g r a i n b i n b e t w e e n O c t o b e r 3 1 , 1 9 9 0 a n d J u n e 2 8 , 1 9 9 1 . . . . . . . G r a i n t e m p e r a t u r e a t t h r e e d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 9 0 a n d J u n e 2 8 , 1 9 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . G r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e c o r e , i n t h e b u l k , a n d n e a r t h e p e r i p h e r y o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 9 0 a n d J u n e 2 8 , 1 9 9 1 . . S i m u l a t e d ( l i n e s ) a n d e x p e r i m e n t a l ( s y m b o l s ) a i r f l o w r a t e s a s a f u n c t i o n o f t h e r e l a t i v e a m b i e n t c o o l i n g l o a d f o r t h e K K 1 4 0 a t a h i g h a n d l o w f a n s t a t i c p r e s s u r e . . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d ( l i n e s ) a n d e x p e r i m e n t a l ( s y m b o l s ) e v a p o r a t i n g a n d c o n d e n s i n g t e m p e r a t u r e s o f t h e r e f r i g e r a n t i n t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e o f t h e K K 1 4 0 a h i g h a n d l o w f a n s t a t i c p r e s s u r e . . . . S i m u l a t e d ( l i n e s ) a n d e x p e r i m e n t a l ( s y m b o l s ) e v a p o r a t i n g a n d c o m p r e s s o r c a p a c i t i e s o f t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e o f t h e K K 1 4 0 a t a h i g h a n d l o w f a n s t a t i c p r e s s u r e . . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d ( l i n e s ) a n d e x p e r i m e n t a l ( s y m b o l s ) g r a i n t e m p e r a t u r e s a t t h r e e d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n b e t w e e n N o v e m b e r 3 a n d 8 , 1 9 8 8 . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l i n g u n i t d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e g r a i n b i n b e t w e e n N o v e m b e r 3 a n d 8 , 1 9 8 8 . . . . . . . . . . S i m u l a t e d ( l i n e s ) a n d e x p e r i m e n t a l ( s y m b o l s ) g r a i n t e m p e r a t u r e s a t f o u r d e p t h s i n t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n b e t w e e n N o v e m b e r 1 a n d 1 0 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 3 3 2 6 3 3 0 3 3 2 3 3 3 3 4 4 3 4 6 3 4 7 3 5 4 3 5 7 5 . 3 9 x x i S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l i n g u n i t d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e g r a i n b i n b e t w e e n N o v e m b e r 1 a n d 1 0 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . 3 6 0 S i m u l a t e d ( l i n e s ) a n d e x p e r i m e n t a l ( s y m b o l s ) g r a i n t e m p e r a t u r e s a t f o u r d e p t h s i n t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n d u r i n g t h e c h i l l i n g c y c l e b e t w e e n M a y 4 a n d 7 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 4 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l i n g u n i t d u r i n g t h e c h i l l i n g c y c l e o f t h e g r a i n b i n b e t w e e n M a y 4 a n d 7 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . 3 6 7 S i m u l a t e d ( l i n e s ) a n d e x p e r i m e n t a l ( s y m b o l s ) g r a i n t e m p e r a t u r e s a t f o u r d e p t h s i n t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n d u r i n g t h e c h i l l i n g c y c l e b e t w e e n M a y 2 2 a n d 2 8 , 1 9 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 9 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l i n g u n i t d u r i n g t h e c h i l l i n g c y c l e o f t h e g r a i n b i n b e t w e e n M a y 2 2 a n d 2 8 , 1 9 9 1 . . . . . . . . . . . 3 7 2 D a i l y s o l a r f l u x o n t h e v e r t i c a l w a l l s u r f a c e o f t h e f i e l d t e s t b i n i n W i l l i a m s t o n , M i c h i g a n f o r a t y p i c a l s i m u l a t i o n y e a r . . . . . . . . . . . . . 3 7 7 A v e r a g e m o n t h l y w i n d s p e e d s b e t w e e n O c t o b e r 1 9 8 8 a n d J u l y 1 9 9 1 u s e d i n t h e s i m u l a t i o n o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e p e r i o d s f o r t h e s i t e o f t h e e x p e r i m e n t a l b i n . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 7 8 S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n D e c e m b e r 2 7 , 1 9 8 8 a n d A p r i l 2 , 1 9 8 9 . . . . . . . . . . . . . . 3 8 0 S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 3 0 , 1 9 8 9 a n d A p r i l 2 9 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . 3 8 2 S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n M a y 1 2 a n d J u n e 1 5 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 8 5 S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 8 6 A v e r a g e e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e a t f o u r p i l e d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . . . . . . . . . . . 3 8 9 x x i i S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l a v e r a g e l a y e r t e m p e r a t u r e s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . . . . . . . S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l a v e r a g e c o l u m n t e m p e r a t u r e s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . . . . . . S i m u l a t e d p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e a n d e x p e r i m e n t a l a v e r a g e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l c o r e t e m p e r a t u r e s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d d a i l y h o r i z o n t a l s o l a r f l u x f o r a t y p i c a l y e a r a n d e x p e r i m e n t a l f l u x v a l u e s r e c o r d e d i n t e r m i t t e n t l y a t t h e s i t e o f t h e f i e l d t e s t b e t w e e n 1 9 8 9 a n d 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . . A v e r a g e m o n t h l y w i n d s p e e d f o r t h e L a n s i n g a r e a a n d i n t e r m i t t e n t l y o b s e r v e d w i n d s p e e d a t t h e s i t e o f t h e f i e l d t e s t b e t w e e n J a n u a r y a n d A p r i l 1 9 9 1 . L o n g — t e r m t e m p e r a t u r e p a t t e r n f o r t h e L a n s i n g a r e a a n d a m b i e n t d r y - b u l b t e m p e r a t u r e u s e d i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e s i m u l a t i o n b e t w e e n O c t o b e r 1 9 8 8 a n d J u l y 1 9 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s i n t h e h e a d s p a c e o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . . . . . . . . . . . E f f e c t o f t h e v e r t i c a l g r i d s p a c i n g o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e c h i l l e d a e r a t i o n s i m u l a t i o n . . . . . . . . E f f e c t o f t h e t i m e s t e p s i z e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e c h i l l e d a e r a t i o n s i m u l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t o f t h e t i m e s t e p s i z e o n t h e a i r f l o w r a t e , p o w e r c o n s u m p t i o n , a n d b i n i n l e t r e l a t i v e h u m i d i t y p r e d i c t e d b y t h e g r a i n c h i l l e r s i m u l a t i o n . . . S e a s o n a l i n f l u e n c e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e p r e d i c t e d f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f c o r n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n i n 1 9 8 8 , 1 9 8 9 a n d 1 9 9 0 . . . 3 9 1 3 9 2 3 9 4 3 9 6 3 9 7 3 9 9 4 0 0 4 0 2 4 0 9 4 1 1 4 1 2 4 1 4 6 . 5 6 . 7 6 . 8 x x i i i S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e c o r n b i n b e t w e e n O c t o b e r 1 5 a n d 2 3 , 1 9 8 8 . . . . . . . . S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r u n i t d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e c o r n b i n b e t w e e n O c t o b e r 1 5 a n d 2 1 , 1 9 8 9 . . . . . . . S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e c o r n b i n b e t w e e n O c t o b e r 1 5 a n d 2 2 , 1 9 9 0 . . . . . . . . S e a s o n a l i n f l u e n c e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e p r e d i c t e d f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f w h e a t d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n i n 1 9 8 8 , 1 9 8 9 , 1 9 9 0 a n d 1 9 9 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n b e t w e e n J u l y 1 a n d 9 , 1 9 8 8 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n b e t w e e n J u l y 1 a n d 1 2 , 1 9 8 9 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n b e t w e e n J u l y 1 a n d 1 0 , 1 9 9 0 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n b e t w e e n J u l y 1 a n d 1 1 , 1 9 9 1 K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r o f t h e w h e a t b i n K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r o f t h e w h e a t b i n K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r o f t h e w h e a t b i n K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r o f t h e w h e a t b i n S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e i n i t i a l m o i s t u r e c o n t e n t o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . . S i m u l a t e d e f f e c t o f r e d u c i n g t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r b y a c o n s t a n t a m o u n t d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e c o r n b i n . . . . . . 4 1 7 4 1 8 4 2 0 4 2 2 4 2 3 4 2 4 4 2 5 4 2 7 4 2 9 4 3 1 4 3 5 6 . 3 0 x x i v S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e i n t h e c o r n b i n i n i t i a l l y a t 1 4 . 5 % w . b . d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . . S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e b i n i n l e t a i r t e m p e r a t u r e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e b i n i n l e t a i r t e m p e r a t u r e o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l — d o w n . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e a i r f l o w r a t e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d a i r f l o w r a t e s o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r i n t o t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . . S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g t h e r e h e a t e r s e t — p o i n t t e m p e r a t u r e o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g t h e r e h e a t e r s e t — p o i n t t e m p e r a t u r e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e w h e a t b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . . S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e i n t h e w h e a t b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l — d o w n . . . S i m u l a t e d a i r f l o w o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r f o r d i f f e r e n t c o l d - a i r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . . . . S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e w h e a t b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . . . . 4 3 7 4 3 9 4 4 0 4 4 3 4 4 5 4 4 7 4 4 9 4 5 0 4 5 2 4 5 4 4 5 5 4 5 7 4 5 9 6 . 3 4 X X V S i m u l a t e d a i r f l o w o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r f o r d i f f e r e n t c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g b o t h t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r t e m p e r a t u r e s o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e w h e a t b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g b o t h t h e C o l d - a i r a n d r e h e a t e r t e m p e r a t u r e s o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e i n t h e w h e a t b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l — d o w n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t o f t h e v e r t i c a l a n d r a d i a l g r i d s p a c i n g a n d t h e t i m e s t e p s i z e o n t h e b u l k a n d p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e s i m u l a t i o n . . . . . . . . . . . . E f f e c t o f t h e b u l k v o l u m e d e f i n i t i o n o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e m o d e l . . . . . . . . . . . . . E f f e c t o f t h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t i n t h e h e a d - s p a c e a n d t h e p l e n u m o f t h e b i n o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 — — D s t o r a g e m o d e l . . . . . . . . . . . E f f e c t o f t h e b i n w a l l c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 — D s t o r a g e s i m u l a t i o n . E f f e c t o f t h e s o l a r r a d i a t i o n f l u x o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e s i m u l a t i o n . . . . . . . . . . . E f f e c t o f t h e s o l a r r a d i a t i o n f l u x o n t h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 — D s t o r a g e s i m u l a t i o n . . . . E f f e c t o f t h e b i n d i a m e t e r o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e s i m u l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t o f t h e b i n h e i g h t o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e . c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e s i m u l a t i o n . . . . . . . . . . . . . . . E f f e c t o f t h e b i n s u r f a c e - t o - v o l u m e r a t i o o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e s i m u l a t i o n . . . . . . . . . . 4 6 0 4 6 2 4 6 3 4 6 7 4 6 9 4 7 2 4 7 3 4 7 5 4 7 7 4 7 9 4 8 1 4 8 3 x x v i E f f e c t o f c r o p t y p e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e s i m u l a t i o n . 4 8 5 S i m u l a t e d n o n — a e r a t e d s t o r a g e o f a b i n o f c o r n u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8 8 S i m u l a t e d a m b i e n t a e r a t i o n t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f a c o r n b i n u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . . . . . . 4 9 1 S i m u l a t e d a m b i e n t a e r a t i o n t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f a b i n o f c o r n u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . . . . . . 4 9 2 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f a b i n o f c o r n u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . . . . . . 4 9 4 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f a b i n o f c o r n u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . . . . . . 4 9 5 S i m u l a t e d n o n — a e r a t e d s t o r a g e o f a b i n o f w h e a t u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 9 8 S i m u l a t e d a m b i e n t a e r a t i o n t o 1 5 ° C a n d s t o r a g e o f a b i n o f w h e a t u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . 5 0 0 S i m u l a t e d a m b i e n t a e r a t i o n t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f a b i n o f w h e a t b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0 1 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 5 ° C a n d s t o r a g e o f a b i n o f w h e a t u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . 5 0 3 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f a b i n o f w h e a t u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . 5 0 4 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a p e r i p h e r y r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 6 ° C b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . . 5 0 7 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a b u l k r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 3 ° C b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . . 5 1 1 - — . . x x v i i S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a b u l k r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 3 ° C b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . . S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C , r e c h i l l i n g t o 1 ( P C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a b u l k r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 3 ° C . . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C , r e c h i l l i n g t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a b u l k r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 3 ° C b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a b u l k r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 0 % : b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . . S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 5 C a n d s t o r a g e o f w h e a t w i t h a b u l k r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 7 ° C b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 . . . . . S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a c r i t i c a l n o d e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 3 ° C b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a c r i t i c a l n o d e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 7 ° C b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 3 ° C a n d s t o r a g e o f w h e a t w i t h a c r i t i c a l n o d e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 7 ° C b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 . S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h p a r t i a l r e c h i l l i n g a n d a c r i t i c a l n o d e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 7 ° C i n t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h p a r t i a l r e c h i l l i n g a n d a c r i t i c a l n o d e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 7 ° C i n t h e 1 9 8 8 - 8 9 s e a s o n S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 3 ° C a n d s t o r a g e o f w h e a t w i t h p a r t i a l r e c h i l l i n g a n d a c r i t i c a l n o d e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 7 ° C i n t h e 1 9 8 9 s e a s o n . S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 3 ° C a n d s t o r a g e o f w h e a t w i t h p a r t i a l r e c h i l l i n g a n d a c r i t i c a l n o d e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 7 ° C i n t h e 1 9 9 0 s e a s o n . A m b i e n t t e m p e r a t u r e s m e a s u r e d a t t h e s i t e o f t h e f i e l d t e s t t o c o m p a r e d t h e o f f i c i a l L a n s i n g w e a t h e r r e c o r d b e t w e e n F e b r u a r y 1 4 a n d A p r i l 2 0 , 1 9 9 1 . . 5 1 2 5 1 5 5 1 7 5 1 8 5 2 0 5 2 4 5 2 6 5 2 8 5 3 2 5 3 4 5 3 6 5 3 8 5 7 5 ” ? ? ? f i w o fl t u O E M 1 1 ’ i ‘ é j ‘ é m l fl g fi r . r a v z s s w s a e w y m 1 - 3 H W m u “ m a g U ’ l a ” r a y s - 3 ' 0 6 D e E a t i n g . 8 " a U t a L I S T O F S Y M B O L S s u r f a c e a r e a , m 2 f a c e a r e a o f h e a t t r a n s f e r c o i l s , m p e r f o r a t e d f l o o r a r e a , m 2 l e v e l g r a i n s u r f a c e a r e a , m 2 p l e n u m f l o o r a r e a , m 2 p l e n u m p e r i m e t e r s u r f a c e a r e a , m a l l o w a b l e g r a i n s t o r a g e t i m e , h r d i m e n s i o n l e s s f a c t o r i n h e a t c o n d u c t i o n e q u a t i o n d i m e n s i o n l e s s f a c t o r i n h e a t c o n d u c t i o n e q u a t i o n m e c h a n i c a l d a m a g e , % d r y m a t t e r l o s s , % d i m e n s i o n l e s s f a c t o r i n h e a t c o n d u c t i o n e q u a t i o n c h i l l e r r e f r i g e r a t i o n c y c l e l o s s f a c t o r , d e c i m a l r a d i a t i v e g r o u n d - t o - b i n s h a p e f a c t o r , d i m e n s i o n l e s s r a d i a t i v e s k y - t o - b i n s h a p e f a c t o r , d i m e n s i o n l e s s a b s o l u e h u m i d i t y , k g / k g a v e r a g e d a y d i f f u s e s o l a r r a d i a t i o n , W / m 2 a v e r a g e d a y t o t a l s o l a r r a d i a t i o n , W / m 2 h o u r l y b e a m s o l a r r a d i a t i o n , W / m 2 h o u r l y d i f f u s e s o l a r r a d i a t i o n , W / m 2 h o u r l y t o t a l s o l a r r a d i a t i o n , W / m 2 a v e r a g e d a y c l e a r n e s s i n d e x , d i m e n s i o n l e s s b e d d e p t h o f g r a i n p i l e , m m o i s t u r e c o n t e n t , d e c i m a l d r y b a s i s m o i s t u r e c o n t e n t , p e r c e n t w e t b a s i s e l e c t r i c a l f r e q u e n c y m u l t i p l i e r , d e c i m a l v a p o r p r e s s u r e , P a P r a n d t l n u m b e r , d i m e n s i o n l e s s a i r f l o w r a t e t h r o u g h g r a i n , n P / h a i r f l o w d e l i v e r e d b y c h i l l e r f a n , m 3 / h s o l a r c o l l e c t o r t i l t f a c t o r , d i m e n s i o n l e s s R e y n o l d s n u m b e r , d i m e n s i o n l e s s r e l a t i v e h u m i d i t y , d e c i m a l ( o r p e r c e n t ) t e m p e r a t u r e , ° C a m b i e n t t e m p e r a t u r e , ° C b i n h e a d s p a c e t e m p e r a t u r e , ° C c o n d e n s i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e , ° C e v a p o r a t i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e , ° C g r a i n s u r f a c e t e m p e r a t u r e , ° C d e e p g r o u n d t e m p e r a t u r e , ° C p e r f o r a t e d f l o o r t e m p e r a t u r e , ° C c o n d e n s e r o u t l e t a i r t e m p e r a t u r e , ° C b i n p l e n u m t e m p e r a t u r e , ° C p l e n u m p e r i m e t e r w a l l t e m p e r a t u r e , ° C r e f e r e n c e t i m e f o r d r y m a t t e r l o s s , h r s k y t e m p e r a t u r e , ° C 2 2 x x v i i i * ? P S U f 1 p r x x i x o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t , W / m fl w c , o r d i m e n s i o n l e s s f a c t o r i n h e a t c o n d u c t i o n e q u a t i o n o v e r a l l w e t h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t , W / m f / ( k J / k g ) o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t f r o m g r a i n s u r f a c e t o h e a d - s p a c e , W / m 2 / ° C o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t f r o m c o n c r e t e f l o o r p l e n u m , W / m 2 / ° C o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t f r o m p e r f o r a t e d f l o o r t o p l e n u m , W / m 2 / ° C o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t t h r o u g h p l e n u m p e r i m e t e r , W / m 2 / ° C r a d i a t i v e t o p l o s s c o e f f i c i e n t f r o m b i n r o o f , W / m 5 w c v e l o c i t y , m / s a i r v e l o c i t y t h r o u g h g r a i n , m 3 / s / m 2 b i n h e a d s p a c e v o l u m e , m 3 f a c e v e l o c i t y o n t o h e a t t r a n s f e r c o i l s , m / s p l e n u m v o l u m e , m 3 w i n d s p e e d , m / s c h i l l e r f a n p o w e r , k W c o m p r e s s o r c a p a c i t y , k W b i n h e a d s p a c e a i r e x c h a n g e , v o l u m e s / h o u r b i n p l e n u m a i r e x c h a n g e , v o l u m e s / h o u r c o m p r e s s o r f u n c t i o n p a r a m e t e r s , 1 = c o m p r e s s o r f u n c t i o n p a r a m e t e r s , i = s p e c i f i c h e a t , k J / k g / ° C c o m p r e s s o r f u n c t i o n p a r a m e t e r s , 1 = 1 , v o l u m e t r i c a i r h e a t c a p a c i t y , J / m % ” C b i n d i a m e t e r , m c h i l l e r c h a r a c t e r i s t i c c o m p r e s s o r f u n c t i o n , i c h i l l e r c h a r a c t e r i s t i c c o m p r e s s o r f u n c t i o n , i e n t h a l p y , k J / k g c o n d e n s e r o u t l e t a i r e n t h a l p y , k J / k g f i c t i t i o u s e n t h a l p y o f s a t u r a t e d a i r a t t h e e v a p o r a t i n g t e m p e r a t u r e , k J / k g l a t e n t h e a t o f v a p o r i z a t i o n , k J / k g c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t t o p g r a i n s u r f a c e b i n h e a d s p a c e , W / m fi m c c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t b i n r o o f t o b i n h e a d s p a c e , W / m 2 / ° C c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t s l o p e d b i n r o o f t o a m b i e n t a i r , W / m 2 / ° C c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t b o t t o m g r a i n s u r f a c e t o b i n p l e n u m , W / m 2 / ° C l i n e a r i z e d r a d i a t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t f o r b i n r o o f , W / m 2 / ° C c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t w a l l g r a i n s u r f a c e t o a m b i e n t a i r , W / n F / ° C t h e r m a l c o n d u c t i v i t y , W / m / W : d r y m a t t e r l o s s d a m a g e m u l t i p l i e r , d e c i m a l d r y m a t t e r l o s s m o i s t u r e m u l t i p l i e r , d e c i m a l d r y m a t t e r l o s s t e m p e r a t u r e m u l t i p l i e r , d e c i m a l I I I I : Q O x I Q \ H Q O H H " H < X N 5 1 8 5 3 5 5 5 \ 8 3 3 < > d g o c > < : b ¢ § ‘ “ o h z t n j x g 9 X X X d r y a i r m a s s f l o w r a t e t h r o u g h t h e c h i l l e r , k g / s e n e r g y , b e a m s o l a r r a d i a t i o n , W / m 2 d i f f u s e s o l a r r a d i a t i o n , W / m 2 h e a t f l o w p e r f o r a t e d f l o o r t o p l e n u m , W h e a t f l o w t o p g r a i n s u r f a c e t o b i n h e a d s p a c e , W h e a t f l o w c o n c r e t e f l o o r t o p l e n u m , W h e a t f l o w t h r o u g h p l e n u m p e r i m e t e r w a l l , W t o t a l t h e r m a l r a d i a t i o n , W / m 2 r a d i a t i v e h e a t e x c h a n g e g r o u n d a n d b i n , W / m 2 r a d i a t i v e h e a t e x c h a n g e b i n a n d s u r r o u n d i n g s , W / m 2 r a d i a t i v e h e a t e x c h a n g e s k y a n d b i n , W / m 2 h e a t f l o w b i n - r o o f t o h e a d - s p a c e , W h e a t f l o w d u e t o a i r e x c h a n g e i n b i n h e a d s p a c e , W h e a t f l o w d u e t o a i r e x c h a n g e i n b i n p l e n u m , W c h a r a c t e r i s t i c c o m p r e s s o r e v a p o r a t i n g c a p a c i t y , W c h a r a c t e r i s t i c c o m p r e s s o r c o n d e n s i n g c a p a c i t y , W r a d i a l p o s i t i o n i n t w o - d i m e n s i o n a l g r i d , m r a t i o o f h o u r l y t o t a l t o d a i l y t o t a l r a d i a t i o n , d e c i m a l b i n r o o f t h i c k n e s s , m s p e c i f i c a i r v o l u m e , m 3 / k g v e r t i c a l p o s i t i o n i n o n e - d i m e n s i o n a l g r i d , m v e r t i c a l p o s i t i o n i n t w o - d i m e n s i o n a l g r i d , m s t a t i c p r e s s u r e d r o p t h r o u g h g r a i n , P a s t a t i c p r e s s u r e d r o p p e r u n i t d e p t h o f g r a i n , P a / m l o g - m e a n t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e , ° C l o g - m e a n e n t h a l p y d i f f e r e n c e , k J / k g v e r t i c a l s p a c e s t e p i n o n e - d i m e n s i o n a l g r i d , m v e r t i c a l s p a c e s t e p i n t w o - d i m e n s i o n a l g r i d , m t i m e s t e p , 5 t h e r m a l d i f f u s i v i t y , m z / s l o n g - w a v e a b s o r p t i v i t y , d e c i m a l s h o r t - w a v e a b s o r p t i v i t y , d e c i m a l s l o p e o f r e c e i v i n g s u r f a c e , d e g r e e s s u r f a c e a z i m u t h a n g l e , d e g r e e s d e c l i n a t i o n , d e g r e e s p o r o s i t y , d e c i m a l e m i s s i v i t y , d e c i m a l a n g l e o f i n c i d e n c e , d e c i m a l , o r g r a i n t e m p e r a t u r e , ° C z e n i t h a n g l e o f t h e s u n , d e g r e e s k i n e m a t i c v i s c o s i t y , m Z / s d e n s i t y , k g / m 3 g r o u n d r e f l e c t a n c e , d e c i m a l t i m e , s g e o g r a p h i c l a t i t u d e o r b i n c i r c u m f e r e n c e a n g l e , d e g r e e s s u n s e t h o u r a n g l e , d e g r e e s c u r r e n t h o u r a n g l e , d e g r e e s S u p e r s c r i p t n t i m e s t e p S u b s c r i p t s . A E W I N G £ ‘ 3 0 O L L F L m W b e f o r e t h e c h i l l e r f a n c o n d e n s e r e v a p o r a t o r f a n r e h e a t e r a i r e q u i l i b r i u m v e r t i c a l c o o r d i n a t e r a d i a l c o o r d i n a t e i n i t i a l p r o d u c t v a p o r w a t e r e l e c t r i c a l b i n r o o f s a t u r a t e d a t m o s p h e r i c b e f o r e t h e e v a p o r a t o r b e f o r e t h e r e h e a t e r b e f o r e t h e c o n n e c t i n g d u c t a t t h e b i n i n l e t I N T R O D U C T I O N I n a m a j o r 1 9 8 9 s t u d y o n " E n h a n c i n g t h e Q u a l i t y o f U . S . G r a i n f o r I n t e r n a t i o n a l T r a d e " ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) t h e f o l l o w i n g m a i n c o n c l u s i o n s w e r e d r a w n : m o r e c o m p e t i t o r s e x i s t i n t h e i n t e r n a t i o n a l g r a i n m a r k e t n o w t h a n e v e r b e f o r e , a n d g r a i n q u a l i t y h a s b e c o m e a n e x t r e m e l y i m p o r t a n t c o m p e t i t i v e f a c t o r ° n o o t h e r c o u n t r y c a n o f f e r s u c h a w i d e r a n g e o f i n t r i n s i c d i f f e r e n c e s i n g r a i n s t o c u s t o m e r s t h a n t h e U n i t e d S t a t e s ' t h e p r e m i u m s e s t a b l i s h e d f o r g r a i n i n t h e U . S . A . a r e v i a t h e i n t e r a c t i o n o f s u p p l y a n d d e m a n d f o r m e a s u r a b l e q u a l i t y c h a r a c t e r i s t i c s - t h e p r o c e s s o f d r y i n g ( a n d c o o l i n g ) h a s a g r e a t e r i n f l u e n c e o n g r a i n q u a l i t y t h a n a l l o t h e r g r a i n - h a n d l i n g o p e r a t i o n s c o m b i n e d - a s w i t c h b y f a r m e r s f r o m n o n - b i n d r y i n g t o c o m b i n a t i o n d r y i n g ( i . e . h i g h - t e m p e r a t u r e n o n — b i n d r y i n g f o l l o w e d b y s l o w l o w - t e m p e r a t u r e / c h i l l e d - a i r i n — b i n d r y i n g ) w i l l s i g n i f i c a n t l y i m p r o v e t h e q u a l i t y o f U . S . c o r n - m a i n t a i n i n g l o w t e m p e r a t u r e - a n d m o i s t u r e - l e v e l s i n t h e g r a i n i s t h e m a i n w a y t o p r e s e r v e g r a i n q u a l i t y , a n d t o 2 p r e v e n t d a m a g e f r o m m o l d s a n d i n s e c t s . I n t h e 1 9 7 0 ’ s c o u n t r i e s r e p r e s e n t i n g o n e - t h i r d o f t h e w o r l d p o p u l a t i o n s u p p l i e d g r a i n t o t h e o t h e r t w o — t h i r d s o f t h e w o r l d . G r o w t h i n g r a i n - t r a d e w a s d y n a m i c . T o d a y , c o u n t r i e s r e p r e s e n t i n g t w o - t h i r d s o f t h e w o r l d p o p u l a t i o n s u p p l y g r a i n t o t h e o t h e r t h i r d o f t h e w o r l d . T h e g r o w t h i n t r a d e h a s b e c o m e s t a g n a n t . I n s u c h a c o m p e t i t i v e e n v i r o n m e n t , f o r e i g n b u y e r s o f U . S . g r a i n h a v e b e c o m e i n c r e a s i n g l y s e n s i t i v e a b o u t t h e q u a l i t y o f t h e g r a i n t h e y r e c e i v e . C o n c e r n w a s e x p r e s s e d d u r i n g t h e 1 9 8 5 a n d 1 9 9 0 d e b a t e s o f t h e F o o d S e c u r i t y A c t b e f o r e t h e U n i t e d S t a t e s C o n g r e s s o v e r t h e q u a l i t y o f U . S . g r a i n e x p o r t s . A c c u s a t i o n s w e r e l e v e l e d t h a t U . S . e l e v a t o r m a n a g e r s a n d g r a i n t r a d e r s a d u l t e r a t e d g r a i n s h i p p e d t o f o r e i g n b u y e r s . A s h a r p i n c r e a s e o c c u r r e d i n f o r e i g n c o m p l a i n t s c o n c e r n i n g q u a l i t y . U . S . t r a d e r s a n d h a n d l e r s a r g u e d t h a t t h e y h a d b e e n s h i p p i n g g r a i n a c c o r d i n g t o t h e U . S . g r a i n s t a n d a r d s , a n d t h a t m o s t b u y e r s c o m p l a i n e d o n l y i n o r d e r t o o b t a i n a h i g h e r g r a d e o f g r a i n a t a l o w e r p r i c e . T h e m a i n f o c u s o f t h e d e b a t e s c e n t e r e d o n t h e a d e q u a c y o f t h e g r a i n s t a n d a r d s , s o m e o f w h i c h w e r e d e v e l o p e d o v e r 7 0 y e a r s a g o . C r i t i c s a r g u e d t h a t t h e g r a i n s t a n d a r d s h a d n o t k e p t u p w i t h a c h a n g i n g w o r l d m a r k e t , a n d t h a t t h e y w e r e f r e q u e n t l y m i s u n d e r s t o o d b y f o r e i g n b u y e r s . i ‘ - . 3 I m p r o v i n g U . S . g r a i n q u a l i t y - o r e v e n t h e p e r c e p t i o n o f q u a l i t y - w i l l r e q u i r e m u c h m o r e t h a n c h a n g i n g t h e s t a n d a r d s . G r a i n i s v u l n e r a b l e t o q u a l i t y d e t e r i o r a t i o n a t e v e r y s t a g e o f t h e p r o d u c t i o n a n d m a r k e t i n g p r o c e s s . M a n y a s p e c t s o f t h e i n t e r a c t i o n s o f p r o d u c i n g , h a r v e s t i n g , s t o r i n g , h a n d l i n g , a n d t e s t i n g g r a i n n e e d t o b e b e t t e r u n d e r s t o o d b e f o r e p o s i t i v e c h a n g e s i n t h e s y s t e m c a n b e e x p e c t e d . O n e t e c h n o l o g y t h a t h a s b e e n s u c c e s s f u l l y u t i l i z e d t o p r e s e r v e g r a i n q u a l i t y d u r i n g s t o r a g e i s g r a i n c h i l l i n g . I t p e r m i t s t h e s h o r t - t o l o n g - t e r m s t o r a g e m a n a g e m e n t o f g r a i n i n d e p e n d e n t o f t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s . T h e c h i l l e d a e r a t i o n o f g r a i n h a s b e e n a p p l i e d c o m m e r c i a l l y i n o v e r 5 0 c o u n t r i e s d u r i n g t h e p a s t 3 0 y e a r s ( B r u n n e r 1 9 9 0 ) , b u t n o t t h e U n i t e d S t a t e s . I n 1 9 9 2 , o v e r 1 0 m i l l i o n m e t r i c t o n n e s ( M M T ) o f g r a i n a r e c o o l e d w i t h g r a i n c h i l l i n g s y s t e m s . C o m m o n l y , g r a i n i s c o o l e d i n - s i t u u s i n g c o n v e n t i o n a l a e r a t i o n s y s t e m s , w h i c h a r e a b l e t o l o w e r t h e t e m p e r a t u r e o f t h e s t o r e d g r a i n t o w i t h i n s e v e r a l d e g r e e s o f t h e m i n i m u m a m b i e n t t e m p e r a t u r e . I n c o n t r a s t , g r a i n c h i l l i n g i s d e f i n e d a s t h e c o o l i n g o f g r a i n i n d e p e n d e n t o f t h e m i n i m u m a m b i e n t t e m p e r a t u r e u s i n g a m e c h a n i c a l r e f r i g e r a t i o n s y s t e m . I n a m o b i l e g r a i n c h i l l i n g s y s t e m , a m b i e n t a i r i s d u c t e d o v e r a b a n k o f r e f r i g e r a t i o n c o i l s i n o r d e r t o d e c r e a s e t h e 4 a i r d r y a n d w e t b u l b t e m p e r a t u r e s ( s e e F i g u r e 1 . 1 ) . T h e c h i l l e d a i r d r y a n d w e t b u l b t e m p e r a t u r e s a r e s e t b y t h e o p e r a t o r . S i n c e g r a i n a b s o r b s m o i s t u r e a t h i g h h u m i d i t y l e v e l s , t h e c h i l l e d a i r i s r e h e a t e d t o t h e d e s i r e d 6 0 - 7 5 p e r c e n t r e l a t i v e h u m i d i t y r a n g e . W h e n t h e t r a i l i n g e d g e o f t h e c o o l i n g f r o n t e x i t s t h e t o p o f t h e p i l e , t h e c o o l i n g c y c l e i s c o m p l e t e d . T h e a b i l i t y t o c o n t r o l t h e b i n - i n l e t a i r t e m p e r a t u r e a n d h u m i d i t y t o t h e d e s i r e d v a l u e s , r e g a r d l e s s o f t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s , i s a d i s t i n c t i v e f e a t u r e o f a w e l l - d e s i g n e d g r a i n c h i l l i n g u n i t . A f t e r t h e i n i t i a l c o o l - d o w n , a r e c h i l l i n g c y c l e i s r u n p e r i o d i c a l l y i n o r d e r t o m a i n t a i n t h e g r a i n a t t h e d e s i r e d t e m p e r a t u r e . F i g u r e 1 . 2 s h o w s a t y p i c a l c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l e r , a n d T a b l e 1 . 1 s u m m a r i z e s i t s d e s i g n s p e c i f i c a t i o n s . A c o o p e r a t i v e r e s e a r c h p r o j e c t o n g r a i n c h i l l i n g , t h a t i s i n p a r t t h e b a s i s o f t h i s d i s s e r t a t i o n , h a s b e e n a t h r e e - y e a r e f f o r t ( b e g i n n i n g i n 1 9 8 8 ) b e t w e e n M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , E a s t L a n s i n g , M i c h i g a n , t h e U n i v e r s i t y o f H o h e n h e i m , S t u t t g a r t , G e r m a n y , a n d t h e S u l z e r - E s c h e r W y s s C o m p a n y , L i n d a u , G e r m a n y . O n e o f t h e g o a l s o f t h e p r o j e c t h a s b e e n t o e v a l u a t e t h e p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n o f c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l i n g i n t h e U n i t e d S t a t e s ’ g r a i n i n d u s t r y . U n d e r s t a n d i n g t h e s t r u c t u r e o f t h e i n d u s t r y - a n d t h e q u a l i t y p a r a m e t e r s i m p o r t a n t t o t h e i n d u s t r y a i d a c o m p a n y , s u c h a s S u l z e r - E s c h e r W y s s , t o e v a l u a t e t h e c o m m e r c i a l p o t e n t i a l o f r . _ _ , . . ' - l . - . ‘ . . - . . f " “ ” 3 3 ? 3 : 5 1 . 3 2 : W 3 ' : ‘ i ' . A ! . . ~ § § f , . . - . a . . l . J ‘ F i g u r e 1 . 1 S c h e m a t i c o f t h e g r a i n c h i l l i n g p r o c e s s u s i n g a m o b i l e g r a i n c h i l l e r c o n n e c t e d t o a n u p r i g h t g r a i n s t o r a g e s i l o ( S u l z e r U S A 1 9 9 1 ) . F i g u r e 1 . 2 T y p i c a l c o m m e r c i a l m o b i l e g r a i n c h i l l i n g u n i t ( S u l z e r U S A 1 9 9 1 ) . 7 g r a i n c h i l l i n g i n t h e U n i t e d S t a t e s . C o n s e q u e n t l y , t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e U . S . g r a i n p r o d u c t i o n , p r o c e s s i n g , a n d m a r k e t i n g s y s t e m i s d i s c u s s e d f i r s t , i n c l u d i n g t h e q u a l i t y s t a n d a r d s c u r r e n t l y i n u s e i n t h e U . S . g r a i n i n d u s t r y . T h e t e c h n i c a l a s p e c t s o f a p p l y i n g c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s i n t h e U . S . g r a i n i n d u s t r y a r e t h e m a i n f o c u s o f t h i s d i s s e r t a t i o n . T h e y w i l l b e e v a l u a t e d i n d e t a i l i n t h e r e m a i n i n g c h a p t e r s . T a b l e 1 . 1 T y p i c a l d e s i g n a n d o p e r a t i n g s p e c i f i c a t i o n s o f a c o m m e r c i a l ‘ g r a i n c h i l l i n g u n i t . C o o l i n g c a p a c i t y m a x i m u m 1 6 0 t / d a y a v e r a g e 9 5 - 1 1 0 t / d a y C o l d a i r f l o w r a t e a t 1 0 0 m m W . G . 5 , 0 5 0 n fi / h a t 3 0 0 m m W . G . 3 , 5 0 0 n P / h R e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y a t 3 0 ° C c o n d e n s i n g a n d 0 ° C e v a p o r a t i n g t e m p e r a t u r e 3 2 , 7 0 0 W C o n n e c t e d l o a d s c o m p r e s s o r 7 . 9 k W c o l d - a i r f a n 5 . 5 k W c o n d e n s e r f a n 0 . 5 5 k W t o t a l l o a d 1 3 . 0 k W fi i i a m a n u f a c h r e E E y S u I z e r - E s c i i e r W y s s , E i n E a u , G e r m a n y 1 . 1 U . S . C l i m a t e I n o r d e r t o f u l l y u n d e r s t a n d t h e p r o d u c t i o n o f g r a i n a n d s u b s e q u e n t p r o c e s s i n g p r o b l e m s i n t h e U n i t e d S t a t e s , a k n o w l e d g e o f t h e p r e v a l e n t c l i m a t i c c o n d i t i o n s i s n e c e s s a r y . F u r t h e r m o r e , t h e v a r i a t i o n o f t h e c l i m a t e p r e v a l e n t i n t h e U n i t e d S t a t e s i s i m p o r t a n t t o t h e p r o p e r s i z i n g o f t h e r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y o f a g r a i n c h i l l e r i n U . S . s t o r a g e a n d p r o c e s s i n g f a c i l i t i e s . T h e c l i m a t e o f t h e U n i t e d S t a t e s i s a c o n t i n e n t a l c l i m a t e . H o w e v e r , t h i s t e r m f a i l s t o d e s c r i b e t h e c l i m a t i c e x t r e m e s t h a t o c c u r t h r o u g h o u t t h e y e a r . B o t h h o t a n d c o l d t e m p e r a t u r e s a t a n y l o c a t i o n a r e d e t e r m i n e d b y t h e e a s e w i t h w h i c h a b n o r m a l l y c o l d a n d h o t a i r f l o w a c r o s s t h e c o n t i n e n t . T h e r a t e o f t h e m o v e m e n t o f t h e a i r f r o m a s o - c a l l e d m a j o r s o u r c e r e g i o n t o a p a r t i c u l a r l o c a t i o n a f f e c t s t h e e x t r e m e t e m p e r a t u r e s ( E c o d y n e 1 9 8 0 ) . F i g u r e s 1 . 3 a n d 1 . 4 s h o w m a j o r s o u r c e r e g i o n s f o r t h e t e m p e r a t u r e e x t r e m e s t h r o u g h o u t t h e U n i t e d S t a t e s . E x t r e m e c o l d t e m p e r a t u r e s a r e c a u s e d b y r a p i d m o v e m e n t t o a p a r t i c u l a r l o c a t i o n o f c o l d a i r w i t h i n a o n e - o r t w o - d a y p e r i o d f r o m t h e P o l a r s o u r c e r e g i o n . M o u n t a i n o u s t e r r a i n d o e s n o t p r e s e n t a p h y s i c a l b a r r i e r t o t h e s p r e a d o f c o l d a i r s i n c e i t r u n s f r o m N o r t h t o S o u t h , i . e . t h e C o n t i n e n t a l D i v i d e i n t h e W e s t e r n U n i t e d S t a t e s a n d t h e m o u n t a i n r a n g e i n t h e E a s t e r n p a r t o f t h e U n i t e d S t a t e s . F i g u r e 1 . 3 S o u r c e r e g i o n a n d t y p i c a l f l o w p a t t e r n t h a t p r o d u c e s t h e l o w t e m p e r a t u r e e x t r e m e t h r o u g h o u t t h e U n i t e d S t a t e s ( E c o d y n e 1 9 8 0 ) . ‘ S O U I C E R E G I O N F i g u r e 1 . 4 S o u r c e r e g i o n s a n d t y p i c a l f l o w p a t t e r n s w h i c h p r o d u c e t h e h i g h t e m p e r a t u r e e x t r e m e s t h r o u g h o u t t h e U n i t e d S t a t e s ( E c o d y n e 1 9 8 0 ) . - - 1 1 . 1 0 T h u s , c o l d a i r c a n f l o w w i t h e a s e f r o m t h e P o l a r r e g i o n d e e p i n t o t h e S o u t h e r n l a t i t u d e s o f t h e U n i t e d S t a t e s . S o u r c e r e g i o n s a n d t y p i c a l f l o w p a t t e r n s t h a t p r o d u c e h i g h t e m p e r a t u r e e x t r e m e s d e v e l o p i n t h e h o t a n d d r y d e s e r t r e g i o n o f t h e S o u t h w e s t , a n d t h e h o t a n d m o i s t G u l f r e g i o n o f t h e S o u t h . O n m o s t s u m m e r d a y s , a t m o s p h e r i c a i r f l o w s t o w a r d t h e d e s e r t r e g i o n o f t h e s o u t h w e s t e r n U n i t e d S t a t e s . T h e p r e v a l e n t a i r f l o w p a t t e r n s s p r e a d t h e h o t a n d d r y a i r a w a y f r o m t h e s o u r c e r e g i o n t o t h e n o r t h e a s t a c r o s s t h e c o n t i n e n t . T h e m a j o r s o u r c e r e g i o n f o r h i g h d r y - b u l b t e m p e r a t u r e s w i t h a h i g h m o i s t u r e c o n t e n t l i e s i n l a n d f r o m t h e G u l f o f M e x i c o a n d t h e A t l a n t i c O c e a n . W h e n m o i s t a i r , w h i c h h a s o r i g i n a t e d o v e r a w a r m o c e a n , i s p e r m i t t e d t o s t a g n a t e 1 0 0 t o 2 0 0 m i l e s i n l a n d , i t i n c r e a s e s t o h i g h e r t e m p e r a t u r e s a n d h u m i d i t i e s . T h e n o r t h w a r d f l o w o f t h i s a i r p r o d u c e s t h e h i g h e s t t e m p e r a t u r e s a n d h u m i d i t i e s , m a i n l y i n t h e e a s t e r n t h i r d o f t h e U n i t e d S t a t e s . T h e r e i s a z o n e i n t h e M i d d l e W e s t w h i c h c a n a l t e r n a t e f r o m y e a r t o y e a r d e p e n d i n g o n w h e t h e r h o t , d r y a i r m o v e s u p f r o m t h e d e s e r t s o u t h w e s t , o r h o t , m o i s t a i r f l o w s f r o m t h e G u l f s o u t h . T h e m e a n w e t - b u l b t e m p e r a t u r e s a n d w e t - b u l b d e p r e s s i o n s i n t h e U . S . A . f o r t h e m o n t h o f J u l y a r e s h o w n i n F i g u r e 1 . 5 ( A S A E 1 9 9 1 ) . T h e m a p s a r e b a s e d u p o n w e a t h e r r e c o r d s f r o m 1 2 7 U . S . s i t e s a v e r a g e d o v e r 2 1 y e a r s . T h e w e t - b u l b @ W E T - B U L B T E M P E R A T U R E S ' C I I I l u - I n o n m u m : ' : ( — ) s t u n a r m " . o r M r n u n n u : V I I s u m : ' : ( . . ) W E T - B U L B D E P R E S S I O N S ° C : : € i ‘ 4 : 5 § : £ ! i k \ ‘ \ @ g m n g i t “ : , I f ; a n I . m m I r v - l u l u . ‘ : 0 1 — ! u l v m l u o r « c a n n u n s u m n 1 m m - ‘ c i n ) F i g u r e 1 . 5 W e t - b u l b t e m p e r a t u r e s a n d w e t - b u l b d e p r e s s i o n s i n t h e U n i t e d S t a t e s i n t h e m o n t h o f J u l y ( A S A E 1 9 9 1 ) . 1 2 t e m p e r a t u r e a n d d e p r e s s i o n l i n e s a l l o w t h e e s t i m a t i o n o f t h e m e a n d r y - b u l b a n d r e l a t i v e h u m i d i t y v a l u e s a c r o s s t h e U n i t e d S t a t e s . F o r e x a m p l e , t h e m e a n w e t - b u l b t e m p e r a t u r e i n t h e P a n h a n d l e a r e a o f T e x a s i n J u l y i s 2 0 3 : ; t h e w e t - b u l b d e p r e s s i o n i s S T L T h i s y i e l d s a m e a n d r y - b u l b t e m p e r a t u r e o f 2 8 ° C a n d a m e a n r e l a t i v e h u m i d i t y o f 6 3 p e r c e n t . T h e s t a n d a r d d e v i a t i o n i s o l i n e s e s t i m a t e t h e s t a n d a r d d e v i a t i o n o f h o u r l y r e a d i n g s a b o u t t h e m o n t h l y m e a n . F o r e x a m p l e , i n J u l y i n t h e P a n h a n d l e o f T e x a s , t h e s t a n d a r d d e v i a t i o n i s L I L A s s u m i n g t h e v a r i a t i o n s a r e n o r m a l l y d i s t r i b u t e d , a b o u t 6 8 % o f t h e h o u r l y t e m p e r a t u r e r e a d i n g s w i l l b e w i t h i n o n e s t a n d a r d d e v i a t i o n o f Z O W Z , i . e . b e t w e e n 1 5 a n d 2 5 ° C . 1 . 2 U . S . G r a i n P r o d u c t i o n T h e U n i t e d S t a t e s ’ g r a i n i n d u s t r y h a s s e v e r a l c h a r a c t e r i s t i c s t h a t m a k e i t a u n i g p e p r o d u c e r i n t h e w o r l d ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 b ) . F i r s t , i t h a s t h e p r o d u c t i v e a n d d i s t r i b u t i o n a l c a p a b i l i t y t o m e e t p r a c t i c a l l y a n y d e m a n d f o r g r a i n . S e c o n d , t h e U n i t e d S t a t e s p r o d u c e s e v e r y t y p e o f g r a i n . T h i r d , a b u y e r c a n p u r c h a s e n e a r l y a n y t y p e o f g r a i n a t a n y t i m e o f t h e y e a r . F o u r t h , g r a i n c a n b e m o v e d f r o m f a r m t o t e r m i n a l t o b u y e r v e r y e f f i c i e n t l y b e c a u s e o f t h e 1 3 e x t e n s i v e i n t e r s t a t e h i g h w a y s y s t e m , r a i l s y s t e m , a n d w a t e r w a y s , a n d b e c a u s e o f t h e h i g h - v o l u m e , h i g h - s p e e d e l e v a t o r f a c i l i t i e s . G r a i n s a r e c a t e g o r i z e d i n t h e U n i t e d S t a t e s a c c o r d i n g t o p r i m a r y u t i l i z a t i o n . T h e f e e d g r a i n s ( c o r n , s o r g h u m , b a r l e y , a n d o a t s ) l e a d a l l c r o p s i n t e r m s o f v a l u e a n d a c r e s ; t h e i r 1 9 8 8 v a l u e t o t a l e d $ 1 5 . 3 b i l l i o n , o r 2 2 p e r c e n t o f t h e t o t a l U . S . c r o p v a l u e ( U S D A 1 9 9 0 d ) . T h i r t y - t h r e e p e r c e n t o f t h e c u l t i v a t e d c r o p a c r e a g e c o n s i s t s o f f e e d g r a i n s . D o m e s t i c u s e a c c o u n t s f o r 7 3 p e r c e n t o f t h e t o t a l d i s a p p e a r a n c e , m a i n l y f o r l i v e s t o c k a n d p o u l t r y . F o o d , s e e d , a n d i n d u s t r i a l u s e c l a i m t h e r e m a i n i n g s h a r e . P r o d u c t s s u c h a s e t h a n o l , h i g h - f r u c t o s e c o r n s y r u p , b a r l e y m a l t , o a t s b r a n , a n d o t h e r f o o d a n d b e v e r a g e i t e m s a r e f o r i n d u s t r i a l u s a g e . T h e e x p o r t o f f e e d g r a i n s c l a i m s 2 7 p e r c e n t a n d c o n s i s t s p r i m a r i l y o f c o r n , s o r g h u m , a n d b a r l e y . T h e p r i n c i p a l f o o d g r a i n s a r e w h e a t a n d r i c e ( U S D A 1 9 9 0 a , 1 9 9 0 c ) . W h e a t i s t h e f o u r t h l e a d i n g f i e l d c r o p p r o d u c e d i n t h e U n i t e d S t a t e s i n t e r m s o f v a l u e o f p r o d u c t i o n . O n l y c o r n , h a y , a n d s o y b e a n s a r e m o r e v a l u a b l e . I n 1 9 8 7 / 8 8 , t h e v a l u e o f w h e a t w a s $ 5 . 4 b i l l i o n , o r 8 % o f t h e t o t a l U . S . f i e l d c r o p v a l u e . W h e a t i s m a i n l y u s e d f o r f o o d c o n s u m p t i o n , b o t h i n t h e U n i t e d S t a t e s a n d t h r o u g h o u t t h e w o r l d . R i c e r a n k s n i n t h a m o n g m a j o r U . S . f i e l d c r o p s i n 1 4 t e r m s o f v a l u e , i . e . a b o u t 2 % o f t h e v a l u e o f U . S . f i e l d c r o p s , o r a b o u t $ 1 . 2 b i l l i o n . T h e U n i t e d S t a t e s s u p p l i e s a b o u t 1 9 % o f t h e w o r l d ’ s r i c e e x p o r t s . T h e s o y b e a n i n d u s t r y i s o n e o f t h e w o r l d ’ s f a s t e s t g r o w i n g a g r i c u l t u r a l s e c t o r s ( U S D A 1 9 9 0 b ) . W i t h a n e s t i m a t e d f a r m v a l u e o f $ 1 1 . 4 b i l l i o n i n 1 9 8 8 / 8 9 , s o y b e a n s a r e s e c o n d o n l y t o c o r n i n p r o d u c t i o n v a l u e i n t h e U n i t e d S t a t e s . T h e p r i m a r y d e m a n d f o r s o y b e a n s i s f o r m e a l a n d o i l . S o y b e a n a n d s o y b e a n — p r o d u c t e x p o r t s a v e r a g e d $ 6 . 2 b i l l i o n o v e r t h e p a s t f e w y e a r s . P r o d u c t i o n t r e n d s i n t h e U n i t e d S t a t e s f o r t h e t h r e e p r i m a r y g r a i n s - w h e a t , c o r n , a n d s o y b e a n s - f r o m 1 9 7 1 t o 1 9 8 6 a r e s h o w n i n T a b l e 1 . 2 . A n n u a l w h e a t p r o d u c t i o n h a s i n c r e a s e d b y 2 9 p e r c e n t s i n c e 1 9 7 1 , p e a k i n g a t 2 , 7 8 5 m i l l i o n b u s h e l s ( 8 0 m i l l i o n t o n n e s ) i n 1 9 8 1 . T h e 1 9 9 1 U . S . c r o p f o r e c a s t p u b l i s h e d b y t h e U . S . D e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r e ( U S D A ) p r e d i c t s a w h e a t h a r v e s t o f 5 2 6 m i l l i o n b u s h e l s ( 1 5 m i l l i o n t o n n e s ) ( T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l 1 9 9 1 ) . T h e a n n u a l c o r n p r o d u c t i o n p e a k e d a t 8 , 2 3 5 m i l l i o n b u s h e l s ( 2 0 6 m i l l i o n t o n n e s ) i n 1 9 8 2 . T h e 1 9 9 1 U . S . c r o p i s f o r e c a s t t o b e 7 , 4 9 0 m i l l i o n b u s h e l s ( 1 8 7 m i l l i o n t o n n e s ) o f c o r n ( T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l 1 9 9 1 ) . E x c e p t f o r 1 9 8 3 , w h e n t h e p r o d u c t i o n w a s r e d u c e d d r a s t i c a l l y t h r o u g h g o v e r n m e n t p r o g r a m s , a n d f o r 1 9 8 8 , w h e n a s e v e r e d r o u g h t r e d u c e d t h e h a r v e s t , U . S . c o r n 1 5 p r o d u c t i o n h a s b e e n f a i r l y c o n s t a n t i n t h e 1 9 8 0 ’ s . S o y b e a n p r o d u c t i o n h a s i n c r e a s e d b y 7 1 p e r c e n t s i n c e 1 9 7 1 , p e a k i n g a t 2 , 2 6 8 m i l l i o n b u s h e l s ( 6 5 m i l l i o n t o n n e s ) i n 1 9 7 9 . T h e h a r v e s t o f s o y b e a n s i s e s t i m a t e d a t 1 , 9 6 0 m i l l i o n b u s h e l s ( 5 6 m i l l i o n t o n n e s ) i n t h e 1 9 9 1 c r o p f o r e c a s t ( T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l 1 9 9 1 ) , w h i c h w o u l d b e t h e f i f t h l a r g e s t o n r e c o r d . T h e r e a r e f i v e m a r k e t c l a s s e s o f w h e a t i n t h e U n i t e d S t a t e s : h a r d r e d w i n t e r ( a b o u t 4 8 % o f t h e t o t a l w h e a t p r o d u c t i o n ) , s o f t r e d w i n t e r ( 1 7 % ) , h a r d r e d s p r i n g ( 2 0 % ) , w h i t e ( 1 0 % ) , a n d d u r u m ( 4 % ) . F i g u r e 1 . 6 s h o w s t h e g e n e r a l a r e a s w h e r e t h e v a r i o u s t y p e s o f w h e a t a r e g r o w n . F o r t y - t w o s t a t e s p r o d u c e w h e a t ; h o w e v e r , a l m o s t 4 2 p e r c e n t o f t h e U . S . w h e a t i s g r o w n i n f i v e S t a t e s - K a n s a s , O k l a h o m a , T e x a s , N e b r a s k a , Y e a r W h e a t S o y b e a n s C o r n 1 9 7 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 6 1 8 6 1 . 1 7 6 . 1 5 . 6 4 1 9 1 9 7 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 5 4 6 2 1 . 2 7 9 6 5 . 5 7 3 9 1 9 7 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 , 1 7 0 . 8 1 , 5 4 7 . 5 5 . 6 4 7 9 1 9 7 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 , 7 8 1 . 9 1 , 2 1 6 . 3 4 , 7 0 1 . 4 1 9 7 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 1 2 6 9 1 , 5 4 7 . 4 5 . 8 2 9 0 1 9 7 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 1 4 9 8 1 2 8 7 . 6 6 . 2 6 9 4 1 9 7 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 0 4 5 9 1 . 7 6 7 9 6 , 4 2 5 . 5 1 9 7 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 , 7 7 5 . 5 1 . 8 6 9 0 7 . 0 8 1 9 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 1 3 4 1 2 . 2 6 9 0 7 9 3 8 . 8 1 9 8 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 3 8 0 9 1 , 7 9 8 . 0 6 , 6 4 4 . 8 1 9 8 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 7 8 5 4 1 9 8 9 . 0 9 2 0 1 . 6 1 9 8 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 7 6 5 0 2 . 1 9 0 0 9 2 3 5 . 1 1 9 8 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 4 1 9 8 1 , 6 3 6 . 0 4 , 1 7 4 . 7 1 9 8 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 5 9 4 8 1 , 8 6 1 . 0 7 . 6 7 4 9 1 9 8 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 4 2 5 1 2 . 0 9 9 0 8 . 8 7 6 . ? 1 9 8 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 0 8 6 8 1 9 4 0 . 0 8 . 2 5 2 9 1 9 8 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 . 1 0 5 0 1 9 0 5 . 0 7 . 0 6 4 9 1 9 8 8 ' . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 8 2 1 0 1 . 4 7 2 9 4 . 4 6 2 9 T a b l e 1 . 2 U . S . w h e a t , c o r n , a n d s o y b e a n p r o d u c t i o n b e t w e e n 1 9 7 1 a n d 1 9 8 8 ( i n m i l l i o n s o f b u s h e l s ) ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . 1 6 d w h e e t e r e m h m U n i t e d fl e t e e T h e n e e N i c e n e t h e g e n e r e l e r e e e I n M t fl e m u u e o t m e e t u e m F i g u r e 1 . 6 W h e a t - p r o d u c i n g a r e a s ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . i n t h e U n i t e d S t a t e s 1 7 a n d C o l o r a d o , w h i c h p r o d u c e H a r d R e d W i n t e r w h e a t , t h e m a j o r t y p e g r o w n i n t h e U n i t e d S t a t e s . A b o u t 2 5 p e r c e n t o f t h e w h e a t p r o d u c e d i n t h e U . S . i s g r o w n i n N o r t h a n d S o u t h D a k o t a , M i n n e s o t a , a n d M o n t a n a , w h i c h p r i m a r i l y p r o d u c e H a r d R e d S p r i n g w h e a t . D u r u m w h e a t i s g r o w n m a i n l y i n N o r t h D a k o t a , M b n t a n a a n d C a l i f o r n i a ; a n d w h i t e w h e a t i s g r o w n m a i n l y i n t h e P a c i f i c N o r t h w e s t , i . e . W a s h i n g t o n , O r e g o n a n d I d a h o . S o f t R e d W i n t e r w h e a t i s g r o w n f r o m M i s s o u r i t o O h i o a n d i n t h e A t l a n t i c S t a t e s . T h e h a r v e s t t i m e f o r w i n t e r w h e a t i n t h e p r i n c i p a l a r e a s o f t h e U n i t e d S t a t e s i s s h o w n i n F i g u r e 1 . 7 , a n d r a n g e s f r o m l a t e s p r i n g t o a f t e r J u l y 1 5 . F i g u r e 1 . 8 s h o w s t h e p r i n c i p a l c o r n g r o w i n g a r e a s i n t h e U n i t e d S t a t e s a n d t h e i r a p p r o x i m a t e h a r v e s t i n g p e r i o d . H a r v e s t i n g t a k e s p l a c e b e t w e e n l a t e s u m m e r a n d t h e m i d d l e o f f a l l . C o r n i s p r o d u c e d i n 4 7 S t a t e s . T h e s i x C o r n B e l t S t a t e s - I o w a , I l l i n o i s , I n d i a n a , N e b r a s k a , M i n n e s o t a , a n d O h i o - p r o d u c e d a b o u t 7 0 p e r c e n t o f t h e 1 9 8 5 c o r n c r o p . C o r n p r o d u c t i o n i n r e c e n t y e a r s h a s i n c r e a s e d i n o t h e r p a r t s o f t h e c o u n t r y a s a r e s u l t o f t h e a v a i l a b i l i t y o f n e w , s h o r t - s e a s o n h y b r i d s e e d c o r n a n d g o v e r n m e n t - s u p p o r t p r o g r a m s . S o y b e a n s a r e p r o d u c e d i n 2 9 S t a t e s . S i x a c c o u n t f o r a l m o s t t w o - t h i r d s o f t h e o u t p u t : I l l i n o i s , I n d i a n a , M i s s o u r i , O h i o , a n d M i n n e s o t a . I l l i n o i s a n d I o w a a r e t h e d o m i n a n t I l t l i / / / / / . ’ . _ I / I / I l - I l fl ‘ m e o w - 0 ' . ‘ w - “ m m i n \ ‘ 3 3 : 1 “ , ~ J r F i g u r e 1 . 7 H a r v e s t d a t e s o f w i n t e r w h e a t i n t h e U n i t e d S t a t e s ( M A D A 1 9 8 9 ) . 0 : ! D M n : o n I 0 F i g u r e 1 . 9 H a r v e s t d a t e s o f s o y b e a n s i n t h e U n i t e d S t a t e s ( M A D A 1 9 8 9 ) . 1 9 p r o d u c e r s , i . e . t h e y a c c o u n t e d f o r 3 3 p e r c e n t o f t h e 1 9 8 5 c r o p . F i g u r e 1 . 9 s h o w s t h e p r i n c i p a l g r o w i n g a r e a s i n t h e U n i t e d S t a t e s a n d t h e r e s p e c t i v e h a r v e s t i n g t i m e s b e t w e e n e a r l y a n d l a t e f a l l . T h r e e c l a s s e s o f r i c e a r e p r o d u c e d i n t h e U n i t e d S t a t e s - l o n g , m e d i u m , a n d s h o r t g r a i n - w i t h l o n g g r a i n p r e d o m i n a n t . T h e b u l k o f t h e r i c e c r o p i s p r o d u c e d i n f i v e S t a t e s : A r k a n s a s , L o u i s i a n a , M i s s i s s i p p i , T e x a s a n d C a l i f o r n i a . T h e U n i t e d S t a t e s , t o g e t h e r w i t h C a n a d a , i s o n e o f t h e m a j o r g r a i n p r o d u c i n g a r e a s i n t h e w o r l d . T a b l e 1 . 3 l i s t s t h e 1 9 8 6 p r o d u c t i o n b y a r e a o f t h e p r i n c i p a l g r a i n c r o p s i n t h e w o r l d . N o r t h A m e r i c a i s t h e l a r g e s t p r o d u c e r o f c o r n a n d s o r g h u m , r a n k s s e c o n d i n t h e p r o d u c t i o n o f r i c e a n d t h i r d i n t h e p r o d u c t i o n o f w h e a t . O n l y A s i a p r o d u c e s m o r e t o t a l g r a i n . N o r t h A m e r i c a i s t h e l a r g e s t e x p o r t e r o f w h e a t ( s e e T a b l e 1 . 4 ) , w i t h m o s t o f t h e c r o p g o i n g t o t h e U S S R a n d t h e F a r - E a s t . I n 1 9 8 5 , t h e U . S . A . e x p o r t e d a l m o s t 5 0 p e r c e n t o f t h e t o t a l a m o u n t o f c o r n t r a d e d w o r l d - w i d e , m a i n l y t o J a p a n a n d t h e U S S R i n 1 9 8 5 ( s e e T a b l e 1 . 5 ) . T h e w o r l d s u p p l y o f w h e a t a n d f e e d g r a i n ( i . e . c o r n a n d s o r g h u m ) , a n d t h e i r u t i l i z a t i o n a n d s t o c k s i n 1 9 8 6 a n d 1 9 8 8 , a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e 1 . 6 . A t t h e b e g i n n i n g o f t h e h a r v e s t , a b o u t 2 0 - 3 0 p e r c e n t o f t h e w o r l d - w i d e a v a i l a b l e 2 0 w h e a t i s s t o r e d i n t h e U . S . A . , a n d a b o u t 6 0 - 6 5 p e r c e n t o f t h e c o r n . p r i n c i p a l s t o r e r o f g r a i n s i n t h e w o r l d . I n o t h e r w o r d s , t h e U n i t e d S t a t e s i s t h e T h e i n f o r m a t i o n c o n t a i n e d i n t h i s s e c t i o n f u r n i s h e s p r o o f o f t h e i m p o r t a n c e o f t h e p r o d u c t i o n a n d t h e s u b s e q u e n t s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s i n N o r t h A m e r i c a . T h e t e c h n i q u e o f g r a i n - c h i l l i n g c a n p r o v i d e a n e s s e n t i a l l i n k b e t w e e n t h e p r o d u c t i o n a n d p o s t - h a r v e s t p r o c e s s i n g p h a s e f o r c e r e a l g r a i n s . T a b l e 1 . 3 W o r l d p r o d u c t i o n o f c e r e a l c r o p s b y r e g i o n i n m i l l i o n m e t r i c t o n n e s ( M T ) i n 1 9 8 6 ( F A Q 1 9 8 7 ) . A r e a W h e a t R i c e C o r n S o r q u m M i l l e t B a r l e y O t h e r T o t a l A f r i c a 1 1 . 6 9 . 8 3 0 . 8 1 4 . 3 1 1 . 8 6 . 3 0 . 3 8 4 . 9 N . A m e r i c a 9 3 . 5 9 8 . 3 2 3 1 . 3 3 0 . 4 0 . 0 2 8 . 7 1 0 . 8 4 0 3 . 0 S . A m e r i c a 1 6 . 8 1 5 . 3 3 8 . 2 6 . 2 0 . 1 0 . 8 1 . 0 7 8 . 4 A s i a 1 8 9 . 6 4 3 4 . 1 9 9 . 7 1 7 . 4 1 5 . 3 1 8 . 7 2 . 5 7 7 7 . 3 A u s t r a l i a 1 6 . 7 0 . 7 0 . 2 1 . 4 0 . 0 4 3 . 5 1 . 7 2 4 . 2 E u r o p e 1 1 5 . 8 2 . 2 6 8 . 0 0 . 4 0 . 0 3 7 0 . 3 2 7 . 1 2 8 3 . 8 U S S R 9 2 . 3 2 . 6 1 2 . 5 0 . 1 2 . 4 5 3 . 9 3 7 . 2 2 0 1 . 0 W o r l d 5 3 6 . 5 4 7 3 . 1 4 8 0 . 9 7 0 . 2 2 9 . 7 1 8 2 . 7 8 0 . 5 1 8 5 3 . 6 N O L B : O t h e r 1 : e a t : a n d r y e _ ; 1 2 1 i T a b l e 1 . 4 . T h e s t r u c t u r e o f t h e w o r l d w h e a t i I t r a d e i n 1 9 8 5 i n m i l l i o n m e t r i c I t o n n e s ( M M T ) , a n d a s a p e r c e n t a g e o f e x p o r t a n d i m p o r t t r a d e ( U h l m a n n 1 9 8 8 ) . L - . L , l i - _ . - . . _ i _ _ _ . . T o t a l T r a d e ( M M T ) 8 4 . 4 r — — - - — - — - ~ - - _ - — ~ — ~ W - - - E x p o r t ( % ) 1 0 0 . 0 1 1 3 c 1 6 . 9 I U S A 2 9 . 6 I C a n a d a 1 9 . 9 1 A u s t r a l i a 1 9 . 1 i A r g e n t i n a 7 . 3 I : I m p o r t ( 9 ) 1 0 0 . 0 | J W . E u r o p e 4 . 3 . E . E u r o p e 3 . 4 fl U S S R 1 9 . 4 H F a r E a s t ‘ 1 7 . 3 H A f r i c a 1 4 . 8 n S . A m e r i c a 1 1 . 3 C h i n a 8 . 1 M i d d l e E a s t 1 0 . 3 H ' T n E i a , P a f i s f a n , E a n g I a a e s , a i w a n , n o n e 5 1 a , J a p a n 2 2 T a b l e 1 . 5 ' T h e s t r u c t u r e o f t h e w o r l d f e e d g r a i n ‘ t r a d e i n 1 9 8 5 i n m i l l i o n m e t r i c t o n n e s ( M M T ) , a n d a s a p e r c e n t a g e o f e x p o r t a n d i m p o r t t r a d e ( U h l m a n n 1 9 8 8 ) . T o t a l T r a d e ( M M T ) 8 8 . 4 E x p o r t ( 8 ) 1 0 0 . 0 E C 1 0 . 0 U S A 4 5 . 3 C a n a d a 4 . 9 A u s t r a l i a 6 . 6 A r g e n t i n a 1 1 . 1 T h a i l a n d 4 . 7 S . A f r i c a 1 . 3 I m p o r t ( 8 ) 1 0 0 . 0 W . E u r o p e 9 . 7 E . E u r o p e 6 . 4 U S S R 1 5 . 0 J a p a n 2 6 . 0 S a u d i - A r a b i a 8 . 7 c o r n , s o r g h u m , o a t s , r y e , r e e d - b a r l e y 2 3 T a b l e 1 . . 6 W o r l d w h e a t a n d f e e d g r a i n s u p p l y , u t i l i z a t i o n a n d s t o c k s i n m i l l i o n m e t r i c t o n n e s ( M M T ) i n 1 9 8 6 a n d 1 9 8 8 ( N G F A 1 9 8 8 ) . W h e a t F e e d g r a i n 1 9 8 6 1 9 8 8 = = - - - - = = B e g i n n i n g S t o c k s U n i t e d S t a t e s 5 1 . 8 3 4 . 6 1 2 6 . 9 1 3 8 . 1 N o n - U . S . 1 1 6 . 3 1 1 1 . 3 8 0 . 7 7 5 . 9 W o r l d T o t a l 1 6 8 . 2 1 4 5 . 7 2 0 7 . 6 2 1 4 . 0 P r o d u c t i o n U n i t e d S t a t e s 5 6 . 9 4 9 . 3 2 5 2 . 8 1 3 6 . 7 N o n - U . S . 4 7 2 . 8 4 5 5 . 4 5 8 1 . 2 5 7 3 . 9 W o r l d T o t a l 5 2 9 . 7 5 0 4 . 6 8 3 4 . 0 7 1 0 . 7 T o t a l S u p p l y ‘ U n i t e d S t a t e s 1 0 8 . 7 8 3 . 8 3 7 0 . 7 2 7 4 . 8 N o n - U . S . 5 8 9 . 1 5 6 6 . 7 6 6 1 . 9 6 4 9 . 8 W o r l d T o t a l 6 9 7 . 9 6 5 0 . 3 1 0 4 1 . 6 9 2 4 . 7 U t i l i z a t i o n U n i t e d S t a t e s 3 2 . 5 3 0 . 1 1 8 1 . 6 1 6 9 . 5 N o n - U . S . 4 9 0 . 0 5 0 2 . 9 6 2 7 . 7 6 3 0 . 3 W o r l d T o t a l 5 2 2 . 5 5 3 3 . 0 8 0 9 . 3 7 9 9 . 8 E n d i n g S t o c k s U n i t e d S t a t e s 4 9 . 6 1 4 . 6 1 5 2 . 6 5 8 . 6 N o n - U . S . 1 2 5 . 8 1 0 2 . 7 7 9 . 8 6 5 . 7 W o r l d T o t a l 1 7 5 . 3 1 1 7 . 3 2 3 2 . 2 1 2 4 . 4 ' E E I o r e I m p o r t s 2 4 1 . 3 0 . 8 . G r a i n S t o r a g e 1 . 3 . 1 F a c i l i t i e s a n d C a p a c i t i e s T h e a n n u a l s u r p l u s o f U . S . g r a i n s m e a n s t h a t s t o r a g e i s r e q u i r e d f o r c e r t a i n p e r i o d s o f t i m e . G r a i n i s a p e r i s h a b l e c o m m o d i t y w i t h a f i n i t e s a f e - s t o r a g e p e r i o d . S t o r a g e c a n m a i n t a i n g r a i n q u a l i t y , b u t c a n n o t i m p r o v e i t . T h e t o t a l U . S . g r a i n s t o r a g e c a p a c i t y i n 1 9 8 7 w a s a p p r o x i m a t e l y 2 3 , 0 0 0 m i l l i o n b u s h e l s ( 5 7 5 M M T ) , o f w h i c h a b o u t 1 4 , 0 0 0 m i l l i o n b u s h e l s ( 3 5 0 M M T ) w a s o n - f a r m s t o r a g e a n d a b o u t 9 , 0 0 0 m i l l i o n ( 2 2 5 M M T ) w a s c o n s i d e r e d o f f - f a r m ( i . e . c o m m e r c i a l ) s t o r a g e ( A n o n 1 9 9 0 b ) . T h e 1 9 9 1 U S D A c r o p r e p o r t f o r e c a s t s t h e s t o c k p i l e o f c o r n t o e x c e e d 1 , 2 8 0 m i l l i o n b u s h e l s ( 3 2 M M T ) , a d e c r e a s e o f a b o u t f o u r p e r c e n t c o m p a r e d t o t h e p r e v i o u s y e a r ( T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l 1 9 9 1 ) . T h e U . S . w h e a t s t o c k p i l e i s p r e d i c t e d t o r e a c h 5 1 4 m i l l i o n b u s h e l s ( 1 5 M M T ) , t h e t i g h t e s t s i n c e 1 9 7 5 ; a n d s o y b e a n s t o c k p i l e s a r e p r e d i c t e d t o r e a c h 3 1 5 m i l l i o n b u s h e l s ( 9 M M T ) ( T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l 1 9 9 1 ) . T h e s e f i g u r e s i m p l y t h a t o n l y a b o u t 2 0 p e r c e n t o f t h e a v a i l a b l e U . S . s t o r a g e c a p a c i t y w i l l b e u s e d b y t h e c u r r e n t s t o c k s ; i n 1 9 8 6 o v e r 4 0 p e r c e n t o f t h e s t o r a g e c a p a c i t y w a s u s e d . T h e 1 9 9 0 N o r t h A m e r i c a n G r a i n Y e a r b o o k l i s t s t h e m a j o r g r a i n 2 5 c o m p a n i e s a n d c o o p e r a t i v e s i n t h e U n i t e d S t a t e s a n d t h e i r c o r p o r a t e g r a i n s t o r a g e c a p a c i t i e s ( A n o n 1 9 9 0 b ) . T o b e a m o n g t h e t o p 1 0 0 , a c o m p a n y m u s t h a v e m o r e t h a n o n e f a c i l i t y a n d m o r e t h a n 6 . 5 m i l l i o n b u s h e l s ( 1 6 2 , 5 0 0 M T ) o f s t o r a g e c a p a c i t y . T h e s t o r a g e c a p a c i t y o f t h e t o p 1 0 0 g r a i n c o m p a n i e s i n t h e U n i t e d S t a t e s i n 1 9 9 0 t o t a l e d o v e r 3 , 4 6 7 m i l l i o n b u s h e l s ( 8 7 M M T ) , a n i n c r e a s e o f 3 . 6 m i l l i o n b u s h e l s ( 9 0 , 0 0 0 M T ) c o m p a r e d t o 1 9 8 9 . [ C a n a d i a n c o m p a n i e s a n d c o o p e r a t i v e s a c c o u n t f o r 4 0 5 m i l l i o n b u s h e l s ( 1 0 M M T ) o f t h e c a p a c i t y . ] I n 1 9 8 9 , t h e m a j o r N o r t h A m e r i c a n g r a i n c o m p a n i e s o p e r a t e d 3 , 5 4 0 g r a i n s t o r a g e f a c i l i t i e s , a d e c r e a s e o f 3 9 4 c o m p a r e d t o 1 9 8 8 . A b r e a k d o w n f o r t h e U . S . A . s h o w s 5 8 p o r t - , 1 9 6 r i v e r - , 2 6 7 t e r m i n a l - , 2 4 3 s u b t e r m i n a l - a n d 1 , 1 7 9 c o u n t r y e l e v a t o r f a c i l i t i e s ; [ a n d f o r C a n a d a 2 9 p o r t - , 6 t e r m i n a l - , 1 , 5 5 4 c o u n t r y e l e v a t o r - a n d 8 s t o r a g e f a c i l i t i e s a t p r o c e s s i n g p l a n t s . ] T a b l e 1 . 7 l i s t s t h e t o p a n d b o t t o m t e n l a r g e s t c o m m e r c i a l g r a i n h a n d l i n g a n d s t o r a g e c o m p a n i e s i n N o r t h A m e r i c a w i t h t h e i r t o t a l n u m b e r o f f a c i l i t i e s a n d c a p a c i t i e s i n 1 9 8 9 ( A n o n 1 9 9 0 b ) . T h e a v e r a g e s i z e o f t h e T o p - 1 0 f a c i l i t i e s r a n g e f r o m 2 5 0 , 0 0 0 t o 9 . 7 m i l l i o n b u s h e l s ( 6 , 2 5 0 t o 2 4 2 , 5 0 0 M T ) , w h i l e t h e a v e r a g e s i z e o f t h e B o t t o m - 1 0 r a n g e f r o m 1 8 0 , 0 0 0 t o 2 . 5 m i l l i o n b u s h e l s ( 4 , 5 0 0 t o 6 2 , 5 0 0 M T ) . 2 6 T a b l e 1 . 7 T h e t o p a n d b o t t o m 1 0 c o m m e r c i a l g r a i n h a n d l i n g a n d s t o r a g e c o m p a n i e s i n N o r t h A m e r i c a w i t h t h e t o t a l n u m b e r o f f a c i l i t i e s o w n e d a n d t o t a l s t o r a g e c a p a c i t y ( i n m i l l i o n b u s h e l s ) i n 1 9 8 9 ( A n o n 1 9 9 0 b ) . R a n k C o m p a n y F a c i l i t i e s S t o r a g e 1 C a r g i l l 2 3 4 3 4 0 2 P e a v e y 1 0 3 1 9 0 3 C o n t i n e n t a l G r a i n 7 9 1 8 8 4 U n i o n E q u i t y 1 7 1 6 5 5 B u n g e 5 5 1 6 4 6 S a s k e t c h a w a n W h e a t 4 8 6 1 2 0 7 S c o u l a r G r a i n 4 4 9 5 8 R i c e l a n d F o o d s 3 5 9 4 9 C a r g i l l C a n a d a 1 3 2 6 5 1 0 H a r v e s t S t a t e s 1 0 8 6 4 9 4 B & W C o - o p 5 . 9 5 G a r d e n C i t y C o - o p 8 9 6 G o d e r i c h E l e v a t o r s 3 9 7 D i x i e - P o r t l a n d E l e v a t o r 6 9 8 C o l u m b i a G r a i n 4 9 9 G o l d K i s t 3 8 . 1 0 0 W h i t m a n C o u n t y 2 1 . 1 0 1 S t e g n e r G r a i n 1 0 2 C e r e a l F o o d P r o c e s s o r s . 1 0 3 A l b e r t a T e r m i n a l s . T a b l e 1 . 8 l i s t s t h e o f f - f a r m s t o r a g e c a p a c i t y b y p r i n c i p a l s t a t e s . T h e o f f - f a r m c o m m e r c i a l g r a i n s t o r a g e c a p a c i t y i n c r e a s e d i n 1 9 8 8 b y 4 . 2 m i l l i o n b u s h e l s ( 1 0 5 , 0 0 0 M T ) f r o m 2 7 1 9 8 7 . D u r i n g t h e 1 9 8 0 ’ s - a p e r i o d i n t h e U . S . A . c o n s i d e r e d t o b e t h e " c o m m e r c i a l s t o r a g e d e c a d e " d u e t o f a v o r a b l e t a x l a w s - 2 , 6 2 9 m i l l i o n b u s h e l s ( 6 6 M M T ) o f s t o r a g e c a p a c i t y w a s a d d e d . A c c o r d i n g t o t h e U S D A , t h e o f f - f a r m s t o r a g e c a p a c i t y i n 1 9 8 8 t o t a l e d 9 , 6 1 5 m i l l i o n b u s h e l s ( 2 4 0 . 4 M M T ) c o m p a r e d t o 9 , 6 1 1 m i l l i o n b u s h e l s ( 2 4 0 . 3 M M T ) t h e p r e v i o u s y e a r . T h e o f f - f a r m g r a i n s t o r a g e c a p a c i t y b e t w e e n 1 9 4 3 a n d 1 9 8 8 i s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 1 . 1 0 . B e t w e e n 1 9 8 7 a n d 1 9 8 8 t h e s t o r a g e c a p a c i t y d e c r e a s e d i n 2 5 s t a t e s a n d i n c r e a s e d i n 1 7 s t a t e s . C o m m e r c i a l s t o r a g e i n t h e U . S . A . i s d o m i n a t e d b y f i v e s t a t e s - I l l i n o i s , I o w a , K a n s a s , T e x a s , a n d N e b r a s k a - w h i c h h o l d a b o u t 5 2 . 1 % o f t h e n a t i o n ’ s t o t a l s t o r a g e c a p a c i t y . I l l i n o i s r a n k s f i r s t w i t h o v e r 1 , 2 0 2 m i l l i o n b u s h e l s ( 3 0 M M T ) , o r 1 2 . 5 % o f t h e t o t a l o f f - f a r m s t o r a g e c a p a c i t y . T h e s e c o n d l a r g e s t c o m m e r c i a l s t o r a g e s t a t e i s I o w a w i t h 1 , 1 2 7 m i l l i o n b u s h e l s ( 2 8 M M T ) , o r 1 1 . 7 % o f t h e t o t a l c a p a c i t y . K a n s a s r a n k s t h i r d w i t h 9 4 4 m i l l i o n b u s h e l s ( 2 4 M M T ) , o r 9 . 8 p e r c e n t , f o l l o w e d b y T e x a s w i t h 9 4 2 m i l l i o n b u s h e l s 2 4 M M T ) , o r 9 . 8 p e r c e n t , a n d N e b r a s k a w i t h 8 7 9 m i l l i o n b u s h e l s ( 2 2 M M T ) , o r 9 . 1 p e r c e n t . T h e l a r g e s t c h a n g e i n c o m m e r c i a l s t o r a g e b e t w e e n 1 9 8 7 a n d 1 9 8 8 o c c u r r e d i n T e x a s , w h i c h i n c r e a s e d i t s s t o r a g e c a p a c i t y b y 5 % , i . e . b y 4 4 m i l l i o n b u s h e l s ( 1 . 1 M M T ) . I o w a a n d B e e . 1 . 1 . 1 4 2 . 1 » - 1 . e e o 3 1 . 5 0 0 - 1 . 7 1 0 8 1 . 5 ” 0 . 1 2 0 1 1 0 . 4 ( 1 ) 4 9 . 0 4 0 1 9 u s e 1 9 . 7 5 0 « I : 8 . 1 2 0 4 1 . 5 ” . 7 2 9 - 1 1 1 5 3 ” - 1 . fl 1 n o . 8 2 0 9 5 1 0 1 1 5 3 . 6 7 0 4 5 . 9 0 0 . 7 9 0 o 7 . 0 0 7 1 . 4 2 0 - 1 . 2 1 0 . 1 . 5 1 . 5 4 0 4 1 . 0 1 1 0 1 7 2 . 0 1 . ! ) - 5 8 . 1 4 0 o 5 . 6 0 0 r a m - 9 7 0 . 4 ” 5 4 . 3 8 0 o 1 n o 8 7 9 . 1 3 1 7 . 6 1 ! ) o 2 0 1 . 5 1 0 « 0 0 1 9 2 5 0 - 1 . 7 9 0 . 4 5 0 4 2 9 ) 9 2 . 0 7 0 - 8 . 1 9 0 2 1 2 . 1 0 0 - 1 7 . 0 4 0 . 4 2 0 - 1 5 . 9 4 0 2 6 7 . 4 5 0 6 . 0 2 0 8 1 . 7 5 0 o n o 3 0 . 9 2 0 a c e 3 0 . 6 9 0 4 5 0 1 0 9 . 2 2 0 « 0 0 9 0 7 2 . 4 4 0 5 5 9 7 . 9 2 0 ~ 4 0 . 9 1 0 3 3 . 9 0 1 . 3 0 . 9 6 0 - 4 0 2 3 8 . 1 7 0 - 1 . 3 7 0 . 0 0 0 - 6 . 1 0 . 1 7 0 - 1 1 0 9 . 6 1 0 . 5 9 0 - 4 . 2 1 0 T a b l e 1 . 8 O f f - f a r m s t o r a g e c a p a c i t y b y p r i n c i p a l s t a t e ( i n t h o u s a n d b u s h e l s ) ( A n o n 1 9 9 0 b ) . l u | I - I 9 . 5 I - I . " “ 1 7 “ I F i g u r e 1 . 1 0 R a t e d o f f - f a r m g r a i n s t o r a g e c a p a c i t y f r o m 1 9 4 3 t h r o u g h 1 9 8 8 ( i n m i l l i o n b u s h e l s ) ( A n o n 1 9 9 0 b ) . 2 9 I l l i n o i s b o t h d e c r e a s e d b y 2 6 a n d 2 3 m i l l i o n b u s h e l s ( 6 5 0 , 0 0 0 a n d 5 7 5 , 0 0 0 M T ) , r e s p e c t i v e l y . T h e f o u r t h a n d f i f t h l a r g e s t c h a n g e s o c c u r r e d i n N o r t h D a k o t a a n d O h i o , w h i c h i n c r e a s e d b y 1 7 a n d 1 6 m i l l i o n b u s h e l s ( 4 2 5 , 0 0 0 a n d 4 0 0 , 0 0 0 M T ) , r e s p e c t i v e l y . O n a p e r c e n t a g e b a s i s , t h e l a r g e s t c h a n g e s i n o f f - f a r m s t o r a g e c a p a c i t y f r o m 1 9 8 7 t o 1 9 8 8 o c c u r r e d i n F l o r i d a , u p 2 1 % , M a r y l a n d , d o w n 1 8 % , N e w M e x i c o , d o w n 9 % , C a l i f o r n i a , u p 8 % , a n d N o r t h D a k o t a , T e n n e s s e e a n d N o r t h C a r o l i n a , u p 7 % e a c h . I n t h e f i v e h a r d w i n t e r w h e a t s t a t e s o f t h e S o u t h w e s t — C o l o r a d o , K a n s a s , N e b r a s k a , O k l a h o m a a n d T e x a s - c o m m e r c i a l s t o r a g e c a p a c i t y t o t a l e d 3 , 1 2 5 m i l l i o n b u s h e l s ( 7 8 M M T ) , o r 3 3 % o f t h e U . S . t o t a l . T h e t o t a l c o m m e r c i a l s t o r a g e c a p a c i t y i n t h e C e n t r a l s t a t e s - I l l i n o i s , I n d i a n a , M i c h i g a n , M i s s o u r i a n d O h i o w a s 2 , 4 1 2 m i l l i o n b u s h e l s ( 6 0 M M T ) , o r 2 5 . 1 % o f t h e U . S . t o t a l . I n t h e f o u r m a j o r s p r i n g w h e a t s t a t e s - M i n n e s o t a , M o n t a n a , N o r t h D a k o t a a n d S o u t h D a k o t a - t h e s t o r a g e c a p a c i t y w a s 1 , 0 6 7 m i l l i o n b u s h e l s ( 2 7 M M T ) , o r 1 1 . 1 % o f t h e U . S . t o t a l . C o m m e r c i a l g r a i n s t o r a g e i n t h e P a c i f i c N o r t h w e s t — I d a h o , O r e g o n a n d W a s h i n g t o n - w a s 4 3 3 m i l l i o n b u s h e l s ( 1 1 M M T ) , o r 4 . 5 % o f t h e t o t a l U . S . o f f - f a r m s t o r a g e c a p a c i t y . T h e n u m b e r o f o f f - f a r m s t o r a g e f a c i l i t i e s a s o f D e c e m b e r 1 , 1 9 8 9 w a s 1 3 , 7 9 9 , a d e c r e a s e b y 9 0 f r o m t h e y e a r b e f o r e . 3 0 S t a t e s w i t h t h e l a r g e s t n u m b e r s o f o f f - f a r m s t o r a g e f a c i l i t i e s w e r e I l l i n o i s , 1 , 2 9 5 , ; K a n s a s , 9 4 1 ; I o w a , 9 0 7 ; T e x a s , 8 7 5 ; a n d M i n n e s o t a , 8 0 3 . T h u s , t h e p o t e n t i a l n u m b e r o f g r a i n c h i l l i n g u n i t s t h a t c o u l d b e e m p l o y e d i n c o m m e r c i a l f a c i l i t i e s t h r o u g h o u t t h e U n i t e d S t a t e s i s e n o r m o u s . 1 . 3 . 2 T e c h n o l o g y a n d M a n a g e m e n t G r a i n h a n d l i n g a n d s t o r a g e s y s t e m s p r o v i d e a n e c o n o m i c a l m e a n s o f m o v i n g g r a i n i n t o s t o r a g e , p r e s e r v i n g i t s q u a l i t y , a n d u n l o a d i n g i t f r o m s t o r a g e . T h e o n - f a r m a n d o f f - f a r m s t o r a g e a n d h a n d l i n g s y s t e m s u s e t h e s a m e b a s i c t y p e o f e q u i p m e n t . S t o r a g e s t r u c t u r e s i n t h e U n i t e d S t a t e s a r e c a t e g o r i z e d a s u p r i g h t m e t a l b i n s a n d c o n c r e t e s i l o s , f l a t w a r e h o u s e b u i l d i n g s , a n d o n - g r o u n d p i l e s . U p r i g h t b i n s a n d c o n c r e t e s i l o s a r e t h e m o s t e a s i l y m a n a g e d t y p e a n d a r e f o u n d o n - f a r m a s w e l l a s a t c o m m e r c i a l f a c i l i t i e s . T h e y r a n g e f r o m 3 , 0 0 0 b u s h e l f a r m — b i n s t o c o m m e r c i a l f a c i l i t i e s w i t h b i n s l a r g e r t h a n 5 0 0 , 0 0 0 b u s h e l s . T h e s t o r a g e s a r e l o a d e d f r o m t h e t o p a n d u n l o a d e d f r o m t h e b o t t o m . T h e b o t t o m o f a g r a i n b i n c a n b e f l a t o r b e c o n s t r u c t e d w i t h a h o p p e r b o t t o m . I n m o s t U . S . f a c i l i t i e s , t h e s t o r e s a r e e q u i p p e d w i t h a e r a t i o n f a n s t o m a i n t a i n c o o l a n d u n i f o r m g r a i n t e m p e r a t u r e s . S o m e b i n s 3 1 c a n b e s e a l e d f o r f u m i g a t i o n . S t o r e s c a n b e u n l o a d e d w i t h a n u n d e r - f l o o r a u g e r . T h e r e c e n t d e m a n d f o r a d d i t i o n a l s t o r a g e s p a c e h a s i n c r e a s e d t h e u s e o f f l a t - s t o r a g e w a r e h o u s e s , a n d o f o n - g r o u n d t a r p - c o v e r e d p i l e s . T h e s e s t o r a g e s a r e m o r e d i f f i c u l t t o l o a d , u n l o a d , f u m i g a t e , a n d a e r a t e t h a n u p r i g h t b i n s . H o r i z o n t a l s t o r e s h a v e f l a t f l o o r s a n d a r e f i l l e d w i t h p o r t a b l e c o n v e y e r s . I n t h e s u m m e r o f 1 9 8 7 o n - g r o u n d p i l i n g o f 6 0 0 m i l l i o n b u s h e l s ( 1 5 M M T ) o c c u r r e d i n t h e U . S . , m o s t l y f o r f e e d c o r n . G r a i n b r e a k a g e o c c u r s d u r i n g h a r v e s t i n g a n d h a n d l i n g . I t i s m o r e s i g n i f i c a n t i n c o r n t h a n i n w h e a t a n d s o y b e a n s . H i g h g r a i n m o i s t u r e c o n t e n t s a n d t e m p e r a t u r e s m i n i m i z e b r e a k a g e , b u t a r e n o t s a f e f o r s t o r a g e . U n i f o r m l o w g r a i n m o i s t u r e c o n t e n t a n d t e m p e r a t u r e w i t h i n a s t o r a g e f a c i l i t y a r e c r i t i c a l f o r m a i n t a i n i n g g r a i n q u a l i t y . K n o w l e d g e o f t h e m o i s t u r e c o n t e n t r a n g e i s a k e y e l e m e n t i n d e t e r m i n i n g s t o r a b i l i t y . T a b l e 1 . 9 s h o w s t h e r e l a t i o n s h i p f o r c o r n b e t w e e n t h e g r a i n t e m p e r a t u r e , m o i s t u r e c o n t e n t a n d t h e a l l o w a b l e s t o r a g e t i m e ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . A t t h e e n d o f t h e A S T , c o r n i s o n t h e v e r g e o f d r o p p i n g o n e g r a d e a s d e f i n e d b y t h e U . S . s t a n d a r d f o r c o r n , a n d w i l l h a v e l o s t a b o u t 0 . 5 p e r c e n t o f i t s o r i g i n a l d r y m a t t e r w e i g h t . G 3 3 4 4 s s 5 6 7 7 s a r 0 5 o s o 5 o 5 o s 1 . . . i . . . . . . . . n . . . . . . . . . . . t . . . . . . . . . . . m . e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( . . . . . . . . . . . . . . . . p e r a t u r e . . . . . . . . . . T ~ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a b . . . . . . . . . . . l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e F ) . . . . . . . . . . . ' . . . . . . . . . . . 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 A l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . l . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . o . . . . . . . . . . . w 6 4 2 1 1 ' 8 2 2 8 8 1 s 9 6 2 3 7 4 3 8 1 9 a e 2 2 5 4 3 1 a b l 3 2 1 2 1 2 9 6 4 4 2 2 1 1 s t o r a 0 4 1 2 5 3 1 2 8 6 2 9 g d a y s n i 1 1 1 2 8 9 2 5 3 2 1 1 2 0 6 4 6 7 5 3 7 9 7 6 e t i m e f o r 2 a 5 2 3 2 1 1 4 5 6 1 6 a 4 5 7 s 6 7 c s t o r a g e . - o r n ( 2 6 4 2 1 1 1 6 2 U 7 8 6 8 2 s 3 4 2 4 3 7 2 1 8 4 9 2 1 9 4 7 5 4 3 2 3 4 6 2 1 1 0 0 7 1 8 2 a s 4 3 2 2 . S . C o n g r e s s 3 2 C o r n m o i s t u r e ( p e r c e n t ) 1 9 8 9 a ) . M o i s t u r e a n d t e m p e r a t u r e d o n o t s t a y u n i f o r m d u r i n g t h e s t o r a g e t i m e . M o i s t u r e w i l l m i g r a t e i n r e s p o n s e t o t e m p e r a t u r e d i f f e r e n t i a l s ( s e e F i g u r e 1 . 1 1 a n d 1 . 1 2 ) . W h e n t h e a v e r a g e a m b i e n t a i r i s c o l d e r t h a n t h e g r a i n , t h e a r e a o f c o n d e n s a t i o n o c c u r s o n t h e g r a i n s u r f a c e ; w h e n t h e a v e r a g e a m b i e n t a i r i s w a r m e r t h a n t h e g r a i n , t h e a r e a o f c o n d e n s a t i o n i s f o u n d s e v e r a l f e e t b e n e a t h t h e g r a i n s u r f a c e . C o l d - w e a t h e r m o i s t u r e m i g r a t i o n p r i m a r i l y a f f e c t s g r a i n i n l a n d - b a s e d s t o r a g e , c a u s i n g d e t e r i o r a t i o n a s t e m p e r a t u r e s r i s e i n t h e s p r i n g . W a r m - w e a t h e r m o i s t u r e m i g r a t i o n o c c u r s p a r t i c u l a r l y i n g r a i n i n t r a n s i t w i t h i n t h e U n i t e d S t a t e s , a n d d u r i n g t r a n s p o r t t o f o r e i g n b u y e r s . 3 3 F i g u r e 1 . 1 1 M o i s t u r e m i g r a t i o n p a t t e r n a t l o w a m b i e n t t e m p e r a t u r e s ( M W P S - 1 3 1 9 8 8 ) . F i g u r e 1 . 1 2 M o i s t u r e m i g r a t i o n p a t t e r n a t h i g h a m b i e n t t e m p e r a t u r e s ( M W P S - 1 3 1 9 8 8 ) . 3 4 M a i n t a i n i n g l o w t e m p e r a t u r e s a n d m o i s t u r e l e v e l s i n s t o r e d g r a i n i s t h e p r i n c i p a l m e t h o d f o r p r e v e n t i n g d a m a g e f r o m m o l d s a n d i n s e c t s . T h e a e r a t i o n o f c e r e a l g r a i n s h a s l o n g b e e n p r a c t i c e d t o c o n t r o l a n d m a i n t a i n t h e p h y s i c a l , e . g . g r a i n t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t , a n d q u a l i t a t i v e , e . g . p r e v e n t i o n o f m o l d i n g a n d i n s e c t i n f e s t a t i o n , c h a r a c t e r i s t i c s o f g r a i n w h i l e h e l d i n s t o r a g e u n t i l s u b s e q u e n t m a r k e t i n g a n d p r o c e s s i n g . T h e t w o p r i m a r y o b j e c t i v e s o f a e r a t i o n a r e ( 1 ) t o m a i n t a i n u n i f o r m t e m p e r a t u r e i n t h e g r a i n b u l k , a n d ( 2 ) t o k e e p t h e t e m p e r a t u r e a s l o w a s p r a c t i c a l ( F o s t e r a n d T u i t e 1 9 8 2 ) . A c c o r d i n g t o t h e M i d w e s t P l a n S e r v i c e " m o r e s t o r e d d r y g r a i n g o e s o u t o f c o n d i t i o n b e c a u s e t e m p e r a t u r e s a r e n o t c o n t r o l l e d t h a n f o r a n y o t h e r r e a s o n " ( M W P S - 1 3 1 9 8 8 ) . A e r a t i o n i n v o l v e s m o v i n g l o w v o l u m e s o f a m b i e n t a i r t h r o u g h t h e g r a i n o v e r e x t e n d e d p e r i o d s o f t i m e . T h e a i r f l o w r a t e s r a n g e f r o m a s l o w a s 0 . 0 5 m 3 / m i n / t ( 0 . 0 5 c f m / b u ) t o o v e r 1 . 0 n fi / m i n / t ( 1 . 0 c f m / b u ) ( M W P S - 1 3 1 9 8 8 ) . C o m m o n l y , a n a i r f l o w r a t e o f 0 . 1 n P / m i n / t ( 0 . 1 c f m / b u ) i s u s e d t o a e r a t e s h e l l e d c o r n a n d s o y b e a n s i n f a r m b i n s a n d f l a t s t o r a g e s , a n d 0 . 0 5 n fi / m i n / t ( 0 . 0 5 c f m / b u ) f o r w h e a t a n d o t h e r s m a l l e r k e r n e l c r o p s ( F o s t e r a n d T u i t e 1 9 8 2 ) . I n d e e p e r b i n s o r s i l o s , c o m m o n l y f o u n d a t c o m m e r c i a l e l e v a t o r s a n d p r o c e s s i n g p l a n t s , l o w e r a i r f l o w r a t e s a r e u s e d a s a c o m p r o m i s e b e t w e e n r e c o m m e n d e d a i r f l o w r a t e s a n d f a n p o w e r r e q u i r e m e n t s , i . e . 3 5 0 . 0 5 1 n P / m i n / t ( 0 . 0 5 c f m / b u ) f o r c o r n a n d s o y b e a n s a n d 0 . 0 2 5 n P / m i n / t ( 0 . 0 2 5 c f m / b u ) f o r w h e a t a n d o t h e r s m a l l k e r n e l c r o p s . I n w a r m e r c l i m a t e s , h i g h e r a i r f l o w r a t e s a r e u t i l i z e d i n t h e a e r a t i o n o f d r y g r a i n t o t a k e a d v a n t a g e o f s h o r t p e r i o d s o f c o o l e r w e a t h e r . I n t h e U n i t e d S t a t e s , i t i s r e c o m m e n d e d t o c o o l t h e g r a i n u n i f o r m l y t o b e l o w 4 . 4 ° C ( 4 0 ° F ) i n t h e f a l l t o p r e v e n t m o i s t u r e m i g r a t i o n , a n d t o r e w a r m t h e g r a i n t o 1 0 t o 1 5 . 6 % : ( 5 0 t o 6 0 ° F ) t o s t o r e t h r o u g h t h e s p r i n g a n d s u m m e r ( M W P S - 1 3 1 9 8 8 ) . T h e m a x i m u m r e c o m m e n d e d s t o r a g e m o i s t u r e c o n t e n t s i n t h e U n i t e d S t a t e s f o r s a f e g r a i n s t o r a g e a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e 1 . 1 0 . T h e v a l u e s a r e f o r g o o d q u a l i t y , c l e a n g r a i n a n d p r o p e r l y a e r a t e d s t o r a g e b i n s . T a b l e 1 . 1 0 M a x i m u m m o i s t u r e c o n t e n t s f o r t h e s a f e s t o r a g e o f s h e l l e d c o r n a n d w h e a t i n t h e U n i t e d S t a t e s ( M W P S - 1 3 1 9 8 8 ) . G r a i n T y p e a n d S t o r a g e T i m e M a x i m u m M o i s t u r e [ % , w . b . ] S h e l l e d C o r n : S o l d a s # 2 c o r n b y s p r i n g 1 5 . 5 S t o r e d 6 - 1 2 m o n t h s 1 4 . 0 S t o r e d m o r e t h a n 1 y e a r 1 3 . 0 W h e a t : S t o r e d u p t o 6 m o n t h s 1 4 . 0 S t o r e d m o r e t h a n 6 m o n t h s 1 3 . 0 3 6 A e r a t i o n c a n c h a n g e t h e m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e g r a i n , d e p e n d i n g o n t h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e , t h e h u m i d i t y , t h e a i r f l o w r a t e , a n d t h e l e n g t h o f a e r a t i o n . A r e l a t i v e . h u m i d i t y a b o v e 7 0 p e r c e n t t e n d s t o a d d m o i s t u r e t o t h e g r a i n . M o s t s t o r a g e b i n s i n t h e U n i t e d S t a t e s a r e e q u i p p e d w i t h a e r a t i o n f a n s b u t a r e f r e q u e n t l y n o t u s e d e f f e c t i v e l y . A m a j o r i t y o f o n - f a r m a e r a t i o n s y s t e m s i s m a n u a l l y c o n t r o l l e d a n d e i t h e r n o t o p e r a t e d s u f f i c i e n t l y o r o p e r a t e d w h e n t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r i s t o o l o w o r t o o h i g h . A c o m m o n p r o b l e m i s n o t o p e r a t i n g t h e f a n s l o n g e n o u g h t o b r i n g t h e e n t i r e g r a i n m a s s t o a u n i f o r m t e m p e r a t u r e . I f a c o o l i n g f r o n t i s m o v e d t h r o u g h o n l y p a r t o f t h e g r a i n , m o i s t u r e c o n d e n s a t i o n i s l i k e l y a t t h e p o i n t w h e r e t h e w a r m a n d c o o l g r a i n m e e t . A e r a t i o n f a n s a r e m o u n t e d a t t h e b a s e o f t h e s t o r a g e s t r u c t u r e a n d e i t h e r p u s h o r p u l l a i r t h r o u g h t h e g r a i n m a s s . S o m e i n s t a l l a t i o n s u s e f a n s m o u n t e d i n t h e r o o f o r ' b i n t o p t o a s s i s t t h e r e m o v a l o f t h e o u t l e t a i r f r o m t h e s t o r a g e s t r u c t u r e . C o n d e n s a t i o n i n a e r a t i o n d u c t s c a n b e a p r o b l e m w h e n f a n s a r e n o t r u n n i n g d u r i n g w a r m w e a t h e r a n d t h e g r a i n m a s s i s c o l d . L i k e w i s e , m o i s t u r e f r o m w a r m g r a i n c a n c o n d e n s e o n c o l d a e r a t i o n d u c t s e x p o s e d t o o u t s i d e a i r . T h e a c c u m u l a t e d m o i s t u r e a l l o w s m o l d i n g o f t h e g r a i n , s o m e t i m e s c a k i n g t h e g r a i n a r o u n d t h e p e r f o r a t e d d u c t s . T i g h t - f i t t i n g c o v e r s s h o u l d t h e r e f o r e b e u s e d t o p r e v e n t a i r 3 7 i n f i l t r a t i o n w h e n t h e f a n s a r e n o t r u n n i n g . I n g e n e r a l , t h e U . S . g r a i n i n d u s t r y w i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e S o u t h h a s b e e n q u i t e s u c c e s s f u l i n a c h i e v i n g l o w g r a i n t e m p e r a t u r e s u s i n g t h e e x i s t i n g a e r a t i o n s y s t e m s i n t h e s t o r a g e f a c i l i t i e s . T h e a e r a t i o n o f g r a i n d u r i n g t h e c o o l e r n i g h t s a n d d u r i n g t h e c o l d w i n t e r m o n t h s a l l o w s t h e l o w e r i n g o f t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s t o l e s s t h a n 1 5 . 6 9 3 , e v e n a s f a r s o u t h a s T e x a s . W e l l - m a n a g e d f a c i l i t i e s i n t h e N o r t h e r n U . S . A . a r e a b l e t o m a i n t a i n t h e l o w t e m p e r a t u r e s i n t h e l a r g e r s t o r a g e s t r u c t u r e s e v e n t h r o u g h o u t t h e w a r m s u m m e r m o n t h s , p r o v i d e d t h e m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e s t o r e d g r a i n i s s u f f i c i e n t l y l o w . A f t e r t h e h a r v e s t , t h e g r a i n c a n b e a e r a t e d u n t i l c o l d e r c l i m a t i c t e m p e r a t u r e s b e c o m e a v a i l a b l e . T h e e c o n o m i c c o s t s i n t e r m s o f p o w e r c o n s u m p t i o n a n d g r a i n q u a l i t y l o s s h a v e t o d a t e n o t b e e n a s s e s s e d i n t h e U . S . g r a i n i n d u s t r y . T h e e q u i p m e n t a n d m e t h o d s u s e d t o f i l l a s t o r a g e b i n a f f e c t t h e p e r f o r m a n c e o f a n a e r a t i o n s y s t e m . F i l l i n g t h e b i n w i t h o u t a g r a i n s p r e a d e r c a u s e s a c o n e t o d e v e l o p - w i t h t h e l i g h t e r , l e s s d e n s e m a t e r i a l c o n c e n t r a t e d i n t h e c e n t e r ( i . e . f o r m i n g a s p o u t l i n e ) , w h i l e t h e h e a v i e r , d e n s e r m a t e r i a l f l o w s t o t h e s i d e s . T h i s i m p e d e s u n i f o r m a i r f l o w a n d m a y r e s u l t i n m o l d g r o w t h . S p o u t l i n e s a r e o f t e n r e m o v e d f r o m u p r i g h t s t o r a g e b i n s b y d r a w i n g s o m e o f t h e g r a i n o u t 3 8 o f t h e b i n , a p r a c t i c e c a l l e d c o r i n g . I t s h o u l d b e n o t e d t h a t i n t h e U n i t e d S t a t e s t h e g r a i n i s f r e q u e n t l y n o t c l e a n e d b e f o r e f i l l i n g t h e s t o r a g e s t r u c t u r e . T h e g e n e r a l a r g u m e n t i s t h a t d u r i n g t h e s h o r t h a r v e s t p e r i o d t h e a m o u n t o f g r a i n t a k e n i n b y a n e l e v a t o r f a c i l i t y i s t o o l a r g e t o a l l o w p r o p e r c l e a n i n g . F u r t h e r m o r e , t h e h a n d l i n g o f t h e c l e a n i n g s i s c o n s i d e r e d t o b e a n u i s a n c e . T h u s , b o t h t h e d r y i n g a n d s t o r i n g o p e r a t i o n s f r e q u e n t l y o c c u r w i t h u n c l e a n e d g r a i n i n t h e U n i t e d S t a t e s . S t o r a g e s t r u c t u r e s s h o u l d b e e q u i p p e d w i t h t e m p e r a t u r e s e n s i n g c a b l e s , w h i c h a l l o w t h e m o n i t o r i n g o f t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e s t o r a g e p e r i o d . T h e c a b l e s a r e h u n g f r o m t h e r o o f o r b i n t o p a n d e x t e n d d o w n t h r o u g h t h e g r a i n m a s s . E a c h c a b l e h a s a s t e e l s u p p o r t c a b l e a n d a n u m b e r o f t h e r m o c o u p l e s i n a p r o t e c t i v e p l a s t i c s h i e l d . H e a t i n g o f t h e g r a i n m o r e t h a n o n e m e t e r f r o m t h e t h e r m o c o u p l e m a y n o t b e d e t e c t e d . C o m m e r c i a l f a c i l i t i e s h a v e u s e d t e m p e r a t u r e m o n i t o r i n g s y s t e m s f o r y e a r s ; f a r m e r s n o w f r e q u e n t l y a l s o m o n i t o r g r a i n t e m p e r a t u r e s . T h e m o n i t o r i n g a t c o m m e r c i a l f a c i l i t i e s i s u s u a l l y d o n e o n a f i x e d s c h e d u l e , e i t h e r m a n u a l l y o r b y a u t o m a t i c r e c o r d i n g e q u i p m e n t . S o m e f a c i l i t i e s h a v e i n s t a l l e d p r o g r a m m a b l e m i c r o - p r o c e s s o r s t h a t c a n b e u s e d i n c o n j u n c t i o n w i t h a e r a t i o n f a n c o n t r o l l e r s . T u r n i n g i s t h e p r o c e s s o f p h y s i c a l l y m o v i n g g r a i n f r o m o n e 3 9 s t o r a g e b i n t o a n o t h e r . I t i s e x p e n s i v e a n d i s s e l d o m u s e d i n t h e U . S . A . a n y m o r e . T h e t u r n i n g p r o c e s s m i x e s t h e g r a i n a n d h e l p s t o e q u a l i z e t h e g r a i n m o i s t u r e s a n d t e m p e r a t u r e s . W h e n h o t s p o t s a r e d e t e c t e d , t h e a f f e c t e d b i n i s u n l o a d e d a n d t r a n s f e r r e d t o a n o t h e r b i n t o b r e a k u p t h e h o t s p o t s . T h i s p r o c e s s i s m o r e c o s t l y t h a n a e r a t i o n s i n c e i t r e q u i r e s m o r e e l e c t r i c a l e n e r g y a n d c o n t r i b u t e s t o t h e p h y s i c a l d a m a g e o f t h e g r a i n k e r n e l s . 1 . 3 . 3 F u n g i a n d P e s t C o n t r o l F u n g i ( m o l d s ) g r o w o n a n y k e r n e l o r g r o u p o f k e r n e l s s t o r e d u n d e r c e r t a i n r e l a t i v e h u m i d i t y / t e m p e r a t u r e c o n d i t i o n s . M o l d s a r e p l a n t s w i t h o u t r o o t s , l e a v e s o r c h l o r o p h y l l ; t h e r e f o r e t h e y a r e f o r c e d t o l i v e o f f o t h e r o r g a n i s m s . O v e r 1 0 0 f u n g i s p e c i e s h a v e b e e n i s o l a t e d f r o m c e r e a l g r a i n s . E a c h h a s a n o p t i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y v a l u e f o r g r o w t h . T h e d e v e l o p m e n t o f f u n g i i n c e r e a l g r a i n s c a n b e c o n t r o l l e d b y c h e m i c a l o r b y p h y s i c a l m e a n s . P r o p i o n i c a n d a c e t i c a c i d s a r e u s e d a s c h e m i c a l m o l d p r e v e n t i v e s i n h i g h m o i s t u r e g r a i n . A l t h o u g h g r a i n p r o p e r l y t r e a t e d d o e s n o t m o l d , i t s v i a b i l i t y r e d u c e s t o z e r o , i t s g e r m s t u r n b r o w n , a n d a s t r o n g a c i d o d o r i s g i v e n o f f . T h u s , s u c h c h e m i c a l l y — 4 0 t r e a t e d g r a i n i s o n l y s u i t a b l e a s f e e d g r a i n . I n s e c t s c r e a t e n u m e r o u s e c o n o m i c a n d q u a l i t y p r o b l e m s i n s t o r e d g r a i n . P r e v e n t i n g i n s e c t i n f e s t a t i o n s s h o u l d b e g i n o n t h e f a r m w i t h e f f o r t s t o c l e a n t h e s t o r e s a n d t o r e m o v e f o r e i g n m a t e r i a l . I n t h e U n i t e d S t a t e s i t i s r e c o m m e n d e d t o u s e a p r o t e c t i v e t r e a t m e n t f o r l o n g - t e r m o n - f a r m s t o r a g e . P r o t e c t i v e t r e a t m e n t s a r e u s e d m o s t f r e q u e n t l y i n t h e s o u t h e r n g r a i n - p r o d u c i n g S t a t e s , w h e r e t h e c l i m a t e i s m o s t f a v o r a b l e f o r i n s e c t a c t i v i t y . A s g r a i n i s m a r k e t e d a n d m o v e s t h r o u g h t h e v a r i o u s f a c i l i t i e s , t h e i d e n t i t y o f a l o t i s u s u a l l y l o s t a n d a d d i t i o n a l t r e a t m e n t s m a y o c c u r . T h u s , a d d i t i o n a l d o s e s o f i n s e c t i c i d e s a r e a d d e d t o t h e g r a i n . T h i s c a n r e s u l t i n e x c e s s i v e c h e m i c a l r e s i d u e s i n t h e f i n a l p r o d u c t ; a p o i n t t h a t w i l l b e d i s c u s s e d i n m o r e d e t a i l u n d e r t h e t o p i c o f g r a i n q u a l i t y . T h e m a j o r i n s e c t s i d e n t i f i e d i n t h e U n i t e d S t a t e s a r e t h e ( 1 ) g r a n a r y w e e v i l , ( 2 ) s a w - t o o t h e d g r a i n b e e t l e , ( 3 ) r e d f l o u r b e e t l e , ( 4 ) f o r e i g n g r a i n b e e t l e , ( 5 ) r i c e w e e v i l , ( 6 ) I n d i a n - m e a l m o t h , ( 7 ) f l a t g r a i n b e e t l e , a n d ( 8 ) A n g o u m i s g r a i n m o t h ( s e e F i g u r e 1 . 1 3 ) ( S t o r e y e t a l . 1 9 8 3 ) . T h e p e s t s h a v e i n c o m m o n t h a t t h e y r e p r o d u c e r a p i d l y , f e e d o n d r y g r a i n , m i g r a t e i n t o t h e g r a i n m a s s , a n d c a u s e e x t e n s i v e p h y s i c a l d a m a g e . T h e d a m a g e t o t h e g r a i n i n c l u d e s b o r e d h o l e s a n d t h e d i s a p p e a r a n c e o f a l a r g e p e r c e n t a g e o f t h e 4 1 i n s i d e o f t h e k e r n e l s , t h e i n j u r y t o t h e g e r m , t h e h e a t i n g a n d s u b s e q u e n t c o n d e n s a t i o n a n d m o l d i n g o f t h e g r a i n m a s s , t h e c o n t a m i n a t i o n w i t h e x c r e m e n t s , a n d w e b b i n g . O f t e n i n f e s t a t i o n i s c o n t r o l l e d o n l y o n a c a s e - b y - c a s e b a s i s a s i t o c c u r s r a t h e r t h a n u s i n g p r e v e n t i v e t r e a t m e n t s . A 1 0 0 - p e r c e n t k i l l i s u s u a l l y n o t a c h i e v e d b y a t r e a t m e n t . T h e p o p u l a t i o n m a y b e r e d u c e d t o a n u n d e t e c t a b l e l e v e l a n d s e v e r a l g e n e r a t i o n s m a y p a s s b e f o r e i n f e s t a t i o n i s d e t e c t e d a g a i n ; h o w e v e r , n u m e r o u s i m m a t u r e a n d e v e n p r e - e m e r g i n g a d u l t i n s e c t s m a y r e m a i n i n s i d e t h e g r a i n k e r n e l s . O f t e n i n s e c t f r a g m e n t s a r e n o t r e m o v e d i n t h e p r e - c o n d i t i o n i n g p r o c e s s o f a m i l l , a n d t h u s c a n f r e q u e n t l y b e f o u n d i n f i n i s h e d p r o d u c t s . I n t h e U n i t e d S t a t e s , p e s t i c i d e s a r e c o n s i d e r e d t h e o n l y p r e s e n t t e c h n o l o g y a v a i l a b l e , a l t h o u g h n o t c o n s i d e r e d e n t i r e l y s a t i s f a c t o r y t o r i d g r a i n o f l i v e i n s e c t s . T h e u s e o f o t h e r c o n t r o l m e a s u r e s i s s e v e r e l y l i m i t e d b y t h e i n a b i l i t y t o p e n e t r a t e l a r g e g r a i n d e p t h s , t h e s h o r t a v a i l a b l e t i m e f o r a p p l i c a t i o n a n d k i l l , t h e q u a n t i t y t o b e t r e a t e d , t h e p e s t i c i d e c o s t , a n d t h e l a b o r . P e s t c o n t r o l i n g r a i n i s e c o n o m i c a l l y d r i v e n . A n y t h i n g t h a t c o s t s m o n e y w i l l i n a l l l i k e l i h o o d n o t b e u n d e r t a k e n u n l e s s o m i s s i o n d e c r e a s e s i n c o m e o r p r o h i b i t s g r a i n s a l e s . T h e p e s t i c i d e s u s e d t o c o n t r o l i n s e c t s a r e d i v i d e d i n t o t w o b r o a d c a t e g o r i e s : i n s e c t i c i d e s a n d f u m i g a n t s . I n s e c t i c i d e s ; ; 3 4 4 - e g a m i 4 2 I ( : ‘ J J J - ‘ J - ‘ J } — ; ‘ J : 7 J _ 2 . S o w d o o f h e d g r o i n b e e t l e . . a \ f " . a . c « u m i fi i fi q 9 . P l o t g r o i n b e e t l e e e . ' Q “ , U F i g u r e 1 . 1 3 P r i n c i p a l s t o r e d g r a i n i n s e c t s i n t h e U . S . A . ( B r o o k e r e t a l . 1 9 7 4 ) . 1 0 . A n g o v m o i s g r o i n ' m o t h 4 3 a r e a p p l i e d t o f a c i l i t i e s a n d / o r d i r e c t l y t o t h e g r a i n , u s u a l l y d u r i n g l o a d i n g . T h e t e r m " g r a i n p r o t e c t a n t " r e f e r s t o t h e a p p l i c a t i o n o f a n i n s e c t i c i d e t o g r a i n a s i t i s c o n v e y e d i n t o s t o r a g e . W h e n p r o p e r l y a p p l i e d , g r a i n p r o t e c t a n t s c a n p r e v e n t a n d m i n i m i z e i n s e c t d a m a g e c a u s e d . T h e p r i m a r y g r a i n p r o t e c t a n t s u s e d i n t h e U n i t e d S t a t e s a r e : ( 1 ) s y n e r g i z e d p y r e t h r i n s , ( 2 ) m a l a t h i o n , ( 3 ) p i r i m i p h o s - m e t h y l ( c o m m e r c i a l n a m e : A c t e l l i c ; f o r l e g a l u s e i n s o r g h u m a n d c o r n ) , a n d ( 4 ) c h l o r p y r i f o s - m e t h y l ( c o m m e r c i a l n a m e : R e l d a n 4 E ; f o r l e g a l u s e i n w h e a t , o a t s , b a r l e y , r i c e , s o r g h u m , a n d o n e m p t y b i n s ) . M a l a t h i o n h a s b e e n t h e i n s e c t i c i d e o f c h o i c e f o r m o r e t h a n 2 0 y e a r s . H o w e v e r , d u r i n g t h e l a s t 1 5 y e a r s h i g h l e v e l s o f i n s e c t r e s i s t a n c e t o t h i s c h e m i c a l h a v e b e e n r e p o r t e d . R e c e n t d e v e l o p m e n t s s e e m t o i n d i c a t e t h e e n d o f m a l a t h i o n - u s e i n t h e U n i t e d S t a t e s . M a n u f a c t u r e r s h a v e d e c i d e d n o t t o p r o v i d e t h e E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y ( E P A ) w i t h u p d a t e d i n f o r m a t i o n o n p e s t p e r s i s t e n c e , e n v i r o n m e n t a l i m p a c t , a n d m a m m a l i a n t o x i c i t y ( W e i n z i e r l 1 9 9 1 ) . T h i s d a t a ' h a s b e e n r e q u e s t e d b y t h e E P A b e f o r e p r o d u c t i o n l i c e n s e s w i l l b e r e i s s u e d . O t h e r p r o t e c t a n t s s u c h a s B a c i l l u s t h u r i n g i e n s i s ( a b a c t e r i u m ) a n d i n e r t d u s t s ( s u c h a s s i l i c a a e r o s o l s , a l u m i n u m o x i d e , d i a t o m a c e o u s e a r t h , a n d c l a y s ) h a v e b e e n f o u n d t o h a v e v a r y i n g d e g r e e s o f e f f e c t i v e n e s s . T h e y a r e n o t u s e d e x t e n s i v e l y i n t h e U n i t e d S t a t e s . 4 4 T h e t e r m " f u m i g a t i o n " i s o f t e n u s e d i n c o r r e c t l y . A f u m i g a n t i s a c h e m i c a l w h i c h , a t a r e q u i r e d t e m p e r a t u r e a n d p r e s s u r e , c a n e x i s t i n t h e g a s e o u s s t a t e i n s u f f i c i e n t c o n c e n t r a t i o n t o b e l e t h a l t o a g i v e n p e s t o r g a n i s m . T h u s , f u m i g a n t s a r e g a s e s t h a t p e n e t r a t e i n t o t h e t r e a t e d m a t e r i a l , a n d a r e s u b s e q u e n t l y r e m o v e d b y a e r a t i o n . S o m e w r o n g l y b e l i e v e t h a t a n y a p p l i c a t i o n o f a n i n s e c t i c i d e a s a n a e r o s o l , f o g , m i s t o r s m o k e i s a f u m i g a t i o n t r e a t m e n t . F u m i g a t i o n i s h i g h l y s p e c i a l i z e d a n d i n v o l v e s v e r y t o x i c p e s t i c i d e s ; t h e i r a p p l i c a t i o n r e q u i r e s p r o f e s s i o n a l l y l i c e n s e d p e r s o n n e l . A s t r u c t u r e m u s t b e g a s - t i g h t f o r f u m i g a t i o n t o b e s u c c e s s f u l . T h e f u m i g a n t g a s c o n c e n t r a t i o n m u s t b e m a i n t a i n e d l o n g e n o u g h t o k i l l t h e l e a s t s u s c e p t i b l e l i f e s t a g e o f a n i n s e c t . T h e p r i m a r y f u m i g a n t s u s e d i n t h e U n i t e d S t a t e s a r e : ( 1 ) m e t h y l b r o m i d e , a n d ( 2 ) h y d r o g e n p h o s p h a t e . T h e l a t t e r i s a t p r e s e n t t h e f u m i g a n t o f c h o i c e . T h e e f f e c t i v e n e s s o f a n i n s e c t i c i d e o r a f u m i g a n t i s l i m i t e d b y t h e a m o u n t o f t i m e a v a i l a b l e , t h e m o i s t u r e a n d t e m p e r a t u r e o f t h e g r a i n t o b e t r e a t e d , a n d t h e l e g a l r e s t r i c t i o n s o n t h e u s e o f t h e p e s t i c i d e b y l o c a l , S t a t e , a n d F e d e r a l a u t h o r i t i e s . T h e i n s e c t m u s t c o m e i n c o n t a c t w i t h t h e r e s i d u a l b e f o r e i t i s k i l l e d , a n d m u s t b e e x p o s e d t o t h e c o r r e c t l e v e l o f f u m i g a n t f o r t h e r e q u i r e d t i m e . O t h e r t e c h n o l o g i e s s l o w l y e m e r g i n g f o r c o n t r o l l i n g m o l d 4 5 d e v e l o p m e n t a n d i n s e c t i n f e s t a t i o n a r e m o d i f i e d a t m o s p h e r e s t o r a g e , h e r m e t i c s t o r a g e , i r r a d i a t i o n , a n d m i c r o w a v e h e a t i n g . R e c e n t l y d e v e l o p e d g r o w t h - r e g u l a t o r s s h o w s o m e p r o m i s e t o c o n t r o l i n s e c t s w i t h o u t t o x i c i t y t o h u m a n s o r c h e m i c a l r e s i d u e s ( B fi c h i 1 9 9 1 ) . P r e d a t o r ( " b e n e f i c i a l " ) i n s e c t s h a v e a l s o b e e n p r o p o s e d . A d d i n g t h e m t o t h e g r a i n c o n s t i t u t e s a n i l l e g a l a d u l t e r a t i o n a c c o r d i n g t o t h e p r e s e n t r e g u l a t i o n s o f t h e U . S . F o o d a n d D r u g A d m i n i s t r a t i o n ( F D A ) ( W e i n z i e r l 1 9 9 0 ) . R e s e a r c h h a s s h o w n t h a t a d d i n g b e n e f i c i a l i n s e c t s i n l a r g e n u m b e r s g r e a t l y c u r t a i l s t h e r a t e o f i n c r e a s e o f p e s t p o p u l a t i o n s , b u t n o t n e c e s s a r i l y b e l o w l e v e l s r e q u i r e d b y t h e s t a n d a r d s o f t h e F e d e r a l G r a i n I n s p e c t i o n S e r v i c e ( F G I S ) . D u r i n g t h e s t o r a g e p e r i o d t h e q u a l i t y o f c e r e a l g r a i n s a n d o i l s e e d s c a n n o t b e i m p r o v e d . T h e p r e s e r v a t i o n o f t h e q u a l i t y d u r i n g t h e h a n d l i n g o p e r a t i o n s i s c r i t i c a l t o t h e s u b s e q u e n t p r o c e s s i n g o p e r a t i o n s . G r a i n c h i l l i n g h a s b e e n s h o w n t o b e a n e f f e c t i v e t e c h n o l o g y i n a c h i e v i n g g r a i n q u a l i t y p r e s e r v a t i o n i n c o u n t r i e s t h r o u g h o u t t h e w o r l d . T h e U . S . g r a i n i n d u s t r y i s e x p e c t e d t o a l s o b e n e f i t f r o m t h e u t i l i z a t i o n o f g r a i n c h i l l i n g t e c h n o l o g y i n t h e f u t u r e . 4 6 1 . 4 U . S . G r a i n P r o c e s s i n g T o a p p r e c i a t e t h e q u a l i t y r e q u i r e m e n t s o f e a c h i n d u s t r y s e g m e n t i n v o l v e d i n t h e p r o c e s s i n g o f g r a i n , a b a s i c u n d e r s t a n d i n g o f t h e p r o c e s s i n g o p e r a t i o n s i s n e c e s s a r y . E a c h g r a i n h a s m u l t i p l e e n d - u s e s . W h e a t i s u s e d f o r d o m e s t i c f o o d c o n s u m p t i o n , e x p o r t , a n i m a l f e e d a n d s e e d ( s e e T a b l e 1 . 1 1 ) . T h e p r o p o r t i o n u s e d f o r d o m e s t i c p u r p o s e s i n t h e U . S . A . h a s f l u c t u a t e d b e t w e e n 3 2 a n d 5 3 p e r c e n t o v e r a 1 5 y e a r p e r i o d ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . W h e a t i s v e r y d e p e n d e n t o n e x p o r t . B y t h e e a r l y 1 9 8 0 ’ s a s m u c h a s 6 8 p e r c e n t o f U . S . w h e a t w a s e x p o r t e d . D u r i n g t h e p a s t s e v e r a l y e a r s , t h e e x p o r t s h a r e h a s l e v e l e d o f f t o a b o u t 5 0 p e r c e n t . A l m o s t a l l w h e a t o t h e r t h a n t h a t f e d t o l i v e s t o c k a n d u s e d f o r s e e d i s m i l l e d i n t o f l o u r f o r a v a r i e t y o f b a k e r y p r o d u c t s f o r h u m a n c o n s u m p t i o n . T h e m a j o r u s e o f c o r n i n t h e U . S . A . i s a s a n i m a l f e e d ; i t a c c o u n t s f o r w e l l o v e r h a l f t h e c o r n c o n s u m e d ( s e e T a b l e 1 . 1 2 ) . F e e d u s e h a s f l u c t u a t e d d u e t o p r i c e c h a n g e s a n d a c h a n g i n g l i v e s t o c k i n v e n t o r y . O t h e r d o m e s t i c u s e s a r e f o r f o o d , i n d u s t r i a l u t i l i z a t i o n , a n d a s s e e d . T h e i n d u s t r i a l u s e h a s s t e a d i l y i n c r e a s e d s i n c e 1 9 7 1 . D o m e s t i c u t i l i z a t i o n h a s a c c o u n t e d f o r 7 0 t o 8 5 p e r c e n t o f t h e c o r n c r o p o v e r t h e p a s t 1 5 y e a r s . A l t h o u g h n o t a s d e p e n d e n t o n w o r l d m a r k e t s a s w h e a t , a b o u t 3 0 p e r c e n t o f t h e U . S . c o r n i s e x p o r t e d 4 7 M I C E x p o r t A n u n e l T o t a l s h a r e s h a r e V e e r F o e s S e e s t e e d e m e n e ( p e r c e n t ) E x p o r t s I p e r e e n n 1 9 7 1 - 7 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 2 3 7 6 3 . 2 2 6 2 . 4 8 4 9 . 3 6 6 . 2 6 0 9 9 4 1 . 8 1 9 7 2 - 7 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3 1 . 8 6 7 . 4 1 9 9 . 8 7 8 . 0 4 1 . 3 1 . 1 3 . 0 6 8 7 1 9 7 8 - 7 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 4 3 8 4 . 1 1 2 6 . 1 7 6 3 . 6 5 6 . 1 1 , 2 1 7 . 0 4 3 . 9 1 9 7 4 - 7 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 . 0 3 4 . 9 6 7 1 . 9 3 9 . 7 1 . 0 1 8 6 6 0 . 3 1 9 7 6 - 7 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 & 6 9 9 . 0 3 8 . 3 7 2 9 9 3 8 . 2 1 . 1 7 2 9 6 1 9 1 9 7 6 - 7 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 8 6 . 0 9 2 . 0 7 4 . 4 7 6 4 4 4 4 . 2 9 4 9 . 5 6 6 . 8 1 9 7 7 - 7 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 8 . 6 8 0 . 0 1 9 2 . 6 6 5 9 . 0 4 3 . 3 1 , 1 2 3 . 9 5 6 . 7 1 9 7 5 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 9 2 4 8 7 . 0 1 6 7 . 8 8 3 7 . 0 4 1 . 2 1 . 1 9 4 1 6 8 9 1 9 ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 O 1 1 0 1 . 0 8 8 . 0 7 8 3 . 1 3 6 . 2 1 . 3 7 5 2 8 3 8 1 W 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1 0 . 6 1 1 3 . 0 5 9 . 0 7 6 2 . 6 3 4 . 1 1 6 1 3 . 8 8 6 9 t u t - 8 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 0 2 . 4 1 1 0 . 0 1 3 4 8 8 4 7 . 2 3 2 . 4 1 . 7 7 0 7 6 7 . 8 1 8 2 - 8 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1 8 . 4 9 7 . 0 1 9 4 . 6 9 1 9 2 3 7 . 6 1 & 7 6 2 . 4 I n a - 8 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 2 6 “ n o 3 8 9 . 1 1 . 1 1 1 7 4 3 8 1 . 4 2 9 6 6 6 . 2 1 8 4 - fl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 6 1 . 0 9 8 0 4 0 4 . 6 1 . 1 6 3 6 4 4 . 7 1 . 4 2 4 . 1 6 6 3 1 ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 7 8 1 9 3 . 0 2 7 3 . 6 1 . 0 4 4 6 6 3 . 3 9 1 6 . 4 4 8 . 7 1 M 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . m 8 4 . 0 4 1 3 . 3 1 . 1 9 3 3 5 4 . 3 m m 4 5 . 7 1 W ” . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1 9 0 8 5 . 0 2 8 7 . 1 1 . 0 8 4 2 4 0 6 1 . 6 9 2 1 6 9 6 m m m m m n m w n m W T a b l e 1 . 1 1 U . S . u t i l i z a t i o n o f w h e a t b y t y p e o f u s e , 1 9 7 1 - 8 8 ( i n m i l l i o n b u s h e l s a n d p e r c e n t a g e ) C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . F o o d . D u n e e u c E x p o r t 6 1 6 0 7 1 0 1 . . 1 0 A n n u a l T o t e ! m o r e s u r e V e e r m e n s t r u a l S e e d ' e e e o m e n : « s e m e n » E x p e r t s ( p e r c e n t ) 1 9 7 1 - 7 2 . . . . . . . . . . . 3 9 4 . 0 1 6 . 0 3 . 9 7 8 0 4 . 3 8 7 8 4 . 6 7 8 6 . 0 1 5 . 2 1 9 7 2 - 7 3 . . . . . . . . . . . . . . . . 4 0 7 . 0 1 6 . 0 4 3 1 6 . 0 4 . 7 3 7 9 2 1 . 2 4 3 0 2 0 . 8 1 9 7 3 - 7 4 . . . . 4 1 7 . 0 1 6 . 0 4 . 2 6 6 0 4 . 7 0 0 7 9 . 8 1 1 8 8 . 0 2 0 . 2 1 9 7 4 7 6 . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 2 . 6 1 8 . 8 1 2 2 6 . 6 3 . 6 7 7 7 6 . 2 1 . 1 4 8 6 2 3 . 8 1 9 7 6 - 7 6 . . . . . . . . 4 6 9 . 9 2 0 2 3 . 6 9 1 6 4 . 0 6 1 7 7 0 . 5 1 . 7 1 1 4 2 9 . 6 1 9 7 8 - 7 7 . . . . . . . . . . 4 9 3 . 3 1 9 . 6 3 . 6 M 6 4 0 9 9 . 7 7 0 . 9 1 6 8 4 . 2 2 9 . 1 1 9 7 7 - 7 8 . . . . . . . . . . . . . . 6 3 2 . 9 1 8 . 0 3 . 7 0 9 6 4 . 2 6 0 4 6 8 . 6 1 9 4 7 . 6 3 1 . 4 1 9 7 8 7 9 . . . . . . . . . . . . 5 5 7 . 0 1 6 . 0 4 1 9 6 1 4 . 7 7 3 1 6 9 . 1 2 . 1 3 3 1 3 0 . 9 1 9 7 9 4 0 . . . . . . . . . . . . . 6 6 6 . 1 2 0 . 0 4 . 6 1 8 6 5 . 1 9 3 7 8 6 . 1 2 . 4 3 2 6 3 1 . 9 1 m m , . . . . . . . . . . 7 1 6 . 1 2 0 , 2 4 1 3 9 . 0 4 . 6 7 4 3 6 7 . 4 2 . 3 6 6 2 3 2 . 8 1 fl 1 - 6 2 . . . . . . . . 7 9 2 . 1 1 9 4 4 7 7 6 . 0 6 . 0 8 7 6 7 2 . 1 1 9 6 6 . 9 2 7 . 9 1 3 2 - 6 3 . . . . . . . 8 8 7 3 1 4 6 4 6 2 0 7 6 4 1 6 6 7 4 7 1 8 3 3 . 8 2 6 . 3 1 m . . . . . . 9 6 6 0 1 9 1 1 8 1 7 6 4 7 9 2 7 7 1 6 1 9 0 1 . 6 2 8 . 4 1 9 8 4 - 8 6 . . . . . . . . . . 1 . 0 7 0 0 2 1 2 4 0 7 9 0 6 . 1 7 0 2 7 3 . 6 1 , 6 6 6 . 4 2 6 . 6 1 9 8 6 - 6 6 . . . . . . . . . . . . 1 , 1 4 0 . 0 1 9 6 4 0 9 6 . 3 6 . 2 6 4 6 8 0 . 9 1 . 2 4 1 . : 1 9 . 1 1 9 8 6 - 6 7 . . . . . . . . . 1 . 1 7 6 0 1 6 7 4 7 1 3 7 6 9 0 6 4 7 9 7 1 . 5 0 4 4 2 0 . 3 1 m 7 - 8 6 . . . . . . . . . . 1 . 2 0 7 0 1 7 o 4 6 4 9 7 6 . 8 7 3 7 7 7 3 1 . 7 2 6 0 2 2 . 7 W W w - m m u m m m m u m o e m e ( U . S . T a b l e 1 . 1 2 U . S . u t i l i z a t i o n o f c o r n b y t y p e o f u s e , 1 9 7 1 - 8 8 ( i n m i l l i o n b u s h e l s a n d p e r c e n t a g e ) C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . ( U . S . 4 8 a n n u a l l y . M o s t f o o d c o r n i s u s e d f o r d r y a n d w e t m i l l i n g . S e v e r a l b y - p r o d u c t s o f t h e c o r n d r y a n d w e t m i l l i n g i n d u s t r i e s a r e u s e d f o r a n i m a l f e e d , i n c l u d i n g g l u t e n f e e d a n d m e a l , B r e w e r ’ s d r i e d g r a i n , a n d d i s t i l l e r ’ s d r i e d g r a i n . S o y b e a n s a r e p r o c e s s e d f o r d o m e s t i c f o o d a n d f e e d c o n s u m p t i o n , s e e d u s e , a n d e x p o r t . D o m e s t i c p r o c e s s i n g i s t h e m o s t i m p o r t a n t u s e o f s o y b e a n s , a n d h a s i n c r e a s e d s t e a d i l y o v e r t h e p a s t 1 5 y e a r s ( s e e T a b l e 1 . 1 3 ) . D o m e s t i c s o y b e a n u t i l i z a t i o n a c c o u n t s f o r a b o u t 6 0 p e r c e n t o f t h e t o t a l , w h i l e 4 0 p e r c e n t o f t h e s o y b e a n s a r e e x p o r t e d . S o y b e a n s a r e u s e d f o r o i l e x t r a c t i o n a n d a s a h i g h - p r o t e i n f e e d s o u r c e . O t h e r p r o d u c t s m a d e f r o m s o y b e a n s i n c l u d e l e c i t h i n , s o y f l o u r , a n d s o y g r i t s . S o y b e a n m e a l u s a g e h a s i n c r e a s e d 4 9 p e r c e n t r e l a t i v e t o t h e l i v e s t o c k i n v e n t o r y s i n c e 1 9 7 1 . T h e d o m e s t i c u s e o f r i c e i s s m a l l c o m p a r e d w i t h o t h e r g r a i n s ( U S D A 1 9 9 0 a ) . F o o d , p r o c e s s e d f o o d , a n d b e e r c o m p r i s e t h e d o m e s t i c o u t l e t s f o r r i c e . T h e d o m e s t i c u s e o f r i c e h a s i n c r e a s e d f r o m l e s s t h a n 1 8 m i l l i o n h u n d r e d w e i g h t s ( 0 . 8 M M T ) i n 1 9 5 0 t o o v e r 5 5 m i l l i o n h u n d r e d w e i g h t s ( 2 . 5 M M T ) i n 1 9 8 7 / 8 8 . D i r e c t f o o d u s e a v e r a g e s 6 0 - 6 4 p e r c e n t o f t h e t o t a l d o m e s t i c u s a g e o f r i c e . B e e r m a n u f a c t u r i n g r e q u i r e s 2 0 - 2 5 p e r c e n t , a n d p r o c e s s e d f o o d s t h e r e m a i n d e r o f t h e b a l a n c e . P r o c e s s e d f o o d s i n c l u d e s o u p s , c e r e a l s , p e t f o o d s , 4 9 0 0 1 1 1 4 6 1 1 : £ 4 6 6 1 1 0 0 1 1 1 6 4 1 1 4 : 1 4 0 0 . a n d 7 0 1 6 1 4 6 . 6 6 1 1 6 1 6 Y o u 9 7 0 0 9 9 9 1 0 0 1 9 6 1 0 0 9 1 6 6 1 1 1 4 4 1 1 4 1 6 4 1 6 4 1 1 1 1 E x o o m ( 9 4 1 1 : 6 1 1 1 ) 1 9 7 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 0 6 6 7 8 6 6 6 3 4 1 7 3 4 7 1 9 7 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 2 8 2 I 1 4 6 2 . 7 4 7 9 3 7 . 3 1 9 7 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 1 7 5 8 “ 8 2 . 4 5 3 3 7 6 1 9 7 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 0 1 7 9 n o 6 4 . 9 4 2 1 1 1 9 7 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 6 7 1 9 3 6 2 . 8 5 6 6 3 7 2 1 9 7 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . n o 7 6 8 8 6 8 0 . 6 5 8 4 3 9 . 4 1 9 7 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 2 7 6 2 1 . 1 1 7 9 5 9 . 0 n o 4 1 . 0 1 9 7 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 0 1 6 9 9 1 . 1 1 7 8 0 2 7 3 9 3 9 . 8 1 9 7 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 1 2 3 6 6 1 2 0 4 5 8 . 0 8 7 6 4 2 . 0 1 1 8 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 0 2 0 9 9 1 . 1 1 9 6 0 . 7 7 2 4 3 9 . 3 1 3 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 0 3 0 8 9 1 . 1 1 9 6 4 . 6 9 2 9 4 5 4 1 N 2 . . 1 . 1 1 ! 8 6 1 . 1 9 4 5 6 . 9 0 6 4 3 1 1 1 4 : 1 . ” 3 7 9 1 . 0 6 2 5 8 . 8 7 4 3 4 1 2 1 1 4 4 1 0 3 0 9 3 1 . 1 2 3 6 5 . 3 5 9 8 3 4 7 1 m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 5 3 8 6 1 . 1 3 9 6 0 . 6 7 4 0 3 9 4 1 m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 7 9 1 0 4 1 2 8 3 6 2 . 9 7 6 7 3 7 1 1 ' 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 1 7 0 fl 1 2 8 6 6 1 . 7 m 3 8 . 3 1 * . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 . 0 7 6 9 6 1 . 1 7 0 6 6 2 6 2 5 3 4 9 M 6 4 1 - 4 4 - m . 1 4 m ' 4 m 1 6 d u o - 1 4 . w T a b l e 1 . 1 3 U . S . u t i l i z a t i o n o f s o y b e a n s b y t y p e o f u s e , 1 9 7 1 - 8 8 ( i n m i l l i o n b u s h e l s a n d p e r c e n t a g e ) ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . r i c e c a k e s , a n d b a b y f o o d s . M o s t o f t h e d i r e c t f o o d u s e c o n s i s t s o f l o n g - g r a i n r i c e . P r o c e s s o r s a n d b r e w e r s u s u a l l y p u r c h a s e s h o r t a n d m e d i u m g r a i n r i c e , a n d b r o k e n s . O n l y r i c e m i l l f e e d - a m i l l b y - p r o d u c t c o n s i s t i n g o f b r a n a n d h u l l s - i s f e d t o a n i m a l s . T h e o b j e c t i v e o f m i l l i n g i s t o m a k e c e r e a l s m o r e p a l a t a b l e a n d t h u s m o r e d e s i r a b l e a s f o o d ( H o s e n e y 1 9 8 6 ) . M i l l i n g i n v o l v e s t h e r e m o v a l o f b r a n . T h e g e r m i s u s u a l l y r e m o v e d d u r i n g m i l l i n g : i t i s r e l a t i v e l y h i g h i n o i l c o n t e n t , a n d m a y c a u s e r a n c i d i t y . T h e r e a r e t w o t y p e s o f m i l l i n g p r o c e s s e s - d r y a n d w e t . D r y m i l l i n g s e p a r a t e s t h e a n a t o m i c a l p a r t s o f t h e g r a i n c l e a n l y . W e t m i l l i n g a t t e m p t s 5 0 t o s e p a r a t e t h e b r a n o r g e r m f r o m t h e e n d o s p e r m , a n d s e p a r a t e s t h e e n d o s p e r m i n t o i t s c h e m i c a l c o m p o n e n t s o f s t a r c h a n d p r o t e i n . 1 . 4 . 1 W h e a t M i l l i n g W h e a t i s d r y - m i l l e d t o r e m o v e t h e b r a n a n d g e r m ; t h e p r o c e s s r e d u c e s t h e w h e a t k e r n e l t o f l o u r f o r v a r i o u s b a k e d a n d n o n - b a k e d g o o d s . I n g e n e r a l , 1 0 0 p o u n d s o f w h e a t p r o d u c e s 7 2 p o u n d s o f f l o u r ( H o s e n e y 1 9 8 6 ) . T h e r e m a i n i n g 2 8 p o u n d s i s c l a s s i f i e d a s m i l l f e e d ; t h i s p r o d u c t i s m o s t l y u s e d f o r l i v e s t o c k i n f o r m u l a t e d r a t i o n s . T h e A s s o c i a t i o n o f A m e r i c a n F e e d C o n t r o l O f f i c i a l s d i f f e r e n t i a t e s b e t w e e n e i g h t t y p e s o f m i l l f e e d . I n r e c e n t y e a r s , w h e a t b r a n h a s b e c o m e a n i m p o r t a n t f i b e r i n g r e d i e n t i n f o o d s f o r h u m a n c o n s u m p t i o n , e s p e c i a l l y i n b r e a k f a s t c e r e a l s . S o f t - w h e a t a n d y e a s t - l e a v e n e d p r o d u c t s , p a s t a , a n d n o o d l e s a r e m a d e f r o m w h e a t f l o u r . T h e f l o u r i s p r o d u c e d f r o m t h e d r y - m i l l i n g o f w h e a t . T h e n u m b e r o f w h e a t f l o u r m i l l s i n t h e U n i t e d S t a t e s i n 1 9 8 9 w a s 2 0 8 w i t h a t o t a l c a p a c i t y o f 1 . 2 m i l l i o n h u n d r e d w e i g h t s [ c w t ] ( 5 4 , 0 0 0 M T ) p e r d a y ( s e e F i g u r e 1 . 1 4 ) ( A n o n 1 9 9 0 c ) . T h e a v e r a g e c a p a c i t y w a s 5 , 7 0 0 c w t ( 2 5 9 M T ) p e r U . S . m i l l p e r d a y . T h e b a s i c f l o u r t y p e s ( a n d t h e d a i l y p r o d u c t i o n 5 1 c a p a c i t i e s ) a r e h a r d w h e a t f l o u r ( o v e r 8 4 0 , 0 0 0 c w t ; 3 8 , 0 0 0 M T ) , s o f t w h e a t f l o u r ( o v e r 2 4 0 , 0 0 0 c w t ; 1 1 , 0 0 0 M T ) , w h o l e w h e a t f l o u r ( a b o u t 4 0 , 0 0 0 c w t ; 1 , 8 0 0 M T ) , a n d D u r u m f l o u r ( a b o u t 9 5 , 0 0 0 c w t ; 4 , 3 0 0 M T ) . T a b l e 1 . 1 4 l i s t s t h e n u m b e r o f w h e a t f l o u r m i l l s a n d t h e c a p a c i t y p e r s t a t e ( A n o n 1 9 9 0 c ) . T h e l a r g e s t n u m b e r s a r e l o c a t e d i n K a n s a s ( 1 9 ) , P e n n s y l v a n i a ( 1 9 ) , N e w Y o r k ( 1 2 ) , M i n n e s o t a ( 1 1 ) , N o r t h C a r o l i n a ( 1 1 ) , O h i o ( 1 1 ) , a n d C a l i f o r n i a ( 1 0 ) . T h e s e s e v e n s t a t e s h a d a t o t a l c a p a c i t y i n 1 9 8 9 o f o v e r 5 1 7 , 0 0 0 c w t ( 2 3 , 5 0 0 M T ) , o r 4 8 . 2 % o f t h e t o t a l U . S . c a p a c i t y . T h e l a r g e s t c a p a c i t y m i l l s a r e l o c a t e d i n M i n n e s o t a w i t h a n a v e r a g e o f 1 0 , 6 5 0 c w t ( 4 8 4 M T ) p e r m i l l , f o l l o w e d b y N e w Y o r k w i t h 9 , 6 2 5 c w t ( 4 3 8 M T ) p e r m i l l . . - . l g . 9 0 . a . 4 1 - m . 9 . - a . m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 . 0 0 0 w . . . . . . . . . . . . . 6 8 . 1 7 0 A m o n - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 9 . 5 m N o w J o a o y . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 2 . 0 0 0 C o l o n - o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 7 6 1 » N o - m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 . “ C o l o r a d o . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 9 M ) N o w Y o n : . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 1 1 6 . 8 ” O o l o v o v o . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 7 2 8 4 6 1 8 1 0 . 8 5 1 6 . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 3 8 . 1 1 0 F l o w n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 1 5 m 8 1 6 1 9 1 D a m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 . 0 0 0 W e “ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 3 . 1 0 0 0 1 4 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 0 . 6 7 6 H o w - 2 . . . . . . ” . . . . . . . . . . . 1 2 . 2 0 0 m . . . . . . . . . . . . 4 2 9 . 5 ” I n a : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 8 6 . 7 ” O l o o o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 7 . 5 m 1 1 1 1 9 . 1 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 3 . “ W . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 4 2 . ” I o w a 2 1 4 . ! » 5 6 1 1 1 C o o - 1 8 . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 . ” K m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 1 1 6 . 4 4 0 5 6 1 1 1 D o m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 . 1 ! ” m a y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 4 . 1 2 5 T o m a - n u . . . . . . . . . . . . . . . 9 4 4 . ” m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 1 9 1 ! ) T u - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 4 4 . @ W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 4 . “ U M 9 3 . 4 7 0 w . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 7 . 8 “ ) V i g n - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1 7 . 5 “ M o r n - 0 1 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 1 1 7 . 1 1 0 W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 m M i n n o w . . . . . . 8 7 5 . 8 4 6 W . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1 3 . 5 w m l . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1 4 . 8 2 0 7 6 1 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . a ! 1 , 1 8 7 . 3 1 ? ' T u m m fl . m 6 n o l ¢ m m u m m T a b l e 1 . 1 4 W h e a t f l o u r m i l l i n g c a p a c i t y b y s t a t e i n t h e U . S . A . ( A n o n 1 9 9 0 c ) . 5 2 W E : “ 1 1 1 6 4 1 1 1 1 1 1 1 1 m 1 l l s ( 2 0 8 ) ( I n c l u d i n g 4 1 1 1 1 . 1 1 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 4 4 1 ) 0 M : D I I I I I ' I 6 1 0 1 3 1 1 1 ) I I I : I n m i l l s ( 1 0 ) F i g u r e 1 . 1 4 N u m b e r o f m i l l s b y s t a t e i n t h e U . S . A . ( A n o n 1 9 9 0 c ) . 5 3 T h e m a j o r i t y o f t h e w h e a t f l o u r m i l l s i n t h e U n i t e d S t a t e s h a v e a d a i l y c a p a c i t y r a n g i n g f r o m 1 , 0 0 0 t o 4 , 9 9 9 c w t ( 4 5 t o 2 3 0 M T ) ( A n o n 1 9 9 0 c ) . T h e 6 0 m i l l s h a v e a c o m b i n e d c a p a c i t y o f 1 6 3 , 6 2 0 c w t ( 7 , 4 0 0 M T ) , o r 1 3 . 8 % o f t h e t o t a l . T h e 5 , 0 0 0 t o 9 , 9 9 9 c w t ( 2 3 0 t o 4 5 5 M T ) p e r d a y c a p a c i t y r a n g e i s m a d e u p o f 5 3 m i l l s w i t h a t o t a l c a p a c i t y o f 3 5 2 , 3 0 0 c w t ( 1 6 , 0 0 0 M T ) , o r 2 9 . 7 % . I n a d d i t i o n , 4 4 m i l l s a r e l a r g e r t h a n 1 0 , 0 0 0 c w t ( 4 5 5 M T ) p e r d a y , a n d h a v e a c o m b i n e d c a p a c i t y o f 6 5 4 , 9 5 0 c w t ( 3 0 , 0 0 0 M T ) , o r 5 5 . 2 % o f t h e t o t a l U . S . w h e a t f l o u r m i l l i n g c a p a c i t y ; 2 4 % o f t h e m i l l s p r o d u c e 8 4 p e r c e n t o f t h e f l o u r . K a n s a s , M i n n e s o t a , a n d N e w Y o r k h a v e a d a i l y c a p a c i t y o f o v e r 1 0 0 , 0 0 0 h u n d r e d w e i g h t s ( 4 , 6 0 0 M T ) . T h e r e a r e f l o u r m i l l s i n 3 8 o f t h e 5 0 S t a t e s . N o f l o u r m i l l s a r e f o u n d i n A l a s k a , I d a h o , N e v a d a , W y o m i n g , A r k a n s a s , M i s s i s s i p p i , W e s t V i r g i n i a , C o n n e c t i c u t , R h o d e I s l a n d , V e r m o n t , N e w H a m p s h i r e a n d M a i n e . T a b l e 1 . 1 5 l i s t s t h e t o p 1 5 f l o u r m i l l i n g c o m p a n i e s i n t h e U n i t e d S t a t e s i n 1 9 9 0 ( A n o n 1 9 9 0 c ) . T h e t o p f o u r c o m p a n i e s — C o n A g r a , A D M M i l l i n g , C a r g i l l a n d P i l l s b u r y - h a v e a c o m b i n e d w h e a t - d u r u m - r y e m i l l i n g c a p a c i t y o f 7 1 1 , 8 0 0 c w t ( 3 2 , 0 0 0 M T ) p e r d a y , o r a b o u t 6 0 % o f t h e t o t a l U . S . d a i l y m i l l i n g c a p a c i t y . F u r t h e r m o r e , t h e s e f o u r c o m p a n i e s h a v e a c o m b i n e d g r a i n s t o r a g e c a p a c i t y o f 1 2 4 . 9 m i l l i o n b u s h e l s ( 3 . 1 M M T ) , o r 1 . 3 % o f t h e t o t a l U . S . s t o r a g e c a p a c i t y . M o s t 5 4 o f t h e l a r g e r c o m p a n i e s a r e m u l t i p l e m i l l c o m p a n i e s , i . e . b e s i d e s t h e w h e a t - f l o u r m i l l i n g o p e r a t i o n t h e y a l s o m i l l d u r u m , r y e , b u l g u r , d r y c o r n , s o y , b u c k w h e a t , c a t , a n d r i c e , o p e r a t e s p e c i a l t y f l o u r m i l l s , f l o u r - p a c k a g i n g f a c i l i t i e s , m i x - m a n u f a c t u r i n g p l a n t s , a n d c o r n r e f i n e r i e s . l l 1 1 + ' 1 : : 7 4 4 4 4 4 4 4 4 1 . 4 6 4 4 - 1 4 6 1 4 4 . : 1 4 - ' ‘ m 1 fi ‘ 1 4 4 - 1 1 ‘ 1 4 ‘ 1 “ H 1 ‘ W I . 1 1 1 1 : . 2 9 2 4 5 . 4 4 1 1 5 . “ 2 8 6 . 1 ! ” 0 0 2 8 6 . 1 ! ” 1 0 1 1 1 1 1 1 8 1 6 0 4 2 0 1 2 1 . 5 1 1 4 3 . 7 1 1 1 1 4 4 . 7 4 1 1 5 . 0 4 4 0 1 7 4 . 7 4 1 1 0 4 1 9 ] . 1 1 1 1 : . 1 4 1 5 . 0 4 1 1 2 . 4 1 1 1 1 4 4 . 7 4 4 1 . 4 0 4 1 . ” 1 5 1 . 0 P i s t o n 1 1 1 1 : . 6 0 2 9 . ! ! ! 4 . 7 4 1 1 1 1 4 . 7 4 0 0 0 1 1 4 . 7 1 4 1 6 4 1 4 4 1 F o o d P 1 0 4 4 4 4 4 1 : 9 0 1 5 . 1 ! ) 2 . 5 4 0 4 4 . 4 4 4 0 0 6 6 . 8 ! ) 6 4 1 1 4 1 4 1 1 1 1 1 4 . 1 1 1 1 : . 7 0 4 . ” 0 4 4 . 7 4 4 0 0 4 4 . 7 1 1 4 8 4 1 5 1 4 1 4 1 1 1 1 1 1 1 6 0 0 7 2 4 . 5 0 0 4 . 2 8 0 6 3 . 2 5 0 2 . 5 ” 2 . “ 5 6 . “ 0 W F 1 4 0 1 1 4 1 6 4 6 0 2 1 . 1 ! ! ! 5 4 1 1 5 5 . 1 1 1 1 0 0 4 5 . 1 1 4 4 1 1 8 1 1 4 4 4 8 1 4 1 1 1 1 6 . 1 1 1 6 . 1 0 2 8 . 1 I l 1 0 2 8 . 1 ! ” 0 0 2 4 . 4 4 4 1 1 4 1 1 1 1 4 1 1 1 1 4 1 1 1 9 6 4 . 4 0 2 2 . 7 1 ! ) 1 . 5 0 2 2 . 7 4 1 1 0 0 2 2 . 7 1 4 1 1 . 0 4 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 8 8 4 1 1 4 9 1 1 1 0 0 0 7 . 0 4 1 1 1 1 . 1 1 1 1 0 1 4 . 4 4 4 1 7 1 6 1 1 4 1 1 4 1 4 4 1 1 1 1 : . 1 0 5 . 4 4 1 1 1 . 0 1 1 0 1 5 . 1 1 ! ) 0 0 1 5 . ” W 1 1 1 9 1 1 1 6 0 4 . 2 0 1 . 4 4 1 1 0 1 3 . 4 4 4 0 0 1 3 . 1 I I 1 6 1 1 4 1 1 1 1 4 4 1 1 1 1 1 1 1 1 9 0 4 . 2 0 0 0 4 . 5 1 1 0 0 0 4 . 5 0 4 8 1 4 1 0 1 1 1 1 4 W 4 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 6 3 0 4 . 5 4 0 4 4 0 4 . 5 0 1 0 0 9 . 5 m 1 1 1 4 1 1 1 0 4 4 1 1 1 1 4 1 1 4 6 1 6 4 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 4 1 1 4 4 1 1 . T a b l e 1 . 1 5 T h e m a j o r U . S . w h e a t - d u r u m r r y e m i l l i n g c o m p a n i e s ( A n o n 1 9 9 0 c ) . A l t h o u g h a s i g n i f i c a n t a m o u n t o f w h e a t i s w e t - m i l l e d i n t o s t a r c h i n t h e U n i t e d S t a t e s , t h e m a j o r s o u r c e o f s t a r c h i s c o r n . W h e a t s t a r c h i s p r o d u c e d m a i n l y b e c a u s e o f t h e c o - p r o d u c t i o n o f w h e a t g l u t e n f r a c t i o n . 5 5 1 . 4 . 2 C o r n M i l l i n g D r y m i l l i n g o f c o r n i s a p r o c e s s b y w h i c h t h e c o r n k e r n e l i s s e p a r a t e d i n t o t h e h u l l , g e r m , a n d e n d o s p e r m ( H o s e n e y 1 9 8 6 ) . T h e t w o p r o c e s s e s u s e d - t e m p e r i n g - d e g e r m i n g a n d a l k a l i n e d r y m i l l i n g - p r o d u c e f l a k i n g g r i t s f o r b r e a k f a s t c e r e a l s , b a k i n g , a n d s n a c k - f o o d . T h e c o r n k e r n e l p r e s e n t s a n u m b e r o f p r o b l e m s f o r t h e m i l l e r . I t i s l a r g e , h a r d , f l a t a n d c o n t a i n s a l a r g e r g e r m t h a n o t h e r c e r e a l s ( i . e . 1 2 % o f t h e k e r n e l ) . T h e g e r m i s h i g h i n f a t ( a b o u t 3 4 % ) a n d m u s t b e r e m o v e d i f t h e p r o d u c t i s t o b e s t o r e d w i t h o u t b e c o m i n g r a n c i d . I n c o r n m i l l i n g , t h e d e s i r e d p r o d u c t s a r e l o w - f a t g r i t s r a t h e r t h a n c o r n f l o u r . T h u s , t h e m i l l e r h a s t o r e m o v e t h e h u l l a n d g e r m w i t h o u t a f f e c t i n g t h e e n d o s p e r m . T h e h u l l s a r e s o l d a s a n i m a l f e e d , a n d t h e g e r m s a r e p r o c e s s e d i n o r d e r t o r e c o v e r c o r n o i l . T h e d r y m i l l i n g i n d u s t r y p r o c e s s e d 1 6 1 m i l l i o n b u s h e l s ( 4 M M T ) o f c o r n i n 1 9 8 6 ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . T o t a l c o r n m i l l i n g h a s r a n g e d f r o m a l o w o f 1 5 4 m i l l i o n b u s h e l s ( 3 . 9 M M T ) i n 1 9 7 5 t o a h i g h o f 1 7 0 m i l l i o n b u s h e l s ( 4 . 3 M M T ) i n 1 9 8 2 ( s e e T a b l e 1 . 1 6 ) . T h e d r y - m i l l i n g s h a r e o f t h e U . S . c o r n u t i l i z a t i o n i s 1 . 8 - 3 . 9 p e r c e n t . 5 6 D w a m h d 4 1 1 0 4 1 1 1 4 1 1 1 1 4 T 0 1 4 1 U . S . c o o k e d p r o d u c t s c o r n p r o d u c t i o n D o r n l l l 4 1 1 4 1 4 Y o u ‘ ( 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 b u s h e l s ) ( 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 b u s h e l s ) ( 3 1 p e r c e n t ) ‘ W m - u - 1 5 ' 5 9 H 2 0 1 9 7 6 . . . 1 5 5 6 , 2 3 9 2 5 1 W 7 . ” 1 5 1 8 5 5 2 4 1 9 7 8 . . . 1 5 5 7 , 2 3 8 2 . 1 1 9 7 9 . . . 1 5 8 7 . 9 2 8 2 . 0 1 8 8 0 . . . . 1 6 0 6 , 6 3 9 2 . 4 - ' 1 4 4 1 . . . 1 6 2 3 , 1 1 9 2 , 0 1 ” . . . 1 7 0 8 , 2 3 5 2 . 1 1 9 4 3 . . . 1 6 4 4 , 1 7 5 3 . 9 1 3 4 . . . 1 6 0 7 , 6 7 4 2 . 1 1 9 8 6 . . . 1 6 1 8 , 3 6 5 1 . 3 1 % . . . 1 6 1 8 . 2 5 3 2 0 ' 1 4 . 6 9 0 1 1 1 4 4 4 0 1 . 1 . T a b l e 1 . 1 6 A m o u n t o f c o r n u s e d a n n u a l l y f o r d r y m i l l e d p r o d u c t s i n t h e U n i t e d S t a t e s ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . T h e l o w - f a t f l a k i n g g r i t s a r e t h e h i g h e s t v a l u e d p r o d u c t s , a n d a r e u s e d p r i m a r i l y i n b r e a k f a s t f o o d s . G e n e r a l f o o d u s e a c c o u n t e d f o r 1 , 1 2 5 m i l l i o n p o u n d s ( 0 . 5 M M T ) o f d r y m i l l i n g p r o d u c t i n 1 9 7 7 ( s e e T a b l e 1 . 1 7 ) , w i t h b r e a k f a s t c e r e a l s u s i n g t h e m o s t , i . e . 8 0 0 m i l l i o n p o u n d s ( 0 . 3 6 M M T ) o r 7 1 % , f o l l o w e d b y s n a c k f o o d s a n d m i x e s , i . e . 1 0 0 m i l l i o n p o u n d s ( 0 . 0 5 M M T ) o r 9 % e a c h ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . T h e s i n g l e l a r g e s t p r o d u c t s o l d b y d r y m i l l e r s i s h o m i n y f e e d w h i c h c o n s i s t s o f a l l t h e b y - p r o d u c t s s u c h a s h u l l f r a c t i o n s , n o n — s e p a r a b l e m i x t u r e s o f h u l l , e n d o s p e r m , g e r m , g e r m m e a l , a n d c o r n c l e a n i n g s ; h o m i n y i s u s e d a s a n i n g r e d i e n t i n t h e f e e d i n d u s t r y . 5 7 C M u m w U s e ( 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 l b s ) B u w h g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . n e w F o o d . o e n e n u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 J 2 5 8 1 4 4 1 1 1 4 4 1 c e r e s l s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 0 0 M i x e s ( p e n c s k e . c o o k i e , m u f f i n s . e t c . ) . . . 1 0 0 l h m m g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 0 E m u m i m m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 m ) B r e e d i n g s , b a t t e r s , b s b y 1 0 0 0 s , 4 1 c . . . . . . 7 5 F o r t i f i e d P u b l i c L a w 4 8 0 f o o d s . . . . . . . . . . . 4 8 5 N o n i o o d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 3 0 G y p s u m b o e r d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 0 0 P u fl d e i m N W n u m p w w a m . . . . . . . . . . . 4 0 P h e r m e c e u t i c a l s , ( e n n e n t s t i o n . . . . . . . . . . 2 0 0 F o u n d r y b i n d e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 0 C h o r c o e l b i n d e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 5 O t h e r ( 0 4 0 4 1 . c o m p e t i n g . 0 1 1 w e l l d r i l l i n g fl u i d s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 A M m u i u M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4 » l b “ ! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 M » T a b l e 1 . 1 7 E s t i m a t e d d r y m i l l i n g p r o d u c t q u a n t i t i e s c l a s s i f i e d a c c o r d i n g t o e n d u s e i n 1 9 7 7 ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . T h e n u m b e r o f d r y c o r n m i l l s i n t h e U n i t e d S t a t e s h a d d e c r e a s e d t o 6 8 i n 1 9 8 6 ( A n o n 1 9 9 0 c ) . O f t h e s e , 5 5 h a d a d a i l y c a p a c i t y o f u n d e r 1 2 , 0 0 0 b u s h e l s ( 3 0 0 M T ) , 8 h a n d l e d b e t w e e n 1 2 , 0 0 0 a n d 3 6 , 0 0 0 b u s h e l s ( 3 0 0 a n d 9 0 0 M T ) , a n d 5 p r o c e s s e d m o r e t h a n 3 6 , 0 0 0 b u s h e l s ( 9 0 0 M T ) . T h e m a j o r i t y o f c o r n d r y m i l l s a r e l o c a t e d i n t h e M i d w e s t ( i . e . 1 0 i n I l l i n o i s , I n d i a n a , a n d I o w a ) a n d t h e S o u t h e a s t o f t h e U n i t e d S t a t e s ( i . e . 2 4 i n K e n t u c k y , T e n n e s s e e a n d N o r t h C a r o l i n a ) . T h e 1 3 l a r g e s t m i l l s h a v e a c o m b i n e d e s t i m a t e d d a i l y c a p a c i t y o f 4 4 5 , 0 0 0 b u s h e l s ( 1 1 , 0 0 0 M T ) , o r a b o u t 6 9 % , o f t h e t o t a l c o r n u s a g e f o r d r y m i l l i n g . W e t m i l l i n g s t r i v e s f o r t h e s a m e s e p a r a t i o n s a s d r y m i l l i n g 5 8 b u t a l s o s e p a r a t e s s o m e p r i m a r y c o m p o n e n t s i n t o t h e i r c h e m i c a l c o n s t i t u e n t s ( H o s e n e y 1 9 8 6 ) . T h e m a i n p r o d u c t s o f t h e w e t m i l l i n g p r o c e s s a r e s t a r c h , p r o t e i n , o i l , a n d f i b e r . M o r e t h a n h a l f o f t h e c o r n s t a r c h m a n u f a c t u r e d f r o m w e t m i l l i n g i s c o n v e r t e d i n t o s y r u p s a n d s u g a r . C o r n s t a r c h e s a n d s u g a r s a r e u s e d f o r h u m a n f o o d , b e v e r a g e s , i n d u s t r i a l p r o d u c t s , a n d l i v e s t o c k f e e d . T h e p r o t e i n i s s e p a r a t e d , d r i e d a n d s o l d a s c o r n g l u t e n m e a l f o r a n i m a l f e e d s . C r u d e c o r n o i l , w h i c h i s e x t r a c t e d f r o m t h e g e r m d u r i n g s t a r c h r e c o v e r y , i s u s e d f o r h u m a n f o o d , i n d u s t r i a l p r o d u c t s , a n d a n i m a l f e e d . T h e w a t e r u s e d t o s o a k t h e c o r n i s c a l l e d s t e e p w a t e r a n d i s u s e d i n p h a r m a c e u t i c a l s a n d a n i m a l f e e d s . T h e f i b e r s c r e e n i n g s a r e u s e d i n a n i m a l f e e d . C o r n t h a t h a s b e e n d r i e d a t e x c e s s i v e t e m p e r a t u r e s g i v e s l o w a m o u n t s o f s o l u b l e p r o t e i n . T h u s t h e c o r n a l s o p r o d u c e s g r e a t l y r e d u c e d y i e l d s o f s t a r c h a n d t h e r e f o r e i s n o t d e s i r e d f o r w e t m i l l i n g . T h e a m o u n t o f o i l c o n t a i n e d i n c e r e a l s i s r e l a t i v e l y l o w . I t s r e c o v e r y i s a s a b y - p r o d u c t o f o t h e r m a n u f a c t u r i n g p r o c e s s e s . T h e m a j o r c e r e a l o i l p r o d u c e d i s c o r n o i l . I t h a s g o o d n u t r i t i o n a l p r o p e r t i e s b e c a u s e o f i t s h i g h d e g r e e o f u n s a t u r a t e d f a t s . T h e a m o u n t o f c o r n p r o c e s s e d b y t h e w e t - m i l l i n g i n d u s t r y h a d i n c r e a s e d t o 6 4 5 m i l l i o n b u s h e l s ( 1 6 M M T ) i n 1 9 8 5 , a n d a c c o u n t s f o r a b o u t 1 2 p e r c e n t o f t h e d o m e s t i c c o r n u s e . 5 9 1 . 4 . 3 S o y b e a n P r o c e s s i n g S o y b e a n p r o c e s s i n g s e p a r a t e s t h e o i l b y s o l v e n t - e x t r a c t i o n f r o m t h e n o n - o i l p o r t i o n o f t h e b e a n . T h e m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e s o y b e a n s m u s t b e b e t w e e n 9 . 5 a n d 1 0 p e r c e n t . T h e s o y b e a n s a r e c l e a n e d , c r a c k e d , h u l l s r e m o v e d , h e a t e d , a n d r o l l e d i n t o f l a k e s . T h e c r u d e o i l i s e x t r a c t e d f r o m t h e f l a k e s w i t h h e x a n e . A f t e r t h e o i l i s e x t r a c t e d , t h e f l a k e s a r e t o a s t e d , a n d a r e g r o u n d i n t o s o y b e a n - m e a l . T h e t w o p r i m a r y p r o d u c t s i n s o y b e a n p r o c e s s i n g a r e o i l a n d h i g h - p r o t e i n m e a l . F o o d u s e s o f o i l i n c l u d e s h o r t e n i n g , m a r g a r i n e , a n d c o o k i n g a n d s a l a d o i l s ; n o n - f o o d u s e s i n c l u d e p a i n t , v a r n i s h , r e s i n s , a n d p l a s t i c s . S o y b e a n m e a l i s u s e d b y t h e f e e d i n d u s t r y a s a p r o t e i n s u p p l e m e n t f o r m a n u f a c t u r e d f e e d s . 1 . 4 . 4 R i c e P r o c e s s i n g F o u r d i f f e r e n t p r o d u c t s c a n b e p r o d u c e d f r o m r o u g h r i c e , o r p a d d y : p a r b o i l e d , b r o w n , m i l l e d , a n d b r o k e n r i c e . I n p a r b o i l i n g , t h e r o u g h r i c e i s s o a k e d a n d p r e s s u r e - c o o k e d w h i c h c a u s e s t h e b r a n c o n s t i t u e n t s t o b l e n d w i t h t h e i n n e r k e r n e l . M i l l e r s g a i n b y p u r c h a s i n g l o w q u a l i t y r i c e a t a d i s c o u n t e d p r i c e , p a r b o i l i t , a n d s e l l i t a t a h i g h e r p r i c e t h a n r e g u l a r m i l l e d r i c e . I n g e n e r a l , o n l y l o n g - g r a i n r i c e 6 0 i s p a r b o i l e d . A f t e r r e m o v i n g t h e h u l l , w h i c h i s a b o u t 2 0 % o f t h e p a d d y , b r o w n r i c e i s l e f t . B y a l s o r e m o v i n g t h e b r a n , w h i t e m i l l e d r i c e i s p r o d u c e d . M a n y o f t h e r i c e k e r n e l s a r e b r o k e n i n t h e m i l l i n g p r o c e s s . T h e y a r e c l a s s i f i e d a n d p r i c e d a c c o r d i n g t o t h e i r l e n g t h : s e c o n d h e a d s ( t h e l o n g e s t ) , s c r e e n i n g s , a n d b r e w e r s ( t h e s h o r t e s t ) . B r o k e n s a r e u s e d i n p r o c e s s e d f o o d s , p r i m a r i l y c e r e a l s , c a n d y , p e t f o o d , a n d b e e r b r e w i n g , w h e r e t h e l e n g t h o f g r a i n a n d a p p e a r a n c e a r e l e s s i m p o r t a n t . L o n g - g r a i n r i c e u s u a l l y s e l l s a t a p r e m i u m c o m p a r e d t o m e d i u m - g r a i n r i c e s i n c e i t i s u s u a l l y p r o c e s s e d f o r s p e c i f i c d o m e s t i c a n d e x p o r t m a r k e t s . P r i c e s f o r m i l l e d r i c e a r e r o u g h l y t w o o r t h r e e t i m e s t h e f a r m p r i c e . O n a v e r a g e , t h e w h o l e k e r n e l y i e l d f r o m m i l l i n g i s a b o u t 5 8 - 6 3 p e r c e n t , a n d i s k n o w n a s h e a d y i e l d . A t l e a s t 1 4 5 p o u n d s o f r o u g h r i c e m u s t b e p r o c e s s e d t o o b t a i n a b o u t 1 0 0 p o u n d s o f m i l l e d , e d i b l e r i c e . 1 . 4 . 5 B r e a k f a s t C e r e a l M a n u f a c t u r i n g M o r n i n g i s t r a d i t i o n a l l y t h e t i m e w h e n m a n y c e r e a l p r o d u c t s a r e c o n s u m e d . T h o s e p r o d u c t s , i n a d d i t i o n t o b r e a d a n d 6 1 s w e e t r o l l s , e i t h e r r e q u i r e c o o k i n g o r t h e y a r e r e a d y - t o - e a t . S o m e c e r e a l s t h a t r e q u i r e c o o k i n g a r e f a r i n a , w h i c h i s m a d e f o r m w h e a t m i d d l i n g s , a n d h o m i n y g r i t s , w h i c h i s m a d e f r o m s m a l l p i e c e s o f e n d o s p e r m o f w h i t e c o r n . T h e m o s t - w i d e l y c o o k e d b r e a k f a s t c e r e a l i s r o l l e d o a t s ( i . e . o a t m e a l ) . A m o n g t h e r e a d y - t o - e a t c e r e a l s a r e c o r n a n d w h e a t f l a k e s , c e r e a l g r a n u l e s , a n d p u f f e d c e r e a l s . T h e s t a r t i n g m a t e r i a l f o r c o r n f l a k e m a n u f a c t u r i n g , f o r e x a m p l e , i s t h e l a r g e p i e c e s o f e n d o s p e r m ( i . e . g r i t s ) p r o d u c e d d u r i n g t h e d r y - m i l l i n g p r o c e s s . E a c h g r i t p r o d u c e s o n e f l a k e . 1 . 4 . 6 S n a c k F o o d M a n u f a c t u r i n g S n a c k f o o d s a r e d e f i n e d a s f o o d s t o b e e a t e n d i r e c t l y o u t o f t h e p a c k a g e , w i t h t h e n o t a b l e e x c e p t i o n s o f c o o k i e s , c r a c k e r s , b r e a d , a n d b r e a k f a s t c e r e a l s . I n t h e U n i t e d S t a t e s , t h e t w o m a j o r r a w m a t e r i a l s f o r s n a c k f o o d s a r e p o t a t o e s a n d c o r n . T h e U . S . s n a c k f o o d i n d u s t r y h a d s a l e s o f $ 1 1 . 9 3 b i l l i o n i n 1 9 8 9 ( u p 9 . 4 p e r c e n t f r o m 1 9 8 8 ) a t a v o l u m e o f 4 , 5 6 0 m i l l i o n p o u n d s ( 2 . 1 M M T ) , u p 3 . 8 p e r c e n t f r o m 1 9 8 8 ( A n o n 1 9 9 0 a ) . S n a c k s o u t p e r f o r m e d t h e a v e r a g e v o l u m e g r o w t h f o r a l l g r o c e r y p r o d u c t s . S o m e o f t h e m a j o r c a t e g o r i e s s h o w i n g d o u b l e - d i g i t v o l u m e g r o w t h i n c l u d e d r e a d y - t o - e a t p o p c o r n , 6 2 p r e t z e l s , a n d t o r t i l l a c h i p s . T h e c o r n c h i p c o n s u m p t i o n i n c r e a s e d 8 . 5 p e r c e n t a n d m i c r o w a v a b l e p o p c o r n 6 . 5 p e r c e n t i n 1 9 8 9 . F i g u r e 1 . 1 5 s h o w s t h a t p o t a t o c h i p s c o n s t i t u t e t h e l a r g e s t v o l u m e s n a c k - f o o d s o l d i n t h e U n i t e d S t a t e s ( 3 2 . 2 p e r c e n t ) ( A n o n 1 9 9 0 a ) . I t i s f o l l o w e d b y c o r n a n d t o r t i l l a c h i p s ( 2 5 . 4 p e r c e n t ) , a n d p o p c o r n ( 1 4 p e r c e n t ) . T h u s , c o r n - b a s e d s n a c k f o o d s m a k e u p o v e r 3 9 p e r c e n t o f t h e m a r k e t s h a r e . T o t a l s a l e s o f t o r t i l l a c h i p s w e r e $ 2 . 1 b i l l i o n ( u p 1 4 . 1 p e r c e n t f r o m 1 9 8 8 ) a n d 9 1 2 m i l l i o n p o u n d s ( 0 . 4 M M T ) , $ 6 3 5 . 7 m i l l i o n i n c o r n c h i p s ( u p 2 2 p e r c e n t ) a n d 2 4 5 . 1 m i l l i o n p o u n d s ( 0 . 1 M M T ) , a n d $ 1 . 3 7 5 b i l l i o n i n p o p c o r n ( u p 8 . 4 p e r c e n t ) a n d 6 4 1 . 5 m i l l i o n p o u n d s ( 0 . 3 M M T ) . T h e l a r g e s t e x p e n s e i n t h e c o s t s a n d o p e r a t i o n s o f s n a c k f o o d c o m p a n i e s c o n s i s t o f t h e c o m m o d i t i e s a n d i n g r e d i e n t s ( 3 3 p e r c e n t ) ( s e e F i g u r e 1 . 1 6 ) ( A n o n 1 9 9 0 a ) . T h u s , t h e q u a l i t y o f t h e r a w m a t e r i a l a n d i t s p r e s e r v a t i o n i s k e y t o t h e s e l l e r s a n d b u y e r s o f p o t a t o e s a n d f o o d c o r n i n t h e s n a c k - f o o d i n d u s t r y . P o p c o r n i s c o n s i d e r e d t h e o r i g i n a l s n a c k f o o d . T h e q u a l i t y o f p o p p e d c o r n i s d e t e r m i n e d b y s u c h f a c t o r s a s p o p p e d v o l u m e , s h a p e o f t h e p o p p e d k e r n e l s , t e n d e r n e s s , a n d f l a v o r . T h e p o p p e d v o l u m e i s o f p a r t i c u l a r i m p o r t a n c e b e c a u s e p o p p e d c o r n i s g e n e r a l l y b o u g h t b y w e i g h t a n d s o l d b y v o l u m e . D u r i n g p o p p i n g , t h e v o l u m e o f t h e c o r n i n c r e a s e s a s m u c h a s A l — fi 6 3 P e r c e n t 0 1 ‘ T 0 1 4 1 P o u n d V o l u m e P a r t y M i x P a l e 5 1 3 : 6 ! O r i o n R i n g s 1 . 1 0 . 5 0 . 2 \ ‘ F i g u r e 1 . 1 5 M a r k e t s h a r e s o f v a r i o u s s n a c k f o o d s i n 1 9 8 9 ( A n o n 1 9 9 0 a ) . F i g u r e 1 . 1 6 E x p e n s e s o f s n a c k f o o d c o m p a n i e s i n 1 9 8 9 ( A n o n 1 9 9 0 a ) . 6 4 3 0 t i m e s . A m o n g t h e c e r e a l g r a i n s , o n l y p o p c o r n a n d c e r t a i n l i n e s o f s o r g h u m a n d p e a r l m i l l e t c a n p o p . C o r n n u t s c o n s t i t u t e a n o t h e r p o p u l a r c o r n s n a c k . I t i s m a d e f r o m a s p e c i a l v a r i e t y o f c o r n w h i c h h a s v e r y l a r g e , o p a q u e , w h i t e k e r n e l s . T h e k e r n e l s a r e t e m p e r e d , f r i e d i n f a t , a n d f l a v o r e d . C o r n c u r l s a r e a n o t h e r c o r n - b a s e d s n a c k ; t h e y a r e e x t r u d e d f r o m c o r n f l o u r . T h e p r o d u c t i o n o f t o r t i l l a s , t a c o s h e l l s , a n d c o r n c h i p s r e q u i r e s m a s a ; t h i s i s m a d e f r o m S c o r n . O t h e r p o p u l a r s n a c k f o o d s m a n u f a c t u r e d i n t h e U n i t e d S t a t e s f r o m c e r e a l g r a i n s i n c l u d e s y n t h e t i c n u t s , p r e t z e l s , c r a c k e r s a n d o t h e r e x t r u d e d p r o d u c t s . 1 . 4 . 7 F e e d P r o c e s s i n g F e e d p r o c e s s i n g r e f e r s t o a n y t r e a t m e n t t h a t a f e e d s t u f f o r p a r t o f a f e e d s t u f f u n d e r g o e s p r i o r t o t h e c o n s u m p t i o n b y a n i m a l s . T h e p r o c e s s i n g m a y c o n s i s t o f o n e s t e p o r a s e r i e s o f s t e p s , i n c l u d i n g c o o k i n g , e x t r a c t i o n , d e h y d r a t i o n , g r i n d i n g , a n d p e l l e t i n g . I n t h e U n i t e d S t a t e s a p p r o x i m a t e l y 6 0 % o f t h e n o n - f o r a g e f e e d s a r e p r o c e s s e d i n f e e d m i l l s ( P e r r y 1 9 8 4 ) . T h e c o m m e r c i a l f e e d i n d u s t r y r a n k s a m o n g t h e t o p 2 5 i n d u s t r i e s i n t h e c o u n t r y . I n 1 9 8 4 , 1 1 9 . 6 M M T o f f e e d w e r e p r o d u c e d i n t h e U n i t e d S t a t e s ( L i n a n d A s h 1 9 8 8 ) . L i v e s t o c k a n d p o u l t r y 6 5 c o n s u m e d a b o u t 8 5 p e r c e n t o f t h e d o m e s t i c c o r n p r o d u c t i o n d u r i n g t h e 1 9 8 0 ’ s . W h e a t u s e i n f e e d i s s i g n i f i c a n t l y l o w e r , i . e . w h e a t a n d r y e u s e a c c o u n t e d f o r 1 6 . 9 p e r c e n t o f t h e t o t a l f e e d g r a i n c o n s u m p t i o n i n 1 9 8 5 . T h e c e n t r a l p r o c e s s i n t h e f e e d m i l l i s t h e p e l l e t i n g o p e r a t i o n . A f t e r t h e f e e d p e l l e t s l e a v e t h e p e l l e t p r e s s , i m m e d i a t e c o o l i n g i s r e q u i r e d t o m a i n t a i n t h e p e l l e t q u a l i t y . C o o l i n g o f l a r g e r - s i z e d p e l l e t s ( i . e . a l f a l f a p e l l e t s ) w i t h a m b i e n t a i r i n a s o - c a l l e d p e l l e t c o o l e r i s o f t e n i n s u f f i c i e n t t o r e m o v e t h e r e s i d u a l h e a t a n d m o i s t u r e f r o m t h e c o r e o f t h e p e l l e t s . B y 1 9 8 4 , t h e n u m b e r o f f e e d m i l l s i n t h e U n i t e d S t a t e s w a s 6 , 7 2 0 , a d e c r e a s e o f 1 , 2 0 0 m i l l s s i n c e 1 9 7 0 ( L i n a n d A s h 1 9 8 8 ) . O n t h e a v e r a g e , a U . S . f e e d m i l l p r o d u c e d 1 7 , 7 5 0 M T p e r y e a r i n 1 9 8 4 , c o m p a r e d t o 1 8 , 2 0 0 M T i n 1 9 7 5 . T h e l a r g e s t m i l l s a r e l o c a t e d i n t h e P a c i f i c r e g i o n . T h e y h a v e a n a v e r a g e p r o d u c t i o n o f 4 7 , 7 0 0 M T p e r a n n u m . T h e s i z e o f m i l l s h a s e x p a n d e d r a p i d l y i n t h e S o u t h e a s t f r o m 2 6 , 8 0 0 M T p e r m i l l p e r y e a r i n 1 9 7 5 t o 3 4 , 0 0 0 M T i n 1 9 8 4 - a 2 7 % i n c r e a s e - p r i m a r i l y d u e t o t h e i n c r e a s e o f t h e b r o i l e r i n d u s t r y i n t h a t r e g i o n . I n t h e C o r n B e l t , N o r t h e r n P l a i n s , A p p a l a c h i a n s , a n d L a k e S t a t e s , t h e a v e r a g e y e a r l y p r o d u c t i o n o f a f e e d m i l l i s f r o m 1 1 , 0 0 0 t o 1 4 , 7 0 0 M T . 6 6 R e c e n t c o n c e r n a b o u t S a l m o n e l l a a n d A f l a t o x i n s f o u n d i n f e e d h a s r a i s e d t h e l e v e l o f a w a r e n e s s o f q u a l i t y p r e s e r v a t i o n o f t h e f e e d i n g r e d i e n t s . T h e t e c h n o l o g y o f g r a i n c h i l l i n g h a s t h e p o t e n t i a l t o b e c o m e a s i g n i f i c a n t a s s e t i n p r e s e r v i n g f e e d i n g r e d i e n t s , a n d i n c h i l l i n g f e e d p e l l e t s t h a t h a v e b e e n i n s u f f i c i e n t l y c o o l e d i n t h e p e l l e t c o o l i n g o p e r a t i o n . A l l c e r e a l - g r a i n p r o c e s s i n g o p e r a t i o n s r e q u i r e s h o r t - t o m e d i u m - t e r m g r a i n s t o r a g e , a n d t h u s a r e s u i t a b l e f o r t h e a p p l i c a t i o n o f t h e g r a i n c h i l l i n g t e c h n o l o g y . A n u n d e r s t a n d i n g o f t h e e n d - u s e o f t h e c e r e a l g r a i n s a s p a s t a , n o o d l e s , b r e a k f a s t c e r e a l s , a n d s n a c k f o o d s , a s y e a s t - l e a v e n e d p r o d u c t s ( s u c h a s b r e a d ) , a n d a s s o f t - w h e a t p r o d u c t s ( s u c h a s c o o k i e s , c r a c k e r s , c a k e s a n d b i s c u i t s ) i s f u n d a m e n t a l t o t h e a p p r e c i a t i o n o f t h e p r e s e r v a t i o n o f q u a l i t y o f t h e c e r e a l s a n d o i l s e e d s a t t h e f a r m a n d e l e v a t o r l e v e l . 1 . 5 U . S . G r a i n M a r k e t i n g 1 . 5 . 1 G r a i n F l o w f r o m P r o d u c e r t o P r o c e s s o r T h e m a j o r t a s k s o f t h e U . S . g r a i n i n d u s t r y a r e t o c o s t - e f f e c t i v e l y a s s e m b l e g r a i n f r o m f a r m e r s , c o m b i n e i t i n t h e i r 6 7 f a c i l i t i e s a c c o r d i n g t o q u a l i t y d i f f e r e n t i a t i o n s , s t o r e i t u n t i l i t s s a l e , a n d t r a n s p o r t i t t o t h e f i n a l m a r k e t d e s t i n a t i o n . G e n e r a l l y , f a r m e r s t r a n s p o r t t h e g r a i n f r o m t h e f a r m i n t r a c t o r w a g o n s o r t r u c k s t o c o u n t r y e l e v a t o r s . F r o m t h e r e t h e g r a i n m o v e s t o s u b t e r m i n a l s o r t e r m i n a l e l e v a t o r s , a n d t h e n t o e x p o r t e l e v a t o r s o r d o m e s t i c p r o c e s s o r s ( s e e F i g u r e 1 . 1 7 ) . D o m e s t i c p r o c e s s o r s a n d e x p o r t e l e v a t o r s r e c e i v e s o m e g r a i n d i r e c t l y f r o m t h e f a r m e r s . I n e s s e n c e , t h e m o v e m e n t o f g r a i n f r o m t h e f a r m t o t h e b u y e r i s a c c o m p l i s h e d b y t h e s y s t e m o f c o u n t r y , s u b t e r m i n a l , a n d t e r m i n a l e l e v a t o r s . I n m o s t c a s e s , g r a i n i s d e l i v e r e d b y t h e f a r m e r t o t h e c o u n t r y e l e v a t o r , w h e r e i t i s d r i e d , c o o l e d a n d s t o r e d , a n d l a t e r m o v e d t o t h e s u b t e r m i n a l e l e v a t o r . T h e r e t h e g r a i n i s a g a i n s t o r e d . A t s u b t e r m i n a l e l e v a t o r s i t c a n b e s h i p p e d t o d o m e s t i c p r o c e s s o r s , t e r m i n a l o r e x p o r t e l e v a t o r s . O n c e g r a i n i s r e c e i v e d a t a n e x p o r t e l e v a t o r i t i s b r i e f l y , i . e . ' a f e w h o u r s , s t o r e d a n d l o a d e d o n t o v e s s e l s f o r s h i p m e n t . A t e x p o r t e l e v a t o r s t h e e m p h a s i s i s o n t h r o u g h p u t c a p a c i t y w i t h m i n i m a l s t o r a g e , w h i l e a t i n l a n d e l e v a t o r s t h e m a i n e m p h a s i s i s o n s t o r a g e . G r a i n m o v e s b y t r u c k , r a i l r o a d ( s o - c a l l e d u n i t t r a i n s ) , b a r g e , o r s h i p a s i t m a k e s i t s w a y f r o m t h e f a r m t o i t s f i n a l d e s t i n a t i o n . A b o u t 7 0 t o 8 0 6 8 fi \ : ~ : . 4 . m r ? F i g u r e 1 . 1 7 G r a i n f l o w f r o m f a r m t o f i n a l d e s t i n a t i o n ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . 6 9 p e r c e n t o f t h e l a r g e q u a n t i t i e s o f g r a i n h a u l e d o v e r l o n g d i s t a n c e s a r e m o v e d b y r a i l , w h i l e 2 0 t o 3 0 p e r c e n t a r e m o v e d b y b a r g e s . A l m o s t a l l g r a i n m o v e d b y b a r g e s i s d e s t i n e d f o r e x p o r t p o r t s i n t h e N e w O r l e a n s a r e a . O c e a n v e s s e l s c a r r y t h e e x p o r t e d g r a i n t o t h e i r o v e r s e a s d e s t i n a t i o n s . F i g u r e s 1 . 1 8 a n d 1 . 1 9 s h o w t h e b a s i c f l o w o f t h e g r a i n t h r o u g h a t y p i c a l c o u n t r y e l e v a t o r a n d a t y p i c a l e x p o r t t e r m i n a l , r e s p e c t i v e l y . C o u n t r y e l e v a t o r s c a n h a v e l e s s e q u i p m e n t t h a n s h o w n , a n d e x p o r t e l e v a t o r s m a y h a v e c l e a n e r s o n t h e o u t b o u n d s i d e . A f u n d a m e n t a l p r i n c i p l e o f t h e U . S . g r a i n m a r k e t i n g s y s t e m i s t h a t o f s e l f - s e l e c t i o n . P r o d u c e r s , h a n d l e r s , a n d u s e r s a l l a c t i n t h e i r o w n b e s t i n t e r e s t . P r o d u c e r s s e l e c t g r a i n v a r i e t i e s w i t h t h e o b j e c t i v e t o m a x i m i z e t h e i r p r o f i t s . H a n d l e r s a s s e m b l e , c o n d i t i o n , a n d d e l i v e r g r a i n s u b j e c t t o n e g o t i a t e d c o n t r a c t t e r m s w i t h t h e o b j e c t i v e t o m a x i m i z e t h e i r p r o f i t s . U s e r s s e l e c t a m o n g d i f f e r e n t q u a l i t y f a c t o r s a v a i l a b l e t o o p t i m i z e e n d - u s e a n d m a x i m i z e p r o f i t . T h e m a r k e t f o r q u a l i t y c h a r a c t e r i s t i c s i s c e n t r a l t o t h e s e d e c i s i o n s . P r i c e d i f f e r e n t i a l s d e v e l o p a n d p r o v i d e i n c e n t i v e s a n d d i s i n c e n t i v e s f o r p a r t i c i p a n t s t h r o u g h o u t t h e s y s t e m . A n i m p o r t a n t a s p e c t o f t h e p r o c e s s i s t h e A A ‘ “ A A i _ i A — A ‘ , ‘ “ “ e H ‘ - “ “ . “ ‘ ‘ A A ‘ A “ A A A A ‘ A M J ‘ “ J A ‘ _ ‘ “ , A “ J A A “ A A A A A A ‘ A ‘ A A A A A A A ‘ A A A J ‘ A A A 7 0 1 l . 1 4 0 4 4 4 1 1 1 0 1 4 1 0 4 1 1 1 1 1 4 1 4 , . _ . 1 1 1 1 1 0 1 1 4 0 4 1 4 5 6 1 9 1 1 1 c o n v e y o r F i g u r e 1 . 1 8 F l o w o f g r a i n t h r o u g h a t y p i c a l c o u n t r y e l e v a t o r ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . 4 . . . . . , 1 3 i . . . : , 4 1 1 1 0 1 1 1 4 1 1 4 1 1 1 ‘ f 4 . . . . . . “ " z . . . " 3 6 1 0 1 4 0 4 0 1 1 1 4 , W ” 3 1 1 3 i - 1 A “ . [ ' - - — - ? ' ) ‘ 1 1 , ' € ‘ 4 A 4 - A A - . ( I , . . D i ? f _ I L _ F i g u r e 1 . 1 9 F l o w o f g r a i n t h r o u g h a t y p i c a l e x p o r t e l e v a t o r ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . 7 1 d e v e l o p m e n t o f p r e m i u m s a n d d i s c o u n t s f o r q u a l i t y c h a r a c t e r i s t i c s . B a r g a i n i n g a n d c o n t r a c t i n g f o r q u a l i t y s p e c i f i c a t i o n s o c c u r t h r o u g h o u t t h e s y s t e m b e t w e e n b u y e r s a n d s e l l e r s . T h e p r e m i u m s a n d d i s c o u n t s r e f l e c t t h e v a l u e t o t h e p a r t i c i p a n t s . T a b l e 1 . 1 8 r e p r e s e n t s a d i s c o u n t s c h e d u l e o f a c o m m e r c i a l e l e v a t o r i n M i c h i g a n t o a s s e s s c o r n d r y i n g a n d s t o r a g e c h a r g e s d u r i n g t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n . G e n e r a l l y , f a r m e r s s e l l a n d d e l i v e r g r a i n t o l o c a l c o u n t r y e l e v a t o r s f o r c a s h . S i n c e t h e m i d d l e o f t h e 1 9 6 0 ’ s f a r m e r s h a v e i n c r e a s i n g l y s e a r c h e d f o r b i d s a t c o m p e t i n g e l e v a t o r s l o c a t e d a s f a r a s 4 0 o r m o r e m i l e s f r o m t h e i r f a r m . T h e y d e l i v e r t h e g r a i n t o t h e e l e v a t o r o f f e r i n g t h e h i g h e s t n e t b i d , i . e . t h e g r a i n p r i c e m i n u s d e l i v e r y c o s t s . A f t e r b u y i n g f r o m f a r m e r s , t h e c o u n t r y e l e v a t o r m a n a g e r d e c i d e s w h e n a n d w h e r e t o s e l l t h e g r a i n . T y p i c a l l y , e l e v a t o r s s w i t c h s h i p m e n t s f r o m o n e d e s t i n a t i o n t o a n o t h e r f o r a f r a c t i o n o f a c e n t p e r b u s h e l . T h u s , i n t h i s h i g h l y c o m p e t i t i v e s e t t i n g , p a r t i c i p a n t s a r e a l m o s t c e r t a i n t o a d o p t q u i c k l y i n n o v a t i o n s i n t e c h n o l o g y , s e r v i c e s , a n d t r a n s p o r t a t i o n . G a i n s t h a t a c c r u e t o a n i n n o v a t o r t h r o u g h c o s t - r e d u c i n g p r o c e d u r e s s o o n b e c o m e a p p a r e n t t o c o m p e t i n g f i r m s . T h i s f o r c e s c o m p e t i t o r s t o a d o p t t h e i n n o v a t i o n o r a c c e p t a d e c l i n i n g v o l u m e o f b u s i n e s s . 7 2 1 9 8 9 C O R N D I S C O U N T S C H E D U L E M O I S T U R E D R Y I N G C H A R G E D R Y I N G C H A R G E D A M A G E D I S C O U N T ( P R I C E D ) ( S T O R E D ) 1 h . 0 - L E S S . 0 0 . 0 0 5 . 0 - L E S S . 0 0 1 A . ! - 1 0 . 5 . 0 0 . 0 1 5 . 1 - 6 . 0 . 0 2 1 5 . 6 - 1 5 . 0 . 0 0 . 0 2 6 . 1 - 7 . 0 . 0 9 1 5 . 1 — 1 5 . 5 . 0 1 . 0 3 7 . 1 - 8 . 0 . 0 5 1 5 . 6 - 1 6 . 0 . 0 2 ' . 0 4 8 . 1 - 9 . 0 . 0 8 1 6 . 1 - 1 6 . 5 . 0 3 . 0 5 9 . 1 - 1 0 . 0 . 1 0 1 6 . 6 - 1 7 . 0 . 0 4 . 0 6 1 0 . 1 - 1 1 . 0 . 1 2 1 7 . 1 - 1 8 . 0 . 0 6 . 0 8 1 8 . 1 - 1 9 . 0 . 0 8 . 1 0 1 9 . 1 - 2 0 . 0 . 1 0 . 1 2 2 0 . 1 - 2 1 . 0 . 1 2 . 1 0 2 1 . 1 - 2 2 . 0 . 1 4 . 1 6 2 2 . 1 - 2 3 . 0 . 1 5 . 1 8 2 3 . 1 - 2 4 . 0 . 1 8 . 2 0 2 h . 1 - 2 5 . 0 . 2 0 . 2 2 2 5 . 1 - 2 6 . 0 . 2 2 . 2 “ 2 6 . 1 - 2 7 . 0 . . 2 “ . 2 6 2 7 . 1 - 2 8 . 0 . 2 5 . 2 8 2 8 . 1 - 2 9 . 0 . 2 8 . 3 0 2 9 . 1 - 3 0 . 0 . 3 0 . 3 2 F O R E I G N M A T E R I A L D I S C O U N T T E S T H E I G H T D I S C O U N T 3 . 0 - L E S S . 0 0 5 h . 0 - O V E R . 0 0 3 . 1 - “ . 0 . 0 2 5 3 . 0 - 5 3 . 9 . 0 2 “ . 1 - 5 . 0 . 0 3 5 2 . 0 - 5 2 . 9 . 0 4 5 . 1 - 6 . 0 . 0 6 5 1 . 0 - 5 1 . 9 . 0 6 6 . 1 - 7 . 0 . 0 8 5 0 . 0 - 5 0 . 9 . 0 8 7 . 1 - 8 . 0 . 1 0 ' 8 . 1 - 9 . 0 . 1 2 4 4 4 4 4 D I S C O U N T S A R E S U B J E C T T O C H A N G E H I T H O U T N O T I C E * * 6 5 4 4 4 4 4 4 D I S C O U N T S A R E T A K E N O N N E T H U S H E L S 4 4 4 4 4 4 4 4 4 6 M O I S T U R E S H R I N K 1 . 4 % E A C H 1 % O V E R 1 9 ( S T O R A G E ) * * * * ¥ 4 4 4 4 8 H O I S T U R E S H R I N K \ 1 4 2 % E A C H 1 % O V E R 1 5 ( P R I C E D ) * * § 8 & 8 8 6 8 * S T O R A G E R A T E I S . 0 2 5 3 B U S H E L P E R M O N T H 8 8 8 8 * T a b l e 1 . 1 8 D i s c o u n t s c h e d u l e f o r c o r n d r y i n g a n d s t o r i n g d u r i n g t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n a t a c o m m e r c i a l e l e v a t o r ( T u r n e r 1 9 9 0 ) . 7 3 C o u n t r y e l e v a t o r s u s u a l l y h e d g e t h e i r g r a i n p u r c h a s e s b y s e l l i n g a f u t u r e s c o n t r a c t f o r a s i m i l a r q u a n t i t y o n t h e C h i c a g o B o a r d o f T r a d e ( s e e T a b l e 1 . 1 9 ) . W h e n c o u n t r y e l e v a t o r s s e l l t h e i r g r a i n d i r e c t l y o r t h r o u g h a b r o k e r t o a g r a i n p r o c e s s o r , e x p o r t e r , o r c a s h m e r c h a n d i s e r , t h e c o u n t r y e l e v a t o r " l i f t s " t h e h e d g e b y b u y i n g b a c k a f u t u r e c o n t r a c t f o r a s i m i l a r q u a n t i t y f r o m t h e C h i c a g o B o a r d o f T r a d e . T h e h e d g e p r o t e c t s t h e e l e v a t o r f r o m t h e p r i c e r i s k s a s s o c i a t e d w i t h c h a n g e s i n t h e i n t e r n a t i o n a l g r a i n s u p p l y a n d d e m a n d . I n e x c h a n g e , t h e e l e v a t o r r e c e i v e s t h e s m a l l e r p r i c e r i s k f r o m t h e " b a s i s " - t h a t i s t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e a p p r o p r i a t e B o a r d o f T r a d e f u t u r e s c o n t r a c t a n d t h e l o c a l p r i c e o f t h e g r a i n . A l m o s t a l l p a r t i c i p a n t s i n t h e g r a i n t r a d e - e x c e p t s p e c u l a t o r s a t t h e C h i c a g o B o a r d - h e d g e t h e i r p u r c h a s e s a n d s a l e s . T h e s a l e s c o n t r a c t b e t w e e n t h e c o u n t r y e l e v a t o r a n d t h e p r o c e s s o r s , e x p o r t e r s , a n d c a s h m e r c h a n d i s e r s t y p i c a l l y s p e c i f i e s t h e t e r m s o f t h e s a l e . U n l e s s o t h e r w i s e s p e c i f i e d i n t h e c o n t r a c t , t i t l e a n d r i s k o f l o s s o r d a m a g e o n d o m e s t i c s a l e s p a s s t o t h e b u y e r . T h u s , t h e b u y e r i s r e s p o n s i b l e f o r l o s s o r d a m a g e d u r i n g t r a n s i t o n f . o . b . s a l e s a n d o n d e l i v e r e d c o n t r a c t s w h e n t h e s h i p m e n t i s t u r n e d . I n t h e U . S . , s a l e s f o r e x p o r t a r e g e n e r a l l y m a d e d i r e c t l y 0 . . . .m u u m c m w a u m m w m m m u m m m m m a m m m u m u m u m . w . . u m . m m u fi . n m m u w m m m m m m . u z m . m . z . m m “ a w . s m w . m w . . m “ u n u m m n m . m & u m m a m m m m m m m m m a m u m m . a “ u . . w g z . “ w . m . x z a m m m m m z u a m m m u n m r a u a m u M m n m u m m m . w u u m m w g m z u m fi . m . T a b l e 1 . 1 9 C o m m o d i t y f u t u r e p r i c e s a t t h e C h i c a g o B o a r d o f T r a d e s ( T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l 1 9 9 1 ) . v o l u m . - v o l m 7 . 9 1 9 a m y n m - m . “ E l : “ a w n w m m m m a m w m " u n w a u m m m w " u n m a m m m a m m m w m a . . . m m u m m m u “ m u n g " . . . m m m m n m m m m . m m fi m m n m m m m m m m m m m m m u m m m m u m g m m g fi m w m a a w w m e w m m n g u a w . . . . . w . m m m u n n u m m m m m m m m n m m m . . . . . . m . m m m u m m m . m m . m m m . . m g “ w a w m a d a w u r e g x w e l a . m m g s . . . . . . + + . . . . m m . + + + + . + . + m m . . + . + + u . . u m + + + u m u . . . + + + m 1 ‘ 1 0 . - 1 1 6 C o n n ” M u - m m r u n 1 1 1 % m 1 " ” 3 1 6 , ' h 3 : - . ‘ i . . 9 m m . M 9 V « w a s M i n a n n u m - L m c a n L u n g - m o W . M 1 2 . M l . c o m m o o m a s F U T U R E S P R I C E S 7 4 7 5 b e t w e e n t h e e x p o r t f i r m a n d t h e b u y e r o f a n i m p o r t i n g c o u n t r y . O v e r 5 0 p e r c e n t o f t h e U . S . e x p o r t s a l e s a r e m a d e u n d e r t e r m s s p e c i f i e d u n d e r a N o r t h A m e r i c a n E x p o r t G r a i n A s s o c i a t i o n ( N A E G A ) f . o . b . c o n t r a c t . T h i s c o n t r a c t s p e c i f i e s : ( 1 ) T h e q u a l i t y a n d c o n d i t i o n o f t h e c o m m o d i t y i s f i n a l a t t h e p o r t o f l o a d i n g i n a c c o r d a n c e w i t h t h e o f f i c i a l i n s p e c t i o n c e r t i f i c a t e . ( 2 ) T h e s e l l e r s h a l l r e t a i n t i t l e t o t h e c o m m o d i t y u n t i l t h e s e l l e r h a s b e e n p a i d i n f u l l ; t h u s , t h e r i s k o f l o s s p a s s e s t o t h e b u y e r a t t h e d i s c h a r g e o f t h e l o a d i n g s p o u t . T h e r e f o r e , t h e s e l l e r r e t a i n s t i t l e o f t h e g r a i n u n t i l p a i d , b u t t h e b u y e r a s s u m e s a l l r i s k o n c e t h e g r a i n l e a v e s t h e d i s c h a r g e s p o u t a t t h e e x p o r t e l e v a t o r . 1 . 5 . 2 G r a i n P o l i c y o f t h e 0 . 8 . G o v e r n m e n t T h e m a i n p u r p o s e o f t h e U . S . g o v e r n m e n t f a r m p o l i c y a p p e a r s t o b e t h e m a i n t e n a n c e o f f a r m i n c o m e . A m o n g t h e m a n y p r o g r a m s a v a i l a b l e , t w o p r o g r a m s a r e p a r t i c u l a r l y i m p o r t a n t t o t h e g r a i n i n d u s t r y : ( a ) t h e l o a n r a t e , a n d ( b ) t h e d e f i c i e n c y p a y m e n t / t a r g e t p r i c e . 7 6 T h e C o m m o d i t y C r e d i t C o r p o r a t i o n ( C C C ) m a k e s n o n - r e c o u r s e l o a n s t o f a r m e r s a t e s t a b l i s h e d l o a n r a t e s f o r c o r n , w h e a t a n d s o y b e a n s . T h e l o a n p l u s t h e i n t e r e s t a n d s t o r a g e c o s t s c a n b e r e p a i d w i t h i n 9 t o 1 2 m o n t h s , o r w h e n t h e c o m m o d i t y i s s o l d o n t h e c a s h m a r k e t . I f i t i s n o t p r o f i t a b l e f o r t h e f a r m e r t o r e p a y t h e l o a n , C C C a c c e p t s t h e c o m m o d i t y a s p a y m e n t f o r t h e l o a n . C o m m o d i t y l o a n s a r e f r e q u e n t l y r e f e r r e d t o a s a p r i c e s u p p o r t , s i n c e n a t i o n a l s e a s o n - a v e r a g e p r i c e s g e n e r a l l y d o n o t f a l l b e l o w t h e l o a n l e v e l s . T h e m a j o r o b j e c t i v e o f t h e p r o g r a m s i s t o b r i n g p r i c e s t a b i l i t y t o t h e c o m m o d i t y m a r k e t b y r e l e a s i n g C C C s t o c k s w h e n p r i c e s a r e h i g h a n d w i t h d r a w i n g t h e m w h e n p r i c e s a r e l o w . A s e c o n d o b j e c t i v e i s t o e n c o u r a g e t h e o r d e r l y m a r k e t i n g o f c r o p s t h r o u g h o u t t h e y e a r , a n d t o p r e v e n t g l u t s a t h a r v e s t . D e f i c i e n c y p a y m e n t s a r e m a d e t o f a r m e r s f o r t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e t a r g e t p r i c e , w h i c h i s d e t e r m i n e d a s a p o l i t i c a l l y a c c e p t a b l e i n c o m e , a n d t h e a v e r a g e m a r k e t p r i c e o r t h e l o a n r a t e , w h i c h e v e r i s h i g h e r . D e f i c i e n c y p a y m e n t s a r e m a d e o n t h e p l a n t e d f a r m a c r e s a n d t h e f a r m p r o g r a m y i e l d , w h i c h i s b a s e d o n t h e f a r m ’ s y i e l d h i s t o r y . D e f i c i e n c y p a y m e n t s a r e i n t e n d e d t o r a i s e a n d s t a b i l i z e f a r m i n c o m e s w h i l e a l l o w i n g c r o p p r i c e s t o b e c o m p e t i t i v e i n t h e e x p o r t m a r k e t . 7 7 C o n s u m e r s a n d t a x p a y e r s a r e c o n c e r n e d o v e r t h e c o s t o f t h e U . S . G o v e r n m e n t s u p p o r t p r o g r a m s . R e c e n t p a y m e n t s , f o r e x a m p l e , h a v e r e a c h e d l e v e l s u p t o 3 0 p e r c e n t o f t h e t o t a l c r o p v a l u e . S u b s t a n t i a l s u p p o r t p r o g r a m s e x i s t e d d u r i n g t h e 1 9 8 0 ’ s . I t m a d e t h e s t o r a g e o f g r a i n a l u c r a t i v e b u s i n e s s . H o w e v e r , t h e s u b s i d i e s h a v e b e e n c u t o v e r t h e p a s t t w o y e a r s . 1 . 5 . 3 G r a i n I n s p e c t i o n i n t h e 0 . 8 . T h e U n i t e d S t a t e s G r a i n S t a n d a r d s A c t ( U S G S A ) i s a d m i n i s t e r e d b y t h e F e d e r a l G r a i n I n s p e c t i o n S e r v i c e ( F G I S ) , a n a r m o f t h e U S D A . F G I S h a s t h e s t a t u t o r y a u t h o r i t y t o d e v e l o p t h e g r a i n s t a n d a r d s , w h i c h f a c i l i t a t e t h e m o v i n g o f g r a i n i n i n t e r s t a t e a n d f o r e i g n c o m m e r c e i n a n o r d e r l y m a n n e r . S t a n d a r d s f o r w h e a t , c o r n , b a r l e y , o a t s , r y e , s o r g h u m , f l a x s e e d , s o y b e a n s , t r i t i c a l e , s u n f l o w e r s e e d , a n d m i x e d g r a i n h a v e b e e n s e t b y t h e F G I S . E a c h s t a n d a r d c o n s i s t s o f n u m e r i c a l g r a d e s , i . e . 1 , 2 , 3 , a n d S a m p l e G r a d e . F a c t o r s a r e i n c l u d e d i n e a c h s t a n d a r d a l o n g w i t h m a x i m u m l i m i t s f o r e a c h f a c t o r h a v e . T h e g r a d e f o r a n y l o t o f g r a i n i s b a s e d o n t h e r e s u l t s o f a n i n s p e c t i o n . 7 8 G r a i n i s u s u a l l y i n s p e c t e d e a c h t i m e i t i s h a n d l e d , i . e . i n t o a n d o u t o f a g r a i n e l e v a t o r , o r t e r m i n a l . T h i s c a n r e s u l t i n m a n y i n s p e c t i o n s a s g r a i n m o v e s t h r o u g h t h e m a r k e t i n g c h a i n . N o s i n g l e n a t i o n a l p o l i c y e x i s t s o n i n s p e c t i o n r e q u i r e m e n t s f o r d o m e s t i c g r a i n . I n s p e c t i o n c a n b e p e r f o r m e d b y F G I S , a n F G I S - l i c e n s e d i n s p e c t o r , b y a p r i v a t e i n d i v i d u a l l i c e n s e d b y U S D A ’ s A g r i c u l t u r a l S t a b i l i z a t i o n a n d C o n s e r v a t i o n S e r v i c e ( A S C S ) , o r b y a p r i v a t e c o m p a n y . I n s p e c t i o n o f e x p o r t g r a i n i s m a n d a t o r y , a n d m u s t b e c o n d u c t e d b y t h e F G I S , o r a F G I S - l i c e n s e d i n s p e c t o r . 1 . 6 U . S . G r a i n Q u a l i t y G r a i n q u a l i t y i s d e p e n d e n t o n a n u m b e r o f f a c t o r s w h i c h i n c l u d e : ( 1 ) t h e s p e c i e s a n d v a r i e t y c h a r a c t e r i s t i c s , ( 2 ) t h e e n v i r o n m e n t a l c o n d i t i o n s d u r i n g t h e s t o r a g e p e r i o d , ( 3 ) t h e t i m e a n d p r o c e d u r e o f h a r v e s t i n g , ( 4 ) t h e d r y i n g m e t h o d , a n d ( 5 ) t h e s t o r a g e p r a c t i c e s . I t i s n o t e d t h a t o n c e t h e g r a i n i s h a r v e s t e d , i t s q u a l i t y c a n n o t b e i m p r o v e d . T h u s , t h e p r e s e r v a t i o n o f t h e g r a i n q u a l i t y i s t h e b a s i c c h a l l e n g e . Q u a l i t y c o u l d b e d e f i n e d i n t e r m s o f s a n i t a r y , p h y s i c a l a n d i n t r i n s i c c h a r a c t e r i s t i c s ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) : 7 9 S a n i t a r y Q u a l i t y c h a r a c t e r i s t i c s r e f e r t o t h e c l e a n l i n e s s o f t h e g r a i n . T h e y i n c l u d e t h e p r e s e n c e o f m a t e r i a l o t h e r t h a n g r a i n , s u c h a s d u s t , b r o k e n a n d m o l d - d a m a g e d k e r n e l s , r o d e n t e x c r e t a , i n s e c t s , r e s i d u e s , a n d o t h e r n o n - m i l l a b l e m a t e r i a l s . T h e y a r e e s s e n t i a l l y c h a r a c t e r i s t i c s t h a t d e t r a c t f r o m t h e a p p e a r a n c e o f t h e g r a i n . P h y s i c a l Q u a l i t y c h a r a c t e r i s t i c s a r e a s s o c i a t e d w i t h t h e o u t w a r d v i s i b l e a p p e a r a n c e o f t h e k e r n e l , s u c h a s k e r n e l s i z e , s h a p e , c o l o r , m o i s t u r e , d a m a g e , a n d d e n s i t y . I n t r i n s i c Q u a l i t y c h a r a c t e r i s t i c s a r e c r i t i c a l t o t h e s p e c i f i c u s e o f t h e g r a i n , a n d c a n o n l y b e d e t e r m i n e d b y a n a l y t i c a l t e s t s . I n w h e a t , f o r e x a m p l e , s u c h c h a r a c t e r i s t i c s r e f e r t o p r o t e i n , a s h , a n d g l u t e n c o n t e n t . F o r c o r n , t h e y i n c l u d e s t a r c h , p r o t e i n , a n d o i l c o n t e n t ; f o r s o y b e a n s , p r o t e i n a n d o i l c o n t e n t . 1 . 6 . 1 Q u a l i t y S t a n d a r d s T h e i m p o r t a n c e o f t h e q u a l i t y c h a r a c t e r i s t i c s d e p e n d s o n t h e g r a i n a n d i t s f i n a l u s e . U . S . W h e a t S t a n d a r d T h e U . S . w h e a t s t a n d a r d e s t a b l i s h e s t h e c l a s s ( i . e . H a r d R e d S p r i n g , H a r d R e d W i n t e r , S o f t R e d W i n t e r , W h i t e , D u r u m , U n c l a s s e d , M i x e d ) , a s w e l l a s i n f o r m a t i o n o n : 8 0 t e s t w e i g h t m o i s t u r e c o n t e n t h e a t - d a m a g e d k e r n e l s d a m a g e d k e r n e l s t o t a l f o r e i g n m a t e r i a l s h r u n k e n a n d b r o k e n k e r n e l s t o t a l d e f e c t s c o n t r a s t i n g c l a s s e s , a n d w h e a t o f o t h e r c l a s s e s . A l s o m e a s u r e d a r e t h e n u m b e r o f l i v e i n s e c t s ; t h e a m o u n t o f d o c k a g e ( i . e . t h e m a t e r i a l o t h e r t h a n w h e a t t h a t c a n b e r e m o v e d b y s c a l p i n g , a s p i r a t i o n , a n d s c r e e n s ) ; s p e c i a l c o n d i t i o n s s u c h a s t h e p r e s e n c e o f g a r l i c a n d e r g o t ; a n d t h e a m o u n t o f s t o n e s , m e t a l , g l a s s , a n d t o x i c w e e d s e e d s . I n a r e c e n t s u r v e y ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) , d o m e s t i c m i l l e r s r a n k e d l i v e i n s e c t s a s t h e m o s t i m p o r t a n t f a c t o r ; c o n t a i n i n g w h e a t o f o t h e r c l a s s e s w a s r a n k e d l e a s t i m p o r t a n t . A l l o t h e r f a c t o r s w e r e r a n k e d e q u a l l y i m p o r t a n t a c r o s s t h e f o u r m a j o r w h e a t f l o u r t y p e s ( i . e . h a r d , w h o l e , s o f t , a n d s e m o l i n a ) . I t w a s n o t e d t h a t d o m e s t i c m i l l e r s u s e t h e w h e a t s t a n d a r d a n d i n c l u d e l i m i t s o n o n e o r m o r e o f t h e a b o v e f a c t o r s i n t h e i r c o n t r a c t s . 8 1 U . S . C o r n S t a n d a r d T h e U . S . c o r n s t a n d a r d d i f f e r e n t i a t e s c l a s s e s b a s e d o n c o l o r ( i . e . Y e l l o w , W h i t e , M i x e d ) , a n d p r o v i d e s i n f o r m a t i o n o n : t e s t w e i g h t m o i s t u r e c o n t e n t h e a t - d a m a g e d k e r n e l s d a m a g e d k e r n e l s t o t a l , a n d b r o k e n c o r n a n d f o r e i g n m a t e r i a l ( i . e . B C F M ) . T h e n u m b e r o f l i v e i n s e c t , s t o n e s , a n d t o x i c w e e d s a r e a l s o i n c l u d e d . T h e c o r n s t a n d a r d s a r e u s e d d i f f e r e n t l y b y d i f f e r e n t i n d u s t r i e s ( i . e . d r y m i l l e r s , w e t m i l l e r s , a n d f e e d m a n u f a c t u r e r s ) b e c a u s e e a c h i n d u s t r y r e q u i r e s d i f f e r e n t c o r n q u a l i t y c h a r a c t e r i s t i c s . T h e m o s t i m p o r t a n t f a c t o r s t o w e t m i l l e r s a r e t h e p e r c e n t a g e o f d a m a g e d k e r n e l s , B C F M , a n d l i v e i n s e c t s ; l e a s t i m p o r t a n t i s t h e c o l o r c l a s s ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 a ) . M o i s t u r e , t e s t w e i g h t a n d h e a t d a m a g e a r e o f e q u a l i m p o r t a n c e . D r y m i l l e r s r e g a r d l i v e i n s e c t s , m o i s t u r e , a n d h e a t a n d t o t a l d a m a g e d k e r n e l s a s m o s t i m p o r t a n t . E q u a l l y r a n k e d a r e c o l o r c l a s s , t e s t w e i g h t , t o t a l d a m a g e d k e r n e l s a n d B C F M . T h e m o s t i m p o r t a n t f a c t o r s t o f e e d m a n u f a c t u r e r s a r e l i v e i n s e c t s , h e a t a n d t o t a l d a m a g e d k e r n e l s ; o f e q u a l i m p o r t a n c e a r e B C F M , t e s t w e i g h t a n d m o i s t u r e , a n d c o l o r c l a s s i s o f l e a s t i m p o r t a n c e . L i m i t s i n c o n t r a c t s a r e a l w a y s s e t b y f e e d m a n u f a c t u r e r s o n m o i s t u r e c o n t e n t , b y d r y m i l l e r s o n h e a t d a m a g e d k e r n e l s , - 8 2 a n d b y w e t m i l l e r s o n t o t a l d a m a g e d k e r n e l s . S o m e l i m i t s a r e s e t o n t h e o t h e r f a c t o r s b y m o s t o f t h e i n d u s t r i e s , e x c e p t f o r c o l o r c l a s s . U . S . S o y b e a n S t a n d a r d T h e U . S . s o y b e a n s t a n d a r d d i s t i n g u i s h e s t w o c o l o r c l a s s e s ( i . e . Y e l l o w , M i x e d ) , a n d p r o v i d e s a d d i t i o n a l i n f o r m a t i o n o n t h e f o l l o w i n g : t e s t w e i g h t m o i s t u r e c o n t e n t h e a t - d a m a g e d k e r n e l s d a m a g e d k e r n e l s t o t a l f o r e i g n m a t e r i a l , a n d s p l i t s . T h e n u m b e r o f l i v e i n s e c t s , g a r l i c , s t o n e s , a n d t o x i c w e e d s a r e a l s o s p e c i f i e d . T h e m o s t i m p o r t a n t f a c t o r r a n k e d i n t h e s u r v e y i s t h e p e r c e n t a g e o f h e a t — d a m a g e d k e r n e l s . T o t a l d a m a g e d k e r n e l s , m o i s t u r e , f o r e i g n m a t e r i a l , a n d l i v e i n s e c t s a r e c o n s i d e r e d o f e q u a l i m p o r t a n c e . T h e l e a s t i m p o r t a n t f a c t o r s a r e s p l i t s , t e s t w e i g h t , a n d c o l o r c l a s s . L i m i t s i n c o n t r a c t s a r e m o s t o f t e n s p e c i f i e d f o r h e a t d a m a g e d k e r n e l s a n d m o i s t u r e c o n t e n t . L i m i t s o n t o t a l d a m a g e d k e r n e l s a n d f o r e i g n m a t e r i a l s a r e a l s o o f t e n s e t . 8 3 1 . 6 . 2 Q u a l i t y A t t r i b u t e s B e s i d e s t h e c h a r a c t e r i s t i c s s p e c i f i e d i n t h e s t a n d a r d s f o r c o r n , w h e a t , a n d s o y b e a n s , o t h e r a t t r i b u t e s t h a t a f f e c t t h e w h o l e s o m e n e s s , o r t h e y i e l d a n d q u a l i t y o f t h e f i n i s h e d p r o d u c t , m a y b e i m p o r t a n t . T h e s e f a c t o r s i n c l u d e p e s t i c i d e r e s i d u e , m o l d s , m y c o t o x i n s , i n s e c t f r a g m e n t s , a s w e l l a s k e r n e l s i z e , s h a p e , a n d h a r d n e s s . W h e a t A t t r i b u t e s T h e u l t i m a t e t e s t f o r w h e a t q u a l i t y i s w h e t h e r t h e f l o u r c a n b a k e a n a c c e p t a b l e p r o d u c t . P r o t e i n q u a n t i t y a n d q u a l i t y , t h e a m o u n t o f a l p h a a m y l a s e , a n d t h e d o u g h h a n d l i n g c a p a b i l i t i e s ( i . e . w a t e r a b s o r p t i o n , m i x i n g t i m e , a n d e x t e n s i b i l i t y ) a r e u s e d a s i n d i c a t o r s o f b a k i n g q u a l i t y . D u e t o t h e d i f f e r e n t a t t r i b u t e s o f t h e m a j o r w h e a t c l a s s e s , m i l l e r s b l e n d w h e a t i n o r d e r t o p r o d u c e t h e f l o u r t h a t c a n b e s t m e e t t h e d e m a n d s o f t h e v a r i o u s f i n i s h e d p r o d u c t s . A m o n g 2 8 a t t r i b u t e s n o t c u r r e n t l y i n c l u d e d i n t h e w h e a t s t a n d a r d s , p e s t i c i d e r e s i d u e , m y c o t o x i n s , a n d h i d d e n / d e a d i n s e c t s a r e r a n k e d h i g h e s t . O t h e r i m p o r t a n t a t t r i b u t e s a r e p r o t e i n , a l p h a a m y l a s e , f a l l i n g n u m b e r , f l o u r p r o t e i n a n d b a k e t e s t . T h e f a l l i n g n u m b e r t e s t , p e s t i c i d e r e s i d u e a n d h i d d e n / d e a d i n s e c t s a r e t h e a t t r i b u t e s m o s t o f t e n r e c o m m e n d e d t o b e i n c l u d e d i n t h e w h e a t s t a n d a r d s . 8 4 C o r n A t t r i b u t e s T h e c o r n s t a n d a r d s a r e n o t a d e q u a t e t o d i f f e r e n t i a t e b e t w e e n t h e q u a l i t y n e e d s o f t h e t h r e e m a j o r c o r n i n d u s t r i e s . T h e d r y m i l l i n g o f c o r n i s a f f e c t e d b y t h e f o l l o w i n g f a c t o r s : c o r n h a r d n e s s d r y i n g t e m p e r a t u r e b r e a k a g e s u s c e p t i b i l i t y B C F M k e r n e l s i z e a n d s h a p e , a n d w h o l e s o m e n e s s ( i . e . f r e e d o m f r o m m o l d s , a f l a t o x i n s , i n s e c t s , e t c . ) . D r y m i l l e r s n e e d h a r d c o r n t o p r o d u c e l a r g e f l a k i n g g r i t s . E x c e s s i v e l y h i g h d r y i n g t e m p e r a t u r e s l e a d t o s t r e s s c r a c k s o f t h e c o r n k e r n e l s a n d r e d u c e s t h e y i e l d a n d s i z e o f t h e f l a k i n g g r i t s . A m o n g t h e m o s t i m p o r t a n t a t t r i b u t e s c u r r e n t l y n o t p a r t o f t h e c o r n s t a n d a r d s a r e m o l d , h i d d e n / d e a d i n s e c t s , a n d m y c o t o x i n s . P e s t i c i d e r e s i d u e , b r e a k a g e s u s c e p t i b i l i t y , d r y i n g t e m p e r a t u r e , s t r e s s c r a c k s , a g e , a n d c o l o r a r e o t h e r i m p o r t a n t f a c t o r s n o t i n c l u d e d . I n t h e w e t m i l l i n g o f c o r n t h e i m p o r t a n t f a c t o r s i n c l u d e : . B C F M d r y i n g t e m p e r a t u r e 8 5 b r e a k a g e s u s c e p t i b i l i t y h e a t - d a m a g e d k e r n e l s , a n d w h o l e s o m e n e s s . H i g h l e v e l s o f m o l d - d a m a g e d k e r n e l s a f f e c t g e r m r e c o v e r y a n d c r u d e o i l q u a l i t y . H i g h d r y i n g t e m p e r a t u r e s c a u s e s t r e s s - c r a c k i n g a n d b r e a k a g e s u s c e p t i b i l i t y , w h i c h a f f e c t s s t a r c h r e c o v e r y . A m o n g t h e a t t r i b u t e s m y c o t o x i n s , s t a r c h , m o l d , p e s t i c i d e r e s i d u e , o i l , a n d h i d d e n / d e a d i n s e c t s a r e r a n k e d a s m o s t i m p o r t a n t . I n f e e d m a n u f a c t u r i n g t h e m o s t i m p o r t a n t a t t r i b u t e s t h a t a r e c u r r e n t l y n o t i n c l u d e d i n t h e c o r n s t a n d a r d s i n c l u d e m y c o t o x i n s , m o l d , p e s t i c i d e r e s i d u e , h i d d e n / d e a d i n s e c t s , a n d p r o t e i n c o n t e n t . L i m i t s o n o n e o r m o r e o f t h e a t t r i b u t e s a r e i n c l u d e d i n c o n t r a c t s o f m a n y o f t h e s e t h r e e i n d u s t r i e s . H i d d e n / d e a d i n s e c t s , m o l d , m y c o t o x i n s , p e s t i c i d e r e s i d u e , a n d s t r e s s c r a c k s a r e m o s t o f t e n p a r t o f t h e c o n t r a c t s . S o y b e a n A t t r i b u t e s T h e q u a n t i t y a n d q u a l i t y o f s o y b e a n p r o t e i n a n d o i l a r e t h e m o s t i m p o r t a n t a t t r i b u t e s s i n c e t h e m a i n p r o d u c t s a r e h i g h - p r o t e i n m e a l s a n d o i l . I n a d d i t i o n , o i l s t a b i l i t y a n d n e u t r a l o i l l o s s w e r e r a n k e d m o s t i m p o r t a n t a m o n g t h e 1 6 a t t r i b u t e s n o t c u r r e n t l y i n c l u d e d i n t h e s o y b e a n s t a n d a r d s . 8 6 H o w e v e r , n o l i m i t s s e e m t o b e i n c l u d e d i n t h e c o n t r a c t s . 1 . 7 S u m m a r y o f 0 . 8 . G r a i n I n d u s t r y T r a i t s G r a i n q u a l i t y h a s r e c e n t l y g a i n e d a t t e n t i o n a t t h e h i g h e s t l e v e l s o f t h e U . S . g o v e r n m e n t . E c o n o m i c c o n s e q u e n c e s a r e a t s t a k e f o r t h e U n i t e d S t a t e s , w h i c h i s t h e s i n g l e m o s t i m p o r t a n t p r o d u c e r , p r o c e s s o r , s t o r e r , a n d e x p o r t e r o f g r a i n i n t h e w o r l d . N o t o n l y i n c o n s i s t e n t g r a i n q u a l i t y , b u t a l s o t h e U . S . c l i m a t e i s s u c h t h a t a n e e d f o r a n a l t e r n a t i v e g r a i n s t o r a g e t e c h n o l o g y e x i s t s . I n t h e p r i m a r y r e g i o n s o f U . S . w h e a t , c o r n , s o y b e a n , a n d r i c e p r o d u c t i o n , w h i c h a r e l o c a t e d i n t h e M i d w e s t , t h e G r e a t P l a i n s , t h e S o u t h , t h e S o u t h w e s t , a n d C a l i f o r n i a , p r o b l e m s w i t h m o l d s , i n s e c t s , a n d o t h e r q u a l i t y l o s s e s a r e s u c h t h a t g r a i n c h i l l i n g s h o u l d f i n d s u c c e s s f u l a p p l i c a t i o n a n d c o m m e r c i a l a c c e p t a n c e . S i n c e o n - f a r m a n d o f f - f a r m s t o r a g e s t r u c t u r e s i n t h e U . S . a r e c o m m o n l y e q u i p p e d w i t h a e r a t i o n s y s t e m s , g r a i n c h i l l e r s c o u l d e a s i l y b e c o n n e c t e d t o e x i s t i n g a e r a t i o n d u c t i n g . T h e p r i m a r y c o m p e t i n g t e c h n o l o g y t o c h i l l e d a e r a t i o n i s t h e t r a d i t i o n a l l y e m p l o y e d a m b i e n t ( n a t u r a l ) a e r a t i o n t e c h n o l o g y . H o w e v e r , i n t h e c o n t r o l o f s t o r a g e p e s t s a n d m o l d s g r a i n c h i l l i n g h a s b e e n s h o w n s u p e r i o r t o a m b i e n t a e r a t i o n ( s e e C h a p t e r s 3 a n d 6 ) . F u r t h e r m o r e , g r a i n 8 7 c h i l l i n g c o u l d h e l p t o r e d u c e t h e d e p e n d e n c y o f t h e U n i t e d S t a t e s ’ g r a i n i n d u s t r y o n c h e m i c a l s , w h i c h h a v e b e c o m e a n e v e r - i n c r e a s i n g p u b l i c c o n c e r n . T h e U . S . g r a i n p r o c e s s i n g i n d u s t r y c o n s i s t s o f d i f f e r e n t s e c t o r s , e a c h w i t h s p e c i f i c q u a l i t y r e q u i r e m e n t s . G r a i n c h i l l i n g c o u l d g i v e p r o c e s s o r s t h e a b i l i t y t o e n s u r e b e t t e r a n d m o r e c o n s i s t e n t p r o d u c t q u a l i t y . T h e r o l e o f g r a i n q u a l i t y i n t h e U . S . i s i n f l u e n c e d n o t o n l y b y t h e o f f i c i a l g r a i n s t a n d a r d s , b u t a l s o b y q u a l i t y a t t r i b u t e s s p e c i f i e d i n s a l e s c o n t r a c t s . T h e a p p l i c a t i o n o f t h e g r a i n c h i l l i n g t e c h n o l o g y i n t h e U . S . g r a i n i n d u s t r y w i l l p o t e n t i a l l y g i v e t h e p r o d u c e r s a n d p r o c e s s o r s , t h e s e l l e r s a n d t h e b u y e r s , t h e m e a n s t o s i g n i f i c a n t l y i m p r o v e t h e q u a l i t y c o n s i s t e n c y o f g r a i n . S i n c e t h e U . S . g r a i n m a r k e t i n g s y s t e m i s v e r y c o m p e t i t i v e , t h e n e e d f o r p r o f i t m a x i m i z a t i o n m a k e s t h e U . S . s y s t e m r e c e p t i v e t o t e c h n o l o g i c a l i n n o v a t i o n s , s u c h a s g r a i n c h i l l i n g . C u r r e n t l y , t h e r e e x i s t s a n e c o n o m i c i n c e n t i v e t o i m p r o v e t h e o v e r a l l q u a l i t y o f U . S . - p r o d u c e d g r a i n . 2 . O B J E C T I V E S T h e p r i m a r y o b j e c t i v e o f t h i s r e s e a r c h i s t o u n d e r t a k e a c o m p r e h e n s i v e a n a l y s i s o f t h e a e r a t i o n o f g r a i n w i t h c h i l l e d a i r a n d t h e s u b s e q u e n t s t o r a g e o f t h e c h i l l e d g r a i n i n u p r i g h t c i r c u l a r , s t e e l b i n s . S i m u l a t i o n t e c h n i q u e s a r e u t i l i z e d t h a t i n c o r p o r a t e p h y s i c a l , b i o l o g i c a l , a n d o p e r a t i o n a l f a c t o r s . T h e t h e o r e t i c a l w o r k i s s u p p o r t e d b y e x p e r i m e n t a l d a t a c o l l e c t e d o v e r a t h r e e - y e a r p e r i o d a t a c o m m e r c i a l e l e v a t o r , b y p u b l i s h e d d a t a , a n d b y d a t a p r o v i d e d b y a c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l e r m a n u f a c t u r e r . T h e s p e c i f i c o b j e c t i v e s a r e : ( 1 ) T o d e v e l o p a m o d e l t o s i m u l a t e t h e p e r f o r m a n c e o f a c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l e r u n d e r t r a n s i e n t a m b i e n t c o n d i t i o n s . ( 2 ) T o i n t e g r a t e t h e c h i l l e r m o d e l i n t o a t i m e - d e p e n d e n t g r a i n a e r a t i o n a n d s t o r a g e m o d e l f o r u p r i g h t , s t e e l g r a i n b i n s . ( 3 ) T o d e t e r m i n e t h e s e n s i t i v i t y o f t h e v a r i o u s d e s i g n a n d o p e r a t i n g p a r a m e t e r s o f a c h i l l e d g r a i n a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m . 8 8 8 9 ( 4 ) T o e v a l u a t e t h e o p e r a t i o n a l c h i l l i n g a n d r e c h i l l i n g s t r a t e g i e s f o r d i f f e r e n t p h y s i c a l a n d b i o l o g i c a l c r i t e r i a o f a c h i l l e d g r a i n a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m . ( 5 ) T o i n v e s t i g a t e t h e f e a s i b i l i t y o f c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e v e r s u s t h e c o n v e n t i o n a l a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s . 3 . R E V I E W 0 ? L I T E R A T U R E 0 N G R A I N C H I L L I N G 3 . 1 H i s t o r i c a l D e v e l o p m e n t o f G r a i n C h i l l i n g A s e a r l y a s 3 , 0 0 0 B . C . g r a i n w a s s t o r e d a b o v e g r o u n d i n t h e h u m i d r e g i o n s o f t h e w o r l d ( B a u d e r 1 9 6 7 b ) . I n t h e g r a i n s t o r e s o f t h e m o n a s t e r i e s o f t h e M i d d l e A g e s g r a i n w a s r e d r i e d a n d k e p t c o o l b y t u r n i n g . I n t h e a r i d r e g i o n s o f t h e w o r l d m u c h o f t h e g r a i n w a s s t o r e d u n d e r g r o u n d . A i r - t i g h t s e a l i n g k e p t g r a i n c o o l a n d d r y , a n d p r e v e n t e d s p o i l a g e i n I s r a e l a n d S y r i a a s e a r l y a s 8 , 0 0 0 B . C ( N a s h 1 9 7 8 ) . G e n e r a l l y , t o d a y ’ s s t o r a g e t e c h n o l o g i e s a r e d e v e l o p m e n t s o f p r i n c i p l e s w h i c h h a v e b e e n w o r k e d o u t b y t r i a l a n d e r r o r o v e r m a n y c e n t u r i e s . T h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n m o i s t u r e c o n t e n t , t e m p e r a t u r e a n d s t o r a g e t i m e o n t h e p r e s e r v a t i o n o f g r a i n s g r e w i n i m p o r t a n c e a f t e r W o r l d W a r I I w i t h t h e a d v e n t o f t h e s e l f — p r o p e l l e d , f r o n t - c u t c o m b i n e d h a r v e s t e r - t h r e s h e r . T h e c h a n g e - o v e r f r o m t r a d i t i o n a l h a r v e s t i n g m e t h o d s t o h i g h - v o l u m e c o m b i n i n g o f g r a i n c r o p s c a u s e d p r o b l e m s w i t h t h e p o s t - h a r v e s t t r e a t m e n t ( D e n c k e r e t a l . 1 9 5 2 ) . T h e l a c k o f s u i t a b l e s h e l l e d - c o r n d r y i n g e q u i p m e n t , f o r e x a m p l e , d e l a y e d t h e a c c e p t a n c e o f t h e f i r s t c o r n p i c k e r - s h e l l e r s u n t i l t h e l a t e 1 9 5 0 ’ s ( K e p n e r e t a l . 1 9 7 8 ) . T o a v o i d l o s s e s d u r i n g . s u b s e q u e n t h a n d l i n g a n d s t o r a g e , w e t g r a i n h a s t o b e 9 0 9 1 p r e s e r v e d a s q u i c k l y a s p o s s i b l e ( H a l l 1 9 8 0 ) . T h e u s e o f h e a t e d a i r f o r r a p i d d r y i n g e x p a n d e d r e a d i l y i n c o m m e r c i a l e l e v a t o r s a n d l a r g e - s c a l e f a r m o p e r a t i o n s . H o w e v e r , i n m a n y i n s t a l l a t i o n s t h e l i m i t e d c a p a c i t y o f g r a i n d r y e r s s o o n c r e a t e d b o t t l e n e c k s ( S a u l a n d L i n d 1 9 5 8 ) . I n o r d e r t o h a n d l e t h e l a r g e q u a n t i t i e s o f i n c o m i n g w e t g r a i n a l t e r n a t i v e p r e s e r v a t i o n m e t h o d s w e r e n e e d e d . I n E u r o p e t h e s e a r c h l e d t o t h e a p p l i c a t i o n o f r e f r i g e r a t e d a e r a t i o n , i . e t h e a r t i f i c i a l c o o l i n g o f g r a i n w i t h c o l d , s a t u r a t e d a i r ( B u r r e l l 1 9 7 4 ) . I t w a s d e t e r m i n e d t h a t l o w e r i n g t h e t e m p e r a t u r e o f w e t g r a i n t o l e s s t h a n 1 0 % : w i t h i n 2 4 h o u r s o f h a r v e s t u s i n g a g r a i n c h i l l e r a l l o w e d f o r t h e 2 - 3 w e e k r i s k - f r e e s t o r a g e o f s m a l l g r a i n s u p t o 2 0 % m o i s t u r e a n d o f c o r n u p t o 3 5 % m o i s t u r e ( H e i d t 1 9 6 3 ) . A e r a t i o n w i t h a m b i e n t a i r w a s n o t s u f f i c i e n t t o p r e s e r v e w e t g r a i n d u r i n g t h e w a r m h a r v e s t i n g m o n t h s ( B o l l i n g 1 9 6 4 ) . A c c o r d i n g t o R e i m a n n ( 1 9 2 7 ) t h e i d e a o f c o o l i n g g r a i n a r t i f i c i a l l y w a s f i r s t p r o p o s e d b y D i e n s t i n 1 9 1 7 , a G e r m a n ' e n g i n e e r . T h e c o n c e p t d i d n o t m a t e r i a l i z e a s i t s e e m e d i m p r a c t i c a l a n d e x p e n s i v e f o r t h e s t o r a g e o f g r a i n a t t h e t i m e . L i n g e ( 1 9 6 0 ) d i s c u s s e d t w o c o n t i n u o u s - f l o w c h i l l i n g t e c h n o l o g i e s c o n s i d e r e d a s e a r l y a s 1 9 4 0 . T h e f i r s t i n v o l v e d t h e c o u n t e r f l o w c h i l l i n g o f g r a i n i n a r o t a t i n g d r u m . T h e s e c o n d m e t h o d c o n s i s t e d o f t h e c h i l l i n g o f g r a i n 9 2 f l o w i n g t h r o u g h a n a r r a y o f 5 0 m m d i a m e t e r c o l u m n s . T h e d u c t s w e r e h e l d a t - 1 5 T L a n d a c h i e v e d c o n d u c t i o n h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t s o f 4 7 - 5 8 W / m D N C . N e i t h e r d e s i g n r e s u l t e d i n c o m m e r c i a l a p p l i c a t i o n . A c c o r d i n g t o B u r r e l l ( 1 9 7 4 ) , t h e u s e o f a r e f r i g e r a t i o n s y s t e m t o s t o r e g r a i n a t 1 8 t o 2 0 % m o i s t u r e a n d d r y i t t o 1 6 t o 1 8 % w a s p r o p o s e d i n F r a n c e b y L e r o y i n 1 9 5 0 . A 1 9 5 3 F r e n c h p a t e n t u t i l i z e d a n e v a p o r a t o r c o i l a b o v e t h e b u l k t o l o w e r t h e t e m p e r a t u r e o f t h e w a r m a i r r i s i n g t h r o u g h t h e g r a i n b y c o n v e c t i o n ( B u r r e l l 1 9 7 4 ) . T h e c h i l l e d a i r w a s r e c i r c u l a t e d t h r o u g h t h e g r a i n , d r y i n g a 4 0 - t o n n e b a t c h f r o m 1 7 . 5 t o 1 4 . 5 % m o i s t u r e o v e r a t w o m o n t h p e r i o d , a n d l o w e r i n g t h e t e m p e r a t u r e t o 7 ° C a t t h e t o p o f t h e p i l e . A 1 9 5 8 F r e n c h p a t e n t i m p r o v e d o n t h e i d e a a n d p r o v i d e d f o r c e d - a i r c o n v e c t i o n v i a a h e a t - p u m p t o e i t h e r c h i l l g r a i n a t l o w t e m p e r a t u r e s o r d r y i t a t h i g h t e m p e r a t u r e s ( B u r r e l l 1 9 7 4 ) . A f o r e - r u n n e r o f a c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l e r w a s m a n u f a c t u r e d a s e a r l y a s 1 9 5 8 a n d s o l d a s a c o l d - a i r d r y i n g s y s t e m t o G e r m a n f a r m e r s ( E s c h e r - W y s s 1 9 6 0 a ) . T h e s e c l o s e d - c y c l e b a t c h s y s t e m s c o n s i s t e d o f a h e a t p u m p t o d e h u m i d i f y a n d c o o l t h e e x h a u s t a i r f r o m t h e t o p o f t h e g r a i n p i l e . T h e c o l d , d r y a i r w a s f o r c e d b a c k i n t o t h e b o t t o m o f t h e b u l k . I t w a s c l a i m e d t h a t t h e d r y i n g c a p a c i t y a n d g r a i n q u a l i t y w e r e s u p e r i o r t o a m b i e n t a i r d r y i n g a t e q u a l o r l o w e r 9 3 o p e r a t i n g c o s t s ( E s c h e r - W y s s 1 9 6 0 b ) . I n 1 9 6 1 t h e E s c h e r - W y s s c o m p a n y o f L i n d a u , G e r m a n y b e g a n w i t h t h e p r o d u c t i o n o f c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l e r s ( H e i d t 1 9 6 3 ) . T h e u n i t s c o n s i s t e d o f t h e c o l d - a i r f a n , e v a p o r a t o r c o i l , c o m p r e s s o r , c o n d e n s e r a n d c o o l i n g f a n ( s e e F i g u r e 3 . 1 ) . T h e c h i l l e r s h a d c o o l i n g c a p a c i t i e s o f 5 0 t o n n e s o f g r a i n p e r d a y . T h e c o s t f o r a 1 4 k W u n i t w a s D M 1 5 , 0 0 0 ( a b o u t $ 3 , 7 5 0 ) . T h e o p e r a t i n g c o s t s w e r e a b o u t D M O . 6 0 ( $ 0 . 1 5 ) p e r t o n o f g r a i n a t D M O . 1 0 ( $ 0 . 0 2 5 ) p e r k W h ( B a u d e r 1 9 6 5 ) . T h e s o - c a l l e d " G r a n i f r i g o r " - t e c h n o l o g y w a s o n l y s l o w l y a c c e p t e d b y t h e g r a i n i n d u s t r y ( I h n e 1 9 6 7 ) . T h e b r e a k - t h r o u g h y e a r w a s 1 9 6 3 w h e n a b o u t 1 5 0 u n i t s w e r e s o l d i n G e r m a n y a n d i n a t l e a s t f i v e o t h e r c o u n t r i e s . I h n e ( 1 9 6 7 ) s t a t e d t h a t " o n t h e b a s i s o f f u n d a m e n t a l r e s e a r c h , l o n g - t e r m f i e l d t e s t i n g a n d p r a c t i c a l e x p e r i e n c e , a r i s k - f r e e t e c h n o l o g y a n d a r e l i a b l e p i e c e o f e q u i p m e n t w e r e d e v e l o p e d f o r t h e r e a d y u s e b y t h e g r a i n i n d u s t r y " [ N o t e : Q u o t e w a s t r a n s l a t e d f r o m G e r m a n ] . B y 1 9 6 8 t h e l a r g e s t s i l o e q u i p p e d w i t h a G r a n i f r i g o r g r a i n c h i l l e r h a d a 1 0 0 0 - t o n n e c a p a c i t y a n d w a s 3 3 m h i g h ( B o s e r 1 9 6 8 ) . B u r r e l l ( 1 9 6 5 ) w a r n e d e a r l y o n o f m o i s t u r e c o n t e n t i n c r e a s e s o f t h e g r a i n a r o u n d t h e d u c t s d u e t o t h e i n c o m i n g s a t u r a t e d 9 4 F i g u r e 3 . 1 F i r s t g e n e r a t i o n g r a i n c h i l l e r w i t h a c o o l i n g c a p a c i t y o f 5 0 t o n n e s p e r d a y ( H e i d t 1 9 6 3 ) . 9 5 c o l d a i r . H e r e c o m m e n d e d t o r e h e a t t h e c h i l l e d a i r b y 1 . 5 - 2 . 5 ° C i n o r d e r t o l o w e r t h e r e l a t i v e h u m i d i t y a f t e r t h e e v a p o r a t o r w i t h w a s t e h e a t f r o m t h e c o n d e n s e r , o r b y p l a c i n g t h e c o l d a i r f a n b e h i n d t h e e v a p o r a t o r . M u n d a y ( 1 9 6 5 ) d e s c r i b e d c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l i n g u n i t s m a n u f a c t u r e d i n E n g l a n d . T h e y i n c o r p o r a t e d r e h e a t i n g o f t h e s a t u r a t e d c o l d a i r a f t e r t h e e v a p o r a t o r b y 1 - 1 . 9 T L a c o l d a i r f a n w i t h v a r i a b l e s p e e d o r a u t o m a t i c d a m p e r t o c o n t r o l t h e a i r f l o w r a t e , t h e a u t o m a t i c c u t - o u t o f t h e c o m p r e s s o r v i a t h e r m o s t a t w h e n e v e r t h e a m b i e n t a i r d r o p p e d b e l o w a s e t p o i n t , a n a u t o m a t i c d e f r o s t i n g d e v i c e , a n d a t w o - c o m p r e s s o r r e f r i g e r a t i o n c y c l e t h a t a l l o w e d f o r o n e t o c u t - o u t a u t o m a t i c a l l y w h e n t h e c o o l i n g l o a d w a s l o w e n o u g h . T h e c h i l l e r c a p a c i t i e s r a n g e d f r o m 2 5 t o 1 0 0 t o n n e s p e r d a y w i t h a i r f l o w r a t e s o f 1 4 t o 5 7 n P / m i n u t e ( 5 0 0 t o 2 0 0 0 c f m ) . T h e g r a i n c h i l l i n g s y s t e m s w e r e p r i m a r i l y d e s i g n e d f o r o n - f a r m u s e . I n 1 9 6 5 t h e r e w e r e a t l e a s t t w o m a n u f a c t u r e r s o f c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l e r s i n G r e a t B r i t a i n , i . e . J . & E . H a l l o f D a r t f o r d , a n d L i g h t f o o t R e f r i g e r a t i o n o f W e m b l e y ( B u r r e l l 1 9 6 5 ) . T h e t o t a l n u m b e r o f B r i t i s h i n s t a l l a t i o n s w a s e s t i m a t e d b e t w e e n 3 0 t o 4 0 a t t h e t i m e ( M u n d a y 1 9 6 5 ) . B a u d e r ( 1 9 6 7 b ) i n v e s t i g a t e d t h e p o s s i b i l i t y o f c o n t i n u o u s - f l o w c h i l l i n g o f g r a i n . T h e e f f i c i e n c y w a s a s l o w a s 3 0 p e r c e n t , a n d r e c y c l i n g o f t h e a i r w a s c o n s i d e r e d t o o e x p e n s i v e . I n d i s c u s s i n g f u t u r e a p p l i c a t i o n s o f g r a i n 9 6 c h i l l i n g , h e e x p e c t e d t h e u s e o f c h i l l e r s f o r t h e t e m p o r a r y s t o r a g e o f w e t g r a i n t o p e a k b y t h e e n d o f t h e 1 9 6 0 ’ s b e c a u s e d r y i n g c a p a c i t i e s w e r e c a t c h i n g u p . A t r e n d t o w a r d s p r e s e r v i n g t h e q u a l i t y o f d r y g r a i n i n s t o r a g e w i t h g r a i n c h i l l e r s w a s e x p e c t e d . B y 1 9 7 0 G r a n i f r i g o r g r a i n c h i l l e r s i n c o r p o r a t e d a u t o m a t i c c o l d a i r r e g u l a t i o n ( H y g r o m a t ) a n d a d e v i c e t o r e h e a t t h e s a t u r a t e d a i r a f t e r t h e e v a p o r a t o r t o c o n t r o l t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c h i l l i n g a i r a u t o m a t i c a l l y ( H y g r o t h e r m ) ( S u l z e r - E s c h e r W y s s 1 9 7 0 ) . P r e v i o u s l y , t h e c o l d a i r h a d t o b e a d j u s t e d m a n u a l l y , a n d n o t c o n t r o l l i n g t h e r e l a t i v e h u m i d i t y h a d c a u s e d p r o b l e m s w i t h c e r t a i n a p p l i c a t i o n s ( I h n e 1 9 7 1 ) . B y 1 9 8 8 a l l m a n u f a c t u r e r s o f c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l e r s w e r e s t a n d a r d e q u i p p e d w i t h r e h e a t e r s ( M fi h l b a u e r 1 9 8 8 ) . T a b l e 3 . 1 i l l u s t r a t e s t h e r a n g e o f m o d e l s a v a i l a b l e f r o m o n e m a n u f a c t u r e r a t t h e c l o s e o f t h e f i r s t d e c a d e o f c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l i n g . 9 7 ? T a b l e 3 . 1 R a n g e o f G r a n i f r i g o r m o d e l s a v a i l a b l e i n 1 9 7 0 ( S u l z e r - E s c h e r W y s s 1 9 2 0 ) . M o d e l C h i l l i n g [ t / d a y ] C o n n e c t e d L o a d [ k W ] 3 0 3 0 - 3 5 4 . 8 6 0 6 0 - 7 0 1 4 . 0 1 1 0 1 1 0 - 1 2 0 2 6 . 5 3 0 0 2 9 0 - 3 1 0 f 5 8 . 0 N o t e : t - t o n n e R e t a i l p r i c e s o f 3 0 t o 2 0 0 t o n n e c a p a c i t y u n i t s r a n g e d f r o m D M 1 3 , 9 9 0 t o D M 4 7 , 9 3 0 ( $ 5 , 6 0 0 - $ 1 9 , 2 0 0 ) ( S u l z e r - E s c h e r W y s s 1 9 7 0 ) . C h i l l i n g c o s t s i n G e r m a n y w e r e q u o t e d a s D M O . 4 0 - D M O . 7 0 ( $ 0 . 1 6 - $ 0 . 2 8 ) p e r t o n n e w i t h a n e n e r g y c o n s u m p t i o n o f 4 - 8 k W h p e r t o n n e o f g r a i n ( B o s e r 1 9 7 1 ) . T h e i n c r e a s e i n t h e a p p l i c a t i o n o f c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l i n g b e t w e e n 1 9 6 1 a n d 1 9 8 9 i s i l l u s t r a t e d i n T a b l e 3 . 2 u s i n g p u b l i c s a l e s f i g u r e s o f G r a n i f r i g o r u n i t s m a n u f a c t u r e d b y S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . 9 8 I ‘ T a b l e 3 . 2 C o m m e r c i a l g r o w t h o f G r a n i f r i g o r g r a i n c h i l l e r s b e t w e e n 1 9 6 1 a n d 1 9 8 9 i n t e r m s o f n u m b e r o f u n i t s i n t h e f i e l d , t o t a l a n n u a l t o n n e s c h i l l e d , a n d n u m b e r o f c o u n t r i e s u n i t s o p e r a t e i n ( I h n e 1 9 6 7 , B a u d e r 1 9 6 7 b , S u l z e r - E s c h e r W y s s 1 9 6 8 , 1 9 6 9 b , 1 9 7 0 , 1 9 7 2 , 1 9 7 3 , B r u n n e r 1 9 8 9 ) . I Y e a r U n i t s T o n n e s C h i l l e d C o u n t r i e s 1 9 6 1 f i r s t u n i t s - 1 1 1 9 6 3 1 5 0 < 1 0 0 , 0 0 0 5 1 9 6 8 > 3 0 0 > 2 0 0 , 0 0 0 1 3 1 9 6 9 > 3 0 0 1 , 5 0 0 , 0 0 0 > 1 3 1 9 7 0 5 0 0 2 , 3 0 0 , 0 0 0 1 5 1 9 7 2 7 0 0 > 2 , 3 0 0 , 0 0 0 2 1 1 9 7 4 8 0 0 > 3 , 0 0 0 , 0 0 0 2 3 1 9 8 9 > 8 0 0 > 2 5 , 0 0 0 , 0 0 0 5 5 T o d a y t h e r e a r e a t l e a s t f o u r m a n u f a c t u r e r s o f c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l i n g e q u i p m e n t s u p p l y i n g t h e g r a i n i n d u s t r y w o r l d - w i d e : ( 1 ) " G o l d s a a t " F r i t z D d r i n g G m b H , R e m s c h e i d , G e r m a n y ; ( 2 ) " G r a i n C o o l e r " P M - L u f t , K v a n u m , S w e d e n ; ( 3 ) " G r a n i f r i g o r " S u l z e r - E s c h e r W y s s G m b H , L i n d a u , G e r m a n y ; ( 4 ) " U n i b l o c k " Z a n o t t i S A S , S u z z a r a , I t a l y . T a b l e 3 . 3 s u m m a r i z e s t h e m a i n d e s i g n p a r a m e t e r s o f t h e l a r g e s t c h i l l i n g u n i t o f e a c h m a n u f a c t u r e r . 9 9 T a b l e 3 . 3 S u m m a r y o f t h e m a i n d e s i g n p a r a m e t e r s o f t h e l a r g e s t c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l e r o f e a c h o g f o u r m a n u f a c t u r e r s ( F r i t z D 6 r i n g 1 9 9 1 , S u l z e r U S A 1 9 9 1 , P M - L u f t 1 9 9 0 , Z a n o t t i 1 9 9 0 ) . I : G o l d s a a t G r a n i f r i g o r G r a i n U n i b l o c k G K 2 4 0 N H D K K 4 0 0 C o o l e r 8 0 0 0 1 0 0 0 0 1 C h i l l i n g C a p a c i t y 2 7 0 3 3 5 3 5 0 3 5 0 [ t / d a y ] A i r f l o w a t 2 0 0 0 P a 8 , 3 0 0 1 6 , 3 0 0 1 6 , 2 5 0 1 7 , 0 0 0 [ H P / h ] E v a p o r a t o r C a p a c i t y 9 6 . 5 1 0 7 . 0 - 1 0 7 . 0 1 1 0 . 0 [ k w ] C o n n e c t e d L o a d [ k W ] 3 2 . 0 5 4 . 0 5 5 . 0 5 0 . 2 I t i s o b v i o u s t h a t w i t h t h e e x c e p t i o n o f o n e m a n u f a c t u r e r ( i . e . F r i t z D b r i n g ) t h e p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e c h i l l i n g u n i t s a r e s i m i l a r . T h i s g e n e r a l l y h o l d s t r u e f o r t h e e n t i r e l i n e o f c h i l l e r m o d e l s o f f e r e d . B u r r e l l ( 1 9 8 2 ) c o n s i d e r e d t h e m a i n d e s i g n p a r a m e t e r s o f c h i l l i n g u n i t s t o b e ( 1 ) o p e r a t i n g t i m e , ( 2 ) a i r f l o w r a t e , a n d ( 3 ) r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y . I n h i s o p i n i o n t h e s e a s o n a l o p e r a t i n g t i m e s o f c o o l i n g u n i t s v a r y f r o m 7 0 0 h o u r s t o s e v e r a l 1 , 0 0 0 h o u r s . T h e a i r f l o w r a t e s r e q u i r e d t o c h i l l g r a i n r a n g e f r o m a l o w o f 6 0 0 v o l u m e s o f a i r p e r v o l u m e o f g r a i n t o a h i g h o f 1 , 4 0 0 . A v a l u e o f a b o u t 9 0 0 v o l u m e s o f a i r p e r v o l u m e s o f g r a i n c a l c u l a t e d f o r t h e c o m m e r c i a l c h i l l i n g u n i t s i n T a b l e 3 . 3 u s i n g a n a i r f l o w r a t e o f 1 6 , 0 0 0 n P / h , a d a i l y c h i l l i n g c a p a c i t y o f 3 5 0 t o n n e s , a n d a s m a l l - 1 0 0 g r a i n b u l k d e n s i t y o f 7 7 2 k g / m P , f a l l w i t h i n t h i s r a n g e o f v a l u e s . W i t h r e s p e c t t o r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y B u r r e l l ( 1 9 8 2 ) s t a t e d " B e c a u s e o f t h e h i g h v a r i a t i o n s i n h e a t l o a d f r o m d a y t o n i g h t , l o w t e m p e r a t u r e s c a n b e a c h i e v e d i n o n e o f t w o w a y s . E i t h e r t h e r e f r i g e r a t i o n u n i t m u s t b e h i g h l y p o w e r e d t o c o p e w i t h t h e h i g h e s t h e a t l o a d o r , a l t e r n a t i v e l y , t h e a i r f l o w t h r o u g h t h e u n i t m u s t b e g o v e r n e d . " E v e r y c u r r e n t c o m m e r c i a l c h i l l e r m a n u f a c t u r e r u s e s m o t o r i z e d d a m p e r s t o c o n t r o l t h e a i r f l o w t h r o u g h t h e e v a p o r a t o r a n d p r o v i d e a c o n s t a n t c o l d a i r t e m p e r a t u r e i n t o t h e b i n . F i g u r e 3 . 2 s h o w s a m o d e r n g r a i n c h i l l i n g u n i t . T h e t r e a t m e n t s r e c o m m e n d e d b y t h e e n d o f t h e f i r s t c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l i n g d e c a d e i n G e r m a n y a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e 3 . 4 . T a b l e 3 . 4 R e c o m m e n d e d c h i l l i n g t r e a t m e n t s o f g r a i n a c c o r d i n g t o I h n e ( 1 9 7 1 ) . 1 M o i s t u r e R a n g e [ % ] I G r a i n C h i l l i n g T r e a t m e n t 1 2 - 1 5 n o c h i l l i n g n e c e s s a r y i f g r a i n t e m p e r a t u r e s a r e b e l o w 2 0 % : 1 5 - 1 7 c h i l l t o 8 - 1 0 ° C o n c e 1 7 - 1 9 c h i l l t o 8 - 1 C P C a n d r e c h i l l w h e n g r a i n t e m p e r a t u r e r i s e s a b o v e 2 0 % : 1 9 - 2 1 c h i l l t o 8 - 1 C P C a n d s t o r e u p t o 3 - 4 w e e k s 2 1 - 2 5 c h i l l t o 4 - 5 ° C a n d s t o r e u p t o 1 - 3 w e e k s 2 5 - 3 0 f i r s t d r y t o d e s i r e d l e v e l , t h e n c h i l l b ~ . - n 1 0 1 - . 1 a 1 a F i g u r e 3 . 2 M o d e r n g r a i n c h i l l e r w i t h a u t o m a t i c a i r f l o w a n d r e f r i g e r a t i o n c o n t r o l ( F r i t z D 6 r i n g 1 9 9 1 ) . 1 0 2 I n c o n t r a s t , B u r r e l l ( 1 9 6 4 ) r e c o m m e n d e d t h e c h i l l i n g o f g r a i n a b o v e 2 2 % m o i s t u r e i n t h e U K c l i m a t e o n l y f o r s h o r t p e r i o d s , a n d i t w a s t o b e f o l l o w e d b y d r y i n g . W e e k l y r e c h i l l i n g w a s p r e s c r i b e d f o r g r a i n a t 2 0 — 2 2 p e r c e n t m o i s t u r e , a n d b i - w e e k l y r e c h i l l i n g f o r w e t g r a i n u p t o 2 0 % m o i s t u r e . B y t h e 1 9 7 0 ' s p r a c t i c a l e x p e r i e n c e w i t h g r a i n c h i l l i n g h a d b e c o m e n u m e r o u s e n o u g h t o r e f i n e e a r l i e r r e c o m m e n d a t i o n s . A s u m m a r y o f m o r e c u r r e n t c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e r e c o m m e n d a t i o n s a r e l i s t e d i n T a b l e 3 . 5 . T a b l e 3 . 5 M o i s t u r e c o n t e n t r a n g e s ( M C ) , g r a i n t e m p e r a t u r e s ( 6 ) , a n d a l l o w a b l e s t o r a g e t i m e s ( A S T ) o f g r a i n s w i t h d i f f e r e n t e n d u s e s u n d e r c h i l l e d s t o r a g e c o n d i t i o n s ( S u l z e r - E s c h e r w y s s 1 9 7 2 2 , 1 9 8 9 ‘ ) . S e e d G r a i n & B r e a d G r a i n s F e e d G r a i n s " M e l t i n g B a r l e y M C [ % ] 9 [ ° C ] A S T 9 [ ° C ] A S T 9 [ ° C ] . A S T 1 2 - 1 5 1 9 - 1 2 p e r m . 1 0 - 1 2 p e r m . 1 0 - 1 4 p e r m . 1 5 - 1 6 . 5 1 8 - 1 0 1 - 1 . 5 y 9 - 1 0 p e r m . 1 0 - 1 2 p e r m . 1 6 . 5 - 1 8 1 5 - 7 4 - 6 m 8 - 1 0 5 - 1 0 m 8 - 1 0 6 - 1 3 m 1 8 - 2 0 1 5 2 - 3 m 8 - 1 0 2 - 7 m 8 - 1 0 3 - 9 m 2 0 - 2 2 1 5 3 - 4 w 6 - 8 4 - 1 6 w 8 - 1 0 5 - 2 0 w 2 2 — 2 5 2 5 1 - 2 w 5 - 7 3 - 8 w 5 - 8 1 0 - 2 5 w 2 5 - 3 0 2 4 - 5 2 - 3 d 4 - 5 5 - 1 0 d 4 - 5 1 4 - 3 0 d > 3 0 2 - - - — ' 4 - 5 < 5 d N o t e : y - y e a r s , m 4 m o n t h s , w - w e e k s , d - d a y s , p e r m . - p e r m a n e n t 1 0 3 T h e d a t a o n t h e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n m o i s t u r e c o n t e n t , t e m p e r a t u r e a n d a l l o w a b l e s t o r a g e t i m e o f s m a l l g r a i n s w a s b a s e d o n t h e r e s e a r c h w o r k o f B e w e r ( 1 9 5 7 ) , A g e n a ( 1 9 6 1 ) , K o s m i n a ( 1 9 5 6 ) , S c h o l z ( 1 9 6 2 ) , a n d J o u i n ( 1 9 6 4 ) . T h e c h i l l e d s t o r a g e o f g r a i n s a b o v e 2 2 % m o i s t u r e w a s s t i l l r e c o m m e n d e d i n 1 9 7 2 , b u t n o t a n y l o n g e r i n 1 9 8 9 . T h e c h i l l i n g o f c o r n p r o v e d t o b e s o m e w h a t m o r e c o m p l i c a t e d t h a n t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f s m a l l g r a i n s ( S u l z e r - E s c h e r W y s s 1 9 8 0 ) . A c c o r d i n g t o t h e r e c o m m e n d a t i o n s , c o r n a b o v e 2 1 % m o i s t u r e c o n t e n t s h o u l d o n l y b e s t o r e d s h o r t - t e r m a n d u n d e r c o n t i n u o u s c h i l l i n g w i t h c o l d a i r a t 3 - 5 ° C w i t h o u t r e h e a t . C o r n w i t h a m o i s t u r e c o n t e n t o f 1 9 - 2 1 % c a n b e s t o r e d f o r 3 - 6 w e e k s b y c h i l l i n g o n c e t o 8 - 1 C P C . A t t h e e n d o f t h e s t o r a g e p e r i o d t h e c o r n n e e d s t o b e d r i e d t o a s a f e l e v e l . C o r n a t 1 7 - 1 8 % m o i s t u r e c h i l l e d t o l e s s t h a n 1 C P C c a n b e s t a b l e i f d u r i n g c h i l l i n g t h e m o i s t u r e c o n t e n t i s r e d u c e d b e l o w 1 6 % . C o r n a t l e s s t h a n 1 6 % m o i s t u r e c a n b e s a f e l y s t o r e d l o n g - t e r m . T h e b i g g e s t b e n e f i t i n c o r n c h i l l i n g i s c l a i m e d b y c o m b i n i n g i t w i t h t h e h i g h — t e m p e r a t u r e d r y i n g . L e s s s t r e s s c r a c k i n g o f k e r n e l s i s o b s e r v e d w h e n c o r n i s f i r s t d r i e d t o 1 9 - 2 0 % a n d t h e n c h i l l e d i n - b i n , w h i l e t h e c o r n i s s t i l l h o t . T h e e v a p o r a t i v e c o o l i n g e f f e c t r e m o v e s a n a d d i t i o n a l 2 . 5 - 3 . 5 % m o i S t u r e , a n d r e d u c e s t h e g r a i n t e m p e r a t u r e t o a s a f e s t o r a g e l e v e l ( i . e . l e s s t h a n . 1 O W C ) a c c o r d i n g t o S u l z e r - 1 0 4 E s c h e r W Y s s ( 1 9 8 0 ) . A l s o , c o r n s h o u l d b e t h o r o u g h l y c l e a n e d b e f o r e f i l l i n g a n d c h i l l i n g t h e s t o r a g e b i n , o r a t l e a s t a g r a i n s p r e a d e r s h o u l d b e u s e d t o d i s t r i b u t e t h e f i n e s . K o m b a e t a l . ( 1 9 8 7 ) i n v e s t i g a t e d t h e a i r f l o w t h r o u g h c o r n w i t h a n d w i t h o u t a s p r e a d e r . W i t h o u t a s p r e a d e r , t h e a i r f l o w t h r o u g h t h e c o r n r a n g e d f r o m 0 . 1 5 m / s i n t h e c e n t e r o f t h e b i n t o 1 . 2 m / s a t t h e 7 . 5 m r a d i u s . T h e s i l o f i l l e d w i t h a g r a i n s p r e a d e r s h o w e d a n a i r f l o w r a t e o f 0 . 6 t o 0 . 8 7 m / s o v e r t h e e n t i r e r a d i u s o f t h e b u l k . D u e t o t h e l a t e h a r v e s t s e a s o n o f c o r n , s i g n i f i c a n t c o n d e n s a t i o n d u e t o t h e e x h a u s t a i r f r o m t h e g r a i n c a n o c c u r i n t h e h e a d s p a c e o f t h e b i n ( S u l z e r - E s c h e r W y s s 1 9 8 0 ) . D u r i n g c h i l l i n g a f a n s h o u l d b e i n s t a l l e d a b o v e t h e p i l e t o e x h a u s t a t l e a s t 1 . 5 - 2 t i m e s t h e v o l u m e o f t h e c h i l l i n g a i r . M o r e r e f i n e d r e c o m m e n d a t i o n s w i t h r e s p e c t t o g e o g r a p h i c a l l o c a t i o n o f t h e s t o r a g e f a c i l i t y , r e c h i l l i n g n e e d s d u r i n g t h e s t o r a g e s e a s o n , a n d p e r f o r m a n c e f l u c t u a t i o n s d u e t o a m b i e n t c o n d i t i o n s a r e g e n e r a l l y n o t f o u n d i n t h e c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l i n g l i t e r a t u r e . I n h i s c o m p r e h e n s i v e s t a t e - o f - t h e - a r t r e v i e w , B u r r e l l ( 1 9 8 2 ) s u m m a r i z e d t h e m a i n u s e s o f g r a i n c h i l l i n g a s ( 1 ) t h e r e d u c t i o n o f p o w e r c o n s u m p t i o n b y s t o r i n g h i g h e r m o i s t u r e c o n t e n t g r a i n i n t e m p e r a t e c l i m a t e s , a n d ( 2 ) t h e p r o t e c t i o n o f g r a i n f r o m i n s e c t i n f e s t a t i o n b y s t o r i n g c o o l e r g r a i n i n 1 0 5 t r o p i c a l a n d s u b t r o p i c a l c l i m a t e s . H o w e v e r , h e c o n c l u d e d t h a t " r e f r i g e r a t i o n h a s s o f a r h a d l i t t l e w o r l d w i d e i m p a c t . " A l t h o u g h g r a i n c h i l l i n g m a y s o f a r h a v e h a d l i t t l e i m p a c t o n t h e g r a i n i n d u s t r y , a w e a l t h o f a p p l i c a t i o n e x p e r i e n c e s h a s b e e n r e p o r t e d . M a n y o f t h e s e e f f o r t s a r e r e v i e w e d a n d s u m m a r i z e d i n t h e n e x t s e c t i o n . 3 . 2 A p p l i c a t i o n s o f G r a i n C h i l l i n g t h r o u g h o u t t h e W o r l d 3 . 2 . 1 G r a i n C h i l l i n g i n G e r m a n y I n G e r m a n y , t h e l i m i t e d c a p a c i t y o f a v a i l a b l e d r y i n g e q u i p m e n t i n t h e 1 9 5 0 ’ s s p a r k e d a n i n t e r e s t i n t h e c o m m e r c i a l d e v e l o p m e n t o f g r a i n c h i l l i n g . T r a d i t i o n a l l y , g r a i n w a s d e l i v e r e d t o t h e e l e v a t o r b e t w e e n f a l l a n d s p r i n g . W i t h t h e a d v e n t o f t h e c o m b i n e h a r v e s t e r m a n y e l e v a t o r s w e r e f a c e d w i t h t h e h a n d l i n g o f a l a r g e v a r i e t y o f c r o p s d u r i n g a s h o r t h a r v e s t t i m e . I n o r d e r t o m a n a g e d r y i n g o p e r a t i o n s b y m a x i m i z i n g i n t e r v a l s b e t w e e n c r o p s w i t c h i n g , g r a i n c h i l l e r s w e r e u s e d s u c c e s s f u l l y t o c h i l l s i l o c e l l s f o r t h e w e t h o l d i n g o f g r a i n s ( A n o n 1 9 7 9 ) . T h e t e m p o r a r y s t o r a g e o f w e t g r a i n u s i n g a r e f r i g e r a t i o n s y s t e m t o c o o l t o b e l o w 1 0 ° C i n d e p e n d e n t o f t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s w a s d i s c u s s e d b y H e i d t ( 1 9 6 3 ) . T h e p o s s i b i l i t y 1 0 6 t o a c c o m p l i s h t h i s t a s k w i t h a c o n t i n u o u s — f l o w p r o c e s s , i n - b i n , a n d i n f l a t s t o r a g e b u i l d i n g s w a s e v a l u a t e d . H e i d t a n d B o l l i n g ( 1 9 6 5 ) p u b l i s h e d t h e f i r s t i n — d e p t h G e r m a n s t u d y o n t h e c h i l l i n g a n d s t o r a g e o f h a r v e s t - w e t w h e a t a n d c o r n . S e v e n t y - f i v e t o n n e s o f w h e a t w i t h a m o i s t u r e c o n t e n t o f 2 0 . 5 % w e r e s u c c e s s f u l l y c h i l l e d t o 7 . 8 ° C a n d s t o r e d f o r 2 0 d a y s . A l t h o u g h t h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n c r e a s e d b y 7 . 4 % : d u r i n g t h e s t o r a g e p e r i o d , t h e b a k i n g a n d f e e d i n g q u a l i t i e s w e r e e x c e l l e n t . A l i g h t m u s t y s m e l l d i s a p p e a r e d a f t e r d r y i n g t h e w h e a t t o 1 4 . 6 % m o i s t u r e . C o r n a t 3 0 % m o i s t u r e w a s c h i l l e d a n d s t o r e d s u c c e s s f u l l y f o r 1 0 d a y s . A d i f f e r e n c e i n s e l f - h e a t i n g w a s n o t e d b e t w e e n c l e a n e d v e r s u s u n c l e a n e d c o r n b u l k s . T h e r e c o m m e n d e d d e s i g n o f g r a i n c h i l l i n g s y s t e m s f o r G e r m a n c o n d i t i o n s w a s b a s e d o n c o o l i n g a m b i e n t a i r f r o m a n a v e r a g e s u m m e r h a r v e s t t e m p e r a t u r e o f 2 3 . 5 ° C t o 1 0 ° C . T h e c h i l l e d a i r t e m p e r a t u r e w a s k e p t c o n s t a n t s u c c e s s f u l l y . T h e y n o t e d t h a t t h e r e q u i r e d a i r f l o w r a t e f o r c o o l i n g w a s i n d e p e n d e n t o f t h e d e s i r e d g r a i n t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n . A 0 . 5 % m o i s t u r e r e d u c t i o n o f t h e g r a i n f o r e v e r y 1 0 ° C o f c h i l l i n g w a s d e t e r m i n e d . T h e e x p e c t e d e n e r g y c o n s u m p t i o n w a s 6 k W h p e r t o n n e o f g r a i n t o c h i l l t o t h e f i n a l g r a i n t e m p e r a t u r e o f 1 C P C . Q u a l i t y p r e s e r v a t i o n w a s s e e n a s t h e p r i m a r y b e n e f i t o f g r a i n c h i l l i n g . T h e i r c l a i m o f r e d u c e d g r a i n r e s p i r a t i o n w a s b a s e d o n w o r k b y S c h o l z ( 1 9 6 2 ) , o f t h e p r e s e r v a t i o n o f 1 0 7 g e r m i n a t i o n a n d b a k i n g q u a l i t y w a s b a s e d o n t h e w o r k s b y B e w e r ( 1 9 5 7 ) , A g e n a ( 1 9 6 1 ) a n d K o s m i n a ( 1 9 5 6 ) , a n d o f t h e p r e v e n t i o n o f i n s e c t d e v e l o p m e n t o n t h e w o r k b y B u r g e s a n d B u r r e l l ( 1 9 6 4 ) . T h e u s e o f g r a i n c h i l l e r s i n t h e p r e s e r v a t i o n o f m a l t i n g b a r l e y h a d g r o w n t o a b o u t 1 0 0 u n i t s i n G e r m a n b r e w e r i e s b y 1 9 6 6 ( B a u d e r 1 9 6 6 ) . F o r m a l t i n g b a r l e y t h e p r e s e r v a t i o n o f g e r m i n a b i l i t y i s o f u t m o s t i m p o r t a n c e . T h e c h i l l e d s t o r a g e o f b a r l e y a t 1 8 % m o i s t u r e u p t o t h r e e m o n t h s w a s e c o n o m i c a l l y a t t r a c t i v e f o r b r e w e r i e s b e c a u s e d r y i n g t o 1 4 % m o i s t u r e t o a c h i e v e s t o r a g e s t a b i l i t y w a s e n e r g y - i n t e n s i v e . C a l c u l a t i o n s o n t h e n e e d t o r e c h i l l b a r l e y e v e r y 2 5 d a y s t o E P C w a s b a s e d o n t h e s e l f - h e a t i n g d a t a o f J o u i n ( 1 9 6 4 ) . M i l l e r ( 1 9 7 3 ) c o n d u c t e d a n i n - d e p t h r e v i e w o f t h e c o o l i n g r e q u i r e m e n t s i n m a l t i n g p l a n t s . I n m a n y p l a n t s a n d b r e w e r i e s g r a i n c h i l l e r s w e r e a p p l i e d i n t h e c o l d p r e s e r v a t i o n t o r e p l a c e p a r t , o r t h e e n t i r e d r y i n g s t e p . B a u d e r ( 1 9 6 7 a ) p r e s e n t e d t h e r m o d y n a m i c c a l c u l a t i o n s t h a t f o r m e d t h e b a s i s o f t h e G r a n i f r i g o r g r a i n c h i l l e r d e s i g n b y S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . H e a s s u m e d t h a t i n t h e c o o l i n g o f l a r g e b u l k s o f g r a i n t h e a i r a n d g r a i n t e m p e r a t u r e s e q u i l i b r a t e . F u r t h e r m o r e , h e d i s t i n g u i s h e d , b e t w e e n t h e t i m e - f o r t h e l e a d i n g e d g e o f t h e c o o l i n g z o n e t o r e a c h t h e t o p o f t h e b u l k ( i . e . t h e g r a i n t e m p e r a t u r e o f t h e 1 0 8 t o p l a y e r b e g i n s t o d e c r e a s e ) , a n d t h e t i m e f o r t h e c o o l i n g z o n e t o p u s h c o m p l e t e l y t h r o u g h t h e b u l k ( i . e . t h e t r a i l i n g e d g e o f t h e c o o l i n g z o n e e x i t s t h e t o p o f t h e p i l e ) . A t h e o r e t i c a l s p e c i f i c a i r f l o w r a t e w a s e s t a b l i s h e d t h a t a c c o u n t e d f o r t h e e v a p o r a t i v e c o o l i n g e f f e c t . O n t h e b a s i s o f f i e l d e x p e r i e n c e a m u l t i p l i e r f o r t h e a i r f l o w r a t e o f 1 . 2 w a s u s e d t o a c c o u n t f o r t h e t r a v e r s e t i m e o f t h e t r a i l i n g e d g e o f t h e c o o l i n g z o n e . T h u s , a n a i r f l o w r a t e o f a b o u t 3 5 n P / h p e r d a i l y t o n n e w a s c a l c u l a t e d t o c h i l l 2 0 % m o i s t u r e g r a i n f r o m 2 0 ° C t o 1 0 ° C . T h e c o l d a i r f a n w a s s i z e d t o a l l o w f o r c h i l l i n g g r a i n i n s i l o s u p t o 2 0 m d e p t h a t 4 0 0 m m w a t e r c o l u m n c o u n t e r p r e s s u r e , a n d i n f l a t s t o r a g e s u p t o 5 m d e p t h a t 1 0 0 m m . T h e c a l c u l a t e d r e f r i g e r a t i o n l o a d w a s 2 7 9 W p e r d a i l y t o n n e w i t h a c o m p r e s s o r s i z e o f 7 5 W p e r d a i l y t o n n e . D u r i n g t h e 1 9 7 0 7 5 t h e e m p h a s i s o f c h i l l i n g w e t g r a i n f o r t h e t e m p o r a r y s t o r a g e b e f o r e t h e d r y e r s h i f t e d t o w a r d u t i l i z i n g g r a i n c h i l l i n g a s a p o s t - d r y i n g t r e a t m e n t . T h i s w a s i n p a r t d u e t o t h e r i s i n g h e a t i n g o i l p r i c e s . I n c o m p a r i s o n , 5 k W h p e r t o n n e o f g r a i n o f e l e c t r i c a l e n e r g y c o n s u m e d d u r i n g c h i l l i n g v e r s u s 3 l i t e r s o f h e a t i n g o i l p e r t o n n e o f g r a i n c o n s u m e d d u r i n g d r y i n g s a v e d D M 1 . 0 0 p e r t o n n e o f g r a i n i n 1 9 8 1 p r i c e s i n G e r m a n y ( A n o n 1 9 8 1 ) . T h e b r e a k p o i n t i n f a v o r o f c h i l l i n g o c c u r r e d a t 1 7 . 5 t o 1 8 p e r c e n t m o i s t u r e 1 0 9 c o n t e n t . C o n v e n t i o n a l d r y i n g o f g r a i n t o t h a t l e v e l , c o u p l e d w i t h c h i l l i n g l o w e r e d t h e m o i s t u r e t o t h e s a f e s t o r a g e l e v e l o f 1 6 p e r c e n t , a n d r e s u l t e d i n e n e r g y c o s t s a v i n g s o f 2 2 . 7 % f o r s m a l l g r a i n s a n d 7 . 7 % f o r c o r n ( B r u n n e r 1 9 8 1 ) . T h e c o m b i n a t i o n o f w a r m - a i r d r y i n g t o l o w e r t h e c r o p m o i s t u r e c o n t e n t t o a b o u t 1 8 % , a n d s u b s e q u e n t c h i l l e d - a i r c o o l i n g t o l o w e r t h e c r o p t e m p e r a t u r e i s s t i l l w i d e l y p r o m o t e d i n G e r m a n y a s t h e m e t h o d y i e l d i n g t h e h i g h e s t g r a i n q u a l i t y a t t h e l e a s t r i s k t o t h e p r o c e s s o r ( S k r i e g a n 1 9 8 9 a ) . S i n c e t h e c h i l l i n g o f s m a l l g r a i n s a n d c o r n h a d b e c o m e s t a n d a r d t e c h n o l o g y b y t h e l a t e 1 9 7 0 ’ s , i n t e r e s t i n t h e p r e s e r v a t i o n o f o t h e r c r o p s b e g a n t o a r i s e . S e l f - h e a t i n g i s m o r e p r o n o u n c e d i n o i l s e e d s , s u c h a s s u n f l o w e r s e e d s a n d r a p e s e e d , d u e t o t h e h i g h o i l c o n t e n t o f 4 0 - 4 5 % ( H o l z i n g e r 1 9 8 9 ) . O i l s e e d s a r e n o t c o n s i d e r e d s t a b l e f o r l o n g - t e r m s t o r a g e a t 2 2 ° C a n d 6 - 8 % m o i s t u r e c o n t e n t . D a t a f r o m K r e y g e r ( 1 9 7 2 ) s h o w s t h a t t h e a l l o w a b l e s t o r a g e t i m e c a n b e e x t e n d e d b y a f a c t o r o f 1 0 f o r r a p e s e e d s t o r e d a t . 1 C P C a n d 8 % m o i s t u r e , i . e . 1 6 0 w e e k s , c o m p a r e d t o 2 5 ° C a n d 8 % m o i s t u r e , i . e . 1 6 w e e k s . C r o p t e m p e r a t u r e s o f 1 0 - 1 2 ° C a n d m o i s t u r e c o n t e n t s o f 1 2 % a r e c o n s i d e r e d o p t i m u m f o r t h e s a f e s t o r a g e o f r a p e s e e d ( S k r i e g a n 1 9 8 9 b ) . T h e s e c o n d i t i o n s c a n o n l y b e a s s u r e d b y c h i l l e d a e r a t i o n t h a t c o n t r o l s b o t h t h e t e m p e r a t u r e a n d t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c o l d a i r . T o o v e r c o m e t h e h i g h a i r f l o w r e s i s t a n c e o f r a p e s e e d , 1 1 0 m a n u f a c t u r e r s o f g r a i n c h i l l i n g e q u i p m e n t r e c o m m e n d t h e u s e o f a s u c t i o n f a n p o s i t i o n e d o n t o p o f t h e s i l o . T h i s h a s s h o w n t o e a s i l y d o u b l e t h e m a x i m u m p i l i n g d e p t h o f r a p e s e e d ( S k r i e g a n 1 9 8 9 b ) . 3 . 2 . 2 G r a i n C h i l l i n g i n t h e U n i t e d S t a t e s I n t h e U n i t e d S t a t e s c o n d i t i o n e d - a i r s t o r a g e t o m a i n t a i n g r a i n q u a l i t y f o u n d i t s f i r s t a p p l i c a t i o n i n 1 9 5 9 a t a c o m m e r c i a l e l e v a t o r i n H a p p y , T e x a s ( M c C u n e 1 9 6 2 ) . T h e o b j e c t i v e s o f u s i n g c o n d i t i o n e d - a i r w e r e ( 1 ) t o r e d u c e m o i s t u r e l o s s e s d u e t o a m b i e n t a e r a t i o n i n T e x a s , ( 2 ) t o c o n t r o l i n s e c t i n f e s t a t i o n b y l o w e r i n g g r a i n t e m p e r a t u r e s , a n d ( 3 ) t o s t o r e g r a i n a t h i g h e r m o i s t u r e c o n t e n t s f o r f e e d i n g p u r p o s e s . M c C u n e e t a l . ( 1 9 6 3 ) n o t e d t h a t " . . . t h e a e r a t i o n o f g r a i n w i t h c o n d i t i o n e d a i r i n w h i c h b o t h t e m p e r a t u r e a n d h u m i d i t y a r e c o n t r o l l e d o f f e r s a p o s s i b l e s o l u t i o n t o i n s e c t c o n t r o l p r o b l e m s a n d t h e e l i m i n a t i o n o f p o s s i b l e r e s i d u e h a z a r d s . " T h e i n i t i a l f i e l d t e s t e m p l o y e d a 2 6 . 4 k W ( 7 . 5 t o n s o f r e f r i g e r a t i o n [ T . O . R . ] ) e v a p o r a t o r c o i l , a 1 7 . 6 k W ( 5 T . O . R . ) c o m p r e s s o r , a n d a 3 . 7 k W ( 5 H p ) f a n . I n 1 9 6 0 a n o t h e r 2 6 . 4 k W w e r e a d d e d t o t h e c h i l l i n g s y s t e m . T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t c o n d i t i o n e d - a i r g r a i n s t o r a g e h a d g o o d p o t e n t i a l , a n d t h a t t h e g r a i n t e m p e r a t u r e c o u l d b e r e d u c e d t o b e l o w 1 0 W 2 . 1 1 1 T h e f i e l d w o r k w a s f o l l o w e d b y d e t a i l e d l a b o r a t o r y t e s t s t o d e t e r m i n e t h e d e s i g n f a c t o r s , s u c h a s e q u i p m e n t s i z e , o p e r a t i n g p a r a m e t e r s , a p p r o p r i a t e m o i s t u r e c o n t e n t s , a n d a l l o w a b l e s t o r a g e t i m e s ( M c C u n e e t a l . 1 9 6 3 ) . I n s u l a t e d t e s t b i n s w e r e e q u i p p e d w i t h a i r r e c i r c u l a t i o n a n d h u m i d i t y c o n t r o l . T h e r e c o m m e n d e d d e s i g n d a t a f o r c h i l l i n g 1 7 . 5 t o n n e s ( 1 0 0 0 b u s h e l s ) o f s o r g h u m f r o m 3 5 ° C ( 9 5 ° F ) t o 1 2 . 8 ° C ( 5 5 ? ? ) w a s ( a ) 6 . 2 k W ( 1 . 7 5 T . O . R . ) c o o l i n g c a p a c i t y a n d 0 . 1 2 n P / m i n / t ( 0 . 1 2 c f m / b u ) o f r e c i r c u l a t e d a i r o v e r 1 6 8 h o u r s , ( b ) 3 . 2 k W ( 0 . 9 0 T . O . R . ) a n d 0 . 1 2 . n P / m i n / t ( 0 . 1 2 c f m / b u ) w i t h o u t r e c i r c u l a t i o n o v e r 1 6 8 h o u r s , o r ( c ) 1 . 1 k W ( 0 . 3 1 T . O . R . ) a n d 0 . 1 2 n P / m i n / t ( 0 . 1 2 c f m / b u ) w i t h o u t r e c i r c u l a t i o n o v e r 2 0 d a y s . I n l a t e r w o r k , P e r s o n e t a l . ( 1 9 6 6 ) a n d S o r e n s e n e t a l . ( 1 9 6 7 ) d e s c r i b e d t h e t h e r m o d y n a m i c c o n s i d e r a t i o n s n e c e s s a r y t o d e s i g n c h i l l e d g r a i n s t o r a g e s y s t e m s . A c o o l i n g t i m e e q u a t i o n f o r s o r g h u m d e s c r i b i n g t h e t r a v e r s e t i m e o f t h e t r a i l i n g e d g e o f t h e c o o l i n g z o n e w a s e s t a b l i s h e d ( S o r e n s e n e t a l . 1 9 6 7 ) : 1 ; = 2 9 Q - 0 - 6 5 ( 3 . 1 ) T h e t o t a l c o o l i n g t i m e , t , i s i n h o u r s , a n d t h e a i r f l o w r a t e , Q , i s i n c u b i c f e e t p e r m i n u t e p e r b u s h e l . H a i l e a n d S o r e n s o n ( 1 9 6 8 ) d e t e r m i n e d t h e e f f e c t o f r e s p i r a t i o n h e a t o f s o r g h u m o n t h e c o o l i n g l o a d r e q u i r e m e n t s f o r c o n d i t i o n e d - a i r s t o r a g e s y s t e m s i n T e x a s . F o r s o r g h u m 1 1 2 g r a i n i t w a s f o u n d t h a t a t m o i s t u r e c o n t e n t s o f l e s s t h a n 1 5 % t h e r e s p i r a t i o n h e a t w a s n e g l i g i b l e , w h i l e a t h i g h e r m o i s t u r e c o n t e n t s t h e e f f e c t w a s s i g n i f i c a n t . S h o v e ( 1 9 6 6 ) p r o p o s e d a p r o c e s s c a l l e d " d e h y d r o f r i g i d a t i o n " t o d r y g r a i n a t l o w t e m p e r a t u r e s i n a n i n s u l a t e d d o m e s t r u c t u r e u s i n g a r e f r i g e r a t i o n s y s t e m . T h e f i r s t p h a s e c o n s i s t e d o f c o o l i n g t h e s h e l l e d c o r n f r o m i t s h a r v e s t t e m p e r a t u r e t o - 1 ° C t o 1 0 ° C ( 3 0 - 5 0 ° F ) w i t h i n 2 4 h o u r s . A s s u m i n g a m o i s t u r e c o n t e n t a b o v e 2 2 % , a b o u t 0 . 5 n P / m i n / t o n n e ( 0 . 5 c f m / b u ) w e r e n e e d e d t o c o o l t h e g r a i n . N o r e c i r c u l a t i o n w a s p r o p o s e d d u r i n g t h e c o o l i n g p h a s e s i n c e t h e e n t h a l p y o f t h e e x h a u s t a i r w a s g e n e r a l l y h i g h e r t h a n t h e i n l e t a i r t o t h e r e f r i g e r a t o r . T h i r t y - f i v e k W ( 1 0 T . O . R ) o f r e f r i g e r a t i o n w e r e c o n s i d e r e d s u f f i c i e n t t o c o o l a d a i l y l o a d o f 1 0 2 - 1 2 2 t o n n e s ( 4 , 0 0 0 - 4 , 8 0 0 b u s h e l s ) i n t h e C o r n B e l t o f t h e U n i t e d S t a t e s . O n c e t h e g r a i n w a s c h i l l e d , t h e d r y i n g p h a s e b e g a n . S h o v e ( 1 9 6 6 ) d e s i g n e d a c l o s e d - s y s t e m t o d r y c o r n t o 1 5 . 5 % m o i s t u r e c o n t e n t b y d e h u m i d i f y i n g t h e a i r i n t h e e v a p o r a t o r a n d r e h e a t i n g i t s l i g h t l y i n t h e c o n d e n s e r t o c o n t r o l t h e r e l a t i v e h u m i d i t y . O n e t o t h r e e k W h p e r b u s h e l p e r 1 0 p o i n t s o f m o i s t u r e r e m o v a l , i n c l u d i n g c o o l i n g , w a s s u g g e s t e d . T h e s y s t e m w a s l i m i t e d b y a s m a l l d a i l y d r y i n g r a t e d u e t o t h e l i m i t e d a l l o w a b l e s t o r a g e t i m e o f c o r n . T h e 1 1 3 e x p e r i m e n t a l t e s t e n c o u n t e r e d s e v e r a l o t h e r p r o b l e m s , i n c l u d i n g m o l d i n g o f t h e g r a i n i n t h e t o p l a y e r s , a n d i n a d e q u a t e c o n t r o l s t o p r o p e r l y c o n d i t i o n t h e a i r . I n 1 9 6 9 , T h o m p s o n e t a l . c o m p a r e d t h e p e r f o r m a n c e o f t e m p e r a t u r e c o n t r o l s y s t e m s f o r t h e s t o r a g e o f c h i l l e d , h i g h - m o i s t u r e g r a i n . T h e o b j e c t i v e o f c h i l l i n g h i g h - m o i s t u r e g r a i n w a s t o ( 1 ) m a i n t a i n q u a l i t y u n t i l d r y i n g w a s p o s s i b l e , ( 2 ) r e d u c e h a r v e s t b o t t l e n e c k s b y e x t e n d i n g t h e d r y i n g s e a s o n , a n d ( 3 ) t o h o l d a n d m a r k e t g r a i n f o r f e e d o r p r o c e s s i n g p u r p o s e s . E x p e r i m e n t a l d a t a w a s c o l l e c t e d f o r c o r n a t 2 3 . 3 - 2 4 . 8 p e r c e n t m o i s t u r e c o n t e n t d u r i n g t w o s e a s o n s . O n e b i n w a s e q u i p p e d w i t h a s t a n d a r d a m b i e n t a e r a t i o n s y s t e m , a n d t h e s e c o n d b i n w i t h a 5 . 3 k W ( 1 8 , 0 0 0 B T U / h ) r e f r i g e r a t i o n s y s t e m . B o t h b i n s h a d r e c i r c u l a t i o n d u c t s . F o u r t e s t s w e r e p e r f o r m e d . T h e f i r s t r e f r i g e r a t e d t e s t r e s u l t e d i n h o t s p o t s a n d m o l d d e v e l o p m e n t , i n c l u d i n g a 0 . 5 % m o i s t u r e i n c r e a s e i n t h e t o p o f t h e b u l k a f t e r f o u r w e e k s . W h e n a f t e r n i n e w e e k s h e a t i n g o f t h e g r a i n s e t i n , t h e r e f r i g e r a t i o n u n i t w a s o p e r a t e d c o n t i n u o u s l y . T h e f i r s t n o n - r e f r i g e r a t e d t e s t s h o w e d n o v i s u a l s i g n s o f m o l d i n g . N e i t h e r o f t h e s e c o n d t e s t s w i t h a n d w i t h o u t r e f r i g e r a t i o n d e v e l o p e d h o t s p o t s . S i n c e t h e t e s t s w e r e c o n d u c t e d b e t w e e n N o v e m b e r a n d A p r i l , n o s i g n i f i c a n t p e r f o r m a n c e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e s y s t e m s w e r e o b s e r v e d . T h e r e s u l t s w e r e u s e d t o v e r i f y a s i m u l a t i o n m o d e l t h a t a c c o u n t e d f o r t h e d r y m a t t e r 1 1 4 l o s s o f t h e h i g h - m o i s t u r e c o r n . I t w a s c o n c l u d e d t h a t u n d e r M i d w e s t e r n c o n d i t i o n s a s y s t e m w i t h c o n t i n u o u s a m b i e n t a e r a t i o n w i l l p e r f o r m b e t t e r t h a n a m o r e c o m p l i c a t e d m e c h a n i c a l r e f r i g e r a t i o n s y s t e m w h e n s t o r i n g h i g h - m o i s t u r e c o r n , a l t h o u g h t h e c o n t i n u o u s a e r a t i o n s y s t e m c o u l d n o t c o n t r o l t h e g r a i n t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t i n t h e b u l k . A m b i e n t a n d r e f r i g e r a t e d a i r s t o r a g e i n t h e U n i t e d S t a t e s w a s f u r t h e r i n v e s t i g a t e d b y T u i t e e t a l . ( 1 9 7 0 ) . C o r n a t m o i s t u r e c o n t e n t s o f 1 8 t o 2 2 p e r c e n t w a s e v a l u a t e d w i t h r e s p e c t t o c h a n g e s i n m o i s t u r e c o n t e n t , t e m p e r a t u r e , m o l d p o p u l a t i o n a n d f a t a c i d i t y . F i e l d t e s t s w e r e c o n d u c t e d b e t w e e n 1 9 6 5 a n d 1 9 6 9 b y s t o r i n g f i e l d - h a r v e s t e d c o r n i n i n s u l a t e d 6 t o n n e ( 2 5 0 - b u s h e l ) b i n s a n d a e r a t i n g t h e m a t 0 . 5 n P / m i n / t o n n e ( 0 . 5 c f m / b u ) . T h e t r e a t m e n t s r a n g e d f r o m c o n t i n u o u s a e r a t i o n , t o i n t e r m i t t e n t a e r a t i o n , a n d t o r e f r i g e r a t e d a e r a t i o n w i t h a n d w i t h o u t r e c i r c u l a t i o n . I t w a s f o u n d t h a t c o n t i n u o u s a e r a t i o n i n o r d e r t o b e s u c c e s s f u l s h o u l d r e d u c e t h e m a x i m u m c o r n m o i s t u r e c o n t e n t i n t h e b u l k ‘ t o b e l o w 1 6 % b y A p r i l . A l s o , t h e m a x i m u m i n i t i a l m o i s t u r e c o n t e n t s h o u l d n o t b e h i g h e r t h a n 2 1 p e r c e n t . T h e r e f r i g e r a t e d a e r a t i o n s y s t e m h a d s e v e r a l d e s i g n s h o r t - c o m i n g s , i n c l u d i n g t h e l a c k o f a u t o m a t i c d e - i c i n g o f t h e e v a p o r a t o r c o i l . H o w e v e r , t h e s y s t e m d i d c o o l t h e c o r n f a s t e r i n t h e f a l l , m a i n t a i n e d t h e t e m p e r a t u r e s c l o s e r t o 1 1 5 t h e d e s i r e d l e v e l , a n d k e p t t h e t e m p e r a t u r e s a t a l o w e r l e v e l f o r 4 - 6 w e e k s l o n g e r i n t h e s p r i n g t h a n t h e a m b i e n t a e r a t i o n s y s t e m . T u i t e e t a l . ( 1 9 7 0 ) n o t e d t h a t c o n t i n u o u s a e r a t i o n c o u l d n o t b e r e l i e d o n e v e r y y e a r t o s t o r e h i g h - m o i s t u r e c o r n w i t h o u t a r t i f i c i a l d r y i n g b e l o w 2 0 - 2 1 % m o i s t u r e f i r s t . I n t h e i r o p i n i o n , a r e f r i g e r a t e d a e r a t i o n s y s t e m d i d n o t o f f e r a d v a n t a g e s c o m m e n s u r a t e w i t h t h e a d d e d c o s t . B e s i d e s , t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e s w e r e g e n e r a l l y l o w e n o u g h d u r i n g t h e c o r n h a r v e s t i n c e n t r a l I n d i a n a t o c o o l g r a i n w i t h o u t a r e f r i g e r a t i o n s y s t e m . I n t h e u s e o f b o t h s y s t e m s , p r o b l e m s w i t h s u r f a c e m o l d i n g o n t o p o f t h e p i l e d u e t o c o n d e n s a t i o n w e r e e n c o u n t e r e d . A d i f f e r e n c e i n m o l d d e v e l o p m e n t b e t w e e n t e s t s w i t h c l e a n e d v e r s u s u n c l e a n e d g r a i n w a s n o t d e t e c t e d . A l t h o u g h t h e t e m p o r a r y s t o r a g e o f h i g h - m o i s t u r e g r a i n i n t h e U n i t e d S t a t e s c o n t i n u e d t o b e o f i n t e r e s t t o r e s e a r c h e r s o v e r t h e n e x t 2 0 y e a r s ( T h o m p s o n 1 9 7 2 , S t e w a r t 1 9 7 5 , F e l k e l 1 9 7 8 , F r i d a y e t a l . 1 9 8 9 , S t r o h s h i n e a n d Y a n g 1 9 9 0 ) , i t a p p e a r s t h a t a f t e r 1 9 7 0 n o a d d i t i o n a l a t t e m p t s w e r e m a d e t o s t o r e g r a i n i n t h e U . S . w i t h t h e h e l p o f a c h i l l e d ( o r r e f r i g e r a t e d ) a e r a t i o n s y s t e m u n t i l 1 9 8 8 w i t h t h e s t a r t o f t h e r e s e a r c h p r o j e c t t h a t i s i n p a r t t h e b a s i s o f t h i s d i s s e r t a t i o n ( B a k k e r - A r k e m a e t a l . 1 9 8 9 , M a i e r e t a l . 1 9 8 9 ) . 1 1 6 C o m m e r c i a l a p p l i c a t i o n o f g r a i n c h i l l i n g i s s t a r t i n g t o t a k e p l a c e i n a l i m i t e d n u m b e r o f f a c i l i t i e s i n t h e U n i t e d S t a t e s ; t h e f i r s t c h i l l e r s w e r e s o l d i n 1 9 9 1 ( H e g a d o r n 1 9 9 1 ) . C h i l l e d a e r a t i o n i n t h e y e a r s p a s s e d w a s a l w a y s a p p l i e d t o t h e s t o r a g e o f h i g h - m o i s t u r e g r a i n t o o v e r c o m e b o t t l e n e c k s i n d r y i n g , o r t o u t i l i z e w e t - s t o r e d g r a i n f o r f e e d i n g p u r p o s e s . T o d a y , t h r o u g h o u t t h e w o r l d g r a i n c h i l l i n g i s a p p l i e d p r i m a r i l y t o t h e s t o r a g e o f d r y g r a i n . T h e e v a l u a t i o n o f t h i s a s p e c t o f g r a i n c h i l l i n g f o r t h e U n i t e d S t a t e s ’ g r a i n i n d u s t r y i s o n e o f t h e o b j e c t i v e s o f t h i s d i s s e r t a t i o n . 3 . 2 . 3 G r a i n C h i l l i n g i n G r e a t B r i t a i n B u r r e l l ( 1 9 6 4 ) d i s c u s s e d t h e p o t e n t i a l a d v a n t a g e s o f c h i l l i n g h a r v e s t - f r e s h g r a i n o v e r t r a d i t i o n a l d r y i n g , a n d o v e r s t o r a g e i n a i r - t i g h t s i l o s i n G r e a t B r i t a i n . A l t h o u g h c h i l l i n g 2 1 % m o i s t u r e g r a i n f r o m 2 5 ° C t o 5 ° C u s e d l e s s p o w e r t h a n d r y i n g t h e g r a i n t o 1 5 % , t h e p o t e n t i a l s a v i n g s w e r e g e n e r a l l y u s e d u p d u e t o t h e n e e d f o r f r e q u e n t r e c h i l l i n g . C h i l l i n g o f g r a i n w a s b e n e f i c i a l f o r t h e c o n t r o l o f i n s e c t s w h e n t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s w e r e k e p t b e l o w 1 7 5 3 . L a b o r s a v i n g s w e r e i n c u r r e d b y r e d u c e d h a n d l i n g a n d e l i m i n a t i o n o f r e w e t t i n g o f t h e g r a i n , i . e . o f d r i e d w h e a t r e w e t t e d t o 1 6 - 1 8 % m o i s t u r e f o r m i l l i n g , a n d o f c r i m p i n g a n d r o l l i n g d a m p 1 1 7 g r a i n f o r f e e d . A s i n o t h e r p a r t s o f t h e w o r l d , c i r c u m v e n t i n g t h e d r y i n g b o t t l e n e c k b y c h i l l i n g h i g h - m o i s t u r e g r a i n w a s a l s o c o n s i d e r e d a d v a n t a g e o u s i n G r e a t B r i t a i n . T h e c a p i t a l c o s t s o f a c h i l l i n g u n i t w e r e e s t i m a t e d a t a b o u t 6 0 p e r c e n t o f t h e c o s t s o f a n e w d r y e r . T a b l e 3 . 6 i s a s u m m a r y o f t h e s t o r a g e t e m p e r a t u r e s c o n s i d e r e d s a f e b y B u r r e l l ( 1 9 6 4 ) . F i g u r e 3 . 3 i s a s u m m a r y i n g r a p h i c a l f o r m . T a b l e 3 . 6 R e c o m m e n d e d s a f e s t o r a g e t e m p e r a t u r e s o f g r a i n ( i n ° C ) t o p r e v e n t s e l f - h e a t i n g d u e t o m o l d g r o w t h , t o a v o i d i n s e c t d e v e l o p m e n t , a n d t o m a i n t a i n g r a i n g e r m i n a t i o n f o r e i g h t m o n t h s i n t h e B r i t i s h c l i m a t e ( B u r r e l l 1 9 6 4 ) . l _ — 1 7 1 3 1 7 1 0 1 8 1 1 1 7 8 1 9 9 1 7 7 2 0 8 1 7 5 2 1 6 1 7 - 2 2 4 . 5 L 1 7 - B u r r e l l ( 1 9 6 4 ) r e c o m m e n d e d d e s i g n a i r f l o w r a t e s o f 0 . 6 n fi / m i n p e r ' n fi o f g r a i n ( 0 . 6 c f m p e r f t ’ ) f o r c h i l l i n g w i t h i n 2 4 h o u r s , a n d . 2 - . 3 m W M R / m i n f o r c h i l l i n g w i t h i n 3 d a y s . I n s i l o s t h e g r a i n p i l e w a s t o b e l e v e l l e d t o a s s u r e e v e n c o o l i n g . E R U T A R E P M E T t o b s c h r c t o e e n c o t o p d r e i i s t d n i - e d u r r g t o p . o i n r E g s o fl h d I t e u t I h d I e e c a s t c n t r c I i d r o g i i h l i n e o e e u t m b s n n c o d r g v l t i e a s b r s l a y f o l g n l a d i i n o r l m w o n a e t e l n y b w o t h ; t i l w a o ) v n e 1 c \ 1 r c a e l 1 \ r i o a o t B n d \ a n s d e n e i t t h i e - A h b ; e e o n b g e t o g a l o r i e s w t m n r o m t i g l r f o e i n o n i i s m n e t a a n a n t o l i D t d e t n o m n o e ! t s d 0 ! c o o d l l e b r s h g e a a a r l o d r n s . d i l w a t e S g y s h p r p o a o a l o i m i l c l . l l c a e u s g t 0 d r s s i g e o b 8 a o 9 b a c m c i k 5 o u t % i v r e n e m b q n i l n r u 3 o e e a 5 r e l C e d w . i i t e r y n M i M s a g . e . p k o s d - i t l u t y 8 e n c t d o i a e o m w s n t r t m a e r c a t o t c h d s k e n 1 1 8 ' C 7 . M O I S T U R E F i g u r e 3 . 3 R e c o m m e n d e d s a f e s t o r a g e t e m p e r a t u r e s o f g r a i n t o p r e s e r v e g r a i n q u a l i t y i n c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m s ( B u r r e l l 1 9 6 4 ) . 1 1 9 A y t o n a n d H u n t l e y ( 1 9 6 5 ) i n v e s t i g a t e d t h e c h i l l e d s t o r a g e o f b a r l e y a t 1 8 - 1 9 % m o i s t u r e f o r f e e d i n g a n d m a l t i n g p u r p o s e s i n a f l a t - s t o r a g e i n N o r t h e a s t e r n E n g l a n d . T h e c h i l l e r h a d a c o o l i n g c a p a c i t y o f 1 9 . 1 k W ( 6 5 , 0 0 0 B t u / h ) a t a n a i r f l o w r a t e o f 7 6 . 4 n P / m i n ( 2 , 7 0 0 c f m ) , c o o l i n g a m b i e n t a i r f r o m 2 1 ° C t o 1 0 ° C w i t h o u t r e h e a t i n g . T h e a v e r a g e t e m p e r a t u r e o f 4 5 0 t o n n e s o f b a r l e y w a s l o w e r e d f r o m 1 2 . 8 ° C t o 7 . 2 ° C o v e r a 1 0 - d a y p e r i o d . I n a s e c o n d t e s t c h i l l e d s t o r a g e o f b a r l e y c o m p a r e d f a v o r a b l y w i t h s e a l e d g r a i n s t o r a g e a n d g r a i n s t o r e d a f t e r c o n v e n t i o n a l d r y i n g . T h e e c o n o m i c a n a l y s i s s h o w e d s a v i n g s i n d r y i n g c o s t s , a v o i d a n c e o f w e i g h t l o s s e s , a n d l o w e r c a p i t a l c o s t s . T h e d e s i g n r e c o m m e n d a t i o n s i n c l u d e d a n a i r f l o w r a t e o f a b o u t 1 . 1 n P / m i n p e r t o n n e o f g r a i n , 3 . 5 k W ( 1 2 , 0 0 0 B t u / h ) t o c o o l 1 0 t o n n e s o f g r a i n i n 2 4 h o u r s , a n d t h e c o n s i d e r a t i o n o f a r e c i r c u l a t i o n s y s t e m . M u n d a y ( 1 9 6 5 ) f o c u s e d o n t h e f e e d i n g o f c a t t l e w i t h m o i s t b a r l e y , w h i c h h a d b e c o m e p o p u l a r a n d p r o f i t a b l e i n G r e a t B r i t a i n . B a r l e y d r i e d t o 2 2 % m o i s t u r e , w a s s u c c e s s f u l l y c h i l l e d a n d s t o r e d i n f l a t - s t o r a g e s . T h e c o l d a i r t e m p e r a t u r e h a d t o b e a t l e a s t 3 ° C b e l o w t h e g r a i n t e m p e r a t u r e f o r c h i l l i n g t o b e e f f e c t i v e , a n d a m o i s t u r e r e d u c t i o n o f 0 . 3 5 % i n b a r l e y w i t h a m o i s t u r e c o n t e n t o f 2 0 % w a s t o b e e x p e c t e d . T h e p o t e n t i a l n e e d f o r - i n s u l a t i n g t h e f l a t s t o r a g e b u i l d i n g t o p r e v e n t t h e d a m p b a r l e y f r o m r e w a r m i n g w a s p o i n t e d o u t . 1 2 0 I n 1 9 6 5 , B u r r e l l w a r n e d B r i t i s h g r a i n h a n d l e r s a b o u t b e i n g t o o o v e r - e n t h u s i a s t i c a b o u t t h e r e f r i g e r a t i o n o f d a m p g r a i n w h i l e n e g l e c t i n g t h e n e e d f o r d r y i n g . A l t h o u g h g r a i n c h i l l i n g c o n t r o l l e d i n s e c t s , m o l d s a n d m i t e s c o u l d s t i l l a t t a c k d a m p , c o l d g r a i n . R e c o m m e n d e d p r e c a u t i o n s i n c l u d e d n o t t o c h i l l g r a i n a b o v e 2 2 % m o i s t u r e , t o c l e a n t h e g r a i n b e f o r e c h i l l i n g , t o r e c h i l l a t l e a s t t w i c e m o n t h l y , a n d t o i n s u l a t e m e t a l b i n s t o p r e v e n t h e a t g a i n d u e t o t h e a m b i e n t e n v i r o n m e n t . B u r r e l l a n d L a u n d o n ( 1 9 6 7 ) p u b l i s h e d a n i n - d e p t h s t u d y o n t h e f i r s t B r i t i s h g r a i n c h i l l i n g t r i a l s . T h e o b j e c t i v e w a s t o e v a l u a t e t h e i n t e r e s t i n s t o r i n g g r a i n a b o v e 1 8 % m o i s t u r e f o r f e e d i n g p u r p o s e s . W h e a t a n d b a r l e y w e r e s t o r e d i n r e c t a n g u l a r , f l a t - b o t t o m e d , m e t a l s i l o s e a c h w i t h a b o u t a 1 0 0 - t o n n e c a p a c i t y . A c h i l l e r e q u i p p e d w i t h a 1 1 k W ( 1 5 H p ) c o m p r e s s o r a n d a 5 . 6 k W ( 7 . 5 H p ) c o l d - a i r f a n w a s c o n n e c t e d t o t h e b i n s . B a r l e y a n d w h e a t a t 1 4 t o 1 7 % m o i s t u r e w e r e c h i l l e d f r o m 2 0 - 2 5 ° C t o 5 ° C i n 6 0 h o u r s w i t h a n a v e r a g e a i r f l o w r a t e o f 0 . 3 2 n ? ( 1 , 1 4 0 f t 3 ) o f a i r p e r u fi o f g r a i n . W h e a t a t 1 6 t o 2 2 . 4 % m o i s t u r e w a s c h i l l e d f r o m 1 7 - Z V T I t o 5 ° C i n 3 6 h o u r s w i t h a n a v e r a g e a i r f l o w r a t e o f 0 . 3 5 m 3 ( 7 5 0 f t 3 ) o f a i r p e r ' n fi o f g r a i n . S i n c e t h e c o l d a i r f a n h a d n o d a m p e r i n s t a l l e d t o r e g u l a t e t h e a i r f l o w t h e i n l e t c h i l l e d a i r t e m p e r a t u r e r a n g e d f r o m - 3 . 2 t o 1 0 % : . . A m o i s t u r e l o s s o f a b o u t 0 . 5 % w a s m e a s u r e d f o r e v e r y 2 4 h o u r s o f 1 2 1 r e f r i g e r a t i o n . S i n c e t h e c o l d a i r w a s s a t u r a t e d , r e w e t t i n g o f t h e g r a i n a r o u n d t h e i n l e t a i r d u c t s w i t h s u b s e q u e n t s p o i l a g e w a s o b s e r v e d . B u r r e l l a n d L a u n d o n ( 1 9 6 7 ) m a d e s e v e r a l i n t e r e s t i n g o p e r a t i o n a l o b s e r v a t i o n s . T h e y c h e c k e d t h e h e a t e x c h a n g e b e t w e e n t h e a i r a n d t h e g r a i n b y t u r n i n g o f f t h e r e f r i g e r a t i o n u n i t f o r 2 0 - m i n u t e i n t e r v a l s t o s e e w h e t h e r t h e t h e r m o c o u p l e r e a d i n g s c h a n g e d , i . e . t o d e t e r m i n e w h e t h e r t h e t h e r m o c o u p l e r e a d i n g s r e f l e c t e d t h e i n t e r s t i t i a l a i r t e m p e r a t u r e r a t h e r t h a n t h e g r a i n t e m p e r a t u r e d u r i n g a e r a t i o n . S i n c e t h e r e a d i n g s d i d n o t c h a n g e w h e n c h i l l i n g w a s i n t e r r u p t e d , t h e y c o n c l u d e d t h a t t h e s e n s i b l e h e a t e x c h a n g e b e t w e e n t h e a i r a n d g r a i n w a s e s s e n t i a l l y i n s t a n t a n e o u s . H o w e v e r , t h e l a t e n t h e a t e x c h a n g e , i . e . t h e e v a p o r a t i v e c o o l i n g e f f e c t , e x t e n d e d o v e r a b r o a d f r o n t t h r o u g h t h e g r a i n p i l e . A i r f l o w v e l o c i t i e s t h r o u g h t h e g r a i n w e r e m e a s u r e d a s 2 . 7 - 3 . 0 m p e r m i n u t e . T h e y c a u t i o n e d a b o u t r e c i r c u l a t i n g t h e e x h a u s t a i r s i n c e i t o f t e n h a d a h i g h e r e n t h a l p y t h a n t h e a m b i e n t a i r . T h e y r e c o m m e n d e d t o s t a r t c h i l l i n g t a l l b i n s w i t h f r e s h a i r i n t o t h e r e f r i g e r a t i o n u n i t , a n d l a t e r c o n t i n u e b y r e c i r c u l a t i n g t h e e x h a u s t a i r . A l s o , B u r r e l l a n d L a u n d o n ( 1 9 6 7 ) o b s e r v e d a n a p p a r e n t i n c r e a s e i n t h e g r a i n t e m p e r a t u r e u p o n s t a r t - u p o f t h e 1 2 2 c h i l l i n g u n i t . T h i s w a s e x p l a i n e d b y t h e f a c t t h a t w a r m e r l a y e r s o f g r a i n w e r e l o c a t e d i n - b e t w e e n t h e t h e r m o c o u p l e s s c a t t e r e d t h r o u g h o u t t h e b u l k . R e w a r m i n g o f t h e c o l d , d a m p g r a i n d u r i n g t h e s t o r a g e p e r i o d w a s e s p e c i a l l y s i g n i f i c a n t n e a r t h e w a l l s . A t 0 . 1 5 m a n d 0 . 2 5 m f r o m t h e w a l l , t h e g r a i n w a r m e d 1 5 ° C a n d 1 0 ° C a f t e r 5 d a y s , r e s p e c t i v e l y . A t 0 . 3 1 m a n d 0 . 6 1 m , t h e g r a i n w a r m e d 1 5 ° C a n d 1 0 ° C a f t e r 1 3 d a y s , r e s p e c t i v e l y . I n s u l a t i o n o f m e t a l b i n s u n d e r t h e B r i t i s h c l i m a t e w a s n o t c o n s i d e r e d n e c e s s a r y , a n d o v e r a l l c h i l l e d a e r a t i o n o f d a m p w h e a t a n d b a r l e y f o r f e e d p u r p o s e s w a s c o n s i d e r e d a s u c c e s s f u l a p p l i c a t i o n . I n E n g l a n d g r a i n c h i l l i n g c o n t i n u e d t o f i n d l a r g e - s c a l e a p p l i c a t i o n f o r s t o r i n g h i g h - m o i s t u r e f e e d g r a i n i n m e t a l s i l o s ( B a u d e r 1 9 6 7 b ) . H o w e v e r , S u l l i v a n a n d S e b e s t y e n ( 1 9 7 3 ) n o t e d t h a t g r a i n c h i l l i n g i n G r e a t B r i t a i n d u r i n g t h e 1 9 6 0 ’ s c o u l d n o t b e c o n s i d e r e d a s u c c e s s . B y 1 9 7 3 o n l y o n e o f t h e o r i g i n a l i n s t a l l a t i o n s s t i l l u s e d c h i l l e d a e r a t i o n . A m o n g a n u m b e r o f r e a s o n s f o r t h e f a i l u r e w a s i n t h e i r o p i n i o n t h e a t t e m p t t o r e p l a c e d r y i n g w i t h r e f r i g e r a t i o n , a " m o s t s e r i o u s m i s t a k e " . T h e y b e g a n t o r e i n t r o d u c e g r a i n c h i l l e r s t o t h e B r i t i s h I s l e s b y s t r e s s i n g t h e e f f e c t i v e n e s s o f p r e s e r v i n g s m a l l g r a i n s a n d s e e d s , p u l s e s a n d l e g u m e s , a s w e l l a s f e e d p e l l e t s a n d c u b e s a t l o w t e m p e r a t u r e s a n d l o w m o i s t u r e c o n t e n t s . 1 2 3 I n 1 9 9 1 , M c L e a n a n d B a r l e t t r e p o r t e d u s i n g g r a i n c h i l l i n g t o p r e s e r v e d r y b a r l e y i n G r e a t B r i t a i n . A s i l o h o l d i n g 8 0 0 t o n n e s o f 1 3 . 2 % m o i s t u r e b a r l e y w a s c h i l l e d f r o m 2 9 . 3 % : t x > 1 3 . 6 ° C i n 2 3 6 h o u r s . T h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e b a r l e y a f t e r c h i l l i n g w a s 1 2 . 7 % . T h e c h i l l e d i n l e t a i r w a s 1 1 . 2 i 1 . 4 ° C w i t h a n a v e r a g e r e l a t i v e h u m i d i t y o f 7 2 . 4 1 5 . 4 % . T h e a m b i e n t c o n d i t i o n s r a n g e d f r o m 1 0 . 4 t o 2 4 . 9 % : w i t h a n a v e r a g e o f 1 6 . 8 ° C a n d a r e l a t i v e h u m i d i t y r a n g e o f 3 3 t o 1 0 0 % w i t h a n a v e r a g e o f 7 2 . 2 % . E n e r g y c o n s u m p t i o n o f t h e g r a i n c h i l l e r w a s 3 . 7 3 k W h p e r t o n n e o f g r a i n w i t h a p o w e r r e q u i r e m e n t o f 1 2 . 8 t o 1 4 . 8 k W a n d a n a v e r a g e v a l u e o f 1 3 . 8 k W . T h e c o o l i n g t i m e o f t h e b a r l e y d e p e n d e d m o r e o n t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s , i . e . h i g h a m b i e n t t e m p e r a t u r e s c l o s e d t h e d a m p e r o n t h e c o l d a i r f a n a n d r e d u c e d t h e a i r f l o w , t h a n o n t h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e . T h e a v e r a g e a i r f l o w r a t e w a s 7 0 9 . 5 m 3 p e r 1 1 1 3 o f g r a i n . T h e p r i m a r y m o t i v a t i o n f o r u s i n g g r a i n c h i l l i n g i n G r e a t B r i t a i n w a s i n t h e i r o p i n i o n t h e f a c t t h a t g r a i n t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t h a d b e c o m e t h e m a j o r r e a s o n f o r t h e r e j e c t i o n o f B r i t i s h b a r l e y b y t h e i n t e r v e n t i o n b o a r d o f t h e E u r o p e a n C o m m u n i t y . I n 1 9 8 7 / 8 8 g r a i n t e m p e r a t u r e w a s t h e r e a s o n f o r 2 3 o u t o f 1 0 0 r e j e c t i o n s a n d m o i s t u r e c o n t e n t f o r 2 0 o u t o f 1 0 0 . 1 2 4 3 . 2 . 4 G r a i n C h i l l i n g i n A u s t r a l i a A u s t r a l i a n w h e a t a n d b a r l e y i s g e n e r a l l y h a r v e s t e d i n N o v e m b e r a n d D e c e m b e r w i t h g r a i n t e m p e r a t u r e s o f 2 5 - 4 0 % : a n d m o i s t u r e c o n t e n t s b e l o w 1 2 % ( S u t h e r l a n d 1 9 8 6 ) . S t o r a g e p e r i o d s u s u a l l y l a s t b e t w e e n 6 a n d 1 2 m o n t h s . T h e b i g g e s t p r o b l e m i n A u s t r a l i a n s t o r e d g r a i n i s i n s e c t i n f e s t a t i o n , c a u s i n g t e m p e r a t u r e r i s e , m o i s t u r e m i g r a t i o n , a n d s u b s e q u e n t l y m o l d i n g a n d s p o i l i n g . I n t h e e a r l y 1 9 6 0 ’ s A u s t r a l i a a l m o s t l o s t m a j o r w h e a t - e x p o r t i n g m a r k e t s d u e t o t h e h i g h f r e q u e n c y o f i n s e c t i n f e s t a t i o n s f o u n d i n e x p o r t s h i p m e n t s ( U . S . C o n g r e s s 1 9 8 9 b ) . B y t r e a t i n g t h e g r a i n w i t h m a l a t h i o n , g r a i n i n s e c t s w e r e s u c c e s s f u l l y c o n t r o l l e d ( S u t h e r l a n d 1 9 8 6 ) . H o w e v e r , b y 1 9 7 3 i n s e c t p e s t s h a d d e v e l o p e d r e s i s t a n c e t o t h e f u m i g a n t . A u s t r a l i a e x p o r t s a b o u t 7 0 p e r c e n t o f i t s a n n u a l w h e a t c r o p a n d i s b o u n d b y c o n t r a c t t o d e l i v e r i n s e c t - f r e e g r a i n . B e s i d e s i n s e c t r e s i s t a n c e t o f u m i g a n t s , c h e m i c a l r e s i d u e i n g r a i n h a s b e c o m e a p u b l i c c o n c e r n . A c o m p r e h e n s i v e s u m m a r y o f c h i l l e d a e r a t i o n i n A u s t r a l i a w a s p u b l i s h e d b y S u t h e r l a n d ( 1 9 8 6 ) . A f t e r t h e i n t r o d u c t i o n o f a m b i e n t a e r a t i o n i n A u s t r a l i a i n 1 9 5 9 , r e f r i g e r a t e d a e r a t i o n w a s f o u n d n e c e s s a r y i n a r e a s w i t h h i g h a m b i e n t t e m p e r a t u r e s t o a c h i e v e t h e s a m e k e e p i n g q u a l i t y . S i n c e i t h a d b e e n w e l l e s t a b l i s h e d t h a t i n s e c t a c t i v i t y w a s g r e a t l y r e d u c e d i n 1 2 5 g r a i n s t o r e d b e l o w 1 5 - 1 8 % 3 , C S I R O s t a r t e d t o c o n d u c t t h e f i r s t t r i a l s u s i n g c h i l l e d a e r a t i o n i n 1 9 6 7 . A u n i t w a s d e s i g n e d u s i n g c o m p u t e r s i m u l a t i o n a n d w a s b u i l t f r o m s t a n d a r d i n d u s t r i a l p a r t s t o f i t t h e e n v i r o n m e n t a l l o a d s o f Q u e e n s l a n d ( S u t h e r l a n d e t a l . 1 9 7 0 ) . I t i n c l u d e d a m o t o r i z e d d a m p e r t o r e g u l a t e t h e a i r f l o w , a 2 . 8 k W c e n t r i f u g a l f a n p l a c e d b e h i n d t h e e v a p o r a t o r c o i l , a n d a 3 k W c o m p r e s s o r . T h e f a n w a s s i z e d t o p r o v i d e r e h e a t i n g o f t h e s a t u r a t e d a i r t c > 1 C P C a n d l o w e r t h e r e l a t i v e h u m i d i t y t o l e s s t h a n 8 0 % . F i v e - h u n d r e d a n d n i n e t y - f o u r t o n n e s o f w h e a t i n i t i a l l y a t 2 6 . 4 P C a n d 1 0 . 8 % m o i s t u r e w e r e l o a d e d i n t o a 2 4 . 4 m h i g h , 6 . 4 m d i a m e t e r c o n c r e t e s i l o , a n d c h i l l e d t o 1 0 . 4 P C i n 1 7 d a y s a t a n a i r f l o w r a t e o f 0 . 0 2 6 n P / m i n / t o n n e ( S u t h e r l a n d 1 9 8 6 ) . T h e f i n a l a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t w a s 1 2 . 5 % . A s e c o n d s i l o c o o l e d i n p a r a l l e l w i t h 0 . 0 0 8 6 n P / m i n / t o n n e o f a i r f l o w t o o k n i n e w e e k s t o c o o l f r o m 3 3 . 0 % : t o 1 2 . 1 ° C . T h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t i n c r e a s e d s l i g h t l y f r o m 1 0 . 7 % t o 1 0 . 9 % . D u r i n g t h e 1 9 6 8 - 6 9 s e a s o n , 5 7 0 t o n n e s o f w h e a t w e r e c h i l l e d f r o m 2 8 . 3 ° C t o 1 5 . 5 ° C i n 1 8 d a y s w i t h a n a i r f l o w r a t e o f 0 . 0 3 5 1 n P / m i n / t o n n e o f w h e a t . T h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t w a s r e d u c e d f r o m 1 1 . 1 % t o 1 0 . 9 % . T h e e n e r g y c o n s u m p t i o n w a s 4 k W h p e r t o n n e f o r t h e i n i t i a l c o o l - d o w n , b u t i n c r e a s e d t o 1 8 k W h p e r t o n o v e r 1 0 m o n t h s o f s t o r a g e i n o r d e r t o m a i n t a i n t h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e n o n - i n s u l a t e d s i l o . 1 2 6 S u t h e r l a n d e t a l . ( 1 9 7 0 ) c o n c l u d e d t h a t i n s e c t c o n t r o l d u r i n g b o t h s e a s o n s w a s s u c c e s s f u l , h o w e v e r , u s i n g o n e i n i t i a l f u m i g a t i o n t r e a t m e n t a n d s u b s e q u e n t c h i l l i n g w a s c o n s i d e r e d p r e f e r a b l e . A s e c o n d s e r i e s o f c h i l l i n g t r i a l s w a s c o n d u c t e d b e g i n n i n g i n 1 9 7 3 w i t h a c o n c r e t e - w a l l e d , c o r r u g a t e d - i r o n r o o f e d s i l o t h a t w a s i n s u l a t e d w i t h 5 0 m m t h i c k p o l y u r e t h a n e f o a m ( S u t h e r l a n d 1 9 8 6 ) . T h e c h i l l i n g u n i t h a d 7 0 k W o f c o o l i n g c a p a c i t y , t w o 1 1 k W c o m p r e s s o r s , a n d r e c i r c u l a t e d t h e e x h a u s t a i r f r o m t h e h e a d s p a c e o f t h e s i l o b a c k i n t o t h e c h i l l e r . I n t h e f i r s t s e a s o n 2 , 3 9 0 t o n n e s o f w h e a t w e r e c h i l l e d f r o m 2 9 ° C t o 6 ° C i n a b o u t 7 . 5 w e e k s a t a n a i r f l o w r a t e o f 0 . 0 4 6 1 n P / m i n / t o n n e . T h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t r o s e s l i g h t l y f r o m 1 1 . 0 t o 1 1 . 4 % . D u r i n g s i x m o n t h s o f s t o r a g e n o i n s e c t i n f e s t a t i o n w a s d e t e r m i n e d . T h e e n e r g y c o n s u m p t i o n w a s 3 . 7 k W h p e r t o n n e p e r m o n t h o f s t o r a g e . I n t h e s e c o n d s e a s o n 5 , 2 3 0 t o n n e s o f w h e a t w e r e c h i l l e d f r o m 2 7 ° C t o 5 ° C a t t h e s a m e a i r f l o w r a t e i n l i t t l e o v e r 5 w e e k s . T h e g r a i n m o i s t u r e c o n t e n t r o s e f r o m a n a v e r a g e o f 1 1 . 2 % t o 1 1 . 6 % . N o i n f e s t a t i o n w a s f o u n d a t t h e e n d o f 9 m o n t h s o f s t o r a g e . T h e e n e r g y c o n s u m p t i o n w a s 3 . 3 k W h p e r t o n n e p e r m o n t h . D u r i n g t h e 1 9 7 5 - 7 6 s e a s o n 2 , 2 3 0 t o n n e s o f b a r l e y w e r e c h i l l e d f r o m 2 6 ° C t o 8 ° C w i t h a n a i r f l o w r a t e o f 0 . 0 5 2 n P / m i n / t o n n e i n 6 w e e k s . T h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t 1 2 7 i n c r e a s e d f r o m 1 1 . 3 t o 1 1 . 7 % . I n s e c t c o n t r o l w a s e x c e l l e n t d u r i n g t h e 1 0 m o n t h s o f s t o r a g e . T h e e n e r g y c o n s u m p t i o n a v e r a g e d 2 . 8 k W h p e r t o n n e p e r m o n t h . T h i r t y - f i v e p e r c e n t o f t h e t o t a l c a p i t a l c o s t s w a s f o r i n s u l a t i o n . T h e i m p r o v e d g e r m i n a t i o n a n d m a l t y i e l d o f b a r l e y r e s u l t e d i n t h e c o n t i n u e d c o m m e r c i a l u s e o f t h e s y s t e m . A t h i r d s y s t e m w a s d e s i g n e d b a s e d o n c o m p u t e r s i m u l a t i o n s i n 1 9 7 6 ( H u n t e r a n d T a y l o r 1 9 8 0 ) . I t i n c o r p o r a t e d r e c i r c u l a t i o n o f t h e a i r a n d i n s u l a t i o n o f t h e 1 , 7 0 0 - t o n n e s t e e l s i l o . T h e c h i l l i n g u n i t h a d a c o o l i n g c a p a c i t y o f 3 4 k W a n d a 7 . 5 k W c o m p r e s s o r . T h e 7 . 5 k W c o l d a i r f a n d e l i v e r e d 1 3 8 n P / m i n a t 1 , 2 0 0 P a s t a t i c p r e s s u r e . T h e c h i l l i n g u n i t w a s e q u i p p e d w i t h a n a u t o m a t i c c o n t r o l s y s t e m , w h i c h t u r n e d o f f t h e c o m p r e s s o r w h e n e v e r t h e r e t u r n a i r d r o p p e d t o 8 % : , a n d t u r n e d o f t h e c o m p r e s s o r a n d f a n , w h e n e v e r t h e r e t u r n a i r a n d a m b i e n t a i r w e r e b o t h b e l o w 1 1 ° C . T h e s i l o w a s f i t t e d w i t h a p e r f o r a t e d a i r d i s t r i b u t i o n d u c t t h a t w a s p l a c e d o n t h e f l o o r o f t h e s i l o a s c l o s e l y a l o n g t h e s i l o w a l l a s p o s s i b l e . T h e s i l o w a s 1 3 . 1 m h i g h a n d 1 4 . 5 m i n d i a m e t e r . I n t h e f i r s t t r i a l 1 , 6 5 0 t o n n e s o f w h e a t w e r e c h i l l e d f r o m 3 4 ° C t o 9 ° C a t a n a i r f l o w r a t e o f 0 . 0 8 6 n fi fl m i n / t o n n e i n a b o u t 5 w e e k s . T h e m e a n g r a i n m o i s t u r e i n c r e a s e d f r o m 8 . 8 % t o 9 . 2 % a t t h e e n d o f t h e 9 - m o n t h s t o r a g e p e r i o d . T h e e n e r g y c o n s u m p t i o n w a s 2 . 7 k W h p e r t o n n e p e r m o n t h . 1 2 8 T h e s e c o n d t r i a l c h i l l e d 1 , 7 5 0 t o n n e s o f w h e a t f r o m 3 0 % : t x > S P C a t t h e s a m e a i r f l o w r a t e w i t h i n 6 w e e k s . T h e m o i s t u r e c o n t e n t i n c r e a s e d f r o m 8 . 3 % t o 8 . 8 % a f t e r 9 m o n t h s o f s t o r a g e . T h e m o n t h l y e n e r g y c o n s u m p t i o n a v e r a g e d 2 . 4 k W h p e r t o n n e . I n e a c h c a s e a d e q u a t e i n s e c t c o n t r o l w a s a c h i e v e d a t a n e n e r g y c o s t c o m p a r a b l e t o a n e w l y d e v e l o p e d i n s e c t i c i d e . H o w e v e r , 4 3 p e r c e n t o f t h e c a p i t a l c o s t s w e r e i n c u r r e d f o r i n s u l a t i o n . H u n t e r a n d T a y l o r ( 1 9 8 0 ) c o n c l u d e d t h a t c h i l l e d a e r a t i o n i s b o t h a p r a c t i c a l a n d e f f e c t i v e m e t h o d o f g r a i n q u a l i t y p r e s e r v a t i o n i n A u s t r a l i a . A f o u r t h s y s t e m i n v o l v e d t h e f i x e d i n s t a l l a t i o n o f 6 c h i l l i n g u n i t s c o n n e c t e d t o a 1 5 , 0 0 0 - t o n n e i n s u l a t e d f l a t s t o r a g e ( S u t h e r l a n d 1 9 8 6 ) . E a c h u n i t h a d 3 0 k W c o o l i n g c a p a c i t y a n d u t i l i z e d r e c i r c u l a t i o n o f t h e e x h a u s t a i r . I n 1 9 7 7 - 7 8 , 1 2 , 1 6 0 t o n n e s o f w h e a t w e r e c h i l l e d f r o m 3 2 % : t x 3 9 ° C a t a n a i r f l o w r a t e o f 0 . 0 4 0 m 3 / m i n / t o n n e w i t h i n 1 2 . 5 w e e k s . T h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t i n c r e a s e d f r o m 9 . 9 % t o 1 1 . 0 % o v e r t h e 1 0 - m o n t h s t o r a g e p e r i o d . T h e e n e r g y c o n s u m p t i o n w a s 2 . 6 k W h p e r t o n n e p e r m o n t h . G o o d i n s e c t c o n t r o l w a s a c h i e v e d , a l t h o u g h s o m e i n f e s t a t i o n w a s n o t e d i n t h e p e a k s o f t h e g r a i n , w h i c h c o o l e d s l o w e s t . T r i a l s i n A u s t r a l i a w i t h t h e c h i l l e d s t o r a g e o f h i g h - m o i s t u r e g r a i n h a v e . a l s o b e e n r e p o r t e d ( S u t h e r l a n d 1 9 8 6 ) . B a r l e y a t 1 2 - 1 4 p e r c e n t m o i s t u r e s t o r e d w e l l a t 8 - 1 0 % : . 1 2 9 T h e c h i l l i n g o f 1 6 % m o i s t u r e s o r g h u m t o b e l o w 2 0 ° C b e f o r e d r y i n g c a m e i n t o c o m m e r c i a l u s e i n a t l e a s t o n e A u s t r a l i a n f a c i l i t y . M o b i l e g r a i n c h i l l e r s a r e s u c c e s s f u l l y u s e d i n A u s t r a l i a ; a 5 5 k W m o b i l e c h i l l i n g u n i t w i t h a r a t e d c o o l i n g c a p a c i t y o f 5 , 0 0 0 t o n n e s p e r m o n t h a t 3 5 ° C a m b i e n t d r y - b u l b t e m p e r a t u r e a n d 4 0 % r e l a t i v e h u m i d i t y i s p r i c e d a t $ A 4 7 , 3 0 0 ( a b o u t $ 3 5 , 0 0 0 ) ( E l d e r 1 9 9 1 ) . S e b e s t y e n ( 1 9 7 7 ) s u m m a r i z e d t h e p r i m a r y r e a s o n s t o c h i l l g r a i n i n t r o p i c a l a n d s u b t r o p i c a l c o u n t r i e s , s u c h a s A u s t r a l i a , a s ( 1 ) t o r e d u c e i n s e c t a c t i v i t y , ( 2 ) t o r e d u c e t h e n e e d f o r f u m i g a t i o n , a n d ( 3 ) t o e l i m i n a t e g r a i n r e s p i r a t i o n . 3 . 2 . 5 G r a i n C h i l l i n g i n I s r a e l I n I s r a e l a n u m b e r o f s t u d i e s w e r e c o n d u c t e d w i t h r e f r i g e r a t e d a e r a t i o n . N a v a r r o e t a l . ( 1 9 7 3 a ) c h i l l e d 2 4 5 t o n n e s o f w h e a t i n a c o n c r e t e s i l o w i t h a h e i g h t o f 1 9 . 5 m a n d 1 7 . 9 H P s u r f a c e a r e a . T h e a v e r a g e g r a i n t e m p e r a t u r e w a s r e d u c e d f r o m a r a n g e o f 2 1 - 2 1 . 5 ° C t o 9 . 9 - 1 2 . 7 ° C i n 9 4 h o u r s . T h e g r a i n c h i l l e r h a d a c o o l i n g c a p a c i t y o f 4 9 k W a n d a c o m p r e s s o r s i z e o f 1 4 . 9 k W . S i n c e t h e r e h e a t e r w a s o n l y o p e r a t e d d u r i n g t h e f i r s t 4 7 h o u r s , t h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t i n c r e a s e d f r o m a r a n g e o f 1 1 . 9 - 1 2 . 3 % t o 1 3 0 1 6 % n e a r t h e i n l e t d u c t . T h e c o l d a i r t e m p e r a t u r e w a s s e t t o 5 ° C , a n d t h e n t o 7 ° C a f t e r 1 8 h o u r s . A n i n c r e a s e o f a b o u t 2 ° C i n t h e c o l d a i r t e m p e r a t u r e w a s r e c o r d e d i n t h e n o n - i n s u l a t e d d u c t b e t w e e n t h e c h i l l e r a n d t h e s i l o . T h e a i r f l o w r a t e w a s a b o u t 3 , 5 1 7 n P / h , a n d t h e e n e r g y c o n s u m p t i o n 6 . 3 k W h p e r t o n n e . N o i n s e c t i n f e s t a t i o n w a s d i s c o v e r e d a f t e r o n e w e e k o f t h e e n d o f c h i l l i n g . N a v a r r o e t a l . ( 1 9 7 3 b ) c o n d u c t e d a s e c o n d c h i l l i n g t e s t o n s o y b e a n s i m p o r t e d f r o m t h e U n i t e d S t a t e s . T h e g o a l w a s t o a r r e s t s e l f - h e a t i n g i n 2 2 9 t o n n e s o f s o y b e a n s w i t h a m o i s t u r e c o n t e n t o f 1 4 % . T h e b e a n s w e r e s t o r e d i n a c o n c r e t e s i l o i n F e b r u a r y w i t h a n i n i t i a l t e m p e r a t u r e o f 1 5 ° C . A f t e r t h r e e m o n t h s s e l f - h e a t i n g t o 4 7 ° C a t 3 . 5 - 4 . 5 m b e l o w t h e s u r f a c e o f t h e p i l e o c c u r r e d . A c h i l l i n g c y c l e w a s i n i t i a t e d , c o o l i n g t h e s o y b e a n s t o 1 5 - 2 1 ° C w i t h i n 4 d a y s , e x c e p t f o r t h e h o t s p o t , w h i c h r e m a i n e d a t 2 5 . 5 % : . T h e c o l d a i r t e m p e r a t u r e i n t o t h e s i l o r a n g e d f r o m 7 . 5 - 1 2 . 0 ° C i n c l u d i n g a 2 - 3 ° C i n c r e a s e i n t h e d u c t . O v e r a p e r i o d o f 8 w e e k s t h e t e m p e r a t u r e i n t h e h o t s p o t l o c a t i o n i n c r e a s e d t o 4 1 ° C . A s e c o n d c h i l l i n g c y c l e r e d u c e d t h e b e a n t e m p e r a t u r e s t o 1 6 . 8 - 2 2 . 3 % 3 , i n c l u d i n g t h e h o t s p o t , o v e r a n 8 - d a y p e r i o d . T h e c o l d a i r t e m p e r a t u r e s i n t o t h e s i l o r a n g e d f r o m 1 1 . 0 - 1 3 . 0 ° C w i t h 4 t o 5 ° C r e h e a t i n g i n t h e d u c t . D u r i n g b o t h 1 3 1 c y c l e s t h e r e h e a t e r w a s t u r n e d o f f , w h i c h c a u s e d a n i n c r e a s e o f t h e s o y b e a n m o i s t u r e c o n t e n t t o 1 5 % a r o u n d t h e d u c t . T h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t i n t h e r e s t o f t h e p i l e d e c r e a s e d t o 1 2 . 8 % . T h e e n e r g y c o n s u m p t i o n w a s a b o u t 4 . 5 k W h p e r t o n n e p e r c o o l i n g c y c l e . I n t h e f i n a l a n a l y s i s t h e d e v e l o p m e n t o f t h e h o t s p o t w a s a t t r i b u t e d t o a h i g h m o i s t u r e c o n t e n t a n d e x c e s s i v e s c r e e n i n g s i n t h e t o p l a y e r s o f t h e b e a n s c o u p l e d w i t h h i g h a m b i e n t t e m p e r a t u r e s . N a v a r r o e t a l . ( 1 9 7 3 b ) c o n c l u d e d t h a t t h e g r a i n c h i l l e r w a s s u c c e s s f u l i n p r e s e r v i n g t h e s o y b e a n q u a l i t y . I n a t h i r d t r i a l , a r e d e s i g n e d c h i l l i n g u n i t w a s u s e d , w h i c h h a d t h e c o l d a i r f a n p o s i t i o n e d a f t e r t h e e v a p o r a t o r t o l o w e r t h e r e l a t i v e h u m i d i t y ( D o n a h a y e 1 9 7 4 ) . ’ F i r s t , 6 9 9 t o n n e s o f w h e a t w e r e s u c c e s s f u l l y c h i l l e d f r o m a r a n g e o f 3 0 - 3 7 ° C t o 1 8 - 1 9 ° C i n 1 6 0 h o u r s w i t h a n e n e r g y c o n s u m p t i o n o f 4 . 6 5 k W h p e r t o n n e . S e c o n d l y , 8 6 3 t o n n e s o f w h e a t w e r e c h i l l e d f r o m 4 2 ° C t o 1 5 - 2 1 . 5 ° C i n 2 3 6 h o u r s w i t h a n e n e r g y c o n s u m p t i o n o f 4 . 7 k W h p e r t o n n e . N o r e w e t t i n g o f t h e g r a i n o c c u r r e d n e a r t h e d u c t . O v e r a t w o m o n t h s t o r a g e p e r i o d a g r a d u a l t e m p e r a t u r e r i s e t o 2 3 . 5 - 2 5 . 5 ° C o c c u r r e d . I n s e c t a c t i v i t y w a s n o t c o m p l e t e l y a r r e s t e d . F r o m t h e a n a l y s i s o f t h e c h i l l i n g u n i t d a t a i t b e c a m e o b v i o u s t h a t p l a c i n g t h e f a n b e h i n d t h e e v a p o r a t o r w a s n o t s u f f i c i e n t t o c o n t r o l t h e a m o u n t o f r e h e a t i n g . T h e r e w e r e l a r g e s w i n g s i n t h e c o l d a i r t e m p e r a t u r e r a n g i n g f r o m 7 - 1 5 ° C a n d i n t h e r e l a t i v e 1 3 2 h u m i d i t y f r o m 5 0 - 6 5 % . F o r t h e c h i l l i n g o f d r y w h e a t i n I s r a e l D o n a h a y e ( 1 9 7 4 ) r e c o m m e n d e d a c o l d a i r t e m p e r a t u r e o f 6 - 8 ° C w i t h a r e l a t i v e h u m i d i t y o f 6 0 - 7 0 % . T h e e n e r g y c o s t s f o r c h i l l e d a e r a t i o n c o m p a r e d f a v o r a b l y w i t h a m b i e n t a e r a t i o n i n I s r a e l , w h i c h c o n s u m e s 2 . 0 5 t o 2 . 7 7 k W h p e r t o n n e f o r o p e r a t i n g t i m e s o f 5 2 3 t o 7 0 8 h o u r s . T h e b i g g e s t a d v a n t a g e o f g r a i n c h i l l i n g w a s i t s o p e r a t i o n i n d e p e n d e n t o f t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s . A n a p p a r e n t i n c r e a s e i n t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s r e c o r d e d i n t h e e a r l y s t a g e s o f c h i l l i n g w e r e a t t r i b u t e d t o t h e h e a t g e n e r a t e d b y i n s e c t m e t a b o l i s m a t d e p t h s t h a t c o u l d n o t b e s a m p l e d . B e n - E f r a i n e t a l . ( 1 9 8 5 ) s t u d i e d t h e i n t e r m i t t e n t u s e o f c h i l l i n g u n i t s i n I s r a e l a t t i m e s w h e n t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e w a s t o o h i g h f o r t h e c o n v e n t i o n a l a e r a t i o n o f s o y b e a n s . W i t h t h e c o m b i n a t i o n o f r e g u l a r a n d c h i l l e d a e r a t i o n , s o y b e a n s w e r e s t o r e d s u c c e s s f u l l y f o r f o u r y e a r s . 3 . 2 . 6 G r a i n C h i l l i n g i n I t a l y I t t o o k a b o u t s e v e n y e a r s f r o m t h e i n t r o d u c t i o n o f c o m m e r c i a l c h i l l e r s i n I t a l y f o r g r a i n c h i l l i n g t o f i n d a c c e p t a n c e i n t h e I t a l i a n g r a i n i n d u s t r y f o r t h e s t o r a g e o f 1 3 3 c o r n , w h e a t , b a r l e y a n d r i c e ( B a l d o e t a l . 1 9 8 7 ) . B a l d o a n d B r u n n e r ( 1 9 8 3 ) r e p o r t e d s t o r i n g 2 , 6 0 0 t o n n e s o f c o r n i n a f l a t s t o r a g e b u i l d i n g i n N o r t h e r n I t a l y a t a n a v e r a g e o f 1 5 . 2 % m o i s t u r e c o n t e n t ( r a n g e 1 2 . 2 - 1 7 . 7 p e r c e n t ) a n d a g r a i n t e m p e r a t u r e o f 2 5 - 2 6 % : . I n t h e f a l l , t h e p i l e w a s c h i l l e d w i t h 1 0 7 k W r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y t o 1 0 ° C i n 2 8 2 h o u r s . T h e e n e r g y c o n s u m p t i o n w a s 1 . 8 6 k W h p e r t o n n e . T h e g r a i n r e w a r m e d i n s o m e s p o t s t o 1 5 ° C b y s p r i n g . R e c h i l l i n g t h e g r a i n t o 1 0 % : t o o k a n a d d i t i o n a l 2 6 0 h o u r s . T h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t d u r i n g u n l o a d i n g w a s 1 4 . 2 % , i . e . a r e d u c t i o n o f a b o u t o n e p e r c e n t a g e p o i n t . A n e c o n o m i c c o m p a r i s o n o f c h i l l i n g v e r s u s d r y i n g c o r n c o n v e n t i o n a l l y t o 1 3 % m o i s t u r e y i e l d e d a r e d u c t i o n o f 2 6 % i n h e a t i n g o i l c o s t s , a 1 5 % i n c r e a s e i n t h e d r y e r c a p a c i t y , a n d a p a y - b a c k p e r i o d f o r t h e c h i l l e r o f 1 t o 2 y e a r s . I n c r e a s i n g l y , r e f r i g e r a t e d a e r a t i o n i s u s e d t o m a i n t a i n t h e q u a l i t y o f t h e I t a l i a n r i c e c r o p ( F i n a s s i 1 9 8 7 ) . D r y i n g o f t h e p a d d y i s s t o p p e d a t 1 7 % m o i s t u r e , a n d c h i l l i n g i s u s e d t o c o m p l e t e t h e p r o c e s s b y l o w e r i n g t h e m o i s t u r e c o n t e n t a n d t h e t e m p e r a t u r e . P a d d y c a n b e s t o r e d i n s e c t - f r e e a t 1 C P C a n d 1 4 - 1 5 % m o i s t u r e u p t o 6 - 8 m o n t h s a f t e r c o o l i n g o n c e i n t h e l a t e f a l l ( F i n a s s i 1 9 8 7 ) . B a l d o ( 1 9 8 7 ) r e p o r t e d o n a n u m b e r o f f i e l d t e s t s i n w h i c h p a d d y w a s c h i l l e d i m m e d i a t e l y a f t e r t h e d r y e r v e r s u s a f t e r e x t e n d e d t e m p e r i n g . P a d d y t e m p e r a t u r e s o f u p t o 3 0 ° C w e r e l o w e r e d t o 1 0 - 1 2 ° C , 1 3 4 a n d m o i s t u r e s o f u p t o 1 6 . 8 % w e r e r e d u c e d t o 1 5 . 4 % . H e c o n c l u d e d t h a t p a d d y a t 1 5 - 1 6 % m o i s t u r e c o u l d b e s u c c e s s f u l l y s t o r e d a t l o w t e m p e r a t u r e s w i t h o u t t h e d e v e l o p m e n t o f k e r n e l r a n c i d i t y . H e r e c o m m e n d e d t h a t i n i t i a l c h i l l i n g t a k e p l a c e a f t e r t h e k e r n e l s h a v e b e e n s u f f i c i e n t l y t e m p e r e d , a n d r e c h i l l i n g a f e w d a y s t h e r e a f t e r . T h e c h i l l e d a e r a t i o n o f h a r d w h e a t i n S i c i l y w a s t e s t e d b y B l a n d i n i ( 1 9 8 8 ) . T h e e x p e r i m e n t a l t e s t s w e r e p e r f o r m e d w i t h a m o b i l e g r a i n c h i l l e r . T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t b u l k c h i l l i n g w a s p r a c t i c a l i n S i c i l y a n d e n s u r e d g o o d s t o r a g e c o n d i t i o n s w i t h o u t p e s t i n f e s t a t i o n . N e w t e c h n i c a l d e v e l o p m e n t s i n t h e c o o l i n g o f c e r e a l g r a i n s w e r e r e p o r t e d b y Z u d d a s ( 1 9 8 6 ) . T h e n e w s y s t e m s w e r e c o m p l e t e l y a u t o m a t e d a n d d e s i g n e d t o m i n i m i z e e n e r g y c o n s u m p t i o n a n d g r a i n l o s s e s . B i s s a r o a n d B e r t o n i ( 1 9 8 9 ) r e p o r t e d r e s u l t s o f t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e r e f r i g e r a t i o n s y s t e m " F r i g - O - D r y F 5 " o n t h e p r e s e r v a t i o n o f r i c e i n s i l o s . T h e p r i m a r y a d v a n t a g e s w e r e a r e d u c t i o n i n d r y m a t t e r l o s s e s , a n d t h e p r e v e n t i o n o f m o l d a n d i n s e c t d e v e l o p m e n t d u r i n g t h e s t o r a g e o f p a d d y . 3 . 2 . 7 G r a i n C h i l l i n g i n F r a n c e A l t h o u g h F r a n c e i s c o n s i d e r e d t h e p l a c e w h e r e g r a i n c h i l l i n g w a s f i r s t a p p l i e d c o m m e r c i a l l y , B a u d e r ( 1 9 6 7 b ) p o i n t e d o u t 1 3 5 t h a t n e g a t i v e e x p e r i e n c e s i n f i e l d t r i a l s d i s c r e d i t e d g r a i n c h i l l i n g i n F r a n c e . T h e t e s t s a t t e m p t e d t o u t i l i z e t h e e x h a u s t a i r f r o m t h e c o n d e n s e r o f t h e c h i l l i n g u n i t t o d r y g r a i n i n a n a d j o i n i n g s i l o , w i t h b o t h s y s t e m s u n d e r d e s i g n e d . I n 1 9 8 8 , L a s s e r a n a n d F l e u r a t - L e s s a r t r e e v a l u a t e d c h i l l e d a e r a t i o n i n F r a n c e . T h e y n o t e d t h a t d e s p i t e t h e w i d e s p r e a d u s e o f a m b i e n t a e r a t i o n s y s t e m s i n F r a n c e g r a i n s p o i l a g e s t i l l o c c u r r e d d u e t o s y s t e m s t h a t w e r e ( 1 ) p o o r l y d e s i g n e d , ( 2 ) u n d e r s i z e d , ( 3 ) i m p r o p e r l y o p e r a t e d , a n d ( 4 ) l a c k e d m o n i t o r i n g o f g r a i n t e m p e r a t u r e s . I n t h e i r s t u d y t h e y e v a l u a t e d i n s e c t a n d l a r v a e m o r t a l i t y d u r i n g t h e a e r a t i o n o f g r a i n w i t h c o l d a i r . A l t h o u g h c o l d n i g h t a i r w a s e f f e c t i v e i n r e d u c i n g t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s a n d a r r e s t i n s e c t d e v e l o p m e n t , t h e y c o n c l u d e d t h a t a r t i f i c i a l c o o l i n g w o u l d h a v e r e d u c e d t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s t o t h e d e s i r e d 5 % : f a s t e r . I t w o u l d h a v e a l s o a l l o w e d f o r t h e m a i n t e n a n c e o f t h e t e m p e r a t u r e o v e r t h e e n t i r e s t o r a g e p e r i o d i n d e p e n d e n t o f t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s . A n i n - d e p t h s t u d y w a s c o n d u c t e d t o c o m p a r e a m b i e n t a n d c h i l l e d a e r a t i o n i n a c o m m e r c i a l F r e n c h e l e v a t o r ( B e r h a u t e t a l . 1 9 8 8 ) . A l t h o u g h m o r e e f f e c t i v e i n m a i n t a i n i n g t h e d e s i r e d g r a i n s t o r a g e t e m p e r a t u r e s i n t h e h i g h c o n c r e t e s i l o s , g r a i n c h i l l i n g w a s f o u n d m o r e e x p e n s i v e i n o p e r a t i n g c o s t s t h a n a m b i e n t a i r c o o l i n g . A r t i f i c i a l c o o l i n g o f 1 3 6 g r a i n s i n F r a n c e i s m o s t l y l i m i t e d t o l a r g e e l e v a t o r s t h a t e q u i p a s m a l l n u m b e r o f s i l o s w i t h r e f r i g e r a t i o n s y s t e m s i n a n a t t e m p t t o p r e s e r v e p o o r e r q u a l i t y g r a i n ( L a s s e r a n 1 9 9 1 ) . 3 . 2 . 8 G r a i n C h i l l i n g i n S p a i n I n 1 9 7 0 , a b o u t 6 , 0 0 0 t o n n e s o f h a r v e s t - f r e s h p a d d y a t 2 0 - 2 5 % m o i s t u r e w e r e s t o r e d i n 1 2 o c t a g o n a l s i l o c e l l s o f 3 2 m h e i g h t a n d 2 0 a ? f l o o r a r e a i n S p a i n ( C l a p e r s 1 9 7 0 ) . T h e p a d d y w a s c h i l l e d f r o m 2 5 ° C t o 7 - 8 ° C i n 1 2 0 h o u r s . A t a d e p t h o f 1 m f r o m t h e t o p s u r f a c e t h e t e m p e r a t u r e w a s 1 5 % : . A f t e r t w o m o n t h s i n s t o r a g e t h e p a d d y w a s u n l o a d e d . T h e t e m p e r a t u r e s h a d r e m a i n e d s t a b l e a n d t h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t w a s 1 6 % . T h e p a d d y s h o w e d a 2 0 p e r c e n t i m p r o v e m e n t i n h e a d - y i e l d , n o y e l l o w i n g o f t h e k e r n e l s w a s d e t e c t e d , a n d a h i g h e r m i l l i n g y i e l d w a s r e c o r d e d . T h e f o l l o w i n g c o m b i n a t i o n o f d r y i n g a n d c h i l l i n g o f p a d d y w a s p r o p o s e d : S t e p 1 : d r y t h e p a d d y i n i t i a l l y t o 2 0 % m o i s t u r e ; S t e p 2 : c h i l l t h e p a d d y t o 8 - 1 C P C a f t e r d r y i n g i s c o m p l e t e ( a n a d d i t i o n a l m o i s t u r e r e m o v a l o f a b o u t 1 . 5 % i s o b t a i n e d , s t o r e t h e p a d d y u p t o 3 0 d a y s i f d e s i r e d ) ; S t e p 3 : d r y t h e p a d d y i n a s e c o n d s t e p t o 1 7 % m o i s t u r e ; S t e p 4 : c h i l l t h e p a d d y t o 8 - 1 C P C a f t e r d r y i n g ( a n a d d i t i o n a l m o i s t u r e r e m o v a l o f a b o u t 1 % i s 1 3 7 o b t a i n e d ) ; S t e p 5 : r e - c h i l l t h e p a d d y w h e n t h e t e m p e r a t u r e s r i s e a b o v e 1 3 ° C ( t h e t o t a l s t o r a g e t i m e i s w e l l o v e r 4 m o n t h s ) . C o n v e n t i o n a l p a d d y s t o r a g e i n S p a i n u s e d t o b e i n s a c k s ( T o r r e s 1 9 8 3 ) . H o w e v e r , s i n c e t h e a d v e n t o f m e c h a n i z e d h a r v e s t i n g l a r g e r b u l k s t o r a g e f a c i l i t i e s t o o k t h e p l a c e o f s a c k s t o r a g e s . B y 1 9 7 5 p a d d y s t o r a g e h a d e x p a n d e d i n o n e f a c i l i t y t o 4 8 s t e e l s i l o s w i t h a b o u t 2 8 , 0 0 0 t o n n e s t o t a l c a p a c i t y a n d a n a d d i t i o n a l 2 0 , 0 0 0 t o n n e s i n f l a t s t o r a g e s p a c e . T h e e n t i r e s t o r a g e f a c i l i t y w a s c o o l e d w i t h 1 7 g r a i n c h i l l e r s . T o r r e s ( 1 9 8 3 ) r e p o r t e d t h a t p a d d y w a s s u c c e s s f u l l y s t o r e d f o r 3 y e a r s a t 1 4 % m o i s t u r e a n d 1 2 - 1 4 5 3 i n a s i l o w i t h o u t t u r n i n g o r f u m i g a t i o n . A n e c o n o m i c e v a l u a t i o n o f S p a n i s h p a d d y p r o c e s s i n g y i e l d e d a n a n n u a l c o s t o f 1 . 5 5 P t s / k g f o r c o n v e n t i o n a l h a n d l i n g o f p a d d y i n c l u d i n g d r y m a t t e r l o s s , f u m i g a t i o n , a n d d r y i n g f r o m 2 0 t o 1 4 % m o i s t u r e . C h i l l e d h a n d l i n g c o s t 1 . 0 2 P t s / k g i n t h e f i r s t y e a r , a n d 0 . 3 0 P t s / k g e a c h y e a r a f t e r t h a t i n c l u d i n g c a p i t a l a n d o p e r a t i n g e x p e n s e s , a n d d r y i n g f r o m 2 0 t o 1 6 % m o i s t u r e . B y 1 9 8 4 a b o u t 8 0 p e r c e n t o f t h e p a d d y h a n d l i n g f a c i l i t i e s i n S p a i n u s e d g r a i n c h i l l i n g t e c h n o l o g y . T o r r e s ( 1 9 8 5 ) e s t i m a t e d 9 0 c h i l l e r s c o o l e d a t l e a s t 3 2 5 , 0 0 0 t o n n e s o f 1 3 8 p a d d y , i . e . o n e - t h i r d s t o r e d i n s i l o s a n d t w o - t h i r d s i n f l a t s t o r a g e s . H e m a d e t h e f o l l o w i n g r e c o m m e n d a t i o n s f o r p a d d y p r o c e s s i n g i n S p a i n : ( 1 ) D r y p a d d y t o a t l e a s t 1 8 % m o i s t u r e , t h e n c h i l l t o 1 2 - 1 6 % 3 . R e c h i l l a f t e r 3 - 4 w e e k s t o s e c u r e s a f e s t o r a g e o f t h e p a d d y f o r 5 - 6 m o n t h s a t a r e c o m m e n d e d s t o r a g e m o i s t u r e c o n t e n t o f a b o u t 1 5 - 1 6 % . ( 2 ) P u t p a d d y u p t o 1 8 % m o i s t u r e i n t o c h i l l e d s t o r a g e i m m e d i a t e l y a f t e r h a r v e s t . R e c h i l l i n g n e e d s a n d s t o r a g e t i m e s a r e t h e s a m e a s u n d e r ( 1 ) . C l e a n i n g t h e p a d d y b e f o r e s t o r i n g a n d m o n i t o r i n g t h e p a d d y t e m p e r a t u r e s i n t h e s i l o w e r e c o n s i d e r e d a m u s t i n e v e r y i n s t a l l a t i o n . 3 . 2 . 9 G r a i n C h i l l i n g i n O t h e r L o c a t i o n s T h e c h i l l e d s t o r a g e o f d r y b a r l e y h a s b e e n s u c c e s s f u l l y p r a c t i c e d i n t h e h o t c l i m a t e o f n g g s i n c e 1 9 7 1 ( M a l a g a 1 9 7 3 ) . T h e q u a l i t y o f b a r l e y s t o r e d a t 1 0 - 1 5 ° C w i t h c h i l l e d a e r a t i o n w a s s u p e r i o r t o b a r l e y s t o r e d a t 2 5 % : : h 1 c o n v e n t i o n a l f a c i l i t i e s . T h e a d d e d e l e c t r i c a l c o s t s o f c h i l l i n g w e r e c o m p e n s a t e d b y t h e e l i m i n a t i o n o f i n s e c t t r e a t m e n t w i t h p h o s t o x i n , r e d u c e d d r y m a t t e r l o s s e s , a n d e l i m i n a t i o n o f p e s t i c i d e t r e a t m e n t o f t h e e m p t y s t o r a g e 1 3 9 s i l o s . I n Y u g o s l a v i a s u n f l o w e r s e e d s a r r i v e a t e l e v a t o r s w i t h m o i s t u r e c o n t e n t s r a n g i n g f r o m 6 t o 2 6 p e r c e n t ( P a n i c 1 9 7 7 ) . H i g h p o s t - h a r v e s t l o s s e s w e r e o b s e r v e d b e c a u s e o f t h e h i g h o i l c o n t e n t o f t h e s e e d s . I f t h e m o i s t u r e c o n t e n t o f s u n f l o w e r s e e d s i s n o t l o w e r e d t o 6 - 8 % a s q u i c k l y a s p o s s i b l e , i t t u r n s r a n c i d d u r i n g t e m p o r a r y s t o r a g e . T h e u s e o f g r a i n c h i l l e r s w a s f o u n d t o p r e s e r v e t h e s e e d f o r 2 - 4 d a y s b e f o r e d r y i n g . D r i e d s e e d s w e r e c h i l l e d a n d s u c c e s s f u l l y s t o r e d a t 8 - 1 0 % m o i s t u r e . I n R o m a n i a s u n f l o w e r s e e d s w e r e c h i l l e d f r o m 3 8 ° C t o 1 1 ° C w i t h i n 1 4 4 h o u r s ( T h i e r e r a n d P o p e s c u 1 9 7 8 ) . T h e m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e s e e d s w e r e r e d u c e d f r o m 1 2 t o 9 % u p o n c o m p l e t i o n o f t h e c h i l l i n g c y c l e . O v e r t h e 7 - d a y c h i l l i n g p e r i o d t h e s u n f l o w e r s e e d s d i d n o t t u r n r a n c i d . I n o r d e r t o a v o i d f u m i g a t i o n a n d s p o i l a g e , a g r a i n s t o r a g e w a s c o n v e r t e d i n t o a l o w t e m p e r a t u r e w a r e h o u s e i n . g h i g g ( Y a n g a n d S o n g 1 9 8 0 ) . I n t h e w i n t e r d r y , c o l d a i r w a s u s e d t o c o o l t h e c o r n a n d r i c e . I n t h e s u m m e r , r e f r i g e r a t i o n w a s u s e d t o m a i n t a i n t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s b e l o w 2 0 ° C . L o w t e m p e r a t u r e s t o r a g e w a s s h o w n t o m a i n t a i n g o o d g r a i n q u a l i t y a n d e l i m i n a t e i n s e c t f u m i g a t i o n . 1 4 0 Y e l l o w i n g o f t h e k e r n e l s , i n s e c t i n f e s t a t i o n a n d m o i s t u r e m i g r a t i o n a r e c o m m o n p r o b l e m s f o u n d i n g r a i n s t o r a g e s i n S o u t h e a s t A s i a ( L o o 1 9 8 6 ) . U n d e r t h e h o t a n d h u m i d s u m m e r c o n d i t i o n s o f T h a i l a n d g r a i n c h i l l i n g h a s b e e n u t i l i z e d s u c c e s s f u l l y i n a t l e a s t o n e r i c e m i l l i n g f a c i l i t y ( T u c k e t t 1 9 8 2 ) . W i t h c h i l l i n g , t h e p a d d y t e m p e r a t u r e w a s k e p t b e l o w 2 0 % 3 . D u r i n g e a c h c h i l l i n g c y c l e a b o u t 1 % m o i s t u r e w a s r e m o v e d . I n S r i L a n k a c h i l l i n g u n i t s a r e u s e d t o l o w e r t h e t e m p e r a t u r e o f w h e a t b r a n p e l l e t s t o p r e v e n t b r i d g i n g i n t h e h o l d i n g s i l o s ( S u l z e r - E s c h e r W y s s 1 9 8 3 ) . T h e p e l l e t s a r e c h i l l e d f r o m 3 0 - 3 1 ° C t o 2 3 - 2 4 ° C i n 4 5 m h i g h , 7 . 5 m d i a m e t e r s i l o s . T h e i n i t i a l m o i s t u r e c o n t e n t o f 1 2 . 8 t o 1 3 . 4 % i s r e d u c e d b y 0 . 4 - 0 . 6 % . T h e p e l l e t s a r e p r e s e r v e d f o r s i x w e e k s b e f o r e l o a d i n g t h e m o n t o s h i p s . K e n n e d y ( 1 9 8 3 ) r e p o r t e d o n t h e s t o r a g e o f b a r l e y i n a b r e w e r y i n Z i m b a b w e . G r a i n c h i l l i n g i m p r o v e d t h e p r o c e s s i n g o p e r a t i o n b y ( 1 ) m a i n t a i n i n g t h e v i a b i l i t y , ( 2 ) r e d u c i n g g r a i n l o s s e s d u e t o r e s p i r a t i o n , ( 3 ) e l i m i n a t i n g m o l d a n d i n s e c t p r o b l e m s , a n d ( 4 ) a c h i e v i n g g r a i n u n i f o r m i t y b e f o r e m a l t i n g . A s a s i d e b e n e f i t h e n o t e d t h a t c h i l l e d b a r l e y t r a n s f e r r e d t o t h e s t e e p t a n k d i d n o t h e a t - u p t h e i n c o m i n g s t e e p w a t e r , t h u s s a v i n g r e f r i g e r a t i o n c o s t s i n t h e p l a n t . 1 4 1 A r e d u c t i o n i n b r e a k a g e a n d a b r a s i o n l o s s e s f o r f e e d p e l l e t s i n I n d o n e s i a n f e e d m i l l s w a s n o t e d b y B r u n n e r ( 1 9 8 5 ) . T h e r e s i d u a l h e a t w a s r e m o v e d f r o m t h e p e l l e t s b y c h i l l e d a e r a t i o n i n h o l d i n g s i l o s a f t e r p r e - c o o l i n g t h e m f i r s t i n c o n v e n t i o n a l p e l l e t c o o l e r s . T h e c o n c e r n o v e r e n e r g y c o n s u m p t i o n i n H u n g a r y d u e t o d r y i n g ( i . e . c o n s u m i n g u p t o 8 8 % o f t h e e n e r g y o f a l l h a n d l i n g o p e r a t i o n s ) l e a d t o t h e e v a l u a t i o n o f c o m b i n a t i o n d r y i n g - c h i l l i n g o f w h e a t a n d c o r n ( K o m b a e t a l . 1 9 8 7 ) . A t o t a l o f 1 0 c h i l l i n g t r i a l s w e r e r e p o r t e d , i . e . f i v e i n v e r t i c a l a n d f i v e i n h o r i z o n t a l s t o r a g e s . O n l y f o u r w e r e i d e n t i f i e d i n t h e r e p o r t b y t h e c r o p t y p e . I n a v e r t i c a l s i l o , 2 , 0 8 0 t o n n e s o f c o r n w e r e c h i l l e d f r o m 1 7 - 2 2 ° C t o 6 - 8 ° C . T h e a v e r a g e i n i t i a l m o i s t u r e c o n t e n t w a s 1 8 % . O v e r t h e 3 0 5 - d a y s t o r a g e p e r i o d t h r e e a d d i t i o n a l c h i l l i n g c y c l e s r e d u c e d t h e c o r n m o i s t u r e b y a b o u t 2 . 6 % . T h e a v e r a g e e n e r g y c o n s u m p t i o n w a s 2 . 1 5 k W h / t p e r c y c l e . A 2 , 0 0 0 - t o n n e w h e a t s i l o w a s c h i l l e d f r o m 2 4 - 2 6 ° C t o 8 - 1 0 ° C . T h e i n i t i a l m o i s t u r e c o n t e n t w a s a b o u t 1 8 % . O v e r t h e 1 5 0 - d a y s t o r a g e p e r i o d o n e r e c h i l l i n g c y c l e w a s a d m i n i s t e r e d r e d u c i n g t h e m o i s t u r e c o n t e n t b y 0 . 7 % . T h e a v e r a g e e n e r g y c o n s u m p t i o n w a s 6 . 7 6 k W h / t p e r c y c l e . A 1 , 5 0 0 - t o n n e c o r n s i l o w a s c h i l l e d f r o m 1 6 - 2 2 ° C t o 6 - 8 ° C w i t h i n 6 d a y s . T o t a l c o o l i n g t i m e o v e r t h e 9 8 - d a y s t o r a g e p e r i o d w a s 3 7 2 h o u r s i n c l u d i n g o n e r e c h i l l i n g c y c l e . T h e m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e c o r n w a s 1 4 2 r e d u c e d f r o m 1 8 % t o 1 7 . 1 % . I n a 7 0 0 - t o n n e f l a t s t o r a g e , c o r n w a s c h i l l e d f r o m 2 0 - 2 4 % : t o 6 - 8 % 3 . T h e m o i s t u r e c o n t e n t w a s r e d u c e d f r o m 1 8 % t o 1 5 . 5 % . D u r i n g t h e 3 1 6 - d a y s t o r a g e p e r i o d t w o r e c h i l l i n g c y c l e s w e r e a d m i n i s t e r e d . T h e t o t a l c o o l i n g t i m e w a s 3 6 6 h o u r s . T h e a v e r a g e e n e r g y c o n s u m p t i o n w a s 2 . 7 3 k W h p e r t o n n e p e r c y c l e . I n o r d e r t o e v a l u a t e t h e q u a l i t y o f t h e c h i l l e d c o r n , a f e e d i n g t r i a l w i t h p o u l t r y a n d p i g s w a s c o n d u c t e d . T h e p o u l t r y s h o w e d a 2 % i n c r e a s e a n d t h e p i g s a 1 0 % i n c r e a s e i n t h e f e e d c o n v e r s i o n . K o m b a e t a l . ( 1 9 8 7 ) c o n c l u d e d t h a t t h e m o s t e c o n o m i c a l u s e o f t w o - s t a g e d r y i n g - c h i l l i n g i n H u n g a r y w a s w i t h c o r n . T h e y r e c o m m e n d e d d r y i n g c o r n t o 1 8 - 2 0 % i n a c o n v e n t i o n a l d r y e r f o l l o w e d b y c h i l l i n g a n d s t o r a g e a t 5 - 8 % : . I n A r g e n t i n a t h e s u c c e s s f u l f i e l d t r i a l o f c h i l l i n g 4 0 0 t o n n e s o f s u n f l o w e r s e e d s l e d t o t h e c o n s t r u c t i o n o f a 2 0 , 0 0 0 - t o n n e c h i l l e d s t o r a g e f a c i l i t y ( S u l z e r H e r m a n o s 1 9 8 3 ) . T h e s e e d s i n t h e i n i t i a l t r i a l w e r e c h i l l e d f r o m 2 0 - 2 5 ° C a n d 1 0 . 5 % m o i s t u r e t o 1 6 - 1 7 ° C a n d 9 % m o i s t u r e . A f t e r s t o r a g e f o r n i n e m o n t h s t h e a c i d i t y r e m a i n e d a t i t s i n i t i a l v a l u e o f 1 . 3 % . T h e m a i n a d v a n t a g e s o f c h i l l e d s t o r a g e o f s u n f l o w e r s e e d s i n A r g e n t i n a w e r e s a v i n g s i n l a b o r c o s t s , a n d i m p r o v e d q u a l i t y o f t h e p r o c e s s e d o i l . T h e s t o r a g e c a p a c i t y w a s s u b s e q u e n t l y t r i p l e d t o 6 0 , 0 0 0 t o n n e s . 1 4 3 B e a n p e l l e t s w e r e s t o r e d i n c o n c r e t e s i l o s o f 4 m d i a m e t e r a n d 1 4 m h e i g h t i n A r g e n t i n a ( C u n i l l e 1 9 8 8 ) . T h e p e l l e t s w e r e c h i l l e d f r o m 3 5 ° C t o 1 5 ° C i n 3 d a y s . T h e c o l d a i r c o n d i t i o n s w e r e 1 2 - 1 3 ° C a n d 6 0 % r e l a t i v e h u m i d i t y . T h e m o i s t u r e o f t h e p e l l e t s w a s r e d u c e d f r o m 1 1 t o 1 0 % . I t w a s f o u n d t h a t t h e c h i l l e d p e l l e t s w e r e h a r d e r , c r e a t e d l e s s f i n e s , a n d d i d n o t b r i d g e i n t h e s i l o u p o n u n l o a d i n g a f t e r 6 0 d a y s o f s t o r a g e . T h e s u c c e s s f u l p r e s e r v a t i o n o f r i c e s e e d w a s r e p o r t e d i n C o l u m b i a ( G o n z a l e s 1 9 8 8 ) . T h e s e e d w a s c h i l l e d i n f l a t s t o r a g e b u i l d i n g s i n b u l k a s w e l l a s i n s a c k s . G r a i n c h i l l i n g t r i a l s i n d i c a t e d a l o n g e r s t o r a g e p e r i o d , a b e t t e r f i n a l s e e d q u a l i t y f o r g r o w e r s , a n d a n o t a b l e r e d u c t i o n i n p e s t i n f e s t a t i o n . C h e k ( 1 9 8 9 ) e v a l u a t e d t h e f e a s i b i l i t y o f c o m b i n i n g p a d d y c h i l l i n g w i t h t r a d i t i o n a l d r y i n g a n d h a n d l i n g p r a c t i c e s i n M a l a y s i a . I n t h e f i r s t t r i a l , p a d d y a t 1 9 - 2 0 % m o i s t u r e w a s c h i l l e d a f t e r t h e i n i t i a l d r y i n g p a s s . T h e p a d d y t e m p e r a t u r e w a s r e d u c e d f r o m 3 0 - 3 1 ° C t o 1 1 . 5 - 1 5 . 3 ° C o v e r n i n e d a y s w i t h c o l d a i r a t a b o u t 1 3 ° C a n d 6 5 % r e l a t i v e h u m i d i t y . R e c h i l l i n g t o o k p l a c e d a i l y f o r 8 - 1 0 h o u r s t o k e e p t h e t o p a n d b o t t o m o f t h e p i l e b e l o w 2 0 % : . T h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e s w e r e 3 0 - B V T L A f t e r t w o m o n t h s o f s t o r a g e t h e a v e r a g e p a d d y t e m p e r a t u r e w a s 1 5 ° C a n d 1 8 . 5 % m o i s t u r e . 1 4 4 I n a s e c o n d d r y i n g p a s s t h e m o i s t u r e c o n t e n t w a s r e d u c e d t o t h e d e s i r e d 1 3 . 5 % . I n t h e s e c o n d t r i a l p a d d y w a s d r i e d i n t h r e e p a s s e s f r o m 2 1 - 2 3 % t o 1 6 - 1 7 % m o i s t u r e . C h i l l i n g o v e r 5 d a y s r e d u c e d t h e p a d d y t e m p e r a t u r e f r o m 3 1 ° C t o 1 7 - 1 8 ° C w i t h a i r a t 1 7 ° C a n d 7 5 % r e l a t i v e h u m i d i t y . T h e p a d d y w a s a l l o w e d t o t e m p e r f o r 4 d a y s b e f o r e a s e c o n d c h i l l i n g c y c l e c o o l e d t h e p a d d y t o 1 6 - 1 7 ° C w i t h a i r a t 1 6 ° C a n d 7 6 % r e l a t i v e h u m i d i t y . A l t h o u g h t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e s w e r e n o t e d b e t w e e n t h e w a l l , b o t t o m , t o p a n d c o r e l o c a t i o n s i n t h e b i n , t h e p a d d y w a s s t o r e d s u c c e s s f u l l y f o r 5 w e e k s . T h e f i n a l p a d d y m o i s t u r e c o n t e n t w a s 1 4 - 1 5 % . T h e t h i r d t r i a l i n v o l v e d o n - f l o o r b u l k s t o r a g e o f s e m i - d r i e d p a d d y a t 1 6 - 1 7 % m o i s t u r e . T w o - s t a g e c h i l l i n g r e d u c e d t h e p a d d y t e m p e r a t u r e f r o m 3 2 . 8 % : t o 2 0 ° C o v e r 5 d a y s ( w i t h c o l d a i r o f 1 7 ° C a n d 6 5 % r e l a t i v e h u m i d i t y ) , a n d a f t e r t w o d a y s o f t e m p e r i n g t o 1 9 - 2 0 ° C o v e r 6 d a y s ( w i t h c o l d a i r o f 1 6 . 5 T 2 a n d 6 5 % r e l a t i v e h u m i d i t y ) . T h e f i n a l m o i s t u r e c o n t e n t w a s 1 3 - 1 4 % a f t e r t w o w e e k s o f s t o r a g e t i m e . I n i n v e s t i g a t i n g t h e m i l l i n g q u a l i t y o f t h e c h i l l e d p a d d y , C h e k ( 1 9 8 9 ) d e t e r m i n e d a 1 7 . 4 % d e c r e a s e i n t h e h e a d y i e l d i n t r i a l 1 , a 5 . 4 % i n c r e a s e i n t r i a l 2 , a n d a " s a t i s f a c t o r y " h e a d y i e l d i n t r i a l 3 . N o k e r n e l d i s c o l o r a t i o n w a s f o u n d . T h e e n e r g y c o n s u m p t i o n r a n g e d f r o m 1 1 . 6 t o 3 2 . 0 k W h p e r 1 4 5 t o n n e o f p a d d y . H e c o n c l u d e d t h a t c o m b i n i n g t h e d r y i n g o f p a d d y t o a h i g h e r t h a n n o r m a l m o i s t u r e c o n t e n t w i t h c h i l l e d a e r a t i o n ( a s i n T r i a l 2 ) h a d t h e p o t e n t i a l o f i n c r e a s i n g t h e h a n d l i n g a n d d r y i n g c a p a c i t y o f e x i s t i n g M a l a y s i a n f a c i l i t i e s b y 4 0 p e r c e n t , a n d a t t h e s a m e t i m e i m p r o v e t h e h e a d - y i e l d r e c o v e r y f r o m t h e p a d d y s i g n i f i c a n t l y . F i n a l l y , a r e c e n t s t u d y o n t h e s h o r t - t e r m s t o r a g e o f h a r v e s t - w e t p a d d y i n d i c a t e s g o o d p o t e n t i a l f o r c h i l l e d a e r a t i o n s y s t e m s i n . § g y p ; ( E l - K h o l y 1 9 9 0 ) . 3 . 3 B i o l o g i c a l C o n s i d e r a t i o n s i n G r a i n C h i l l i n g C h r i s t e n s e n a n d K a u f m a n n ( 1 9 6 9 ) s t a t e d t h a t " G r a i n s a n d s e e d s a r e b o t h e x c e e d i n g l y d u r a b l e a n d h i g h l y p e r i s h a b l e . I f t h e y a r e h a r v e s t e d s o u n d a n d a r e s u b s e q u e n t l y k e p t a t l o w m o i s t u r e c o n t e n t a n d l o w t e m p e r a t u r e t h e y m a y r e t a i n t h e i r o r i g i n a l p r o c e s s i n g q u a l i t y , a n d e v e n t h e i r o r i g i n a l g e r m i n a b i l i t y , f o r y e a r s o r d e c a d e s . " D e t e r i o r a t i o n o f g r a i n b e g i n s w i t h h a r v e s t a n d t h e r a t e o f q u a l i t y l o s s d e p e n d s o n t h e s t o r a g e c o n d i t i o n s ( B a i l e y 1 9 8 2 ) . T h e p h y s i c a l p a r a m e t e r s t h a t c o n t r o l t h e s t o r a g e c o n d i t i o n s o f g r a i n a r e m o i s t u r e c o n t e n t , t e m p e r a t u r e , a n d t i m e . T h e b i o l o g i c a l p a r a m e t e r s o f c o n c e r n i n t h e s t o r a g e o f g r a i n a r e g e r m i n a t i o n , r e s p i r a t i o n , f u n g i , i n s e c t s , a n d o t h e r p e s t s . 1 4 6 T h e p r i m a r y g o a l o f c h i l l e d a e r a t i o n i s t o s l o w t h e r a t e o f g r a i n q u a l i t y l o s s b y l o w e r i n g t h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n a s t o r a g e w i t h t h e h e l p o f a r e f r i g e r a t i o n s y s t e m . T h e e f f e c t o f l o w g r a i n t e m p e r a t u r e a s a f u n c t i o n o f m o i s t u r e c o n t e n t a n d s t o r a g e t i m e o n t h e b i o l o g i c a l p a r a m e t e r s h a s b e e n t h e s u b j e c t o f n u m e r o u s i n v e s t i g a t i o n s . 3 . 3 . 1 G e r m i n a t i o n T h e t e r m s " g e r m i n a t i o n " a n d " v i a b i l i t y " a r e o f t e n u s e d i n t e r c h a n g e a b l y . T h e A s s o c i a t i o n o f O f f i c i a l S e e d A n a l y s t s d e f i n e s s e e d g e r m i n a t i o n a s " t h e e m e r g e n c e a n d d e v e l o p m e n t f r o m t h e s e e d e m b r y o o f t h o s e e s s e n t i a l s t r u c t u r e s w h i c h , f o r t h e k i n d o f s e e d i n q u e s t i o n , a r e i n d i c a t i v e o f t h e a b i l i t y t o p r o d u c e a n o r m a l p l a n t u n d e r f a v o r a b l e c o n d i t i o n s " ( C o p e l a n d a n d M c D o n a l d 1 9 8 5 ) . V i a b i l i t y , o n t h e o t h e r h a n d , r e f e r s m o r e a c c u r a t e l y t o t h e a b i l i t y o f s e e d s " t o s u r v i v e a s v i a b l e r e g e n e r a t i v e o r g a n i s m s u n t i l t h e t i m e a n d p l a c e a r e r i g h t f o r t h e b e g i n n i n g o f a n e w g e n e r a t i o n . L i k e a n y o t h e r f o r m o f l i f e , t h e y c a n n o t r e t a i n t h e i r v i a b i l i t y i n d e f i n i t e l y a n d e v e n t u a l l y d e t e r i o r a t e a n d d i e . " ( C o p e l a n d a n d M c D o n a l d 1 9 8 5 ) . G e r m i n a t i o n i s i m p o r t a n t i n c h i l l e d s t o r a g e n o t o n l y b e c a u s e i t i s c r u c i a l t o t h e r e p r o d u c t i v e c y c l e o f s e e d g r a i n , b u t i t i s e s s e n t i a l i n s e v e r a l e n d u s e s o f c e r e a l g r a i n , s u c h a s m a l t i n g a n d 1 4 7 b r e w i n g , d i s t i l l i n g , a n d s p r o u t i n g ( C h r i s t e n s e n 1 9 8 2 ) . I n 1 9 2 7 , R e i m a n n n o t e d t h a t g r a i n s t o r a g e i n G e r m a n y w a s w o r r y - f r e e b e t w e e n N o v e m b e r a n d M a r c h . H o w e v e r , i n A p r i l a n d M a y p r o b l e m s a r o s e a s t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e s s u r r o u n d i n g t h e g r a i n s t o r a g e i n c r e a s e d . H e s t a t e d t h a t m i n i m a l q u a l i t y l o s s e s , i . e . g e r m i n a t i o n , i n t h e s t o r a g e o f b r e a d g r a i n s c o u l d b e a c h i e v e d w h e n m o i s t u r e c o n t e n t s w e r e b e l o w 1 4 p e r c e n t ( w . b . ) a n d g r a i n t e m p e r a t u r e s l e s s t h a n 1 ( P C . N o d e c r e a s e i n t h e v i a b i l i t y o f w h e a t s a m p l e s s t o r e d a t 5 % : a n d m o i s t u r e c o n t e n t s o f 1 0 - 2 0 p e r c e n t ( w . b . ) w e r e r e p o r t e d b y S w a n s o n ( 1 9 4 1 ) . D a m a g e t o t h e m i l l i n g a n d b a k i n g q u a l i t i e s o f t h e w h e a t w a s n o t f o u n d . C a r t e r a n d Y o u n g ( 1 9 4 5 ) i n v e s t i g a t e d t h e e f f e c t o f m o i s t u r e c o n t e n t , t e m p e r a t u r e a n d s t o r a g e t i m e o n t h e d e v e l o p m e n t o f " s i c k " w h e a t ( i . e . b r o w n g e r m s ) . T h e p r o p o r t i o n o f " s i c k " w h e a t i n c r e a s e d t h e h i g h e r t h e m o i s t u r e c o n t e n t a n d t e m p e r a t u r e o f t h e g r a i n , a n d t h e l o n g e r t h e s t o r a g e t i m e . O n l y a s m a l l p e r c e n t a g e o f " s i c k " w h e a t d e v e l o p e d o v e r 3 2 d a y s i n w h e a t a t 1 8 . 6 % m o i s t u r e s t o r e d a t 5 % : . B e w e r ( 1 9 5 7 ) s t o r e d t h e s e e d s o f t h e p r i m a r y b r e a d g r a i n s ( i . e . w h e a t , o a t s , b a r l e y , a n d r y e ) a t m o i s t u r e c o n t e n t s r a n g i n g f r o m 1 8 - 2 6 % a n d t e m p e r a t u r e s o f 5 t o 2 0 % : . T h e s e e d q u a l i t y w a s t e s t e d b y e v a l u a t i n g g e r m i n a t i o n . H e c o n c l u d e d t h a t t h e h i g h e r t h e m o i s t u r e c o n t e n t a n d 1 4 8 t e m p e r a t u r e , t h e s o o n e r s p o i l a g e w o u l d o c c u r . H i s r e s u l t s a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e 3 . 7 . T a b l e 3 . 7 A l l o w a b l e s t o r a g e t i m e ( i n d a y s ) o f s e e d g r a i n a s a f u n c t i o n o f m o i s t u r e c o n t e n t ( % , w . b . ) a n d t e m p e r a t u r e ( ° C ) ( B e w e r _ 1 9 5 7 ) . T 7 1 8 % 2 0 % 2 6 % P a p a v i z a s a n d C h r i s t e n s e n ( 1 9 5 8 ) e v a l u a t e d v i a b i l i t y , b r o w n g e r m s , a n d p e r c e n t a g e o f s e e d s i n v a d e d b y f u n g i . T h e y c o n c l u d e d t h a t t h e " e v i d e n c e s u g g e s t s t h a t w h e a t w i t h a m o i s t u r e c o n t e n t u p t o 1 6 % m a y b e s t o r e d w i t h o u t o b v i o u s d e t e r i o r a t i o n f o r a y e a r a t a t e m p e r a t u r e o f 1 0 ° C o r b e l o w " . A g e n a ( 1 9 6 1 ) i n v e s t i g a t e d t h e e f f e c t o f s t o r i n g h i g h e r m o i s t u r e g r a i n a t t e m p e r a t u r e s o f 6 t o - 2 4 ° C o n t h e v i a b i l i t y o f g r a i n a n d m o l d d e v e l o p m e n t . A t 0 ° C h e r e c o m m e n d e d a m a x i m u m s t o r a g e t i m e o f 4 0 d a y s a t 2 6 % , 6 0 d a y s a t 2 2 % , a n d 1 7 0 d a y s a t 1 8 % m o i s t u r e c o n t e n t . N o r e d u c t i o n i n b a k i n g q u a l i t y w a s o b s e r v e d . C h r i s t e n s e n a n d K a u f m a n n ( 1 9 6 9 ) r e p o r t e d t h a t f u n g i - f r e e c o r n s t o r e d f o r t w o y e a r s a t 1 8 % m o i s t u r e a n d 1 5 ° C h a d a g e r m i n a t i o n r a t e o f 9 6 % ; w h e n s t o r e d a t 1 5 . 6 - 1 5 . 8 % m o i s t u r e a t 5 , 1 0 , a n d 1 5 ° C f o r t w o y e a r s i t h a d a r a t e o f 1 4 9 1 0 0 % . H o w e v e r , N o . 2 c o r n s t o r e d a t 1 2 ° C d e c r e a s e d i n g e r m i n a t i o n f r o m 6 0 % a t t h e b e g i n n i n g o f t h e t e s t t o 4 2 % a f t e r s i x m o n t h s , t o 3 6 % a f t e r 1 2 m o n t h s , a n d t o 1 % a f t e r . 1 8 m o n t h s . W h e n c o r n w a s i n o c u l a t e d w i t h a m i x t u r e o f A s p e r g i l l u s s p e c i e s a n d s t o r e d a t 1 5 . 9 % m o i s t u r e c o n t e n t a n d 1 5 % : , i t g e r m i n a t e d a t o n l y 4 8 % a f t e r t w o y e a r s . T h e g e r m i n a t i o n o f 1 8 % m o i s t u r e c o r n i n o c u l a t e d w i t h A . f l a v u s s t o r e d a t 1 5 ° C o v e r 4 . 5 m o n t h s w a s 6 2 p e r c e n t . C o m e ( 1 9 8 2 ) n o t e d t h a t s e e d o f t r o p i c a l a n d s u b t r o p i c a l o r i g i n p r e s e r v e d t h e i r v i a b i l i t y i n b u l k s i l o s m a i n t a i n e d i n a d r y 5 % : a t m o s p h e r e . B u r r e l l ( 1 9 7 4 ) n o t e d t h a t t h e c o n d i t i o n s s t a t e d b y v a r i o u s r e s e a r c h e r s o n t h e s a f e s t o r a g e w i t h r e s p e c t t o s e e d g e r m i n a t i o n v a r i e d c o n s i d e r a b l y . A p p a r e n t l y , d i f f e r e n t b a t c h e s o f g r a i n b e h a v e d i f f e r e n t l y W h e n e x p o s e d t o t h e s a m e s e t o f s t o r a g e c o n d i t i o n s . H e s t a t e d t h a t " f o r t h e p r e s e r v a t i o n o f h i g h g e r m i n a b i l i t y , d r y i n g i s p r e f e r a b l y t o c h i l l e d s t o r a g e " a t c o o l a n d m o i s t c o n d i t i o n s . T h e e s t i m a t e d s a f e s t o r a g e t i m e t o p r e s e r v e t h e v i a b i l i t y o f b a r l e y a t 9 5 % a s a f u n c t i o n o f t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t i s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 3 . 4 . G e n e r a l l y , t h e l o w e r t h e m o i s t u r e c o n t e n t a n d t h e l o w e r t h e t e m p e r a t u r e , t h e l o n g e r t h e s e e d c a n b e s t o r e d ( C o p e l a n d a n d M c D o n a l d 1 9 8 5 ) . T h e k n o w l e d g e o f t h e a p p r o p r i a t e l i m i t s a r e E R U T A R E P M E T 1 5 0 3 0 ' C N O I H ) - ‘ . 7 . M O I S T U R E w e r B A S I S F i g u r e 3 . 4 R e c o m m e n d e d s a f e s t o r a g e t i m e t o p r e s e r v e t h e v i a b i l i t y o f b a r l e y ( B u r r e l l 1 9 8 2 ) . 1 5 1 t h e b a s i s f o r t h e p r o p e r e n g i n e e r i n g d e s i g n o f a c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m . 3 . 3 . 2 R e s p i r a t i o n a n d F u n g i T h e l o s s e s o f c e r e a l g r a i n s , f r o m t h e t i m e t h e y r e a c h m a t u r i t y i n t h e f i e l d t o t h e t i m e o f t h e i r c o n s u m p t i o n , v a r y f o r d i f f e r e n t c e r e a l g r a i n s , v a r i e t i e s , g e o g r a p h i c r e g i o n s a n d c l i m a t e s f r o m 5 t o 5 0 p e r c e n t o f t h e p r o d u c t i o n ( B r o o k e r e t a l . 1 9 7 4 ) . L o s s e s d u r i n g s h e l l i n g , d r y i n g , a n d s t o r i n g g e n e r a l l y i n c r e a s e w i t h a n i n c r e a s e i n m o i s t u r e . A n a v e r a g e o f 4 . 5 % c e r e a l g r a i n l o s s o c c u r s f r o m k e r n e l r e s p i r a t i o n a n d m o l d d a m a g e d u r i n g s t o r a g e . R e s p i r a t i o n o f c a r b o h y d r a t e s , t h e p r i m a r y c o n s t i t u e n t o f g r a i n k e r n e l d r y m a t t e r , i s a p r o c e s s t h a t p r o d u c e s h e a t , w a t e r a n d c a r b o n d i o x i d e . T h e c o m b u s t i o n o f a s i m p l e s u g a r f o l l o w s t h e f o l l o w i n g m o l e c u l a r e q u a t i o n ( B r o o k e r e t a l . 1 9 7 4 ) : C 6 H 1 2 0 6 + 6 0 2 — 9 6 C 0 2 + 6 H 2 0 + 6 7 7 . 2 k c a l / m o l e ( 3 . 2 ) I n a g r a i n k e r n e l , o n e p e r c e n t d r y m a t t e r l o s s i s a c c o m p a n i e d b y t h e p r o d u c t i o n o f 1 4 . 7 g r a m s o f c a r b o n d i o x i d e p e r 1 k g o f d r y m a t t e r , a n d c a u s e s a h e a t 1 5 2 d e v e l o p m e n t o f 1 5 7 . 2 k J / k g g r a i n ( S t e e l e e t a l . 1 9 6 9 ) . I n t h e U n i t e d S t a t e s , m u c h o f t h e w o r k o n g r a i n d e t e r i o r a t i o n h a s f o c u s e d o n t h e d r y m a t t e r l o s s o f c o r n d u r i n g t h e n a t u r a l a n d l o w t e m p e r a t u r e d r y i n g o p e r a t i o n a n d t h e s u b s e q u e n t s t o r a g e p e r i o d . I n E u r o p e , o n t h e o t h e r h a n d , m u c h o f t h e w o r k o n g r a i n d e t e r i o r a t i o n h a s f o c u s e d o n t h e s m a l l g r a i n s , s u c h a s w h e a t , r y e , a n d b a r l e y . I n t h e 1 9 5 0 ’ s g r a i n s p o i l a g e d u e t o r e s p i r a t i o n a n d m o l d i n g b e c a m e o f c o n c e r n i n m a n y o n - f a r m g r a i n s t o r a g e i n s t a l l a t i o n s ( H a l l 1 9 8 0 ) . W h i l e e l e v a t o r s a n d l a r g e r - s c a l e f a r m o p e r a t i o n s o n l y h e l d w e t g r a i n t e m p o r a r i l y t o f e e d t h e i r h i g h - t e m p e r a t u r e d r y e r s , s m a l l e r o n - f a r m o p e r a t i o n s t h a t d r i e d t h e i r o w n s h e l l e d c o r n h a d t o u s e u n h e a t e d o r l o w t e m p e r a t u r e a i r t o p r e s e r v e g r a i n . E a r l y s t u d i e s o n t h e d e v e l o p m e n t o f t h e d e s i g n p a r a m e t e r s f o r a m b i e n t a n d l o w t e m p e r a t u r e d r y i n g w e r e d o n e b y D e n c k e r e t a l . ( 1 9 5 2 ) a n d F o s t e r ( 1 9 5 3 ) . D e n c k e r e t a l . ( 1 9 5 2 ) c o n c l u d e d t h a t s u c c e s s f u l d r y i n g o f g r a i n w i t h a m b i e n t a i r d e p e n d e d o n t h e l o c a l c l i m a t e a n d t h e o p e r a t i o n a l s t r a t e g i e s e m p l o y e d . F o s t e r ( 1 9 5 3 ) p o i n t e d t o t h e d e t e r i o r a t i o n o f g r a i n i n t h e t o p 0 . 3 m o f t h e g r a i n p i l e , w h i c h d r i e d l a s t . H e u s e d a w e i g h t e d d e t e r i o r a t i o n i n d e x , w h i c h i n c r e a s e d w i t h t i m e , t o e s t i m a t e g r a i n s p o i l a g e . 1 5 3 S a u l a n d L i n d ( 1 9 5 8 ) d e v e l o p e d t h e d e t e r i o r a t i o n c o n c e p t f u r t h e r b y r e l a t i n g t h e p r o d u c t i o n o f C O 2 t o t h e d r y m a t t e r l o s s o f c o r n d u e t o r e s p i r a t i o n a n d m o l d d e v e l o p m e n t . L a t e r , S a u l a n d S t e e l ( 1 9 6 6 ) p r o p o s e d a r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e e f f e c t o f t e m p e r a t u r e , m o i s t u r e c o n t e n t , a n d m e c h a n i c a l d a m a g e o n t h e r a t e o f d r y m a t t e r l o s s , w h i c h w a s r e f o r m u l a t e d b y S t e e l e e t a l . ( 1 9 6 9 ) : A S T = T R m , m ” 1 1 1 , , ( 3 . 3 ) T h e a l l o w a b l e s t o r a g e t i m e , A S T , i s i n h o u r s . T h e r e f e r e n c e t i m e , T 3 , . i s d e f i n e d a s 2 3 0 h o u r s f o r a 0 . 5 % d r y m a t t e r l o s s i n c o r n a t 1 5 . 6 % 3 , 2 5 % m o i s t u r e c o n t e n t , a n d 3 0 % m e c h a n i c a l d a m a g e . T h e r e l a t i o n s h i p s o f t h e d i m e n s i o n l e s s m u l t i p l i e r s , n u , m g , a n d m D , ‘ w e r e g i v e n i n g r a p h i c a l f o r m . A r e f e r e n c e t i m e o f 5 8 h o u r s w a s d e t e r m i n e d f o r a 0 . 1 % d r y m a t t e r l o s s , a n d 5 3 6 h o u r s f o r a 1 . 0 % l o s s . S a u l ( 1 9 7 0 ) e x p a n d e d t h e r e s u l t s w i t h a m o r e a c c u r a t e m u l t i p l i e r f o r g r a i n t e m p e r a t u r e s b e l o w 1 5 . 6 % L T h i s l e n g t h e n e d t h e a l l o w a b l e s t o r a g e t i m e a t l o w e r g r a i n t e m p e r a t u r e s b y a f a c t o r o f a b o u t 2 . T h o m p s o n ( 1 9 7 2 ) u s e d c o m p u t e r s i m u l a t i o n t o i n v e s t i g a t e t h e t e m p o r a r y s t o r a g e o f h i g h - m o i s t u r e s h e l l e d c o r n u n d e r c o n t i n u o u s a e r a t i o n t o p r e d i c t m o i s t u r e c o n t e n t , t e m p e r a t u r e a n d g r a i n q u a l i t y . T h e g r a i n q u a l i t y w a s c a l c u l a t e d u s i n g 1 5 4 t h e d r y m a t t e r l o s s e q u a t i o n o f S t e e l e e t a l . ( 1 9 6 9 ) a n d S a u l ( 1 9 7 0 ) . H e c o n c l u d e d t h a t d e t e r i o r a t i o n w a s m i n i m i z e d t h e h i g h e r t h e a i r f l o w r a t e , t h e l a t e r t h e h a r v e s t d a t e , a n d t h e l o w e r t h e m o i s t u r e c o n t e n t . A l t h o u g h d e t e r i o r a t i o n w a s s l o w e d a t l o w e r i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e s , t h e t o t a l d e t e r i o r a t i o n w a s a b o u t t h e s a m e o v e r t h e l e n g t h o f s t o r a g e . T h e q u a l i t y i n d e x v a r i e d b y a s m u c h a s t w o - f o l d i n i t s d e p e n d e n c e o n t h e l o c a l , y e a r l y w e a t h e r p a t t e r n . K u p p i n g e r e t a l . ( 1 9 7 7 ) c o m p a r e d t h e l o w t e m p e r a t u r e d r y i n g o f c o r n i n G e r m a n y a t f i e l d m o i s t u r e c o n t e n t s o f 3 5 % a n d c o r n a t m o i s t u r e c o n t e n t s o f 2 0 - 2 5 % a f t e r p r e - d r y i n g i n a h i g h - t e m p e r a t u r e d r y e r . G e r m i n a t i o n , d r y m a t t e r l o s s , a n d s p o r e c o u n t o f m i c r o - o r g a n i s m s w e r e d e t e r m i n e d t o e v a l u a t e t h e q u a l i t y o f t h e c o r n . G e r m i n a t i o n w a s f o u n d n o t t o b e a g o o d q u a l i t y i n d i c a t o r b e c a u s e o f i t s h i g h v a l u e s e v e n a f t e r m o l d i n g w a s a l r e a d y v i s u a l l y d e t e c t e d . D r y m a t t e r l o s s v a r i e d f r o m 0 . 6 t o 3 . 0 % f o r c o r n d r i e d f r o m 3 5 % m o i s t u r e , w h i l e t h e d r y m a t t e r l o s s o f p r e - d r i e d c o r n w a s o n l y 0 . 0 4 p e r c e n t . T h e s p o r e c o u n t f o r t h e m i c r o - o r g a n i s m g r o u p s o f h a r v e s t - w e t a n d p r e - d r i e d c o r n i s l i s t e d i n T a b l e 3 . 8 . 1 5 5 T a b l e 3 . 8 S p o r e c o u n t ( n u m b e r o f s p o r e s p e r g r a m o f d r y m a t t e r ) f o r b a c t e r i a , y e a s t s , a n d m o l d s i n h a r v e s t - w e t a n d p r e - d r i e d c o r n ( K u p p i n g e r e t a l . 1 9 7 7 ) . M i c r o o r g a n i s m H a r v e s t - w e t a t 3 5 % w . b . P r e - d r i e d t o 1 9 % w . b . B a c t e r i a 0 . 2 ° 1 0 6 - 4 . 3 ' 1 0 6 1 . 5 - 1 0 3 Y e a s t s 0 . 3 ‘ 1 0 s - 1 . 3 ° 1 0 5 2 - 1 ° 1 0 ° M o l d s 3 . 9 ' 1 0 3 - 6 . 5 ' 1 0 4 3 . 2 ' 1 0 2 B a s e d o n t h e s p o r e c o u n t s f o r b a c t e r i a , y e a s t s a n d m o l d s , a m b i e n t a i r d r y i n g o f 3 5 % m o i s t u r e c o n t e n t c o r n w a s n o t r e c o m m e n d e d . I t w a s c o n c l u d e d t h a t b a s e d o n t h e m i c r o b i o l o g i c a l d e v e l o p m e n t s i n c o r n , t w o - s t a g e d r y i n g w a s p r e f e r r e d . T h e h i g h t e m p e r a t u r e s i n t h e c o n t i n u o u s - f l o w d r y e r r e d u c e d t h e i n i t i a l s p o r e c o u n t s i g n i f i c a n t l y . A s i m i l a r s t u d y b y M fi h l b a u e r e t a l . ( 1 9 8 1 ) i n v e s t i g a t e d t h e m i c r o b i o l o g i c a l a c t i v i t y d u r i n g t h e a m b i e n t d r y i n g o f w h e a t u n d e r G e r m a n c o n d i t i o n s . M i c r o - o r g a n i s m s , d r y m a t t e r l o s s d u e t o r e s p i r a t i o n , g e r m i n a t i o n , a n d b a k i n g q u a l i t y w e r e u s e d a s q u a l i t y p a r a m e t e r s . I t w a s c o n c l u d e d t h a t w h e a t u p t o a m o i s t u r e c o n t e n t o f 2 2 % c o u l d b e d r i e d w i t h o u t l o w e r i n g t h e q u a l i t y s i g n i f i c a n t l y . G e r m i n a t i o n o f t h e w h e a t w a s 8 5 % , b a k i n g q u a l i t y w a s a c c e p t a b l e , a n d d r y m a t t e r l o s s w a s 0 . 1 % a t t h e e n d o f d r y i n g . H o w e v e r , s p o r e s o f f i e l d f u n g i r e m a i n e d v i a b l e u n t i l t h e c o m p l e t i o n o f d r y i n g , w h i l e A s t o r a g e f u n g i i n c r e a s e d w i t h d r y i n g t i m e . 1 5 6 T h e o n s e t o f g r a i n s p o i l a g e i n t h e u p p e r l a y e r s o f t h e p i l e d u r i n g a m b i e n t a e r a t i o n a n d l o w t e m p e r a t u r e d r y i n g w e r e q u a n t i f i e d b y E i m e r a n d M o r c o s ( 1 9 8 5 ) . D r y i n g a n d r e w e t t i n g o f w h e a t a t 3 0 ° C a e r a t e d a t 0 . 4 m / s , a s w e l l a s t h e d e v e l o p m e n t o f s u r f a c e m o l d s a r e i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 3 . 5 a s a f u n c t i o n o f t i m e , m o i s t u r e c o n t e n t , a n d r e l a t i v e h u m i d i t y . M o s t o f t h e m o l d i n g d e v e l o p e d a t r e l a t i v e h u m i d i t i e s a b o v e 8 5 % , w h i c h i s t h e l e v e l g e n e r a l l y f o u n d i n t h e u p p e r l a y e r s o f g r a i n a e r a t e d w i t h a m b i e n t , o r f o r t h a t m a t t e r c h i l l e d a i r , a n d d u r i n g l o w t e m p e r a t u r e d r y i n g . E i m e r a n d M o r c o s ( 1 9 8 5 ) n o t e d t h e t r a d e - o f f b e t w e e n m o l d d e v e l o p m e n t a n d d r y m a t t e r l o s s . M o l d i n g o c c u r r e d e a r l i e r i n n o n - a e r a t e d g r a i n , w h i l e d r y m a t t e r l o s s e s w e r e h i g h e r i n a e r a t e d g r a i n . G e r m i n a t i o n d e c r e a s e d a n d s p o r e c o u n t i n c r e a s e d a s t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e i n t e r s t i t i a l a i r i n c r e a s e d . F r i d a y e t a l . ( 1 9 8 6 ) i n v e s t i g a t e d t h e l o w t e m p e r a t u r e d r y i n g o f d i f f e r e n t c o r n h y b r i d s . T h e y v e r i f i e d t h a t s o - c a l l e d m o l d - r e s i s t a n t h y b r i d s i n d e e d w e r e l e s s s u s c e p t i b l e t o m o l d i n g d e s p i t e a h i g h e r m o i s t u r e c o n t e n t , g r e a t e r d a m a g e i n d e x a n d g r e a t e r v i s u a l d a m a g e . F r i d a y e t a l . ( 1 9 8 9 ) r e l a t e d t h e m o l d - r e s i s t a n c e o f d i f f e r e n t h y b r i d s t o t h e C O f ‘ p r o d u c t i o n o f d r y m a t t e r l o s s , a n d p r o p o s e d t o a d d a h y b r i d m u l t i p l i e r t o t h e d r y m a t t e r l o s s e q u a t i o n o f S t e e l e e t a l . 1 5 7 F i g u r e 3 . 5 P r e d i c t e d o n s e t o f s p o i l a g e i n t h e u p p e r l a y e r s o f w h e a t d u r i n g a m b i e n t a e r a t i o n a n d l o w t e m p e r a t u r e d r y i n g ( E i m e r a n d M o r c o s 1 9 8 5 ) . 1 5 8 ( 1 9 6 9 ) , i . e . e q u a t i o n ( 3 . 3 ) . C o e n e n ( 1 9 8 7 ) i n v e s t i g a t e d t h e d e t e r i o r a t i o n d u r i n g t h e t e m p o r a r y c o l d s t o r a g e o f w h e a t . H e d e f i n e d a l l o w a b l e s t o r a g e a s t h e t i m e u n t i l a m a x i m u m s p o r e c o u n t o f 1 0 , 0 0 0 p e r g r a m o f d r y m a t t e r i s r e a c h e d . F i g u r e 3 . 6 s h o w s t h e s p o i l a g e - f r e e s t o r a g e t i m e a s a f u n c t i o n o f m o i s t u r e c o n t e n t f o r w h e a t t e m p e r a t u r e s o f 5 - 1 5 % : . W i t h i n c r e a s i n g t i m e a n d m o i s t u r e c o n t e n t t h e s p o r e c o u n t i n c r e a s e s . K e r n e l d i s c o l o r a t i o n , o d o r d e v e l o p m e n t a n d g e r m i n a t i o n l o s s a r e l e s s i n c o l d , a e r a t e d s t o r a g e s t h a n i n w a r m , n o n - a e r a t e d s t o r a g e s . F i g u r e 3 . 7 s u m m a r i z e s t h e s p e c i f i c a i r f l o w r a t e n e c e s s a r y t o k e e p t h e s p o r e c o u n t b e l o w 1 0 , 0 0 0 p e r g r a m o f d r y m a t t e r a s a f u n c t i o n o f m o i s t u r e c o n t e n t i n a e r a t e d l o w t e m p e r a t u r e s t o r a g e s . M o l d s p o r e s d e v e l o p i n t o f u n g i , w h i c h c a u s e g r a i n s p o i l a g e . T h e m a j o r l o s s e s d u e t o f u n g i i n s t o r e d g r a i n a r e ( 1 ) d r y m a t t e r l o s s d u e t o t h e c o n v e r s i o n o f s t a r c h a n d s u g a r t o c a r b o n d i o x i d e , w a t e r , a n d h e a t , ( 2 ) o x i d a t i o n o f f a t r e s u l t i n g i n t h e p r o d u c t i o n o f f a t t y a c i d s , ( 3 ) d e c r e a s e i n g e r m i n a t i o n , a n d ( 4 ) s p o i l a g e o f g r a i n k e r n e l s d u e t o e x c e s s i v e a m o u n t s o f m i c r o o r g a n i s m s ( K u p p i n g e r e t a l . 1 9 7 7 ) . " U n l e s s t h e t e m p e r a t u r e o r m o i s t u r e c o n t e n t , o r b o t h , o f t h e s t o r e d g r a i n i s l o w e r e d e n o u g h t o s t o p t h e g r o w t h o f s t o r a g e 1 5 9 1 5 0 d a y s T i m e ' 3 3 5 3 ' l O ‘ s p o r e s / g 5 0 - ' , . / / F i g u r e 3 . 6 P r e d i c t e d s p o i l a g e - f r e e s t o r a g e t i m e o f w h e a t a s a f u n c t i o n o f m o i s t u r e c o n t e n t a t t e m p e r a t u r e s o f 5 - 1 5 % : ( C o e n e n 1 9 8 7 ) . m m ! 2 F ‘ 3 m ° 0 ° n 0 3 1 3 ' H u 2 2 0 0 P - 1 m : O — : - ; . f i r . 2 3 } . ; . , 2 : 9 1 S 1 3 - O 2 M t : ‘ b . : * , - 4 1 E - 1 2 2 7 " ' 1 ' ' - 7 4 . 3 " . . . ° ' - - . . . . i 1 4 2 J ' l . 2 6 1 6 0 F i g u r e 3 . 7 R e c o m m e n d e d s p e c i f i c - a i r f l o w r a t e t o p r e v e n t s p o i l a g e o f w h e a t a s a f u n c t i o n o f m o i s t u r e c o n t e n t i n a e r a t e d l o w t e m p e r a t u r e s t o r a g e s ( C o e n e n 1 9 8 7 ) . 1 6 1 f u n g i , t h e y w i l l c o n t i n u e t o g r o w . . . " n o t e d B a i l e y ( 1 9 8 2 ) . C o n t a m i n a t i o n o f g r a i n d u e t o f u n g i - p r o d u c e d t o x i n s , s u c h a s A f l a t o x i n , h a s r e c e n t l y b e c o m e a c o n c e r n t o g o v e r n m e n t o f f i c i a l s , g r a i n m e r c h a n t s , g r a i n p r o d u c e r s , a n d c o n s u m e r s ( T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l 1 9 8 9 a , 1 9 8 9 b ) . F o o d c o n t a i n i n g m o r e t h a n 2 0 p a r t s o f a f l a t o x i n p e r b i l l i o n i s u n s a f e f o r h u m a n c o n s u m p t i o n u n d e r F D A r u l e s ( T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l 1 9 9 0 a ) . O v e r s e a s c u s t o m e r s h a v e c o m p l a i n e d a b o u t b e i n g s h i p p e d t h o u s a n d s o f t o n n e s o f a f l a t o x i n - c o n t a m i n a t e d U . S . c o r n ( T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l 1 9 8 9 d ) , r e s u l t i n g i n f a r m g r o u p s c a l l i n g f o r b e t t e r i n s p e c t i o n o f U . S . g r a i n s u p p l i e s ( T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l 1 9 8 9 e ) . A f l a t o x i n — t a i n t e d c o r n w a s f o u n d i n T e x a s a n d t h e M i d w e s t i n 1 9 8 9 ( T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l 1 9 8 9 c ) , a n d a g a i n i n I o w a a y e a r l a t e r ( T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l 1 9 9 0 b ) . H o w e v e r , t h e r e i s m u c h m i s u n d e r s t a n d i n g i n t h e g r a i n i n d u s t r y a b o u t t h e n a t u r e o f f u n g i . I n t h e f o l l o w i n g p a r a g r a p h s s o m e o f t h e b a s i c m i c r o b i o l o g i c a l a s p e c t s o f f u n g i a r e s u m m a r i z e d . F u n g i a r e u b i q u i t o u s , n o n - p h o t o s y n t h e t i c , e u k a r o t i c o r g a n i s m s w h i c h p r i m a r i l y l i v e o n d e a d o r g a n i c m a t e r i a l ( N e s t e r e t a l . , 1 9 8 3 ) . S o m e s p e c i e s a r e u s e f u l s o u r c e s o f f o o d a n d i n d u s t r i a l p r o d u c t s , o t h e r s a r e r e s p o n s i b l e f o r . s p o i l i n g a l m o s t a n y o r g a n i c m a t e r i a l t h e y c o m e i n c o n t a c t w i t h . T h e p a r a s i t i c f u n g i l i v e o n p l a n t s a n d a n i m a l s . 1 6 2 M y c e l i a l g r o w t h i s c h a r a c t e r i s t i c o f m a n y f u n g i . F u n g i r e p r o d u c e b y a s e x u a l s p o r e s , s e x u a l s p o r e s , o r b o t h . F u n g i a r e f o u n d w h e r e o r g a n i c m a t e r i a l s a r e a v a i l a b l e a s n u t r i e n t s . F u n g a l r e p r o d u c t i v e c e l l s , o r s p o r e s , a r e f o u n d v i r t u a l l y a l l o v e r t h e e a r t h a n d i n l a r g e n u m b e r s i n t h e a i r . A f u n g a l r e p r o d u c t i v e s p o r e i s t y p i c a l l y a s i n g l e c e l l a b o u t 3 t o 3 0 m i c r o m e t e r i n d i a m e t e r . W h e n a s p o r e l a n d s o n a s u i t a b l e s u b s t r a t e , i t g e r m i n a t e s a n d s e n d s o u t a p r o j e c t i o n c a l l e d a g e r m t u b e . T h i s t u b e d e v e l o p s i n t o a l o n g , t h r e a d - l i k e f i l a m e n t c a l l e d a h y p h a . A s t h e h y p h a d e v e l o p s , i t b r a n c h e s i n t o a t a n g l e o f h y p h a e w h i c h i s c a l l e d a m y c e l i u m . T h e w h i t e m a s s s e e n o n m o l d y b r e a d , f o r e x a m p l e , i s m y c e l i u m . A m y c e l i u m i s w e l l a d a p t e d t o a b s o r b i n g f o o d . T h e t h r e a d - l i k e h y p h a e a r e v e r y n a r r o w , a n d t h u s t h e h i g h s u r f a c e - t o - v o l u m e r a t i o p e r m i t s t h e s u r f a c e e x p o s e d t o t h e e x t e r n a l f o o d s o u r c e t o a b s o r b e n o u g h t o n o u r i s h t h e e n c l o s e d v o l u m e o f c y t o p l a s m . I n a d d i t i o n , a h y p h a r e l e a s e s c h e m i c a l s t o f o r c e o t h e r h y p h a e t o g r o w a w a y f r o m i t , w h i c h ' i n t u r n c a u s e s t h e m y c e l i u m t o s p r e a d t h r o u g h o u t t h e f o o d s o u r c e . S p e c i a l i z e d h y p h a e e n s u r e t h e p e n e t r a t i o n o f t h e a n i m a l o r p l a n t c e l l w a l l s , w h i l e o t h e r s a n c h o r t h e f u n g u s t o t h e s u b s t r a t e . Y e a s t i s t h e c o m m o n n a m e g i v e n t o f u n g i t h a t a r e p r i m a r i l y 1 6 3 u n i c e l l u l a r , w h i l e t h e t e r m m o l d i s g i v e n t o f u n g i t h a t a r e p r e d o m i n a n t l y m y c e l i a l . F u n g i a r e a b l e t o s e c r e t e a v a r i e t y o f e n z y m e s t h a t d e g r a d e o r g a n i c m a t e r i a l s , e s p e c i a l l y c o m p l e x c a r b o h y d r a t e s , i n t o s m a l l m o l e c u l e s t h a t c a n b e r e a d i l y a b s o r b e d . F u n g a l s p o r e s a r e g e n e r a l l y r e s i s t a n t t o t h e u l t r a v i o l e t r a y s o f s u n l i g h t . M o s t f u n g a l v a r i e t i e s p r e f e r a s l i g h t l y m o i s t e n v i r o n m e n t w i t h a r e l a t i v e h u m i d i t y o f a t l e a s t 7 0 % a n d o p t i m a l t e m p e r a t u r e s i n t h e r a n g e o f 2 0 t o 3 5 % : . S o m e s p e c i e s e v e n g r o w a t t e m p e r a t u r e s r a n g i n g f r o m - 6 t o 5 0 % 3 . T h e y g r o w b e s t a t a n a c i d p H o f a b o u t 5 . 0 . I t h a s b e e n s h o w n t h a t f u n g i d o n o t g r o w i n g r a i n s t o r e d a t l o w m o i s t u r e c o n t e n t s a n d t e m p e r a t u r e s ( C h r i s t e n s e n a n d K a u f m a n n 1 9 6 9 ) . I t g e n e r a l l y s t o p s b e l o w a r e l a t i v e h u m i d i t y o f 7 0 % a n d a t e m p e r a t u r e o f 0 ° C . F u n g i f a l l i n t o t w o g e n e r a l c a t e g o r i e s : t r u e f u n g i a n d f u n g i - l i k e o r g a n i s m s ( N e s t e r e t a l . 1 9 8 3 ) . E a c h a r e s u b d i v i d e d i n a c c o r d a n c e w i t h t h e i r s e x u a l s p o r e - f o r m i n g c h a r a c t e r i s t i c s . T r u e f u n g i a r e t e r r e s t r i a l , h a v e c h i t i n o u s c e l l w a l l s , a n d n o n m o t i l e s p o r e s . T r u e f u n g i i n c l u d e t h e w e l l k n o w n f u n g i P e n i c i l l i u m a n d A s p e r g i l l u s , w h i c h b e l o n g t o t h e s u b g r o u p F u n g i I m p e r f e c t i ( D e u t e r o m y c e t e s ) . T h e y r e p r o d u c e a s e x u a l l y b y b u d d i n g o f c o n i d i o p h o r e s b o r n e o n c o n i d i a . M o s t o f t h e f u n g i t h a t a r e p a t h o g e n i c f o r h u m a n s a r e D e u t e r o m y c e t e s . T h e b e s t k n o w n e x a m p l e i s t h e 1 6 4 a f l a t o x i n s p r o d u c e d b y A s p e r g i l l u s . A f l a t o x i n s i n g e s t e d o n m o l d y f o o d s u c h a s g r a i n s a n d p e a n u t s h a v e b e e n a s s o c i a t e d w i t h a c e r t a i n t y p e o f l i v e r c a n c e r . M i r o c h a a n d C h r i s t e n s e n ( 1 9 8 2 ) s u m m a r i z e d t h e e f f e c t o f m y c o t o x i n s i n t h e h u m a n f o o d c h a i n i n g r e a t d e t a i l . M a n y o f t h e f u n g i a r e i m p o r t a n t c o m m e r c i a l l y i n t h e p r o d u c t i o n o f a l c o h o l i c b e v e r a g e s , b r e a d a n d o t h e r f o o d s , c h e m i c a l s a n d s o m e a n t i b i o t i c s a n d d r u g s . T h e y a l s o a r e a m o n g t h e g r e a t e s t s p o i l e r s o f f o o d p r o d u c t s , a n d l a r g e a m o u n t s o f f o o d a r e t h r o w n a w a y e a c h y e a r b e c a u s e o f t h e p r e s e n c e o f f u n g i s u c h a s P e n i c i l l i u m , R h i z o p u s , a n d A s p e r g i l l u s . I n o r d e r t o d e t e r m i n e t h e p o s s i b i l i t y o f f u n g a l d e v e l o p m e n t i n a s t o r a g e b i n , t h e p r e s e n c e o f f u n g i s p o r e s i n t h e g r a i n h a s t o b e d e t e r m i n e d ( R a p e r a n d F e n n e l 1 9 6 5 ) . S a m p l e s h a v e t o b e t a k e n f r o m t h e b i n a n d i n d i v i d u a l k e r n e l s p l a t e d o n a g r o w i n g m e d i u m . T h e d e v e l o p m e n t o f t h e f u n g i c a n b e m o n i t o r e d u t i l i z i n g t h e p r o p e r c o m p o s i t i o n o f t h e s u b s t r a t u m , t e m p e r a t u r e o f i n c u b a t i o n , c o n d i t i o n s o f i l l u m i n a t i o n , a m i c r o s c o p e , a n d s o m e b a s i c k n o w l e d g e a b o u t t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e f u n g i s p e c i e s . C h r i s t e n s e n a n d K a u f m a n n ( 1 9 6 9 ) n o t e d t h a t m o r e r e s e a r c h w a s n e e d e d o n t h e m i c r o b i o l o g y o f g r a i n s t o r e d a t l o w t e m p e r a t u r e s i n o r d e r t o p r o p e r l y e v a l u a t e t h e e f f e c t o f 1 6 5 c h i l l e d s t o r a g e c o n d i t i o n s . 3 . 3 . 3 I n s e c t s a n d O t h e r P e s t s T h e q u a l i t y h a z a r d s t o s t o r e d g r a i n d u e t o i n s e c t s a n d m i t e s a r e : ( 1 ) d e v o u r i n g o f w h o l e k e r n e l s , ( 2 ) c o n s u m i n g o f b r o k e n k e r n e l s a n d f i n e s , ( 3 ) r a i s i n g o f g r a i n t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t , ( 4 ) c o n t a m i n a t i o n o f t h e g r a i n , a n d ( 5 ) a e s t h e t i c a l o b j e c t i o n s ( B a i l e y 1 9 8 2 ) . G r a i n - i n f e s t i n g i n s e c t s a r e v e r y s e n s i t i v e t o t e m p e r a t u r e . T h e i r d e v e l o p m e n t i s s l o w e d o r e v e n s t o p p e d b e l o w 1 5 . 6 ° C , a n d n o s u r v i v a l i s p o s s i b l e a b o v e 4 1 . T K L T h e y t h r i v e a t a b o u t 2 9 . 4 P C , a n d a f t e r 8 0 d a y s o f s t o r a g e a t o r a b o v e 2 1 . 1 ° C a n y l o t o f g r a i n i s l i k e l y t o b e i n v a d e d b y i n s e c t s i f n o p r o t e c t i v e m e a s u r e s a r e t a k e n . I n t h e S o u t h w e s t o f t h e U n i t e d S t a t e s , w h e a t , r i c e a n d s o r g h u m c a n h a v e g r a i n t e m p e r a t u r e u p t o 3 9 . 4 5 C a t h a r v e s t ; d u r i n g t h e f a l l h a r v e s t i n t h e N o r t h e r n U n i t e d S t a t e s g r a i n t e m p e r a t u r e s a r e s t i l l l i k e l y a r o u n d 1 5 . 6 % : . A s u m m a r y o f t h e o p t i m u m t e m p e r a t u r e s f o r r a p i d i n s e c t g r o w t h a n d g r a i n t e m p e r a t u r e s f o r a 1 0 0 - d a y d e v e l o p m e n t c y c l e o f s e v e r a l m a j o r g r a i n p e s t s i s l i s t e d i n T a b l e 3 . 9 . 1 6 6 T a b l e 3 . 9 O p t i m u m t e m p e r a t u r e ( ° C ) a n d s a f e t e m p e r a t u r e ( ° C ) o f s e v e r a l s p e c i e s o f g r a i n s t o r a g e p e s t s ( B u r g e s a n d B u r r e l l 1 9 6 4 ) . S p e c i e s O p t i m u m S a f e S a w - t o o t h e d G r a i n b e e t l e 3 4 1 9 G r a i n w e e v i l 2 8 - 3 0 1 7 R u s t - r e d G r a i n b e e t l e 3 6 2 0 R u s t - r e d F l o u r b e e t l e 3 6 2 2 C o n f u s e d F l o u r b e e t l e 3 3 2 1 K h a p r a b e e t l e 3 8 2 2 R i c e w e e v i l 2 9 - 3 1 1 8 L e s s e r G r a i n b o r e r 3 4 2 1 F l a t G r a i n b e e t l e 3 2 1 9 B u r g e s a n d B u r r e l l ( 1 9 6 4 ) c o n c l u d e d t h a t c o o l i n g g r a i n w a s n o t o n l y s u c c e s s f u l i n r e d u c i n g g r a i n t e m p e r a t u r e s t o 1 7 — 2 2 % : i n t h e B r i t i s h c l i m a t e , b u t a l s o i n p r e v e n t i n g i n s e c t s f r o m i n v a d i n g a n d d e v e l o p i n g i n t h e g r a i n s t o r a g e . B u r r e l l ( 1 9 6 7 ) r e p o r t e d o n t h e e f f e c t o f c h i l l e d a e r a t i o n o n i n f e s t e d g r a i n b u l k s . T h e d e v e l o p m e n t o f a n i n f e s t a t i o n w a s p r e v e n t e d i n 2 3 . 2 % m o i s t u r e b a r l e y a f t e r c h i l l i n g i t f r o m 1 7 - 1 8 ° C t o 3 - 4 ° C . A l t h o u g h t h e h i g h m o i s t u r e c o n t e n t c a u s e d m o l d i n g a t t h e t o p o f t h e p i l e , a b o u t 9 7 p e r c e n t o f t h e i n s e c t s d i s a p p e a r e d f r o m t h e g r a i n . S o m e i n s e c t s , h o w e v e r , s u r v i v e d f o r s i x m o n t h s i n t h e c o l d g r a i n . I t w a s s u g g e s t e d t h a t t h e s t i m u l a t i o n f o r t h e i n s e c t s t o l e a v e t h e 1 6 7 g r a i n w a s n o t o n l y d u e t o t h e c o l d n e s s b u t a l s o d u e t o t h e m o v e m e n t o f a i r . F r o m t r i a l s w i t h c o l d - a i r a e r a t i o n B u r r e l l ( 1 9 6 7 ) c o n c l u d e d t h a t c o o l i n g w a s s u f f i c i e n t t o i n a c t i v a t e a n d p o s s i b l y k i l l i n s e c t s w h e n 1 4 0 t o n n e s o f b a r l e y w e r e c o o l e d f r o m 3 5 T 3 t o b e l o w 1 5 % : . H e w a r n e d , h o w e v e r , t h a t c o l d g r a i n w a s m o r e d i f f i c u l t t o f u m i g a t e s i n c e t h e a d d e d m e t h y l b r o m i d e v a p o r i z e d l e s s r e a d i l y . A l s o , i n s e c t s s h o w e d m o r e r e s i s t a n c e t o f u m i g a n t s a t l o w e r t e m p e r a t u r e s . H e r e c o m m e n d e d t o f u m i g a t e f i r s t a n d t h e n c o o l t h e g r a i n . I n s e c t a c t i v i t y i n M i n n e s o t a w a s r e p o r t e d a s s e v e r e d e s p i t e c o o l t e m p e r a t u r e s d u r i n g m u c h o f t h e y e a r ( S u b r a m a n y a m a n d H a r e i n 1 9 8 9 ) . A s u r v e y o f c o r n f a c i l i t i e s i n 1 9 7 7 s h o w e d t h a t 9 0 % w e r e i n f e s t e d w i t h s e v e r a l a d u l t i n s e c t s p e c i e s . I n 1 9 8 3 , 4 3 % o f w h e a t s a m p l e s , 8 3 % o f c o r n s a m p l e s , a n d 6 0 % o f o a t s a m p l e s c o l l e c t e d f r o m f a r m s t o r a g e s w e r e i n f e s t e d w i t h a d u l t i n s e c t s . S a m p l e s t a k e n f r o m b a r l e y s t o r a g e s i n 1 9 8 5 a n d 1 9 8 6 s h o w e d o n a v e r a g e 8 5 t o 1 0 0 % i n f e s t a t i o n . T h e b a r l e y t e m p e r a t u r e s i n J u l y a n d A u g u s t r a n g e d f r o m 1 5 . 6 t o 3 5 % 3 , a n d m o i s t u r e c o n t e n t s f r o m 1 1 t o 2 0 p e r c e n t . D u r i n g t h e m o n t h s o f J u n e , J u l y a n d A u g u s t t e m p e r a t u r e s o f _ n o n - a e r a t e d g r a i n ~ s t o r e d u n d e r O k l a h o m a c o n d i t i o n s r e a c h e d 3 5 t o 3 8 % : ( C u p e r u s e t a l . 1 9 8 6 ) . D u r i n g S e p t e m b e r , O c t o b e r 1 6 8 a n d N o v e m b e r g r a i n t e m p e r a t u r e s r a n g e d f r o m 2 4 t o 3 0 % : . T h o s e w e r e o p t i m a l l e v e l s f o r s t o r e d g r a i n i n s e c t a c t i v i t y , a n d a l l o w e d p o p u l a t i o n s t o r e a c h h i g h l e v e l s . A l t h o u g h a e r a t i o n w i t h a m b i e n t a i r w a s s h o w n f e a s i b l e a n d e f f e c t i v e a s a g r a i n m a n a g e m e n t t o o l , t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s w e r e n o t r e d u c e d t o l e s s t h a n 1 5 ° C b e f o r e O c t o b e r a n d N o v e m b e r . C u p e r u s e t a l . ( 1 9 8 6 ) n o t e d t h e m o r t a l i t y o f i n s e c t s w h e n t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s d r o p p e d b e l o w 1 5 ° C f o r e x t e n d e d p e r i o d s o f t i m e . E p p e r l y e t a l . ( 1 9 8 7 ) c o n c l u d e d t h a t r e d u c i n g t h e t e m p e r a t u r e s o f g r a i n b e l o w 1 0 - 1 3 ° C d u r i n g t h e e a r l y f a l l i n O k l a h o m a g r a i n s t o r a g e s p r o d u c e d a n u n f a v o r a b l e e n v i r o n m e n t f o r s t o r e d g r a i n i n s e c t s . B y m a i n t a i n i n g l o w g r a i n t e m p e r a t u r e s t h r o u g h t h e s p r i n g a n d s u m m e r , s t o r e d g r a i n i n s e c t a c t i v i t y w a s r e d u c e d . C h e m i c a l i n s e c t c o n t r o l w a s n o t n e e d e d i n t h e b i n s w i t h l o w e r g r a i n t e m p e r a t u r e s . M e t a l s i l o s w i t h p e r f o r a t e d f l o o r s w e r e f i l l e d w i t h 3 5 t o n n e s o f b a r l e y a t 2 8 . 1 ° C a n d 1 3 . 3 % m o i s t u r e c o n t e n t i n F r a n c e ( L a s s e r a n a n d F l e u r a t - L e s s a r t 1 9 8 8 ) . ~ I n f i v e a e r a t i o n c y c l e s w i t h c o l d n i g h t a i r t h e t e m p e r a t u r e o f t h e b u l k w a s r e d u c e d t o - 1 . 2 ° C b e t w e e n A u g u s t a n d t h e f o l l o w i n g J a n u a r y . D u e t o s e l f - h e a t i n g t h e g r a i n t e m p e r a t u r e r o s e t o 1 3 . 8 ° C b y t h e f o l l o w i n g J u n e . A t t h e b e g i n n i n g o f t h e t e s t s , s i x b o x e s w i t h a d u l t i n s e c t s , l a r v a e a n d e g g s , w e r e 1 6 9 p l a c e d i n t o t h e g r a i n . A t t h e e n d o f t h e s t o r a g e p e r i o d m o r e i n s e c t s w e r e f o u n d i n t h e c o r e o f t h e b u l k t h a n n e a r t h e w a l l , a n d t o w a r d t h e t o p o f t h e p i l e r a t h e r t h a n t h e b o t t o m . T h e y o b s e r v e d t h a t o n l y 1 p e r c e n t o f t h e i n s e c t s s u r v i v e d t h e c o l d t r e a t m e n t , a n d c l a i m e d c o l d t r e a t m e n t w a s s u p e r i o r t o c h e m i c a l t r e a t m e n t i n t h e o p i n i o n o f e n t o m o l o g i s t s . I t w a s c o n c l u d e d t h a t c o l d - a i r a e r a t i o n w a s e f f e c t i v e i n d i s i n f e c t i n g g r a i n , a n d t h a t t e m p e r a t u r e s b e l o w E T C o v e r a p e r i o d o f a t l e a s t 2 . 5 m o n t h s c a n k i l l i n s e c t s . I n c r e a s i n g l y c u s t o m e r s h a v e g r o w n r e l u c t a n t t o a c c e p t c o m m o d i t i e s t h a t c o n t a i n c h e m i c a l r e s i d u e s ( L o n g s t a f f 1 9 8 8 a ) . H o w e v e r , n o t o n l y c u s t o m e r s s h o u l d b e c o n c e r n e d . " P e r s o n s e n g a g e d i n t h e b u l k h a n d l i n g a n d s t o r a g e o f a g r i c u l t u r a l f o o d s t u f f s ( e . g . g r a i n s , p e a n u t s ) f o r h u m a n a n d a n i m a l c o n s u m p t i o n m a y i n c u r o c c u p a t i o n a l e x p o s u r e a s s o c i a t e d w i t h c a n c e r r i s k . . . n o t e d A l a v a n j a e t a l . ( 1 9 8 7 ) . T h e r e i s i n c r e a s i n g p r e s s u r e o n t h e g r a i n i n d u s t r y t h r o u g h o u t t h e w o r l d t o r e d u c e i t s d e p e n d e n c e o n c h e m i c a l s i n t h e p r e s e r v a t i o n o f b u l k c o m m o d i t i e s . T h e p r i m a r y m e t h o d s o f p e s t c o n t r o l a r e t h e a p p l i c a t i o n o f i n s e c t i c i d e s t o t h e g r a i n a s a b i n i s f i l l e d , a n d t h e c o n t r o l o f p e s t s b y f u m i g a t i n g t h e s e a l e d s t o r a g e s t r u c t u r e . S e v e r a l i n v e s t i g a t i o n s h a v e s h o w n a b e n e f i c i a l e f f e c t b y c o m b i n i n g t h e a p p l i c a t i o n o f c h e m i c a l i n s e c t i c i d e s w i t h l o w e r g r a i n t e m p e r a t u r e s , w h i c h c a n b e a c h i e v e d w i t h g r a i n c h i l l e r s 1 7 0 i n d e p e n d e n t o f a m b i e n t c o n d i t i o n s . A s i m u l a t i o n s t u d y b y T h o r p e a n d E l d e r ( 1 9 8 0 ) i n c o r p o r a t e d t h e d e c a y o f c h e m i c a l p e s t i c i d e s i n t o a h e a t a n d m a s s t r a n s f e r m o d e l . T h e o b j e c t i v e w a s t o d e t e r m i n e t h e p o t e n t i a l o f r e d u c i n g i n s e c t i c i d e u s a g e a n d d e l a y i n g i n s e c t r e s i s t a n c e b y c h i l l i n g b u l k s t o r e d g r a i n . T h e y s h o w e d t h a t t h e c h e m i c a l b r e a k - d o w n w a s s l o w e d i n c h i l l e d g r a i n , a n d t h a t a n o p t i m u m a i r f l o w r a t e e x i s t e d f o r t h e p r e s e r v a t i o n o f t h e p e s t i c i d e . T h e d e c a y r a t e o f m a l a t h i o n a n d m e t h a c r i f o s w a s i n s e n s i t i v e t o t h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t w h e n t h e b u l k s w e r e c h i l l e d q u i c k l y . F i e l d t e s t s l a t e r s u p p o r t e d t h e o b s e r v a t i o n s a s t h e b r e a k - d o w n o f m e t h a c r i f o s w a s r e d u c e d b y 4 - 7 t i m e s i n r a p i d l y c h i l l e d g r a i n ( S u t h e r l a n d 1 9 8 6 ) . I t w a s p r o p o s e d t o u s e c h i l l e d a e r a t i o n a n d l o w d o s a g e s o f i n s e c t i c i d e s i n c o m b i n a t i o n t o t r e a t g r a i n i n n o n - i n s u l a t e d s t o r a g e s . T h i s r e d u c e d t h e d a n g e r f r o m c h e m i c a l r e s i d u e s , a s w e l l a s t h e c a p i t a l c o s t s o f t h e c h i l l e d a e r a t i o n - s t o r a g e s y s t e m . D u e t o t h e h i g h a m b i e n t c o n d i t i o n s i n A u s t r a l i a c h e m i c a l - f r e e s t o r a g e i n c o m b i n a t i o n w i t h g r a i n c h i l l i n g w a s f o u n d p o s s i b l e o n l y i n i n s u l a t e d s t o r a g e s . N o a c k e t a l . ( 1 9 8 4 ) i n v e s t i g a t e d t h e e f f e c t o f s t o r a g e t e m p e r a t u r e a n d v e n t i l a t i o n r a t e o n t h e b r e a k - d o w n o f p h o s p h i n e . W h e a t a n d s o y b e a n s w e r e s t o r e d f o r 3 5 d a y s a t 1 7 1 t e m p e r a t u r e s o f - 1 8 t o 3 5 % : . I t w a s c o n c l u d e d t h a t t h e t e m p e r a t u r e r i s e f a v o r e d t h e b r e a k - d o w n o f p h o s p h i n e , w h i l e t h e v e n t i l a t i o n r a t e s h o w e d n o e f f e c t . A s m a l a t h i o n w a s p h a s e d o u t i n t h e A u s t r a l i a n g r a i n i n d u s t r y b e g i n n i n g i n 1 9 7 7 , i t w a s r e p l a c e d b y o t h e r c h e m i c a l s ( L o n g s t a f f 1 9 8 8 a ) . H o w e v e r , r e s i s t a n c e c o n t i n u e d t o d e v e l o p w i t h t i m e a g a i n s t t h e n e w e r a n d m o r e e x p e n s i v e i n s e c t i c i d e s . A m a j o r f a c t o r i n r e d u c i n g t h e p o p u l a t i o n g r o w t h r a t e i s t h e p r o l o n g a t i o n o f t h e d e v e l o p m e n t p e r i o d a t l o w e r t e m p e r a t u r e s . L o n g s t a f f ( 1 9 8 8 a ) i n v e s t i g a t e d t h e e f f e c t o f t e m p e r a t u r e m a n i p u l a t i o n u p o n t h e s p r e a d o f a r e s i s t a n c e g e n e i n a n i n f e s t e d g r a i n s t o r a g e u n d e r A u s t r a l i a n c o n d i t i o n s . C o o l i n g o f t h e g r a i n h a d a p r o n o u n c e d e f f e c t u p o n t h e g e n e r a t i o n t i m e o f t h e i n s e c t s , a n d t h u s o n t h e r a t e o f s p r e a d o f t h e r e s i s t a n c e g e n e . H e c o n c l u d e d t h a t " c o m b i n i n g i n s e c t i c i d e t r e a t m e n t w i t h g r a i n c o o l i n g s h o u l d s l o w d o w n t h e r a t e o f d e v e l o p m e n t a n d / o r s p r e a d o f r e s i s t a n c e . " I n a r e l a t e d s t u d y , L o n g s t a f f ( 1 9 8 8 b ) d e t e r m i n e d t h a t c o o l i n g g r a i n t o 1 5 ° C w a s n o t s u f f i c i e n t t o p r e v e n t p o p u l a t i o n g r o w t h . H o w e v e r , c o o l i n g a f t e r f u m i g a t i o n g a v e s o m e l o n g - t e r m p r o t e c t i o n w h e n t h e c o o l i n g r a t e w a s h i g h . T h e b e n e f i t o f c o o l i n g d e p e n d e d o n t h e t y p e o f i n s e c t i c i d e . W i t h p y r e t h r o i d s a b e n e f i c i a l e f f e c t a n d r e d u c e d a p p l i c a t i o n 1 7 2 r a t e w e r e n o t e d . O r g a n o p h o s p h o r o u s i n s e c t i c i d e s , o n t h e o t h e r h a n d , s h o w e d a p o s i t i v e t e m p e r a t u r e - t o x i c i t y r e l a t i o n s h i p . 3 . 4 S u m m a r y o f G r a i n C h i l l i n g A p p l i c a t i o n s T h e p h y s i c a l p a r a m e t e r s t e m p e r a t u r e , m o i s t u r e a n d t i m e n e e d t o b e c o n t r o l l e d t o r e d u c e t h e b i o l o g i c a l r i s k s i n a c h i l l e d g r a i n a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m . I d e a l l y , g r a i n s h o u l d b e m a i n t a i n e d a t a l o w t e m p e r a t u r e t o i n h i b i t i n s e c t s , a t a l o w m o i s t u r e c o n t e n t t o l i m i t a t t a c k b y f u n g i , m i t e s , a n d r e s p i r a t i o n , a n d s h o u l d b e s t o r e d f o r a s h o r t t i m e t o p r e v e n t o t h e r p e s t s t o c a u s e m e a s u r a b l e d a m a g e . T h i s r e v i e w o f t h e l i t e r a t u r e o n g r a i n c h i l l i n g s h o w s t h a t t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f g r a i n s c a n a s s i s t i n t h a t e f f o r t . T h e t e c h n o l o g y a l l o w s f o r t h e c o n t r o l l e d c o o l i n g o f g r a i n i n d e p e n d e n t o f t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s , a n d p r e s e r v e s t h e g r a i n w i t h i n i t s b i o l o g i c a l l i m i t s . T h i s r e v i e w h a s r e v e a l e d a l a c k o f r e s e a r c h o n g r a i n c h i l l i n g a s p a r t o f a s y s t e m ; i n c l u d i n g t h e p e r f o r m a n c e o f t h e c h i l l i n g u n i t , t h e e f f e c t o f t h e s t o r a g e s t r u c t u r e a n d i t s g e o g r a p h i c a l l o c a t i o n , a n d t h e i n f l u e n c e o f t h e i n i t i a l g r a i n c o n d i t i o n s . 4 . A N A L Y S I S S i m u l a t i o n t e c h n i q u e s a r e n e c e s s a r y f o r a n i n - d e p t h a n a l y s i s o f t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s s i n c e i t w o u l d b e t o o e x p e n s i v e a n d t i m e - c o n s u m i n g t o e v a l u a t e t h e i m p o r t a n t p a r a m e t e r s e x p e r i m e n t a l l y . T h e d e v e l o p m e n t o f t h e s i m u l a t i o n m o d e l i n v o l v e s t h e m a t h e m a t i c a l f o r m u l a t i o n o f t h e p h y s i c a l , b i o l o g i c a l a n d o p e r a t i o n a l p a r a m e t e r s o f t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m . S i m p l i f y i n g a s s u m p t i o n s a r e m a d e i n o r d e r t o r e d u c e t h e c o m p l e x i t y o f t h e m o d e l e q u a t i o n s . T h e s i m u l a t i o n m o d e l o f t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m c o n s i s t s o f t h r e e p a r t s : ( 1 ) t h e c h i l l e d a e r a t i o n m o d e l , ( 2 ) t h e g r a i n c h i l l e r m o d e l , a n d ( 3 ) t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e m o d e l . T h e d e v e l o p m e n t o f e a c h w i l l b e d e s c r i b e d a n d v e r i f i e d s e p a r a t e l y . T h e c o m b i n e d s y s t e m ' s m o d e l w i l l b e u t i l i z e d t o e v a l u a t e t h e p h y s i c a l , b i o l o g i c a l a n d o p e r a t i o n a l p a r a m e t e r s w h i c h a r e s i g n i f i c a n t i n t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s . 4 . 1 C h i l l e d A e r a t i o n o f C e r e a l G r a i n s T h e c h i l l e d a e r a t i o n o f c e r e a l g r a i n s i s a s p e c i a l c a s e o f g r a i n a e r a t i o n , w h i c h w a s d i s c u s s e d i n d e t a i l i n S e c t i o n 1 7 3 1 7 4 1 . 3 . 2 . I t i n v o l v e s t h e a r t i f i c i a l c o o l i n g o f t h e a i r w i t h a r e f r i g e r a t i o n s y s t e m b e f o r e t h e a i r e n t e r s t h e g r a i n b i n . T h e p r i m a r y a d v a n t a g e o f c h i l l e d a e r a t i o n i s t h e a b i l i t y t o m a i n t a i n s t o r e d - g r a i n t e m p e r a t u r e s a n d m o i s t u r e c o n t e n t s i n d e p e n d e n t o f t h e a m b i e n t w e a t h e r c o n d i t i o n s . I n o r d e r t o e v a l u a t e t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f g r a i n s a m a t h e m a t i c a l m o d e l i s n e c e s s a r y t o d e s c r i b e t h e h e a t a n d m a s s t r a n s f e r p r o c e s s i n t h e g r a i n b u l k a s a f u n c t i o n o f t h e c h i l l e d a i r i n l e t c o n d i t i o n s . T h e l i t e r a t u r e o n t h e s u b j e c t i s v a s t , a n d t h e r e l e v a n t r e s u l t s a r e b r i e f l y r e v i e w e d . 4 . 1 . 1 A p p r o a c h e s t o A e r a t i o n M o d e l l i n g I n - b i n a e r a t i o n c a n b e a n a l y z e d w i t h f i x e d - b e d m o d e l s , w h i c h a r e d i v i d e d i n t o t h r e e m a t h e m a t i c a l c a t e g o r i e s ( B a k k e r - A r k e m a 1 9 8 4 ) : ( 1 ) l o g a r i t h m i c , ( 2 ) h e a t a n d m a s s b a l a n c e , a n d ( 3 ) p a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n ( P D E ) . H u k i l l ( 1 9 5 4 ) a s s u m e d t h a t t h e d r y i n g r a t e i n a d e e p ( f i x e d ) b e d i s p r o p o r t i o n a l t o t h e t e m p e r a t u r e d e c r e a s e o f t h e a i r a s i t m o v e s t h r o u g h t h e g r a i n . T h e m o d e l w a s s o l v e d u s i n g a n e x p o n e n t i a l d r y i n g r a t e e x p r e s s i o n . H o w e v e r , t h e l o g a r i t h m i c m o d e l h a s n o t b e e n f o u n d t o b e a c c u r a t e , a n d i s c o n s i d e r e d i l l - s u i t e d f o r d y n a m i c a i r f l o w c o n d i t i o n s , w h i c h 1 7 5 e x i s t i n c h i l l e d a e r a t i o n s y s t e m s ( S h a r p 1 9 8 2 ) . B l o o m e a n d S h o v e ( 1 9 7 1 ) a n d T h o m p s o n ( 1 9 7 2 ) d e v e l o p e d m o d e l s s p e c i f i c a l l y f o r l o w - t e m p e r a t u r e a n d l o w - a i r f l o w c o n d i t i o n s i n d e e p g r a i n b e d s b y a s s u m i n g e q u i l i b r i u m b e t w e e n t h e g r a i n a n d a i r t e m p e r a t u r e s a n d h u m i d i t i e s i n a g i v e n l a y e r o f g r a i n d u r i n g a s h o r t t i m e i n t e r v a l . A d d i t i o n a l l y , B l o o m e a n d S h o v e ( 1 9 7 1 ) a s s u m e d t h a t t h e r e i s n o h y s t e r e s i s b e t w e e n a b s o r p t i o n a n d d e s o r p t i o n o f m o i s t u r e b y t h e g r a i n . T h o m p s o n ( 1 9 7 2 ) a c c o u n t e d f o r e v a p o r a t i v e c o o l i n g b e l o w t h e t e m p e r a t u r e o f t h e a i r . A n i m p r o v e d e q u i l i b r i u m m o d e l p r o p o s e d b y M o r e y e t a l . ( 1 9 7 9 ) a c c o u n t s f o r ( 1 ) t h e p r e d i c t i o n o f m o i s t u r e c h a n g e s i n e a c h l a y e r b y i n c o r p o r a t i n g a t h i n - l a y e r d r y i n g e q u a t i o n , ( 2 ) t h e h y s t e r e s i s e f f e c t b e t w e e n a b s o r p t i o n a n d d e s o r p t i o n o f m o i s t u r e i n t h e g r a i n k e r n e l s o f e a c h l a y e r , a n d ( 3 ) t h e n o n - u n i f o r m a i r f l o w i n t h e b i n b y r e d u c i n g t h e c a l c u l a t e d f a n f l o w r a t e b y 2 0 - 3 0 % . A t i m e s t e p o f 2 4 - h o u r s w a s f o u n d t o b e a d e q u a t e i n t h e M o r e y m o d e l . M i c h l ( 1 9 8 3 ) u s e d t h e e q u i l i b r i u m m o d e l a p p r o a c h t o s t u d y t h e i n f l u e n c e o f s e v e n c o n v e n t i o n a l a e r a t i o n s t r a t e g i e s o n t h e s t o r a g e o f s o f t w h e a t u n d e r G e r m a n c o n d i t i o n s . M o d i f i c a t i o n s t o t h e M i c h l m o d e l h a v e b e e n m a d e b y M fi h l b a u e r ( 1 9 8 7 ) a n d M a i e r ( 1 9 8 8 ) . S h a r p ( 1 9 8 2 ) n o t e d t h a t e q u i l i b r i u m c o n d i t i o n s m a y n o t b e a c h i e v e d f o r l o n g t i m e i n t e r v a l s a n d h i g h a i r f l o w r a t e s . 1 7 6 P a r r y ( 1 9 8 5 ) p o i n t e d o u t t h a t " t h e a t t a i n a b l e a c c u r a c y o f p r e d i c t i o n s m a d e u s i n g s u c h m o d e l s i s [ . . . ] s o m e w h a t r e s t r i c t e d b y t h e a s s u m p t i o n s m a d e i n t h e i r d e r i v a t i o n s . " T h e P D E m o d e l s w e r e o r i g i n a l l y d e v e l o p e d t o s i m u l a t e t h e d r y i n g o f g r a i n s a t h i g h t e m p e r a t u r e s ( P a r r y 1 9 8 5 ) . T h e y c o n s i s t o f f o u r n o n - l i n e a r p a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s d e s c r i b i n g t h e t e m p e r a t u r e o f t h e a i r a n d t h e g r a i n , t h e m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e g r a i n , a n d t h e h u m i d i t y o f t h e a i r a t a n y l o c a t i o n i n t h e g r a i n p i l e a s a f u n c t i o n o f t i m e . A l t h o u g h f o u r e q u a t i o n P D E m o d e l s a r e c o n s i d e r e d t h e m o s t a c c u r a t e ( P a r r y 1 9 8 5 ) , s e v e r a l s i m p l i f y i n g a s s u m p t i o n s c a n b e m a d e f o r l o w - t e m p e r a t u r e a n d l o w - a i r f l o w c o n d i t i o n s t o r e d u c e t h e i r c o m p l e x i t y t o t w o p a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s . " L o w t e m p e r a t u r e " i s d e f i n e d a s t h e a e r a t i o n o f c e r e a l g r a i n s u s i n g a s m a l l t e m p e r a t u r e i n c r e a s e ( o r d e c r e a s e i n t h e c a s e o f c h i l l i n g ) o f t h e b i n i n l e t a i r t o m a n i p u l a t e t h e c o o l i n g a n d d r y i n g e f f e c t i n t h e g r a i n b i n ( i . e . 2 - 5 ° C d u r i n g a m b i e n t a e r a t i o n , a n d 5 - 2 0 ° C d u r i n g l o w - t e m p e r a t u r e d r y i n g o r c h i l l i n g ) . " L o w a i r f l o w " i s d e f i n e d a s t h e a e r a t i o n o f c e r e a l g r a i n s a t d e s i g n a i r f l o w s w h i c h r e s u l t i n l o n g c o o l i n g a n d d r y i n g p e r i o d s ( i . e . 0 . 1 n P / m i n / t o n n e r e q u i r e a n a e r a t i o n t i m e o f 2 5 0 h o u r s o r m o r e ) . F o r l o w t e m p e r a t u r e a n d a i r f l o w c o n d i t i o n s e q u i l i b r i u m b e t w e e n t h e g r a i n a n d t h e a i r i s a s s u m e d i n g r a i n a e r a t i o n 1 7 7 s y s t e m s . I n s t a n t a n e o u s t h e r m a l a n d m o i s t u r e e q u i l i b r i u m i m p l i e s t h a t t h e r e s i s t a n c e t o t h e h e a t a n d m a s s t r a n s f e r b e t w e e n t h e a i r a n d t h e g r a i n i s n e g l i g i b l e . T h e a i r a n d g r a i n t e m p e r a t u r e s a r e a s s u m e d t o b e e q u a l ( i . e . t h e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t i s i n f i n i t e a n d n o t e m p e r a t u r e g r a d i e n t e x i s t s w i t h i n t h e k e r n e l s ) a n d t h e g r a i n m o i s t u r e c o n t e n t i s a f u n c t i o n o f t h e p a r t i a l v a p o r p r e s s u r e o f t h e a i r o n l y ( i . e . t h e m a s s t r a n s f e r c o e f f i c i e n t i s i n f i n i t e ) . P a r r y ( 1 9 8 5 ) d e r i v e d t w o p a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s d e s c r i b i n g t h e e q u i l i b r i u m c o n d i t i o n s i n t h e g r a i n m a k i n g t h e f o l l o w i n g a d d i t i o n a l a s s u m p t i o n s : ( 1 ) t h e v o l u m e s h r i n k a g e o f t h e g r a i n p i l e i s n e g l i g i b l e , ( 2 ) t h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t w i t h i n i n d i v i d u a l k e r n e l s i s n e g l i g i b l e , ( 3 ) t h e p a r t i c l e - t o - p a r t i c l e c o n d u c t i o n i s n e g l i g i b l e , ( 4 ) t h e a i r f l o w i s p l u g - t y p e , ( 5 ) t h e b i n w a l l s a r e a d i a b a t i c w i t h n e g l i g i b l e h e a t c a p a c i t y , ( 6 ) t h e h e a t c a p a c i t i e s o f m o i s t a i r a n d o f g r a i n a r e c o n s t a n t d u r i n g s h o r t t i m e p e r i o d s , a n d ( 7 ) t h e m o i s t u r e e q u i l i b r i u m i s o t h e r m i s k n o w n . S i n c e c h i l l e d a e r a t i o n u t i l i z e s a r e f r i g e r a t i o n s y s t e m , t h e t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r d o n o t c h a n g e s i g n i f i c a n t l y o v e r t i m e . T h u s a s s u m p t i o n s ( 2 ) , ( 3 ) , a n d ( 6 ) a r e j u s t i f i e d . A d d i t i o n a l l y , c h i l l i n g J E L I T — 1 7 8 g e n e r a l l y t a k e s p l a c e w i t h d r i e d g r a i n , t h u s v o l u m e s h r i n k a g e o f t h e p i l e ( a s s u m p t i o n 1 ) i s m i n i m a l . M o i s t u r e e q u i l i b r i u m i s o t h e r m s f o r t h e m a j o r c e r e a l g r a i n s a r e a v a i l a b l e ( a s s u m p t i o n 7 ) . T h e m o s t s u s p e c t a r e a s s u m p t i o n s ( 4 ) a n d ( 5 ) . I t i s w e l l k n o w n t h a t u n i f o r m i t y o f a i r f l o w t h r o u g h g r a i n d e p e n d s s t r o n g l y o n t h e m a n a g e m e n t p r a c t i c e s o f c l e a n i n g t h e g r a i n a n d f i l l i n g t h e b i n . A l s o , s i n c e t h e a e r a t i o n p e r i o d s a r e c o m p a r a t i v e l y l o n g , t h e e n v i r o n m e n t a l e f f e c t o n t h e b i n m a y b e s i g n i f i c a n t i n t e r m s o f w a r m i n g ( o r c o o l i n g ) t h e o u t e r a n d t o p g r a i n l a y e r s o f t h e b u l k . T h r e e a d d i t i o n a l a s s u m p t i o n s a r e m a d e f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f c e r e a l g r a i n s t o s i m p l i f y t h e d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s : ( 8 ) t h e c h a n g e o f t h e a b s o l u t e h u m i d i t y o f t h e a i r i n a l a y e r o f g r a i n o v e r t i m e i s n e g l i g i b l e c o m p a r e d t o t h e c h a n g e w i t h p o s i t i o n , ( 9 ) t h e c h a n g e i n t h e t e m p e r a t u r e o f t h e g r a i n ( a n d a i r ) o v e r p o s i t i o n i s n e g l i g i b l e c o m p a r e d t o i t s c h a n g e o v e r t i m e , a n d ( 1 0 ) t h e s p e c i f i c h e a t c a p a c i t y d i f f e r e n c e o f t h e w a t e r - v a p o r m i x t u r e i n t h e a i r i s n e g l i g i b l e c o m p a r e d t o t h e l a t e n t h e a t o f v a p o r i z a t i o n o f m o i s t u r e f r o m t h e g r a i n . A s s u m p t i o n s ( 8 ) a n d ( 9 ) a r e j u s t i f i e d i n t h e d e v e l o p m e n t o f 1 7 9 t h e g r a i n d r y i n g P D E m o d e l s a n d d o n o t a f f e c t t h e a c c u r a c y o f t h e s o l u t i o n s i g n i f i c a n t l y ( B r o o k e r e t a l . 1 9 9 2 ) . T h e s p e c i f i c h e a t c a p a c i t y d i f f e r e n c e i s m u l t i p l i e d b y t h e g r a i n t e m p e r a t u r e , a n d i s s m a l l a t t h e l o w t e m p e r a t u r e s t y p i c a l o f g r a i n c h i l l i n g . T h u s , a s s u m p t i o n ( 1 0 ) i s j u s t i f i e d . T h e p a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s d e s c r i b i n g t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f g r a i n a r e : 6 H - 9 . 6 M . ( 4 . 1 ) ' 3 2 — : - 8 9 . 2 . 1 7 1 3 - ” - - - h “ 6 M “ ( 4 2 ) ' 3 ? Q p c p ( 1 + M , ) + e Q . ( c , + c h ) T r — ' s u b j e c t t o t h e f o l l o w i n g i n i t i a l a n d b o u n d a r y c o n d i t i o n s , r e s p e c t i v e l y : T ( x , 0 ) = = 1 g ( 4 . 3 ) M ( x , 0 ) = M 0 T ( 0 , t ) = T ( t ) ( 4 . 4 ) H ( 0 , r ) = H ( r ) E q u a t i o n s 4 . 1 a n d 4 . 2 a n d t h e i n i t i a l a n d b o u n d a r y c o n d i t i o n s ( e q n s . 4 . 3 a n d 4 . 4 ) c o n s t i t u t e t h e o n e - 1 8 0 d i m e n s i o n a l e q u i l i b r i u m h e a t a n d m a s s t r a n s f e r m o d e l f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f c e r e a l g r a i n s . T h e h e a t a n d m a s s b a l a n c e e q u a t i o n s p r e s e n t e d b y B l o o m e a n d S h o v e ( 1 9 7 1 ) , T h o m p s o n ( 1 9 7 2 ) , M o r e y e t a l . ( 1 9 7 9 ) , a n d M i c h l ( 1 9 8 3 ) a r e e s s e n t i a l l y a l g e b r a i c e q u i v a l e n t s o f e q u a t i o n s 4 . 1 t h r o u g h 4 . 4 . 4 . 1 . 2 N u m e r i c a l S o l u t i o n T o o b t a i n a n u m e r i c a l s o l u t i o n o f e q u a t i o n s 4 . 1 t h r o u g h 4 . 4 , t h e t w o p a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s o f h e a t a n d m a s s t r a n s f e r a n d t h e a s s o c i a t e d i n i t i a l a n d b o u n d a r y c o n d i t i o n s m u s t b e t r a n s f o r m e d s u c h t h a t d i f f e r e n t i a t i o n c a n b e p e r f o r m e d n u m e r i c a l l y . T h e d e r i v a t i v e o f a f u n c t i o n a t a g i v e n p o i n t c a n b e r e p r e s e n t e d b y f i n i t e - d i f f e r e n c e a p p r o x i m a t i o n s u s i n g a T a y l o r s e r i e s e x p a n s i o n o f t h e f u n c t i o n a b o u t t h a t p o i n t ( O z i s i k 1 9 8 0 , H o l m a n n 1 9 8 6 , S t o e r a n d B u l i r s c h 1 9 8 3 , P r e s s e t a l . 1 9 8 5 ) . T h i s a p p r o a c h w a s u s e d t o d e r i v e t h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n s f o r t h e o n e - d i m e n s i o n a l g r a i n p i l e s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 . 1 8 1 P r o d u c t . L L k ? A i r F i g u r e 4 . 1 O n e - d i m e n s i o n a l g r i d o f t h e v e r t i c a l g r a i n p i l e f o r t h e s i m u l a t i o n o f t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f c e r e a l g r a i n s . r s - H f g - H T 9 . . 1 7 . 9 9 ” a m m M o . " ( 4 . 5 ) 1 8 2 4 . 1 . 2 . 1 N o d a l E q u a t i o n s T h e f o r w a r d f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n o f t h e m a s s t r a n s f e r e q u a t i o n i s : T h e f o r w a r d f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n o f t h e h e a t t r a n s f e r e q u a t i o n i s : - _ h : 0 1 + M a j " 1 + 1 4 % " + H f “ + H f Q p c p — T — ' 8 9 a C a + C V — ' 2 _ M e l a ” _ , M e , I t A t ( 4 . 6 ) E q u a t i o n s 4 . 5 a n d 4 . 6 a r e s u b j e c t t o : ( 4 . 7 ) i n l e t ( 4 . 8 ) i n l e t T h e s u p e r s c r i p t n r e f e r s t o t h e b e g i n n i n g o f t h e c u r r e n t t i m e s t e p . ( n + 1 ) t o t h e e n d o f t h e c u r r e n t t i m e s t e p ; t h e M n + 1 = M e ‘ n + [ ] § [ H f - H f fl ] ( 4 . 1 0 ) 1 8 3 s u b s c r i p t 1 i n d i c a t e s t h e v e r t i c a l c o o r d i n a t e o f t h e t e m p e r a t u r e n o d e . T h e a i r f l o w t h r o u g h t h e g r a i n i s a s s u m e d c o n s t a n t d u r i n g a g i v e n t i m e s t e p . T o s o l v e e q u a t i o n s 4 . 5 t h r o u g h 4 . 8 n u m e r i c a l l y t h e a l g o r i t h m n e e d s t o b e i n i t i a t e d . A g u e s s o f t h e n e w h u m i d i t y o f t h e a i r a t t h e s e c o n d n o d e f o r t h e c u r r e n t t i m e s t e p , H f ” , s t a r t s t h e a l g o r i t h m . T h e n e w t e m p e r a t u r e a t t h e s e c o n d n o d e i s c a l c u l a t e d f r o m e q u a t i o n 4 . 6 : e Q J V O A n n [ 9 . ) 5 : 1 % l e “ H i 1 M e ‘ n fi + M e , n H i n d + H 1 n Q p c p 1 + _ _ 2 _ _ + e Q a c a + c v _ 2 _ _ ~ + I T ( 4 . 9 ) n + 1 _ T , — T h e n e w e q u i l i b r i u m g r a i n m o i s t u r e ( i . e . a t t h e e n d o f t h e t i m e s t e p ) a t t h e s e c o n d n o d e i s c a l c u l a t e d f r o m e q u a t i o n 4 . 5 : 6 9 ; “ , e 1 S i n c e t h e h u m i d i t y a t t h e s e c o n d n o d e i s a n e s t i m a t e , t h e n e w t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t a r e a l s o e s t i m a t e s . U s i n g a g r a i n - s p e c i f i c e q u i l i b r i u m e q u a t i o n ( s e e S e c t i o n 4 . 1 . 2 . 2 ) , t h e a c c u r a c y o f t h e e s t i m a t e d h u m i d i t y i s e v a l u a t e d . T h e c a l c u l a t i o n s f o r t h e s e c o n d n o d e a r e r e p e a t e d u n t i l e q u i l i b r i u m b e t w e e n t h e a i r a n d t h e g r a i n i s 1 8 4 e s t a b l i s h e d . T h e h u m i d i t y o f t h e a i r a t t h e s e c o n d n o d e t h e n b e c o m e s t h e i n i t i a l g u e s s f o r t h e t h i r d n o d e . T h e c a l c u l a t i o n s a r e r e p e a t e d f o r t h e e n t i r e g r a i n b u l k d u r i n g t h e p a r t i c u l a r t i m e s t e p . W h e n t h e t o p l a y e r o f t h e p i l e i s r e a c h e d , t h e t i m e i s i n c r e m e n t e d a n d t h e p r o c e d u r e i s r e p e a t e d . A t t h e e n d o f t h e s i m u l a t i o n p e r i o d , t h e t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e p r o f i l e s i n t h e g r a i n p i l e a r e e s t a b l i s h e d . 4 . 1 . 2 . 2 E q u i l i b r i u m H u m i d i t y a n d M o i s t u r e T h e e q u i l i b r i u m c o n d i t i o n b e t w e e n t h e a i r a n d t h e g r a i n i s e v a l u a t e d b y c o m p a r i n g t h e e s t i m a t e d a b s o l u t e h u m i d i t y , 1 2 ? ” , a g a i n s t a n e q u i l i b r i u m a b s o l u t e h u m i d i t y , H g , w h i c h i s a f u n c t i o n o f t h e v a p o r p r e s s u r e o f t h e a i r , P M “ , a t t h e n e w t e m p e r a t u r e a n d t h e e q u i l i b r i u m r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r , R H Q , a t a p a r t i c u l a r n o d e ( B r o o k e r e t a l . 1 9 9 2 ) : H e = 0 . 6 2 2 % , [ m p m ] ( 4 . 1 1 ) a t m - s a t O T h e e q u i l i b r i u m r e l a t i v e h u m i d i t y , R H , , i s g r a i n - s p e c i f i c a n d i s o b t a i n e d w i t h e q u a t i o n 4 . 1 2 , w h i c h r e l a t e s t h e e q u i l i b r i u m g r a i n m o i s t u r e c o n t e n t t o t h e r e l a t i v e h u m i d i t y a n d t e m p e r a t u r e o f t h e s u r r o u n d i n g a i r ( A S A E 1 9 9 1 ) : 1 8 5 R H e = e x p h i é u . e x p ( - B M , ) ( 4 . 1 2 ) T h e e s t i m a t e d a b s o l u t e h u m i d i t y a n d t h e e q u i l i b r i u m a b s o l u t e h u m i d i t y m u s t b e t h e s a m e . A n e w e s t i m a t e i s c a l c u l a t e d u s i n g t h e N e w t o n - R a p h s o n r o o t f i n d i n g m e t h o d ( P r e s s e t a l . 1 9 8 5 ) . C o n v e r g e n c e o f t h e s o l u t i o n i s a c h i e v e d w h e n t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e e s t i m a t e d a n d e q u i l i b r i u m h u m i d i t y i s l e s s t h a n 0 . 0 0 0 0 1 k g / k g . E q u a t i o n s 4 . 5 t h r o u g h 4 . 1 2 a r e t h e n u m e r i c a l f o r m u l a t i o n s n e e d e d t o s o l v e t h e h e a t a n d m a s s t r a n s f e r b e t w e e n t h e g r a i n a n d t h e a i r i n t h e c h i l l e d a e r a t i o n m o d e l . T h e e q u i l i b r i u m m o i s t u r e c o n t e n t o f g r a i n c a n a l s o b e e x p r e s s e d a s a f u n c t i o n o f t h e e q u i l i b r i u m r e l a t i v e h u m i d i t y a n d t h e g r a i n t e m p e r a t u r e . T h e f o l l o w i n g e q u a t i o n i s u s e d i n t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e m o d e l ( A S A E 1 9 9 1 ) : M e = E - F l n [ - ( T + C ) l n ( R H e ) ] ( 4 . 1 3 ) 4 . 1 . 2 . 3 P h y s i c a l G r a i n P r o p e r t i e s T h e n u m e r i c a l s o l u t i o n o f t h e t w o p a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s d e p e n d s o n t h e p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f t h e c e r e a l g r a i n . T h e f o c u s o f t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e 1 8 6 a n a l y s i s i s o n c o r n a n d w h e a t , a n d t h e i r r e s p e c t i v e p r o p e r t i e s a r e s u m m a r i z e d b e l o w . S p e c i f i c H e a t T h e s p e c i f i c h e a t o f g r a i n , c p , i s m a i n l y a f u n c t i o n o f t h e m o i s t u r e c o n t e n t ( A S A E 1 9 9 1 ) : c p = A + B M w ( 4 . 1 4 ) T h e c o n s t a n t s f o r c o r n a n d s o f t w h e a t a r e ( M i c h l 1 9 8 3 ) : A B C o r n 1 . 3 7 0 0 . 0 2 7 2 W h e a t ( s o f t ) 1 . 2 7 6 0 . 0 3 4 6 L a t e n t H e a t T h e l a t e n t h e a t o f v a p o r i z i n g w a t e r w i t h i n a n d f r o m t h e s u r f a c e o f a g r a i n k e r n e l , h m » i s a f u n c t i o n o f t h e t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e g r a i n ( B r o o k a n d F o s t e r 1 9 8 1 ) : h f g = ( 2 5 0 2 . 2 - 2 . 4 T ) [ 1 + A e x p ( - B M ) ] ( 4 . 1 5 ) T h e c o n s t a n t s A a n d B f o r c o r n a n d s o f t w h e a t a r e ( B r o o k a n d F o s t e r 1 9 8 1 ) : 1 8 7 A B C o r n ' 3 . 0 0 6 1 6 . 9 6 1 W h e a t ( s o f t ) . 5 . 8 9 6 2 3 . 6 2 8 E g g i l i b r i u m R e l a t i v e H u m i d i t y T h e c o n s t a n t s A , B , a n d C i n t h e e q u i l i b r i u m r e l a t i v e h u m i d i t y e q u a t i o n 4 . 1 2 f o r c o r n a n d s o f t w h e a t a r e ( A S A E 1 9 9 1 ) : A B C C o r n 3 1 2 . 3 0 1 6 . 9 5 8 3 0 . 2 0 5 W h e a t ( s o f t ) 7 2 6 . 4 9 2 3 . 6 0 7 3 5 . 6 6 2 E g g i l i b r i u m M o i s t u r e C o n t e n t T h e c o n s t a n t s E a n d F i n t h e e q u i l i b r i u m m o i s t u r e c o n t e n t e q u a t i o n 4 . 1 3 f o r c o r n a n d s o f t w h e a t a r e ( A S A E 1 9 9 1 ) : E F C o r n 0 . 3 3 8 7 2 0 . 0 5 8 9 7 0 W h e a t ( s o f t ) 0 . 2 7 9 0 8 0 . 0 4 2 3 6 0 C o n s t a n t C i n e q u a t i o n 4 . 1 3 i s t h e s a m e a s f o r t h e e q u i l i b r i u m r e l a t i v e h u m i d i t y e q u a t i o n . C W o h r e n a t ( s o f t ) 0 0 . . 1 1 4 1 0 7 9 0 0 0 . . 0 0 0 0 1 1 1 1 2 3 1 8 8 B u l k D e n s i t y T h e b u l k d e n s i t i e s , Q p , i o f c o r n a n d s o f t w h e a t a r e m a i n l y a f u n c t i o n o f t h e m o i s t u r e c o n t e n t . T h e f o l l o w i n g r a n g e o f b u l k d e n s i t i e s a r e c o m m o n l y e n c o u n t e r e d i n t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c o r n a n d w h e a t , w h e r e 9 9 i s e x p r e s s e d i n k g / m 3 ( M W P S - 1 3 1 9 8 8 ) : | F L [ % , w . b . ] C o r n S o f t W h e a t ‘ 1 1 . 0 6 8 4 . 4 7 5 0 . 6 1 3 . 0 7 0 0 . 1 7 6 7 . 8 1 5 . 0 7 1 6 . 6 7 8 6 . 0 1 7 . 0 7 3 3 . 8 8 0 4 . 9 m m T h e b u l k t h e r m a l c o n d u c t i v i t y , k , o f c o r n a n d s o f t w h e a t c a n b e r e p r e s e n t e d b y t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n ( A S A E 1 9 9 1 ) : k = A + B M w ( 4 . 1 6 ) T h e c o n s t a n t s A a n d B f o r c o r n a n d w h e a t a r e ( A S A E 1 9 9 1 ) : A B 1 8 9 4 . 1 . 2 . 4 P s y c h r o m e t r i c A i r P r o p e r t i e s I n o r d e r t o c a l c u l a t e t h e t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e p r o f i l e s i n t h e g r a i n p i l e , t h e p s y c h r o m e t r i c p r o p e r t i e s o f t h e c h i l l i n g a i r m u s t b e k n o w n . T h e p s y c h r o m e t r i c e q u a t i o n s f o r a i r w e r e p r o g r a m m e d b y L e r e w ( 1 9 7 2 ) a n d t h e i r a c c u r a c y v e r i f i e d r e p e a t e d l y ( B a k k e r - A r k e m a 1 9 8 4 , B r o o k e r e t . a 1 1 9 9 2 ) . T h e e q u a t i o n s w e r e u p d a t e d t o t h e c u r r e n t A S A E S t a n d a r d ( A S A E 1 9 9 1 ) . T h e e q u a t i o n s w i l l n o t b e l i s t e d h e r e ; t h e r e a d e r i s r e f e r r e d t o t h e a b o v e r e f e r e n c e s . V a l u e s f o r t h e s p e c i f i c h e a t o f d r y a i r a n d w a t e r v a p o r i n t h e t e m p e r a t u r e r a n g e c o m m o n l y e n c o u n t e r e d i n c h i l l e d a e r a t i o n a r e , r e s p e c t i v e l y ( M i c h l 1 9 8 3 ) : c , = 1 . 0 0 6 k J / k g / ° C ( 4 . 1 7 ) a n d , c v = 1 . 8 6 k J / k g / ° C ( 4 . 1 8 ) 4 . 1 . 2 . 5 A d d i t i o n a l M o d e l P a r a m e t e r s B e s i d e s t h e P D E e q u a t i o n s , t h e i n i t i a l a n d b o u n d a r y c o n d i t i o n s , t h e p h y s i c a l g r a i n p r o p e r t i e s , a n d t h e p s y c h r o m e t r i c a i r p r o p e r t i e s , a d d i t i o n a l m o d e l p a r a m e t e r s t h a t m u s t b e s p e c i f i e d a r e t h e t i m e s t e p , A r , a n d t h e 1 9 0 v e r t i c a l s p a c e s t e p , A x . A l s o n e e d e d i s t h e p i l e h e i g h t . 4 . 2 G r a i n C h i l l i n g U n i t I n a c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m t h e b i n i n l e t c o n d i t i o n s a r e c o n t r o l l e d w i t h a g r a i n c h i l l i n g u n i t . T h e d e v e l o p m e n t o f t h e g r a i n c h i l l i n g t e c h n o l o g y t o m a i n t a i n c e r e a l g r a i n q u a l i t y , a n d i t s w o r l d - w i d e a p p l i c a t i o n w e r e d i s c u s s e d i n d e t a i l i n C h a p t e r 3 . B e f o r e d e v e l o p i n g t h e m o d e l t o s i m u l a t e t h e p e r f o r m a n c e o f t h e s p e c i f i c g r a i n c h i l l e r u s e d i n t h i s s t u d y , i t s d e s i g n a n d o p e r a t i o n a r e b r i e f l y d i s c u s s e d . F i g u r e 4 . 2 s h o w s a t y p i c a l g r a i n c h i l l e r . A m b i e n t a i r i s d r a w n i n b y a c e n t r i f u g a l f a n ( 1 3 ) t h r o u g h a f i l t e r ( 1 4 ) , a n d p u s h e d t h r o u g h e v a p o r a t o r c o i l s ( 3 ) w h e r e t h e a i r t e m p e r a t u r e i s d e c r e a s e d . T h e c h i l l e d a i r i s r e h e a t e d ( 4 ) t o l o w e r i t s r e l a t i v e h u m i d i t y t o o r n e a r t h e e q u i l i b r i u m r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e g r a i n . T h e c h i l l e d a i r e x i t s t h e u n i t ( 1 6 ) a n d i s b l o w n i n t o a d u c t c o n n e c t i n g t h e c h i l l e r a n d t h e g r a i n s t o r a g e b i n ( n o t s h o w n ) . A m a n o m e t e r a l l o w s t h e m o n i t o r i n g o f t h e s t a t i c p r e s s u r e a t t h e a i r o u t l e t d u c t ( 1 9 a ) a n d a c r o s s t h e i n t a k e f i l t e r ( 1 9 b ) . A h o s e ( 2 0 ) a l l o w s t h e c o n d e n s a t e f r o m t h e e v a p o r a t o r t o r u n o f f . A s m a l l a x i a l - f l o w f a n ( 3 1 ) d r a w s a m b i e n t a i r a c r o s s t h e F i g u r e 4 . 2 F r o n t a n d r e a r v i e w o f a t y p i c a l g r a i n c h i l l i n g u n i t ( S u l z e r - E s c h e r W y s s 1 9 8 5 ) . 1 9 2 c o n d e n s e r c o i l s ( 2 ) . T h e c o m p r e s s o r ( 1 ) , t h e r e f r i g e r a n t r e c e i v e r ( 5 ) , a n d t h e e x p a n s i o n v a l v e ( 8 ) c o m p l e t e t h e r e f r i g e r a t i o n s y s t e m . H i g h p r e s s u r e ( 2 6 ) a n d l o w p r e s s u r e ( 2 9 ) s a f e t y s w i t c h e s l i m i t t h e r e f r i g e r a n t p r e s s u r e i n t h e s y s t e m . T h e r e h e a t i n g o f t h e c h i l l e d a i r i s c o n t r o l l e d b y a m a n u a l v a l v e ( 1 2 ) , o r a u t o m a t i c a l l y b y a s o l e n o i d v a l v e ( 5 2 ) . T h e r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y i s c o n t r o l l e d a u t o m a t i c a l l y b y t h e m o t o r i z e d v a l v e ( 4 3 ) , a n d t h e a i r f l o w b y t h e m o t o r i z e d f l a p ( 3 6 ) d o w n s t r e a m f r o m t h e c e n t r i f u g a l f a n . T h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r t e m p e r a t u r e c o n t r o l l e r s ( 3 7 ) a r e h o u s e d o n t h e f r o n t p a n e l o f t h e e l e c t r i c a l c a b i n e t ( 2 1 ) , t o g e t h e r w i t h t h e a l a r m a n d t h e o p e r a t i o n a l i n d i c a t o r s , a n d t h e m a i n p o w e r s w i t c h . F o r a d d i t i o n a l s a f e t y ( a n d t o p r o t e c t t h e g r a i n ) t h e c h i l l e r c o n t r o l l e r s h u t s - o f f t h e u n i t w i t h i n m i n u t e s w h e n t h e t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t c a n n o t b e m a i n t a i n e d , e . g . d u r i n g v e r y h i g h c o o l i n g l o a d s , o r v e r y l o w a m b i e n t t e m p e r a t u r e s . T h e c h i l l e r c a n b e a c c e s s e d f o r c l e a n i n g i n f r o n t ( 5 6 ) a n d b e h i n d ( 2 4 ) t h e e v a p o r a t o r . G r a i n c h i l l e r s , f o r e c o n o m i c r e a s o n s , a r e n o t b u i l t w i t h u n l i m i t e d r e f r i g e r a t i o n a n d f a n c a p a c i t i e s . M o d e l s w i t h d i f f e r e n t a i r f l o w a n d r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t i e s a r e a v a i l a b l e f o r d i f f e r e n t a m b i e n t a n d g r a i n c o o l i n g r e q u i r e m e n t s ( s e e T a b l e 1 . 1 f o r t h e c a p a c i t i e s o f a t y p i c a l u n i t ) . I n o r d e r t o m a i n t a i n t h e o p e r a t o r - s e l e c t e d c o l d - a i r a n d r e h e a t e r 1 9 3 t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t s , t h e e l e c t r i c a l c o n t r o l l e r o f t h e g r a i n c h i l l e r v a r i e s b o t h t h e r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y a n d t h e a i r f l o w r a t e . F o r c e r t a i n a m b i e n t c o n d i t i o n s ( e . g . c o l d s p e l l s i n t h e e a r l y f a l l a n d s p r i n g ) t h e s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e a t t h e c h i l l e r o u t l e t i s m a i n t a i n e d b y b u i l t - i n e l e c t r i c a l h e a t e r s . T h u s , g r a i n c h i l l i n g u n i t s o p e r a t e i n t h r e e d i s t i n c t m o d e s : ( 1 ) m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n d u r i n g h i g h a m b i e n t c o o l i n g l o a d a n d t h r o t t l e d a i r f l o w , ( 2 ) m a x i m u m a i r f l o w d u r i n g l o w a m b i e n t c o o l i n g l o a d a n d t h r o t t l e d r e f r i g e r a t i o n , a n d ( 3 ) e l e c t r i c a l h e a t i n g d u r i n g l o w - t e m p e r a t u r e c o n d i t i o n s . 4 . 2 . 1 T h e o r e t i c a l A n a l y s i s o f t h e R e f r i g e r a t i o n C y c l e R e f r i g e r a t i o n i s d e f i n e d a s " t h e w i t h d r a w a l o f h e a t , p r o d u c i n g i n a s u b s t a n c e [ . . . ] a t e m p e r a t u r e l o w e r t h a n t h a t o f t h e n a t u r a l s u r r o u n d i n g s . T h u s a n y m e t h o d s a v a i l a b l e f o r l o w e r i n g t e m p e r a t u r e , i n t h e r a n g e f r o m a m b i e n t t e m p e r a t u r e t o a b s o l u t e z e r o , i n v o l v e r e f r i g e r a t i o n p r o c e s s e s . " ( T h r e l k e l d 1 9 7 0 ) . T h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e o f a c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l i n g u n i t i s b a s i c a l l y a s i n g l e - s t a g e v a p o r - c o m p r e s s i o n s y s t e m . T h e m e c h a n i c a l c o m p r e s s i o n s y s t e m o f a t y p i c a l g r a i n c h i l l e r u s e s a v a p o r r e f r i g e r a n t s u c h a s R - 2 2 1 9 4 ( d i f l u o r o m o n o c h l o r o m e t h a n e o r C H F Z C l ) . C o o l i n g i s a c c o m p l i s h e d b y e v a p o r a t i o n o f t h e l i q u i d r e f r i g e r a n t u n d e r r e d u c e d p r e s s u r e a n d t e m p e r a t u r e i n a c l o s e d t h e r m o d y n a m i c c y c l e . A t h e o r e t i c a l s i n g l e - s t a g e c o m p r e s s i o n c y c l e i s s h o w n i n F i g u r e 4 . 3 . I t c o n s i s t s o f a c o m p r e s s o r , c o n d e n s e r , c o n t r o l v a l v e a n d e v a p o r a t o r . E l e c t r i c a l w o r k i s i n p u t t o c o m p r e s s t h e g a s m e c h a n i c a l l y f r o m a l o w - p r e s s u r e t o a h i g h - p r e s s u r e v a p o r . T h e h i g h — p r e s s u r e v a p o r i s a l l o w e d t o c o n d e n s e b y r e j e c t i n g h e a t i n a h e a t e x c h a n g e r ( i . e . t h e c o n d e n s e r o f t h e g r a i n c h i l l e r ) . T h e h i g h - p r e s s u r e l i q u i d r e f r i g e r a n t i s e x p a n d e d t h r o u g h a c o n t r o l v a l v e t o a l o w e r p r e s s u r e . H e a t i s a b s o r b e d b y t h e l o w - p r e s s u r e l i q u i d r e f r i g e r a n t i n t h e e v a p o r a t o r . T h e s i n g l e - s t a g e r e f r i g e r a t i o n c y c l e o f t h e g r a i n c h i l l i n g u n i t c a n b e m o d e l l e d w i t h s t e a d y - s t a t e i n t e r n a l e n e r g y b a l a n c e s a c r o s s t h e c o m p r e s s o r , c o n d e n s e r a n d e v a p o r a t o r . T h i s r e q u i r e s k n o w l e d g e o f t h e t h e r m o d y n a m i c p r o p e r t i e s o f t h e r e f r i g e r a n t , i . e . t h e e n t r o p y , e n t h a l p y a n d s p e c i f i c v o l u m e a s f u n c t i o n s o f t e m p e r a t u r e a n d p r e s s u r e , a t e a c h s t a t e p o i n t i n t h e c y c l e . A l s o , t h e r e f r i g e r a n t m a s s f l o w r a t e m u s t b e k n o w n ; i t i s a f u n c t i o n o f t h e d e s i g n o f t h e c o m p r e s s o r . T h e i n t e r n a l e n e r g y a n d m a s s b a l a n c e s o f t h e r e f r i g e r a t i o n s y s t e m a r e n o t o f d i r e c t r e l e v a n c e t o t h e m o d e l l i n g o f t h e c h i l l e r f o r t h e c h i l l e d g r a i n a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m . T h u s , t h e y a r e n o t c o n s i d e r e d h e r e . ( h e a t r e j e c t i o n ) H 1 9 " p r e s s u r e 1 9 5 E v a p o r a t o r L o w p r e s s u r e ( h e a t t a k e - u p ) " $ C o m p r e s s o r _ _ _ _ _ _ C o n t r o l v a l v e , . ( e x m n s i o n ) l l ' 1 C o n d e n s e r V a p o u r ' L i q u i d P r i n c i p l e o f t h e r e f r i g e r a t i n g s y s t e m F i g u r e 4 . 3 T h e o r e t i c a l s i n g l e - s t a g e v a p o r - c o m p r e s s i o n r e f r i g e r a t i o n c y c l e ( S u l z e r - E s c h e r W y s s 1 9 8 5 ) . 1 9 6 I n c o n t r a s t , t h e e x t e r n a l e n e r g y b a l a n c e s a c r o s s t h e c o n d e n s e r , r e h e a t e r a n d e v a p o r a t o r a r e e s s e n t i a l f o r t h e g r a i n a e r a t i o n s y s t e m , a n d c a n b e e s t a b l i s h e d i n t e r m s o f t h e h e a t t r a n s f e r b e t w e e n t h e r e f r i g e r a n t a n d t h e a i r f l o w i n g a c r o s s t h e h e a t e x c h a n g e r s . S i n c e t h e a i r f l o w a n d t h e a i r t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y i n t o t h e b i n a r e o f p r i n c i p l e i n t e r e s t i n t h e s i m u l a t i o n o f a c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m , t h i s a p p r o a c h i s u s e d i n t h e m o d e l l i n g o f t h e g r a i n c h i l l e r . 4 . 2 . 1 . 1 C o m p r e s s o r T h e p r i n c i p a l d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e a c t u a l a n d t h e o r e t i c a l s i n g l e - s t a g e r e f r i g e r a t i o n c y c l e s o c c u r s i n t h e c o m p r e s s o r . I n t h e r e c i p r o c a t i n g — p i s t o n c o m p r e s s o r t h e p r e s s u r e v a r i e s w i t h t h e p o s i t i o n o f t h e p i s t o n ( s e e F i g u r e 4 . 4 ) . T h e c y l i n d e r p r e s s u r e m a y b e l e s s d u r i n g t h e i n t a k e ( P , = = I g ) t h a n t h e s u c t i o n l i n e p r e s s u r e ( P g ) , a n d d u r i n g d i s c h a r g e ( P C = P d ) g r e a t e r t h a n t h e d i s c h a r g e l i n e p r e s s u r e ( P 5 ) . ' I n t h e c o n d e n s e r , e v a p o r a t o r a n d p i p i n g t h e l o s s e s a r e k e p t s m a l l b y s p e c i f i c a l l y d e s i g n i n g c o m p o n e n t s f o r s m a l l r e f r i g e r a n t p r e s s u r e l o s s e s a n d b y a d d i n g i n s u l a t i n g c o m p o n e n t s t o r e d u c e h e a t e x c h a n g e w i t h t h e a m b i e n t s u r r o u n d i n g s ( T h r e l k e l d 1 9 7 0 ) . ( — L - L - - _ - - - - - - 1 9 7 U t r F i g u r e 4 . 4 S c h e m a t i c d i a g r a m d e s c r i b i n g a p r a c t i c a l s i n g l e - s t a g e r e f r i g e r a t i o n c y c l e ( T h r e l k e l d 1 9 7 0 ) . 1 9 8 T h r e l k e l d ( 1 9 7 0 ) d e s c r i b e d t h e o r e t i c a l c o m p r e s s o r e q u a t i o n s t h a t a r e w i d e l y u s e d i n t h e d e s i g n o f r e f r i g e r a t i o n c y c l e s ( C l e l a n d 1 9 9 1 , R u m s e y 1 9 8 9 , S m i t h e t a l . 1 9 8 7 , C l e l a n d 1 9 8 3 ) . H o w e v e r , c h a r a c t e r i s t i c p e r f o r m a n c e c u r v e s o f c o m m e r c i a l c o m p r e s s o r s c a n o n l y b e o b t a i n e d f r o m m a n u f a c t u r e r s . S i n c e t h e g r a i n c h i l l i n g u n i t u s e d i n t h i s s t u d y r e p r e s e n t s a n e x i s t i n g d e s i g n , i t s c h a r a c t e r i s t i c c o m p r e s s o r c u r v e s a r e u s e d t o f o r m u l a t e t h e c o m p r e s s o r , e v a p o r a t i n g , a n d c o n d e n s i n g c a p a c i t i e s o f t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e . 4 . 2 . 1 . 2 C o n d e n s e r T h e c o n d e n s e r o f t h e c h i l l i n g u n i t i s a n a l y z e d e x t e r n a l l y a s a d r y , f i n n e d - t u b e , c r o s s - f l o w h e a t e x c h a n g e r . T h e h e a t t r a n s f e r f r o m t h e c h i l l e r c o n d e n s e r t o t h e e x t e r n a l l y f l o w i n g a m b i e n t a i r i s ( H o l m a n 1 9 8 6 ) : q , = U C A C A T C ( 4 . 1 9 ) T h e l o g - m e a n t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e ( L M T D ) , A T C , . i s v a l i d f o r c r o s s - f l o w h e a t e x c h a n g e r s w h e n o n e o f t h e f l u i d t e m p e r a t u r e s r e m a i n s c o n s t a n t . I n t h e v a p o r c o m p r e s s i o n c y c l e o f t h e g r a i n c h i l l i n g u n i t t h e r e f r i g e r a n t c o n d e n s e s a t c o n s t a n t t e m p e r a t u r e . T h e L M T D f o r t h e c o n d e n s e r o f t h e c h i l l e r i s ( H o l m a n 1 9 8 6 ) : 1 9 9 - T A T C = T ° - [ T - T ( 4 . 2 0 ) 1 n 0 C 1 ' ! I C T h e o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t f o r a d r y , f i n n e d - t u b e h e a t e x c h a n g e r i s a f u n c t i o n o f t h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r f r o m t h e r e f r i g e r a n t t o t h e i n s i d e t u b e w a l l , t h e c o n d u c t i v e h e a t t r a n s f e r t h r o u g h t h e t u b e w a l l a n d f i n , a n d t h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r f r o m t h e t u b e w a l l a n d f i n t o t h e a i r . T h r e l k e l d ( 1 9 7 0 ) d e v e l o p e d a t h e o r e t i c a l e x p r e s s i o n t h a t i s d i f f i c u l t t o e v a l u a t e i n p r a c t i c e . T h u s , t h e o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t f o r t h e c o n d e n s e r o f t h e g r a i n c h i l l e r , U 5 , . i s e v a l u a t e d e m p i r i c a l l y . T h e h e a t t r a n s f e r s u r f a c e a r e a o f t h e c h i l l e r c o n d e n s e r , A C , i s k n o w n . 4 . 2 . 1 . 3 R e h e a t e r T h e r e h e a t e r o f t h e g r a i n c h i l l e r c a n b e c o n s i d e r e d a s a s e c o n d c o n d e n s e r i n t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e . - I t i s i n s t a l l e d a f t e r t h e e v a p o r a t o r t o r e h e a t t h e c h i l l e d a i r a n d l o w e r i t s r e l a t i v e h u m i d i t y t o p r e v e n t w a t e r a b s o r p t i o n b y t h e g r a i n . I n t h e r e h e a t e r , p a r t o f t h e e n e r g y p r e v i o u s l y a b s O r b e d f r o m t h e a i r i n t h e e v a p o r a t o r i s r e t u r n e d t o t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e . 2 0 0 T h e t h e o r e t i c a l a n a l y s i s o f t h e r e h e a t e r i s s i m i l a r t o t h a t o f t h e c o n d e n s e r . T h e c o n d e n s i n g c a p a c i t y o f t h e r e h e a t e r i n t e r m s o f t h e e x t e r n a l h e a t e x c h a n g e i s : g " = U H A H A T H ( 4 . 2 1 ) T h e l o g - m e a n t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e o f t h e r e h e a t e r i s : T z - T 3 I n 1 3 4 ; ( 4 . 2 2 ) 1 2 - ! c T h e o v e r a l l r e h e a t e r h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t , U 5 , i s A T , = e v a l u a t e d e m p i r i c a l l y f o r t h e g r a i n c h i l l e r . T h e s u r f a c e a r e a o f t h e r e h e a t e r , A , , i s k n o w n . 4 . 2 . 1 . 4 E v a p o r a t o r T h e e x t e r n a l e v a p o r a t o r a n a l y s i s o f t h e g r a i n c h i l l i n g u n i t m u s t a c c o u n t f o r d e h u m i d i f i c a t i o n o f t h e a i r f l o w i n g a c r o s s t h e h e a t e x c h a n g e r . W i t h d e h u m i d i f i c a t i o n , t h e a i r - s i d e s u r f a c e i s w e t t e d w i t h l i q u i d w a t e r ( o r f r o s t ) . T h e h e a t t r a n s f e r o c c u r s d u e t o s e n s i b l e c o o l i n g a n d c o n d e n s a t i o n ( i . e . l a t e n t c o o l i n g ) . T h e h e a t t r a n s f e r f r o m t h e w e t c h i l l e r e v a p o r a t o r t o t h e e x t e r n a l l y f l o w i n g a i r i s a f u n c t i o n o f t h e e n t h a l p y 9 . = U s A s A T E ( 4 . 2 5 ) 2 0 1 d i f f e r e n c e ( T h r e l k e l d 1 9 7 0 ) : g s = U n p A s A h s ( 4 - 2 3 ) I f t h e r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e r e m a i n s e s s e n t i a l l y c o n s t a n t d u r i n g e v a p o r a t i o n , a s i s t h e c a s e i n t h e v a p o r c o m p r e s s i o n c y c l e o f a g r a i n c h i l l i n g u n i t , a n d i f t h e e n e r g y l o s t b y t h e a i r d u e t o c o n d e n s a t i o n i s a s s u m e d n e g l i g i b l e , t h e f o l l o w i n g a p p r o x i m a t e l o g - m e a n e n t h a l p y d i f f e r e n c e ( L M H D ) a p p l i e s ( T h r e l k e l d 1 9 7 0 ) : 1 1 , - h 2 1 2 , - h m ] ( 4 . 2 4 ) A h s = l n [ H Z - 3 3 . } ! T h e o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t f o r t h e w e t e v a p o r a t o r o f t h e g r a i n c h i l l e r , U m " i s d e r i v e d e m p i r i c a l l y . T h e e v a p o r a t o r h e a t t r a n s f e r s u r f a c e a r e a , A g , i s k n o w n . F o r c e r t a i n c o m b i n a t i o n s o f c o l d - a i r s e t - p o i n t s / a m b i e n t c o o l i n g l o a d s , n o c o n d e n s a t i o n o c c u r s i n t h e e v a p o r a t o r . T h e n , t h e e v a p o r a t o r h e a t t r a n s f e r a n a l y s i s i s s i m i l a r t o t h e c o n d e n s e r a n d r e h e a t e r d r y - f i n a n a l y s i s . T h e h e a t t r a n s f e r f r o m t h e d r y c h i l l e r e v a p o r a t o r t o t h e e x t e r n a l l y f l o w i n g a i r i s : 2 0 2 w h e r e , T 1 ' T 2 i n T z - T , ( 4 . 2 6 ) W , - A T E = T h e o v e r a l l d r y - e v a p o r a t o r h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t , U g , i s e v a l u a t e d e m p i r i c a l l y . T h e h e a t e x c h a n g e s u r f a c e a r e a f o r t h e c h i l l e r e v a p o r a t o r , A g , i s k n o w n . 4 . 2 . 2 E m p i r i c a l A n a l y s i s o f t h e R e f r i g e r a t i o n C y c l e T o s o l v e t h e s t e a d y - s t a t e e x t e r n a l e n e r g y b a l a n c e s a c r o s s t h e c o n d e n s e r , r e h e a t e r a n d e v a p o r a t o r , i . e . e q u a t i o n s 4 . 1 9 , 4 . 2 1 , 4 . 2 3 a n d 4 . 2 5 , t h e o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t s m u s t b e k n o w n . E x p r e s s i o n s f o r U C , U 3 , U 3 , a n d U 3 , f o r t h e G r a n i f r i g o r K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r a r e d e t e r m i n e d e m p i r i c a l l y f r o m p e r f o r m a n c e d a t a m a d e a v a i l a b l e b y t h e m a n u f a c t u r e r ( i . e . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y ) . T h e f o r m u l a t i o n o f t h e e x p r e s s i o n s r e q u i r e t h e a n a l y s i s o f t h e e x p e r i m e n t a l d a t a i n t e r m s o f t h e c o m p r e s s o r c u r v e c a p a c i t i e s a n d t h e p s y c h r o m e t r i c s t a t e p o i n t s o f t h e a i r b e f o r e a n d a f t e r t h e c o n d e n s e r , r e h e a t e r a n d e v a p o r a t o r , r e s p e c t i v e l y . F o r r e a s o n s o f c o n f i d e n t i a l i t y o n l y s e l e c t e d d a t a i s p r e s e n t e d . T h e d a t a a n a l y s i s i s d e s c r i b e d i n d e t a i l . 9 1 ( T . ) = f , ( T c ) + f 2 ( T c ) T e + f 3 ( T c ) T : ( 4 . 2 8 ) 2 0 3 4 . 2 . 2 . 1 C o m p r e s s o r C u r v e s F i g u r e 4 . 5 i s a d i a g r a m o f t h e c h a r a c t e r i s t i c p e r f o r m a n c e c u r v e o f a t y p i c a l c o m p r e s s o r u s i n g r e f r i g e r a n t R — 2 2 . T h e b o t t o m s e t o f c u r v e s r e p r e s e n t s t h e c o o l i n g c a p a c i t y o f t h e r e f r i g e r a t i o n u n i t a s a f u n c t i o n o f t h e e v a p o r a t i n g a n d c o n d e n s i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e s , T ; a n d T c , r e s p e c t i v e l y . T h e t o p s e t o f c u r v e s r e p r e s e n t s t h e e l e c t r i c a l p o w e r i n p u t t o t h e c o m p r e s s o r . G e n e r a l l y , t h e c o m p r e s s o r c u r v e s i n c l u d e v a l u e s f o r s u p e r h e a t i n g a n d s u b c o o l i n g . T h e c o m p r e s s o r o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r o p e r a t e s w i t h 4 ° C s u b c o o l i n g a n d 1 0 ° C s u p e r h e a t i n g , a n d i s e q u i p p e d t o h a n d l e b o t h 5 0 a n d 6 0 H z e l e c t r i c i t y ( S u l z e r - E s c h e r W y s s 1 9 9 1 ) . T h e e q u a t i o n s d e s c r i b i n g t h e c o m p r e s s o r c u r v e s o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l i n g u n i t w e r e m a d e a v a i l a b l e b y t h e c h i l l e r m a n u f a c t u r e r ( S u l z e r - E s c h e r W y s s 1 9 9 1 ) : F o r t h e c o m p r e s s o r c a p a c i t y : w p = g 1 ( T e ) N ( 4 . 2 7 ) w h e r e , 2 0 4 . . 1 2 - 1 » : o c o o o o O . . O e - — E E E E — . . . — 1 - - J _ " J - ' l 2 1 . . . c u r v e o f a t y p i c a l c o m p r e s s o r ( S u l z e r - E s c h e r F i g u r e 4 . 5 D i a g r a m o f t h e c h a r a c t e r i s t i c p e r f o r m a n c e W y s s 1 9 9 1 ) . 9 ; = g , ( T , ) N ' F ( 4 . 3 0 ) 2 0 5 a n d , f 1 ( T c ) = a 1 + a 2 T c + a 3 T § f 2 ( T c ) . b 1 + b 2 T c + b 3 T § ( 4 . 2 9 ) f fi fi ) = q + g fi + q fi T h e c o e f f i c i e n t s a , , b 1 , a n d c , a r e p r o p r i e t a r y . T h e y h a v e b e e n v e r i f i e d a g a i n s t t h e a c c o m p a n y i n g c o m p r e s s o r c u r v e s , a n d i n c o r p o r a t e d i n t o t h e g r a i n c h i l l e r m o d e l . F o r t h e e v a p o r a t i n g c a p a c i t y : T h e c o e f f i c i e n t F i s a d e s i g n - s p e c i f i c l o s s f a c t o r t o a c c o u n t f o r t h e s u c t i o n h e a t i n g a n d h e a t l o s s a f t e r d i s c h a r g e . T h e f u n c t i o n g 2 ( T , ) h a s t h e s a m e f o r m a s e q u a t i o n s 4 . 2 8 a n d 4 . 2 9 . T h e c o e f f i c i e n t s w e r e m a d e a v a i l a b l e , v e r i f i e d a g a i n s t t h e a c c o m p a n y i n g c o m p r e s s o r c u r v e s , a n d i n c o r p o r a t e d i n t o t h e g r a i n c h i l l i n g m o d e l . T h e t o t a l c o n d e n s i n g c a p a c i t y a v a i l a b l e i n t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e o f t h e c h i l l e r i s : q é = W p + q é ( 4 . 3 1 ) 2 0 6 4 . 2 . 2 . 2 C h i l l e r P e r f o r m a n c e D a t a F i g u r e 4 . 6 r e p r e s e n t s e x p e r i m e n t a l d a t a c o l l e c t e d b y t h e c h i l l e r m a n u f a c t u r e r d u r i n g t h e p e r f o r m a n c e t e s t o f a t y p i c a l g r a i n c h i l l i n g u n i t . T h e o r d i n a t e r e p r e s e n t s a m b i e n t a i r t e m p e r a t u r e s . C u r v e 1 i s t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a m b i e n t a i r m e a s u r e d o v e r t h e t e m p e r a t u r e r a n g e . C u r v e 2 r e p r e s e n t s t h e a i r t e m p e r a t u r e a f t e r t h e c e n t r i f u g a l f a n ( a n d b e f o r e t h e e v a p o r a t o r ) . C u r v e 3 i s t h e c o l d a i r t e m p e r a t u r e m e a s u r e d a f t e r t h e e v a p o r a t o r . C u r v e 4 r e p r e s e n t s t h e t e m p e r a t u r e i n c r e a s e o f t h e a i r d u e t o t h e r e h e a t e r . C u r v e 5 i s t h e m e a s u r e d a i r f l o w t o t h e c e n t r i f u g a l f a n o f t h e c h i l l i n g u n i t f o r t h e g i v e n s t a t i c p r e s s u r e . C u r v e 6 r e p r e s e n t s t h e t e m p e r a t u r e o f t h e e v a p o r a t i n g r e f r i g e r a n t , a n d c u r v e 7 o f t h e c o n d e n s i n g r e f r i g e r a n t . C u r v e 8 i s t h e t o t a l e l e c t r i c a l e n e r g y a b s o r b e d b y t h e c o m p r e s s o r , c e n t r i f u g a l f a n , c o n d e n s e r f a n , a n d t h e e l e c t r i c a l c o n t r o l s o f t h e c h i l l i n g u n i t . T h e t e s t d a t a a l s o i l l u s t r a t e s t h e t w o p r i m a r y o p e r a t i n g m o d e s o f t h e c h i l l i n g u n i t . F o r h i g h c o o l i n g l o a d s , t h e a i r f l o w i s t h r o t t l e d , i . e . t h e u n i t o p e r a t e s i n t h e m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n r a n g e . F o r l o w e r c o o l i n g l o a d s t h e u n i t t h r o t t l e s t h e r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y a n d o p e r a t e s a t m a x i m u m a i r f l o w . ‘ 1 , . I l d - C o ‘ i r A ' T e * 7 m p e r . a t t h u e r e R e b h e e f a o t r e e r o t 2 0 7 2 5 ' ' } \ } l . ! ! : 1 ! 1 k : , 5 1 - A m b i e n t 8 . P o w e r c o n s u m e d b y R e l a t i v e H u m i d i t y t h e C h i l l i n g U n i t - — T ' R e f r i g e r a n t T e m p e r a t u r e I I 2 . A i r T e m p e r a t u r e — b e f o r e t h e I E v a p o r a t o r ‘ 3 ' " " T I I ' l 1 . ' 5 . A i r f l o w i n t o t h e X I . I I I I i i - C h i l l e r F a n 1 3 ' . _ _ . _ _ _ _ _ _ u _ . r _ ” _ l W t h e R e h e a t e r I A A - J I 1 1 1 1 1 1 1 m i n . - e K " v v v v fi v v v v v v fi v v v v v v - - . - I E “ - - . 4 ) - . . - . I - 1 * 9 ( D a r ' 0 ( D n ( t o n C ' 1 ( D N . . . ; U ) ( D P : 1 A V V Y Y T ‘ V ' V fi v v ' V " 7 7 1 " l ' 6 . E v a p o r a t i n g R e f r i g e r a n t I { I . . _ l _ : _ T e m p e r a t u r e I I ' J 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 I T . F i g u r e 4 . 6 E x p e r i m e n t a l d a t a c o l l e c t e d d u r i n g t h e p e r f o r m a n c e t e s t o f a t y p i c a l g r a i n c h i l l i n g u n i t ( S u l z e r - E s c h e r W y s s 1 9 9 1 ) . 2 0 8 4 . 2 . 2 . 2 . 1 P s y c h r o m e t r i c S t a t e P o i n t s B a s e d o n e x p e r i m e n t a l d a t a s i m i l a r t o F i g u r e 4 . 6 a r a n g e o f p s y c h r o m e t r i c s t a t e p o i n t s f o r t h e a i r p a s s i n g t h r o u g h t h e c h i l l i n g u n i t i s e s t a b l i s h e d o v e r a r a n g e o f a m b i e n t c o o l i n g l o a d s . A t e v e r y s t a t e p o i n t a t l e a s t t w o p s y c h r o m e t r i c a i r p r o p e r t i e s m u s t b e k n o w n t o c a l c u l a t e t h e r e m a i n i n g p r o p e r t i e s . T h e p s y c h r o m e t r i c s t a t e p o i n t s a n d a i r p r o p e r t i e s o f i n t e r e s t a r e ( r e f e r t o F i g u r e s 4 . 6 a n d 4 . 7 ) : ( a ) A m b i e n t A i r b e f o r e t h e F a n ( P o i n t A ) : T h e k n o w n p s y c h r o m e t r i c p r o p e r t i e s b e f o r e t h e c e n t r i f u g a l f a n a r e t h e a m b i e n t d r y - b u l b t e m p e r a t u r e , I ; ( o r d i n a t e ) , a n d t h e r e l a t i v e h u m i d i t y , R H ; ( C u r v e 1 ) . T h e u n k n o w n p s y c h r o m e t r i c p r o p e r t i e s n e e d e d a r e t h e a b s o l u t e h u m i d i t y , I L , a n d t h e s p e c i f i c a i r v o l u m e , v ; . F r o m t h e s p e c i f i c v o l u m e a n d t h e a i r f l o w i n t o t h e f a n ( C u r v e 5 ) , t h e d r y m a s s f l o w r a t e o f t h e a i r , fi n , i s c a l c u l a t e d . T h e m a s s f l o w r a t e i s c o n s t a n t t h r o u g h t h e c h i l l e r a n d i n t o t h e b i n f o r a g i v e n t h r o t t l e p o s i t i o n . ( b ) B e f o r e t h e E v a p o r a t o r ( P o i n t 1 ) : T h e a b s o l u t e h u m i d i t y b e f o r e t h e f a n , H g , a n d a f t e r t h e f a n , H , , a r e t h e s a m e . F r o m H 1 a n d t h e a i r t e m p e r a t u r e a f t e r t h e f a n ( C u r v e 2 ) t h e s p e c i f i c v o l u m e , V 3 , a n d t h e e n t h a l p y , h , , b e f o r e t h e e v a p o r a t o r a r e d e t e r m i n e d . 1 ) - t n u A A B B C B m e e h i b f f i n i o o l e r r l I n e e e n t l r r t A h h O i e e u t t e t p e o a r t a e t r o r E R l v e e a h t 2 0 9 F i g u r e 4 . 7 D i a g r a m o f t h e b i n - c h i l l e r s y s t e m w i t h t h e p s y c h r o m e t r i c s t a t e p o i n t s n e e d e d t o m o d e l t h e c h i l l i n g u n i t . 2 1 0 ( c ) B e f o r e t h e R e h p a t e r ( P g i n t 2 ) : T h e c o l d a i r t e m p e r a t u r e , 1 3 , a f t e r t h e e v a p o r a t o r i s k n o w n ( C u r v e 3 ) . T w o c o n d i t i o n s m a y b e e n c o u n t e r e d : ( i ) W e t E v a p o r a t o r ; W h e n d e h u m i d i f i c a t i o n o c c u r s t h e a b s o l u t e h u m i d i t y a f t e r t h e e v a p o r a t o r , H 2 , . i s s m a l l e r t h a n I b e f o r e t h e e v a p o r a t o r , H 3 . I n t h i s c a s e t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c o l d a i r , R H § , . i s a s s u m e d t o b e 1 0 0 % . F r o m T 2 a n d R H 2 t h e a b s o l u t e h u m i d i t y , H z , t h e s p e c i f i c v o l u m e , V ) , a n d t h e e n t h a l p y , h i , a r e c a l c u l a t e d . ( i i ) D r y E v a p o r a t o r : W h e n t h e e v a p o r a t o r i s d r y , t h e a b s o l u t e h u m i d i t i e s o f t h e a i r b e f o r e a n d a f t e r t h e e v a p o r a t o r a r e e q u a l ( i . e . H 2 = H , ) . F r o m T 2 a n d H z , t h e s p e c i f i c v o l u m e , V } , a n d t h e e n t h a l p y , h , , a r e c a l c u l a t e d . i d ) A t t h e C h i l l e r O u t l e t ( P o i n t 3 ) : T h e r e h e a t e r a i r t e m p e r a t u r e , T 3 , i s c a l c u l a t e d b y a d d i n g t h e a m o u n t o f r e h e a t i n g ( C u r v e 4 ) t o t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e ( C u r v e 3 ) . T h e a b s o l u t e h u m i d i t y b e f o r e , H 2 , a n d a f t e r t h e r e h e a t e r , H 5 , ( a r e e q u a l . T h e s p e c i f i c v o l u m e , v 3 , t h e r e l a t i v e h u m i d i t y , R H 5 , . a n d t h e e n t h a l p y , h a , a t t h e ’ c h i l l e r o u t l e t a r e d e t e r m i n e d f r o m T 3 a n d H 3 . ( e ) A t t h e B i n I n l e t ( P o i n t 4 ) : I f t h e c o n n e c t i n g d u c t i s l o n g , t h e c o l d a i r m a y g a i n ( o r l o o s e ) h e a t b e t w e e n t h e c h i l l e r o u t l e t ( P o i n t 3 ) a n d t h e b i n i n l e t ( P o i n t 4 ) . B y s p e c i f y i n g a t e m p e r a t u r e i n c r e a s e ( o r 2 1 1 l o s s ) a c r o s s t h e d u c t f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f g r a i n , t h e b i n i n l e t t e m p e r a t u r e , 1 ; , c a n b e c a l c u l a t e d . T h e a b s o l u t e h u m i d i t y b e f o r e , H 3 , a n d a f t e r , H , , t h e d u c t d o e s n o t c h a n g e . F r o m T 4 a n d H , t h e s p e c i f i c v o l u m e , v , , a n d t h e r e l a t i v e h u m i d i t y , R H ; , ( a t t h e b i n i n l e t a r e d e t e r m i n e d . S i n c e t h e c h i l l e d a i r i n t o t h e b i n i s g e n e r a l l y l o w e r t h a n t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e , c o n d e n s a t i o n i n s i d e t h e d u c t i s u s u a l l y n o t a p r o b l e m . F r o m t h e e x p e r i m e n t a l p s y c h r o m e t r i c s t a t e p o i n t s a n d t h e c o m p r e s s o r c u r v e s ( e q u a t i o n s 4 . 2 7 - 4 . 3 1 ) , e x p r e s s i o n s f o r t h e o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t s o f t h e e v a p o r a t o r , c o n d e n s e r , a n d r e h e a t e r o f t h e c h i l l i n g u n i t a r e d e r i v e d . 4 . 2 . 2 . 2 . 2 E v a p o r a t o r H e a t T r a n s f e r C o e f f i c i e n t T o c a l c u l a t e v a l u e s o f t h e o v e r a l l w e t - e v a p o r a t o r h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t e q u a t i o n 4 . 2 3 i s s o l v e d f o r U m ; U 3 . q r : ‘ ( 4 . 3 2 ) T h e e v a p o r a t o r c a p a c i t i e s a r e c a l c u l a t e d f r o m t h e c o m p r e s s o r c u r v e ( e q u a t i o n 4 . 3 1 ) a s a f u n c t i o n o f t h e e x p e r i m e n t a l e v a p o r a t i n g a n d c o n d e n s i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e s . T h e e v a p o r a t o r s u r f a c e a r e a i s k n o w n . T h e L M H D v a l u e s a r e 2 1 2 c a l c u l a t e d f r o m e q u a t i o n 4 . 2 4 . T h e e n t h a l p i e s b e f o r e , h , , a n d a f t e r , h a , t h e e v a p o r a t o r a r e c a l c u l a t e d f r o m t h e p s y c h r o m e t r i c s t a t e p o i n t s . T h e f i c t i t i o u s e n t h a l p y h m i s c a l c u l a t e d f o r s a t u r a t e d a i r a t t h e e v a p o r a t i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e . T h e o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t f o r t h e w e t e v a p o r a t o r o f t h e g r a i n c h i l l e r c a n b e e x p r e s s e d a s a f u n c t i o n o f t h e a i r f l o w t h r o u g h t h e e v a p o r a t o r c o i l s . T h e f a c e v e l o c i t y a t t h e i n l e t t o t h e e v a p o r a t o r i s : ( 4 . 3 3 ) F i g u r e 4 . 8 s h o w s t h e v a l u e s o f t h e o v e r a l l w e t - e v a p o r a t o r h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t , c a l c u l a t e d f r o m e q u a t i o n 4 . 3 2 , v e r s u s t h e f a c e v e l o c i t y , c a l c u l a t e d f r o m e q u a t i o n 4 . 3 3 , f o r a r a n g e o f e x p e r i m e n t a l c o o l i n g l o a d s . F r o m a l i n e a r r e g r e s s i o n a n a l y s i s t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n w a s d e t e r m i n e d f r o m t h e d a t a ( P l o t - I T 1 9 8 7 ) : U £ ' = 1 3 . 0 + 1 . 4 1 v , . ( 4 . 3 4 ) A s t a t i s t i c a l a n a l y s i s y i e l d s a n F - v a l u e o f 3 2 . 9 1 , w h i c h i s s i g n i f i c a n t a t t h e 5 % c o n f i d e n c e l e v e l . T h e c o e f f i c i e n t o f d e t e r m i n a t i o n i s 0 . 6 9 . fl g k / J k ( / l l W l / W [ . r U l l l l L l l L l l l 2 1 3 N O I . . . O o m m u m w m m — r e g r e s s i o n ( d i d d 4 C F i g u r e 4 . 8 E x p e r i m e n t a l o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t s a n d c o r r e s p o n d i n g r e g r e s s i o n l i n e f o r t h e w e t e v a p o r a t o r a s a f u n c t i o n o f t h e f a c e v e l o c i t y . 2 1 4 F i g u r e 4 . 9 s h o w s t h e v a l u e s o f t h e o v e r a l l d r y - e v a p o r a t o r h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t , c a l c u l a t e d f r o m e q u a t i o n 4 . 2 5 a f t e r s o l v i n g f o r U , , ' v e r s u s t h e f a c e v e l o c i t y , c a l c u l a t e d f r o m e q u a t i o n 4 . 3 3 , f o r a r a n g e o f e x p e r i m e n t a l c o o l i n g l o a d s . F r o m t h e e x p e r i m e n t a l d a t a t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n w a s d e r i v e d f o r t h e d r y e v a p o r a t o r h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t ( P l o t - I T 1 9 8 7 ) : U , = 1 4 . 1 + 2 . 7 8 v , . ( 4 . 3 5 ) A s t a t i s t i c a l a n a l y s i s y i e l d s a n F - v a l u e o f 1 8 2 . 6 , w h i c h i s s i g n i f i c a n t a t t h e 5 % c o n f i d e n c e l e v e l . T h e c o e f f i c i e n t o f d e t e r m i n a t i o n i s 0 . 9 3 . 4 . 2 . 2 . 2 . 3 R e h e a t e r H e a t T r a n s f e r C o e f f i c i e n t T h e c a l c u l a t i o n o f t h e r e h e a t e r c a p a c i t y i n e q u a t i o n 4 . 2 1 r e q u i r e s k n o w l e d g e o f t h e o v e r a l l r e h e a t e r h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t . T h e a n a l y s i s o f t h e e x p e r i m e n t a l d a t a ( s e e F i g u r e 4 . 1 0 ) y i e l d e d t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n ( P l o t - I T 1 9 8 7 ) : U , = 1 5 . 4 + 2 . 7 3 v , . ( 4 . 3 6 ) ] 0 ' / W W [ : U 2 1 5 0 | l l l . 4 4 1 0 - F i g u r e 4 . 9 E x p e r i m e n t a l o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t s a n d c o r r e s p o n d i n g r e g r e s s i o n l i n e f o r t h e d r y e v a p o r a t o r a s a f u n c t i o n o f t h e f a c e v e l o c i t y . 2 1 6 0 | 0 . o o w u m n m m ‘ — r e g r e s s i o n F i g u r e 4 . 1 0 E x p e r i m e n t a l o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t a n d c o r r e s p o n d i n g r e g r e s s i o n l i n e f o r t h e r e h e a t e r a s a f u n c t i o n o f t h e f a c e v e l o c i t y . 2 1 7 T h e f a c e v e l o c i t y i n t o t h e r e h e a t e r i s : m e v z V 1 , . - 1 ; . ( 4 . 3 7 ) A s t a t i s t i c a l a n a l y s i s o f t h e l i n e a r r e g r e s s i o n y i e l d s a n F - v a l u e o f 2 1 8 . 8 , w h i c h i s s i g n i f i c a n t a t t h e 5 % c o n f i d e n c e l e v e l . T h e c o e f f i c i e n t o f d e t e r m i n a t i o n i s 0 . 9 3 . 4 . 2 . 2 . 2 . 4 C o n d e n s e r H e a t T r a n s f e r C o e f f i c i e n t T h e c a l c u l a t i o n o f t h e c o n d e n s e r c a p a c i t y i n e q u a t i o n 4 . 1 9 r e q u i r e s k n o w l e d g e o f t h e o v e r a l l c o n d e n s e r h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t . S i n c e t h e c o n d e n s e r f a n s p e e d i s f i x e d , t h e a i r v e l o c i t y t h r o u g h t h e c o n d e n s e r i s f i n i t e . T h u s , t h e o v e r a l l c o n d e n s e r h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t i s c o n s t a n t . T h e a n a l y s i s o f t h e p e r f o r m a n c e d a t a y i e l d e d t h e f o l l o w i n g v a l u e : U , = 2 7 . 8 W / m 2 / ° c ( 4 . 3 8 ) T h e f a c e v e l o c i t y i n t o t h e c o n d e n s e r i s : v , c = 2 . 2 5 m / s ( 4 . 3 9 ) 2 1 8 4 . 2 . 3 M o d e l l i n g t h e C h i l l e r R e f r i g e r a t i o n C y c l e B y f o r m u l a t i n g e x t e r n a l e n e r g y b a l a n c e s f o r t h e c o m p o n e n t s o f t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r , a n u m e r i c a l p r o c e d u r e c a n b e d e v e l o p e d t o s i m u l a t e t h e s t e a d y - s t a t e p e r f o r m a n c e u n d e r a n y a m b i e n t a n d g r a i n c o o l i n g l o a d . T h e o u t p u t f r o m t h e g r a i n c h i l l i n g m o d e l , i . e . t h e t e m p e r a t u r e , r e l a t i v e h u m i d i t y a n d f l o w r a t e o f t h e a i r , a r e t h e i n p u t s t o t h e c h i l l e d a e r a t i o n m o d e l . A d d i t i o n a l l y , t h e t o t a l p o w e r c o n s u m p t i o n a n d t h e o p e r a t i n g h o u r s o f t h e c h i l l e r a r e o f i n t e r e s t i n t h e a n a l y s i s o f t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s . T h e c h i l l e r e q u a t i o n s a n d p a r a m e t e r s , a n d t h e m o d e l i n p u t s a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e s 4 . 1 a n d 4 . 2 . T h e a l g o r i t h m o f t h e g r a i n c h i l l e r s i m u l a t i o n m o d e l d i f f e r e n t i a t e s b e t w e e n t h e t h r e e d i s t i n c t o p e r a t i n g m o d e s o f t h e c h i l l e r , i . e . m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n , m a x i m u m a i r f l o w , a n d e l e c t r i c a l h e a t i n g . E a c h w i l l b e d e s c r i b e d s e p a r a t e l y . 2 1 9 T a b l e 4 . 1 S u m m a r y o f t h e e q u a t i o n s n e e d e d t o f o r m u l a t e t h e g r a i n c h i l l e r s i m u l a t i o n m o d e l . I L A _ - 1 c h i n e : C o m p o n e n t _ _ > C o m p r e s s o r W 5 4 . 2 7 - 4 . 2 9 q ’ , 4 . 3 0 q ’ c 4 . 3 1 C o n d e n s e r q c ' 4 . 1 9 A T c 4 . 2 0 U c 4 . 3 8 R e h e a t e r 9 3 . 4 . 2 1 A T . 4 . 2 2 U n 4 . 3 6 E v a p o r a t o r ( w e t ) q ! 4 . 2 3 A h z 4 . 2 4 U “ 4 . 3 4 E v a p o r a t o r ( d r y ) q E 4 . 2 5 A T E 4 . 2 6 U E 4 . 3 5 2 2 0 T a b l e 4 . 2 S u m m a r y o f t h e c h i l l e r p a r a m e t e r s n e e d e d t o s o l v e t h e e q u a t i o n s i n T a b l e 4 . 1 . C h i l l e r P a r a m e t e r s S y m b o l E v a p o r a t i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e T . v C o n d e n s i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e I ; v A m b i e n t r e l a t i v e h u m i d i t y R H , - i C o n d e n s e r : S u r f a c e a r e a A c f F a c e a r e a A “ f F a c e v e l o c i t y V , c f I n l e t a i r t e m p e r a t u r e I ; 1 O u t l e t a i r t e m p e r a t u r e I ; v R e h e a t e r : S u r f a c e a r e a A , f F a c e A r e a A n f F a c e v e l o c i t y V “ I v I n l e t a i r t e m p e r a t u r e T z i O u t l e t a i r t e m p e r a t u r e T 3 i E v a p o r a t o r : S u r f a c e a r e a A g f F a c e a r e a A “ f F a c e v e l o c i t y V “ : v I n l e t a i r e n t h a l p y ( w e t ) h 1 v O u t l e t a i r e n t h a l p y ( w e t ) h 2 v F i c t i t i o u s a i r e n t h a l p y ( w e t ) h L R v I n l e t a i r t e m p e r a t u r e ( d r y ) T , v O u t l e t a i r t e m p e r a t u r e ( d r y ) T 2 v f - c h i l l e r - s p e c i f i c f i x e d d i m e n s i o n v - p e r f o r m a n c e - s p e c i f i c v a r y i n g d i m e n s i o n 1 - i n p u t a n d s e t - p o i n t p a r a m e t e r s 2 2 1 4 . 2 . 3 . 1 M a x i m u m R e f r i g e r a t i o n D u r i n g m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n t h e g r a i n c h i l l e r o p e r a t e s w i t h a w i d e - o p e n r e f r i g e r a t i o n v a l v e a n d a d j u s t s t h e a i r f l o w a c r o s s t h e e v a p o r a t o r t o m a t c h t h e n e e d e d c o o l i n g l o a d w i t h t h e a v a i l a b l e e v a p o r a t o r c a p a c i t y . T h e f o l l o w i n g a l g o r i t h m w a s d e v e l o p e d : ( 1 ) C a l c u l a t e t h e n e e d e d e v a p o r a t o r c a p a c i t y , q g n u m w , t o c h i l l a g i v e n a i r f l o w ; fi g ( i n k g / s ) , t o t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t , I } , f r o m t h e f o l l o w i n g e n e r g y b a l a n c e : g y m = m a ( h 1 - h 2 ) ( 4 . 4 0 ) ( 2 ) D e t e r m i n e w h e t h e r t h e e v a p o r a t o r i s w e t , o r d r y f r o m t h e p s y c h r o m e t r i c s t a t e p o i n t s ( 1 ) a n d ( 2 ) ( s e e F i g u r e 4 . 7 ) : ( a ) I f w e t : S o l v e e q u a t i o n 4 . 2 3 f o r t h e L M H D a s a f u n c t i o n o f q , n e e d e d ( e q . 4 . 4 0 ) : ' “ ~ ( 4 . 4 1 ) ( b ) I f d r y : S o l v e e q u a t i o n 4 . 2 5 f o r t h e L M T D a s a f u n c t i o n o f q B n e e d e d ( e q . 4 . 4 0 . ) : 2 2 2 A T . . $ 1 . 5 3 : ( 4 . 4 2 ) E E ( 3 ) C a l c u l a t e t h e e v a p o r a t i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e : ( 9 ) M L ; S o l v e e q u a t i o n 4 . 2 4 f o r t h e f i c t i t i o u s e n t h a l p y o f s a t u r a t e d m o i s t a i r a t t h e e v a p o r a t i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e : 1 2 , - h 2 e x p [ 2 5 1 $ ] E h = 8 , R [ 1 1 " 1 ' 2 2 ] 1 - e x p . 7 g r _ ( 4 . 4 3 ) E T h e e v a p o r a t i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e i s e q u a l t o t h e s a t u r a t e d m o i s t a i r t e m p e r a t u r e a n d c a n b e c a l c u l a t e d f r o m t h e s t e a m t a b l e s a s a f u n c t i o n o f t h e e n t h a l p y h m n . A l i n e a r r e g r e s s i o n a n a l y s i s o f t h e s t e a m t a b l e v a l u e s i n t h e r a n g e o f - 4 0 t o + 3 0 % : ( A S H R A E 1 9 8 1 ) y i e l d e d t h e f o l l o w i n g q u a d r a t i c e q u a t i o n ( P l o t - I T 1 9 8 7 ) : ( b ) I f d r y : T , = - 6 . 0 2 + 0 . 6 8 1 h s ' R - 0 . 0 0 4 1 8 h § , , , ( 4 . 4 4 ) S o l v e e q u a t i o n 4 . 2 6 f o r t h e r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e : ( 4 ) ( 5 ) ( a ) ( b ) ( c ) ( 6 ) ( 7 ) ( 8 ) 2 2 3 T g e x p . £ E ; E i - T T = t 1 ° - T e x p [ T 1 2 1 ( 4 . 4 5 ) F o r a g i v e n c o n d e n s i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e , T ; , a n d t h e c a l c u l a t e d e v a p o r a t i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e ( e q . 4 . 4 4 o r 4 . 4 5 ) , d e t e r m i n e t h e c o m p r e s s o r c u r v e e v a p o r a t i n g c a p a c i t y , q " E ( e q . 4 . 3 0 ) . C o m p a r e q ’ E t o q B a n d “ , ( e q . 4 . 4 0 ) u s i n g t h e f a l s e p o s i t i o n r o o t f i n d i n g m e t h o d w i t h b r a c k e t i n g a n d a t o l e r a n c e o f 0 . 0 1 ° C o n T , ( P r e s s e t a l . 1 9 8 5 ) : I f q E n e e d e d i s g r e a t e r t h a n q ' g , t h e c o n d e n s i n g t e m p e r a t u r e , T c , i s t o o h i g h . R e d u c e T ; a n d g o b a c k t o S t e p ( 4 ) . I f q E n e e d e d i s l e s s t h a n q ’ E , t h e c o n d e n s i n g t e m p e r a t u r e , T c , i s t o o l o w . I n c r e a s e T ; a n d g o b a c k t o S t e p ( 4 ) . I f q E n e e d e d i s e q u a l t o q ’ E , t h e a c t u a l c o n d e n s i n g , T c , a n d e v a p o r a t i n g , T ; , r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e s h a v e b e e n f o u n d . F o r T c a n d T , c a l c u l a t e t h e c o m p r e s s o r p o w e r , W p ( e q n s . 4 . 2 7 - 4 . 2 9 ) . D e t e r m i n e t h e t o t a l c o n d e n s i n g c a p a c i t y n e e d e d i n t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e , q ’ C ( e q . 4 . 3 1 ) . C a l c u l a t e t h e t o t a l c o n d e n s i n g c a p a c i t y a v a i l a b l e i n t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e o f t h e g r a i n c h i l l e r : ( l a = q g + q c ( 4 . 4 6 ) ( 9 ) 2 2 4 a v a i l a b l e T h e c o n d e n s i n g c a p a c i t y o f t h e r e h e a t e r i s c a l c u l a t e d f r o m e q u a t i o n 4 . 2 1 , a n d t h e c a p a c i t y o f t h e c o n d e n s e r f r o m e q u a t i o n 4 . 1 9 . H o w e v e r , t h e L M T D o f t h e c o n d e n s e r d e p e n d s o n t h e o u t l e t a i r t e m p e r a t u r e f r o m t h e c o n d e n s e r ( s e e e q . 4 . 2 0 ) , w h i c h i s u n k n o w n . T h e o u t l e t a i r t e m p e r a t u r e c a n b e s o l v e d f o r i t e r a t i v e l y f r o m t h e f o l l o w i n g e n e r g y b a l a n c e o n t h e c o n d e n s e r : U ; A C A T C = 1 1 1 , 3 1 1 , 1 1 3 ( 4 . 4 7 ) T h e t w o u n k n o w n s a r e A T ; a n d h o . T h e o u t l e t a i r t e m p e r a t u r e i s c a l c u l a t e d u s i n g t h e f a l s e p o s i t i o n r o o t f i n d i n g m e t h o d u s i n g b r a c k e t i n g a n d a t o l e r a n c e o f C L C H ° C ( P r e s s e t a l . 1 9 8 5 ) . T h e m a s s f l o w r a t e o f t h e a i r , m m , a c r o s s t h e c o n d e n s e r i s : m = = e ( 4 . 4 8 ) C o m p a r e q C “ u m , “ ( e q . 4 . 4 6 ) a n d q ’ C ( e q . 4 . 3 1 ) u s i n g t h e f a l s e p o s i t i o n r o o t f i n d i n g m e t h o d w i t h b r a c k e t i n g a n d a t o l e r a n c e o f 1 0 n P / h o n t h e a i r f l o w r a t e ( P r e s s e t a l . 1 9 8 5 ) : ( a ) I f q c a v a i l a b l e i s g r e a t e r t h a n q ' c , i n c r e a s e t h e a i r f l o w a c r o s s t h e e v a p o r a t o r s i n c e e x c e s s r e f r i g e r a t i o n 2 2 5 c a p a c i t y i s a v a i l a b l e , a n d g o b a c k t o S t e p ( 1 ) , o r g o t o S t e p ( 1 0 ) i f t h e m a x i m u m a i r f l o w i s r e a c h e d . ( b ) I f q c “ m u m , i s l e s s t h a n q ’ c , r e d u c e t h e a i r f l o w a c r o s s t h e e v a p o r a t o r s i n c e t h e r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y i s i n s u f f i c i e n t , a n d g o b a c k t o S t e p ( 1 ) , o r g o t o S t e p ( 1 0 ) i f t h e m i n i m u m a i r f l o w i s r e a c h e d . ( c ) I f q c , w ¢ u m ; i s e q u a l t o q ’ c , t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e i s b a l a n c e d a n d t h e a i r f l o w i n t o t h e b i n i s f o u n d f o r t h e t i m e i n t e r v a l . ( 1 0 ) F o r a n a i r f l o w r a t e o u t s i d e t h e m i n i m u m a n d m a x i m u m a i r f l o w r a n g e ( s e e S e c t i o n 4 . 3 b e l o w ) : ( a ) I f t h e m i n i m u m a i r f l o w r a t e i s u n d e r s t e p p e d , t h e c h i l l e r i s s h u t - o f f , a n d t h e a i r f l o w i n t o t h e b i n i s z e r o . ( b ) I f t h e m a x i m u m a i r f l o w r a t e i s o v e r s t e p p e d , t h e c h i l l e r r e f r i g e r a t i o n c y c l e f o r t h e t i m e i n t e r v a l h a s t o b e a n a l y z e d i n t h e m a x i m u m a i r f l o w o p e r a t i n g r a n g e . 4 . 2 . 3 . 2 M a x i m u m A i r f l o w I n t h e m a x i m u m a i r f l o w r a n g e t h e g r a i n c h i l l e r o p e r a t e s w i t h a w i d e - o p e n f a n t h r o t t l e a n d a d j u s t s t h e r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y t o m a t c h t h e c o o l i n g l o a d t o t h e a v a i l a b l e e v a p o r a t o r c a p a c i t y . 2 2 6 T h e r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y i s c o n t r o l l e d b y t h r o t t l i n g t h e r e f r i g e r a n t f l o w . T o p r e v e n t t h e c o n d e n s i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e f r o m d r o p p i n g t o o l o w a n d t o m a i n t a i n a d e q u a t e p r e s s u r e , t h e c o n d e n s i n g t e m p e r a t u r e i n t h e K K 1 4 0 i s k e p t a t a m i n i m u m t e m p e r a t u r e ( T e a m ) u s i n g a h o t g a s l o o p ( S u l z e r - E s c h e r W y s s 1 9 9 1 ) . I n a s i m i l a r m a n n e r , t h e e v a p o r a t i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e i s a r t i f i c i a l l y r a i s e d , a n d n o t a l l o w e d t o d r o p b e l o w a c e r t a i n m i n i m u m t e m p e r a t u r e ( T , m m ) . T h e v a l u e s o f T c m i n a n d T 6 m i n f o r t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r m o d e l a r e s e t t o 3 9 ° C a n d - 2 2 . 5 ° C , r e s p e c t i v e l y . T h e f o l l o w i n g a l g o r i t h m i s e m p l o y e d : S t e p s ( 1 ) a n d ( 2 ) a r e t h e s a m e a s f o r t h e m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n a l g o r i t h m , e x c e p t t h e c a l c u l a t i o n s a r e a l w a y s m a d e a t t h e m a x i m u m a i r f l o w r a t e . ( 3 ) S e t T ; e q u a l t o T e a m . ( 4 ) C a l c u l a t e T e a s a f u n c t i o n o f T C a n d q 8 n e e d e d f r o m t h e c o m p r e s s o r c u r v e s ( e q . 4 . 3 0 ) u s i n g t h e f a l s e p o s i t i o n r o o t f i n d i n g m e t h o d w i t h b r a c k e t i n g a n d a t o l e r a n c e o f 0 . 0 1 5 C o n T ; ( P r e s s e t a l . 1 9 8 5 ) . I f T ; i s l e s s t h a n T e m m , s h u t - o f f t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e a n d t r y e l e c t r i c a l h e a t i n g o f t h e a i r t o m a i n t a i n t h e t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t a t t h e c h i l l e r o u t l e t , T ; ( s e e S e c t i o n 4 . 2 . 3 . 3 b e l o w ) . ( 5 ) F o r T ; a n d T ; c a l c u l a t e t h e c o m p r e s s o r p o w e r , W ; ( e q n s . 2 2 7 4 . 2 7 - 4 . 2 9 ) . ( 6 ) C a l c u l a t e t h e t o t a l c o n d e n s i n g c a p a c i t y a v a i l a b l e i n t h e r e f r i g e r a n t c y c l e s i m i l a r l y t o S t e p ( 8 ) i n S e c t i o n 4 . 2 . 3 . 1 ( t h e n e e d e d a n d a v a i l a b l e e v a p o r a t i n g c a p a c i t i e s a r e t h e s a m e i n t h i s c a s e ) . T h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e i s n o w b a l a n c e d . 4 . 2 . 3 . 3 E l e c t r i c a l H e a t i n g C e r t a i n a m b i e n t c o n d i t i o n s d o n o t r e q u i r e t h e b i n i n l e t a i r c o n d i t i o n s t o b e m a i n t a i n e d b y t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e . T h i s o c c u r s w h e n t h e c o l d a i r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t , T ; , i s h i g h e r t h a n t h e t e m p e r a t u r e o f t h e a i r a f t e r t h e f a n , T 5 , o r t h e m i n i m u m e v a p o r a t i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e i s u n d e r s t e p p e d . I n t h e K K 1 4 0 c h i l l i n g u n i t , t h r e e b u i l t - i n 2 - k W h e a t i n g s t a g e s a r e a v a i l a b l e i n t h e r e h e a t e r t o m a i n t a i n t h e a i r t e m p e r a t u r e a t t h e s e t - p o i n t , T 3 . T h e f o l l o w i n g a l g o r i t h m i s u s e d : ( 1 ) C a l c u l a t e t h e n e e d e d e l e c t r i c a l r e h e a t i n g c a p a c i t y a t t h e g i v e n a i r f l o w : g e l . “ = m a ( h 3 - h 2 ) ( 4 0 4 9 ) ( 2 ) C h e c k t h e a v a i l a b l e r e h e a t i n g c a p a c i t y : ( a ) ( b ) ( 3 ) ( a ) ( b ) 2 2 8 I f g “ “ , 6 “ , i s l a r g e r t h a n q e l m ( i . e . q e l m = 6 k W f o r t h e K K 1 4 0 ) , r e d u c e t h e a i r f l o w , m ; , u n t i l t h e r e h e a t e r i s b a l a n c e d . I f t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e d r o p s t o o . l o w f o r t h e m a x i m u m e l e c t r i c a l h e a t i n g c a p a c i t y a n d t h e a i r f l o w i s m i n i m i z e d , t h e c o n t r o l l e r s h u t s - o f f t h e c h i l l e r a n d t h e a i r f l o w r a t e i s z e r o f o r t h e t i m e i n t e r v a l . I f q , l n e e d e d f a l l s b e l o w t h e f i r s t , o r b e t w e e n t h e f i r s t a n d s e c o n d , o r b e t w e e n t h e s e c o n d a n d t h i r d h e a t i n g s t a g e s , c a l c u l a t e t h e a l l o w a b l e a i r f l o w r a t e a s a f u n c t i o n o f t h e a v e r a g e e l e c t r i c a l h e a t i n g c a p a c i t y b e t w e e n t w o s t a g e s ( e . g . q , 1 m m = 3 k W i f q , l m e d “ , f a l l s b e t w e e n t h e f i r s t a n d s e c o n d h e a t i n g s t a g e s ) : n " : = " " ' ( 4 . 5 0 ) C h e c k t h e a i r f l o w r a t e : I f fi n i s l e s s t h a n t h e m i n i m u m a i r f l o w r a t e , t h e c o n t r o l l e r s h u t s - o f f t h e c h i l l e r a n d t h e a i r f l o w r a t e i s s e t t o z e r o . I f f ; i s g r e a t e r t h a n t h e m a x i m u m a i r f l o w r a t e , r e s e t fi g t o t h e m a x i m u m v a l u e a n d a s s u m e t h a t t h e e l e c t r i c a l h e a t e r s w i l l c y c l e o n a n d o f f t o m a i n t a i n T 3 . 2 2 9 4 . 3 C o u p l i n g t h e G r a i n C h i l l e r a n d A e r a t i o n M o d e l s T h e g r a i n c h i l l e r o p e r a t e s w i t h i n a c e r t a i n a i r f l o w r a n g e . T h e m i n i m u m a i r f l o w o c c u r s a t a f u l l y " c l o s e d " f a n t h r o t t l e . T h e " c l o s e d " p o s i t i o n i s n o t o n e o f z e r o a i r f l o w b u t r a t h e r w h e n t h e a i r f l a p a l l o w s 1 5 - 3 0 p e r c e n t o f t h e m a x i m u m a i r f l o w t o p a s s ( f o r t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r m o d e l a v a l u e o f 2 5 % i s u s e d ) . T h i s i s a s a f e t y p r e c a u t i o n t o p r e v e n t t h e f a n f r o m c h o k i n g o f f t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e a n d f r o m o v e r l o a d i n g t h e f a n m o t o r . I f t h e m i n i m u m a i r f l o w i s t o o h i g h f o r t h e e v a p o r a t i v e c o o l i n g c a p a c i t y , t h e c h i l l e r c o n t r o l l e r s h u t s - o f f t h e s y s t e m a u t o m a t i c a l l y w i t h i n a f e w m i n u t e s . T h e m a x i m u m a i r f l o w o c c u r s a t f u l l y o p e n f a n t h r o t t l e a n d i s d e t e r m i n e d b y t h e b i n - c h i l l e r o p e r a t i n g p o i n t . A s t h e c e n t r i f u g a l f a n f o r c e s a i r t h r o u g h t h e c h i l l i n g u n i t i n t o t h e S t o r a g e b i n a n d t h r o u g h t h e g r a i n , r e s i s t a n c e t o t h e a i r f l o w ( i . e . p r e s s u r e d r o p ) d e v e l o p s a s a r e s u l t o f f r i c t i o n a n d t u r b u l e n c e . T h e p r e s s u r e d r o p t h r o u g h g r a i n d e p e n d s o n t h e r a t e o f a i r f l o w , s u r f a c e a n d s h a p e o f t h e g r a i n , p o r o s i t y o f t h e g r a i n b u l k , a n d t h e d e p t h o f t h e p i l e ( B r o o k e r e t a l . 1 9 9 2 ) . I n a d d i t i o n t o t h e p r e s s u r e d r o p t h r o u g h t h e g r a i n , p r e s s u r e d r o p o c c u r s i n t h e p e r f o r a t e d b i n f l o o r , a n d i n t h e 2 3 0 e x p a n s i o n o f t h e a i r f r o m t h e d u c t i n t o t h e b i n . I n t h i s s t u d y , t h e s e a d d i t i o n a l l o s s e s a r e a s s u m e d t o a d d 2 0 % t o t h e t o t a l p r e s s u r e d r o p . T h e p r e s s u r e d r o p i n t h e c h i l l i n g u n i t i n c l u d e s t h e r e s i s t a n c e o f t h e d u c t c o n n e c t i n g t h e c h i l l e r a n d t h e b i n , t h e r e h e a t e r , t h e e v a p o r a t o r , t h e t h r o t t l e c o n t r o l l i n g t h e a i r f l o w a c r o s s t h e e v a p o r a t o r , a n d t h e f i l t e r s c r e e n b e f o r e t h e c e n t r i f u g a l f a n . T h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r u s e d i n t h i s s t u d y a d d e d 1 , 2 5 0 P a o f p r e s s u r e d r o p a t a f u l l y o p e n t h r o t t l e , a n d 2 0 0 P a a t a " c l o s e d " t h r o t t l e t o t h e t o t a l p r e s s u r e d r o p o f t h e s y s t e m . F r o m t h e p r e s s u r e d r o p t h r o u g h t h e g r a i n a n d t h e a d d i t i o n a l p r e s s u r e l o s s e s , a s y s t e m c u r v e o f t h e s t a t i c p r e s s u r e a s a f u n c t i o n o f t h e a i r f l o w c a n b e e s t a b l i s h e d . F i g u r e 4 . 1 1 i s t h e o p e n - t h r o t t l e f a n c u r v e ( C u r v e 1 ) o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r . [ F o r c o n f i d e n t i a l i t y r e a s o n s t h e u n i t s a r e o m i t t e d . ) W h e n p l o t t e d o n t h e s a m e d i a g r a m , t h e i n t e r s e c t i o n o f t h e s y s t e m c u r v e a n d t h e f a n c u r v e y i e l d s t h e o p e r a t i n g p o i n t f o r t h e c o m b i n e d b i n - c h i l l e r s y s t e m a t f u l l t h r o t t l e . T h e f o l l o w i n g a l g o r i t h m w a s i m p l e m e n t e d t o d e t e r m i n e t h e o p e r a t i n g p o i n t i n t h e c h i l l e r m o d e l ( B r o o k e r e t a l . 1 9 9 2 ) : ( 1 ) L e t A P b e o n e - h a l f o f t h e u p p e r f a n p r e s s u r e l i m i t . 2 3 1 A P 0 r F i g u r e 4 . 1 1 O p e n - t h r o t t l e f a n c u r v e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r , f a n p o w e r c o n s u m p t i o n , a n d h e a t i n g o f t h e a i r b y t h e f a n ( S u l z e r - E s c h e r W y s s 1 9 9 1 ) . Q c = 3 6 0 0 4 m n e x p t a + b l n ( A P ’ ) + c ( l n ( A P ’ ) ] 2 ( 4 . 5 2 ) 2 3 2 ( 2 ) C a l c u l a t e t h e a i r f l o w , Q F ( i n m 3 / h ) , f r o m t h e f a n c u r v e f o r A P . ( 3 ) D e t e r m i n e t h e p r e s s u r e d r o p t h r o u g h t h e p i l e a s : A P ’ s i p ( 4 . 5 1 ) L ( 4 ) C a l c u l a t e t h e a i r f l o w t h r o u g h t h e g r a i n , Q G , ( a s a f u n c t i o n o f A P ’ a n d t h e b i n s u r f a c e a r e a , A m m ( i n 2 m fi ( B r o o k e r e t a l . 1 9 9 2 ) : T h e v a l u e s o f c o e f f i c i e n t s a , b , a n d c f o r c o r n a n d w h e a t a r e ( B r o o k e r e t a l . 1 9 9 2 ) : a b c I C o r n - 6 . 5 5 1 . 0 1 - 0 . 0 3 2 5 W h e a t H - 8 . 0 5 1 . 0 6 - 0 . 0 1 8 4 " ( 5 ) C o m p a r e Q P a n d Q ; ( a t o l e r a n c e o f 1 0 0 P a i s u s e d o n A P ) : ( a ) I f Q G . i s l e s s t h a n Q F , i n c r e a s e A P , a n d g o b a c k t o S t e p ( 2 ) . ( b ) I f Q G i s g r e a t e r t h a n Q F , d e c r e a s e A P , a n d g o b a c k t o S t e p ( 2 ) . ( c ) I f Q G ; i s w i t h i n a s p e c i f i e d t o l e r a n c e o f Q F ( i . e . 1 0 2 3 3 n P / h i s u s e d ) , t h e o p e r a t i n g p o i n t o f t h e b i n - c h i l l e r s y s t e m i n t e r m s o f a i r f l o w a n d p r e s s u r e d r o p i s f o u n d . S i n c e t h e a i r f l o w t h r o u g h t h e c h i l l e r a n d i n t o t h e b i n c h a n g e s a s a f u n c t i o n o f t h e c o o l i n g l o a d , t h e p r e s s u r e d r o p t h r o u g h t h e p i l e a t a n y t i m e i s c a l c u l a t e d f r o m t h e f o l l o w i n g g r a i n - s p e c i f i c e q u a t i o n ( A S A E 1 9 9 1 ) : A P . a v } 4 5 3 " L ' l n T ' H b V . ) ( ° ) T h e c o e f f i c i e n t s a a n d b f o r c o r n a n d w h e a t a r e ( A S A E 1 9 9 1 ) : h a b C o r n 2 0 , 7 0 0 3 0 . 4 W h e a t fl 2 7 , 0 0 0 8 . 7 7 F i g u r e 4 . 1 1 a l s o c o n t a i n s a r e l a t i o n s h i p f o r t h e e l e c t r i c a l p o w e r a b s o r b e d b y t h e f a n ( C u r v e 2 ) , a n d t h e h e a t i n g o f t h e a m b i e n t a i r d u e t o t h e c o l d - a i r f a n ( C u r v e 3 ) . T h e e q u a t i o n f o r t h e f a n p o w e r c o n s u m p t i o n f r o m a r e g r e s s i o n a n a l y s i s i s ( P l o t - I T 1 9 8 7 ) : w p = 2 3 . 8 + 0 . 0 0 7 4 3 0 , ( 4 . 5 4 ) T h e c o e f f i c i e n t o f d e t e r m i n a t i o n o f e q u a t i o n 4 . 5 4 i s 0 . 9 7 . 2 3 4 T h e t e m p e r a t u r e i n c r e a s e o f t h e a m b i e n t a i r d u e t o t h e f a n f r o m T A t o T 1 i s c a l c u l a t e d i n t h e m o d e l b y i n t e r p o l a t i o n o f t h e d a t a p o i n t s i n F i g u r e 4 . 1 1 . 4 . 4 S t o r a g e o f C h i l l e d C e r e a l G r a i n s T h e p h y s i c a l , b i o l o g i c a l , a n d o p e r a t i o n a l c o n s i d e r a t i o n s o f m a i n t a i n i n g q u a l i t y d u r i n g t h e s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s w e r e d i s c u s s e d i n d e t a i l i n C h a p t e r s 1 a n d 3 . P r o p e r m a n a g i n g o f a c h i l l e d g r a i n s t o r a g e f a c i l i t y r e q u i r e s t h e s p e c i f i c a t i o n o f t h e l e n g t h a n d f r e q u e n c y o f t h e c h i l l i n g t r e a t m e n t s d u r i n g t h e s t o r a g e p e r i o d , a n d a k n o w l e d g e o f t h e r e q u i r e d s t o r a g e c o n d i t i o n s o f t h e g r a i n , i . e . t h e g r a i n t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t . I n o r d e r t o d e t e r m i n e t h e p r o p e r c h i l l i n g t r e a t m e n t s a n d t h e o p t i m u m s t o r a g e c o n d i t i o n s , a m a t h e m a t i c a l m o d e l o f t h e t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e g r a i n i n t h e s t o r a g e b i n i s n e c e s s a r y . T h e l i t e r a t u r e o n t h e m o d e l l i n g o f b u l k - s t o r e d g r a i n i s e x t e n s i v e . T h e r e l e v a n t i n f o r m a t i o n i s c o n s i d e r e d b r i e f l y . 2 3 5 4 . 4 . 1 A p p r o a c h e s t o S t o r a g e M o d e l l i n g T h e t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t c h a n g e s o c c u r r i n g i n a b i n c o n t a i n i n g n o n - v e n t i l a t e d g r a i n a r e d u e t o ( 1 ) c o n d u c t i o n h e a t t r a n s f e r , ( 2 ) n a t u r a l c o n v e c t i o n h e a t a n d m a s s t r a n s f e r , a n d ( 3 ) i n t e r s t i t i a l m o i s t u r e d i f f u s i o n . I n t e r s t i t i a l m o i s t u r e d i f f u s i o n b a s e d o n F i c k ’ s l a w w a s u s e d b y P i x t o n a n d G r i f f i t h ( 1 9 7 1 ) , a n d T h o r p e ( 1 9 8 1 ) i n o n e d i m e n s i o n , a n d O b a l d o e t a l . ( 1 9 8 9 ) i n t w o d i m e n s i o n s t o p r e d i c t t h e m o i s t u r e m o v e m e n t t h r o u g h b u l k g r a i n . M D i s t u r e c h a n g e s d u e t o d i f f u s i o n w e r e f o u n d t o b e e x t r e m e l y s l o w ( P i x t o n a n d G r i f f i t h s 1 9 7 1 ) . O b a l d o e t a l . ( 1 9 8 9 ) n o t e d v e r y l i t t l e e v i d e n c e o f m o i s t u r e m i g r a t i o n d u r i n g t h e s u m m e r a n d e a r l y f a l l i n t h e b u l k o f 5 8 . 5 t o n n e s o f c o r n s t o r e d a t 1 4 p e r c e n t m o i s t u r e c o n t e n t ( w . b . ) i n a s t e e l b i n u n d e r K a n s a s c o n d i t i o n s . T h e c h a n g e o f m o i s t u r e w a s m o s t p r o n o u n c e d a t t h e t o p g r a i n s u r f a c e . S i m i l a r f i e l d r e s u l t s w e r e r e p o r t e d b y B u s c h e r m o l e e t a l . ( 1 9 8 9 ) f o r l o w m o i s t u r e c o n t e n t g r a i n s t o r e d u n d e r S o u t h e a s t e r n U . S . c o n d i t i o n s . S i n c e t h e t i m e - c o n s t a n t o f t h e m o i s t u r e m i g r a t i o n p r o c e s s i s s m a l l a t l o w g r a i n t e m p e r a t u r e s a n d m o i s t u r e c o n t e n t s ( T h o r p e 1 9 8 1 ) , i t s s i g n i f i c a n c e i s a s s u m e d t o b e n e g l i g i b l e i n d e t e r m i n i n g t h e r e c h i l l i n g f r e q u e n c y f o r a c h i l l e d g r a i n s t o r a g e s y s t e m , i . e . s t o r a g e o f g r a i n a t l o w t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t . 2 3 6 T h e b a s i c l a w s o f h e a t , m o i s t u r e , a n d m o m e n t u m t r a n s f e r i n h y g r o s c o p i c p o r o u s m e d i a w e r e e m p l o y e d b y B e u k e m a e t a l . ( 1 9 8 3 ) i n t h r e e d i m e n s i o n s , a n d b y T a n a k a a n d Y o s h i d a ( 1 9 8 4 ) , N g u y e n ( 1 9 8 7 ) a n d S m i t h a n d S o k h a n s a n j ( 1 9 9 0 ) i n t w o d i m e n s i o n s . B e u k e m a e t a l . ( 1 9 8 3 ) r e d u c e d t h e g o v e r n i n g e q u a t i o n s t o o n e p a r a b o l i c a n d o n e e l l i p t i c d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n . N a t u r a l c o n v e c t i o n i n c r e a s e d t h e r a t e o f h e a t f l o w c o m p a r e d t o c o n d u c t i o n b y c h a n g i n g t h e a v e r a g e b u l k t e m p e r a t u r e a n d m o v i n g t h e m a x i m u m a w a y f r o m t h e c o r e c e n t e r . N g u y e n ( 1 9 8 7 ) s o l v e d t h e e n t i r e s e t o f t r a n s f e r e q u a t i o n s n u m e r i c a l l y . H e e s t a b l i s h e d a i r f l o w p a t t e r n s , a n d t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e d i s t r i b u t i o n s i n r e c t a n g u l a r s t o r a g e b i n s w i t h a n d w i t h o u t h e a d s p a c e . U s i n g a n a p p r o x i m a t e m o d e l b y a s s u m i n g t h e m o i s t u r e f l o w r a t e n e g l i g i b l e , S m i t h a n d S o k h a n s a n j ( 1 9 9 0 ) f o u n d n a t u r a l c o n v e c t i o n t o i n f l u e n c e h e a t t r a n s f e r s i g n i f i c a n t l y i n t h e p r e s e n c e o f m o i s t u r e m o v e m e n t , i f t h e r e s i s t a n c e t o a i r f l o w i s l o w e n o u g h , a n d i f t h e r a d i u s a n d h e i g h t o f t h e s t o r a g e b i n a r e a p p r o x i m a t e l y e q u a l . T h e m u l t i - d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n m o d e l s f o r t h e t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t d i s t r i b u t i o n s i n b u l k g r a i n d u e t o c o n v e c t i o n a p p e a r m o s t p r e c i s e . H o w e v e r , d u e t o t h e i r c o m p l e x i t y , t h e y r e q u i r e c o n s i d e r a b l e c o m p u t a t i o n a l t i m e ( N g u y e n 1 9 8 7 ) . M u i r e t a l . ( 1 9 8 0 ) n o t e d t h a t m o d e l l i n g n a t u r a l c o n v e c t i o n i n c r e a s e s t h e c o m p u t a t i o n a l t i m e b y a f a c t o r o f 2 5 c o m p a r e d t o a t w o - 2 3 7 d i m e n s i o n a l c o n d u c t i o n m o d e l . S i n c e t h e c h i l l e d s t o r a g e o f b u l k g r a i n i s p r a c t i c e d o v e r l o n g s t o r a g e p e r i o d s , o n t h e o r d e r o f 6 t o 1 2 m o n t h s o r m o r e , t h e n a t u r a l c o n v e c t i o n m o d e l a p p r o a c h i s n o t u s e d i n t h i s s t u d y f o r t h e s i m u l a t i o n o f t h e c h i l l e d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s . T h e c o n d u c t i o n h e a t t r a n s f e r i n c y l i n d r i c a l g r a i n b i n s h a s b e e n m o d e l l e d o n e - d i m e n s i o n a l l y w i t h o n e d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n b y Y a c i u k e t a l . ( 1 9 7 5 ) , b y M u i r e t a l . ( 1 9 8 0 ) i n t w o d i m e n s i o n s , a n d b y A l a g u s u n d a r a m e t a l . ( 1 9 9 0 a , 1 9 9 0 b ) i n t h r e e d i m e n s i o n s . O n l y t h e t e m p e r a t u r e s w e r e s i m u l a t e d . Y a c i u k e t a l . ( 1 9 7 5 ) i n v e s t i g a t e d t h e i n f l u e n c e o f t h e t h e r m a l g r a i n p r o p e r t i e s , i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e , a m b i e n t a i r t e m p e r a t u r e , w i n d v e l o c i t y , b i n d i a m e t e r , a n d b i n - w a l l m a t e r i a l o n g r a i n s t o r e d u n d e r C a n a d i a n P r a i r i e c o n d i t i o n s . M u i r e t a l . ( 1 9 8 0 ) m o d e l l e d c o n d u c t i v e h e a t t r a n s f e r i n b o t h t h e r a d i a l a n d v e r t i c a l d i r e c t i o n s o f c y l i n d r i c a l g r a i n s t o r a g e b i n s ; h e a t g e n e r a t i o n i n t h e g r a i n b u l k w a s c o n s i d e r e d n e g l i g i b l e . T h e M u i r m o d e l w a s v e r i f i e d w i t h e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s f o r r a p e s e e d a n d b a r l e y , a n d p r e d i c t s t h e e x p e r i m e n t a l g r a i n t e m p e r a t u r e s t o w i t h i n 2 % : . A t d i a m e t e r - t o - h e i g h t r a t i o s o f 0 . 5 o r l e s s t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e o n e - a n d t w o - d i m e n s i o n a l c o n d u c t i o n m o d e l s i s n e g l i g i b l e ; f o r r a t i o s g r e a t e r t h a n 1 . 2 t h e d i f f e r e n c e i s m o r e t h a n 2 ° C . I i i - i . 2 3 8 T e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n s i n t h e r a d i a l , v e r t i c a l a n d c i r c u m f e r e n t i a l d i r e c t i o n s o f a c y l i n d r i c a l g r a i n s t o r a g e b i n w e r e s i m u l a t e d w i t h b o t h a f i n i t e d i f f e r e n c e a n d a f i n i t e e l e m e n t c o n d u c t i o n m o d e l b y A l a g u s u n d a r a m e t a l . ( 1 9 9 0 a a n d 1 9 9 0 b ) . T h e t e m p e r a t u r e s p r e d i c t e d b y f i n i t e d i f f e r e n c e v e r s u s f i n i t e e l e m e n t t e c h n i q u e s w e r e n e a r l y i d e n t i c a l . T h e t h r e e - d i m e n s i o n a l m o d e l s p r e d i c t t e m p e r a t u r e s t h a t a g r e e w e l l w i t h t h e m e a s u r e d g r a i n t e m p e r a t u r e s i n a b i n o f r a p e s e e d o v e r a 4 1 - m o n t h s t o r a g e p e r i o d . T e m p e r a t u r e s f o r t h e n o r t h - a n d s o u t h - f a c i n g a r e a s o f t h e b i n a r e d i s t i n c t l y d i f f e r e n t , a n d c a n n o t b e p r e d i c t e d w i t h a t w o - d i m e n s i o n a l m o d e l . T h e g r a i n t e m p e r a t u r e s i n t h e s o u t h - f a c i n g h a l f o f t h e b i n f o r t h r e e - d i m e n s i o n a l c o n d u c t i o n a r e u p t o 5 ° C h i g h e r t h a n t h o s e c a l c u l a t e d w i t h t h e t w o - d i m e n s i o n a l m o d e l . H o w e v e r , t h e d i f f e r e n c e d e c r e a s e s w i t h a n i n c r e a s e i n t h e d i a m e t e r - t o - h e i g h t r a t i o o f t h e g r a i n b u l k . A t r a t i o s a b o v e 1 . 0 t h e t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e i s l e s s t h a n 3 % : . O n t h e b a s i s o f t h e a b o v e r e v i e w , i t w a s c o n c l u d e d t h a t t h e c h i l l e d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s c a n b e m o d e l l e d a d e q u a t e l y b y h e a t c o n d u c t i o n o n l y . S i n c e t h e s t o r a g e t e m p e r a t u r e s a r e l o w , m o i s t u r e m i g r a t i o n i s s m a l l , a n d t h u s t h e e f f e c t o f n a t u r a l c o n v e c t i o n c u r r e n t s o n t h e t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e p r o f i l e s d u r i n g t h e s t o r a g e o f c h i l l e d g r a i n s i s n e g l i g i b l e . 2 3 9 T h e a d d i t i o n a l c o m p l e x i t y o f t h e n a t u r a l c o n v e c t i o n e q u a t i o n s d o e s n o t i m p r o v e t h e a c c u r a c y o f a c o n d u c t i o n m o d e l s i g n i f i c a n t l y a t l o w g r a i n t e m p e r a t u r e s a n d m o i s t u r e c o n t e n t s . I n d e t e r m i n i n g t h e f r e q u e n c y o f r e c h i l l i n g , t h e t e m p e r a t u r e s i n t h e s o u t h - f a c i n g h a l f o f a c y l i n d r i c a l g r a i n b i n a r e c r i t i c a l . T h e a c c u r a c y o f t e m p e r a t u r e s p r e d i c t e d b y a t w o - d i m e n s i o n a l c o n d u c t i o n m o d e l a p p e a r s a d e q u a t e e s p e c i a l l y f o r l a r g e d i a m e t e r - t o - h e i g h t b i n r a t i o s . S i n c e t h e c y l i n d r i c a l s t e e l g r a i n b i n s u s e d i n c o n j u n c t i o n w i t h t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e h a v e r e g u l a r l y - s h a p e d b o u n d a r i e s , t h e f i n i t e - d i f f e r e n c e t e c h n i q u e i s a p p r o p r i a t e f o r t h e n u m e r i c a l s o l u t i o n o f t h e m o d e l . T h u s , t h e t w o - d i m e n s i o n a l c o n d u c t i o n m o d e l i s c h o s e n t o s i m u l a t e t h e c h i l l e d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s . 4 . 4 . 2 T w o - d i m e n s i o n a l T i m e — d e p e n d e n t H e a t C o n d u c t i o n M o d e l T h e t i m e - d e p e n d e n t , t w o - d i m e n s i o n a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n o f h e a t c o n d u c t i o n i n c y l i n d r i c a l c o o r d i n a t e s f o r t h e s t a t i o n a r y , h o m o g e n e o u s , i s o t r o p i c g r a i n b u l k w i t h o u t h e a t g e n e r a t i o n a n d w i t h t h e r m a l c o n d u c t i v i t y i n d e p e n d e n t o f t e m p e r a t u r e i s ( O z i s i k 1 9 8 0 ) : 1 6 1 ' a w 6 2 T = 1 6 T F B I + T P + W 3 7 ) " ? ( 4 ° 5 5 ) 3 E + h , { , T = h , ’ , T b ( 4 . 5 8 ) 2 4 0 w h e r e , ( 4 . 5 6 ) I t i s a s s u m e d ( a s e x p l a i n e d a b o v e ) t h a t h e a t c o n d u c t i o n i s o n l y s i g n i f i c a n t i n t h e r a d i a l a n d v e r t i c a l d i r e c t i o n i n t h e m o d e l l i n g o f a c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n . F o u r b o u n d a r y c o n d i t i o n s ( B . C . ) e x i s t f o r a g r a i n b i n s y m m e t r i c a b o u t t h e c e n t e r a x i s : ( 1 ) T h e i n s u l a t e d c o r e : 8 0 ( 4 . 5 7 ) T h e B . C . i s v a l i d a t r = 0 f o r 0 5 z 5 L a n d t > 0 . ( 2 ) T h e c o n v e c t i v e t o p g r a i n s u r f a c e : I ‘ d T T h e B . C i s v a l i d a t z = L f o r 0 S r S R a n d r > 0 . T h e a i r t e m p e r a t u r e i n t h e h e a d s p a c e a b o v e t h e g r a i n p i l e , T ; , a n d t h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t b e t w e e n t h e t o p g r a i n l a y e r a n d t h e a i r a b o v e t h e p i l e , h f b , v a r y a s a 2 4 1 f u n c t i o n o f t h e h e a d s p a c e c o n d i t i o n s . ( 3 ) T h e c o n v e c t i v e b o t t o m g r a i n s u r f a c e : - k % § + h , ’ , T = h ; T p ( 4 . 5 9 ) T h e B . C . i s v a l i d a t z = 0 f o r 0 S r S R a n d I > 0 . T h e a i r t e m p e r a t u r e i n t h e p l e n u m s p a c e b e l o w t h e g r a i n p i l e , T ; , a n d t h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t b e t w e e n t h e b o t t o m g r a i n l a y e r a n d t h e p l e n u m , h i p , v a r y a s a f u n c t i o n o f t h e p l e n u m c o n d i t i o n s . ( 4 ) T h e c o n v e c t i v e a n d r a d i a t i v e w a l l s u r f a c e : , ( a T W + h L T = h £ T . 4 - q r ( 4 . 6 0 ) T h e B . C . i s v a l i d a t r = R f o r 0 5 z 5 L a n d t > O . T h e a m b i e n t a i r t e m p e r a t u r e , T ; , t h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t b e t w e e n t h e o u t e r b i n w a l l a n d t h e a m b i e n t a i r , h f " , a n d t h e t h e r m a l r a d i a t i o n , q ; , a r e s i t e - s p e c i f i c a n d v a r y a s a f u n c t i o n o f t h e l o c a l w e a t h e r c o n d i t i o n s . ( 5 ) T h e i n i t i a l c o n d i t i o n ( I . C . ) f o r t h e 2 - D c o n d u c t i o n 2 4 2 m o d e l i s : T : T ( 4 . 6 1 ) i n i t i a l T h e I . C . i s v a l i d a t 0 S r S R a n d 0 S 2 S L f o r t = 0 . E q u a t i o n 4 . 5 5 a n d t h e i n i t i a l a n d b o u n d a r y c o n d i t i o n s ( e q n s . 4 . 5 7 - 4 . 6 1 ) c o n s t i t u t e t h e t w o - d i m e n s i o n a l h e a t c o n d u c t i o n m o d e l f o r t h e s t o r a g e o f c h i l l e d c e r e a l g r a i n s . 4 . 4 . 2 . 1 N u m e r i c a l S o l u t i o n E q u a t i o n 4 . 5 5 c a n b e s o l v e d a n a l y t i c a l l y u s i n g , f o r e x a m p l e , t h e s e p a r a t i o n o f v a r i a b l e s t e c h n i q u e . F o r h o m o g e n e o u s b o u n d a r y c o n d i t i o n s , O z i s i k ( 1 9 8 0 ) h a s t a b u l a t e d t h e e i g e n f u n c t i o n s , e i g e n v a l u e s a n d n o r m s f o r t h e B e s s e l f u n c t i o n s i n R i q 3 g r ) t o s o l v e e q u a t i o n 4 . 5 5 . A c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n c o u l d b e r e p r e s e n t e d a s a s o l i d c y l i n d e r a n d a n a n a l y t i c a l s o l u t i o n o f t h e t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n o v e r t h e s t o r a g e t i m e o b t a i n e d b y t h e s u p e r p o s i t i o n o f t h e e l e m e n t a r y s o l u t i o n s . H o w e v e r , t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n s a t t h e t o p a n d b o t t o m g r a i n s u r f a c e s , a n d a t t h e w a l l a r e n o n - h o m o g e n e o u s f o r t h e . g r a i n b i n . T h u s , a n u m e r i c a l s c h e m e i s u s e d t o s o l v e t h e 2 - D h e a t c o n d u c t i o n e q u a t i o n s f o r t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n . a 5 6 g _ _ _ z 2 T 2 1 ' ] . 2 r 1 1 : n 1 3 . 3 ? = ' ] . T " i d T d f . , , , - e q T " 3 , . 1 f m 3 1 “ + + 5 T T 4 2 ( 2 ( 2 T T A A f , j ) , 7 T Z 1 n r i - A 2 2 j 1 ( ( ( 4 . 6 2 4 . 6 3 4 . 6 4 ) ) ) 2 4 3 T o o b t a i n a n u m e r i c a l s o l u t i o n o f m o d e l e q u a t i o n s 4 . 5 5 , a n d 4 . 5 7 t h r o u g h 4 . 6 1 , t h e p a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n o f h e a t c o n d u c t i o n a n d t h e a s s o c i a t e d b o u n d a r y a n d i n i t i a l c o n d i t i o n s a r e t r a n s f o r m e d s u c h t h a t d i f f e r e n t i a t i o n c a n b e p e r f o r m e d b y n u m e r i c a l c a l c u l a t i o n . F i n i t e d i f f e r e n c e a p p r o x i m a t i o n s a r e u s e d t o d e r i v e t h e e x p r e s s i o n s f o r t h e t w o - d i m e n s i o n a l M b y N s e g m e n t f o r t h e s e c t o r o f t h e c i r c u l a r g r a i n b i n s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 2 . 4 . 4 . 2 . 1 . 1 N o d a l E q u a t i o n s T h e s p a c e d e r i v a t i v e s o f t h e t w o - d i m e n s i o n a l h e a t c o n d u c t i o n e q u a t i o n ( e q . 4 . 5 5 ) a r e r e p r e s e n t e d b y t h e f o l l o w i n g c e n t r a l - d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n s : n T h e s u b s c r i p t s i a n d j r e f e r t o t h e v e r t i c a l a n d r a d i a l 2 4 4 M 3 0 5 A R l ‘ w r s o c w i t t t o r a m 3 ‘ . 2 W e " , ‘ $ 4 2 . 1 . “ S E E ! ” . F I L L Y ' E R F O R A T E D F L O O R F i g u r e 4 . 1 2 S e c t o r o f a c y l i n d r i c a l g r a i n b i n d i v i d e d i n t o ( M + 1 ) v e r t i c a l a n d ( N + 1 ) r a d i a l e l e m e n t s f o r t h e t w o - d i m e n s i o n a l c o n d u c t i o n s i m u l a t i o n o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n ( M e t z g e r a n d M u i r 1 9 8 3 ) . d T l 2 Q T S " 3 1 : 3 ( 4 . 6 5 ) T 6 " " ? ’ = ( 2 ‘ 3 2 1 + 3 ) ? T f ' j + 1 + + [ 1 ( E w h e r e , 2 ' 2 _ 3 3 2 - ? ( 1 ! E “ + ) T 1 ) i ] P J - T i T n + E 1 7 , j ( T i n fl a j + T f ' I ' j ) : ( “ ) 2 ( ( 4 4 . . 6 6 6 7 ) ) 2 4 5 c o o r d i n a t e s o f t h e t e m p e r a t u r e n o d e s , r e s p e c t i v e l y . T h e s u p e r s c r i p t n r e f e r s t o t h e t e m p e r a t u r e a t t h e b e g i n n i n g o f t h e c u r r e n t t i m e s t e p . T h e t i m e d e r i v a t i v e o f t h e t w o - d i m e n s i o n a l h e a t c o n d u c t i o n e q u a t i o n ( e q . 4 . 5 5 ) i s r e p r e s e n t e d b y t h e f o l l o w i n g e x p l i c i t f o r w a r d - d i f f e r e n c e f o r m u l a : T h e s u p e r s c r i p t ( n + 1 ) r e f e r s t o t h e t e m p e r a t u r e a t t h e e n d o f t h e c u r r e n t t i m e s t e p . I n t e r i o r N o d e s : I n s e r t i n g e q u a t i o n s 4 . 6 2 - 4 . 6 5 i n t o e q u a t i o n 4 . 5 5 , r e p l a c i n g r w i t h j A r , a n d s o l v i n g f o r t h e c u r r e n t t e m p e r a t u r e a t a n i n t e r i o r p o i n t ( i , j ) y i e l d s t h e f o l l o w i n g e x p r e s s i o n : 7 3 2 ? 2 4 6 a n d , U = L 3 3 ; ( 4 . 6 8 ) E q u a t i o n 4 . 6 6 i s u s e d t o c a l c u l a t e t h e i n t e r i o r n o d e g r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e 2 - D g r i d s h o w n i n F i g u r e 4 . 1 2 . E i g h t a d d i t i o n a l f i n i t e - d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n s a r e n e e d e d f o r t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n e q u a t i o n s ( e q n s . 4 . 5 7 - 4 . 6 1 ) ; f o u r f o r t h e b o u n d a r y s u r f a c e s , i . e . a t t h e c o r e ( i . e . c e n t e r c o l u m n ) , t h e t o p , a n d t h e b o t t o m o f t h e p i l e , a n d t h e e x t e r n a l w a l l s u r f a c e ; a n d f o u r f o r t h e c o r n e r p o i n t s o f t h e g r i d . C e n t e r C o l u m n N o d e s : A t t h e c e n t e r c o l u m n t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n o f e q u a t i o n 4 . 5 7 a p p l i e s . S i n c e t h e r a d i u s , r , e q u a l s z e r o a t t h e c o r e , e q u a t i o n 4 . 5 5 a p p e a r s t o h a v e a s i n g u l a r i t y . H o w e v e r , a p p l y i n g L ’ H o s p i t a l ’ s r u l e y i e l d s ( O z i s i k 1 9 8 0 ) : l m _ . = 4 . 6 9 : 3 0 r 3 1 ' 3 1 ‘ : ( ) T h e n , e q u a t i o n 4 . 5 5 r e d u c e s t o : 2 6 2 T + a z T _ 1 6 T ( 4 . 7 0 ) ' 3 } ? ' 5 3 ? 7 5 1 ? ? S i n c e t h e b o u n d a r y i s r e f l e c t i v e , t h e f i n i t e d i f f e r e n c e 2 4 7 e x p r e s s i o n f o r t h e c u r r e n t t e m p e r a t u r e o f t h e n o d e s a l o n g t h e c e n t e r c o l u m n i s : 4 . U . E . U n 0 1 n T 1 3 0 3 T m ' 1 ' ( T r . . . o + T . - " . . . . ) + [ 1 - . 2 _ ‘ § , ; fl T r . . . ( 4 . 7 1 ) T o p S u r f a c e N o d e s : A t t h e t o p s u r f a c e o f t h e g r a i n p i l e t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n o f e q u a t i o n 4 . 5 8 a p p l i e s . T h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n o f e q u a t i o n 4 . 5 5 a t t h e t o p o f t h e p i l e i s : + [ 1 ’ . _ _ U _ 2 ( E + 1 ) ] T : ' j ( 4 . 7 2 ) T h e t e m p e r a t u r e , a n t h , i s a f i c t i t i o u s n o d e t e m p e r a t u r e o u t s i d e t h e g r i d , w h i c h a l s o a p p e a r s i n t h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n o f t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n a t t h e t o p s u r f a c e : I I T — ( u — 1 ) , j ” T u - 1 , 1 + h b T - h b T ( 4 . 7 3 ) Z A z I ' m - T b S o l v i n g e q u a t i o n 4 . 7 3 f o r t h e f i c t i t i o u s t e m p e r a t u r e , a n d s u b s t i t u t i n g t h e r e s u l t i n g e x p r e s s i o n i n t o e q u a t i o n 4 . 7 2 , y i e l d s t h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n o f t h e c u r r e n t t e m p e r a t u r e f o r t h e n o d e s a t t h e t o p s u r f a c e : “ w i z — " 1 + [ 3 ( ' _ 2 2 — ? . E U 3 " V + ) 1 — _ Z 7 B 7 U 5 A r — J T . " d h ‘ ’ 2 A 1 r ? . ( ( 4 4 . . 7 7 4 5 ) ) w h e r e , T 7 0 0 . = . 9 1 8 7 ( 4 . 7 7 ) B o t t o m S u r f a c e N o d e s : A t t h e b o t t o m s u r f a c e o f t h e g r a i n p i l e t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n o f e q u a t i o n 4 . 5 9 a p p l i e s . T h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n o f e q u a t i o n 4 . 5 5 a t t h e b o t t o m o f t h e p i l e i s : + 1 _ 2 ( E + 1 ) T . — - U — 0 . 1 ( 4 . 7 6 ) T h e t e m p e r a t u r e , ‘ q u , i s a f i c t i t i o u s n o d e t e m p e r a t u r e o u t s i d e t h e g r i d , w h i c h a l s o a p p e a r s i n t h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n o f t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n a t t h e b o t t o m s u r f a c e : I I a i m - T M + h p T h S o l v i n g e q u a t i o n 4 . 7 7 f o r t h e f i c t i t i o u s t e m p e r a t u r e , a n d s u b s t i t u t i n g t h e r e s u l t i n g e x p r e s s i o n i n t o e q u a t i o n 4 . 7 6 , 7 7 5 2 — T — ( fl ‘ E f U 1 + + 1 _ 2 w h e r e , 3 p ' 7 7 T r A i f T f . M * _ ) . — - Z 1 , B W 7 5 ’ , ” ( ( 4 4 . . 7 7 8 9 ) ) 2 4 9 y i e l d s t h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n o f t h e c u r r e n t t e m p e r a t u r e f o r t h e n o d e s a t t h e b o t t o m s u r f a c e : n o 2 3 n ' n 0 ‘ n n T 0 , ; _ _ _ ( p a r } ; + ( 2 3 + 1 ) T 0 , j + 1 + ( 2 ' 7 1 ) T . , , - . + 2 3 1 1 . ) T o p C e n t e r - C o l u m n C o r n e r N o d e : A t t h e i n t e r s e c t i o n o f t h e t o p s u r f a c e o f t h e g r a i n p i l e w i t h t h e c e n t e r - c o l u m n , t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n s o f e q u a t i o n s 4 . 5 7 a n d 4 . 5 8 a p p l y . M o d i f y i n g t h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n f o r t h e n o d e s a l o n g t h e c e n t e r c o l u m n ( e q . 4 . 7 1 ) t o a c c o u n t f o r t h e t o p c e n t e r - c o l u m n c o r n e r p o i n t r e s u l t s i n : 2 T 7 n 9 1 _ _ 1 k m - T 1 2 1 1 ' % ( T : - 1 , 0 " ' T - n ( M - 1 ) , O ) + [ 1 ‘ - 2 - ( — E - ; - l l T 1 2 0 ( 4 ' 8 0 ) M o d i f y i n g t h e c o n v e c t i v e b o u n d a r y c o n d i t i o n ( e q . 4 . 7 3 ) f o r t h e t o p c e n t e r - c o l u m n c o r n e r p o i n t : I I T - ( M - i ) , o " T M - 1 , o + 1 3 1 9 1 - 1 = h b T ( 4 . 8 1 ) 2 0 . 2 ' 7 ? " ° 7 ? b . T 8 3 = T i m . + % ( T . " . 0 + T I : , . ) + [ 1 - 2 ( E * ” 2 5 0 S o l v i n g e q u a t i o n 4 . 8 1 f o r t h e f i c t i t i o u s t e m p e r a t u r e , T 4 » . 1 ) , , a n d s u b s t i t u t i n g t h e r e s u l t i n t o e q u a t i o n 4 . 8 0 y i e l d s t h e c u r r e n t t e m p e r a t u r e o f t h e t o p c e n t e r - c o l u m n c o r n e r n o d e : n 9 2 8 n n n T a m ; 8 ( fi t : J T b + - ? 7 T u n " ‘ 3 ; T u - 1 . o ( 4 . 8 2 ) + 1 _ 2 ( E + 1 ) _ Z B U A r T " - _ — U _ — " T M E F ' M ° B o t t o m C e n t e r - C o l u m n C o r n e r N o d e : A t t h e i n t e r s e c t i o n o f t h e b o t t o m s u r f a c e o f t h e g r a i n p i l e w i t h t h e c e n t e r - c o l u m n , b o u n d a r y c o n d i t i o n s o f e q u a t i o n s 4 . 5 7 a n d 4 . 5 9 a p p l y . M o d i f y i n g t h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n f o r t h e n o d e s a l o n g t h e c e n t e r - c o l u m n ( e q . 4 . 7 1 ) f o r t h e b o t t o m c e n t e r - c o l u m n c o r n e r p o i n t : 2 T m g , ( 4 . 8 3 ) M o d i f y i n g t h e c o n v e c t i v e b o u n d a r y c o n d i t i o n ( e q . 4 . 7 7 ) f o r t h e b o t t o m c e n t e r - c o l u m n c o r n e r p o i n t r e s u l t s i n : T 1 , o ' T - 1 , o h " ? T o , o _ h , ( 4 . 8 4 ) + . . p T — 2 3 2 _ - k — 7 ” S o l v i n g e q u a t i o n 4 . 8 4 f o r t h e f i c t i t i o u s t e m p e r a t u r e , T - 1 W a n d s u b s t i t u t i n g t h e r e s u l t i n t o e q u a t i o n 4 . 8 3 , y i e l d s = g a p K 2 7 8 1 ) ( A r ) 2 A ¢ A z ] [ _ T ( 4 8 6 ) 2 5 1 t h e c u r r e n t t e m p e r a t u r e o f t h e b o t t o m c e n t e r - c o l u m n c o r n e r n o d e : , 2 8 T 3 , ; ‘ [ D A I J T 3 + 2 T 5 1 1 " 2 E T 1 n , o " ' U 3 2 ' U - U ' ( 4 . 8 5 ) 1 _ 2 ( } _ : : + 1 ) _ Z B ‘ , A r T ” " ' 7 7 " ‘ T E E T ' m ° W a l l S u r f a c e N o d e s : A t t h e w a l l s u r f a c e o f t h e g r a i n p i l e t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n o f e q u a t i o n 4 . 6 0 a p p l i e s . T h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n f o r t h e p r e d i c t e d t e m p e r a t u r e a t t h e w a l l s u r f a c e c a n b e d e r i v e d b y e s t a b l i s h i n g a h e a t b a l a n c e o n t h e e x t e r i o r e l e m e n t o f t h e b i n g r i d ( s e e F i g u r e 4 . 1 2 ) : _ A r T f , N - 1 - T f , fl 4 N - 1 2 T i n - 1 , N - T f , N k g . . . T ) . . . . ] ( _ E _ ) . . g _ g _ ) m . , M K . . J k R 3 5 8 1 ) ( A r ) 2 A ¢ ] [ E l § ; f ] + h f , [ N A r A c p A z ] ( T r - T E N ) + q r [ N A r A ¢ A z ] T m - i n " . N ] S o l v i n g e q u a t i o n 4 . 8 6 f o r t h e p r e d i c t e d t e m p e r a t u r e y i e l d s t h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n o f t h e c u r r e n t t e m p e r a t u r e f o r t h e n o d e s a t t h e b i n w a l l s u r f a c e : 2 5 2 n o 8 N 3 ” n ‘ n n T 1 , ; = [ ) T . + ( B N 4 ) T i . N - 1 4 ' " ; ( T i + 1 . N + 1 1 . 1 - L N ) ” I i - ” U ” I I - ” U ( 4 . 8 7 ) + ( 8 5 1 5 ; ) q + 1 _ _ 8 N B ” + 8 N - 4 _ 2 } 5 ; T E N ( 4 N - 1 ) A c h ' { Z N - 1 H 7 T w h e r e , I B = “ A " ( 4 . 8 8 ) w T T o p W a l l g g o r n e r N o d e : A t t h e i n t e r s e c t i o n o f t h e t o p s u r f a c e o f t h e g r a i n p i l e w i t h t h e b i n w a l l s u r f a c e , t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n s o f e q u a t i o n s 4 . 5 8 a n d 4 . 6 0 a p p l y . A h e a t b a l a n c e o n t h e t o p w a l l c o r n e r e l e m e n t y i e l d s : _ A r A Z T : , N - 1 - T : , N 4 N - 1 2 T : - 1 , N - T : , N k [ ( N A r . 2 . ) A ¢ _ 2 . [ T J M R T ( A r ) A ¢ ] [ T ) + h f , “ H g - l ) ( A r ) 2 A ¢ } T : - T : , N ) + h . ’ , [ N A r A c p 9 2 5 ] ( T f - T : , ~ ) + q r [ N A r M 2 2 ? . T : : 1 : ‘ T : . N ] = 4 N ' 1 2 A Z 9 0 " K T W W M T K T ( 4 . 8 9 ) S o l v i n g e q u a t i o n 4 . 8 9 f o r t h e p r e d i c t e d t e m p e r a t u r e y i e l d s t h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n f o r t h e t o p w a l l c o r n e r n o d e : T 3 5 } g [ 2 3 5 A r J T D + [ 8 N 3 . ) T : + ( 8 N - 4 ) T 8 - N 1 A ) 1 Z ( 4 N V c h ) + 1 _ 8 W N B + 8 N - 4 2 U v 5 ' _ “ " Z ' B 0 £ p ~ . 1 + 2 3 ( 4 . 9 0 ) T 0 , , " A 3 r ? 2 5 3 W ‘ ( T I F ' I T U W ‘ 0 ' T M " 8 N A 1 : + 8 N 3 . + 8 N - 4 2 E _ 2 3 . 4 1 “ T . ( 4 N — 1 ) A r p c ) 1 - W ‘ 0 ' 7 7 2 5 2 — ” B o t t o m W a l l C o r n e r N o d e : A t t h e i n t e r s e c t i o n o f t h e b o t t o m s u r f a c e o f t h e g r a i n p i l e w i t h t h e w a l l s u r f a c e , t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n s o f e q u a t i o n s 4 . 5 9 a n d 4 . 6 0 a p p l y . T h e h e a t b a l a n c e o n t h e b o t t o m w a l l c o r n e r e l e m e n t y i e l d s : _ A r A Z T a u - 1 ‘ T o n m 4 N - 1 2 T : - 1 , N - T : , N k [ ( N A r . 2 . ) A ¢ _ 2 _ [ A r ] + k i _ 8 . _ ) ( A r ) A ¢ ] [ M J . 1 1 ' k 4 ” 1 ) ( A r ) 2 A ¢ } T : - T , ; ° N ) + n ; [ m u m A Z ] ( T r - T 5 , ” ) + q , [ N A r A ¢ _ A z § _ 4 N - 1 2 A 2 T 8 3 1 4 6 1 " 9 c : p E T ( A r ) A ¢ T ] [ T ) ( 4 . 9 1 ) S o l v i n g e q u a t i o n 4 . 9 1 f o r t h e p r e d i c t e d t e m p e r a t u r e y i e l d s t h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n f o r t h e b o t t o m w a l l c o r n e r n o d e : T u n _ _ _ 2 M B } ; T + 8 N 8 " T n + 8 N ‘ 4 T n + 2 E T n + ° ' " ‘ U A ? ’ P W ‘ W “ " 7 7 " " ( 4 . 9 2 ) 2 5 4 E q u a t i o n s 4 . 6 6 , 4 . 7 1 , 4 . 7 4 , 4 . 7 8 , 4 . 8 2 , 4 . 8 5 , 4 . 8 7 , 4 . 9 0 , a n d 4 . 9 2 c o n s t i t u t e t h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n s n e e d e d t o m o d e l n u m e r i c a l l y t h e t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n i n a t w o - d i m e n s i o n a l t i m e - d e p e n d e n t c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n . T h e d e r i v a t i o n o f e q u a t i o n s 4 . 6 6 , 4 . 7 1 , 4 . 7 4 , a n d 4 . 7 8 b y d i r e c t s u b s t i t u t i o n o f t h e f i n i t e d i f f e r e n c e e x p r e s s i o n s c o n f i r m t h o s e p r e s e n t e d b y M u i r e t a l . ( 1 9 8 0 ) , w h i c h w e r e d e r i v e d u s i n g h e a t b a l a n c e s o n t h e g r i d n o d e s . E q u a t i o n s 4 . 8 7 w a s d e r i v e d u s i n g t h e s a m e a p p r o a c h a s M u i r e t a l . ( 1 9 8 0 ) a n d c o n f i r m s t h e i r r e s u l t . E q u a t i o n s 4 . 8 2 , 4 . 8 5 , 4 . 9 0 a n d 4 . 9 2 h a v e n o t b e e n p u b l i s h e d i n t h e l i t e r a t u r e . I n p u t P a r a m e t e r s ; T h e r e a r e a n u m b e r o f i n p u t p a r a m e t e r s t h a t m u s t b e s p e c i f i e d t o s o l v e t h e 2 - D m o d e l e q u a t i o n s . Y a c i u k e t a l . ( 1 9 7 5 ) n o t e d t h a t s o m e g r i d e l e m e n t s c o n s i s t o f m o r e t h a n o n e m a t e r i a l , s u c h a s t h e b o t t o m l a y e r , w h i c h c o n s i s t s o f p e r f o r a t e d f l o o r s t e e l a n d a l a y e r o f g r a i n , a n d t h e w a l l l a y e r , w h i c h c o n s i s t s o f c o r r u g a t e d s h e e t m e t a l a n d a l a y e r o f g r a i n . I n a s t e e l b i n t h e w a l l i s o n l y a f r a c t i o n o f a n i n c h t h i c k ( e . g . 1 8 g a g e s h e e t m e t a l s t e e l h a s a t h i c k n e s s o f 0 . 0 0 1 4 m ) . T h e r e f o r e , i n t h e 2 - D s i m u l a t i o n m o d e l f o r t h e c h i l l e d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s i n c y l i n d r i c a l s t e e l b i n s t h e e f f e c t o f t h e t h e r m a l s t e e l p r o p e r t i e s i s n e g l i g i b l e c o m p a r e d t o k , C D , a n d o p o f t h e g r a i n l a y e r . 2 5 5 T h e t h e r m a l p r o p e r t i e s o f t h e g r a i n s t o r a g e m o d e l a r e s u m m a r i z e d i n S e c t i o n 4 . 1 . 2 . 3 . T h e d i m e n s i o n s o f t h e s t o r a g e b i n a n d t h e g r a i n c o n d i t i o n s w e r e d i s c u s s e d i n S e c t i o n 4 . 1 . 2 . 5 . I n a d d i t i o n t o t h e p i l e h e i g h t , t h e t o t a l b i n h e i g h t , t h e r o o f s l o p e , a n d t h e p l e n u m h e i g h t n e e d t o b e k n o w n . T h e s p e c i f i c a t i o n o f t h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t s , t h e f r e e - s t r e a m t e m p e r a t u r e s , t h e t h e r m a l r a d i a t i o n v a l u e s , t h e n u m b e r o f g r i d n o d e s , a n d t h e d i m e n s i o n s o f t h e s p a c e a n d t i m e s t e p s a r e d i s c u s s e d b e l o w . 4 . 4 . 2 . 1 . 2 S t a b i l i t y C r i t e r i a o f t h e S o l u t i o n W h e n e v e r a d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n i s t r a n s f o r m e d a n d i t s s o l u t i o n a p p r o x i m a t e d w i t h f i n i t e d i f f e r e n c e s u s i n g a T a y l o r s e r i e s e x p a n s i o n , a n e r r o r i s i n t r o d u c e d . D u e t o t h e c u m u l a t i v e e f f e c t s o f t h e r o u n d i n g o f f a n d d i s c r e t i z a t i o n e r r o r s , t h e s o l u t i o n s a r e n o t e x a c t . I n a d d i t i o n , t h e s t a b i l i t y o f a s o l u t i o n i s r e l a t e d t o i t s a c c u r a c y . S t a b i l i t y c r i t e r i a p l a y a n i m p o r t a n t r o l e i n t h e f i n i t e d i f f e r e n c e s o l u t i o n o f t i m e - d e p e n d e n t h e a t c o n d u c t i o n p r o b l e m s . T h e f i n i t e d i f f e r e n c e e q u a t i o n s o f t h e 2 - D c o n d u c t i o n m o d e l f o r a g r a i n s t o r a g e b i n a r e s o l v e d e x p l i c i t l y . T h e a d v a n t a g e o f t h e e x p l i c i t m e t h o d i s t h a t t h e u n k n o w n 2 5 6 t e m p e r a t u r e f o r t h e c u r r e n t t i m e s t e p , T L J M ‘ , c a n b e d i r e c t l y d e t e r m i n e d f r o m t h e k n o w l e d g e o f t h e t e m p e r a t u r e s a t t h e p r e v i o u s t i m e s t e p , T t h T h e d i s a d v a n t a g e o f t h e e x p l i c i t m e t h o d i s t h a t o n c e t h e t h e r m a l g r a i n p r o p e r t i e s a r e s p e c i f i e d ( i . e . k , c p , . a n d Q ) , t h e c h o i c e o f t h e m a x i m u m s p a c e ( i . e . A r a n d A 2 ) a n d t i m e ( i . e . A t ) s t e p s i z e s a r e r e s t r i c t e d b y s t a b i l i t y r e q u i r e m e n t s . T h e b r a c k e t e d t e r m s i n t h e f i n i t e d i f f e r e n c e e q u a t i o n s ( i . e . e q n s . 4 . 6 6 , 4 . 7 1 , 4 . 7 4 , 4 . 7 8 , 4 . 8 2 , 4 . 8 5 , 4 . 8 7 , 4 . 9 0 , 4 . 9 2 ) m u s t b e g r e a t e r t h a n z e r o f o r t h e s o l u t i o n t o b e s t a b l e . F o r e x a m p l e , f o r t h e i n t e r i o r n o d e t h e b r a c k e t e d t e r m i n e q u a t i o n 4 . 6 6 i s : _ 2 ( E + 1 ) 0 < I 1 ' — — U " ( 4 . 9 ” F o r t h e s o l u t i o n o f t h e i n t e r i o r n o d e t o b e s t a b l e t h e f o l l o w i n g m u s t h o l d t r u e : 3 + 1 < 0 . 5 ( 4 . 9 4 ) A m o n g t h e n i n e s t a b i l i t y c r i t e r i a t h e m o s t c r i t i c a l a r e ( s e e e q n s . 4 . 8 7 , 4 . 9 0 , a n d 4 . 9 2 , r e s p e c t i v e l y ) : 4 N B w + 4 N - 2 + ( 4 N — 1 ) I : ' . ' < 4 . 9 5 ( 4 N - 1 ) U 0 ‘ 5 ( ) 4 4 N N 8 3 , , + + 4 4 N N _ _ 2 2 + + ( ( ( ( : : 1 1 : ; _ _ , I - v 1 _ I 1 ) 1 ) ) E ) U f ' j + + ( ( _ 4 _ 4 N N 1 1 ) ) 3 B 8 p 3 E U 1 2 n ( ( 0 0 . . 5 5 ( ( 4 4 . . 9 9 6 7 ) ) 2 5 7 T h e s p a c e a n d t i m e s t e p s c a n b e c h o s e n t o o s m a l l . T h i s i n c r e a s e s t h e n u m b e r o f n u m e r i c a l c a l c u l a t i o n s w i t h o u t i m p r o v i n g t h e a c c u r a c y o f t h e s o l u t i o n . F o r e x a m p l e , i f a = 0 . 0 0 0 3 6 3 n F / h , A 2 = 1 . 1 5 m , A r = 0 . 7 2 m , A t = 3 h o u r s , a n d t h e g r i d h a s 7 b y 7 n o d e s , t h e n E 0 . 3 9 a n d U = 4 7 3 . 8 , a n d t h e s t a b i l i t y c r i t e r i o n f o r e q u a t i o n 4 . 9 6 i s 0 . 0 3 9 . I f t h e t i m e s t e p i s i n c r e a s e d t o A t = 2 4 h o u r s , U 6 2 . 1 a n d t h e s t a b i l i t y c r i t e r i o n i n c r e a s e s t o 0 . 3 1 4 . B o t h s o l u t i o n s a r e s t a b l e a n d y i e l d a s i m i l a r d e g r e e o f a c c u r a c y , b u t t h e s m a l l e r t i m e s t e p r e q u i r e s 7 0 , 5 6 0 i t e r a t i o n s o v e r a s i x m o n t h s t o r a g e p e r i o d , c o m p a r e d t o 8 , 8 2 0 c a l c u l a t i o n s f o r t h e l a r g e r t i m e s t e p . I n t h e n u m e r i c a l s o l u t i o n o f t h e 2 - D c h i l l e d g r a i n s t o r a g e e q u a t i o n s i n t h i s s t u d y , t h e s p a c e a n d t i m e s t e p s a r e c h o s e n s o t h a t t h e s t a b i l i t y c r i t e r i a o f e q u a t i o n s 4 . 9 5 — 4 . 9 7 a r e k e p t b e t w e e n 0 . 3 0 a n d 0 . 5 0 . 2 5 8 4 . 4 . 2 . 1 . 3 C o n v e c t i v e H e a t T r a n s f e r C o e f f i c i e n t s A b o v e t h e P i l e : T h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t b e t w e e n t h e t o p g r a i n s u r f a c e a n d t h e s t i l l a i r o f t h e h e a d s p a c e a b o v e t h e p i l e , h / b , ‘ w a s e v a l u a t e d b y M u i r e t a l . ( 1 9 8 0 ) . T h e y r e c o m m e n d e d : 1 ) ; = 1 . 0 W / m 2 / ° c ( 4 . 9 8 ) F o r l a c k o f o t h e r l i t e r a t u r e v a l u e s , e q u a t i o n 4 . 9 8 i s u s e d i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e m o d e l . B e l o w t h e P i l e : T h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t b e t w e e n t h e b o t t o m g r a i n l a y e r a n d t h e s t i l l a i r o f t h e p l e n u m s p a c e b e l o w t h e p i l e , h / p , ‘ w a s e v a l u a t e d b y M u i r e t a l . ( 1 9 8 0 ) . T h e y r e c o m m e n d e d : h " , = . 1 . o W / m 2 / ° C ( 4 . 9 9 ) F o r l a c k o f o t h e r l i t e r a t u r e v a l u e s , e q u a t i o n 4 . 9 9 i s u s e d i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e m o d e l . A l o n g t h e B i n W a l l : F i n n i g a n a n d L o n g s t a f f ( 1 9 8 2 ) d e v e l o p e d t h e f o l l o w i n g e x p r e s s i o n f o r t h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t f o r 2 5 9 a v e r t i c a l w a l l s u r f a c e o f a c i r c u l a r g r a i n b i n i n a m b i e n t a i r . k . N u h : = " ( 4 . 1 0 0 ) w h e r e , N u = 0 . 7 3 R e ° - 5 7 P r " 3 ( 4 . 1 0 1 ) T h e R e y n o l d s n u m b e r f o r t h e a i r f l o w a r o u n d a c i r c u l a r g r a i n b i n w i t h a d i a m e t e r , d , i s d e f i n e d a s ( F i n n i g a n a n d L o n g s t a f f 1 9 8 2 ) : ( 4 . 1 0 2 ) T h e w i n d v e l o c i t y , V fl m “ i s a f u n c t i o n o f t h e a m b i e n t w e a t h e r c o n d i t i o n s , w h i c h a r e s p e c i f i e d i n C h a p t e r 5 . 4 . 4 . 2 . 1 . 4 F r e e - s t r e a m T e m p e r a t u r e s A b o v e t h e P i l e : M u i r e t a l . ( 1 9 8 0 ) u s e d a m b i e n t - p l u s - 5 ° C f o r t h e t e m p e r a t u r e o f t h e a i r a b o v e t h e p i l e . M e a s u r e m e n t s i n t h e e x p e r i m e n t a l c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n ( s e e C h a p t e r 5 ) i n d i c a t e d s i g n i f i c a n t l y h i g h e r a i r t e m p e r a t u r e s a b o v e t h e p i l e d u e t o 2 6 0 s o l a r r a d i a t i o n o n t h e b i n r o o f d u r i n g t h e d a y t i m e . T h u s , a p r o c e d u r e s i m i l a r t o t h e e v a l u a t i o n o f t h e a t t i c t e m p e r a t u r e i n b u i l d i n g s ( A S H R A E 1 9 8 1 ) w a s d e v e l o p e d i n o r d e r t o e s t i m a t e T 3 . T h e s t e a d y - s t a t e c o n v e c t i v e h e a t f l o w i n t h e h e a d - s p a c e a b o v e a g r a i n p i l e d u r i n g a s p e c i f i c t i m e i n t e r v a l ( a s s u m i n g a f u l l b i n ) c a n b e e x p r e s s e d a s a f u n c t i o n o f t h e h e a t f l o w f r o m t h e g r a i n , q q , a n d f r o m t h e r o o f , q r f , a n d t h e h e a t e x c h a n g e d u e t o a i r i n f i l t r a t i o n , t h : 0 = q g + q r f + q m ( 4 . 1 0 3 ) o r , o = ( U A ) q ( T q - T b ) + ( U A ) , f ( T , f - T b ) + v b c b x b ( T , - T b ) ( 4 . 1 0 4 ) S o l v i n g e q u a t i o n 4 . 1 0 4 f o r t h e h e a d s p a c e t e m p e r a t u r e y i e l d s : ( U A ) Q T ; ( U A ) “ T u n V b c b X b T . ( 4 . 1 0 5 ) ( U A ) 9 + ( U A ) r f + V b c b X b T b = T h e o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t U ; i s s e t e q u a l t o h ’ b ; t h e g r a i n s u r f a c e a r e a , A h : i s a s s u m e d e q u a l t o t h e b i n a r e a ( i . e . l e v e l l e d g r a i n ) , a n d t h e t e m p e r a t u r e a t t h e g r a i n s u r f a c e , 1 ; , i s s e t e q u a l t o t h e a v e r a g e o f t h e t o p g r a i n t e m p e r a t u r e n o d e s . T h e r e c o m m e n d e d d e s i g n v o l u m e t r i c h e a t c a p a c i t y o f a i r , c b , i s 0 . 3 3 5 J / m 3 / ° C ( A S H R A E 1 9 8 1 ) , a n d t h e 2 6 1 r e c o m m e n d e d d e s i g n a i r i n f i l t r a t i o n r a t e , X 5 , i s 0 . 6 7 v o l u m e s / h o u r ( A S H R A E 1 9 8 1 ) . T h e o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t f o r t h e b i n r o o f i s e s t i m a t e d b y : U = 1 “ 1 + t + 1 ( 4 . 1 0 6 ) E I E r f R T h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t h l i f o r s t a g n a n t a i r i s 4 W / m % ” C ( H o l m a n 1 9 8 6 ) . T h e r o o f t h i c k n e s s o f a t y p i c a l s t e e l b i n , t , i s 0 . 0 0 1 4 m ( 1 8 g a g e ) . T h e t h e r m a l c o n d u c t i v i t y o f t h e s t e e l r o o f , k , . , i s 5 4 W / m / ° C ( H o l m a n 1 9 8 6 ) . T h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t h f o f o r t h e s l o p e d r o o f o f a c i r c u l a r b i n i s c a l c u l a t e d b y ( F i n n i g a n a n d L o n g s t a f f 1 9 8 2 ) : k . N u 1 g = . _ % T _ ( 4 . 1 0 7 ) w h e r e , N u = 0 . 1 9 R e o ' 7 3 P r 1 ’ 3 ( 4 . 1 0 8 ) T h e R e y n o l d s n u m b e r i s o b t a i n e d w i t h e q . 4 . 1 0 2 . T h e r o o f t e m p e r a t u r e , T “ , i s d e t e r m i n e d a c c o r d i n g t o a p r o c e d u r e d e v e l o p e d f o r f l a t - p l a t e s o l a r c o l l e c t o r s ( D u f f i e 2 6 2 a n d B e c k m a n 1 9 8 0 ) : g , = U , ( T , f — T , ) ( 4 . 1 0 9 ) T h e r a d i a t i v e h e a t t r a n s f e r , < % " o n t h e s l o p e d b i n r o o f i s a s s u m e d t o b e d u e t o s o l a r r a d i a t i o n o n l y ( i . e . q b p l u s q d ) . I t i s c a l c u l a t e d a c c o r d i n g t o t h e p r o c e d u r e o u t l i n e d i n S e c t i o n 4 . 4 . 2 . 1 . 5 . T h e r a d i a t i v e t o p l o s s c o e f f i c i e n t , 0 . , i s d e t e r m i n e d f r o m ( D u f f i e a n d B e c k m a n 1 9 8 0 ) : 1 U = ‘ ' 1 7 ( 4 . 1 1 0 ) fi fi b e I n T h e l i n e a r i z e d r a d i a t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t i s c a l c u l a t e d f r o m ( D u f f i e a n d B e c k m a n 1 9 8 0 ) : h ; = a s a ( T 3 , + T 3 ) ( T , , + T , ) ( 4 . 1 1 1 ) T h e s h o r t - w a v e a b s o r p t i v i t y , a 5 , f o r t h e b i n r o o f i s e q u a l t o 0 . 3 8 ( S i e g e l a n d H o w e l l 1 9 8 1 ) . T h e S t e f a n - B o l t z m a n n c o n s t a n t , a , i s 5 . 6 6 9 7 E - 8 W / m fi fl v . A n i t e r a t i v e p r o c e d u r e i s u s e d t o s o l v e e q u a t i o n s 4 . 1 0 9 - 4 . 1 1 1 f o r t h e b i n r o o f t e m p e r a t u r e , T fi . B e l o w t h e P i l e : T h e s t e a d y - s t a t e c o n v e c t i v e h e a t f l o w i n t h e p l e n u m b e l o w a g r a i n p i l e d u r i n g a s p e c i f i c t i m e i n t e r v a l i s e v a l u a t e d 0 = ( U A ) q r ( T q r - T p ) + ( ( U U A A ) ) p { ( r + 1 ( T f 1 - I ; - 1 ; T ) p ) + V p c b X p ( T . - T p ) ( 4 1 1 3 ) ' 2 6 3 s i m i l a r l y a s t h e c r a w l s p a c e t e m p e r a t u r e u n d e r a b u i l d i n g ( A S H R A E 1 9 8 1 ) . I t i s e x p r e s s e d a s a f u n c t i o n o f t h e h e a t f l o w f r o m t h e f l o o r o f t h e p l e n u m , g m , t h e p e r f o r a t e d b i n f l o o r , q fl , t h e p e r i m e t e r s u r f a c e o f t h e p l e n u m , g m ” a n d t h e h e a t e x c h a n g e d u e t o a i r i n f i l t r a t i o n , q u : 0 = q g r + q f 1 + q p r + q v t p ( 4 ° 1 1 2 ) O Z " , S o l v i n g e q u a t i o n 4 . 1 1 3 f o r t h e p l e n u m t e m p e r a t u r e y i e l d s : T = ( U A ) , , T , , + ( U A ) fl T fl + V p c b X p T . + ( U A ) ” T P I ( 4 1 1 4 ) b - ( U A ) , , + ( U A ) f 1 + V ‘ , c , , } ? p + ( U A ) p , ' T h e r e c o m m e n d e d o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t U m . i s 0 . 4 3 7 W / m % ” C ( A S H R A E 1 9 8 1 ) , t h e g r o u n d s u r f a c e a r e a , A w , i s e q u a l t o t h e b i n f l o o r a r e a , a n d t h e r e c o m m e n d e d d e s i g n t e m p e r a t u r e o f t h e d e e p g r o u n d , T 0 , , i s 1 0 ° C ( A S H R A E 1 9 8 1 ) . T h e o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t U f 1 i s s e t e q u a l t o h ’ p ; t h e f l o o r s u r f a c e a r e a , A n , i s e q u a l t o t h e b i n s u r f a c e a r e a , a n d t h e t e m p e r a t u r e o f t h e f l o o r , T n , i s c a l c u l a t e d a s t h e a v e r a g e o f t h e b o t t o m s u r f a c e g r a i n t e m p e r a t u r e n o d e s . T h e r e c o m m e n d e d d e s i g n a i r i n f i l t r a t i o n r a t e d u r i n g t h e s t o r a g e p e r i o d , X 5 , i s 0 . 6 7 v o l u m e s / h o u r ( A S H R A E 1 9 8 1 ) . q r g q r e + q r a + Q b + q d - q r o ( 4 . 1 1 5 ) 2 6 4 I f t h e b i n p l e n u m i s s e a l e d a f t e r t h e c h i l l e r i s d i s c o n n e c t e d , X v b e c o m e s z e r o . T h e o v e r a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t U m . i s s e t e q u a l t o h / , ; t h e s u r f a c e a r e a o f t h e p l e n u m c i r c u m f e r e n c e , A ” , i s a f u n c t i o n o f t h e b i n d i a m e t e r a n d t h e p l e n u m h e i g h t . T y p i c a l l y , t h e p l e n u m h e i g h t i n a g r a i n b i n i s a b o u t 0 . 3 0 4 8 m ( 1 f o o t ) , w h i c h i s t h e v a l u e u s e d i n t h e g r a i n s t o r a g e m o d e l . T h e p e r i m e t e r w a l l t e m p e r a t u r e , T m , i s s e t e q u a l t o t h e a m b i e n t a i r t e m p e r a t u r e . A l o n g t h e B i n W a l l : T h e a m b i e n t a i r t e m p e r a t u r e i s a f u n c t i o n o f t h e l o c a l w e a t h e r c o n d i t i o n s , w h i c h a r e s p e c i f i e d i n C h a p t e r 5 . 4 . 4 . 2 . 1 . 5 T h e r m a l R a d i a t i o n F l u x T h e t h e r m a l r a d i a t i o n c o m p o n e n t , q } , f o r a g r a i n s t o r a g e b i n c o n s i s t s o f t h e r a d i a t i v e h e a t e x c h a n g e b e t w e e n t h e g r o u n d a n d t h e b i n , q " , t h e s k y a n d t h e b i n , q " , t h e b i n a n d t h e s u r r o u n d i n g s , q m , a n d d i r e c t ( b e a m ) , q b , a n d d i f f u s e , q d , s o l a r r a d i a t i o n ( M u i r e t a l . 1 9 8 0 ) . T h u s , w h e r e , 2 6 5 q “ = O G L F B E T : ( 4 . 1 1 6 ) 0 , . = O G L F B S T ; ( 4 . 1 1 7 ) g m = o e L T f , , , ( 4 . 1 1 8 ) T h e l o n g w a v e a b s o r p t i v i t y y 0 h : a n d e m i s s i v i t y , 8 L , o f t h e b i n w a l l a r e e q u a l s i n c e t h e r m a l e q u i l i b r i u m i s a s s u m e d . T h e v a l u e u s e d i n t h e s t o r a g e m o d e l i s 0 . 2 8 ( S i e g e l a n d H o w e l l 1 9 8 1 ) . T h e v a l u e s s u g g e s t e d b y M u i r e t a l . ( 1 9 8 0 ) f o r t h e g r o u n d - t o - b i n s h a p e f a c t o r , F u n o f 0 . 5 , a n d t h e s k y - t o - b i n s h a p e f a c t o r , F E , o f 0 . 5 a r e u s e d . T h e t e m p e r a t u r e s i n e q u a t i o n s 4 . 1 1 6 - 4 . 1 1 8 a r e i n d e g r e e s K e l v i n . T h e s k y t e m p e r a t u r e , T 5 , i s c a l c u l a t e d f r o m . t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n ( D u f f i e a n d B e c k m a n 1 9 8 0 ) : T s : 0 . 0 5 5 2 1 3 1 - s ( 4 . 1 1 9 ) T h e t o t a l s o l a r r a d i a t i o n ( i . e . b e a m p l u s d i f f u s e ) o n t h e w a l l o f a v e r t i c a l g r a i n s t o r a g e b i n c a n b e c a l c u l a t e d f r o m h o u r l y s o l a r r a d i a t i o n v a l u e s o n a h o r i z o n t a l s u r f a c e . H o w e v e r , f o r m o s t l o c a t i o n s h o u r l y r a d i a t i o n v a l u e s a r e n o t a v a i l a b l e . D u f f i e a n d B e c k m a n ( 1 9 8 0 ) o u t l i n e d a p r o c e d u r e t o e s t i m a t e t h e h o u r l y b e a m a n d d i f f u s e c o m p o n e n t s o f s o l a r r a d i a t i o n f r o m a v e r a g e m o n t h l y v a l u e s , w h i c h a r e r e a d i l y 2 6 6 a v a i l a b l e f o r a l a r g e n u m b e r o f m e t e o r o l o g i c a l s t a t i o n s i n N o r t h A m e r i c a . T h e p r o c e d u r e i s u s e d i n t h e s t o r a g e m o d e l a n d i s o u t l i n e d b e l o w . ( 1 ) F o r t h e c u r r e n t m o n t h u s e t h e a v e r a g e d a i l y t o t a l r a d i a t i o n o n a h o r i z o n t a l s u r f a c e , 3 ; , a n d t h e a v e r a g e c l e a r n e s s i n d e x » i ; , o f a m e t e o r o l o g i c a l s t a t i o n n e a r t h e s i t e o f t h e s t o r a g e b i n ( e . g . E a s t L a n s i n g , M i c h i g a n f o r t h e e v a l u a t i o n o f t h e e x p e r i m e n t a l f i e l d t e s t s i n C h a p t e r 5 ) , a s w e l l a s t h e a v e r a g e d a y f o r t h e m o n t h a n d t h e a s s o c i a t e d d e c l i n a t i o n , 8 . ( 2 ) C a l c u l a t e t h e d i f f u s e r a d i a t i o n f o r t h e a v e r a g e d a y ( D u f f i e a n d B e c k m a n 1 9 8 0 ) : ( 7 , , = ( 0 . 7 7 5 + 0 . 0 0 6 5 3 ( m , - 9 0 ) - [ 0 . 5 0 5 + 0 . 0 0 4 5 5 ( w , - 9 0 ) 1 _ _ ( 4 . 1 2 0 ) c o s [ 1 1 5 K , . - 1 0 3 ] ) H T ( 3 ) D i s t r i b u t e t h e t o t a l , d i f f u s e , a n d b e a m r a d i a t i o n f o r t h e a v e r a g e d a y i n t o t h e c u r r e n t h o u r u s i n g t h e f o l l o w i n g e x p r e s s i o n ( D u f f i e a n d B e c k m a n 1 9 8 0 ) : c o s w - c o s u ) r t ' 2 a : ( a + b c o s o . ) ) ‘ 4 . 1 2 1 ' 7 4 s i n w s - ( 2 1 1 : 0 ) 8 / 3 6 0 ) c o s o ) , ( ) w h e r e , ( 4 ) 2 6 7 a = 0 . 4 0 9 + 0 . 5 0 1 6 s i n ( w , - 6 0 ) ( 4 . 1 2 2 ) b = 0 . 6 6 0 9 - 0 . 4 7 6 7 s i n ( m , - 6 0 ) T h e c u r r e n t h o u r a n g l e , ( w , i s f o r t h e t i m e i n q u e s t i o n ( i . e . t h e m i d p o i n t o f t h e h o u r f o r w h i c h t h e c a l c u l a t i o n i s m a d e ) . T h e c u r r e n t l o c a l h o u r i s c o r r e c t e d f o r s o l a r t i m e . T h e h o u r l y t o t a l , I 5 , d i f f u s e , I D , a n d b e a m , I n , s o l a r r a d i a t i o n v a l u e s a r e : I T = r T H , I D . . - 1 . 1 . 1 7 0 ( 4 . 1 2 3 ) I S = I T - I D D e t e r m i n e t h e t o t a l r a d i a t i o n o n t h e s l o p e d s u r f a c e , I T s l o p e 2 I T ” a . = I B R B + I D ( 1 * _ C Z E § + Q , I T ( _ 1 : _ ° § S _ ‘ 3 ( 4 . 1 2 4 ) T h e g r o u n d r e f l e c t a n c e , 9 , , i s 0 . 7 i f t h e r e i s a s n o w c o v e r a n d 0 . 2 w i t h o u t s n o w ( D u f f i e a n d B e c k m a n 1 9 8 0 ) ( e . g . s n o w c o v e r i s a s s u m e d b e t w e e n D e c e m b e r t h r o u g h F e b r u a r y f o r t h e e v a l u a t i o n o f t h e e x p e r i m e n t a l c h i l l e d g r a i n s t o r a g e t e s t s i n C h a p t e r 5 ) . 2 6 8 T h e t i l t f a c t o r , R 3 , f o r t h e c u r r e n t h o u r i s a f u n c t i o n o f t h e a n g l e o f i n c i d e n c e o f b e a m r a d i a t i o n , 0 , a n d t h e z e n i t h a n g l e o f t h e s u n , 0 , : c o s O R : 3 c o s 8 w h e r e , c o s 0 = s i n b s i n ¢ c o s fi - s i n 5 c o s ¢ s i n fi c o s y + c o s b c o s ¢ c o s B c o s m + c o s é s i n q ) s i n fi c o s y c o s u ) + c o s ? ) s i n fi s i n ' y s i n m a n d c o s O z = c o s fi c o s ¢ c o s w + s i n 5 s i n q ) ( 4 . 1 2 5 ) ( 4 . 1 2 6 ) ( 4 . 1 2 7 ) T h e a n g l e s a r e d e f i n e d a s f o l l o w s : 0 i s t h e g e o g r a p h i c l a t i t u d e o f t h e g r a i n s t o r a g e b i n , a n d 8 i s t h e s l o p e o f t h e r e c e i v i n g s u r f a c e ( e . g . 8 = 0 f o r t h e v e r t i c a l b i n w a l l ) . T h e s u r f a c e a z i m u t h a n g l e , 1 , i s z e r o f o r t h e c i r c u l a r s t o r a g e b i n . T h e a v e r a g e t o t a l s o l a r r a d i a t i o n r e c e i v e d b y t h e s l o p e d s u r f a c e d u r i n g t h e c u r r e n t h o u r i s : 9 8 * 9 ' 8 g a s - I r 3 1 . . ( 4 . 1 2 8 ) T h e o u t l i n e d p r o c e d u r e a s s u m e s t h a t t h e a v e r a g e r a d i a t i o n 2 6 9 f o r t h e h o u r i s r e c e i v e d o n t h e e n t i r e s o u t h - f a c i n g b i n w a l l . 4 . 5 C e r e a l G r a i n D e t e r i o r a t i o n T h e e f f e c t o f t h e a e r a t i o n a n d s t o r a g e c o n d i t i o n s o n t h e d e t e r i o r a t i o n o f c h i l l e d g r a i n d u e t o r e s p i r a t i o n a n d m o l d d e v e l o p m e n t i s e v a l u a t e d u s i n g t h e c o n c e p t o f d r y m a t t e r l o s s , w h i c h w a s d i s c u s s e d i n d e t a i l i n S e c t i o n 3 . 3 . T h e p e r c e n t d r y m a t t e r l o s s , D M , f o r c o r n i s p r e d i c t e d b y t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n ( T h o m p s o n 1 9 7 2 , B r o o k 1 9 8 7 , S t r o h s h i n e a n d Y a n g 1 9 9 0 ) : D M = 0 . 0 8 8 4 e x p w o o s — A L . - 1 + 0 . 0 0 1 0 2 [ _ 9 _ ‘ _ _ ] ( 4 . 1 2 9 ) M T m D m M m e D w h e r e , m M = O . 1 0 3 e x 4 5 5 ) - 0 . 8 4 5 M + 1 . 5 5 8 ( 4 - 1 3 0 ) ( 1 0 0 m 1 . 5 3 = b ( 1 . 8 T + 3 2 ) 0 . 6 1 ( 1 . 8 T - 2 8 ) 4 . 1 3 1 m 7 . a e x p [ 6 0 + c e x p [ 6 0 ( ) m p = 1 . 9 7 e x p ( - 0 . 0 1 9 9 D ) ( 4 . 1 3 2 ) 2 7 0 T h e m o i s t u r e m u l t i p l i e r , m g , i s v a l i d i n t h e 1 3 t o 3 5 p e r c e n t ( w . b . ) m o i s t u r e c o n t e n t r a n g e . A c o m m o n v a l u e u s e d t o e s t i m a t e t h e m e c h a n i c a l d a m a g e l e v e l , D , i s 3 0 p e r c e n t ( S t r o h s h i n e a n d Y a n g 1 9 9 0 ) . T h e c o e f f i c i e n t s a , b , a n d c a r e : 1 ' 1 9 0 1 M L [ % w b ] a . b c I s 1 5 . 6 a l l 1 2 8 . 7 6 - 4 . 6 8 o > 1 5 . 6 s 1 9 3 2 . 3 - 3 . 4 8 > 1 5 . 6 1 9 < 1 4 . , s 2 8 3 2 . 3 - 3 . 4 8 ( M . - 1 9 ) / 1 o o > 1 5 . 6 > 2 8 3 2 . 3 - 3 . 4 8 0 . 0 9 M o r e y e t a l . ( 1 9 8 1 ) s u g g e s t e d t h e f o l l o w i n g p r o c e d u r e t o e s t i m a t e t h e d r y m a t t e r d e c o m p o s i t i o n f o r t h e d e t e r i o r a t i o n o f w h e a t : ( 1 ) C a l c u l a t e t h e e q u i l i b r i u m r e l a t i v e h u m i d i t y o f w h e a t a s a f u n c t i o n o f t h e w h e a t t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t ( e q . 4 . 1 2 ) . ( 2 ) C a l c u l a t e t h e e q u i v a l e n t m o i s t u r e c o n t e n t o f w h e a t f r o m t h e e q u i l i b r i u m m o i s t u r e c o n t e n t e q u a t i o n o f c o r n a s a f u n c t i o n o f t h e E R H a n d t e m p e r a t u r e o f w h e a t ( e q . 4 . 1 3 ) . ( 3 ) U s e t h e E M C v a l u e o f w h e a t t o c a l c u l a t e t h e e q u i v a l e n t m o i s t u r e a n d t e m p e r a t u r e m u l t i p l i e r s i n e q u a t i o n s 4 . 1 3 0 a n d 4 . 1 3 1 . 2 7 1 ( 4 ) C a l c u l a t e t h e p e r c e n t o f d r y m a t t e r l o s s f o r w h e a t u s i n g e q u a t i o n 4 . 1 2 9 w i t h t h e e q u i v a l e n t m u l t i p l i e r s . T h e d r y m a t t e r l o s s d u r i n g e a c h t i m e i n t e r v a l , A I , i s c a l c u l a t e d f o r e a c h g r i d n o d e . O v e r t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e p e r i o d t h e D M - l o s s f o r e a c h n o d e i s a c c u m u l a t e d t o y i e l d t h e t o t a l D M - l o s s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n . 4 . 6 C o u p l i n g t h e C h i l l e d A e r a t i o n a n d S t o r a g e M o d e l s T h e t h r e e s u b m o d e l s f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s a r e i n t e g r a t e d i n t o a s y s t e m m o d e l . F i g u r e 4 . 1 3 s h o w s a s i m p l i f i e d f l o w c h a r t f o r t h e a l g o r i t h m . T h e n e c e s s a r y i n p u t p a r a m e t e r s f o r t h e t h r e e s u b m o d e l s a r e s p e c i f i e d a t o n c e . F o r e a c h t i m e s t e p t h e w e a t h e r d a t a i s r e c a l l e d f i r s t . A c o n t r o l l o o p d e c i d e s w h e t h e r t h e c h i l l e r i s t o b e o n o r o f f d u r i n g t h e c u r r e n t t i m e s t e p . I f t h e u n i t i s o n , t h e f l o w r a t e , t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c h i l l i n g a i r a r e d e t e r m i n e d f r o m t h e g r a i n c h i l l e r m o d e l . T h e h e a t a n d m a s s t r a n s f e r i s c a l c u l a t e d o n e - d i m e n s i o n a l l y f o r e a c h c o l u m n o f n o d e s o f t h e 2 - D g r i d w i t h t h e c h i l l e d a e r a t i o n m o d e l . I f t h e u n i t i s o f f , t h e f i n i t e d i f f e r e n c e e q u a t i o n s o f t h e 2 — D c o n d u c t i o n m o d e l a r e s o l v e d f o r t h e e f a o fi d r h w t e i a m t e i l l e h r e p r e O R n e - a o d i l t d D O a e u h e r n , [ ' e l e t t A s C d Y e o o e n n r e r m t a i t n C i r s h i m i t o l i d l o e e n l 4 t j N n s o d i u m c u t l I p e r i i a o o t d U m s o e d s e t l Z o D r C o g t a o e N o l — _ S t o r a g e P e r i o d o v e r 2 7 2 R e a d I n p u t ] P a r a m e t e r s f — I n c r e m e n t t i m e _ 1 i n t e r v a l A t t e m p e r a t u r e s d u r i n g s i m u l a t e H a n t r a n s f e r w i t h c h i l l l e d a i r I f a n y n o d e e x c e e d s O m a x , t u r n o n c h i l l e r f o r n e x t A t I f a l l n o d e s a r e b e l o w O m a x , t u r n o f f c h i l l e r f o r n e x t A t C a l c u l a t e D e t e r i o r a t i o n d u r i n g t i m e i n t e r v a l 1 [ T i m e t o P r i n t ] E . N o Y e s [ P r i n t S u m m a r y A S t o p ) ! F i g u r e 4 . 1 3 F l o w c h a r t o f t h e s y s t e m m o d e l t o s i m u l a t e t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s . 2 7 3 t e m p e r a t u r e s o f t h e g r i d n o d e s . A t t h e e n d o f t h e t i m e i n t e r v a l t h e c u m u l a t i v e g r a i n d e t e r i o r a t i o n i s u p d a t e d . P r i n t i n g a n d t e r m i n a t i n g f l a g s a r e c h e c k e d b e f o r e t h e t i m e s t e p i s i n c r e m e n t e d a n d t h e c a l c u l a t i o n s a r e r e p e a t e d u n t i l t h e e n d o f t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e p e r i o d i s r e a c h e d . ‘ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ) 1 “ . 4 . ‘ n ‘ fi A ~ . . M n . “ ' fi , ; ; 3 . 5 . W ‘ ' ! L 5 . M > " - ‘ “ “ 3 . ; C f . I P . J x v - . ‘ ‘ A . . , ~ , v ‘ - . I . . , p . v . . A , A . . , . , : - . v w . . . , ‘ . ‘ \ L c . " ' ~ - ' ' 1 & 7 . . , w . . . ‘ V d , ’ H , . > ' . . - ‘ A . ‘ ' . ' , ' . H ’ 5 . . ’ . H . ~ - . . . . - , 1 . ‘ . 7 . . . . ‘ _ H . , . V ” . v ! u . . I : . a n . . n h m " . J A n . 9 t : \ . - r - . . > 9 . 1 { ' r - 9 ‘ r . . . ~ 9 7 1 ‘ 1 ” n u “ m y ” 3 4 . x . - . . , . . _ . » . , “ a . r . ‘ 0 “ w » ; - 1 - , - . m ‘ 9 : . > 1 7 ( r u g . u - . n e w ‘ n . . . a . . . . - e ‘ y . _ . 1 , . . . . . , ‘ . . . . . - m ~ . p f . - . ‘ 4 . . v . . . “ C - n v " y a — . n ' n n ‘ g . r « - . 7 » - " . - ‘ z . . , 7 r , “ . , . . - . - \ 4 ‘ 4 » - . g . . \ L ” , . V . V , n 1 . “ r 1 : 3 , - 1 9 , . . ' r . 1 - : ' . - ' . ‘ . I . . ‘ - . " u m “ r , " a : v . r - " v ' w " " 5 : u ; . v : a - a , , . . , . . . . u 1 - . ‘ r - , . n : . , r r . u , , . . . ‘ ‘ r y « w r y - g » . . . > - r p x u . p . 4 ~ - . a . . . ” V M : - — m , - . . n o w . , . . . . , . , . ‘ , . . , : - W ' n r u n n v w w . . r " r . r r ' w " m . . - . . . . . . , . . - : u a . ” m , ” w ” . . . 1 - , , { I u » ~ r . , . - . - . - , \ « g y a . 0 1 " . “ w - - - ~ - - - . “ a n , . . . . . . , . . . « M W i i M fl W fl fi m W 1 2 9 3 0 0 9 0 3 ll r ' W " N L I B R A R Y M i c h i g a n S t a t e 1 U n i v e r s i t y L : - P L A C E I N R E T U R N B O X t o r e m o v e t h i s c h e c k o u t f r o m y o u r r e c o r d . T O A V O I D F I N E S r e t u r n o n o r b e f o r e d a t e d u e . D A T E D U E D A T E D U E D A T E D U E _ _ _ J | : L _ + 7 fl i — T F — T M S U I s A n A f f i r m a t i v e A c t i o n / E q u a l O p p o r t u n i t y I n a i t u t i o n c m m s - p d T H E G R I L L E D A E R A T I O N A N D S T O R A G E O F C E R E A L G R A I N S V o l u m e I I B Y D i r k E . M a i e r A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l f i l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y i n A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g D e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g 1 9 9 2 5 . E X P E R I M E N T A L I N V E S T I G A T I O N A N D M O D E L S V E R I F I C A T I O N 5 . 1 E x p e r i m e n t a l T e s t s F i e l d t e s t s t o e v a l u a t e t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s u n d e r U . S . c o n d i t i o n s w e r e c o n d u c t e d o v e r a t h r e e - y e a r p e r i o d a t t h e J o r g e n s e n F a r m E l e v a t o r i n W i l l i a m s t o n , M i c h i g a n . B e g i n n i n g i n t h e f a l l o f 1 9 8 8 , a c o m m e r c i a l g r a i n b i n w a s f i l l e d e a c h s e a s o n w i t h N o . 2 g r a d e c o r n . T h e c o r n w a s c o o l e d a n d m a i n t a i n e d o v e r s e v e r a l m o n t h s w i t h a G r a n i f r i g o r K K 1 4 0 g r a i n c h i l l i n g u n i t p r o v i d e d b y S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . 5 . 1 . 1 I n s t r u m e n t a t i o n a n d E q u i p m e n t T h e g r a i n b i n u s e d i n t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e t e s t s i s c i r c u l a r , a n d m a d e o f c o r r u g a t e d - s t e e l . T h e f l o o r i s f u l l y - p e r f o r a t e d w i t h a n a r e a o f 7 9 . 5 H P a n d a p l e n u m h e i g h t o f 0 . 3 0 m ( 1 2 i n c h e s ) . T h e b i n d i a m e t e r i s 1 0 . 1 m ( 3 3 f e e t ) , t h e e a v e s h e i g h t i s 1 0 . 3 m ( 3 3 f e e t 9 i n c h e s ) , a n d t h e o v e r a l l h e i g h t i s 1 3 . 3 m ( 4 3 f e e t 6 i n c h e s ) ; t h e r a t e d h o l d i n g c a p a c i t y i s 7 0 0 t o n n e s ( 2 8 , 0 0 0 b u ) . T h e b i n r o o f h a s a 3 0 ° s l o p e a n d i s n o t i n s u l a t e d . T h e b i n i s f i l l e d b y g r a v i t y t h r o u g h a 0 . 1 5 m ( 6 - i n c h ) l o a d i n g s p o u t i n s t a l l e d i n 2 7 4 2 7 5 t h e c e n t e r o f t h e b i n r o o f . T h e b i n i s u n l o a d e d b y g r a v i t y t h r o u g h t w o s q u a r e 0 . 1 5 b y 0 . 1 5 m ( 6 b y 6 i n c h ) p o r t s , o n e i n s t a l l e d i n t h e c e n t e r o f t h e p e r f o r a t e d f l o o r , a n d o n e h a l f - w a y b e t w e e n t h e c e n t e r a n d t h e b i n w a l l . V e n t i n g o f t h e h e a d s p a c e a b o v e t h e g r a i n p i l e i s t h r o u g h t h r e e 0 . 3 0 m d i a m e t e r ( 1 2 - i n c h ) v e n t s o n t o p o f t h e r o o f , t h r o u g h a 0 . 0 2 5 m ( 1 i n c h ) g a p b e t w e e n t h e b i n w a l l a n d r o o f e a v e , a n d t h r o u g h a 0 . 1 5 m ( 6 i n c h ) d i a m e t e r w i n d - p r o p e l l e d a t t i c f a n , w h i c h w a s i n s t a l l e d i n S e p t e m b e r 1 9 8 9 . T h e c o r n u s e d f o r e a c h t e s t w a s f i e l d - h a r v e s t e d , a n d d r i e d a r t i f i c i a l l y i n c o n t i n u o u s - f l o w , h i g h - t e m p e r a t u r e d r y e r s . T w o c r o s s - f l o w t y p e M e y e r d r y e r s w i t h r a t e d c a p a c i t i e s o f 2 5 . 4 a n d 1 2 . 7 t o n n e s / h ( 1 0 0 0 a n d 5 0 0 b u / h r ) r e m o v i n g 5 p e r c e n t a g e p o i n t s o f m o i s t u r e , r e s p e c t i v e l y , w e r e u s e d . A f t e r t h e d r y e r , t h e c o r n w a s r u n t h r o u g h a s c r e e n - c l e a n e r , a n d t h e n l o a d e d i n t o t h e b i n w i t h o u t t h e u s e o f a s p r e a d e r . A c o r e w a s d r a w n a n d t h e b i n w a s t h e n r e f i l l e d w i t h n e w c o r n f r o m t h e d r y e r . S a m p l e s o f c o r n w e r e c o l l e c t e d f o r m o i s t u r e d e t e r m i n a t i o n d u r i n g d r y i n g a n d l o a d i n g e v e r y t h i r t y m i n u t e s , a n d d u r i n g u n l o a d i n g e v e r y f i f t e e n m i n u t e s . S a m p l e s w e r e a l s o t a k e n i n t e r m i t t e n t l y f r o m t h e t o p o f t h e p i l e d u r i n g t h e s t o r a g e s e a S o n . T h e m o i s t u r e c o n t e n t s w e r e d e t e r m i n e d a t t h e e l e v a t o r w i t h a B u r r o w s d i g i t a l m o i s t u r e m e t e r ( M o d e l 7 0 0 ) , 2 7 6 a n d v e r i f i e d i n t h e l a b o r a t o r y u s i n g A S A E S t a n d a r d 8 3 5 2 . 2 f o r c o r n ( i . e . 1 0 3 ° C o v e r 7 2 h o u r s ) . T h e o v e n s a m p l e s w e r e w e i g h e d w i t h a M e t t l e r P M 4 0 0 d i g i t a l s c a l e ( w i t h 0 . 0 0 1 g a c c u r a c y o v e r a 4 0 0 9 r a n g e ) . G r a i n t e m p e r a t u r e s i n t h e b i n w e r e m e a s u r e d w i t h t h e r m o c o u p l e s l o c a t e d o n f o u r s u s p e n d e d , s t e e l - r e i n f o r c e d c a b l e s . T h e l a y o u t o f t h e t e m p e r a t u r e c a b l e s i s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 5 . 1 . E a c h c a b l e c o n t a i n s s i x t h e r m o c o u p l e s ( T C ) ; t h e T C s o f C a b l e A a r e l o c a t e d a t h e i g h t s o f 0 . 4 , 2 . 2 , 4 . 0 , 5 . 9 , 7 . 7 , a n d 9 . 5 m a b o v e t h e f l o o r , o f C a b l e s B a n d C a t 1 . 0 , 2 . 8 , 4 . 6 . 6 . 5 , 8 . 3 , a n d 1 0 . 1 m a b o v e t h e f l o o r , a n d o f C a b l e D ( w h i c h w a s i n s t a l l e d p r i o r t o t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n ) a t 2 . 8 , 4 . 6 , 6 . 5 , 8 . 3 , 1 0 . 1 , a n d 1 1 . 9 m a b o v e t h e f l o o r . D u r i n g t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n t h e c a b l e s w e r e f a s t e n e d t o t h e f l o o r b e f o r e f i l l i n g t h e b i n , t h u s s u s p e n d i n g t h e t h e r m o c o u p l e s v e r t i c a l l y i n t h e g r a i n p i l e . I n 1 9 8 8 - 8 9 a n d 1 9 9 0 — 9 1 t h e b o t t o m s o f t h e c a b l e s w e r e p u s h e d t o w a r d t h e p e r i p h e r y b y t h e c o r n d u r i n g t h e l o a d i n g o f t h e b i n . T h e b o t t o m s e n s o r o f c a b l e s A , B , a n d C e n d e d u p w i t h i n a b o u t 1 m o f t h e b i n w a l l . T h e s e n s o r l e v e l s o f c a b l e s A , B , a n d C w e r e r a i s e d b y a b o u t 0 . 1 m . D u r i n g t h e 1 9 8 8 - 8 9 s e a s o n , t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s s e n s e d b y t h e 1 8 T C l o c a t i o n s o f c a b l e s A , B , a n d C w e r e r e c o r d e d o n a H e w l e t t - P a c k a r d 3 4 9 7 A D a t a A c q u i s i t i o n / C o n t r o l U n i t . A t t h e 2 7 7 F i g u r e 5 . 1 L a y o u t o f t h e t h e r m o c o u p l e c a b l e s i n t h e 7 0 0 - t o n n e c a p a c i t y b i n u s e d f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c o r n d u r i n g t h e t h r e e f i e l d t e s t s e a s o n s . 2 7 8 b e g i n n i n g o f t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n a P e r t e c h S c a n c e n t e r G r a i n T e m p e r a t u r e a n d M o n i t o r i n g S y s t e m w a s i n s t a l l e d t o m o n i t o r t h e 2 4 T C s o f t h e f o u r b i n c a b l e s . T h e S c a n c e n t e r w a s c o n n e c t e d t o a C o m p a q P o r t a b l e I I I c o m p u t e r , w h i c h r e c o r d e d a n d p r o c e s s e d t h e d a t a u s i n g c o m m e r c i a l a n d c u s t o m s o f t w a r e . I n 1 9 8 8 - 8 9 a n d 1 9 9 0 — 9 1 t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s w e r e r e c o r d e d h o u r l y ; i n 1 9 8 9 - 9 0 e v e r y s i x h o u r s ( b e g i n n i n g a t m i d n i g h t ) . T h e g r a i n c h i l l i n g u n i t w a s c o n n e c t e d t o t h e b i n p l e n u m t h r o u g h a 0 . 3 0 m d i a m e t e r a n d 2 m l o n g n o n - i n s u l a t e d f l e x i b l e d u c t . T h e d e s i g n s p e c i f i c a t i o n s o f t h e G r a n i f r i g o r K K 1 4 0 a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e 1 . 1 . I t s p e r f o r m a n c e c h a r a c t e r i s t i c s h a v e b e e n t h o r o u g h l y e x p l o r e d i n S e c t i o n 4 . 2 . D u r i n g t h e 1 9 8 8 - 8 9 s e a s o n t h e d r y a n d w e t b u l b t e m p e r a t u r e s o f t h e a i r r e a c h i n g a n d l e a v i n g t h e g r a i n c h i l l e r w e r e r e c o r d e d h o u r l y w i t h t h e H e w l e t t - P a c k a r d s y s t e m . F o r t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n t h e c h i l l e r w a s i n s t r u m e n t e d w i t h a C a m p b e l l C R 2 1 d a t a l o g g e r t o m o n i t o r t h e a i r t e m p e r a t u r e s a n d r e l a t i v e h u m i d i t i e s a t t h e i n l e t t o t h e f a n , a t t h e o u t l e t o f t h e c h i l l e r , a n d a t t h e b i n i n l e t . I n a d d i t i o n , t h e p o s i t i o n o f t h e t h r o t t l e g o v e r n i n g t h e a i r f l o w a c r o s s t h e f a n w a s m e a s u r e d b y t h e d a t a l o g g e r . T h e v a l u e s w e r e r e c o r d e d o n c a s s e t t e t a p e e v e r y f i f t e e n m i n u t e s . T h e t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y ( R H ) p r o b e s ( M o d e l 2 0 1 ) u s e F e n w a l U U T - 5 1 J 1 t h e r m i s t o r s a n d P h y s - C h e m i c a l R e s e a r c h P C R C - 1 1 R H - s e n s o r s b o t h w i t h 1 1 % d e v i a t i o n . T h e t h r o t t l e 2 7 9 p o s i t i o n w a s m o n i t o r e d w i t h a T e c h m a r k 5 K p o t e n t i o m e t e r . T h e s t a t i c p r e s s u r e o f t h e b i n - c h i l l e r s y s t e m w a s m e a s u r e d u s i n g a D w y e r M a g n e h e l i c D i f f e r e n t i a l P r e s s u r e I n d i c a t i n g T r a n s m i t t e r ( M o d e l 6 0 5 - 1 0 ) w i t h a r a n g e o f 0 - 1 0 i n c h e s w a t e r c o l u m n a n d 0 . 2 0 r e a d a b i l i t y . T h e a i r f l o w r a t e t h r o u g h t h e c h i l l e r w a s d e t e r m i n e d f r o m t h e K K 1 4 0 f a n c u r v e u s i n g t h e m e a s u r e d s t a t i c p r e s s u r e s . T h e r u n t i m e o f t h e c h i l l e r w a s m o n i t o r e d w i t h a b u i l t - i n h o u r c o u n t e r ; t h e e l e c t r i c a l p o w e r c o n s u m p t i o n w a s m e a s u r e d w i t h a G e n e r a l E l e c t r i c t h r e e - p h a s e 4 8 0 V o l t w a t t m e t e r . S p o t c h e c k s o f t e m p e r a t u r e , r e l a t i v e h u m i d i t y , a i r f l o w a n d s t a t i c p r e s s u r e w e r e m a d e d u r i n g t h e f i e l d t e s t s w i t h a S o l o m a t M P M 5 0 0 e p o r t a b l e m u l t i - f u n c t i o n a l m e t e r u t i l i z i n g t h e f o l l o w i n g p r o b e s : 3 5 5 R H X f o r a i r t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y , 5 1 1 L P X f o r s t a t i c p r e s s u r e , 2 2 8 M S X f o r a i r f l o w , a n d P 1 0 1 I M X f o r g r a i n t e m p e r a t u r e . I n A p r i l 1 9 8 9 a w e a t h e r s t a t i o n w a s i n s t a l l e d o n t o p o f t h e g r a i n b i n . A C a m p b e l l 2 1 X d a t a l o g g e r r e c o r d e d t h e t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a m b i e n t a i r w i t h a M o d e l 2 0 7 p r o b e ( e q u i p p e d w i t h t h e s a m e s e n s o r a s t h e M o d e l 2 0 1 p r o b e ) , t h e i n c i d e n t s o l a r r a d i a t i o n w i t h a L I Z O O S S i l i c o n P y r a n o m e t e r , a n d t h e w i n d s p e e d w i t h a M e t O n e w i n d - s p e e d s e n s o r . F o r t h e 1 9 9 0 - 9 1 s e a s o n a M o d e l 2 0 7 p r o b e w a s 2 8 0 i n s t a l l e d t o m o n i t o r t h e t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e h e a d s p a c e a i r a b o v e t h e p i l e . T h e v a l u e s w e r e r e c o r d e d e v e r y t h i r t y m i n u t e s o n c a s s e t t e t a p e . 5 . 1 . 2 T h e 1 9 8 8 - 8 9 S e a s o n I n t h e f i r s t s e a s o n t h e K K 1 4 0 G r a n i f r i g o r g r a i n c h i l l e r w a s u s e d t o c o o l a n d m a i n t a i n h i g h e r - t h a n - n o r m a l m o i s t u r e c o n t e n t c o r n i n s t a b l e c o n d i t i o n b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 8 8 a n d J u n e 7 , 1 9 8 9 . T h e t o t a l a m o u n t o f c o r n i n t h e b i n w a s i n i t i a l l y 6 1 1 t o n n e s . A f t e r f o u r m o n t h s o f s t o r a g e 1 8 0 t o n n e s o f c o r n w e r e r e m o v e d f r o m t h e b i n . O n N o v e m b e r 1 , 1 9 8 8 , t h e f i r s t c o r n w a s d u m p e d i n t o t h e b i n ; t h e f i l l i n g p r o c e s s w a s c o m p l e t e d w i t h i n 3 6 h o u r s . T h e c o r n w a s l o a d e d i n t o t h e b i n a t a b o u t 1 8 % m o i s t u r e c o n t e n t ( w . b . ) , a n d 9 - 1 3 % : . T h e t o p o f t h e p i l e w a s i n i t i a l l y n o t l e v e l e d o f f . O n e o f t h e g o a l s o f t h e f i r s t y e a r c h i l l i n g t e s t w a s t o f i l l t h e b i n w i t h c o r n a t a m o i s t u r e c o n t e n t o f 1 8 . 5 % ( w . b . ) , a n d b y c h i l l e d a e r a t i o n a t t e m p t t o l o w e r t h e c o r n m o i s t u r e t o 1 5 . 5 % d u r i n g t h e s t o r a g e p e r i o d , w h i l e m a i n t a i n i n g t h e g r a i n q u a l i t y . F i g u r e 5 . 2 i s a p l o t o f t h e m o i s t u r e c o n t e n t o f 7 3 s a m p l e s o f c o r n t a k e n d u r i n g l o a d i n g a n d o f 9 0 s a m p l e s t a k e n 2 8 1 2 5 H ' 4 a d ’ I u L ' - 2 ° 1 , 3 M L a L - V ' L . . _ " ' " . 2 . s m w v - fi — — x — 7 “ H * W ” o " " x " x . a . I . x x 5 1 5 m - ' E 1 . g . - m u m ” m i X a c t u a l 2 5 H 2 i g E M F “ . ‘ I ‘ h : I W - ‘ I M W ' g ‘ m { — ’ - — ‘ — " - “ — ‘ — ‘ — - ' — “ ‘ " — “ - ' — " — ' — " — " " - " ‘ % ; — — < n m n m : . x 1 c a c t u a l F i g u r e 5 . 2 C o r n m o i s t u r e c o n t e n t ( i n % - w e t b a s i s ) o f 7 3 s a m p l e s t a k e n d u r i n g l o a d i n g a n d 9 0 s a m p l e s t a k e n d u r i n g u n l o a d i n g o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n d u r i n g t h e 1 9 8 8 - 8 9 s e a s o n . 2 8 2 d u r i n g u n l o a d i n g o f t h e s t o r a g e b i n . T h e i n l e t m o i s t u r e c o n t e n t ( i . e . t h e o u t l e t m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e t w o d r y e r s ) a v e r a g e d 1 8 . 3 % , w h i c h w a s s l i g h t l y b e l o w t h e d e s i r e d v a l u e ; t h e r a n g e w a s 1 5 . 0 t o 2 1 . 2 p e r c e n t . A t t h e e n d o f t h e s t o r a g e p e r i o d , t h e m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e c o r n w a s m o r e u n i f o r m ; t h e a v e r a g e w a s 1 7 . 5 % w i t h a r a n g e o f 1 6 . 7 t o 1 8 . 3 p e r c e n t . H o w e v e r , t h i s w a s t w o p e r c e n t a g e p o i n t s a b o v e t h e d e s i r e d m o i s t u r e c o n t e n t o f 1 5 . 5 % . T h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e t r e a t m e n t l o w e r e d t h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e c o r n b y 0 . 8 p e r c e n t a g e p o i n t s a n d r e d u c e d t h e i n i t i a l m o i s t u r e g r a d i e n t o f 6 . 2 p o i n t s t o 1 . 6 p e r c e n t a g e p o i n t s . T h e m o i s t u r e c o n t e n t o f p r o b e s a m p l e s t a k e n p e r i o d i c a l l y b e t w e e n D e c e m b e r 1 9 8 8 a n d A p r i l 1 9 8 9 a t 0 . 6 m a n d 1 . 2 m f r o m t h e g r a i n s u r f a c e a r e s h o w n i n T a b l e 5 . 1 . C l o s e t o t h e s u r f a c e t h e m o i s t u r e r a n g e d f r o m 1 8 . 1 t o 1 8 . 4 p e r c e n t w i t h a s l i g h t u p w a r d t r e n d o v e r t h e s t o r a g e p e r i o d . T h e c o r n a t t h e 1 . 2 m l e v e l s h o w e d s l i g h t l y l o w e r m o i s t u r e c o n t e n t s ; t h e s a m p l e s r a n g e d f r o m 1 8 . 0 t o 1 8 . 3 p e r c e n t . C o m p a r e d t o t h e i n i t i a l a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t o f 1 8 . 3 % , t h e m o i s t u r e o f t h e t o p g r a i n l a y e r s d i d n o t c h a n g e s i g n i f i c a n t l y o v e r t h e 3 - m o n t h w i n t e r s t o r a g e t i m e d e s p i t e s e v e r a l c h i l l i n g c y c l e s . 2 8 3 T a b l e 5 . 1 M o i s t u r e c o n t e n t o f c o r n ( i n % w e t b a s i s ) s a m p l e d a t 0 . 6 m a n d 1 . 2 m b e l o w t h e g r a i n s u r f a c e i n t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n b e t w e e n D e c e m b e r 2 8 , 1 9 8 8 a n d A p r i l 1 2 , 1 9 8 9 . S a m p l i n g D a t e A t 0 . 6 m A t 1 . 2 m 1 2 / 2 8 / 1 9 8 8 1 8 . 1 1 8 . 0 1 / 0 6 / 1 9 8 9 1 8 . 2 1 8 . 2 1 / 1 7 1 8 . 2 1 8 . 2 2 / 0 7 1 8 . 3 1 8 . 2 2 / 2 2 1 8 . 3 1 8 . 2 3 / 0 7 1 8 . 4 1 8 . 1 3 / 2 9 1 8 . 3 1 8 . 0 4 / 1 2 1 8 . 3 1 8 . 3 5 . 1 . 2 . 1 C h i l l e d A e r a t i o n T r i a l T h e g r a i n c h i l l e r w a s s t a r t e d o n N o v e m b e r 1 a s s o o n a s e n o u g h c o r n w a s l o a d e d i n t o t h e b i n t o c o v e r t h e p e r f o r a t e d f l o o r t o a b o u t 0 . 5 m d e p t h . T h e v a r i a t i o n i n t h e c o r n t e m p e r a t u r e a t f o u r p i l e d e p t h s ( i . e . C a b l e B , w h i c h s h o w e d t h e b e s t p r o f i l e ) f o r t h e f u l l b i n i s s h o w n i n F i g u r e 5 . 3 . T h e f i l l i n g o f t h e b i n w a s c o m p l e t e d b y N o v e m b e r 3 , a n d t h e c o o l - d o w n o n N o v e m b e r 8 . T h e c o r n t e m p e r a t u r e i n t h e f u l l b i n r a n g e d f r o m 2 . 5 t o 1 3 % 2 c n 1 1 1 / 3 w i t h t h e w a r m e r g r a i n l a y e r s t o w a r d t h e b o t t o m a n d t h e c o o l e r o n e s t o w a r d t h e t o p o f t h e p i l e . B y 1 1 / 5 t h e c o o l i n g f r o n t r e a c h e d t h e 1 0 . 2 m l e v e l ; t h e g r a i n t e m p e r a t u r e r o s e t o 1 3 ° C b e f o r e d e c r e a s i n g s l o w l y t o b e l o w 5 % 2 k n r 1 1 / 8 . O n t h e e i g h t h d a y t h e c o r n i n 2 8 4 1 5 q ‘ r ~ - / . ‘ x ' “ Y ‘ * : y & ‘ \ a ’ I \ \ ~ - \ \ I \ \ \ I — n 1 0 " \ I \ g . 7 \ \ \ v - \ \ 5 . \ \ I ‘ \ \ \ \ E ‘ ~ I ‘ ~ \ \ . \ o . a s ‘ . . . . . \ . I “ Q . I \ A ‘ s . . . \ ‘ \ / < : ’ \ \ \ g l V \ k \ / I \ ‘ \ ‘ \ - - - a — d - . — 5 _ ' \ \ I \ ‘ \ \ A I ‘ . “ fi 1 ‘ v - ‘ S X \ - ~ - ~ " - - ’ I : \ ‘ r ‘ \ Z a l I - , I ‘ ~ - — " ' — s e t p a m t 1 ! - 1 0 . 2 m ~ — - & 4 n \ 4 " 6 0 6 I 1 1 c — - £ 7 n 1 : s l k L i i 3 N O V 1 9 ” F i g u r e 5 . 3 G r a i n t e m p e r a t u r e a t f o u r d e p t h s i n t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n , a n d s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o f t h e r e h e a t e d a i r f r o m t h e g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n b e t w e e n N o v e m b e r 1 a n d 8 , 1 9 8 8 . 2 8 5 a l l l a y e r s r e a c h e d a t e m p e r a t u r e r a n g e o f 4 - 6 % : . O n N o v e m b e r 3 a n d 5 t h e c o o l - d o w n o f t h e c o r n w a s i n t e r r u p t e d d u e t o p o w e r f a i l u r e s a t t h e e l e v a t o r . O n N o v e m b e r 7 a n d 8 l o w a m b i e n t t e m p e r a t u r e s f o r c e d t h e c h i l l e r t o m a i n t a i n t h e b i n i n l e t c o n d i t i o n s w i t h t h e b u i l t - i n e l e c t r i c a l h e a t e r s . T h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e b o t t o m l a y e r s i n c r e a s e d t e m p o r a r i l y . B y t h e e n d o f t h e c o o l - d o w n c y c l e t h e e f f e c t d i s s i p a t e d . D u r i n g t h e 1 2 - h o u r p o w e r f a i l u r e o n 1 1 / 5 , a n d d u r i n g t h e p e r i o d i m m e d i a t e l y f o l l o w i n g t h e c o o l - d o w n , t h e T C s e n s o r s i n d i c a t e d c o n s t a n t t e m p e r a t u r e s i n t h e l a y e r s . T h i s s u p p o r t s t h e a s s u m p t i o n t h a t t h e a i r a n d g r a i n t e m p e r a t u r e s a r e i n e q u i l i b r i u m d u r i n g t h e c h i l l e d a e r a t i o n p e r i o d . I f s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s e x i s t e d o n e w o u l d e x p e c t t h e s e n s o r s t o i n d i c a t e a t e m p e r a t u r e c h a n g e s o o n a f t e r t h e a i r f l o w i s i n t e r r u p t e d . D u r i n g t h e c o o l - d o w n , c o n d e n s a t i o n w a s o b s e r v e d o n t h e u n d e r s i d e o f t h e b i n r o o f . T h e a v a i l a b l e v e n t i l a t i o n o f t h e h e a d s p a c e w a s n o t s u f f i c i e n t t o p r e v e n t s i g n i f i c a n t a m o u n t s o f w a t e r d r i p p i n g o n t o t h e p e a k e d g r a i n ( p a r t i c u l a r l y d u e t o c o n d e n s a t i o n i n s i d e t h e l o a d i n g s p o u t t u b e ) . A l t h o u g h t h e s u r f a c e o f t h e g r a i n d r i e d o f f b y t h e e n d o f t h e c o o l - d o w n c y c l e , d a m p n e s s p e r s i s t e d s e v e r a l c e n t i m e t e r s b e l o w t h e s u r f a c e g r a i n l a y e r . S e v e r a l r e c h i l l i n g c y c l e s w e r e i n i t i a t e d s t a r t i n g o n N o v e m b e r 2 1 . B y D e c e m b e r 6 s e l f - 2 8 6 h e a t i n g w a s o b s e r v e d i n t h e p e a k o f t h e g r a i n , w h i c h w a s c o o l e d w i t h t h e c h i l l e r . B y D e c e m b e r 1 9 a s i g n i f i c a n t h o t s p o t o f a b o u t 4 5 ° C d e v e l o p e d i n t h e p e a k o f t h e g r a i n i n a n a r e a o f 1 m i n d i a m e t e r a n d 0 . 5 - 1 . 0 m i n d e p t h . A 3 0 - t o n n e c o r e w a s d r a w n t o r e m o v e t h e s p o i l e d g r a i n . T h e c o r e w a s r e f i l l e d w i t h c o r n f r o m t h e d r y e r , a n d t h e p i l e w a s l e v e l l e d o f f a t 1 0 . 3 m . A f t e r t h e r e c h i l l i n g c y c l e i n A p r i l d a m p g r a i n w a s f o u n d o n t h e l e v e l s u r f a c e t o w a r d t h e w e s t s i d e o f t h e b i n . B e t w e e n A p r i l 1 7 a n d M a y 1 5 a b o u t 1 8 0 t o n n e s o f g r a i n w e r e b l e n d e d o f f i n s i x u n l o a d i n g c y c l e s . V i s i b l e m o l d d a m a g e w a s d e t e c t e d i n a f e w c o r n s a m p l e s . T h e g r a i n s u r f a c e w a s l e v e l l e d o f f a g a i n b e f o r e t h e M a y c h i l l i n g c y c l e a t a b o u t 7 . 3 m . O n M a y 2 6 u n l o a d i n g w a s c o n t i n u e d ; t h e b i n w a s e m p t y b y J u n e 7 , 1 9 8 9 . 5 . 1 . 2 . 2 G r a i n C h i l l e r P e r f o r m a n c e T h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e d u r i n g t h e c o o l - d o w n p e r i o d i s p l o t t e d i n F i g u r e 5 . 4 a l o n g w i t h t h e t e m p e r a t u r e o f t h e a i r e x i t i n g t h e c h i l l e r . A l t h o u g h t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e ‘ v a r i e d b e t w e e n - 2 a n d 1 8 3 : , t h e c h i l l i n g u n i t m a i n t a i n e d t h e a i r a t 3 - 7 . 5 3 : . T h e a v e r a g e o u t l e t a i r t e m p e r a t u r e w a s 4 . 9 ° C w h i c h w a s w i t h i n 0 . 5 ° C o f t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t 2 8 7 2 9 : 3 1 5 3 . . f ) . . 5 ‘ 0 1 I f \ h / ’ “ \ ‘ 4 8 . a 5 ' 3 W - . . _ _ — _ _ s e t p o i n t S 0 1 : : 1 A . , R H — c h i l l e r _ 5 5 ~ - - - a m b i e n t 1 i l 1 I E 1 i L ' N O V 1 m m F i g u r e 5 . 4 T e m p e r a t u r e o f t h e a i r i n t o a n d o u t o f t h e g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n b e t w e e n N o v e m b e r 1 a n d 8 , 1 9 8 8 . 2 8 8 t e m p e r a t u r e ; t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t s w e r e 3 % : a n d 4 . 5 W C , r e s p e c t i v e l y ( e x c e p t f o r a b r i e f p e r i o d o n 1 1 / 3 ) . D u r i n g t h e l o w a m b i e n t t e m p e r a t u r e p e r i o d o f N o v e m b e r 6 - 7 t h e e l e c t r i c a l h e a t e r s m a i n t a i n e d t h e c h i l l e r o u t l e t a i r t e m p e r a t u r e a b o u t 2 ° C a b o v e t h e s e t - p o i n t . T h e a i r c o n d i t i o n s i n t o a n d o u t o f t h e c h i l l e r w e r e a n a l y z e d i n d e t a i l f o r a f i v e - d a y p e r i o d o f c o n t i n u o u s o p e r a t i o n i n t h e l a t e S p r i n g o f 1 9 8 9 ( i . e . 5 / 2 0 - 5 / 2 5 / 1 9 8 9 ) . T h e r e s u l t s a r e g i v e n i n F i g u r e 5 . 5 . S h o w n a r e t h e a m b i e n t i n l e t a n d c h i l l e r o u t l e t a i r t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y . T h e a m b i e n t d r y - b u l b t e m p e r a t u r e c y c l e d b e t w e e n 9 . 6 a n d 2 8 . 2 3 : , a n d t h e r e l a t i v e h u m i d i t y b e t w e e n 2 4 . 3 a n d 9 5 . 9 p e r c e n t . T h e c o l d — a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t s o f t h e c h i l l e r w e r e 4 ° C a n d 5 . 5 ° C , r e s p e c t i v e l y . T h e a i r t e m p e r a t u r e a t t h e o u t l e t o f t h e c h i l l e r r a n g e d f r o m 5 . 3 - 7 . 5 3 : , a n d t h e r e l a t i v e h u m i d i t y f r o m 8 4 . 7 - 9 5 . 0 p e r c e n t ( w i t h a n a v e r a g e o f 8 9 . 3 % ) . T h e a v e r a g e a i r t e m p e r a t u r e a t t h e o u t l e t o f t h e c h i l l e r w a s 6 . 3 ° C , w h i c h w a s w i t h i n 1 . 0 ° C o f t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t . B o t h t h e t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y w e r e a l m o s t h e l d c o n s t a n t . T h e h i g h r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c h i l l e r o u t l e t a i r w a s d u e t o t h e s m a l l a m o u n t o f r e h e a t i n g s p e c i f i e d , i . e . 1 . 5 W S . T h e s e t - p o i n t s w e r e s e l e c t e d t o y i e l d a b i n i n l e t a i r t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y w h i c h m a t c h e d t h e e q u i l i b r i u m c o n d i t i o n s o f t h e s t o r e d c o r n . I - 2 8 9 a ) ° ° K ? “ W V a 8 0 r \ A x “ A ! , l \ U = 5 o o x f l 1 . : l f l / " E ” M ’ U “ ‘ / \ I I g K L ) " \ ’ M ” r , — c h i l l e r 2 0 \ J - - a m b i e n t I E 8 ‘ E 8 ” - 3 1 " " . ” L N 1 * " i f i ” a 2 0 . : I ‘ r " l ' i . . - : “ - z \ s \ l \ I l E 1 5 ‘ : \ ‘ t ‘ I , \ b ’ } ‘ \ . 1 ’ . \ H j L J ’ — - e e t p o l n t E 1 0 3 \ J . . — c h i l l e r 5 g - - a m b i e n t 2 ' o 2 ' 1 2 ' 2 2 ' : 2 ' 4 2 ' : ‘ m m 1 a » F i g u r e 5 . 5 T e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r i n t o a n d o u t o f t h e g r a i n c h i l l e r o v e r a 5 - d a y p e r i o d d u r i n g r e c h i l l i n g b e t w e e n M a y 1 6 a n d 2 5 , 1 9 8 9 . 2 9 0 T h e d u c t c o n n e c t i n g t h e c h i l l e r a n d t h e b i n i s r e l a t i v e l y s h o r t . H o w e v e r , s o m e h e a t l o s s o r g a i n o c c u r r e d d e p e n d i n g o n t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s . F i g u r e 5 . 6 s h o w s t h e t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r m e a s u r e d a t t h e o u t l e t o f t h e c h i l l e r a n d t h e i n l e t o f t h e b i n f o r t h e s a m e p e r i o d a s F i g u r e 5 . 5 , i . e . M a y 1 6 t o 2 5 , 1 9 8 9 . T h e a v e r a g e b i n i n l e t t e m p e r a t u r e w a s 7 . 2 ° C w i t h a r a n g e o f 5 . 9 t o 9 . 2 ° C . T h u s , t h e h e a t g a i n i n t h e d u c t r a i s e d t h e a v e r a g e c h i l l i n g a i r t e m p e r a t u r e b y a b o u t 1 ° C b e t w e e n t h e c h i l l e r o u t l e t a n d b i n i n l e t . T h e a v e r a g e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r w a s 8 5 . 5 % w i t h a r a n g e o f 7 6 . 8 t o 9 0 . 8 p e r c e n t , i . e . a r e d u c t i o n o f a b o u t 4 p e r c e n t . S i m i l a r o b s e r v a t i o n s w e r e m a d e d u r i n g t h e f a l l w h e n t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s w e r e l o w e r , t h u s , r e d u c i n g t h e b i n i n l e t t e m p e r a t u r e b y a b o u t 1 ° C a n d r a i s i n g t h e r e l a t i v e h u m i d i t y b y a b o u t 4 p e r c e n t . W h e n l o n g e r c o n n e c t i n g d u c t s b e t w e e n t h e c h i l l e r a n d s t o r a g e b i n a r e u s e d , t h e h e a t g a i n o r l o s s c a n b e e x p e c t e d t o b e g r e a t e r , e s p e c i a l l y i f t h e d u c t i s n o t s h a d e d . A t t h e s i t e o f t h e t e s t b i n t h e c o n n e c t i n g d u c t w a s n o t e x p o s e d t o d i r e c t s u n l i g h t . T h e e l e c t r i c a l p o w e r c o n s u m p t i o n a n d r u n t i m e o f t h e c h i l l e r f o r t h e s i x c o o l i n g c y c l e s d u r i n g t h e 1 9 8 8 - 8 9 s e a s o n a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e 5 . 2 . ] x [ w ‘ 5 m m m H 2 9 1 - — N n 7 5 - — a n h r 1 0 ' 2 . “ l 2 . 3 E d 8 . E - - : w b a m . 3 ‘ - — M n 5 - a n u r i ; 2 1 1 % i s 2 4 1 % ' M W 1 9 8 9 F i g u r e 5 . 6 T e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r o u t o f t h e g r a i n c h i l l e r a n d i n t o t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n o v e r a 5 - d a y p e r i o d d u r i n g r e c h i l l i n g b e t w e e n M a y 1 6 a n d 2 5 , 1 9 8 9 . 2 9 2 T a b l e 5 . 2 P o w e r c o n s u m p t i o n a n d r u n t i m e o f t h e K K 1 4 0 c h i l l e r d u r i n g t h e 1 9 8 8 - 8 9 s t o r a g e s e a s o n . C y c l e P e r i o d P o w e r C o n s u m p t i o n R u n T i m e [ k W h ] [ h ] 1 1 1 / 0 1 - 1 1 / 0 8 / 1 9 8 8 1 , 7 7 0 1 5 8 . 9 I 2 1 1 / 2 1 - 1 1 / 2 3 3 6 3 4 1 . 1 3 1 2 / 0 6 - 1 2 / 0 9 6 7 3 6 0 . 8 4 1 2 / 1 9 - 1 2 / 2 2 2 7 4 3 8 . 5 5 4 / 0 3 - 4 / 1 2 / 1 9 8 9 1 , 9 5 7 1 7 9 . 4 T o t a l : 5 , 0 3 7 4 7 8 . 7 6 5 / 1 6 - 5 / 2 5 1 , 8 8 4 1 4 7 . 6 H 2 T o t a l : 6 , 9 2 1 6 2 6 . 4 I n 1 9 8 8 , t h e c h i l l e r w a s t u r n e d o n f o r r e c h i l l i n g p u r p o s e s o n 1 1 / 2 1 , 1 2 / 6 , a n d 1 2 / 1 9 , a n d i n t h e s p r i n g o f 1 9 8 9 o n 4 / 3 , a n d 5 / 1 6 . T h e r e c h i l l i n g p e r i o d s v a r i e d f r o m 3 8 . 5 t o 1 7 9 . 4 h o u r s . T h e v a r i a t i o n i n c h i l l i n g t i m e s r e f l e c t s t h e d e g r e e o f r e c o o l i n g w h i c h w a s r e q u i r e d i n t h e o p i n i o n o f t h e o p e r a t o r . C y c l e s 2 a n d 3 w e r e i n t e n d e d t o o f f - s e t t h e e f f e c t s o f g r a i n h e a t i n g i n t h e p e a k o f t h e p i l e u n d e r t h e l o a d i n g s p o u t ; t h e s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s w e r e 3 a n d 4 . 5 % : f o r c y c l e 2 , a n d 3 . 5 a n d 5 . 9 t t f o r c y c l e 3 f o r t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r t e m p e r a t u r e s , r e s p e c t i v e l y . C y c l e 4 w a s r u n t o e q u a l i z e t h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e b i n a f t e r t h e s p o i l e d g r a i n w a s u n l o a d e d f r o m t h e b i n i n D e c e m b e r ; t h e u n i t w a s o p e r a t e d i n t h e f a n - o n l y a n d f a n - p l u s - k a e l e c t r i c a l h e a t i n g 2 9 3 m o d e s . D u r i n g c y c l e 5 t h e g r a i n w a s s l o w l y r e w a r m e d t o 7 - 1 ( P C i n a n a t t e m p t t o r e m o v e a d d i t i o n a l m o i s t u r e f r o m t h e g r a i n ; t h e s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s o f t h e c o l d - a i r a n d t h e r e h e a t e r w e r e 3 . 5 a n d 5 . 9 % ; r e s p e c t i v e l y . C y c l e 6 w a s r u n t o e q u i l i b r a t e t h e t e m p e r a t u r e i n t h e b i n a f t e r t h e d e p t h o f t h e c o r n w a s l o w e r e d f r o m 1 0 . 3 m t o 7 . 3 m . T h e i n i t i a l c h i l l i n g c y c l e l a s t e d 1 7 3 . 3 h o u r s w i t h 1 5 8 . 9 h o u r s o f a c t u a l o p e r a t i n g t i m e a n d 1 4 . 4 h o u r s o f f - t i m e ( d u e t o t w o p o w e r f a i l u r e s a t t h e e l e v a t o r s i t e ) . T h e p o w e r c o n s u m p t i o n w a s 1 , 7 7 0 k W h , o r 2 . 9 0 k W h p e r t o n n e o f c o r n . T h e r e c h i l l i n g c y c l e s b e t w e e n 1 1 / 2 1 a n d 1 2 / 2 2 / 1 9 8 8 r e q u i r e d a t o t a l o f 1 3 9 . 9 h o u r s , c o n s u m i n g 1 , 3 0 7 k W h , o r 2 . 1 5 k W h / t o n n e . D u r i n g t h e A p r i l r e c h i l l i n g c y c l e t h e g r a i n c h i l l e r o p e r a t e d 1 7 9 . 4 h o u r s , c o n s u m i n g 1 , 9 5 7 k W h , o r 3 . 2 k W h / t o n n e . V a r i o u s t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t s w e r e e m p l o y e d . F o r m o s t o f t h e o p e r a t i n g p e r i o d t h e c o l d - a i r w a s s e t a t 3 . 5 ° C a n d t h e r e h e a t e d a i r a t 5 . 5 ° C . B e t w e e n 1 1 / 1 / 8 8 a n d 4 / 1 2 / 8 9 t h e c h i l l e r o p e r a t e d 4 7 8 . 7 h o u r s , c o n s u m i n g 5 , 0 3 7 k W h o f e l e c t r i c i t y , o r 8 . 2 8 k W h p e r t o n n e o f s t o r e d c o r n . A f t e r t h e b i n w a s p a r t i a l l y u n l o a d e d ( i . e . a b o u t 4 3 1 t o n n e s o f c o r n r e m a i n e d i n t h e b i n ) , a f i n a l c h i l l i n g c y c l e o f 1 4 7 . 6 h o u r s w a s a d m i n i s t e r e d b e t w e e n M a y 1 6 a n d 2 5 , 1 9 8 9 , c o n S u m i n g 1 , 8 8 4 k W h o f e l e c t r i c i t y , o r 4 . 3 9 k W h / t o n n e . B e t w e e n M a y 1 6 a n d 2 0 t h e c h i l l e r w a s t u r n e d o f f a t n i g h t t o p r e v e n t c o n d e n s a t i o n o f w a t e r o n t h e b i n r o o f . 2 9 4 U n d e r t h e s e c o n d i t i o n s a l o n g e r o p e r a t i n g t i m e w a s n e e d e d t o b r i n g t h e g r a i n t e m p e r a t u r e t o t h e d e s i r e d l e v e l . T h e p o w e r r e q u i r e m e n t a n d e n e r g y e f f i c i e n c y o f t h e G r a n i f r i g o r w a s t a b u l a t e d i n T a b l e 5 . 3 . T a b l e 5 . 3 P o w e r r e q u i r e m e n t a n d e n e r g y e f f i c i e n c y o f t h e K K 1 4 0 c h i l l e r d u r i n g t h e 1 9 8 8 - 8 9 s t o r a g e s e a s o n . C y c l e P e r i o d P o w e r R e q u i r e m e n t [ k W ] E n e r g y E f f i c i e n c y [ W / t ] 1 1 1 / 0 1 - 1 1 / 0 8 / 1 9 8 8 1 1 . 1 1 8 . 2 2 1 1 / 2 1 - 1 1 / 2 3 8 . 8 1 4 . 5 3 1 2 / 0 6 - 1 2 / 0 9 1 1 . 1 1 8 . 2 4 1 2 / 1 9 - 1 2 / 2 2 7 . 1 1 1 . 7 5 4 / 0 3 - 4 / 1 2 / 1 9 8 9 1 0 . 9 1 7 . 9 A v e r a g e : 1 0 . 5 1 6 . 1 6 5 / 1 6 - 5 / 2 5 1 2 . 8 2 9 . 8 D u r i n g t h e f i r s t f i v e c y c l e s t h e a v e r a g e p o w e r r e q u i r e m e n t o f t h e u n i t w a s 1 0 . 5 k W w i t h a r a n g e o f 7 . 1 t o 1 1 . 1 k W ; t h i s i s b e l o w t h e r a t e d n o m i n a l c o n n e c t e d l o a d o f 1 3 . 0 k W s p e c i f i e d b y t h e c h i l l e r m a n u f a c t u r e r . p o w e r r e q u i r e m e n t w a s 1 2 . 8 k W . O b v i o u s l y , D u r i n g c y c l e 6 t h e t h e a m b i e n t c o o l i n g l o a d d u r i n g M a y r e q u i r e d t h e u n i t t o o p e r a t e m o s t l y i n t h e m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n r a n g e , w h i l e d u r i n g t h e f a l l 2 9 5 a n d s p r i n g t h e u n i t o p e r a t e d i n t h e m a x i m u m a i r f l o w a n d e l e c t r i c a l h e a t i n g o p e r a t i n g r a n g e s , b o t h o f w h i c h r e q u i r e l e s s p o w e r . T h e a v e r a g e e n e r g y e f f i c i e n c y o f t h e G r a n i f r i g o r i n t e r m s o f e l e c t r i c a l p o w e r c o n s u m e d p e r h o u r p e r t o n n e o f c o r n b e t w e e n N o v e m b e r a n d A p r i l w a s 1 6 . 1 W a t t s p e r t o n n e , w i t h a r a n g e o f 1 1 . 7 t o 1 8 . 2 W / t o n n e , a n d 2 9 . 8 W / t o n n e i n M a y . D u r i n g f a n - o n l y a n d f a n - p l u s - h e a t e r o p e r a t i o n , i . e . c y c l e 4 , t h e e n e r g y e f f i c i e n c y w a s 1 1 . 7 W / t o n n e . D u r i n g r e f r i g e r a t i o n t h e e f f i c i e n c y r a n g e d f r o m 1 4 . 5 W / t o n n e i n t h e m a x i m u m a i r f l o w o p e r a t i n g r a n g e , t o 2 9 . 8 W / t o n n e i n t h e m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n o p e r a t i n g r a n g e . T h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d e v e l o p e d a m a x i m u m a i r f l o w o f 4 , 3 0 0 n P / h a t a c o u n t e r p r e s s u r e o f 2 , 1 5 5 P a i n t h e 1 0 . 3 m c o r n p i l e , a n d a m a x i m u m a i r f l o w o f 4 , 7 5 0 m 3 / h a t a c o u n t e r p r e s s u r e o f 9 8 0 P a i n t h e 7 . 3 m d e e p p i l e . T h e a i r f l o w r a t e f r o m t h e c h i l l e r w a s l o w e r w h e n t h e a m b i e n t c o o l i n g l o a d w a s h i g h . A t 4 , 3 0 0 m 3 / h t h e a i r f l o w t h r o u g h t h e c o r n w a s 0 . 1 2 n P / m i n p e r t o n n e ( 0 . 1 2 c f m / b u ) , a n d a t 4 , 7 5 0 n P / h a b o u t 0 . 1 9 n P / m i n / t o n n e ( 0 . 1 9 c f m / b u ) . 2 9 6 5 . 1 . 2 . 3 C h i l l e d S t o r a g e T r i a l A c o n t i n u o u s r e c o r d i n g o f t h e a m b i e n t w e a t h e r c o n d i t i o n s a t t h e b i n s i t e f o r t h e e n t i r e s t o r a g e s e a s o n i s n o t a v a i l a b l e . H o w e v e r , p e r i o d i c a m b i e n t t e m p e r a t u r e s a n d r e l a t i v e h u m i d i t i e s m e a s u r e d a t t h e J o r g e n s e n F a r m E l e v a t o r c o m p a r e w e l l w i t h t h e o f f i c i a l N O A A m e t e o r o l o g i c a l d a t a f o r t h e L a n s i n g w e a t h e r s t a t i o n ( s e e A p p e n d i x A . 1 ) . F i g u r e 5 . 7 s h o w s t h e d r y - b u l b t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a m b i e n t a i r i n t h e L a n s i n g a r e a ( a t 3 - h o u r i n t e r v a l s ) b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 8 8 a n d J u n e 7 , 1 9 8 9 . T h e r e l a t i v e h u m i d i t y r a n g e d f r o m 2 2 t o 1 0 0 p e r c e n t . T h e a i r t e m p e r a t u r e r a n g e d f r o m a l o w o f - 2 2 ° C i n l a t e F e b r u a r y t o a h i g h o f 2 7 ° C i n l a t e M a y 1 9 8 9 . T h e t e m p e r a t u r e a t t h r e e b i n d e p t h s ( i . e . C a b l e B , w h i c h s h o w e d t h e b e s t p r o f i l e ) b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 8 8 a n d J u n e 7 , 1 9 8 9 a r e s h o w n i n F i g u r e 5 . 8 . T h e t e m p e r a t u r e r e m a i n e d b e t w e e n 4 a n d 6 ° C i n t h e u p p e r l a y e r s o f t h e g r a i n d u r i n g N o v e m b e r a n d D e c e m b e r . T h e D e c e m b e r 1 9 c h i l l i n g c y c l e l o w e r e d t h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e b o t t o m h a l f o f t h e b i n ( i . e . b e l o w 4 . 7 m ) t o a b o u t 1 ° C ( s i n c e t h e o n l y h e a t a d d e d t o t h e a i r i n t o t h e c h i l l e r i s t h e f a n h e a t o r t h e f a n h e a t - p l u s - k a e l e c t r i c a l h e a t e r ) . A t t h e 1 . 1 m l e v e l t h e g r a i n t e m p e r a t u r e d r o p p e d b e l o w 0 % : i n . e a r l y J a n u a r y . T h r o u g h M a r c h a t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e o f a b o u t 7 ° C p e r s i s t e d s ] 8 2 [ y t i d 3 s i s m u H s s : s a s a s a a u o l é i é 2 9 7 é ' 6 ‘ , l — l 8 3 U 2 0 O . E 0 ' — - 2 5 fi l ' F ‘ T ' l " I ' T r i fi l l ‘ l l l ‘ l r 1 1 5 2 9 1 3 2 7 1 0 2 4 7 2 1 7 2 1 4 1 8 2 1 6 3 0 N O V D E C J A N F E B M A R A P R M A Y 1 9 8 8 1 9 8 9 F i g u r e 5 . 7 A m b i e n t t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r a t t h e s i t e o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 8 8 a n d J u n e 7 , 1 9 8 9 . ] C [ e p m e r u e t a r T 2 9 8 F i g u r e 5 . 8 G r a i n t e m p e r a t u r e a t t h r e e d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 8 8 a n d J u n e 7 , 1 9 8 9 . 2 9 9 b e t w e e n t h e b o t t o m a n d t o p l a y e r s o f t h e b i n . D u r i n g t h e A p r i l r e c h i l l i n g c y c l e t h e g r a d i e n t b e t w e e n t h e l a y e r s w a s r e d u c e d . T h e b o t t o m l a y e r r e m a i n e d w a r m e s t t h r o u g h t h e r e m a i n d e r o f t h e s t o r a g e s e a s o n . T h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e b u l k ( i . e . t h e a v e r a g e o f a l l T C s e n s o r s e x c e p t t h e b o t t o m o n e s ) a n d n e a r t h e p e r i p h e r y ( i . e . t h e a v e r a g e o f t h e b o t t o m T C s e n s o r s o f c a b l e s A , B , a n d C ) o f t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n a r e s h o w n i n F i g u r e 5 . 9 b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 8 8 a n d A p r i l 1 8 , 1 9 8 9 . A f t e r t h e f a l l c o o l i n g c y c l e s t h e t e m p e r a t u r e o f t h e g r a i n b u l k s t a y e d b e l o w 5 ° C t h r o u g h A p r i l o f 1 9 8 9 , a n d s h o w e d a d e c r e a s i n g t r e n d ; t h e l o w e s t b u l k t e m p e r a t u r e i s 2 W 3 . T h e t e m p e r a t u r e n e a r t h e p e r i p h e r y o f t h e g r a i n v a r i e d s i g n i f i c a n t l y w i t h t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s . S t a r t i n g i n l a t e D e c e m b e r t h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e d e c r e a s e d t o a l o w o f - 3 ° C b y M a r c h 7 . D u e t o w a r m e r a m b i e n t c o n d i t i o n s t h e t e m p e r a t u r e i n t h e p e r i p h e r y r o s e a b o u t 2 ° C b e f o r e t h e A p r i l c h i l l i n g c y c l e . 5 . 1 . 3 T h e 1 9 8 9 - 9 0 S e a s o n T h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r w a s u s e d t o c o o l a n d m a i n t a i n a b i n o f c o r n f o r a s e c o n d s e a s o n b e t w e e n N o v e m b e r 3 , 1 9 8 9 a n d A u g u s t 2 5 , 1 9 9 0 . T h e t o t a l a m o u n t o f c o r n i n t h e s t e e l b i n w a s i n i t i a l l y 5 9 1 t o n n e s . T h e b i n w a s g r a d u a l l y u n l o a d e d ] C [ e r u t a r e p m e T . u 6 c : - 1 . 5 5 5 3 E " 2 3 O O - — m fi m u y b u l ¢ ’ _ 5 M { 1 I 1 m W m ' ‘ I 5 2 ‘ ' 3 2 U ' 9 I E 1 fi C E F M 1 T 7 N a » T 1 j 0 i 2 V i I z T 1 4 n 3 3 I M T 2 R ' U 1 I a 1 u 1 m 3 0 0 d O l l l l l l l l l l L J F i g u r e 5 . 9 G r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e b u l k a n d n e a r t h e p e r i p h e r y i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 8 8 a n d A p r i l 1 8 , 1 9 8 9 . 3 0 1 o v e r a f o u r w e e k p e r i o d b e g i n n i n g o n A u g u s t 2 5 f o r c o m m e r c i a l m a r k e t i n g . O n N o v e m b e r 3 , 1 9 8 9 , t h e f i r s t c o r n w a s d u m p e d i n t o t h e b i n ; t h e f i l l i n g p r o c e s s w a s c o m p l e t e d w i t h i n 2 8 h o u r s ; t h e c o r e w a s d r a w n o n 1 1 / 7 a n d r e f i l l e d o n 1 1 / 1 0 . T h e c o r n w a s d r i e d a n d l o a d e d i n t o t h e b i n a t a b o u t 1 5 . 5 % m o i s t u r e c o n t e n t ( w . b . ) , a n d 1 0 - 1 5 8 : . T h e t o p o f t h e p i l e w a s l e v e l e d o f f t o 1 0 . 3 m o n A p r i l 4 , 1 9 9 0 . F i g u r e 5 . 1 0 i s a p l o t o f t h e m o i s t u r e c o n t e n t o f 7 2 s a m p l e s o f c o r n t a k e n d u r i n g l o a d i n g o f t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n . T h e a v e r a g e i n l e t m o i s t u r e c o n t e n t w a s 1 5 . 6 % w i t h a r a n g e o f 1 3 . 4 - 1 8 . 0 p e r c e n t ( t h e d e s i r e d m o i s t u r e c o n t e n t w a s 1 6 . 0 % ) . F o r l o g i s t i c a l r e a s o n s n o s y s t e m a t i c m o i s t u r e s a m p l i n g t o o k p l a c e d u r i n g t h e u n l o a d i n g o f t h e b i n . H o w e v e r , t h e c o r n w a s s o l d a s N o . 2 c o r n a n d s a m p l e s t e s t e d b e t w e e n 1 4 . 0 a n d 1 4 . 3 p e r c e n t m o i s t u r e . T h u s , t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f t h e c o r n l o w e r e d t h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t b y a b o u t 1 t o 1 . 5 p e r c e n t a g e p o i n t s d u r i n g t h e 1 9 8 9 - 9 0 c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e p e r i o d . 3 0 2 2 0 E ‘ fl . I ' " x S “ — “ H 5 r 1 r r r ‘ 1 “ ” % * n 1 L - - " - v ~ 1 : m q " r ‘ - w ‘ n fi # m t 1 ‘ I " I I " x I x 2 5 " ' x ' , ‘ x a x a t g . g I I I R “ . . 8 I I 3 - m u m ” 1 c x a c t u a l F i g u r e 5 . 1 0 C o r n m o i s t u r e c o n t e n t ( i n % - w e t b a s i s ) o f 7 2 s a m p l e s t a k e n d u r i n g l o a d i n g o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n d u r i n g t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n . 3 0 3 5 . 1 . 3 . 1 C h i l l e d A e r a t i o n T r i a l T h e g r a i n c h i l l e r w a s s t a r t e d o n N o v e m b e r 3 a s s o o n a s e n o u g h c o r n w a s l o a d e d i n t o t h e b i n t o c o v e r t h e p e r f o r a t e d f l o o r . T h e u n i t w a s o n l y o p e r a t e d d u r i n g d a y - t i m e h o u r s i n a n a t t e m p t t o p r e v e n t c o n d e n s a t i o n i n t h e h e a d s p a c e o f t h e b i n . S t a r t i n g o n 1 1 / 1 4 a t i m e c l o c k t u r n e d t h e u n i t o n a t 8 ' A . M . a n d o f f a t 8 P . M . T h e c o r n t e m p e r a t u r e s a t t h r e e p i l e d e p t h s ( i . e . C a b l e D , w h i c h s h o w e d t h e b e s t p r o f i l e ) b e t w e e n N o v e m b e r 1 5 a n d 2 9 a r e s h o w n i n F i g u r e 5 . 1 1 ( D u e t o t h e l a t e i n s t a l l a t i o n o f t h e S c a n c e n t e r m o n i t o r i n g s y s t e m t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s b e f o r e 1 1 / 1 5 a r e n o t a v a i l a b l e ) . T h e c o r n t e m p e r a t u r e i n t h e b i n r a n g e d f r o m a b o u t 1 0 t o 1 3 % 2 c n 1 N o v e m b e r 1 5 w i t h t h e w a r m e r g r a i n l a y e r s t o w a r d t h e b o t t o m a n d t h e c o o l e r o n e s n e a r t h e t o p o f t h e p i l e . A t t h e e n d o f t h e c o o l - d o w n p e r i o d o n N o v e m b e r 2 8 a l l b i n t e m p e r a t u r e s w e r e l e s s t h a n 5 9 0 . A t t h e 2 . 6 m l e v e l , t h e t e m p e r a t u r e d r o p p e d b e l o w t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o f t h e a i r r e a c h i n g a m i n i m u m o f 3 T b a n d a t t h e 4 . 4 m l e v e l a m i n i m u m o f 4 ° C . T h i s o c c u r r e d d u e t o a 1 - 2 ° C h e a t l o s s i n t h e c o n n e c t i n g d u c t b e c a u s e o f t h e l o w a m b i e n t t e m p e r a t u r e c o n d i t i o n s . I n M a y a c h i l l i n g c y c l e r a i s e d t h e b i n t e m p e r a t u r e f r o m l e s s t h a n 5 ° C t o a b o u t 8 ° C . F i g u r e 5 . 1 2 s h o w s t h a t t h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n c r e a s e d a t f o u r d e p t h s ( i . e . C a b l e C , w h i c h 3 0 4 a t l ‘ ' I d h 1 0 . . [ ‘ 0 ' E ? ' - A H ‘ l ’ \ 1 g . l . ’ ‘ - \ " J K . . - I \ - ‘ — - I r - - ’ I 0 “ \ é - . 1 \ \ \ - . 2 5 . \ \ — I I I ‘ \ . . . \ . / c I I a I I I I I I 1 4 > 1 5 1 B 1 7 1 D 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 N O V 1 9 0 9 - — g a m m a - - 6 5 t h - - 4 6 t h - 2 3 t h F i g u r e 5 . 1 1 G r a i n t e m p e r a t u r e a t t h r e e d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n , a n d s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o f t h e r e h e a t e d a i r f r o m t h e g r a i n c h i l l e r b e t w e e n N o v e m b e r 1 5 a n d 2 9 , 1 9 8 9 . 3 0 5 1 5 . 4 O H J a . “ g 1 4 " - f m — J ‘ 3 ’ I - - - - - - - a I “ . . . v I . . . . . . . o ’ l - _ — - a ’ — — — ’ 3 - ‘ 0 " ” I , g / / I , [ I / — — — — — ‘ ’ I / I F - 5 _ . ’ / ’ l I , / - l I , I I t I z / - — u m m m t " 1 ’ [ I / — 8 . 3 m ' 1 * I / / - - 6 0 5 m " - — ’ l / - - H m — , 2 : ” p — o - ' w a m 0 4 g 0 7 L M A Y 1 9 9 0 F i g u r e 5 . 1 2 G r a i n t e m p e r a t u r e a t f o u r d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n , a n d s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o f t h e r e h e a t e d a i r f r o m t h e g r a i n c h i l l e r b e t w e e n M a y 4 a n d 8 , 1 9 9 0 . 3 0 6 s h o w e d t h e b e s t p r o f i l e ) o v e r t h e f o u r d a y c h i l l e d a e r a t i o n p e r i o d . T h e u n i t o p e r a t e d c o n t i n u o u s l y . T h e b o t t o m h a l f o f t h e b i n ( i . e . b e l o w 4 . 6 m ) r e a c h e d 7 ° C o n M a y 5 , a n d t h e t o p g r a i n l a y e r s o n M a y 8 ; t h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t i n t h e b i n w a s l e s s t h a n 1 . 5 ° C b y t h e e n d o f t h e c y c l e . A d d i t i o n a l c h i l l i n g c y c l e s w e r e a d m i n i s t e r e d b e t w e e n J u n e 2 0 a n d 2 2 , a n d J u l y 1 8 a n d 2 6 . T w o d a y s i n t o t h e A u g u s t 2 0 r e c h i l l i n g c y c l e t h e c o n d e n s e r f a n o f t h e K K 1 4 0 s h o r t - c i r c u i t e d , a n d d u e t o c i r c u m s t a n c e s c o u l d n o t b e r e p a i r e d i m m e d i a t e l y . T h u s , t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e t r i a l o f 1 9 8 9 - 9 0 w a s t e r m i n a t e d a t t h a t d a t e . 5 . 1 . 3 . 2 G r a i n C h i l l e r P e r f o r m a n c e T h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y d u r i n g p a r t o f t h e i n i t i a l c o o l - d o w n p e r i o d i s p l o t t e d i n F i g u r e 5 . 1 3 a l o n g w i t h t h e t e m p e r a t u r e o f t h e a i r e x i t i n g t h e c h i l l e r a n d t h e r e h e a t e r s e t — p o i n t . T h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e v a r i e d b e t w e e n 2 a n d 2 0 ° C w h i l e t h e u n i t w a s o p e r a t i n g . T h e c h i l l e r m a i n t a i n e d t h e a i r o n t h e a v e r a g e w i t h i n 1 - 3 ° C o f t h e s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e . T e m p e r a t u r e s p i k e s i n t h e a i r f r o m t h e c h i l l e r o c c u r r e d t h r o u g h o u t t h e o p e r a t i n g p e r i o d . T h e y c a n p a r t l y b e a t t r i b u t e d t o t h e o n - o f f o p e r a t i o n o f t h e d a y t i m e - o n l y c h i l l i n g p r o c e d u r e . T h e y w e r e n o t o b s e r v e d d u r i n g a n y l . 3 0 7 S E “ ’ ‘ r L - f “ g 2 ‘ x / N H L ‘ I F K L V W K E s o 3 g L — c h m o r 2 c ‘ - - a m b i e n t . . ” ' 5 . - 1 I } b E : 1 . 4 2 4 — _ £ _ ~ _ _ , _ _ E a : M y V “ W W m : — . - . ° “ ’ ° " . I I I . g l 4 ; $ $ 1 5 { I & . 1 3 fi t k 1 3 1 F i g u r e 5 . 1 3 T e m p e r a t u r e o f t h e a i r i n t o a n d o u t o f t h e g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n b e t w e e n N o v e m b e r 3 a n d 1 6 , 1 9 8 9 . 3 0 8 o t h e r c h i l l e r o p e r a t i o n c y c l e . T h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t s w e r e , r e s p e c t i v e l y , 5 a n d 5 ° C b e t w e e n 1 1 / 3 a n d 1 1 / 7 , 4 a n d 7 ° C b e t w e e n 1 1 / 6 a n d 1 1 / 7 , 3 a n d 7 ° C b e t w e e n 1 1 / 8 a n d 1 1 / 1 7 , 3 a n d 4 . 5 ° C b e t w e e n 1 1 / 1 8 a n d 1 1 / 2 0 , a n d 3 a n d 5 ° C b e t w e e n 1 1 / 2 1 a n d 1 1 / 2 9 . T h e s e t t i n g s w e r e c h a n g e d i n t e r m i t t e n t l y t o e v a l u a t e d i f f e r e n t r e h e a t i n g e f f e c t s a t t h e b i n i n l e t . T h e v a r i a t i o n i n t h e c h i l l e r s e t t i n g s i s p r i m a r i l y r e s p o n s i b l e f o r t h e c y c l i n g o f t h e t e m p e r a t u r e i n t h e g r a i n l a y e r s o f t h e b i n d u r i n g t h e c o o l - d o w n . T h e a i r c o n d i t i o n s i n t o a n d o u t o f t h e c h i l l e r d u r i n g a n e i g h t - d a y p e r i o d o f c o n t i n u o u s o p e r a t i o n i n J u l y 1 9 9 0 ( i . e . b e t w e e n 7 / 1 8 a n d 7 / 2 6 ) a r e g i v e n i n F i g u r e 5 . 1 4 . S h o w n a r e t h e a m b i e n t i n l e t a n d c h i l l e r o u t l e t a i r t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y . T h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e c y c l e d b e t w e e n 1 3 a n d 3 0 W 3 , a n d t h e r e l a t i v e h u m i d i t y b e t w e e n 3 5 a n d 1 0 0 p e r c e n t . T h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t s o f t h e c h i l l e r w e r e f i x e d a t 5 ° C a n d 1 0 ° C , r e s p e c t i v e l y . T h e a i r t e m p e r a t u r e a t t h e o u t l e t o f t h e c h i l l e r r a n g e d f r o m 1 0 t o 1 E P C , a n d t h e r e l a t i v e h u m i d i t y f r o m 8 0 t o 9 2 p e r c e n t . T h e a v e r a g e a i r t e m p e r a t u r e a t t h e o u t l e t o f t h e c h i l l e r w a s w i t h i n . 1 ° C o f t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t . T h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c h i l l e d a i r w a s h i g h e r t h a n w o u l d b e e x p e c t e d f o r 5 % : o f r e h e a t i n g . A s s u m i n g a t e m p e r a t u r e i n c r e a s e o f 1 - 2 % 2 : U 1 t h e d u c t d u e t o h e a t g a i n , t h e r e l a t i v e h u m i d i t y w o u l d b e l o w e r e d t o a m o r e a c c e p t a b l e 7 0 - 8 0 % r a n g e a t t h e i n l e t t o 3 0 9 1 0 0 9 0 fi ' fl H 7 0 g ' o o E s o 3 4 0 ‘ V 3 0 - — d fl h r 2 0 - - a m b i e n t 3 . 0 - : r - a ” : \ fi n \ { M \ r 8 a \ fi x ‘ 3 ” ? w / ‘ V m ' ‘ * " ' I N , 8 . 1 5 1 ' : J : ‘ 3 I I E = - — e d u m fl . 3 1 ° € — — _ — c h i l l e r 5 5 a m b i e n t l I I I I I I I I 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 . 3 2 4 2 5 2 8 . I L 1 9 9 0 F i g u r e 5 . 1 4 T e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r i n t o a n d o u t o f t h e g r a i n c h i l l e r o v e r a n 8 - d a y p e r i o d d u r i n g r e c h i l l i n g b e t w e e n J u l y 1 8 a n d 2 6 , 1 9 9 0 . 3 1 0 t h e b i n . I t i s p o s s i b l e t h a t t h e r e l a t i v e h u m i d i t y s e n s o r a t t h e c h i l l e r o u t l e t w a s o f f . I t w a s r e p l a c e d f o r t h e 1 9 9 0 - 9 1 s e a s o n . T h e e l e c t r i c a l p o w e r c o n s u m p t i o n a n d r u n t i m e o f t h e c h i l l e r f o r t h e f o u r c o o l i n g c y c l e s d u r i n g t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e 5 . 4 . T a b l e 5 . 4 P o w e r c o n s u m p t i o n a n d r u n t i m e o f t h e K K 1 4 0 c h i l l e r d u r i n g t h e 1 9 8 9 - 9 0 s t o r a g e s e a s o n . C y c l e P e r i o d P o w e r C o n s u m p t i o n [ k W h ] 1 1 1 / 0 3 - 1 1 / 2 9 / 1 9 8 9 2 , 2 4 2 1 9 1 . 8 2 5 / 0 1 - 5 / 0 7 / 1 9 9 0 1 , 7 9 3 1 2 9 . 7 3 6 / 2 0 - 6 / 2 2 6 9 6 5 4 . 9 4 7 / 1 8 - 7 / 2 6 2 , 4 5 1 1 9 4 . 5 T o t a l : 7 , 1 8 2 5 7 0 . 9 T h e c h i l l e r w a s t u r n e d o n f o r r e c h i l l i n g p u r p o s e s i n t h e s p r i n g a n d s u m m e r o f 1 9 9 0 o n 5 / 1 , 6 / 2 0 a n d 7 / 1 8 . T h e r e c h i l l i n g p e r i o d s v a r i e d f r o m 5 4 . 9 t o 1 9 4 . 5 h o u r s . C y c l e 2 w a s r u n t o e q u a l i z e t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s i n t h e b i n a f t e r t h e w i n t e r s t o r a g e m o n t h s , a n d t o s l o w l y r e w a r m t h e g r a i n t o a b o u t 8 W 3 ; t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t s ' w e r e 4 a n d 8 W 2 , r e s p e c t i v e l y . C y c l e s 3 a n d 4 w e r e r u n t o r e c h i l l t h e g r a i n b i n , e s p e c i a l l y i n t h e p e r i p h e r y a n d n e a r t h e t o p o f t h e p i l e , w h i c h w a r m e d d u e t o t h e a m b i e n t s u m m e r 3 1 1 c o n d i t i o n s m o r e s i g n i f i c a n t l y t h a n t h e b u l k o f t h e b i n . T h e s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e J u n e r e c h i l l i n g c y c l e w e r e 5 a n d 8 . 5 ° C f o r t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r , r e s p e c t i v e l y . T h e f i r s t c h i l l i n g c y c l e l a s t e d 6 2 7 . 7 h o u r s w i t h 1 9 1 . 8 h o u r s o f a c t u a l o p e r a t i n g t i m e , a n d 4 3 5 . 9 h o u r s o f o f f - t i m e . T h e c o o l - d o w n c o n s u m e d 2 , 2 4 2 k W h , o r 3 . 7 9 k W h p e r t o n n e o f c o r n . T h e t h r e e r e c h i l l i n g c y c l e s r e q u i r e d a t o t a l o f 3 7 9 . 1 h o u r s w i t h a p o w e r c o n s u m p t i o n o f 4 , 9 4 0 k W h , o r 8 . 4 3 k W h / t o n n e . T h e p o w e r r e q u i r e m e n t a n d e n e r g y e f f i c i e n c y o f t h e G r a n i f r i g o r i s t a b u l a t e d i n T a b l e 5 . 5 . T a b l e 5 . 5 P o w e r r e q u i r e m e n t a n d e n e r g y e f f i c i e n c y o f t h e K K 1 4 0 c h i l l e r d u r i n g t h e 1 9 8 9 - 9 0 s t o r a g e s e a s o n . C y c l e P e r i o d P o w e r E n e r g y R e q u i r e m e n t E f f i c i e n c y [ k W ] [ W / t ] 1 1 1 / 0 3 - 1 1 / 2 9 / 1 9 8 9 1 1 . 7 1 9 . 8 2 5 / 0 1 - 5 / 0 7 / 1 9 9 0 1 3 . 8 2 3 . 5 3 6 / 2 0 - 6 / 2 2 1 2 . 7 2 1 . 7 4 7 / 1 8 - 7 / 2 6 1 2 . 6 2 1 . 5 A v e r a g e : 1 2 . 7 2 1 . 6 D u r i n g t h e c o o l - d o w n c y c l e t h e a v e r a g e p o w e r r e q u i r e m e n t o f t h e u n i t w a s 1 1 . 7 k W ; t h i s f i g u r e i s b e l o w t h e r a t e d n o m i n a l c o n n e c t e d l o a d o f 1 3 . 0 k W s p e c i f i e d b y t h e m a n u f a c t u r e r . 3 1 2 D u r i n g t h e r e c h i l l i n g c y c l e s t h e p o w e r r e q u i r e m e n t r a n g e d f r o m 1 2 . 6 t o 1 3 . 8 k W . O b v i o u s l y , t h e a m b i e n t c o o l i n g l o a d s i n t h e s p r i n g a n d s u m m e r r e q u i r e d t h e u n i t t o o p e r a t e p r e d o m i n a n t l y i n t h e m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n r a n g e , w h i l e d u r i n g t h e f a l l a n d s p r i n g t h e u n i t o p e r a t e d m o s t l y i n t h e m a x i m u m a i r f l o w a n d e l e c t r i c a l h e a t i n g o p e r a t i n g r a n g e s . T h e e n e r g y e f f i c i e n c y o f t h e c h i l l e r i n t e r m s o f e l e c t r i c a l p o w e r c o n s u m e d p e r h o u r p e r t o n n e o f c o r n r a n g e d f r o m 1 9 . 8 W a t t s p e r t o n n e i n N o v e m b e r 1 9 8 9 t o 2 3 . 5 W / t o n n e i n M a y 1 9 9 0 , w h i c h i s w i t h i n t h e e f f i c i e n c y r a n g e d e t e r m i n e d d u r i n g t h e 1 9 8 8 - 8 9 s e a s o n , i . e . 1 4 . 5 - 2 9 . 8 W / t o n n e . T h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d e v e l o p e d a m a x i m u m a i r f l o w o f 4 , 2 0 0 u P / h a t a m e a s u r e d s t a t i c p r e s s u r e o f 2 , 1 1 5 P a a n d a 1 0 . 3 m c o r n p i l e . A t h a l f - o p e n t h r o t t l e t h e c h i l l e r d e v e l o p e d 3 , 7 0 0 n P / h a t 1 , 0 9 5 P a , a n d a t " c l o s e d " t h r o t t l e 1 , 4 0 0 n P / h a t 3 4 0 P a . T h e a i r f l o w t h r o u g h t h e c o r n w a s 0 . 1 2 n P / m i n / t o n n e ( 0 . 1 2 c f m / b u ) , 0 . 1 1 H R / m i n / t o n n e ( 0 . 1 1 c f m / b u ) , a n d 0 . 0 4 n P / m i n / t o n n e ( 0 . 0 4 c f m / b u ) a t a i r f l o w r a t e s o f 4 , 2 0 0 n P / h , 3 , 7 0 0 n P / h , a n d 1 , 4 0 0 n P / h , r e s p e c t i v e l y . 5 . 1 . 3 . 3 C h i l l e d S t o r a g e T r i a l T h e o f f i c i a l N C A A m e t e o r o l o g i c a l r e c o r d s f o r t h e L a n s i n g a r e a a r e s h o w n i n F i g u r e 5 . 1 5 ( a t 3 - h o u r i n t e r v a l s ) b e t w e e n ] : 7 [ y t i d i m u H ] C [ e r u t a r e p m e T 8 I I ( 3 1 3 [ I I I ' I I I l I I I i I I I l I l I 3 1 7 1 1 5 2 9 1 2 2 6 9 2 3 9 N O V D E C J A N F E B M A R l l ' l ' l ' l ' l ' l ' l ' l ' l ' l ' l 2 3 6 2 0 4 1 8 1 1 5 2 9 1 3 2 7 1 0 2 4 A P R M A Y J U N J U L A U G 1 9 8 9 1 9 9 0 F i g u r e 5 . 1 5 A m b i e n t t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r a t t h e s i t e o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 3 , 1 9 8 9 a n d A u g u s t 2 5 , 1 9 9 0 . 3 1 4 N o v e m b e r 3 , 1 9 8 9 a n d A u g u s t 2 5 , 1 9 9 0 . T h e r e l a t i v e h u m i d i t y r a n g e d f r o m a l o w o f 2 5 t o a h i g h o f 1 0 0 p e r c e n t . T h e a i r t e m p e r a t u r e r a n g e d f r o m - 2 5 ° C o n D e c e m b e r 2 4 , 1 9 8 9 t o 3 3 ° C o n J u l y 4 , 1 9 9 0 . T h e g r a i n t e m p e r a t u r e s a t t h r e e b i n d e p t h s ( i . e . C a b l e C , w h i c h s h o w e d t h e b e s t p r o f i l e ) b e t w e e n N o v e m b e r 4 , 1 9 8 9 a n d A u g u s t 2 5 , 1 9 9 0 a r e s h o w n i n F i g u r e 5 . 1 6 . T h e t o p a n d b o t t o m l a y e r s s h o w e d a t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e o f a b o u t 4 % : , w h i c h p e r s i s t e d f r o m D e c e m b e r t h r o u g h F e b r u a r y . D u r i n g M a r c h a n d A p r i l t h e t e m p e r a t u r e s i n t h e b i n w e r e w i t h i n a I P C r a n g e . A f t e r t h e M a y c h i l l i n g c y c l e t h e b o t t o m l a y e r w a s w a r m e s t . B y t h e m i d d l e o f J u l y t h e u p p e r l a y e r o f t h e g r a i n p i l e r e a c h e d 1 3 W 3 . T h e J u l y c h i l l i n g c y c l e l o w e r e d t h e t e m p e r a t u r e i n t h e b i n t o 1 0 - 1 1 ° C . T h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e c o r e ( i . e . t h e a v e r a g e o f t h e 2 . 6 a n d 4 . 4 m l e v e l s o f c a b l e D ) a n d i n t h e b u l k o f t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n a r e s h o w n i n F i g u r e 5 . 1 7 b e t w e e n N o v e m b e r 4 , 1 9 8 9 a n d A u g u s t 1 5 , 1 9 9 0 . A f t e r t h e i n i t i a l c o o l - d o w n t h e t e m p e r a t u r e i n t h e c o r e r e m a i n e d b e l o w 5 % : u n t i l t h e m i d d l e o f M a r c h , a n d n e v e r r o s e a b o v e 1 0 ° C u n t i l t h e J u l y c h i l l i n g c y c l e . T h e b u l k o f t h e g r a i n s t a y e d b e l o w E P C u n t i l t h e M a y c h i l l i n g c y c l e , a n d r e m a i n e d b e t w e e n 8 a n d 1 3 ° C u n t i l t h e r e c h i l l i n g i n J u l y . 3 1 5 2 0 q 1 5 - . ~ . , 1 8 " J } . I 1 ’ 1 H 1 0 - . c . 0 ‘ - . 0 : . H . 9 ' 3 5 ‘ 5 . E 3 1 5 “ } . - . , . , - . . - a q ” I . “ fl . . . l o ' 5 5 - 3 1 ; 3 . I : : n . . f f 2 . . . . 0 . " O . o . : Z . I 1 1 1 ’ 3 5 , . u w 3 7 3 ; . 2 a m . 1 1 % “ . ° ‘ ° M m ‘ ' M " ' : 8 5 t h - 4 3 t h = g ‘ ~ n L 0 n 1 U fi ‘ I I I T I I I I I I I I I I ' I ' I ' I ' I l ' I r r I I I I I I I ' I 1 ‘ 4 1 1 0 2 1 6 3 0 1 3 2 7 1 0 2 4 1 0 2 4 7 2 1 5 1 9 2 1 8 3 0 1 4 2 8 1 1 2 5 N O V D E C J A N F E B M A R A P R M A Y J U N N L M F i g u r e 5 . 1 6 G r a i n t e m p e r a t u r e a t t h r e e d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 4 , 1 9 8 9 a n d A u g u s t 2 6 , 1 9 9 0 . ' 3 1 6 . — . 2 o - : I — I : e ‘ 5 ‘ ? . . a . 1 : ' E ' Z E J r m " ’ 0 : . 0 : ” ' _ 5 - - — b m k E ” ? 3 2 1 3 2 , . . . , + 4 ' 1 ' E 5 1 ' ” W . ” a 5 } \ ‘ m ~ fi f m n fi fi h " ‘ w “ h l . 5 . o - : I ' - : _ c a n - 5 T r i l ' l ‘ l ' l ' l ' l ' ' T ‘ t ] ' f l ' ' { 1 ' 0 2 1 ' 0 3 0 1 3 2 ' 7 1 0 2 4 1 0 2 4 1 2 1 3 1 9 2 1 0 3 0 1 4 2 0 1 1 D E C J A N F E B M R M Y J U N J U L 6 F i g u r e 5 . 1 7 G r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e c o r e a n d i n t h e b u l k o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 4 , 1 9 8 9 a n d A u g u s t 2 6 , 1 9 9 0 . 3 1 7 5 . 1 . 4 T h e 1 9 9 0 - 9 1 S e a s o n T h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r w a s u s e d t o c o o l a n d m a i n t a i n a b i n o f c o r n f o r a t h i r d s e a s o n b e t w e e n O c t o b e r 3 1 , 1 9 9 0 a n d J u l y 3 , 1 9 9 1 . T h e i n i t i a l a m o u n t o f c o r n i n t h e s t e e l b i n w a s 5 9 7 t o n n e s . P a r t o f t h e g r a i n w a s u n l o a d e d i n e a r l y J a n u a r y , i . e . a b o u t 4 8 9 t o n n e s r e m a i n e d i n t h e b i n a t a n a v e r a g e g r a i n l e v e l o f 8 . 5 m . T h e b i n w a s c o m p l e t e l y u n l o a d e d f o r c o m m e r c i a l m a r k e t i n g s t a r t i n g o n J u n e 2 8 . O n O c t o b e r 3 1 , 1 9 9 0 t h e f i r s t c o r n w a s d u m p e d i n t o t h e b i n ; t h e f i l l i n g p r o c e s s w a s c o m p l e t e d w i t h i n 2 9 h o u r s ; t h e c o r e w a s d r a w n o n 1 1 / 6 a n d r e f i l l e d o n 1 1 / 9 . T h e c o r n w a s d r i e d a n d l o a d e d i n t o t h e b i n a t a g r a i n t e m p e r a t u r e o f 2 4 - 3 3 % : . F i g u r e 5 . 1 8 i s a p l o t o f t h e m o i s t u r e c o n t e n t o f 1 3 2 s a m p l e s o f c o r n t a k e n d u r i n g l o a d i n g a n d 1 2 6 s a m p l e s t a k e n d u r i n g u n l o a d i n g o f t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n . T h e a v e r a g e i n l e t m o i s t u r e c o n t e n t w a s 1 6 . 4 % m o i s t u r e c o n t e n t w i t h a r a n g e o f 1 0 . 0 - 2 7 . 5 p e r c e n t ( t h e d e s i r e d m o i s t u r e c o n t e n t w a s 1 6 . 5 % ) . T h e a v e r a g e o u t l e t m o i s t u r e c o n t e n t w a s 1 5 . 0 % w i t h a r a n g e o f 1 2 . 4 - 1 6 . 3 p e r c e n t ( t h e d e s i r e d m o i s t u r e c o n t e n t w a s 1 5 . 5 % ) . D u r i n g t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e t h e a v e r a g e g r a i n m o i s t u r e i n t h e b i n w a s l o w e r e d b y 1 . 4 p e r c e n t a g e p o i n t s , a n d t h e i n i t i a l m o i s t u r e c o n t e n t g r a d i e n t o f 1 7 . 5 p o i n t s w a s r e d u c e d t o 3 . 9 p e r c e n t a g e p o i n t s . 3 1 8 w . 9 2 5 ; . 2 5 . 3 . 1 a ' a ' 5 2 ° - “ i . 3 u 2 1 . 1 1 . ’ & : I ' 5 " a n I I ' ' Q I ! " I " ' i 1 5 4 g . “ _ " ? " ' . — " — ' 2 . 7 . 2 . 2 1 ~ ' : : ' - = g 1 " " ' - 5 . - a x " " ' ' - a n : — d e s i r e d . . a g . a n d ! 1 0 ‘ = X a c t u a l 3 0 F ' ! d 3 2 5 1 R ' 2 ‘ § : w { g E 5 " # ? # “ # H h 5 2 ' 1 5 W W . . % 1 I F ' M ” ! — d u l l ' a d 3 1 0 1 : a c t u a l F i g u r e 5 . 1 8 C o r n m o i s t u r e c o n t e n t ( i n % - w e t b a s i s ) o f 1 3 2 s a m p l e s t a k e n d u r i n g l o a d i n g a n d 1 2 6 s a m p l e s t a k e n d u r i n g u n l o a d i n g o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n d u r i n g t h e 1 9 9 0 - 9 1 s e a s o n . 3 1 9 5 . 1 . 4 . 1 C h i l l e d A e r a t i o n T r i a l T h e g r a i n c h i l l e r w a s s t a r t e d o n N o v e m b e r 1 a f t e r t h e b i n w a s f u l l y l o a d e d . T h e c o o l - d o w n p r o c e e d e d i n t h r e e s t e p s ( t o l o w e r t h e g r a i n t e m p e r a t u r e g r a d u a l l y ) b y m a n i p u l a t i n g t h e s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s o f t h e K K 1 4 0 . T h e c o r n t e m p e r a t u r e a t f o u r p i l e d e p t h s ( i . e . C a b l e C , w h i c h s h o w e d t h e b e s t p r o f i l e ) b e t w e e n N o v e m b e r 1 a n d 1 0 i s s h o w n i n F i g u r e 5 . 1 9 ( o n 1 1 / 6 a n d 1 1 / 7 t h e d a t a r e c o r d i n g d e v i c e f a i l e d ) . T h e c o r n t e m p e r a t u r e i n t h e b i n r a n g e d i n i t i a l l y f r o m 2 4 t o 3 3 ° C w i t h t h e w a r m e r g r a i n l a y e r s n e a r t h e b o t t o m a n d t h e c o o l e r o n e s t o w a r d t h e t o p o f t h e p i l e . A t t h e e n d o f t h e c o o l - d o w n c y c l e o n N o v e m b e r 1 0 t h e t e m p e r a t u r e s i n t h e p i l e w e r e l e s s t h a n 6 . 9 T L A t t h e 1 . 1 m l e v e l , t h e t e m p e r a t u r e d r o p p e d b e l o w t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t o n 1 1 / 2 , 1 1 / 5 , a n d 1 1 / 8 ( r e a c h i n g a m i n i m u m o f 3 3 3 ) , a n d a t t h e 2 . 9 m l e v e l o n 1 1 / 5 a n d 1 1 / 8 ( r e a c h i n g a m i n i m u m o f 4 9 3 ) . T h i s e f f e c t w a s a t t r i b u t e d i n p a r t t o t h e h e a t l o s s i n t h e n o n - i n s u l a t e d d u c t c o n n e c t i n g t h e c h i l l e r a n d t h e b i n . T h e c o r n t e m p e r a t u r e a f t e r t h e d r y e r w a s u n u s u a l l y h i g h d u r i n g t h e f i l l i n g o f t h e b i n , d u e t o a c o m b i n a t i o n o f w a r m w e a t h e r a n d a h i g h d r y e r t h r o u g h p u t . O n N o v e m b e r 4 t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e d r o p p e d s h a r p l y , c a u s i n g a s i g n i f i c a n t c o n d e n s a t i o n p r o b l e m i n t h e h e a d s p a c e o f t h e b i n d u e t o t h e h i g h h u m i d i t y o f t h e e x h a u s t a i r f r o m t h e p i l e . O n N o v e m b e r ] C [ e r u t a ' r ” : a I e . G 1 p 2 J I ( l ' f m < : e T a I 3 2 0 ' - 0 L , . r f a r m ) “ [ ‘ 1 ‘ I ‘ I \ u r “ n ‘ I “ ‘ I I \ A 1 . 1 \ 2 5 ‘ X ‘ 3 0 \ \ \ \ . 1 o s i ~ ‘ 2 ‘ \ 4 2 1 1 ‘ 1 ' ’ _ ‘ — e e t p o l n t . ' E : . _ 5 " r “ I a , 1 - 6 . 6 I I I 5 ‘ 2 . " ! " - ' 4 . 7 I “ v - u ‘ - a " A 1 - - 2 0 9 m n — - 1 . 1 m V I I I I I I I I I I 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 N W 1 9 9 0 F i g u r e 5 . 1 9 G r a i n t e m p e r a t u r e a t f o u r d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n , a n d s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o f t h e r e h e a t e d a i r f r o m t h e g r a i n c h i l l e r b e t w e e n N o v e m b e r 1 a n d 1 0 , 1 9 9 0 . 3 2 1 5 a t e m p e r a t u r e o f 4 3 ° C w i t h a r e l a t i v e h u m i d i t y o f 7 8 % w a s m e a s u r e d i n t h e h e a d s p a c e ( s e e T a b l e 5 . 6 ) . T h e i n s t a l l a t i o n o f a 0 . 5 m d i a m e t e r f a n i n t h e o p e n m a n h o l e h e l p e d t o e x h a u s t t h e h e a d s p a c e . B y N o v e m b e r 7 t h e h i g h t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y c o n d i t i o n s o f t h e e x h a u s t a i r s u b s i d e d . B y N o v e m b e r 1 0 t h e h e a d s p a c e c o n d i t i o n w a s m e a s u r e d a s 1 0 . 5 ° C a n d 7 0 % r e l a t i v e h u m i d i t y , a n d t h e g r a i n s u r f a c e w a s d r y . T a b l e 5 . 6 T e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e e x h a u s t a i r a b o v e t h e p i l e d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n p e r i o d o f t h e 1 9 9 0 - 9 1 s e a s o n . D a t e T e m p e r a t u r e [ ° C ] [ % 1 1 1 / 5 / 1 9 9 0 6 : 4 5 A . M . 4 3 . 0 7 8 1 1 / 6 9 : 0 0 A . M . 3 2 . 0 8 4 1 2 : 1 4 A . M . 4 1 . 0 8 2 1 1 / 7 6 : 5 0 A . M . 1 4 . 8 7 8 1 0 : 1 5 A . M . 1 1 . 8 8 0 1 1 / 8 9 : 2 5 A . M . 1 1 . 0 7 8 1 1 / 9 8 : 2 8 A . M . 8 . 4 7 7 1 1 / 1 0 1 0 : 4 5 A . M . 1 0 . 5 7 0 T a b l e 5 . 6 i n d i c a t e s t h a t t h e h i g h t e m p e r a t u r e a n d h u m i d i t y e x h a u s t c o n d i t i o n s l a s t e d a b o u t t w o d a y s . A s s u m i n g a n a i r f l o w r a t e o f 4 , 0 0 0 n P / h a n d e x h a u s t c o n d i t i o n s o f 4 0 % : a n d 8 0 % r e l a t i v e h u m i d i t y , a b o u t 1 5 0 k g o f w a t e r w e r e r e m o v e d f r o m t h e c o r n e v e r y h o u r . O v e r a 4 8 - h o u r p e r i o d 3 2 2 t h i s r e s u l t e d i n a w a t e r r e m o v a l o f 7 , 2 0 0 k g , w h i c h t r a n s l a t e d i n t o a m o i s t u r e r e d u c t i o n o f t h e 5 9 7 t o n n e s o f c o r n f r o m 1 6 . 4 % t o 1 5 . 4 % . A t t h e e n d o f t h e 1 9 9 0 - 9 1 c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e s e a s o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t w a s 1 5 . 0 % . T h u s , i t a p p e a r s t h e p r i m a r y m o i s t u r e r e d u c t i o n f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f g r a i n o c c u r r e d d u r i n g t h e f i r s t p h a s e o f t h e i n i t i a l c o o l - d o w n c y c l e . F u r t h e r m o r e , t h e h i g h e x h a u s t a i r t e m p e r a t u r e i n d i c a t e d t h a t s o m e o f t h e g r a i n i n t h e p i l e e x c e e d e d 3 3 % : ( w h i c h w a s t h e h i g h e s t t e m p e r a t u r e i n d i c a t e d b y a t h e r m o c o u p l e s e n s o r d u r i n g t h e c o o l - d o w n c y c l e ) . B o t h o b s e r v a t i o n s a r e i m p o r t a n t t o t h e s i m u l a t e d e v a l u a t i o n o f t h e c h i l l e d g r a i n a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m ( s e e C h a p t e r 6 ) . A p p a r e n t l y t h e d a m p n e s s p e r s i s t e d s e v e r a l c e n t i m e t e r s b e l o w t h e s u r f a c e l a y e r o f t h e p e a k e d g r a i n . A h o t s p o t d e v e l o p e d b y D e c e m b e r 3 1 a n d w a s c o u n t e r e d w i t h a c h i l l i n g c y c l e o n J a n u a r y 1 , 1 9 9 1 . B y J a n u a r y 9 t h e g r a i n a t t h e t o p h a d c o o l e d o f f . H o w e v e r , a b o u t 1 2 8 t o n n e s o f c o r n w e r e u n l o a d e d . T h e c o r e w a s n o t r e f i l l e d o r l e v e l l e d o f f . T h e a v e r a g e p i l e d e p t h w a s 8 . 5 m f o r t h e r e m a i n d e r o f t h e s t o r a g e s e a s o n . I n l a t e M a y a c h i l l i n g c y c l e w a s a d m i n i s t e r e d t o r a i s e t h e b i n t e m p e r a t u r e f r o m 3 - 7 ° C t o a b o u t 1 4 ° C . F i g u r e 5 . 2 0 s h o w s t h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n c r e a s e a t t h r e e d e p t h s ( i . e . 3 2 3 1 3 0 . 1 1 1 c 1 2 5 - F ! . . O . . | - ' . 1 g ” - 1 E : , M - . . . r “ ' m a r 4 " 1 . 4 - “ m " " w a - “ ' — - - - " - a . 1 5 - . , - - - - . , , . . . . . , . ' 7 4 : “ ; M 4 3 ; : . 9 ‘ 8 ) . 5 2 I ’ I - — I " . - : M J ~ - q k d ’ " I , I 1 0 . . . I , r I ' . j _ , / J ’ — e e t p a m t ‘ v a - " ' - - - \ - - ’ , ’ P _ _ J - 6 . 6 m 6 - , - * - ‘ _ J a r r e t - M — - - 4 . 7 m ‘ 0 c 1 m 1 0 1 m c I I I I I I 2 2 2 3 2 4 2 5 2 8 2 7 2 8 M A Y 1 9 9 1 F i g u r e 5 . 2 0 G r a i n t e m p e r a t u r e a t t h r e e d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n , a n d s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o f t h e r e h e a t e d a i r f r o m t h e g r a i n c h i l l e r b e t w e e n M a y 2 2 a n d 2 8 , 1 9 9 1 . 3 2 4 C a b l e B , w h i c h s h o w e d t h e b e s t p r o f i l e ) o v e r t h e s i x - d a y c h i l l e d a e r a t i o n p e r i o d . T h e u n i t o p e r a t e d c o n t i n u o u s l y . T h e l a y e r s i n t h e b o t t o m h a l f o f t h e b i n ( i . e . b e l o w 4 . 4 m ) r e a c h e d 1 4 ° C b y M a y 2 4 , a n d t h e t o p g r a i n l a y e r s b y M a y 2 8 ; t h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t i n t h e b i n a t t h e e n d o f t h e c h i l l i n g c y c l e w a s a b o u t 2 % : . A n a d d i t i o n a l c h i l l i n g c y c l e w a s a d m i n i s t e r e d b e t w e e n J u n e 7 a n d 1 2 , 1 9 9 1 t o c o u n t e r a r i s i n g t h e r m o c o u p l e t e m p e r a t u r e a t t h e 2 . 9 m l e v e l o f C a b l e C . A l t h o u g h t h e t e m p e r a t u r e w a s r e d u c e d f r o m 2 7 ° C t o l e s s t h a n 1 5 . 5 ° C , t h e s a m e t h e r m o c o u p l e i n d i c a t e d a s e c o n d t e m p e r a t u r e r i s e b y J u n e 2 7 , a n d t h u s i t w a s d e c i d e d t o u n l o a d a n d s e l l t h e c o r n . D u r i n g u n l o a d i n g v e r y l i t t l e v i s i b l e m o l d d a m a g e w a s d e t e c t e d i n t h e 1 2 6 c o r n s a m p l e s c o l l e c t e d . T h e t h e r m o c o u p l e o n C a b l e C w a s c h e c k e d a f t e r t h e b i n w a s u n l o a d e d ; i t w a s c l e a n a n d a p p e a r e d f u n c t i o n a l . 5 . 1 . 4 . 2 G r a i n C h i l l e r P e r f o r m a n c e N o d a t a o n t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y d u r i n g t h e s t e p - w i s e c o o l - d o w n o f t h e g r a i n i n t h e f a l l o f 1 9 9 0 i s a v a i l a b l e . T h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t s w e r e , r e s p e c t i v e l y , 1 0 a n d 1 5 ° C b e t w e e n 1 1 / 1 a n d 1 1 / 3 , 6 . 5 a n d 1 0 ° C b e t w e e n 1 1 / 4 a n d 1 1 / 7 , a n d 3 . 5 a n d 5 ° C b e t w e e n 1 1 / 8 3 2 5 a n d 1 1 / 1 0 . T h e a i r c o n d i t i o n s i n t o a n d o u t o f t h e c h i l l e r d u r i n g a s i x - d a y p e r i o d o f c o n t i n u o u s o p e r a t i o n b e t w e e n M a y 2 2 a n d 2 8 , 1 9 9 1 a r e g i v e n i n F i g u r e 5 . 2 1 . T h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e c y c l e d b e t w e e n 1 8 a n d 3 0 ° C , a n d t h e r e l a t i v e h u m i d i t y b e t w e e n 6 0 a n d 9 0 p e r c e n t . T h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t s o f t h e c h i l l e r w e r e f i x e d a t 9 a n d 1 4 % : , r e s p e c t i v e l y . T h e a i r t e m p e r a t u r e a t t h e o u t l e t o f t h e c h i l l e r r a n g e d f r o m 1 5 . 5 t o 1 8 9 : , a n d t h e r e l a t i v e h u m i d i t y f r o m 7 0 t o 8 5 p e r c e n t . T h e a v e r a g e a i r t e m p e r a t u r e a t t h e o u t l e t o f t h e c h i l l e r w a s a b o u t 2 . 5 ° C a b o v e t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t . T h i s w a s t h e h i g h e s t d i f f e r e n c e m e a s u r e d d u r i n g a n y o f t h e c h i l l i n g c y c l e s f o r t h e t h r e e s t o r a g e s e a s o n s . T h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n c r e a s e a t t h e 1 . 1 m b e d - d e p t h l e v e l t o o v e r 1 6 ° C c o n f i r m s t h i s o b s e r v a t i o n ( s e e F i g u r e 5 . 2 0 ) . T h e e l e c t r i c a l p o w e r c o n s u m p t i o n a n d r u n t i m e o f t h e c h i l l e r f o r t h e c o o l i n g c y c l e s d u r i n g t h e 1 9 9 0 - 9 1 s e a s o n a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e 5 . 7 . 3 2 6 u » 2 : ' . 4 " 0 ‘ W . O . a s , 0 I J ' 5 ‘ 0 0 g 5 0 I g : — — c h l l l e r 2 ° - - - a m b i e n t _ _ 3 ° 1 8 . I 5 . . M . » f - fi , 1 { ' 1 ‘ ‘ L / \ \ I \ J w E l fl l I I V “ P ” , I I E " 1 5 W W - - e e t p o l n t . 2 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - — c h i l l e r 1 0 - - - a m b i e n t £ 3 i t i s 1 % 2 7 : h ' m m ' m m F i g u r e 5 . 2 1 T e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r i n t o t h e g r a i n c h i l l e r a n d i n t o t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n o v e r a 6 - d a y p e r i o d d u r i n g r e c h i l l i n g b e t w e e n M a y 2 2 a n d 2 8 , 1 9 9 1 . 3 2 7 T a b l e 5 . 7 P o w e r c o n s u m p t i o n a n d r u n t i m e o f t h e K K 1 4 0 c h i l l e r d u r i n g t h e 1 9 9 0 - 9 1 s t o r a g e s e a s o n . C y c l e P e r i o d P o w e r C o n s u m p t i o n R u n T i m e [ k W h ] [ h ] — — — - 1 1 1 1 / 0 1 - 1 1 / 1 0 / 1 9 9 0 2 , 1 8 8 1 9 7 . 8 2 1 / 0 1 - 1 / 0 9 / 1 9 9 1 2 , 0 1 3 1 7 8 . 3 3 5 / 2 2 - - 5 / 2 8 1 , 8 9 1 1 3 4 . 6 . 4 6 / 0 7 - 6 / 1 2 1 , 7 0 1 1 2 0 . 6 1 T o t a l : 7 , 7 9 3 6 3 1 . 3 T h e c h i l l e r w a s t u r n e d o n f o r r e c h i l l i n g p u r p o s e s o n 1 / 1 / 9 1 , 5 / 2 2 , a n d 6 / 7 . T h e r e c h i l l i n g p e r i o d s v a r i e d f r o m 1 2 0 . 6 t o 1 7 8 . 3 h o u r s . C y c l e 2 w a s r u n t o c o u n t e r a h o t s p o t i n t h e p e a k o f t h e g r a i n . C y c l e 3 w a s i n t e n d e d t o r e w a r m t h e g r a i n t o a b o u t 1 5 9 3 . C y c l e 4 w a s r u n t o r e c h i l l t h e g r a i n d u e t o a h o t s p o t d e v e l o p i n g i n t h e b o t t o m o f t h e p i l e ; t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s w e r e 9 a n d 1 2 % : , r e s p e c t i v e l y . T h e f i r s t c h i l l i n g c y c l e l a s t e d 2 1 0 . 8 h o u r s w i t h 1 9 7 . 8 h o u r s o f o p e r a t i n g t i m e , a n d 1 3 . 0 h o u r s o f o f f - t i m e . T h e c o o l - d o w n c o n s u m e d 2 , 1 8 8 k W h , o r 3 . 6 6 k W h p e r t o n n e o f c o r n . D u r i n g t h e c o o l i n g c y c l e i n J a n u a r y 2 , 0 1 3 k W h w e r e c o n s u m e d i n 1 7 8 . 3 h o u r s , o r 3 . 3 9 k W h / t o n n e . T h e s p r i n g c h i l l i n g c y c l e s l a s t e d a t o t a l o f 2 5 5 . 2 h o u r s w i t h a p o w e r c o n s u m p t i o n o f 3 , 5 9 2 k W h , o r 7 . 3 8 k W h / t o n n e . 3 2 8 T h e p o w e r r e q u i r e m e n t a n d e n e r g y e f f i c i e n c y o f t h e c h i l l e r i s t a b u l a t e d i n T a b l e 5 . 8 . T a b l e 5 . 8 P o w e r r e q u i r e m e n t a n d e n e r g y e f f i c i e n c y o f t h e K K 1 4 0 c h i l l e r d u r i n g t h e 1 9 9 0 - 9 1 s t o r a g e s e a s o n . 2 P e r i o d P o w e r E n e r g y R e q u i r e m e n t E f f i c i e n c y [ k W ] [ W / t ] 1 1 1 / 0 1 - 1 1 / 1 0 / 1 9 9 0 1 1 . 1 1 8 . 5 2 1 / 0 1 - 1 / 0 9 / 1 9 9 1 1 1 . 3 1 9 . 0 3 5 / 2 2 - 5 / 2 8 1 4 . 0 2 8 . 8 4 6 / 0 7 - 6 / 1 2 1 4 . 1 2 9 . 0 D u r i n g t h e s t e p - w i s e c o o l - d o w n c y c l e t h e a v e r a g e p o w e r r e q u i r e m e n t o f t h e u n i t w a s 1 1 . 1 k W ; t h i s v a l u e i s s i m i l a r t o t h a t o f t h e p r e v i o u s t w o c o o l - d o w n c y c l e s i n 1 9 8 8 - 8 9 a n d 1 9 8 9 - 9 0 , i . e . 1 1 . 1 a n d 1 1 . 7 k W , r e s p e c t i v e l y . D u r i n g t h e J a n u a r y c o o l i n g t h e e l e c t r i c a l h e a t e r s m a i n t a i n e d t h e i n l e t a i r t e m p e r a t u r e t o t h e b i n a t a r o u n d 5 ° C , w h i l e t h e p o w e r r e q u i r e m e n t w a s 1 1 . 3 k W . D u r i n g t h e r e c h i l l i n g c y c l e s i n t h e s u m m e r , t h e p o w e r r e q u i r e m e n t w a s 1 4 . 1 k W . T h i s w a s h i g h e r t h a n d u r i n g t h e p r e v i o u s t w o s e a s o n s , a n d a b o u t 1 k w a b o v e t h e n o m i n a l l o a d s p e c i f i e d b y t h e m a n u f a c t u r e r . T h e e n e r g y e f f i c i e n c y o f t h e c h i l l e r i n t e r m s o f e l e c t r i c a l p o w e r c o n s u m e d p e r h o u r p e r t o n n e o f c o r n w a s 1 8 . 5 W a t t s p e r t o n n e i n N o v e m b e r 1 9 9 0 , a n d 1 9 . 0 W / t o n n e i n J a n u a r y 1 9 9 1 f o r 3 2 9 t h e f u l l b i n , a n d a b o u t 2 8 . 0 t o 2 9 . 0 W / t o n n e f o r t h e p a r t i a l l y u n l o a d e d b i n d u r i n g t h e s u m m e r r e c h i l l i n g . T h e s e v a l u e s a r e s i m i l a r t o t h e r a n g e o f v a l u e s o b s e r v e d i n t h e p r e v i o u s t w o s e a s o n s . T h e e n e r g y e f f i c i e n c i e s o f c y c l e s 3 a n d 4 a r e a b o u t t h e s a m e a s f o r c y c l e 6 i n M a y 1 9 8 9 ( i . e . 2 9 . 8 W / t o n n e ) . T h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d e v e l o p e d a m a x i m u m a i r f l o w o f 4 , 0 0 0 n P / h a t a s t a t i c p r e s s u r e o f 2 , 2 3 9 P a f o r t h e 1 0 . 3 m d e e p p i l e . A t 8 . 5 m t h e m a x i m u m a i r f l o w w a s 4 , 2 0 0 n P / h a t 1 , 9 9 0 P a . D u r i n g t h e M a y a n d J u n e r e c h i l l i n g c y c l e s t h e t h r o t t l e p o s i t i o n w a s u s u a l l y m o r e t h a n h a l f c l o s e d ; d u r i n g t h i s p e r i o d t h e a i r f l o w w a s 2 , 3 0 0 u fi / h a t 7 0 0 P a . T h e a i r f l o w t h r o u g h t h e c o r n w a s 0 . 1 1 n fi / m i n / t o n n e ( 0 . 1 1 c f m / b u ) , 0 . 1 4 n P / m i n / t o n n e ( 0 . 1 4 c f m / b u ) , a n d 0 . 0 8 n fi / m o n / t o n n e ( 0 . 0 8 c f m / b u ) a t t h e a i r f l o w r a t e s o f 4 , 0 0 0 n P / h , 4 , 2 0 0 n P / h , a n d 2 , 3 0 0 n P / h , r e s p e c t i v e l y . 5 . 1 . 4 . 3 C h i l l e d S t o r a g e T r i a l T h e o f f i c i a l N O A A m e t e o r o l o g i c a l r e c o r d s f o r t h e L a n s i n g a r e a a r e s h o w n i n F i g u r e 5 . 2 2 ( a t 3 - h o u r i n t e r v a l s ) b e t w e e n O c t o b e r 3 1 , 1 9 9 0 a n d J u n e 2 8 , 1 9 9 1 . T h e r e l a t i v e h u m i d i t y r a n g e d f r o m a l o w o f 3 0 t o a h i g h o f 1 0 0 p e r c e n t . T h e a i r t e m p e r a t u r e r e a c h e d a l o w o f - 2 2 ° C o n D e c e m b e r 2 7 , 1 9 9 0 a n d ] 2 [ y t D ( 0 i d i m u H 3 3 0 1 9 0 C O C O C O 1 T e m p e r a t u r e [ C ] ( I I l ' I ' I I I I I ' I ' I ' I ' I I I ' I ' I I I I I r I I I ' I T I 3 1 1 4 2 8 1 2 2 6 9 2 3 6 2 0 6 2 0 3 1 7 1 1 5 2 9 1 2 2 6 O C T N O V D E C J A N F E B M A R A P R M A Y J U N 1 9 9 0 1 9 9 1 F i g u r e 5 . 2 2 A m b i e n t t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r a t t h e s i t e o f t h e c h i l l e d g r a i n b i n b e t w e e n O c t o b e r 3 1 , 1 9 9 0 a n d J u n e 2 8 , 1 9 9 1 . ( f ( n O ) I . 1 ' . e ( I 3 3 1 a h i g h o f 3 2 ° C o n J u n e 1 , 1 9 9 1 . T h e g r a i n t e m p e r a t u r e a t t h r e e b i n d e p t h s ( i . e . C a b l e B , w h i c h s h o w e d t h e b e s t p r o f i l e ) b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 9 0 a n d J u n e 2 8 , 1 9 9 1 i s s h o w n i n F i g u r e 5 . 2 3 . T h e t o p a n d b o t t o m l a y e r s o f t h e g r a i n w e r e w i t h i n a r a n g e o f 3 % : t h r o u g h N o v e m b e r a n d D e c e m b e r . A f t e r t h e J a n u a r y a e r a t i o n c y c l e t h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t i n t h e b i n w a s i n i t i a l l y 8 % 3 , r a n g i n g f r o m 5 ° C a t t h e b o t t o m t o - 3 ° C a t t h e t o p . B y F e b r u a r y t h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t w a s r e d u c e d t o a b o u t 4 % : ; t h e a v e r a g e g r a i n t e m p e r a t u r e w a s - 2 % : . F r o m M i d - M a r c h u n t i l t h e M a y c h i l l i n g c y c l e t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s d i v e r g e d ; t h e t o p g r a i n t e m p e r a t u r e r o s e t o E T L a n d t h e b o t t o m g r a i n t e m p e r a t u r e t o 1 2 % L A f t e r t h e M a y c o o l i n g c y c l e t h e u p p e r b i n l a y e r s r e m a i n e d b e t w e e n 1 4 - 1 E P C w h i l e t h e b o t t o m l a y e r i n c r e a s e d t o 2 0 % : . . A s i m i l a r s i t u a t i o n d e v e l o p e d a f t e r t h e J u n e r e c h i l l i n g c y c l e . T h e b o t t o m l a y e r i n c r e a s e d f r o m 1 5 % : t o 2 0 ° C b y J u n e 2 8 , w h i l e t h e t o p l a y e r s i n c r e a s e d s l o w l y f r o m 1 4 ° C t o 1 6 ° C b e f o r e u n l o a d i n g . T h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e c o r e , t h e b u l k , a n d n e a r t h e p e r i p h e r y o f t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n a r e s h o w n i n F i g u r e 5 . 2 4 b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 9 0 a n d J u n e 2 0 , 1 9 9 1 . A f t e r t h e i n i t i a l c o o l - d o w n t h e t e m p e r a t u r e i n t h e c o r e r e m a i n e d b e l o w 5 ° C u n t i l J a n u a r y 1 , a n d b e l o w 0 ° C u n t i l t h e m i d d l e o f M a r c h . T h e c o r e t e m p e r a t u r e r o s e d u e t o t h e M a y c h i l l i n g ] C [ e r 8 u t a r e p m e T 3 3 2 5 0 6 . 8 m ' 5 2 . 9 m - - - 1 . 1 m - 1 0 J I l I I I l I l I I I I I ; I I I ; I I I 1 I I T é I l I I I [ I I 1 5 2 9 1 3 2 7 1 O 2 4 2 1 2 1 1 8 1 8 3 0 1 3 2 7 K N D E C J A N F E M A R A P R M A Y N 1 9 9 0 1 9 9 1 F i g u r e 5 . 2 3 G r a i n t e m p e r a t u r e a t t h r e e d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 9 0 a n d J u n e 2 8 , 1 9 9 1 . 3 3 3 , _ , 5 0 2 . , 2 5 2 0 é ' 5 “ fl 5 1 0 8 . 5 E 0 y ~ u v ~ " ~ " 3 - 5 - 1 0 - p - fi P h - r y , _ , 3 0 8 , 2 5 2 0 I s ‘ 5 “ f g 1 0 a 5 V E 0 m w w : ‘ I - — I m m - 1 O , _ , 3 0 2 , 2 5 2 0 § 1 5 1 . 4 2 b 1 0 E _ g W - o w fl — 6 0 1 ' . - 1 0 I I k ' fi ' k r fi ' m ' A 7 I ' a I I ' fi I I I fi ' i ' k ' i j h ' M N a n a n , a m w e M m w w a m 1 m m 1 “ ” F i g u r e 5 . 2 4 G r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e c o r e , i n t h e b u l k , a n d n e a r t h e p e r i p h e r y o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 1 , 1 9 9 0 a n d J u n e 2 8 , 1 9 9 1 . 3 3 4 c y c l e t o a b o u t 1 5 ° C a n d i n c r e a s e d b y 1 ° C b e f o r e J u n e . T h e b u l k o f t h e g r a i n s t a y e d b e l o w 7 ° C u n t i l J a n u a r y , a n d r e m a i n e d a r o u n d 0 ° C u n t i l e a r l y M a r c h . A s l o w t e m p e r a t u r e r i s e t o a b o u t 8 ° C o c c u r r e d b y t h e m i d d l e o f M a y . A f t e r t h e M a y c h i l l i n g c y c l e t h e b u l k t e m p e r a t u r e r o s e b y a b o u t 2 % : t x 3 1 6 % : . T h e t e m p e r a t u r e i n t h e p e r i p h e r y v a r i e d a s a f u n c t i o n o f t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s . T e m p e r a t u r e s b e l o w 5 ° C w e r e n o t r e a c h e d b e f o r e t h e m i d d l e o f D e c e m b e r . S o m e c y c l i n g o f t h e t e m p e r a t u r e w a s o b s e r v e d a f t e r t h e J a n u a r y c o o l i n g , i . e . f r o m a l o w o f - 2 ° C t o a h i g h o f 3 ° C . B y t h e m i d d l e o f M a r c h t h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e p e r i p h e r y r o s e c y c l i c a l l y t o a m a x i m u m o f 1 8 ° C b e f o r e t h e M a y c h i l l i n g t r e a t m e n t . T h e M a y c y c l e a p p e a r e d n o t t o a f f e c t t h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e . B e t w e e n M a y a n d J u n e t h e t e m p e r a t u r e i n t h e p e r i p h e r y r e a c h e d 2 3 % : . D u r i n g t h e J u n e r e c h i l l i n g t h e t e m p e r a t u r e s i n t h e c o r e , b u l k , a n d p e r i p h e r y w e r e r e d u c e d t o 1 4 - 1 6 % : . 5 . 1 . 5 S u m m a r y o f E x p e r i m e n t a l T e s t s T h e f i e l d - t e s t r e s u l t s o b t a i n e d d u r i n g t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c o r n a t a c o m m e r c i a l e l e v a t o r i n M i c h i g a n u s i n g a c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l i n g u n i t a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e 5 . 9 . 3 3 5 T a b l e 5 . 9 S u m m a r y o f r e s u l t s f r o m t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e f i e l d t e s t s c o n d u c t e d b e t w e e n 1 9 8 8 a n d 1 9 9 1 . 1 9 8 8 - 8 9 1 9 8 9 - 9 0 1 9 9 0 - 9 1 I n i t i a l C o o l - d o w n P e r i o d : L e n g t h [ d a y s ] 6 . 6 8 . 0 8 . 3 8 d e c r e a s e [ P C / d a y ] 1 . 2 1 . 0 3 . 2 E f f i c i e n c y [ W / t ] 1 8 . 2 1 9 . 8 1 8 . 5 . A i r f l o w [ H P / m i n / t ] 0 . 1 2 0 . 1 2 0 . 1 1 T o t a l S t o r a g e P e r i o d : 1 L e n g t h [ m o n t h s ] 7 1 0 9 M C d e c r e a s e [ p o i n t s ] 0 . 8 1 . 0 - 1 . 5 1 . 4 B u l k 8 m a x i m u m [ % 3 4 . 0 1 8 . 0 1 8 . 0 B u l k 8 m i n i m u m [ % H - 1 . 0 1 . 0 - 5 . 0 R e c h i l l i n g c y c l e s / m o n t h 0 . 4 3 1 0 . 3 0 0 . 3 3 P o w e r [ k W h / t / m o n t h ] 1 . 7 7 1 . 2 3 1 . 5 9 P o w e r [ k W h / t / c y c l e ] 1 . 9 3 . 0 3 . 6 I c o u n t i n g t h e t h r e e f a l l r e c h i l l i n g c y c l e s a s o n e T h r e e o p e r a t i o n a l c h i l l i n g s t r a t e g i e s w e r e e m p l o y e d d u r i n g t h e c o o l - d o w n p e r i o d s : ( 1 ) c o n t i n u o u s , ( 2 ) d a y t i m e - o n l y , a n d ( 3 ) s t e p - w i s e . T h e r u n t i m e o f t h e c o o l - d o w n c y c l e s l a s t e d b e t w e e n 6 . 6 a n d 8 . 3 d a y s , a n d t h e a v e r a g e g r a i n t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n w a s 1 . 0 t o 3 . 2 ° C p e r d a y . T h e s t e p - w i s e s t r a t e g y l a s t e d l o n g e r p a r t l y b e c a u s e c h i l l i n g w a s n o t s t a r t e d b e f o r e t h e b i n w a s c o m p l e t e l y f u l l . T h u s , a s h o r t e r c o o l i n g t i m e w o u l d h a v e r e s u l t e d i f c h i l l i n g h a d b e e n i n i t i a t e d a s s o o n a s t h e p e r f o r a t e d f l o o r w a s c o v e r e d . S i n c e t h e c o o l - d o w n 3 3 6 t i m e f o r t h e t h r e e s e a s o n s i s a b o u t t h e s a m e , i t w o u l d a p p e a r t o b e l e s s d e p e n d e n t o n t h e g r a i n t e m p e r a t u r e d e c r e a s e , w h i c h w a s d i f f e r e n t e a c h s e a s o n , t h a n o n t h e a i r f l o w r a t e t h r o u g h t h e g r a i n , w h i c h w a s a b o u t t h e s a m e e a c h s e a s o n . T h e e f f e c t o f t h e a i r f l o w r a t e o n t h e c o o l — d o w n t i m e o f c o r n w a s s h o w n t o b e s i g n i f i c a n t i n a p r e v i o u s s t u d y ( B a k k e r - A r k e m a e t a l . 1 9 8 9 ) . H o w e v e r , t h e e f f e c t o f t h e a i r f l o w r a t e v a r y i n g a s a f u n c t i o n o f t h e c o o l i n g l o a d w a s n o t i n v e s t i g a t e d s i n c e a c o m p u t e r m o d e l o f t h e c h i l l e r w a s u n a v a i l a b l e . T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n t h e c o o l i n g t i m e , g r a i n t e m p e r a t u r e d e c r e a s e , a n d t h e a i r f l o w c a n n o t b e a s s e s s e d w i t h t h e e x p e r i m e n t a l r e s u l t s o f t h e f i e l d t e s t s . I t w i l l b e i n v e s t i g a t e d a s p a r t o f t h e s i m u l a t i o n s t u d y i n C h a p t e r 6 . 1 . T h e c o n t i n u o u s c h i l l i n g s t r a t e g y a p p e a r s t o b e s l i g h t l y m o r e e n e r g y e f f i c i e n t t h a n t h e s t e p - w i s e o p e r a t i o n ; b o t h a r e m o r e e f f i c i e n t t h a n d a y t i m e - o n l y c h i l l i n g ; a p r e v i o u s s t u d y s u p p o r t s t h i s o b s e r v a t i o n ( M a i e r e t a 1 . 1 9 9 0 ) . C o n t i n u o u s v e r s u s s t e p - w i s e o p e r a t i o n o f t h e c h i l l e r w a s i n v e s t i g a t e d f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n ( a t c o n s t a n t a i r f l o w ) o f p a d d y u n d e r h u m i d t r o p i c s c o n d i t i o n s . I t w a s d e t e r m i n e d t h a t c o o l i n g t h e p a d d y f r o m t h e i n i t i a l t e m p e r a t u r e t o t h e d e s i r e d g r a i n t e m p e r a t u r e a t a c o n s t a n t a i r f l o w i n m o r e t h a n 3 3 7 o n e s t e p i n c r e a s e d t h e c o o l i n g t i m e , a n d t h u s t h e t o t a l e n e r g y c o n s u m p t i o n . T h e c h i l l e d s t o r a g e p e r i o d s l a s t e d b e t w e e n 7 a n d 1 0 m o n t h s . T h e m o i s t u r e c o n t e n t r e d u c t i o n d u r i n g t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f t h e c o r n r a n g e d f r o m 0 . 8 t o 1 . 5 p e r c e n t a g e p o i n t s . I t a p p e a r s t o b e p r i m a r i l y a f u n c t i o n o f t h e i n i t i a l t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n d u r i n g t h e c o o l - d o w n p h a s e , r a t h e r t h a n t h e l e n g t h o f t h e s t o r a g e t i m e , o r t h e r e c h i l l i n g f r e q u e n c y . T h i s o b s e r v a t i o n w i l l b e i n v e s t i g a t e d i n m o r e d e t a i l a s p a r t o f t h e s i m u l a t i o n s t u d y i n C h a p t e r 6 . E a c h s e a s o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e w a s r e d u c e d t o a b o u t 5 % : d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n i n t h e f a l l . S t o r a g e t h r o u g h t h e w i n t e r m o n t h s l o w e r e d t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s i n t h e b u l k b y a n a d d i t i o n a l 4 t o 1 0 % : . C h i l l i n g p r e v e n t e d t h e m a x i m u m b u l k t e m p e r a t u r e t o r i s e a b o v e 1 8 ° C i n t h e s p r i n g a n d s u m m e r . H o w e v e r , d u e t o t h e l i m i t e d r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y i t w a s n o t p o s s i b l e t o m a i n t a i n t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s i n t h e d e s i r e d 5 - 8 % : r a n g e d u r i n g s u m m e r s t o r a g e . T h e f i r s t ' c y c l e i n t h e s p r i n g w a s u t i l i z e d t o r e d u c e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s i n t h e g r a i n a n d b r i n g t h e t e m p e r a t u r e s i n t o t h e 8 - 1 2 ° C r a n g e . T h e r e c h i l l i n g c y c l e s e m p l o y e d d u r i n g t h e s u m m e r m o n t h s m a i n t a i n e d t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s a t t h e 1 0 t o 1 E F C l e v e l . H o w e v e r , r e w a r m i n g t h e g r a i n i n t h e s p r i n g , a s w a s t h e c a s e i n t h e f i e l d t e s t s , a p p e a r s t o b e u n d e s i r a b l e . 3 3 8 T h e r e c h i l l i n g f r e q u e n c y a n d i t s e f f e c t o n t h e s t o r e d g r a i n q u a l i t y a r e i n v e s t i g a t e d i n C h a p t e r 6 . 3 i n m o r e d e t a i l . T h e n u m b e r o f r e c h i l l i n g c y c l e s i n a d d i t i o n t o t h e i n i t i a l c o o l - d o w n r a n g e d f r o m 0 . 3 0 t o 0 . 4 3 c y c l e s p e r s t o r a g e m o n t h . T h i s i n d i c a t e s a b o u t 3 t o 4 r e c h i l l i n g c y c l e s o v e r a 1 2 — m o n t h s t o r a g e p e r i o d f o r c o r n u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s f o r t h i s b i n - c h i l l e r s y s t e m c o n f i g u r a t i o n . T h e t o t a l p o w e r c o n s u m p t i o n f o r c h i l l e d a e r a t i o n ( c o o l - d o w n p l u s r e c h i l l i n g c y c l e s ) r a n g e d f r o m 1 . 2 3 t o 1 . 7 7 k W h p e r t o n n e p e r s t o r a g e m o n t h , o r a b o u t 1 4 . 8 t o 2 1 . 2 k W h p e r t o n n e o v e r a 1 2 - m o n t h c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e p e r i o d . I t i s c o m m o n i n t h e g r a i n c h i l l i n g l i t e r a t u r e t o s p e c i f y t h e p o w e r c o n s u m p t i o n i n t e r m s o f k W h p e r t o n n e o f g r a i n o r i n k W h / t p e r c h i l l i n g c y c l e . H o w e v e r , t h i s i s s o m e w h a t m i s l e a d i n g . T h e 1 9 8 8 - 8 9 s e a s o n y i e l d e d a p o w e r c o n s u m p t i o n o f 1 . 9 k W h / t o n n e / c y c l e c o m p a r e d t o 3 . 0 k W h / t o n n e / c y c l e i n 1 9 8 9 - 9 0 a n d 3 . 6 k W h / t o n n e / c y c l e i n 1 9 9 0 - 9 1 . T h e t o t a l s t o r a g e t i m e i n 1 9 8 8 - 8 9 w a s s h o r t e r t h a n i n t h e o t h e r t w o s e a s o n s , a n d m o s t o f t h e c h i l l i n g c y c l e s t o o k p l a c e d u r i n g t h e f a l l . T h u s , t h e p o w e r c o n s u m p t i o n i s m o r e a p p r o p r i a t e l y e v a l u a t e d i n r e l a t i o n t o t h e s t o r a g e p e r i o d , i . e . k W h / t / m o n t h . T h e f i e l d t e s t s i n d i c a t e t h a t t h e l o n g e r t h e s t o r a g e p e r i o d , t h e l o w e r t h e m o n t h l y p o w e r c o n s u m p t i o n p e r t o n n e . 3 3 9 P r o p e r v e n t i l a t i o n o f t h e h e a d s p a c e i s c r i t i c a l t o p r e v e n t c o n d e n s a t i o n d u r i n g t h e c o o l - d o w n o f c o r n i n t h e f a l l . T h i s i s a c o n c e r n e s p e c i a l l y w h e n c o r n a t a h i g h e r i n i t i a l g r a i n m o i s t u r e c o n t e n t a n d t e m p e r a t u r e i s c h i l l e d . W i t h o u t t h e s e v e r e c o n d e n s a t i o n p r o b l e m i n t h e t o p o f t h e b i n , t h e g r a i n i n t h e p e a k o f t h e p i l e w o u l d m o s t l i k e l y n o t h a v e s p o i l e d s o q u i c k l y i n 1 9 8 8 a n d 1 9 8 9 . F o r e x a m p l e , a t a m o i s t u r e c o n t e n t o f 1 8 % a n d a t e m p e r a t u r e o f 5 % : , s o u n d c o r n c a n h a v e a s t o r a g e l i f e o f u p t o 2 8 8 d a y s , o r 9 . 6 m o n t h s ( M W P S - 1 3 1 9 8 8 ) . T h e c o n d e n s a t i o n p r o b l e m i n t h e t e s t b i n w a s c o m p o u n d e d b y c o l d a m b i e n t t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e c o o l - d o w n c y c l e i n t h e f a l l , a n d i n s u f f i c i e n t e x h a u s t a r e a f r o m t h e b i n . L e v e l l i n g t h e t o p o f t h e p i l e i s i n c o n v e n i e n t f r o m a m a n a g e m e n t p o i n t o f v i e w , b u t i t i s i m p o r t a n t t o a s s u r e u n i f o r m a i r f l o w t h r o u g h t h e g r a i n ( K o m b a e t a l . 1 9 8 7 ) . I f a s p r e a d e r i s n o t a v a i l a b l e d u r i n g t h e l o a d i n g o f t h e b i n , c o r i n g i s a n a l t e r n a t i v e m e t h o d t o r e d i s t r i b u t e t h e f i n e s i n t h e c o r n p i l e . P r e f e r a b l y a s c r e e n - c l e a n e r s h o u l d b e u s e d t o r e m o v e f i n e s a n d b r o k e n k e r n e l s b e f o r e l o a d i n g t h e b i n . L e v e l i n g , s p r e a d i n g / c o r i n g , a n d s c r e e n i n g i m p r o v e t h e p a s s a g e o f t h e c h i l l i n g a i r a n d r e d u c e t h e p o t e n t i a l f o r s p o i l a g e o f t h e g r a i n . O v e r t h e t h r e e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e s e a s o n s t h e 3 4 0 K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r o p e r a t e d a t o t a l o f 1 , 8 2 9 h o u r s c o n s u m i n g 2 1 , 8 9 6 k W h o f e l e c t r i c i t y . W i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e f a i l u r e o f o n e m a n u a l m o t o r s t a r t e r c a u s e d b y a s h o r t - c i r c u i t i n g w o r n w i r e o n t h e c o n d e n s e r f a n , t h e c h i l l e r p e r f o r m e d f l a w l e s s l y . E a c h s e a s o n i t w a s l e f t i n t h e f i e l d c o n n e c t e d t o t h e s t o r a g e b i n a n d e x p o s e d t o M i c h i g a n w i n t e r s a n d s u m m e r s w i t h o u t s p e c i a l p r o t e c t i o n , y e t i t s t a r t e d u p e v e r y t i m e i t w a s t u r n e d o n . T h e o p e r a t i o n a l i n d i c a t o r a n d a l a r m l i g h t s a r e s i m p l e a n d c l e a r t o u n d e r s t a n d . T h e s a f e t y s h u t - o f f a c t i v a t e d w h e n e v e r t h e b i n i n l e t a i r c o n d i t i o n s c o u l d n o t b e m a i n t a i n e d t o p r e v e n t c h i l l i n g o u t s i d e t h e s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e r a n g e . T h e g r a i n c h i l l e r d i d n o t r e q u i r e m u c h o p e r a t o r e x p e r t i s e , n o r s u p e r v i s i o n d u r i n g i t s o p e r a t i o n . T e m p e r a t u r e c a b l e s t o m o n i t o r t h e p r o g r e s s o f t h e c o o l i n g f r o n t w h i l e t h e c h i l l e r i s o p e r a t i n g , a n d t o i n d i c a t e w h e n t o r e c h i l l t h e g r a i n , s h o u l d b e a v a i l a b l e . A d a i l y c h e c k o f t h e t e m p e r a t u r e s d u r i n g c h i l l i n g , a n d a w e e k l y t o b i - w e e k l y c h e c k d u r i n g t h e s t o r a g e p e r i o d s h o u l d b e r o u t i n e . T h e s e l e c t i o n o f t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t s i s c o n f u s i n g ; t h e p r o c e d u r e s h o u l d b e m o d i f i e d . A p o s s i b l e c o n t r o l l e r s t r a t e g y i s s u g g e s t e d i n C h a p t e r 6 . 3 . 6 . T h e c h i l l e r m a i n t a i n e d t h e a v e r a g e a i r t e m p e r a t u r e a t t h e c h i l l e r o u t l e t w i t h i n 0 . 5 t o 1 . 5 ° C o f t h e s e t - p o i n t r e h e a t e r 3 4 1 t e m p e r a t u r e ( w i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e M a y 1 9 9 1 c h i l l i n g c y c l e , w h i c h m a y h a v e b e e n d u e t o a b a d s e n s o r ) . T h e c h i l l e r o u t l e t r e l a t i v e h u m i d i t y w a s m a i n t a i n e d w i t h i n a 5 t o 1 0 % r a n g e . T h e b i n i n l e t t e m p e r a t u r e w a s w i t h i n a b o u t t 1 - 2 ° C o f t h e c h i l l e r o u t l e t t e m p e r a t u r e , d e p e n d i n g o n w h e t h e r t h e c h i l l e d a i r g a i n e d o r l o s t h e a t i n t h e c o n n e c t i n g d u c t . T h e b i n i n l e t r e l a t i v e h u m i d i t y c h a n g e d a c c o r d i n g l y , i . e . i n c r e a s e d 1 4 — 8 p e r c e n t i n t h e d u c t . F o r l o n g c o n n e c t i n g d u c t s , t h e t e m p e r a t u r e s e n s o r s f o r r e g u l a t i n g t h e c h i l l e r s e t - p o i n t s s h o u l d b e p l a c e d a t t h e b i n i n l e t , o r i n t h e p l e n u m . 5 . 2 M o d e l s V e r i f i c a t i o n B e f o r e a s i m u l a t i o n m o d e l c a n b e u s e d i t m u s t b e v a l i d a t e d a g a i n s t e x p e r i m e n t a l r e s u l t s . T h e s e m i - t h e o r e t i c a l m o d e l s d e v e l o p e d i n C h a p t e r 4 t o s i m u l a t e t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f g r a i n s , t h e g r a i n c h i l l i n g u n i t , a n d t h e s t o r a g e o f c h i l l e d g r a i n s w i l l b e v e r i f i e d u s i n g t h e e x p e r i m e n t a l f i e l d t e s t r e s u l t s p r e s e n t e d i n C h a p t e r 5 . 1 . I n a d d i t i o n , t h e g r a i n c h i l l e r m o d e l i s v a l i d a t e d u s i n g p e r f o r m a n c e d a t a s u p p l i e d b y t h e m a n u f a c t u r e r o f t h e c h i l l i n g u n i t . T o e v a l u a t e t h e d e g r e e o f a c c u r a c y o f t h e p r e d i c t e d v a l u e s c o m p a r e d t o t h e o b s e r v e d o n e s , t h e f o l l o w i n g s t a t i s t i c a l 5 3 0 : X 1 ' A A D V ( 2 1 ' ( 4 . 1 ) 3 4 2 m e a s u r e s a r e u t i l i z e d : ( 1 ) t h e a v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e ( A A D ) , w h i c h i s t h e s a m p l e m e a n o f t h e a b s o l u t e d i f f e r e n c e s c a l c u l a t e d f o r e a c h p a i r o f s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l v a l u e s ; a n d ( 2 ) t h e s a m p l e s t a n d a r d d e v i a t i o n ( S S D ) , w h i c h i s c a l c u l a t e d a s f o l l o w s ( B h a t t a c h a r y y a a n d J o h n s o n 1 9 7 7 ) : n n - 1 w h e r e n i s t h e n u m b e r o f s a m p l e p o i n t s , a n d x g a r e t h e a b s o l u t e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l v a l u e s . 5 . 2 . 1 G r a i n C h i l l e r F o r t h e g r a i n c h i l l e r m o d e l t o b e v a l i d i t m u s t ( 1 ) a d j u s t t h e a i r f l o w r a t e e n t e r i n g t h e b i n d e p e n d e n t u p o n t h e a m b i e n t c o o l i n g l o a d , ( 2 ) m a i n t a i n t h e d e s i r e d t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r , ( 3 ) p r e d i c t t h e e v a p o r a t i n g a n d c o n d e n s i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e s , a n d ( 4 ) p r e d i c t t h e e v a p o r a t i n g a n d c o m p r e s s o r c a p a c i t i e s . T h e v a l i d i t y o f t h e c h i l l e r m o d e l w i l l b e t e s t e d w i t h e x p e r i m e n t a l p e r f o r m a n c e d a t a s u p p l i e d b y t h e m a n u f a c t u r e r o f t h e c h i l l e r . T h e t y p e o f d a t a m a d e a v a i l a b l e f o r t h e 3 4 3 v a l i d a t i o n w a s d e s c r i b e d i n t h e t h e o r e t i c a l d e v e l o p m e n t o f t h e m o d e l i n C h a p t e r 4 . D u e t o t h e p r o p r i e t a r y n a t u r e o f t h e t e s t d a t a , t h e r e s u l t s a r e p r e s e n t e d a s d i m e n s i o n l e s s c u r v e s . T w o s e t s o f t e s t d a t a a r e e m p l o y e d . O n e s e t w a s c o l l e c t e d a t a h i g h s t a t i c p r e s s u r e , a n d a s e c o n d o n e a t a l o w s t a t i c p r e s s u r e . T h e d a t a s e t s r e p r e s e n t a m b i e n t c o o l i n g l o a d s i n b o t h t h e m a x i m u m a i r f l o w a n d t h e m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n o p e r a t i n g m o d e s o f t h e c h i l l e r . T h e m o d e l i s v a l i d a t e d b y s i m u l a t i n g t h e p e r f o r m a n c e o f t h e c h i l l e r b o t h a s a f u n c t i o n o f a n i n c r e a s i n g a n d a d e c r e a s i n g c o o l i n g l o a d . A i r f l o w T h e a i r f l o w a t t h e l o w s t a t i c p r e s s u r e i s s i g n i f i c a n t l y h i g h e r t h a n a t t h e h i g h p r e s s u r e w h e n t h e c h i l l e r o p e r a t e s i n t h e m a x i m u m a i r f l o w m o d e ( s e e F i g u r e 5 . 2 5 ) . I n t h e m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n o p e r a t i n g m o d e t h e a i r f l o w r a t e s a r e s i m i l a r g i v e n t h e s a m e a m b i e n t t e m p e r a t u r e s . T h e a i r f l o w d e c r e a s e s c o n t i n u o u s l y a s t h e a m b i e n t c o o l i n g l o a d i s i n c r e a s e d . T h e j u m p i n t h e a i r f l o w r a t e a t t h e l o w p r e s s u r e i s c a u s e d b y a n i n c r e a s e o f t h e r e l a t i v e h u m i d i t y i n t h e t e s t c h a m b e r , a n d t h u s c h a n g e s t h e r e l a t i v e c o o l i n g l o a d . T h e c h i l l e r m o d e l p r e d i c t s t h e c h a n g e a c c u r a t e l y b y a d j u s t i n g t h e a i r t h r o t t l e a f t e r t h e f a n . T h e a v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e i n t h e r e l a t i v e a i r f l o w r a t e s f o r t h e w o l f r i A e v i t a l e R 3 4 4 0 . 8 - I - a - h i g h S . P . - e - l a w S . P . a h ' 0 5 ' o h 1 ' 0 5 1 5 ' 1 2 R e l a t i v e C o o l i n g L o a d F i g u r e 5 . 2 5 S i m u l a t e d ( l i n e s ) a n d e x p e r i m e n t a l ( s y m b o l s ) a i r f l o w r a t e s a s a f u n c t i o n o f t h e r e l a t i v e a m b i e n t c o o l i n g l o a d f o r t h e K K 1 4 0 a t a h i g h a n d l o w f a n s t a t i c p r e s s u r e . 3 4 5 c o m b i n e d s e t o f t e s t d a t a i s 4 4 . 7 8 u P / h w i t h a s a m p l e s t a n d a r d d e v i a t i o n ( 5 3 0 ) o f 4 8 . 6 9 m 3 / h , w h i c h i s a b o u t 1 - 2 p e r c e n t o f t h e m a x i m u m a i r f l o w t h e u n i t d e v e l o p s . T h u s , t h e m o d e l p r e d i c t s t h e a i r f l o w r a t e i n t o t h e b i n a c c u r a t e l y . R e f r i g e r a n t T e m p e r a t u r e T h e e x p e r i m e n t a l a n d s i m u l a t e d e v a p o r a t i n g a n d c o n d e n s i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e s f o r t h e t w o s e t s o f t e s t d a t a a r e s h o w n i n F i g u r e 5 . 2 6 . T h e p r e d i c t e d v a l u e s f o l l o w t h e o b s e r v e d v a l u e s c l o s e l y . T h e b r e a k i n t h e c u r v e s i n d i c a t e t h e t r a n s i t i o n f r o m t h e m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n t o t h e m a x i m u m a i r f l o w o p e r a t i n g m o d e s . T h e r e i s n o s i g n i f i c a n t e f f e c t o f t h e f a n s t a t i c p r e s s u r e o n t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e . T h e A A D o f t h e e v a p o r a t i n g t e m p e r a t u r e s i s 1 . 1 C P C w i t h a v a r i a b i l i t y o f 1 . 2 1 ° C ; a n d 1 . 1 9 ° C a n d 0 . 7 3 ° C f o r t h e c o n d e n s i n g t e m p e r a t u r e , r e s p e c t i v e l y . T h u s , t h e s i m u l a t e d r e f r i g e r a t i o n c y c l e o f t h e c h i l l i n g u n i t i s a c c u r a t e l y b a l a n c e d f o r t h e g i v e n a m b i e n t c o o l i n g l o a d s a n d s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s . C a p a c i t i e s F i g u r e 5 . 2 7 s h o w s t h e p r e d i c t e d a n d o b s e r v e d e v a p o r a t i n g a n d c o m p r e s s o r c a p a c i t i e s o f t h e G r a n i f r i g o r K K 1 4 0 a t t h e h i g h a n d l o w f a n s t a t i c p r e s s u r e s . T h e c o m p r e s s o r c a p a c i t y i s m a x i m u m a t t h e h i g h e s t c o o l i n g l o a d a n d d e c r e a s e s s t e a d i l y a s t h e c o o l i n g l o a d i s d e c r e a s e d . T h e e v a p o r a t i n g c a p a c i t y e r u t a r e p m e T t n a r e g i r f e R e v i t a l e R 0O l 3 4 6 1 . 2 1 0 - 4 J I " ? < - - o e n d e m e r 0 . 8 ' 4 0 . 4 - 1 o n h i g h S . P . - e - l o w S . P . d o 0 5 & 4 0 k ' d o 1 9 L 2 R e l a t i v e C o o l i n g L o a d F i g u r e 5 . 2 6 S i m u l a t e d ( l i n e s ) a n d e x p e r i m e n t a l ( s y m b o l s ) e v a p o r a t i n g a n d c o n d e n s i n g t e m p e r a t u r e s o f t h e r e f r i g e r a n t i n t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e o f t h e K K 1 4 0 a t a h i g h a n d l o w f a n s t a t i c p r e s s u r e . I r e w o P e é & 1 v i t a l e R 3 4 7 1 . 0 - 0 4 3 0 1 - 1 - 0 e - - 1 3 - 1 4 } h i g h S . P . - 1 . 8 - . 0 4 9 - l o w S . P . “ - 2 0 0 v [ v I T 1 1 7 I T I I 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 0 1 . 0 1 . 2 R e l a t i v e C o o l i n g L o a d F i g u r e 5 . 2 7 S i m u l a t e d ( l i n e s ) a n d e x p e r i m e n t a l ( s y m b o l s ) e v a p o r a t i n g a n d c o m p r e s s o r c a p a c i t i e s o f t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e o f t h e K K 1 4 0 a t a h i g h a n d l o w f a n s t a t i c p r e s s u r e . 3 4 8 i n c r e a s e s w i t h d e c r e a s i n g c o o l i n g l o a d u n t i l t h e b r e a k p o i n t b e t w e e n t h e m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n a n d a i r f l o w o p e r a t i n g m o d e s . T h e e v a p o r a t i n g c a p a c i t y i s b o t h a f u n c t i o n o f t h e c o o l i n g l o a d a n d t h e a i r f l o w r a t e . A t t h e m a x i m u m a i r f l o w r a t e t h e e v a p o r a t i n g c a p a c i t y i s r e d u c e d s h a r p l y . T h e c o m p r e s s o r c a p a c i t y d e c r e a s e s l e s s d r a m a t i c a l l y . I n t h e m a x i m u m a i r f l o w r a n g e t h e c a p a c i t y i s u n d e r p r e d i c t e d . T h e e v a p o r a t i n g c a p a c i t y A A D f o r t h e t w o d a t a s e t s i s 1 . 0 2 k W w i t h a v a r i a b i l i t y o f 1 . 5 2 k W . T h e A A D f o r t h e c o m p r e s s o r c a p a c i t y i s 0 . 3 5 k w w i t h a v a r i a b i l i t y o f 0 . 2 8 k W . S u m m a r y U s i n g e x p e r i m e n t a l p e r f o r m a n c e d a t a , t h e s i m u l a t i o n s u b m o d e l o f t h e c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l e r w a s v a l i d a t e d . T h e p r e d i c t e d a i r f l o w r a t e s , r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e s a n d r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t i e s a r e s u f f i c i e n t l y a c c u r a t e t o u s e t h e a l g o r i t h m i n t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m m o d e l . 5 . 2 . 2 C h i l l e d A e r a t i o n T h e c h i l l e d a e r a t i o n s u b m o d e l s i m u l a t e s t h e h e a t a n d m a s s t r a n s f e r i n t h e g r a i n p i l e a n d i s c o u p l e d w i t h t h e g r a i n c h i l l e r s u b m o d e l , w h i c h c a l c u l a t e s t h e i n l e t c o n d i t i o n s t o t h e g r a i n b i n . I n t h e r e s u l t i n g m o d e l i t i s a s s u m e d t h a t 3 4 9 t h e b i n i n l e t t e m p e r a t u r e i s c o n s t a n t d u r i n g t h e c h i l l i n g c y c l e , a n d t h a t t h e a i r f l o w a n d r e l a t i v e h u m i d i t y v a r y a s f u n c t i o n s o f t h e c o o l i n g l o a d i m p o s e d o n t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e o f t h e c h i l l e r . A t i m e s t e p o f 1 h o u r a n d a g r i d s p a c i n g o f 0 . 9 m a r e u s e d i n t h e v e r i f i c a t i o n . B o t h w e r e s e l e c t e d t o r e f l e c t t h e e x p e r i m e n t a l d a t a c o l l e c t i o n p a r a m e t e r s , i . e . t h e e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s i n t h e b i n w e r e c o l l e c t e d h o u r l y ( i n t w o o f t h e t h r e e s e a s o n s ) , a n d t h e t h e r m o c o u p l e s w e r e a b o u t 1 . 8 m a p a r t ( i n C h a p t e r 6 . 1 a g r i d s p a c i n g o f g r e a t e r t h a n 1 m w a s f o u n d t o b e u n d e s i r a b l e ) . I n o r d e r t o b e v a l i d t h e c o u p l e d m o d e l m u s t p r e d i c t w i t h a n a c c e p t a b l e d e g r e e o f a c c u r a c y : ( 1 ) t h e t e m p e r a t u r e p a t t e r n i n t h e g r a i n b i n , ( 2 ) t h e c h i l l i n g / r e c h i l l i n g t i m e o f t h e c o o l i n g c y c l e , ( 3 ) t h e v a r i a t i o n i n t h e a i r f l o w a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r , a n d ( 4 ) t h e p o w e r c o n s u m p t i o n ( a n d e f f i c i e n c y ) o f t h e g r a i n c h i l l i n g u n i t . F r o m t h e e x p e r i m e n t a l d a t a p r e s e n t e d i n C h a p t e r 5 . 1 t w o r e p r e s e n t a t i v e c o o l - d o w n a n d t w o r e c h i l l i n g c y c l e s w e r e s e l e c t e d t o v a l i d a t e t h e c h i l l e d a e r a t i o n m o d e l . F a l l 1 9 8 8 C o o l - d o w n C y c l e F i g u r e 5 . 2 8 s h o w s t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s o f t h r e e g r a i n l a y e r s f o r t h e c o n t i n u o u s c o o l - d o w n c y c l e o f N o v e m b e r 3 t h r o u g h 8 , 1 9 8 8 . T h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e s a r e 1 0 . 1 ° C , 1 2 . 1 ° C a n d 1 0 . 1 ° C a t 4 . 7 m , 6 . 6 m 3 5 0 \ — H . l ‘ \ \ 0 1 ° 3 “ \ . d \ \ \ o \ \ s \ \ \ s \ 1 ~ - - * 6 ‘ \ ' ‘ ~ 2 L . « I k s \ . . ‘ \ \ I 5 ‘ a . ‘ ~ ‘ \ ‘ \ . ‘ \ g - 1 . ‘ \ D s D 5 0 “ * 4 “ - . Q . ~ ‘ g — O t - n - ~ - - - - ~ . - . : r - - _ _ . 4 » & 4 n 1 . - e 8 5 t h c - e - 4 J r n : 1 l I i i L i W 1 9 6 9 F i g u r e 5 . 2 8 S i m u l a t e d ( l i n e s ) a n d e x p e r i m e n t a l ( s y m b o l s ) g r a i n t e m p e r a t u r e s a t t h r e e d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n b e t w e e n N o v e m b e r 3 a n d 8 , 1 9 8 8 . V ( ) ( ) 1 $ é u f ( 7 ’ ' ( 5 C ) . ( I ) ( I f ) ( 1 r fl ‘ 3 5 1 a n d 8 . 4 m a b o v e t h e p e r f o r a t e d b i n f l o o r , r e s p e c t i v e l y . T o s i m u l a t e t h e o b s e r v e d t e m p e r a t u r e r i s e a t t h e 6 . 6 m a n d 8 . 4 m l e v e l s , l a y e r s o f w a r m e r g r a i n m u s t e x i s t b e t w e e n t h e t h e r m o c o u p l e s e n s o r l o c a t i o n s . I n t h e s i m u l a t i o n a t e m p e r a t u r e o f 9 ° C a t . t h e 3 . 8 m d e p t h , a n d 1 4 . 5 ° C a t t h e 5 . 7 m a n d 7 . 5 m d e p t h s w e r e a s s u m e d a t t h e b e g i n n i n g o f t h e c y c l e . T h e p o w e r o u t a g e s o n 1 1 / 3 a n d 1 1 / 5 w e r e s i m u l a t e d b y a s s u m i n g t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s d i d n o t c h a n g e d u r i n g t h e b r i e f n o n - v e n t i l a t e d p e r i o d s . T h e s i m u l a t e d t e m p e r a t u r e p a t t e r n f o l l o w t h e e x p e r i m e n t a l p r o f i l e w e l l . A t t h e 4 . 7 m p i l e d e p t h t h e p r e d i c t e d a n d o b s e r v e d l a y e r s s h o w t h e s a m e c o o l i n g r a t e f o r t h e f i r s t t w o d a y s , b u t d i v e r g e s l i g h t l y b e g i n n i n g o n 1 1 / 5 . T h e 6 . 6 m s i m u l a t e d l a y e r c o o l s s l o w e r t h a n t h e e x p e r i m e n t a l o n e b e t w e e n 1 1 / 3 a n d 1 1 / 6 . T h e 8 . 4 m l a y e r s h o w s t h e s l o w e s t c o o l i n g r a t e . T h e s i m u l a t e d l a y e r p r e d i c t s i n i t i a l l y f a s t e r w a r m i n g , b u t s u b s e q u e n t l y l a g s t h e e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s u n t i l 1 1 / 6 . O n 1 1 / 6 t h e 4 . 7 m a n d 6 . 6 m e x p e r i m e n t a l l a y e r s i n d i c a t e a n i n t e r m i t t e n t t e m p e r a t u r e r i s e , w h i c h i s n o t p r e d i c t e d i n t h e s i m u l a t e d l a y e r s , s i n c e t h e c h i l l i n g u n i t m o d e l i s a s s u m e d t o p r o v i d e a c o n s t a n t a v e r a g e i n l e t t e m p e r a t u r e t o t h e b i n . A t t h e e n d o f t h e c o o l - d o w n c y c l e t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s d i f f e r b y 0 . 1 t o 0 . 3 % : . T h e f i n a l s i m u l a t e d t e m p e r a t u r e r a n g e o f t h e g r a i n i s t h e s a m e a s o b s e r v e d e x p e r i m e n t a l l y , i . e . 4 . 5 t o 5 . 5 % : . 3 5 2 T a b l e 5 . 1 0 g i v e s a n i n d i c a t i o n o f t h e d i f f e r e n c e a n d v a r i a b i l i t y b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e v a l u e s . T a b l e 5 . 1 0 A v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e ( A A D ) a n d s a m p l e s t a n d a r d d e v i a t i o n ( S S D ) b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e v a l u e s f o r t h e i n i t i a l c o o l - d o w n c y c l e i n t h e f a l l o f 1 9 8 8 ( i n % 2 ) . 1 4 . 7 m 6 . 6 m 8 . 4 m O v e r a l l T h e 8 . 4 m l a y e r s h o w s t h e s m a l l e s t a v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e ( A A D ) a n d s a m p l e s t a n d a r d d e v i a t i o n ( S S D ) b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l v a l u e s ; t h e 6 . 6 m p i l e d e p t h t h e l a r g e s t . F o r t h e t h r e e l a y e r s t h e o v e r a l l a v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e i s l e s s t h a n 1 ° C w i t h a s t a n d a r d d e v i a t i o n o f 0 . 5 7 % : . S i n c e t h e t h e r m o c o u p l e s e n s o r s h a v e a n a c c u r a c y o f 0 . 5 ° C a n d t h e a i r f l o w t h r o u g h t h e g r a i n b i n i s n o t p e r f e c t l y p l u g f l o w , t h e a c c u r a c y o f t h e c h i l l e d a e r a t i o n s i m u l a t i o n m o d e l i n p r e d i c t i n g t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e o f t h e e x p e r i m e n t a l c o o l - d o w n i s c o n s i d e r e d a c c e p t a b l e . T h e c o o l - d o w n t i m e i s j u d g e d b y t h e l a s t g r a i n l a y e r ( i . e . t h e t o p ) t o r e a c h a d e s i r e d f i n a l t e m p e r a t u r e . T h e 8 . 4 m e x p e r i m e n t a l l a y e r r e a c h e d 6 ° C a f t e r 1 0 1 h o u r s o f c h i l l i n g 3 5 3 t h e f u l l b i n c o m p a r e d t o 8 8 . 5 h o u r s i n t h e s i m u l a t e d r u n , i . e . a d i f f e r e n c e o f + 1 2 . 5 h o u r s , a n d t h e e x p e r i m e n t a l l a y e r r e a c h e d 5 . 5 ° C a f t e r 1 0 7 h o u r s c o m p a r e d t o 1 2 1 . 5 h o u r s i n t h e s i m u l a t e d t e s t , i . e . a d i f f e r e n c e o f - 1 4 . 5 h o u r s . T h u s , t h e e x p e r i m e n t a l a n d p r e d i c t e d c o o l i n g t i m e s f o r t h e s l o w e s t l a y e r a r e w i t h i n a b o u t i 1 3 h o u r s , o r a b o u t 1 0 - 1 5 % . C o n s i d e r i n g t h e i n h e r e n t v a r i a b i l i t y i n t h e e x p e r i m e n t a l c o o l i n g t i m e , t h e p r e d i c t e d c o o l i n g t i m e i s c o n s i d e r e d a c c e p t a b l y a c c u r a t e . F i g u r e 5 . 2 9 s h o w s t h e s i m u l a t e d o p e r a t i o n o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e c o o l - d o w n c y c l e u n d e r t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s b e t w e e n N o v e m b e r 3 a n d 8 , 1 9 8 8 . T h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r t e m p e r a t u r e s f o r t h e g r a i n c h i l l e r m o d e l a r e t h e s a m e a s i n t h e f i e l d t e s t , i . e . 3 a n d 4 . 9 T h r e s p e c t i v e l y . T h e c h i l l e r o u t l e t t e m p e r a t u r e i s a s s u m e d t o b e t h e s a m e a s t h e b i n i n l e t t e m p e r a t u r e . T h e m a x i m u m a i r f l o w r a t e i n t h e s i m u l a t e d c h i l l e r i s s e t t o 4 , 3 0 0 n P / h , w h i c h i s t h e v a l u e m e a s u r e d e x p e r i m e n t a l l y . T h e r u n t i m e o f t h e u n i t i s t h e s a m e a s i n t h e f i e l d t e s t , i . e . 1 2 4 h o u r s f o r t h e f u l l b i n c o n d i t i o n . I n i t i a l l y t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e i s l o w e r t h a n t h e c h i l l e r c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t , a n d t h e b i n i n l e t c o n d i t i o n s a r e m a i n t a i n e d b y e l e c t r i c a l h e a t i n g o f t h e a i r . T h e t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e i s s m a l l e n o u g h t o a l l o w t h e m a x i m u m ] 0 [ e r u t a r e p m e T ] h / P fl H [ H I e P c S i M ] W [ r e w o P “ I fi 1 1 1 2 4 A 1 1 4 l m " § d 0 3 3 l 7 l 4 m 1 3 5 4 H u m i d i t y [ 3 ] 2 ! O f - - - - - - - - - - - I u . m i c - « 4 . 5 1 3 1 1 L A L I A ‘ J I I I I I I _ I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ‘ u - - - " c - u O F i g u r e 5 . 2 9 M o - . q q . . - . - c h i l l e d a m b i e n t r e h e a t e r a c i d - a i r a m b i e n t S . P . a i r fl o w S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l i n g u n i t d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e g r a i n b i n b e t w e e n N o v e m b e r 3 a n d 8 , 1 9 8 8 . 3 5 5 a i r f l o w i n t o t h e b i n . T h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a m b i e n t a i r i s r e d u c e d f r o m 9 0 t o 6 5 p e r c e n t b e f o r e e n t e r i n g t h e b i n . A s t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s f r o m 1 1 / 3 t o 1 1 / 5 , t h e a i r f l o w i n t o t h e b i n i s r e d u c e d , i . e . t h e u n i t o p e r a t e s a t m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n a n d t h r o t t l e d a i r f l o w , a n d r e a c h e s a m i n i m u m o f 2 , 1 0 0 m 3 / h o n 1 1 / 4 . A f t e r 1 1 / 5 t h e c o o l - d o w n p r o c e e d s a g a i n a t m a x i m u m a i r f l o w . O n 1 1 / 6 a n a d d i t i o n a l e l e c t r i c a l h e a t i n g c y c l e i s e m p l o y e d t o m a i n t a i n t h e b i n i n l e t c o n d i t i o n s . T h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c h i l l e d a i r i s a b o u t c o n s t a n t a t 9 0 % d u r i n g t h e m a x i m u m a i r f l o w a n d m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n o p e r a t i n g m o d e s , a s l o n g a s t h e c h i l l e r e v a p o r a t o r i s w e t . A l t h o u g h n o e x p e r i m e n t a l a i r f l o w s a n d r e l a t i v e h u m i d i t i e s i n t o t h e t e s t b i n a r e a v a i l a b l e t o s h o w t h e i r v a r i a b i l i t y d u r i n g t h e f a l l 1 9 8 8 c o o l - d o w n p e r i o d , t h e c h i l l e r m o d e l d o e s p r e d i c t t h e c o r r e c t o p e r a t i n g m o d e s f o r t h e g i v e n a m b i e n t c o n d i t i o n s . D u r i n g l o w a m b i e n t t e m p e r a t u r e p e r i o d s t h e b u i l t - i n e l e c t r i c a l h e a t e r s m a i n t a i n t h e b i n i n l e t c o n d i t i o n s , d u r i n g h i g h a m b i e n t t e m p e r a t u r e p e r i o d s t h e m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n m o d e t h r o t t l e s t h e a i r f l o w , a n d d u r i n g i n t e r m e d i a t e p e r i o d s t h e u n i t o p e r a t e s a t m a x i m u m a i r f l o w a n d t h r o t t l e d r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y . T h e s i m u l a t e d c h i l l e r o p e r a t i o n p r e d i c t s a p o w e r c o n s u m p t i o n o f 1 , 4 2 8 k W h o v e r 1 2 4 h o u r s , c o m p a r e d t o 1 , 3 8 5 k W h m e a s u r e d 3 5 6 o v e r 1 2 3 . 3 h o u r s i n t h e f i e l d t e s t . T h i s r e s u l t s i n a s i m u l a t e d e n e r g y e f f i c i e n c y o f 1 8 . 9 W p e r t o n n e o f c o r n c o m p a r e d t o a n e x p e r i m e n t a l v a l u e o f 1 8 . 4 W / t o n n e f o r t h e f u l l b i n c h i l l i n g p e r i o d . T h e p r e d i c t e d a n d m e a s u r e d p o w e r c o n s u m p t i o n a n d e n e r g y e f f i c i e n c y a r e w i t h i n 3 p e r c e n t . F a l l 1 9 9 0 C o o l - d o w n C y c l e F i g u r e 5 . 3 0 s h o w s t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s o f f o u r g r a i n l a y e r s f o r t h e s t e p - w i s e c o o l - d o w n c y c l e o f N o v e m b e r 1 t h r o u g h 1 0 , 1 9 9 0 . T h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e s a r e 3 0 . 6 ° C , 3 0 . 6 ° C , 2 8 . 3 ° C a n d 2 6 . 7 ° C a t 1 . 1 m , 2 . 9 m , 4 . 7 m , a n d 6 . 6 m a b o v e t h e p e r f o r a t e d b i n f l o o r , r e s p e c t i v e l y . T o s i m u l a t e t h e t e m p e r a t u r e r i s e a t t h e 2 . 9 m , 4 . 7 m , a n d 6 . 6 m l e v e l , l a y e r s o f w a r m e r g r a i n a r e a s s u m e d t o b e p r e s e n t b e t w e e n t h e t h e r m o c o u p l e s e n s o r l o c a t i o n s . I n t h e s i m u l a t i o n i n i t i a l t e m p e r a t u r e s o f 3 7 . 5 % : a t t h e 2 . 0 m a n d 5 . 7 m d e p t h s , a n d o f 3 5 . 0 ° C a t t h e 3 . 8 m d e p t h a r e a s s u m e d . T h e p o w e r o u t a g e o n 1 1 / 2 i s s i m u l a t e d b y a s s u m i n g t h a t t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s d o n o t c h a n g e d u r i n g t h e n o n - v e n t i l a t e d p e r i o d . T h e s i m u l a t e d t e m p e r a t u r e p a t t e r n c l o s e l y r e s e m b l e s t h e e x p e r i m e n t a l p r o f i l e , e s p e c i a l l y i n t h e l o w e r l a y e r s , i . e . a t 1 . 1 m a n d 2 . 9 m . A t t h e 1 . 1 m p i l e d e p t h t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l l a y e r s s h o w t h e s a m e c o o l i n g r a t e a n d f l u c t u a t i o n d u e t o t h e s t e p - w i s e o p e r a t i n g m o d e o f t h e 3 5 7 3 5 " o ' 4 I { — ‘ r X 3 0 1 1 ’ 2 " “ " \ \ o : \ o \ \ A q a o ‘ \ \ \ 1 5 % l \ \ \ \ \ ’ ' 6 ‘ . ‘ \ \ . \ ‘ " " j k \ \ \ e 2 0 - ‘ L ! . . \ \ \ \ \ 0 3 ‘ \ 9 \ ' 6 : ‘ I ‘ \ \ \ . \ a ' 1 \ . \ \ ! \ \ \ . g 1 5 ' ; O ~ g \ ~ “ \ ‘ Z ‘ \ ‘ : \ ’ . . ‘ \ \ . 2 ‘ 0 q ‘ s ‘ \ ‘ ‘ s } \ \ - ‘ w t o a ‘ s ‘ : § ‘ “ ‘ ' } “ T ” * ‘ = ~ ? - t ‘ = 3 ~ 5 s q \ . ‘ \ ‘ ~ ‘ . o m 1 ‘ s \ P - ‘ 5 : \ _ : , ‘ , . ~ . K f § = ‘ : - ¢ - 4 . 7 m 1 ° 9 . 4 3 - 2 . 9 m 0 4 ' 0 ‘ 1 . 1 m T I 1 5 3 4 g 1 i 5 5 1 0 M N 1 9 9 0 F i g u r e 5 . 3 0 S i m u l a t e d ( l i n e s ) a n d e x p e r i m e n t a l ( s y m b o l s ) g r a i n t e m p e r a t u r e s a t f o u r d e p t h s i n t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n b e t w e e n N o v e m b e r 1 a n d 1 0 , 1 9 9 0 . 3 5 8 c h i l l e r . S o m e e v a p o r a t i v e c o o l i n g o f t h e b o t t o m l a y e r i s o b s e r v e d o n 1 1 / 5 , 1 1 / 6 a n d 1 1 / 8 d u r i n g w h i c h t h e g r a i n t e m p e r a t u r e d r o p s b e l o w t h e i n l e t c h i l l e d a i r t e m p e r a t u r e , c o n f i r m i n g t h e e x p e r i m e n t a l f i e l d t e s t o b s e r v a t i o n s . T h e 2 . 9 m s i m u l a t e d l a y e r p r e d i c t s a s h o r t e r r e w a r m i n g p e r i o d o n 1 1 / 2 , a n d a s i m i l a r c o o l i n g r a t e a s t h e e x p e r i m e n t a l l a y e r b e t w e e n 1 1 / 3 a n d 1 1 / 5 . A f t e r t h e s t e p - c h a n g e o n 1 1 / 4 t h e s i m u l a t e d l a y e r p r e d i c t s f a s t e r c o o l i n g . T h e 4 . 7 m a n d 6 . 6 m s i m u l a t e d l a y e r s s h o w s h o r t e r w a r m i n g a n d f a s t e r c o o l i n g r a t e s d u r i n g t h e f i r s t f o u r d a y s o f t h e c y c l e . B e t w e e n 1 1 / 5 t h r o u g h 1 1 / 8 t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l p a t t e r n s a r e s i m i l a r . A t t h e e n d o f t h e c o o l - d o w n c y c l e t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s a r e w i t h i n 0 . 5 ° t o 1 . 0 ° C . T h e f i n a l s i m u l a t e d t e m p e r a t u r e r a n g e o f t h e g r a i n i s t h e s a m e a s t h e e x p e r i m e n t a l o n e , i . e . 2 ° t o 6 % : . T a b l e 5 . 1 1 c o m p a r e s t h e d i f f e r e n c e a n d v a r i a b i l i t y b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e v a l u e s . T a b l e 5 . 1 1 A v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e ( A A D ) a n d s a m p l e s t a n d a r d d e v i a t i o n ( S S D ) b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e v a l u e s f o r t h e i n i t i a l c o o l - d o w n c y c l e i n t h e f a l l o f 1 9 9 0 ( i n W C ) . I 1 . 1 m 2 . 9 m 4 . 7 m 6 . 6 m O v e r a l l 3 5 9 T h e 2 . 9 m l a y e r s h o w s t h e s m a l l e s t d i f f e r e n c e ( A A D ) a n d v a r i a b i l i t y ( S S D ) b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l v a l u e s ; t h e 6 . 6 m p i l e d e p t h t h e l a r g e s t . F o r t h e f o u r l a y e r s t h e a v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e i s 1 . 8 8 ° C w i t h a s t a n d a r d d e v i a t i o n o f 1 . 5 9 ° C . T h e s e v a l u e s a r e l a r g e r t h a n f o r t h e f a l l 1 9 8 8 c o o l - d o w n v a l i d a t i o n . H o w e v e r , i n l i g h t o f t h e e x p e r i m e n t a l v a r i a b i l i t y i n t h e f i e l d t e s t t h e c h i l l e d a e r a t i o n s i m u l a t i o n m o d e l p r e d i c t s t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e o f t h e e x p e r i m e n t a l c o o l - d o w n i n t h e f a l l o f 1 9 9 0 a c c e p t a b l y a c c u r a t e . T h e c o o l - d o w n t i m e o f t h e s l o w e s t g r a i n l a y e r , i . e . t h e 6 . 6 m l e v e l , t o r e a c h 7 % : i s a b o u t 2 0 1 h o u r s i n t h e e x p e r i m e n t a l b i n c o m p a r e d t o 2 0 0 h o u r s i n t h e s i m u l a t e d b i n , i . e . a d i f f e r e n c e o f + 1 . 0 h o u r . T h i s i s a h i g h e r d e g r e e o f a c c u r a c y t h a n d u r i n g t h e f a l l 1 9 8 8 c o o l - d o w n v a l i d a t i o n , a n d i t c o n f i r m s t h e a c c u r a c y o f t h e c o o l i n g t i m e p r e d i c t i o n . F i g u r e 5 . 3 1 s h o w s t h e s i m u l a t e d o p e r a t i o n o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e c o o l - d o w n c y c l e g i v e n t h e a c t u a l a m b i e n t c o n d i t i o n s b e t w e e n N o v e m b e r 1 a n d 1 0 , 1 9 9 0 . T h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r t e m p e r a t u r e s f o r t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l g r a i n c h i l l e r w e r e a d j u s t e d s t e p - w i s e t o 1 0 a n d 1 5 % : c x 1 1 1 / 1 - 1 1 / 3 ( e x c e p t f o r a b r i e f p e r i o d o n 1 1 / 4 w h e n t h e r e h e a t e r w a s 1 3 ° C ) , 6 . 5 a n d 1 0 ° C o n 1 1 / 4 - 1 1 / 7 , a n d 3 . 5 a n d 5 ° C o n 1 1 / 8 - 1 1 / 1 0 , r e s p e c t i v e l y . T h e p o t e n t i a l h e a t l o s s o r g a i n 3 6 0 H u m i d i t y [ x ] « a n d — 0 M E % a E - " I m a m . 2 f - s o u — o r ' i — a n t i - I t 5 0 0 0 ‘ 1 2 H 4 0 0 0 ? i s . 5 ! ; w e “ - “ ‘ 3 r . ~ , : “ " ~ ~ - ' “ ‘ : z " : : 3 : ‘ " " " " " g a m a n - } 1 . . " ' l " ' _ . " ” ! p d r ! “ M f - - u . o : — a m ! i 2 ' " ? W : ‘ - J § : l 4 1 I f i i 1 L 6 4 L 6 1 b ' M N 1 m m F i g u r e 5 . 3 1 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l i n g u n i t d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e g r a i n b i n b e t w e e n N o v e m b e r 1 a n d 1 0 , 1 9 9 0 . 3 6 1 i n t h e c o n n e c t i n g d u c t i s c o n s i d e r e d n e g l i g i b l e . T h e m a x i m u m a i r f l o w r a t e i n t h e s i m u l a t e d c h i l l e r i s s e t t o 4 , 0 0 0 n P / h , w h i c h i s t h e v a l u e d e t e r m i n e d i n t h e f i e l d t e s t . T h e r u n t i m e o f t h e u n i t i s t h e s a m e a s i n t h e f i e l d t e s t , i . e . 2 0 1 h o u r s u n d e r t h e f u l l b i n c o n d i t i o n s . D u r i n g t h e f i r s t h o u r s o f t h e c o o l - d o w n t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e i s a b o v e t h e c h i l l e r c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t . T h e b i n i n l e t c o n d i t i o n s a r e m a i n t a i n e d i n b o t h t h e m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n a n d m a x i m u m a i r f l o w o p e r a t i n g m o d e s . T h e c o l d - a i r s e t - p o i n t i s l o w e n o u g h t o c a u s e c o n d e n s a t i o n i n t h e e v a p o r a t o r , a n d t h u s t h e a i r b e f o r e t h e r e h e a t e r i s s a t u r a t e d . T h e 5 ° C o f r e h e a t i n g l o w e r s t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r t o 7 5 p e r c e n t . S i m u l t a n e o u s l y t o a r e d u c t i o n i n t h e s e t - p o i n t s , t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e d e c r e a s e s o n 1 1 / 4 . D e p e n d i n g o n w a r m i n g o f t h e a m b i e n t a i r i n t h e f a n b e f o r e t h e e v a p o r a t o r , t h e i n l e t a i r t o t h e b i n i s m a i n t a i n e d b y t h e e l e c t r i c a l h e a t i n g m o d e o r t h e m a x i m u m a i r f l o w m o d e o f t h e c h i l l e r . T h e a i r f l o w , a l t h o u g h m a x i m u m f o r m o s t o f t h e c o o l i n g c y c l e , v a r i e s a c c o r d i n g t o t h e o p e r a t i n g m o d e . D u r i n g t h e l a s t s t e p i n t h e c o o l - d o w n c y c l e t h e a m b i e n t a i r t e m p e r a t u r e i s i n t e r m i t t e n t l y b e t w e e n t h e c o l d - a i r a n d t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s . T h e c o o l i n g l o a d i s s m a l l e n o u g h t o a l l o w m a x i m u m a i r f l o w d u r i n g m o s t o f t h e p e r i o d . 3 6 2 T h e p r e d i c t e d m i n i m u m a i r f l o w r a t e d u r i n g t h e f a l l 1 9 9 0 c o o l - d o w n c y c l e i s 2 , 2 0 0 n P / h . T h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c h i l l e d a i r e n t e r i n g t h e b i n r a n g e s f r o m 3 0 t o 8 5 p e r c e n t d u r i n g t h e c o o l - d o w n . I t i s c o n s t a n t w h e n t h e c o l d - a i r s e t - p o i n t i s l o w e n o u g h t o c a u s e c o n d e n s a t i o n i n t h e e v a p o r a t o r . A l t h o u g h n o e x p e r i m e n t a l a i r f l o w s a n d r e l a t i v e h u m i d i t i e s i n t o t h e t e s t b i n a r e a v a i l a b l e t o s h o w t h e i r v a r i a b i l i t y d u r i n g t h e f a l l 1 9 9 0 c o o l - d o w n p e r i o d , t h e c h i l l e r m o d e l d o e s p r e d i c t t h e c o r r e c t o p e r a t i n g m o d e s f o r t h e g i v e n a m b i e n t c o n d i t i o n s . T h e s i m u l a t e d c h i l l e r o p e r a t i o n p r e d i c t s a p o w e r c o n s u m p t i o n o f 2 , 0 8 3 k W h o v e r 2 0 1 h o u r s , c o m p a r e d t o 2 , 1 8 8 k W h m e a s u r e d o v e r 1 9 7 . 8 h o u r s i n t h e f i e l d t e s t . T h i s r e s u l t s i n a s i m u l a t e d e n e r g y e f f i c i e n c y o f 1 7 . 4 W p e r t o n n e o f c o r n c o m p a r e d t o a n e x p e r i m e n t a l v a l u e o f 1 8 . 5 W / t o n n e f o r t h e f u l l b i n c h i l l i n g p e r i o d . F i g u r e 5 . 3 1 s h o w s t h e p r e d i c t e d p o w e r r e q u i r e m e n t o f t h e c h i l l i n g u n i t . O n 1 1 / 6 t h r o u g h 1 1 / 8 t h e e l e c t r i c a l h e a t i n g s t a g e s a r e c y c l e d o n a n d o f f s e v e r a l t i m e s . T h i s s i m u l a t e d v a r i a t i o n b e t w e e n f a n - o n l y a n d e l e c t r i c a l h e a t i n g m a y b e s m a l l e r t h a n f o r t h e a c t u a l c h i l l e r , s i n c e t h e c y c l i n g o c c u r s a t a n h o u r l y i n t e r v a l i n t h e m o d e l , w h i l e i n t h e f i e l d t h e i n t e r v a l i s l i k e l y t o b e m u c h s h o r t e r . H o w e v e r , t h e p r e d i c t e d a n d m e a s u r e d p o w e r c o n s u m p t i o n a n d e n e r g y e f f i c i e n c y d i f f e r b y o n l y 6 p e r c e n t , a n d t h u s a r e c o n s i d e r e d t o b e a c c e p t a b l y a c c u r a t e . 3 6 3 S p r i n g 1 9 9 0 C h i l l i n g C y c l e F i g u r e 5 . 3 2 s h o w s t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s o f f o u r g r a i n l a y e r s f o r t h e c h i l l i n g c y c l e o f M a y 4 t h r o u g h 7 , 1 9 9 0 . T h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e s a r e 4 . 4 ° C , 0 . 6 ° C , 1 . 7 ° C a n d 1 . 7 ° C a t 2 . 8 m , 4 . 6 m , . 6 . 5 m a n d 8 . 3 m a b o v e t h e p e r f o r a t e d b i n f l o o r , r e s p e c t i v e l y . T o s i m u l a t e t h e i n i t i a l t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n a t t h e 6 . 5 m a n d 8 . 3 m l e v e l , l a y e r s o f c o o l e r g r a i n a r e a s s u m e d b e t w e e n t h e t h e r m o c o u p l e s e n s o r l o c a t i o n s . I n t h e s i m u l a t i o n a n i n i t i a l t e m p e r a t u r e o f 0 ° C a t t h e 1 . 9 m a n d 3 . 7 m d e p t h s i s a s s u m e d . T h e s i m u l a t e d t e m p e r a t u r e p a t t e r n r e s e m b l e s t h e e x p e r i m e n t a l p r o f i l e q u i t e w e l l . A t t h e 2 . 8 m p i l e d e p t h t h e s i m u l a t e d l a y e r s h o w s a s l o w e r w a r m i n g r a t e o n 5 / 4 a n d d o e s n o t p r e d i c t t h e m a x i m u m t e m p e r a t u r e o f 9 ° C o n 5 / 7 a s o b s e r v e d e x p e r i m e n t a l l y . H o w e v e r , t h e s i m u l a t e d l a y e r d o e s p r e d i c t a m a x i m u m o f 8 . 5 ° C o n 5 / 6 b e f o r e c o o l i n g o f f t o w a r d t h e e n d o f t h e c y c l e . T h e 4 . 6 m l a y e r p r e d i c t s a s l i g h t l y f a s t e r i n i t i a l w a r m i n g r a t e b e f o r e c o n v e r g i n g t o t h e e x p e r i m e n t a l v a l u e s . T h e 4 . 6 m a n d 8 . 3 m l e v e l s i n i t i a l l y r e a c h a m i n i m u m t e m p e r a t u r e b e f o r e r e w a r m i n g . T h e s i m u l a t i o n p r e d i c t s a f a s t e r - m o v i n g w a r m i n g f r o n t , e s p e c i a l l y a t t h e 8 . 3 m l e v e l . H o w e v e r , a t t h e e n d o f t h e c h i l l i n g c y c l e t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s a r e w i t h i n 0 . 1 t o 0 . 3 W 3 . T h e f i n a l s i m u l a t e d t e m p e r a t u r e r a n g e o f t h e g r a i n i s t h e s a m e a s o b s e r v e d i n t h e f i e l d t e s t , i . e . 6 t o 8 % : . 3 6 4 1 5 . 1 [ : 1 0 — | . _ a o ‘ ' L fi u ‘ " ~ ~ * . . ~ . 3 d C ” 0 0 . 3 ” . . . ‘ , ¢ . - ’ - I f - — _ — - E d . 0 ” " d l ” ’ ” ‘ - . a / I ” O ' ’ / . — ‘ _ a g ‘ / / / ’ I ” z ’ I ‘ / I ’ 0 5 - ’ F . 0 / ’ 1 ” ’ I I / I ‘ A / o ’ 1 ’ . I ’ / / ‘ I I I . . 8 . 3 m : h \ 1 ’ . 1 ” / ’ / d - 6 . 5 m . ; A d ¢ 5 4 - ’ 1 . £ 4 5 m O " ’ ‘ ° ' 0 ' 2 . 8 m 4 | » . 1 ; é } M A Y 1 9 9 0 F i g u r e 5 . 3 2 S i m u l a t e d ( l i n e s ) a n d e x p e r i m e n t a l ( s y m b o l s ) g r a i n t e m p e r a t u r e s a t f o u r d e p t h s i n t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n d u r i n g t h e c h i l l i n g c y c l e b e t w e e n M a y 4 a n d 7 , 1 9 9 0 . 3 6 5 T a b l e 5 . 1 2 c o m p a r e s t h e d i f f e r e n c e a n d v a r i a b i l i t y b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e v a l u e s . T a b l e 5 . 1 2 A v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e ( A A D ) a n d s a m p l e s t a n d a r d d e v i a t i o n ( S S D ) b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e v a l u e s f o r t h e c h i l l i n g c y c l e i n t h e s p r i n g o f 1 9 9 0 ( i n W C ) . 2 . 8 m 4 . 6 m 6 . 5 m 8 . 3 m O v e r a l l T h e 2 . 8 m l a y e r s h o w s t h e s m a l l e s t d i f f e r e n c e a n d v a r i a b i l i t y b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l v a l u e s ; t h e 8 . 3 m p i l e d e p t h t h e l a r g e s t . F o r t h e f o u r l a y e r s t h e o v e r a l l a v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e i s 0 . 6 1 8 C w i t h a s t a n d a r d d e v i a t i o n o f 0 . 6 6 W 3 . T h e s e v a l u e s a r e i n t h e s a m e r a n g e a s f o r t h e 1 9 8 8 c o o l - d o w n v a l i d a t i o n . T h e l a r g e s t a b s o l u t e d i f f e r e n c e i n t h e 8 . 3 m l a y e r b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l v a l u e s i s 2 . 6 ? K n t h i s v a l u e i s f a i r l y s m a l l i n l i g h t o f t h e v a r i a b i l i t y o f t h e g r a i n m a s s . T h e r e w a r m i n g t i m e o f t h e s l o w e s t g r a i n l a y e r , i . e . t h e 8 . 3 m l e v e l , t o r e a c h 6 . 9 m i i s a b o u t 8 8 h o u r s i n t h e e x p e r i m e n t a l b i n c o m p a r e d t o 9 2 . 5 h o u r s i n t h e s i m u l a t e d b i n , i . e . a d i f f e r e n c e o f — 4 . 5 h o u r s . T h i s i s a h i g h e r d e g r e e o f a c c u r a c y t h a n d u r i n g t h e f a l l 1 9 8 8 c o o l - d o w n v a l i d a t i o n , a n d c o n f i r m s t h e s m a l l d i f f e r e n c e o b s e r v e d 3 6 6 d u r i n g t h e f a l l 1 9 9 0 c o o l - d o w n . F i g u r e 5 . 3 3 s h o w s t h e s i m u l a t e d o p e r a t i o n o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e s p r i n g c h i l l i n g c y c l e g i v e n t h e a c t u a l a m b i e n t c o n d i t i o n s b e t w e e n M a y 4 a n d 7 , 1 9 9 0 . T h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r t e m p e r a t u r e s f o r t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l g r a i n c h i l l e r f o r t h e e n t i r e c y c l e a r e 4 a n d 8 % : , r e s p e c t i v e l y . T o s i m u l a t e t h e w a r m i n g o f t h e 2 . 8 m l e v e l a b o v e t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e , a h e a t g a i n o f 1 % : i s a s s u m e d i n t h e c o n n e c t i n g d u c t . T h e m a x i m u m a i r f l o w r a t e i n t h e s i m u l a t e d c h i l l e r i s s e t a t 4 , 2 0 0 n P / h , w h i c h i s t h e v a l u e d e t e r m i n e d e x p e r i m e n t a l l y . T h e r u n t i m e o f t h e u n i t w a s t h e s a m e a s i n t h e f i e l d t e s t , i . e . 9 5 h o u r s . F o r t h e e n t i r e f o u r - d a y p e r i o d t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e i s a b o v e t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t . T h e a m b i e n t c o o l i n g l o a d i s l o w e n o u g h b e t w e e n 4 / 5 a n d 4 / 6 f o r t h e c h i l l e r t o o p e r a t e i n t h e m a x i m u m a i r f l o w r a n g e , e x c e p t f o r t w o b r i e f p e r i o d s w h e n t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e r e a c h e s 1 5 % : o n 5 / 5 a n d 5 / 6 . O n 5 / 7 t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e r i s e s a b o v e Z K P C a n d t h e a i r f l o w i n t o t h e b i n i s t h r o t t l e d . T h e c o l d - a i r s e t - p o i n t i s l o w e n o u g h t o c a u s e c o n d e n s a t i o n i n t h e e v a p o r a t o r ( i . e . s a t u r a t e d a i r b e f o r e t h e r e h e a t e r ) d u r i n g h a l f o f t h e c h i l l i n g p e r i o d . T h e 4 8 C o f r e h e a t i n g p l u s t h e 1 ° C h e a t g a i n i n t h e d u c t l o w e r s t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r t o 7 5 p e r c e n t . T h e r e s t o f t h e t i m e t h e 1 I ] I W [ r e w o P 3 6 7 - - - b h I n l e t — - o m b h n t - c o l d - a i r — a m b i e n t - - - S . P . ‘ . 0 A ‘ N A A I A J L J A L A I I I L . O 1 . - U H . 2 ~ 1 1 J i i F i g u r e 5 . 3 3 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l i n g u n i t d u r i n g t h e c h i l l i n g c y c l e o f t h e g r a i n b i n b e t w e e n M a y 4 a n d 7 , 1 9 9 0 . 3 6 8 e v a p o r a t o r i s d r y ( i . e . t h e a i r i s n o t s a t u r a t e d b e f o r e t h e r e h e a t e r ) a n d t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r i n t o t h e b i n f l u c t u a t e s b e t w e e n a l o w o f 5 0 % a n d a h i g h o f 7 5 % a s a f u n c t i o n o f t h e a m b i e n t a b s o l u t e h u m i d i t y a n d t h e r e h e a t e r t e m p e r a t u r e . A g a i n , n o e x p e r i m e n t a l a i r f l o w s a n d r e l a t i v e h u m i d i t i e s o f t h e a i r e n t e r i n g t h e t e s t b i n a r e a v a i l a b l e . H o w e v e r , t h e c h i l l e r m o d e l d o e s p r e d i c t t h e c o r r e c t o p e r a t i n g m o d e s f o r t h e g i v e n a m b i e n t c o n d i t i o n s . T h e s i m u l a t e d c h i l l e r o p e r a t i o n p r e d i c t s a p o w e r c o n s u m p t i o n o f 1 , 1 5 5 k W h o v e r 9 5 h o u r s , c o m p a r e d t o 1 , 2 8 2 k W h m e a s u r e d o v e r t h e s a m e p e r i o d i n t h e f i e l d t e s t . T h i s r e s u l t s i n a s i m u l a t e d e n e r g y e f f i c i e n c y o f 2 0 . 7 W p e r t o n n e o f c o r n c o m p a r e d t o a n e x p e r i m e n t a l v a l u e o f 2 3 . 0 W / t o n n e f o r t h e f u l l b i n c h i l l i n g p e r i o d . T h e s i m u l a t e d p o w e r c o n s u m p t i o n a n d e n e r g y e f f i c i e n c y d i f f e r b y 1 1 p e r c e n t ; t h i s i s l e s s a c c u r a t e t h a n f o r t h e 1 9 8 8 a n d 1 9 9 0 . S p r i n g 1 9 9 1 C h i l l i n g C y c l e F i g u r e 5 . 3 4 s h o w s t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s o f f o u r g r a i n l a y e r s f o r t h e c h i l l i n g c y c l e o f M a y 2 2 t h r o u g h 2 8 , 1 9 9 1 . T h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e s a r e 1 1 . 1 ° C , 7 . 2 ° C , 3 . 3 ° C a n d 5 . 0 ° C a t 1 . 1 m , 2 . 9 m , 4 . 7 m a n d 6 . 6 m a b o v e t h e b i n f l o o r , r e s p e c t i v e l y . T h e s i m u l a t e d t e m p e r a t u r e s s h o w a s i m i l a r p a t t e r n a s t h e 3 6 9 3 5 d d x fi ‘ d 1 2 5 - H " o I n I — J ' 1 d 2 2 0 ‘ 3 « 4 0 " ' 4 Q 0 . 1 5 " w ’ " - m w I - a o “ ‘ - ’ + - I , i — C E d I , ” 0 ” M " r “ . - - I 4 - O u : ' ’ 4 ' " d u o " a " . a - } - : I . a ” 4 " I . 1 0 d ' a ' fl , - ’ ’ - " I I " ’ I a l l " I I a n " 2 J o ’ r ’ A ’ _ a v ’ o I I ’ I ’ H d “ . 0 5 ‘ I n : W ‘ — f . C O ' 1 4 ’ a - . o o I I I a v 2 3 2 4 2 5 2 8 2 7 2 8 1 9 9 1 F i g u r e 5 . 3 4 S i m u l a t e d ( l i n e s ) a n d e x p e r i m e n t a l - o 6 . 6 m 1 r k 7 r n - G 2 . 9 m - 0 - 1 . 1 m ( s y m b o l s ) g r a i n t e m p e r a t u r e s a t f o u r d e p t h s i n t h e c h i l l e d s t o r a g e b i n d u r i n g t h e c h i l l i n g c y c l e b e t w e e n M a y 2 2 a n d 2 8 , 1 9 9 1 . 3 7 0 e x p e r i m e n t a l p r o f i l e . A t t h e 1 . 1 m p i l e d e p t h t h e s i m u l a t e d l a y e r s h o w s a s l o w e r w a r m i n g r a t e o n 5 / 2 3 a n d d o e s n o t r i s e t o t h e s a m e l e v e l a s t h e e x p e r i m e n t a l l a y e r , a l t h o u g h 2 % : c fl f r e h e a t i n g a r e a s s u m e d i n t h e d u c t . T h e 2 . 9 m l e v e l p r e d i c t s i n i t i a l l y a f a s t e r t e m p e r a t u r e r i s e b e f o r e s l o w i n g d o w n o n 5 / 2 4 . T h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l p a t t e r n s c o m p a r e w e l l f o r t h e r e m a i n d e r o f t h e c y c l e . T h e 4 . 7 m l a y e r p r e d i c t s a f a s t e r i n i t i a l w a r m i n g r a t e u n t i l 5 / 2 6 a n d a s l o w e r o n e f o r t h e r e s t o f t h e c y c l e . T h e 6 . 6 m l e v e l s h o w s a s i m i l a r p r o f i l e a s t h e e x p e r i m e n t a l l a y e r b u t a t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e p e r s i s t s t h r o u g h o u t t h e e n t i r e c y c l e . O v e r a l l , t h e s i m u l a t e d l a y e r s s h o w f l a t t e r p a t t e r n s t h a n t h e e x p e r i m e n t a l v a l u e s . A t t h e e n d o f t h e c h i l l i n g c y c l e t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s a r e w i t h i n 0 . 6 t o 2 . 0 % : . T h e f i n a l s i m u l a t e d t e m p e r a t u r e r a n g e o f t h e g r a i n i s t h e s a m e a s o b s e r v e d i n t h e f i e l d t e s t , i . e . 1 2 t o 1 7 % : . T a b l e 5 . 1 3 c o m p a r e s t h e d i f f e r e n c e a n d v a r i a b i l i t y b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e v a l u e s f o r t h e s p r i n g 1 9 9 1 c y c l e . 3 7 1 T a b l e 5 . 1 3 A v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e ( A A D ) a n d s a m p l e s t a n d a r d d e v i a t i o n ( S S D ) b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e v a l u e s f o r t h e c h i l l i n g c y c l e i n t h e s p r i n g o f 1 9 9 1 ( i n W C ) . I 1 . 1 m 2 . 9 m 4 . 7 m 6 . 6 m O v e r a l l T h e 2 . 9 m l a y e r s h o w s t h e s m a l l e s t d i f f e r e n c e a n d v a r i a b i l i t y b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l v a l u e s ; t h e 4 . 7 m p i l e d e p t h t h e l a r g e s t . F o r t h e f o u r l a y e r s t h e o v e r a l l a v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e i s 1 . 3 8 ° C w i t h a s t a n d a r d d e v i a t i o n o f 0 . 7 9 W 3 . T h e s e v a l u e s a r e h i g h e r t h a n f o r t h e s p r i n g 1 9 9 0 c h i l l i n g d a t a v a l i d a t i o n . T h e l a r g e s t a b s o l u t e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l v a l u e s i s 3 . 2 ° C a n d o c c u r s i n t h e 6 . 6 m l a y e r . T h e r e w a r m i n g t i m e o f t h e s l o w e s t g r a i n l a y e r , i . e . t h e 6 . 6 m l e v e l , t o r e a c h 1 2 . 0 ° C i s a b o u t 1 2 6 . 5 h o u r s i n t h e e x p e r i m e n t a l b i n c o m p a r e d t o 1 2 9 h o u r s i n t h e s i m u l a t e d b i n , i . e . a d i f f e r e n c e o f - 2 . 5 h o u r s . T h i s v a l i d a t e s t h e a g r e e m e n t o b s e r v e d i n t h e s p r i n g 1 9 9 0 a n d f a l l 1 9 9 0 c h i l l i n g c y c l e s . F i g u r e 5 . 3 5 s h o w s t h e s i m u l a t e d o p e r a t i o n o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e s p r i n g c h i l l i n g c y c l e u n d e r t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s b e t w e e n M a y 2 2 a n d 2 8 , 1 9 9 1 . T h e c o l d - a i r a n d 3 7 2 m y ” . 5 3 " " H n . 5 . o . — - — i E 3 ° - f ‘ w - - - - b i n l n l c t a o - — o m b i o n t 2 0 3 5 : a ” ? 2 5 - 1 1 5 - f % 3 0 1 — — — — — — — — — — — — — — — — — — " ' " m t - c o l d - a l t P v o — o m b i o n t 3 H m : - { . p . g E . L 3 . ” ” 1 ’ a t m w l i . : ‘ ° ° ° - J 1 - - - S . P . " - ‘ u l ‘ - - “ " ' s . . O f - . " - - I ‘ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - J u ' s s 0 " - ’ — 0 ‘ 6 ” “ 1 0 ‘ H 1 2 : 5 . 3 s I - ; : I L 4 : 1 1 9 a u h i i i i ' M A Y 1 9 9 1 F i g u r e 5 . 3 5 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l i n g u n i t d u r i n g t h e c h i l l i n g c y c l e o f t h e g r a i n b i n b e t w e e n M a y 2 2 a n d 2 8 , 1 9 9 1 . 3 7 3 r e h e a t e r s e t - p o i n t s f o r t h e e x p e r i m e n t a l g r a i n c h i l l e r w a s 9 a n d 1 4 ° C , r e s p e c t i v e l y . T h e a n a l y s i s o f t h e c h i l l e r o u t l e t c o n d i t i o n s s h o w s t h e o u t l e t a i r f r o m t h e c h i l l e r t o b e a b o u t 2 . 5 ° C a b o v e t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t ( s e e F i g u r e 5 . 2 1 ) . T o s i m u l a t e t h i s c o n d i t i o n i n a d d i t i o n t o t h e w a r m i n g o f t h e g r a i n a t t h e 1 . 1 m l e v e l i n t h e e x p e r i m e n t a l b i n , t h e s i m u l a t e d c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s w e r e s e t a t 1 0 ° a n d 1 5 ° C , a n d a h e a t g a i n o f 2 ° C w a s a d d e d i n t h e c o n n e c t i n g d u c t . T h e m a x i m u m a i r f l o w r a t e i n t h e s i m u l a t e d c h i l l e r w a s s e t t o 4 , 2 0 0 n P / h , w h i c h i s t h e v a l u e d e t e r m i n e d e x p e r i m e n t a l l y . T h e r u n t i m e i s t h e s a m e a s i n t h e f i e l d t e s t , i . e . 1 3 5 h o u r s . F o r t h e e n t i r e s i x - d a y p e r i o d t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e i s a b o v e t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t . T h e a m b i e n t c o o l i n g l o a d i s h i g h e n o u g h f o r t h e c h i l l e r t o o p e r a t e i n t h e m a x i m u m r e f r i g e r a t i o n r a n g e , e x c e p t f o r a b r i e f p e r i o d o n 5 / 2 3 w h e n t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e r e a c h e s 1 6 % : . T h e c o l d - a i r s e t - p o i n t i s l o w e n o u g h t o c a u s e c o n d e n s a t i o n i n t h e e v a p o r a t o r ( i . e . s a t u r a t e d a i r b e f o r e t h e r e h e a t e r ) d u r i n g t h e e n t i r e c h i l l i n g c y c l e . T h e 5 ° C o f r e h e a t i n g i n t h e c h i l l e r a n d t h e 2 ° C h e a t g a i n i n t h e d u c t l o w e r t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r t o a c o n s t a n t 6 3 p e r c e n t . T h e p r e d i c t e d r e l a t i v e h u m i d i t y c a n b e c o m p a r e d t o t h e e x p e r i m e n t a l c h i l l e r o u t l e t r e l a t i v e h u m i d i t y p r e s e n t e d i n F i g u r e 5 . 2 1 . T h e e x p e r i m e n t a l o u t l e t r e l a t i v e h u m i d i t y 3 7 4 w a s a l m o s t c o n s t a n t a t 8 0 % f o r m o s t o f t h e o p e r a t i n g p e r i o d . T h i s v a l u e i s h i g h f o r r e h e a t i n g t h e s a t u r a t e d a i r b y 5 % : a n d s h o u l d b e c l o s e r t o 7 5 % . S u b t r a c t i n g t h e e f f e c t o f h e a t g a i n i n t h e d u c t r a i s e s t h e s i m u l a t e d r e l a t i v e h u m i d i t y a t t h e o u t l e t o f t h e c h i l l e r t o a b o u t 7 3 % ; t h i s i s c l o s e t o t h e e x p e c t e d e x p e r i m e n t a l v a l u e . T h i s c o n f i r m s t h e v a l i d i t y o f t h e p r e d i c t e d r e l a t i v e h u m i d i t y b y t h e g r a i n c h i l l i n g u n i t . A s i n t h e p r e v i o u s c h i l l i n g c y c l e v a l i d a t i o n s , t h e K K 1 4 0 s i m u l a t i o n m o d e l p r e d i c t s t h e c o r r e c t o p e r a t i n g m o d e f o r t h e g i v e n a m b i e n t c o n d i t i o n s . T h e s i m u l a t e d c h i l l e r o p e r a t i o n p r e d i c t s a p o w e r c o n s u m p t i o n o f 1 , 8 3 2 k W h d u r i n g 1 3 5 h o u r s , c o m p a r e d t o 1 , 8 9 1 k W h m e a s u r e d e x p e r i m e n t a l l y . T h i s r e s u l t s i n a s i m u l a t e d e n e r g y e f f i c i e n c y o f 2 7 . 9 W p e r t o n n e o f c o r n c o m p a r e d t o a n e x p e r i m e n t a l v a l u e o f 2 8 . 8 W / t o n n e f o r t h e c h i l l i n g p e r i o d . T h e s i m u l a t e d p o w e r c o n s u m p t i o n a n d e n e r g y e f f i c i e n c y d i f f e r b y a b o u t 3 p e r c e n t . T h i s i s w i t h i n t h e r a n g e o f a c c u r a c y p r e d i c t e d i n t h e f a l l 1 9 8 8 a n d f a l l 1 9 9 0 v a l i d a t i o n s . I t a l s o i n d i c a t e s t h a t t h e s p r i n g 1 9 9 1 d i f f e r e n c e o f 1 1 % b e t w e e n t h e p r e d i c t e d a n d o b s e r v e d v a l u e i s h i g h . S u m m a r y T h e c o u p l e d c h i l l e d a e r a t i o n a n d g r a i n c h i l l e r m o d e l p r e d i c t s w i t h a n a c c e p t a b l e d e g r e e o f a c c u r a c y ( 1 ) t h e t e m p e r a t u r e p a t t e r n s d u r i n g t h e c h i l l i n g a n d r e c h i l l i n g o f 3 7 5 t h e g r a i n i n t h e e x p e r i m e n t a l b i n i n t h e f a l l o f 1 9 8 8 a n d 1 9 9 0 , a n d t h e s p r i n g o f 1 9 9 0 a n d 1 9 9 1 , ( 2 ) t h e c o o l i n g t i m e r e q u i r e d t o b r i n g t h e g r a i n t e m p e r a t u r e t o t h e d e s i r e d l e v e l , ( 3 ) t h e o p e r a t i n g m o d e s o f t h e g r a i n c h i l l i n g u n i t , a n d t h u s t h e v a r i a t i o n o f t h e a i r f l o w a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r e n t e r i n g t h e s t o r a g e b i n , a n d ( 4 ) t h e p o w e r c o n s u m p t i o n ( a n d e n e r g y e f f i c i e n c y ) o f t h e g r a i n c h i l l e r . T h u s , t h e m o d e l s i m u l a t e s t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f a g r a i n m a s s , e m p l o y i n g a c h i l l i n g u n i t , w e l l . 5 . 2 . 3 C h i l l e d G r a i n S t o r a g e I n o r d e r t o b e v a l i d t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e m o d e l , w h i c h s i m u l a t e s t h e t w o - d i m e n s i o n a l c o n d u c t i o n h e a t t r a n s f e r i n t h e g r a i n b i n , m u s t w i t h a c e r t a i n d e g r e e o f a c c u r a c y p r e d i c t ( 1 ) t h e c o r r e c t t e m p e r a t u r e t r e n d s i n t h e c o r e , b u l k a n d p e r i p h e r y o f t h e g r a i n p i l e d u r i n g t h e n o n - v e n t i l a t e d s t o r a g e p e r i o d , a n d ( 2 ) t h e c o r r e c t t e m p e r a t u r e s a t d i f f e r e n t g r a i n d e p t h s a n d r a d i a l d i s t a n c e s i n t h e g r a i n b i n . T o v e r i f y t h e t w o - d i m e n s i o n a l s i m u l a t i o n m o d e l a 2 0 b y 2 0 g r i d i s u s e d f o r t h e b i n h e i g h t a n d r a d i u s i n c o m b i n a t i o n w i t h a t i m e s t e p o f 3 h o u r s . T h e e f f e c t o f s e l e c t i n g a p a r t i c u l a r g r i d s i z e a n d t i m e s t e p w i l l b e e v a l u a t e d i n 3 7 6 d e t a i l i n C h a p t e r 6 . 2 . T h e s i m u l a t e d s t o r a g e p e r i o d s u s e t h e f o l l o w i n g e n v i r o n m e n t a l i n p u t s : ( 1 ) t h e a m b i e n t d r y - b u l b t e m p e r a t u r e f o r t h e L a n s i n g a r e a b e t w e e n O c t o b e r 1 9 8 8 a n d J u l y 1 9 9 1 ( s e e F i g u r e s 5 . 7 , 5 . 1 5 , a n d 5 . 2 2 ) , ( 2 ) t h e d a i l y s o l a r f l u x o n t h e v e r t i c a l t e s t b i n s u r f a c e f o r a t y p i c a l y e a r ( s e e F i g u r e 5 . 3 6 ) , a n d ( 3 ) t h e a v e r a g e m o n t h l y w i n d s p e e d s f o r t h e f i e l d t e s t s i t e b e t w e e n O c t o b e r 1 9 8 8 a n d J u l y 1 9 9 1 ( s e e F i g u r e 5 . 3 7 ) . I n t h e d e v e l o p m e n t o f t h e s t o r a g e s u b m o d e l a n i n i t i a l s e n s i t i v i t y s t u d y w a s u n d e r t a k e n t o e v a l u a t e t h e i n f l u e n c e o f v a r i o u s b o u n d a r y c o n d i t i o n p a r a m e t e r s , i . e . t h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t s , t h e f r e e - s t r e a m t e m p e r a t u r e s , a n d t h e r a d i a t i v e f l u x v a l u e s . I t w a s f o u n d t h a t t h e c o n v e c t i v e a n d t h e r a d i a t i v e h e a t t r a n s f e r a t t h e w a l l i n f l u e n c e d t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e b i n s i g n i f i c a n t l y . B o t h b o u n d a r y c o n d i t i o n s u s e a v e r a g e m o n t h l y v a l u e s , i . e . t h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r u s e s a v e r a g e w i n d s p e e d s a n d t h e r a d i a t i v e h e a t t r a n s f e r u s e s a v e r a g e s o l a r f l u x e s . I n o r d e r f o r t h e s t o r a g e s u b m o d e l t o p r e d i c t t h e t e m p e r a t u r e s w i t h t h e g i v e n a c c u r a c y p r e s e n t e d b e l o w , t h e e q u a t i o n o f t h e c o n v e c t i v e w a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t ( i . e . e q . 4 . 1 0 0 ) w a s m u l t i p l i e d b y a f a c t o r o f 1 . 5 5 . T h e e f f e c t o f t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n s i s e v a l u a t e d i n m o r e d e t a i l i n C h a p t e r 6 . 2 . 1 0 0 0 3 7 7 9 0 0 — 8 0 0 — 7 0 0 — 6 0 0 — F l u x [ W / m ' ] 4 0 0 3 0 0 2 0 0 1 0 0 0 F i g u r e 5 . 3 6 8 5 5 2 3 0 2 8 2 5 2 3 2 0 1 7 1 5 1 2 1 0 J A N F E B M A R A P R M A Y J U N J U L A U G S E P O C T N O V D E C D a i l y s o l a r f l u x o n t h e v e r t i c a l w a l l s u r f a c e o f t h e f i e l d t e s t b i n i n W i l l i a m s t o n , M i c h i g a n f o r a t y p i c a l s i m u l a t i o n y e a r . ] s / m [ d n i W 3 7 8 1 0 G " q ' I ' I I ' U ‘ l — ‘ V T I ' I T Y ' 0 ' t j i l t i t l ' I ' l ' I I I I ' I 0 " 0 " I ' I ' I U ' ‘ 2 6 m L l 1 8 1 3 2 8 2 9 O C T K N J A N “ A R M Y J u . S E P O C T D E O F E B A P R J U N M S E N O V / M N “ A R M Y J U L 1 9 8 8 1 9 8 9 1 9 9 0 1 9 9 1 F i g u r e 5 . 3 7 A v e r a g e m o n t h l y w i n d s p e e d s b e t w e e n O c t o b e r 1 9 8 8 a n d J u l y 1 9 9 1 u s e d i n t h e s i m u l a t i o n ‘ o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e p e r i o d s f o r t h e s i t e o f t h e e x p e r i m e n t a l b i n . 3 7 9 T h e v a l i d a t i o n o f t h e c h i l l e d s t o r a g e m o d e l u t i l i z e s t h e l i m i t e d n u m b e r a n d s e l e c t e d p l a c e m e n t o f t h e t h e r m o c o u p l e s e n s o r s i n t h e e x p e r i m e n t a l b i n t o e v a l u a t e t h e o b s e r v e d t e m p e r a t u r e s a g a i n s t t h e p r e d i c t e d o n e s . A n e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e i n t h e g r a i n b u l k d u r i n g t h e s t o r a g e p e r i o d i s c a l c u l a t e d a s t h e a v e r a g e o f a l l c a b l e s e n s o r s i n t h e g r a i n p i l e ( e x c l u d i n g t h e b o t t o m s e n s o r s o f e a c h c a b l e ) . T h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e i n t h e p i l e i s c a l c u l a t e d a s t h e a v e r a g e o f t h e b o t t o m s e n s o r s o f c a b l e s A , B a n d C ( e x c e p t f o r t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n ) , a n d t h e c o r e t e m p e r a t u r e o f t h e p i l e i s c a l c u l a t e d a s t h e a v e r a g e o f t h e s e n s o r s o n c a b l e D a t 2 . 8 , 4 . 6 a n d 6 . 5 m a b o v e t h e f l o o r . T h e s i m u l a t e d g r a i n b u l k i s d e f i n e d a s 9 0 p e r c e n t o f t h e t o t a l b i n v o l u m e . T h e p e r i p h e r y c o n s t i t u t e s t h e r e m a i n i n g 1 0 p e r c e n t o f t h e g r a i n m a s s , a n d i n c l u d e s t h e g r a i n a t t h e t o p a n d b o t t o m p i l e s u r f a c e s , a n d n e a r t h e w a l l s u r f a c e s o f t h e b i n . T h e c o r e c o n s t i t u t e s t h e n o d e a t t h e c e n t e r o f t h e g r a i n m a s s . 1 9 8 8 - 8 9 S t o r a g e P e r i o d F i g u r e 5 . 3 8 s h o w s t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l a v e r a g e b u l k t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e n o n - v e n t i l a t e d s t o r a g e p e r i o d b e t w e e n D e c e m b e r 2 7 , 1 9 8 8 a n d A p r i l 2 , 1 9 8 9 . T h e i n i t i a l b u l k t e m p e r a t u r e i s 2 . 9 K L a n d i s a s s u m e d t o b e u n i f o r m t h r o u g h o u t t h e b u l k i n t h e s i m u l a t i o n . T h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s f o l l o w a s i m i l a r p a t t e r n i n t h e f i r s t m o n t h b e f o r e b e g i n n i n g t o d i v e r g e s l i g h t l y i n m i d - 3 8 0 1 O — s i m u l a t e d - - - - e x p e r i m e n t a l ' 5 ' 5 ‘ I — l o - 4 L 3 i ' " ' u 8 w . E ' 1 Q W V ‘ I M N V I I ‘ W ‘ Q O I . I ‘ ~ \ : v ? “ 0 o - l . — . l “ - 5 I I I I I I 1 I U I I f I 7 1 0 2 4 7 2 1 7 2 1 D E C J A N F E B M A R 1 9 8 8 1 9 8 9 F i g u r e 5 . 3 8 S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n D e c e m b e r 2 7 , 1 9 8 8 a n d A p r i l 2 , 1 9 8 9 . 3 8 1 J a n u a r y . T h e s i m u l a t e d b u l k t e m p e r a t u r e u n d e r g o e s a t e m p e r a t u r e r i s e t o 3 8 C b y e a r l y F e b r u a r y w h i l e t h e e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e r e m a i n s a t 2 W 3 . B o t h s h o w a t e m p e r a t u r e d e c r e a s e f r o m t h e b e g i n n i n g o f e a r l y F e b r u a r y u n t i l t h e m i d d l e o f M a r c h . T h e t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e d u r i n g t h i s p h a s e r e m a i n s a t 0 . 6 - 0 . 8 W 3 . W h i l e t h e e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e d o e s n o t a p p e a r t o c h a n g e a f t e r M a r c h 7 , t h e s i m u l a t e d l a y e r i n d i c a t e s a t e m p e r a t u r e r i s e o f ' 1 ° C t h r o u g h A p r i l 2 , 1 9 8 9 . T h e a v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e ( A A D ) f o r t h e f o u r - m o n t h s t o r a g e p e r i o d i s 0 . 5 0 ° C w i t h a v a r i a b i l i t y ( S S D ) o f 0 . 4 0 ° C . A l t h o u g h t h e b u l k t e m p e r a t u r e p a t t e r n s d o n o t o v e r l a p , s i m i l a r t e m p e r a t u r e c h a n g e s a r e p r e d i c t e d b y t h e s i m u l a t i o n a s m e a s u r e d e x p e r i m e n t a l l y . 1 9 8 9 - 9 0 S t o r a g e P e r i o d F i g u r e 5 . 3 9 s h o w s t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l a v e r a g e b u l k t e m p e r a t u r e d u r i n g t h e n o n - v e n t i l a t e d s t o r a g e p e r i o d b e t w e e n N o v e m b e r 3 0 , 1 9 8 9 a n d A p r i l 2 9 , 1 9 9 0 . T h e i n i t i a l b u l k t e m p e r a t u r e i s 4 9 C a n d i s a s s u m e d t o b e u n i f o r m t h r o u g h o u t t h e b u l k . T h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s f o l l o w a s i m i l a r p a t t e r n t h r o u g h o u t t h e e n t i r e s t o r a g e p e r i o d . T h e e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e i n d i c a t e s f l u c t u a t i o n s t h r o u g h o u t t h e s t o r a g e p e r i o d w i t h a m p l i t u d e s ] C [ e r u t a r e p m e T 3 8 2 1 0 1 — s i m u l a t e d q - - - - e x p e r i m e n t a l 1 9 8 9 1 9 9 0 F i g u r e 5 . 3 9 S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n N o v e m b e r 3 0 , 1 9 8 9 a n d A p r i l 2 9 , 1 9 9 0 . 3 8 3 o f u p t o 1 ° C . T h e c o o l i n g o f t h e b u l k t o 2 ° C d u e t o h e a t c o n d u c t i o n i s s h o w n i n b o t h c a s e s d u r i n g t h e m o n t h o f D e c e m b e r . D u r i n g J a n u a r y t h e s i m u l a t e d b u l k t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s s t e a d i l y t o 3 ° C , w h i l e t h e e x p e r i m e n t a l p a t t e r n s h o w s a r i s e t h r o u g h m i d - J a n u a r y , f o l l o w e d b y a d e c r e a s e u n t i l M a r c h 1 . T h e s i m u l a t e d l a y e r i n d i c a t e s a t e m p e r a t u r e d e c r e a s e f r o m t h e l a t t e r h a l f o f F e b r u a r y t h r o u g h e a r l y M a r c h w i t h o u t r e a c h i n g t h e l o w t e m p e r a t u r e o f t h e e x p e r i m e n t a l b u l k . B y t h e m i d d l e o f M a r c h b o t h p a t t e r n s i n d i c a t e r i s i n g b u l k t e m p e r a t u r e s . T h e s i m u l a t e d b u l k r i s e s f r o m 2 . 5 ° C t o 4 ° C b e t w e e n M a r c h 1 5 a n d M a r c h 2 2 , t h e n r e m a i n s l e v e l t h r o u g h t h e e n d o f M a r c h b e f o r e i n c r e a s i n g t h r o u g h o u t A p r i l . T h e e x p e r i m e n t a l c u r v e a l s o p r e d i c t s a s u d d e n i n c r e a s e i n t h e b u l k t e m p e r a t u r e i n m i d - M a r c h b u t l e v e l s o f f a t a b o u t 1 % : b e l o w t h e s i m u l a t e d l a y e r . A n o t i c e a b l e t e m p e r a t u r e i n c r e a s e i s p r e d i c t e d t h r o u g h o u t A p r i l a s w a s m e a s u r e d e x p e r i m e n t a l l y . T h e a v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e ( A A D ) f o r t h e f i v e - m o n t h s t o r a g e p e r i o d i s 0 . 6 1 ° C w i t h a v a r i a b i l i t y ( S S D ) o f 0 . 4 3 ° C . T h e b u l k t e m p e r a t u r e p a t t e r n s o v e r l a p d u r i n g m o s t o f t h e s t o r a g e p e r i o d ; a n d t h e p r e d i c t e d a n d o b s e r v e d b u l k t e m p e r a t u r e s u s u a l l y a g r e e t o w i t h i n l e s s t h a n 1 % : d i f f e r e n c e . 3 8 4 A f t e r t h e e a r l y M a y c h i l l i n g c y c l e a s e c o n d n o n - v e n t i l a t e d s t o r a g e p e r i o d i s s h o w n i n F i g u r e 5 . 4 0 b e t w e e n M a y 1 2 a n d J u n e 1 6 , 1 9 9 0 . T h e s i m u l a t e d b u l k t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s s t e a d i l y f r o m a b o u t 8 ° C t o 1 0 . 5 ° C t h r o u g h o u t t h e 5 - w e e k s t o r a g e p e r i o d . T h e e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e a l s o i n c r e a s e s b u t o n l y b y 1 W 2 . T h e A A D d u r i n g t h e p e r i o d i s 0 . 6 5 ° C w i t h a v a r i a b i l i t y o f 0 . 3 9 ° C . T h e s i m u l a t i o n m o d e l s l i g h t l y o v e r p r e d i c t s t h e t e m p e r a t u r e r i s e i n t h e b u l k o f t h e s t o r a g e b i n . T h i s i s i n p a r t e x p l a i n e d b y t h e s i m u l a t e d e n v i r o n m e n t a l b o u n d a r y c o n d i t i o n o n t h e s o u t h e r n h a l f o f t h e b i n , i . e . t h e a c t u a l t h e r m a l r a d i a t i o n a n d w i n d s p e e d a r e m o r e p r o n o u n c e d t h a n t h e s i m u l a t e d o n e s . 1 9 9 0 - 9 1 S t o r a g e P e r i o d F i g u r e 5 . 4 1 s h o w s t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l a v e r a g e b u l k t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e n o n - v e n t i l a t e d s t o r a g e p e r i o d b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . T h e i n i t i a l b u l k t e m p e r a t u r e i s - 2 . 9 T 2 a n d a s s u m e d t o b e u n i f o r m t h r o u g h o u t t h e b u l k . T h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s f o l l o w a s i m i l a r p a t t e r n t h r o u g h o u t t h e e n t i r e s t o r a g e p e r i o d . T h e e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e i n d i c a t e s f l u c t u a t i o n s t h r o u g h o u t t h e s t o r a g e p e r i o d w i t h a m p l i t u d e s o f u p t o 1 . 5 % : . B o t h p a t t e r n s s h o w s m a l l c y c l i c t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s i n J a n u a r y a n d F e b r u a r y . B y l a t e M a r c h t h e s i m u l a t e d b u l k t e m p e r a t u r e r e a c h e s 0 ° C , w h i l e t h e e x p e r i m e n t a l b u l k r e m a i n s b e l o w 0 ° C u n t i l e a r l y A p r i l . 3 8 5 1 5 . — s i m u l a t e d " " B X p e r i m e n t a l ' 3 1 0 - 1 n — n v I ‘ A ' A ‘ q . \ A . ' I ‘ s « ‘ \ ' e ‘ ' " ‘ 4 " “ ' \ l r “ I - \ : “ J r \ § o " ~ I . ‘ \ . , ‘ s r d fl ‘ i ‘ V ’ ‘ V ' 8 : d , ‘ 1 a - ~ ~ . v o L - . a g . + 9 5 - 0 I ' l 4 e K Y f u n 1 9 9 0 F i g u r e 5 . 4 0 S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n M a y 1 2 a n d J u n e 1 5 , 1 9 9 0 . 3 8 6 — s i m u l a t e d - - - - e x p e r i m e n t a l 1 0 ' 5 ' 5 " H w q L 3 . 4 . 0 E . Q ) 0 - . S P - 0 ‘ 1 t , - 5 1 1 0 J A N 1 9 9 1 F i g u r e 5 . 4 1 1 1 6 S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . 3 8 7 T h e o b s e r v e d b u l k t e m p e r a t u r e s h o w s a s l o w e r r i s e t h r o u g h o u t F e b r u a r y a n d M a r c h , a n d g e n e r a l l y r e m a i n s s l i g h t l y b e l o w t h e s i m u l a t e d b u l k t e m p e r a t u r e . I n l a t e M a r c h a n d e a r l y A p r i l t h e p a t t e r n s a p p e a r t o d i v e r g e s o m e w h a t , w i t h t h e s i m u l a t e d l a y e r p r e d i c t i n g a t e m p e r a t u r e r i s e , w h i l e t h e e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e r e m a i n s f a i r l y c o n s t a n t . T h r o u g h o u t A p r i l t h e e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e l a g s b e h i n d t h e s i m u l a t e d o n e ; t h e e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s h o w s a s u d d e n i n c r e a s e i n l a t e A p r i l b e f o r e d r o p p i n g b e l o w t h e s i m u l a t e d b u l k t e m p e r a t u r e i n e a r l y M a y . T h e p a t t e r n s o v e r l a p t h r o u g h o u t M a y . T h e f i n a l t e m p e r a t u r e s b e f o r e t h e M a y c h i l l i n g c y c l e i s 5 % 3 i J l b o t h t h e o b s e r v e d a n d s i m u l a t e d b u l k s . T h e a v e r a g e a b s o l u t e d i f f e r e n c e f o r t h e f o u r - a n d - a - h a l f m o n t h s t o r a g e p e r i o d i s 0 . 6 2 ° C w i t h a v a r i a b i l i t y o f 0 . 4 1 ° C . T h e b u l k t e m p e r a t u r e p a t t e r n s o v e r l a p d u r i n g m u c h o f t h e s t o r a g e p e r i o d , e s p e c i a l l y d u r i n g t h e 4 % : t e m p e r a t u r e i n c r e a s e b e t w e e n l a t e A p r i l a n d M a y 2 2 . T h e l a r g e f l u c t u a t i o n o f t h e e x p e r i m e n t a l b u l k t e m p e r a t u r e c a n p a r t l y b e a t t r i b u t e d t o t h e t h e r m o c o u p l e s e n s o r a c c u r a c y . I t i s p o s s i b l e t h a t m o r e n o i s e w a s p i c k e d u p b y t h e S c a n c e n t e r m o n i t o r i n g s y s t e m d u r i n g t h e 1 9 9 0 - 9 1 s e a s o n t h a n d u r i n g t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n . T h e p r i m a r y d i f f e r e n c e i n t h e d a t a l o g g i n g s y s t e m w a s t h a t i n t h e f i r s t s e a s o n t h e t e m p e r a t u r e s w e r e r e c o r d e d e v e r y 6 h o u r s w h i l e i n 1 9 9 0 - 9 1 t h e y w e r e r e c o r d e d h o u r l y . T h e b u l k t e m p e r a t u r e i n F i g u r e 5 . 4 1 w a s n o t 3 8 8 s m o o t h e d o v e r t i m e , b u t o n l y a v e r a g e d o v e r s e v e r a l s e n s o r s . L a y e r s a n d C o l u m n s T h e c o m m e r c i a l g r a i n b i n u s e d i n t h e f i e l d t e s t s w a s n o t i n s t r u m e n t e d w i t h a l a r g e n u m b e r o f t h e r m o c o u p l e s e n s o r s . T h u s , t e m p e r a t u r e p a t t e r n s i n l a y e r s a n d c o l u m n s o f t h e c h i l l e d g r a i n w e r e n o t d i r e c t l y d e t e r m i n e d . O n l y s i n g l e p o i n t m e a s u r e m e n t s t h r o u g h o u t t h e b u l k , t h e p e r i p h e r y a n d t h e c o r e o f t h e p i l e w e r e m a d e . H o w e v e r , i n t h e v a l i d a t i o n o f t h e c h i l l e d s t o r a g e m o d e l a n a t t e m p t i s m a d e t o e v a l u a t e t h e l a y e r a n d c o l u m n p r e d i c t i o n s o f t h e s i m u l a t e d g r a i n b i n . [ G r a i n b i n s i n s t r u m e n t e d w i t h l a r g e n u m b e r s o f t h e r m o c o u p l e s e n s o r s t o m o n i t o r t e m p e r a t u r e c h a n g e s i n v e r t i c a l l a y e r s a n d r a d i a l c o l u m n s h a v e p r e v i o u s l y b e e n u s e d b y r e s e a r c h e r s t o e s t a b l i s h t h e v a l i d i t y o f t h e t w o - d i m e n s i o n a l h e a t c o n d u c t i o n m o d e l l i n g a p p r o a c h f o r t h e s t o r a g e o f g r a i n ( s e e S e c t i o n 4 . 3 ) . I t w a s n o t a n o b j e c t i v e o f t h i s s t u d y t o d u p l i c a t e t h o s e e f f o r t s . ] F i g u r e 5 . 4 2 s h o w s t h e a v e r a g e t e m p e r a t u r e r e c o r d e d a t e q u a l p i l e d e p t h s o f t h r e e c a b l e s b e t w e e n t h e J a n u a r y 1 0 t h r o u g h M a y 2 2 , 1 9 9 1 s t o r a g e p e r i o d . T h e 0 . 9 m l e v e l , w h i c h i s t h e a v e r a g e d e p t h o f t h e b o t t o m s e n s o r s o n c a b l e s A , B , a n d C , d e c r e a s e s f r o m 3 ° C o n 1 / 1 0 t o a b o u t - 3 ° C b y t h e e n d o f J a n u a r y . T h e 0 . 9 m l e v e l i s t h e w a r m e s t t h r o u g h o u t t h e r e m a i n d e r o f t h e s t o r a g e s e a s o n a n d i n c r e a s e s c y c l i c a l l y t o ] C [ e r u t a r e p m e T I ( I 3 8 9 1 5 . I O 1 1 4 + L L - - 6 . 4 m - - - 4 . 5 m - - 2 . 7 m — 0 . 9 m F i g u r e 5 . 4 2 A v e r a g e e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e a t f o u r p i l e d e p t h s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . 3 9 0 1 E P C b y M a y 2 2 . T h e 2 . 7 m l e v e l f o l l o w s a s i m i l a r p a t t e r n b y f i r s t d e c r e a s i n g f r o m i n i t i a l l y 0 ° C t o - 2 ° C b y m i d - F e b r u a r y , a n d s u b s e q u e n t l y i n c r e a s i n g t o 7 . 5 ° C b y M a y 2 2 . . L e v e l s 4 . 5 m a n d 6 . 4 m f o l l o w t h e s a m e p a t t e r n . T h e y i n c r e a s e c y c l i c a l l y f r o m a l o w o f - 3 ° C a n d - 4 . 5 ° C , r e s p e c t i v e l y , t o 3 . 5 ° C a n d 2 . 5 ° C b y M a y 2 2 , r e s p e c t i v e l y . T h e a v e r a g e e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e p a t t e r n s d e s c r i b e d i n F i g u r e 5 . 4 2 a r e p l o t t e d a g a i n s t t h e s i m u l a t e d a v e r a g e l a y e r t e m p e r a t u r e s , w h i c h c o r r e s p o n d t o t h e r e s p e c t i v e l e v e l s i n F i g u r e 5 . 4 3 b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . T h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e p a t t e r n s d i f f e r s u b s t a n t i a l l y a t t h e 0 . 9 m l e v e l . A t t h e 2 . 7 m l e v e l t h e s i m u l a t e d a v e r a g e l a y e r t e m p e r a t u r e u n d e r p r e d i c t s t h e e x p e r i m e n t a l p a t t e r n . H o w e v e r , a t t h e h i g h e r p i l e l e v e l s o f 4 . 5 m a n d 6 . 4 m t h e a g r e e m e n t b e t w e e n t h e s i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l p a t t e r n s i s g o o d f o r m u c h o f t h e s t o r a g e p e r i o d . C o n s i d e r i n g t h e a n g l e o f t h e b i n c a b l e s d u r i n g t h e 1 9 9 0 - 9 1 s e a s o n , F i g u r e 4 . 4 3 a p p e a r s t o v e r i f y t h a t t h e b o t t o m l e v e l s e n s o r s a r e c l o s e r t o t h e p e r i p h e r y w h i l e t h e u p p e r l e v e l s e n s o r s a r e m o r e i n t h e i n t e r i o r o f t h e g r a i n b u l k . F i g u r e 5 . 4 4 v e r i f i e s t h e o b s e r v a t i o n m a d e i n t h e p r e v i o u s , p a r a g r a p h . T h e e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e p a t t e r n s o f F i g u r e 5 . 4 1 a r e p l o t t e d a g a i n s t t h e s i m u l a t e d a v e r a g e c o l u m n ] C [ e r u t a r e p m e T ] C [ e r u t a r e p m e T ] c [ e r u t a r e p m e T 6 8 : 3 9 1 . e ( I 6 . 4 m . e o E E a t 4 . 5 m . e O 1 E i t a t 0 . e o — - e x p e r i m e n t a l - - e m u l a t e d F i g u r e 5 . 4 3 S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l a v e r a g e l a y e r t e m p e r a t u r e s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . 3 9 2 u . H I E l m a 2 a " 5 D j 7 “ “ - 0 . 0 m . 3 - - 0 . 8 m _ ‘ . . " 1 e 7 m w , 5 . a 2 . 5 m H 1 0 ? 3 . t . E g 1 o : _ - - - - - - - ‘ , g i W - - - q d o v a - ‘ J r . 5 w 2 4 0 E . 8 E o . 2 . 5 1 6 2 ‘ 1 0 g . g o . _ — e x p e r i m e n t a l - - e m u l a t e d F i g u r e 5 . 4 4 S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l a v e r a g e c o l u m n t e m p e r a t u r e s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . 3 9 3 t e m p e r a t u r e s t h a t a p p r o x i m a t e l y c o r r e s p o n d t o t h e r a d i a l d i s t a n c e s o f t h e c a b l e s e n s o r s . A t t h e 4 . 2 m r a d i a l d i s t a n c e f r o m t h e c o r e , t h e p r e d i c t e d t e m p e r a t u r e p a t t e r n f o l l o w s t h e e x p e r i m e n t a l o n e [ w h i c h w a s p r e v i o u s l y l a b e l l e d a s t h e " 0 . 9 m l e v e l " ) c l o s e l y e x c e p t f o r t h e f i r s t t w o w e e k s . [ T h e d i s c r e p a n c y i s c a u s e d b y s p e c i f y i n g i n i t i a l l y l a y e r a v e r a g e s r a t h e r t h a n r a d i a l c o l u m n a v e r a g e s . T h e e f f e c t d i s s i p a t e s a f t e r t w o w e e k s . ] A t t h e 3 . 4 m r a d i a l d i s t a n c e t h e s i m u l a t e d a v e r a g e t e m p e r a t u r e i s s i m i l a r t o t h e e x p e r i m e n t a l p a t t e r n [ w h i c h w a s p r e v i o u s l y l a b e l l e d a s t h e " 4 . 5 m l e v e l " ) . A t t h e h a l f - r a d i u s o f t h e b i n t h e s i m u l a t e d t e m p e r a t u r e p a t t e r n i s s i m i l a r t o t h e e x p e r i m e n t a l o n e [ i . e . t h e p r e v i o u s l y l a b e l l e d " 6 . 4 m l e v e l " ) t h r o u g h t h e m i d d l e o f A p r i l . F o r t h e r e m a i n d e r o f t h e s t o r a g e p e r i o d t h e e x p e r i m e n t a l p a t t e r n i n c r e a s e s f a s t e r . T h e s i m u l a t e d t e m p e r a t u r e p a t t e r n s o f t h e r a d i a l c o l u m n s 0 . 0 m , 0 . 8 m , a n d 1 . 7 m s h o w i d e n t i c a l t e m p e r a t u r e s t h r o u g h o u t t h e s t o r a g e p e r i o d . B y e a r l y M a y a m i n i m a l d i f f e r e n c e i s o b s e r v e d . F i g u r e 5 . 4 5 s h o w s t h e p r e d i c t e d t e m p e r a t u r e i n t h e p e r i p h e r y o f t h e s i m u l a t e d c h i l l e d g r a i n p i l e ( i . e . 1 0 % o f t h e b i n g r a i n v o l u m e ) a n d t h e o b s e r v e d a v e r a g e t e m p e r a t u r e s o f t h e b o t t o m s e n s o r s o f c a b l e s A , B , a n d C b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . B o t h c u r v e s s h o w s i m i l a r t e m p e r a t u r e p a t t e r n s a n d i n c r e a s e b y t h e s a m e a m o u n t o v e r t h e s t o r a g e p e r i o d . T h e p r e d i c t e d p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e i s s l i g h t l y h i g h e r a n d H o “ — 0 . 3 3 2 . t h 3 9 4 F i g u r e 5 . 4 5 S i m u l a t e d p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e a n d e x p e r i m e n t a l a v e r a g e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . 3 9 5 s h o w s s i g n i f i c a n t f l u c t u a t i o n s . T h i s i s n o t s u r p r i s i n g s i n c e i t i n c l u d e s t h e e f f e c t s o f t h e e n v i r o n m e n t a l b o u n d a r y c o n d i t i o n s a t t h e t o p a n d b o t t o m g r a i n s u r f a c e s o f t h e p i l e a s w e l l a s t h e b i n w a l l s u r f a c e t e m p e r a t u r e . F i g u r e 5 . 4 6 c o m p a r e s t h e p r e d i c t e d a v e r a g e r a d i a l c o l u m n t e m p e r a t u r e a t t h e c o r e o f t h e p i l e w i t h t h e o b s e r v e d v a l u e o f t h e c a b l e D c o r e a v e r a g e . A l t h o u g h t h e t e m p e r a t u r e p a t t e r n s a r e n o t i d e n t i c a l , t h e y i l l u s t r a t e t h a t i n t h e c o r e t h e t e m p e r a t u r e o f t h e g r a i n c h a n g e s v e r y s l o w l y d u r i n g t h e s t o r a g e p e r i o d . T h e o b s e r v e d c o r e t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s s l i g h t l y f a s t e r t h a n t h e p r e d i c t e d o n e , b u t a t t h e e n d o f t h e s t o r a g e p e r i o d t h e y a r e v e r y s i m i l a r . A l t h o u g h t h e i n i t i a l t e m p e r a t u r e s a r e n o t t h e s a m e , t h e e f f e c t d i s a p p e a r s b y t h e e n d o f J a n u a r y . E n v i r o n m e n t a l B o u n d a r y C o n d i t i o n s F i g u r e s 5 . 3 6 a n d 5 . 3 7 s h o w t h e d e s i g n s o l a r f l u x o n t h e w a l l o f t h e g r a i n b i n a n d t h e a v e r a g e m o n t h l y w i n d s p e e d f o r t h e L a n s i n g a r e a , r e s p e c t i v e l y . T h i s d a t a i s u s e d i n t h e s i m u l a t i o n o f t h e s t o r a g e o f c h i l l e d g r a i n a s e n v i r o n m e n t a l b o u n d a r y c o n d i t i o n s . T h r o u g h o u t t h e t h r e e - y e a r f i e l d t e s t s i n t e r m i t t e n t e n v i r o n m e n t a l d a t a w a s c o l l e c t e d a t t h e s i t e . F i g u r e 5 . 4 7 s h o w s s o l a r f l u x v a l u e s o n a h o r i z o n t a l s e n s o r m o u n t e d o n t h e t o p o f t h e t e s t b i n c o m p a r e d w i t h t h e a v e r a g e ] C [ e r u t a r e p m e T ' l ‘ 1 l I L 3 9 6 j . m e g l fi w fi fi - t u u fi m « M fl . - - - e i m u l a t e d I I I ' U V I l U U F E B F i g u r e 5 . 4 6 S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l c o r e t e m p e r a t u r e s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . 3 9 7 i ‘ E ; I l ‘ l 1 | . . g . 2 - . - 1 i p L L ' l — a r p e r l m e n t e l F ! E z . x 3 E 0 — a i m u l a t a d I I I I w u a u m n w u i o J A N F B M A R A P R M A Y J U N M A U G S E P O C T N O V D E O F i g u r e 5 . 4 7 S i m u l a t e d d a i l y h o r i z o n t a l s o l a r f l u x f o r a t y p i c a l y e a r a n d e x p e r i m e n t a l f l u x v a l u e s r e c o r d e d i n t e r m i t t e n t l y a t t h e s i t e o f t h e f i e l d t e s t b e t w e e n 1 9 8 9 a n d 1 9 9 0 . 3 9 8 d a i l y s o l a r f l u x v a l u e s o f t h e s i m u l a t i o n m o d e l f o r a t y p i c a l y e a r . T h e s i m u l a t e d d a t a , w h i c h i s b a s e d o n t h e t h e o r e t i c a l e q u a t i o n s p r e s e n t e d i n C h a p t e r 4 , d o e s n o t p r e d i c t t h e v a r i a t i o n i n t h e o b s e r v e d f l u x v a l u e s . H o w e v e r , t h e s i m u l a t e d s o l a r f l u x c o r r e c t l y r e p r e s e n t s t h e l o n g - t e r m a v e r a g e s o l a r p a t t e r n f o r t h e L a n s i n g a r e a , B a s e d o n t h e v a l i d a t i o n o f t h e s t o r a g e p e r i o d s , i t a p p e a r s a d e q u a t e f o r t h e g r a i n s t o r a g e s i m u l a t i o n s . F i g u r e 5 . 4 8 c o m p a r e s i n t e r m i t t e n t w i n d s p e e d s m e a s u r e d a t t h e f i e l d s i t e a g a i n s t t h e a v e r a g e m o n t h l y v a l u e s f o r t h e L a n s i n g a r e a b e t w e e n J a n u a r y a n d A p r i l o f 1 9 9 1 . A l t h o u g h t h e i n t e r m i t t e n t w i n d s p e e d s i n d i c a t e v a l u e s a s h i g h a s 1 2 . 6 m / s , t h e a v e r a g e m o n t h l y v a l u e s a r e a p p e a r a d e q u a t e t o r e p r e s e n t t h e l o c a l w i n d s p e e d s i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e p r e d i c t i o n s . T h e a m b i e n t d r y - b u l b t e m p e r a t u r e u s e d i n t h e v a l i d a t i o n o f t h e s i m u l a t i o n m o d e l s b e t w e e n O c t o b e r 1 9 8 8 a n d J u l y 1 9 9 1 i s c o m p a r e d a g a i n s t t h e l o n g - t e r m t e m p e r a t u r e p a t t e r n i n t h e L a n s i n g a r e a i n F i g u r e 5 . 4 9 . T h e l o n g - t e r m p a t t e r n r e p r e s e n t s t h e 3 0 - y e a r t e m p e r a t u r e r e c o r d s b e t w e e n 1 9 5 1 - 1 9 8 0 ( t h e o n l y o n e s w h i c h w e r e a v a i l a b l e f r o m t h e M i c h i g a n w e a t h e r b u r e a u ) ( M D A 1 9 9 1 ) . T h e t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e t h r e e s t o r a g e s e a s o n s f o l l o w s t h e 3 0 - y e a r a v e r a g e m e a n , m i n i m u m , a n d m a x i m u m b a n d c l o s e l y . E x t r e m e h i g h a n d l o w ] e / m [ d n i W 3 9 9 a s : 1 2 0 % 1 1 . 0 - g m m ; 1 9 9 1 F i g u r e 5 . 4 8 5 3 ‘ A v e r a g e m o n t h l y w i n d s p e e d f o r t h e L a n s i n g a r e a a n d i n t e r m i t t e n t l y o b s e r v e d w i n d s p e e d a t t h e s i t e o f t h e f i e l d t e s t b e t w e e n J a n u a r y a n d A p r i l 1 9 9 1 . ] C [ e r u t a r e p m e T 4 0 0 F i g u r e 5 . 4 9 L o n g - t e r m t e m p e r a t u r e p a t t e r n f o r t h e L a n s i n g a r e a a n d a m b i e n t d r y - b u l b t e m p e r a t u r e u s e d i n t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e s i m u l a t i o n b e t w e e n O c t o b e r 1 9 8 8 a n d J u l y 1 9 9 1 . 4 0 1 v a l u e s a r e n o t o b s e r v e d , a l t h o u g h s e v e r a l a r e a p p r o a c h e d ( e . g . i n F e b r u a r y 1 9 8 9 , D e c e m b e r 1 9 8 9 , a n d M a y 1 9 9 1 f o r l o w s , a n d i n O c t o b e r 1 9 8 9 , M a r c h 1 9 9 0 , a n d N o v e m b e r 1 9 9 0 ) . T h u s , t h e t h r e e f i e l d - t e s t s e a s o n s a p p e a r a v e r a g e a n d t h u s a r e u s e f u l i n t h e e v a l u a t i o n o f c h i l l e d g r a i n s t o r a g e c o n d i t i o n s i n M i c h i g a n . T h e c o n v e c t i v e b o u n d a r y c o n d i t i o n a t t h e t o p g r a i n l a y e r o f t h e p i l e i s a f u n c t i o n o f t h e t e m p e r a t u r e i n t h e h e a d - s p a c e o f t h e b i n . A n e x p r e s s i o n f o r t h i s t e m p e r a t u r e w a s d e v e l o p e d i n C h a p t e r 4 . F i g u r e 5 . 5 0 s h o w s t h e t e m p e r a t u r e p a t t e r n p r e d i c t e d b y t h e s i m u l a t i o n m o d e l c o m p a r e d t o t h e p a t t e r n o b s e r v e d i n t h e h e a d - s p a c e o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . T h e p a t t e r n s o v e r l a p . I n l a t e J a n u a r y t h e s i m u l a t e d t e m p e r a t u r e i s h i g h e r t h a n t h e o b s e r v e d o n e , w h i l e i n e a r l y M a y t h e p r e d i c t e d t e m p e r a t u r e i s l o w e r t h a n t h e o b s e r v e d o n e . T h e u n d e r p r e d i c t i o n o f t h e t e m p e r a t u r e s p i k e s o c c u r s p r i m a r i l y d u r i n g s o l a r n o o n . S i n c e t h e s i m u l a t e d h e a d s p a c e t e m p e r a t u r e i s a f u n c t i o n o f t h e d a i l y s o l a r f l u x , a n d t h e e x p e r i m e n t a l h e a d s p a c e t e m p e r a t u r e i s a f u n c t i o n o f t h e a c t u a l s o l a r f l u x o n t h e b i n r o o f , t h e d i s c r e p a n c y b e t w e e n t h e t e m p e r a t u r e p e a k s i s n o t s u r p r i s i n g . O n t h e c o n t r a r y , t h e t e m p e r a t u r e p a t t e r n s i n d i c a t e t h a t t h e s i m u l a t i o n m o d e l a d e q u a t e l y p r e d i c t s t h e h e a d s p a c e t e m p e r a t u r e i n a g r a i n b i n d u r i n g t h e s t o r a g e s e a s o n . 8 8 8 8 8 ] C [ 3 e r u t a 5 r 8 e p m o e T o 4 0 2 - 1 0 - m ‘ - « u m M m a M fl — e l m u l a t e d F i g u r e 5 . 5 0 S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l t e m p e r a t u r e s i n . t h e h e a d s p a c e o f t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n b e t w e e n J a n u a r y 1 0 a n d M a y 2 2 , 1 9 9 1 . 4 0 3 S u m m a r y T h e c h i l l e d s t o r a g e m o d e l w a s f o u n d t o a c c u r a t e l y p r e d i c t ( 1 ) t e m p e r a t u r e p a t t e r n s i n t h e c o r e , t h e b u l k a n d t h e p e r i p h e r y o f t h e e x p e r i m e n t a l g r a i n p i l e d u r i n g s e v e r a l n o n - v e n t i l a t e d s t o r a g e p e r i o d s , a n d ( 2 ) t h e t e m p e r a t u r e s i n d i f f e r e n t g r a i n l a y e r s a n d r a d i a l c o l u m n s o f t h e e x p e r i m e n t a l g r a i n b i n . I n a d d i t i o n , i t h a s b e e n s h o w n t h a t t h e m e t h o d o l o g y a p p l i e d i n f o r m u l a t i n g t h e e n v i r o n m e n t a l b o u n d a r y c o n d i t i o n s f o r t h e c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n i s a p p r o p r i a t e . T h u s , t h e t w o - d i m e n s i o n a l h e a t c o n d u c t i o n m o d e l i s v a l i d f o r s i m u l a t i n g t h e t e m p e r a t u r e s i n c h i l l e d g r a i n s t o r a g e s y s t e m s . 6 . S I M U L A T I O N R E S U L T S A N D D I S C U S S I O N T h e m o d e l t o s i m u l a t e t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s c a n b e u s e d t o i n v e s t i g a t e a l a r g e n u m b e r o f a p p l i c a t i o n s . F o r e x a m p l e , i f w e a t h e r d a t a f o r a s p e c i f i c g e o g r a p h i c l o c a t i o n o f a n u p r i g h t s t e e l g r a i n b i n i s a v a i l a b l e , t h e o p t i m u m s t o r a g e c o n d i t i o n s a n d r e c h i l l i n g n e e d s f o r t h e b i n c o u l d b e i n v e s t i g a t e d . T h e m o d e l c a n a l s o b e u s e d t o d e t e r m i n e t h e p e r f o r m a n c e o f t h e c h i l l i n g u n i t i n t e r m s o f c o o l - d o w n t i m e , p o w e r c o n s u m p t i o n , a n d e n e r g y e f f i c i e n c y . , T h e s y s t e m m o d e l c a n b e e x p a n d e d t o i n c o r p o r a t e h i g h e r - c a p a c i t y g r a i n c h i l l i n g u n i t s t o i n v e s t i g a t e t h e c h i l l i n g o f c e r e a l g r a i n s i n l a r g e r b i n s . A l s o , o p t i m i z a t i o n t e c h n i q u e s c a n b e i n c o r p o r a t e d t o d e t e r m i n e e c o n o m i c o r b i o l o g i c a l a s p e c t s , a n d d i f f e r e n t o p e r a t i o n a l s t r a t e g i e s t o c h i l l a n d r e c h i l l a g r a i n s t o r a g e s y s t e m . T h e c h i l l i n g a n d s t o r i n g o f a r a n g e o f a d d i t i o n a l c e r e a l g r a i n s o f e c o n o m i c i m p o r t a n c e i n t h e U n i t e d S t a t e s , o r e l s e w h e r e i n t h e w o r l d c a n b e i n v e s t i g a t e d . R a t h e r t h a n s p e c i f i c s c e n a r i o s t h i s c h a p t e r w i l l a d d r e s s s o m e o f t h e b a s i c a s p e c t s o f t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s . S p e c i f i c a l l y , ( 1 ) t h e c h i l l i n g p a r a m e t e r s c r i t i c a l i n t h e c o o l i n g o f a g r a i n s t o r a g e b i n a r e e v a l u a t e d , ( 2 ) t h e s t o r a g e p a r a m e t e r s c r i t i c a l t o t h e s u c C e s s f u l p r e s e r v a t i o n o f c h i l l e d g r a i n s a r e i n v e s t i g a t e d , 4 0 4 4 0 5 a n d ( 3 ) a n e v a l u a t i o n o f d i f f e r e n t c h i l l i n g a n d r e c h i l l i n g s t r a t e g i e s i s u n d e r t a k e n , i n c l u d i n g a c o m p a r i s o n o f c h i l l e d a n d a m b i e n t a e r a t i o n . 6 . 1 C r i t i c a l C h i l l i n g P a r a m e t e r s T h e p a r a m e t e r s c o n s i d e r e d c r i t i c a l i n t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f c e r e a l g r a i n s a r e t h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t , t h e i n l e t a i r t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y , t h e a i r f l o w r a t e , a n d t h e s e a s o n a l i n f l u e n c e o f t h e h a r v e s t p e r i o d . T h e i r i n d i v i d u a l a n d c o m b i n e d e f f e c t s a r e e v a l u a t e d . A l t h o u g h t h e q u a n t i t a t i v e i n f l u e n c e o f a s p e c i f i c c h i l l i n g p a r a m e t e r m a y v a r y , t h e q u a l i t a t i v e i n f l u e n c e i s l i k e l y t o b e t h e s a m e f o r a n y c h i l l e r - b i n s y s t e m c o n f i g u r a t i o n . T h e c r i t i c a l c h i l l i n g p a r a m e t e r s a r e a n a l y z e d f o r a g r a i n b i n u s i n g t h e s i m u l a t e d K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r u n d e r f a l l a n d s u m m e r h a r v e s t c o n d i t i o n s f o r c o r n a n d w h e a t i n m i d - M i c h i g a n , r e s p e c t i v e l y . T a b l e 6 . 1 s u m m a r i z e s t h e v a l u e s u s e d i n t h e s i m u l a t i o n s t u d y . T h e d e s i g n a i r f l o w r a t e i s e q u i v a l e n t t o 0 . 1 n fi / m i n / t o n n e ( 0 . 1 c f m / b u ) , w h i c h i s r e c o m m e n d e d f o r t h e a e r a t i o n o f c e r e a l g r a i n s ( M W P S - 1 3 1 9 8 8 ) . T h e m a x i m u m a i r f l o w r a t e ( a n d 4 0 6 s t a t i c p r e s s u r e ) i s t h e c a l c u l a t e d o p e r a t i n g p o i n t f o r t h i s s p e c i f i c c h i l l e r - b i n c o n f i g u r a t i o n ; i t r e p r e s e n t s t h e a i r f l o w t h e c h i l l e r f a n p r o v i d e s a t o p e n t h r o t t l e i n t o t h e l e v e l - f i l l e d b i n o f c o r n a n d w h e a t ( s e e C h a p t e r 4 . 3 ) . T h e c o o l - d o w n s t a r t i n g d a t e s r e f l e c t t h e t y p i c a l h a r v e s t s e a s o n s i n m i d - M i c h i g a n , i . e . m i d - O c t o b e r f o r c o r n a n d e a r l y J u l y f o r w h e a t ( M A D A 1 9 8 9 ) . T h e i n i t i a l t e m p e r a t u r e s a r e a s s u m e d t o r e f l e c t a m b i e n t f i e l d c o n d i t i o n s c o m m o n i n m i d - M i c h i g a n d u r i n g h a r v e s t . T h e c o r n i n i t i a l m o i s t u r e c o n t e n t ( a n d b u l k d e n s i t y ) i s a s s u m e d a f t e r t h e d r y i n g o p e r a t i o n . I t i s a s s u m e d t h a t h i g h - t e m p e r a t u r e c o r n d r y i n g i s s t o p p e d a t 1 6 . 5 % w . b . a n d c h i l l i n g c o m p l e t e s t h e p r o c e s s t o s a v e f u e l c o s t s a n d p r e v e n t e x c e s s w e i g h t l o s s ( M a i e r e t a l . 1 9 8 9 ) . T h e w h e a t i n i t i a l m o i s t u r e c o n t e n t ( a n d b u l k d e n s i t y ) i s o u t o f t h e f i e l d , o r a f t e r a d r y i n g o p e r a t i o n . T h e d e s i r e d c o r n t e m p e r a t u r e i s t h e m a x i m u m v a l u e f o r 1 2 m o n t h s o f c o r n s t o r a g e ( F o s t e r a n d T u i t e 1 9 8 2 ) . T h e d e s i r e d w h e a t t e m p e r a t u r e i s s e l e c t e d t o p r e v e n t i n s e c t i n f e s t a t i o n i n t h e g r a i n b i n d u r i n g s u m m e r s t o r a g e i n m i d - M i c h i g a n ( B u r r e l l 1 9 8 2 ) . 4 0 7 T a b l e 6 . 1 S i m u l a t i o n v a l u e s u s e d t o i n v e s t i g a t e t h e c r i t i c a l c h i l l i n g p a r a m e t e r s i n a b i n o f c o r n a n d w h e a t u n d e r m i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s . w h e a t B i n d i a m e t e r [ m ] 1 0 . 1 B i n h e i g h t [ m ] 1 0 . 3 M a s s o f g r a i n [ t o n n e s ] 5 9 7 5 7 9 D e s i g n a i r f l o w [ H P / h ] 3 , 6 0 0 3 , 5 0 0 M a x i m u m a i r f l O W ' [ n P / h ] 4 , 2 0 0 2 , 9 0 0 a n d s t a t i c p r e s s u r e [ P a ] 1 , 9 3 0 3 , 5 0 0 C o o l - d o w n s t a r t i n g d a t e O c t o b e r 1 5 J u l y 1 I n i t i a l t e m p e r a t u r e [ % H 1 7 . 0 3 0 . 0 I n i t i a l m o i s t u r e c o n t e n t [ % w b ] 1 6 . 5 1 4 . 0 a n d b u l k d e n s i t y [ k g / m fi 7 2 9 . 5 7 0 8 . 4 S t o r a g e t e m p e r a t u r e [ % 3 7 . 0 1 5 . 0 C o l d - a i r s e t t i n g [ ° C ] 3 . 0 8 . 0 R e h e a t e r s e t t i n g [ % H 6 . 0 1 3 . 0 H e a t g a i n i n t h e d u c t [ P C ] 0 . 0 1 . 0 V e r t i c a l s t e p s i z e [ m ] 0 . 7 4 T i m e s t e p s i z e [ h r ] 3 . 0 T h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s f o r t h e c h i l l i n g o f c o r n a n d w h e a t r e f l e c t t h e m i n i m u m c o l d - a i r t e m p e r a t u r e t o p r e v e n t i c i n g o f t h e e v a p o r a t o r a n d t h e m i n i m u m r e h e a t e r t e m p e r a t u r e t o p r e v e n t r e w e t t i n g o f t h e g r a i n . T h e h e a t g a i n i n t h e d u c t c o n n e c t i n g t h e c h i l l e r a n d t h e b i n d u r i n g t h e f a l l i s a s s u m e d t o b e n e g l i g i b l e , a n d i n t h e s u m m e r i t i s a s s u m e d t o a c c o u n t f o r a 1 ° C t e m p e r a t u r e r i s e o f t h e c h i l l e d a i r b e f o r e t h e i n l e t t o t h e b i n . 4 0 8 6 . 1 . 1 G r i d a n d T i m e S t e p S i z e s B e f o r e i n v e s t i g a t i n g t h e c r i t i c a l c h i l l i n g p a r a m e t e r s , t h e v a l i d i t y o f t h e s i m u l a t i o n p a r a m e t e r v a l u e s n e e d s t o b e e s t a b l i s h e d . N o n u m e r i c a l c r i t e r i o n e x i s t s f o r t h e f i n i t e d i f f e r e n c e s o l u t i o n o f t h e t w o p a r t i a l d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s d e s c r i b i n g t h e e q u i l i b r i u m h e a t a n d m a s s t r a n s f e r i n t h e c h i l l e d a e r a t i o n m o d e l . H o w e v e r , t h e s e l e c t i o n o f t h e g r i d n o d e s p a c i n g a n d t h e t i m e s t e p s i z e i n f l u e n c e t h e a c c u r a c y o f t h e s o l u t i o n . F i g u r e 6 . 1 i l l u s t r a t e s t h e i n f l u e n c e o f t h e v e r t i c a l g r i d s p a c i n g o n t h e c o r n t e m p e r a t u r e i n t h e b o t t o m , m i d d l e a n d t o p l a y e r s o f t h e b i n , a n d o n t h e a v e r a g e g r a i n t e m p e r a t u r e a t a t i m e s t e p o f 3 h o u r s . T h e s t e p s i z e i s 0 . 2 9 m , 0 . 5 2 m , 0 . 7 4 m , a n d 1 . 5 m f o r t h e 1 0 . 3 m h i g h b i n . O b v i o u s l y , a l a y e r t h i c k n e s s o f g r e a t e r t h a n 1 m p r e d i c t s t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e s a n d c o o l i n g t i m e s l e s s a c c u r a t e l y , e s p e c i a l l y i n t h e b o t t o m h a l f o f t h e p i l e . T h e p r o f i l e s o f t h e c u r v e s f o r t h e 0 . 2 9 m , 0 . 5 2 m , a n d 0 . 7 4 m n o d e s p a c i n g s a r e s i m i l a r . T h e p r e d i c t e d c o o l i n g t i m e f o r t h e 1 . 5 m l a y e r t h i c k n e s s i s 1 9 2 h o u r s c o m p a r e d t o 1 8 0 h o u r s f o r 0 . 7 4 m . H o w e v e r , t h e r e i s o n l y a d i f f e r e n c e o f 3 h o u r s b e t w e e n t h e c o o l i n g t i m e s p r e d i c t e d b y t h e 0 . 7 4 m a n d 0 . 5 2 m s t e p s i z e s i m u l a t i o n s . S i m i l a r o b s e r v a t i o n s a r e m a d e f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f w h e a t b u t t h e f i g u r e s a r e n o t d u p l i c a t e d h e r e . ] G [ T p o a 1 4 0 9 . e a A v e r a g e [ 0 ] u 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 B o ‘ N a 0 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 . e u M i d d l e [ C ] 1 1 4 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3 0 ‘ - A i r - 0 . 2 9 m - h - O fl m - - e a t - 0 . 7 4 m — h - 1 . 5 m a L E T 1 ' 0 1 ' 7 1 ' 3 1 ‘ 9 2 ' 0 2 ' 1 2 5 2 ' 3 1 1 9 9 0 F i g u r e 6 . 1 E f f e c t o f t h e v e r t i c a l g r i d s p a c i n g o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e c h i l l e d a e r a t i o n s i m u l a t i o n . 4 1 0 T h e r a d i a l g r i d s i z e s p a c i n g i s n o t c o n s i d e r e d s i n c e o n l y c h i l l e d a e r a t i o n i s e v a l u a t e d i n t e r m s o f o n e - d i m e n s i o n a l e q u i l i b r i u m h e a t a n d m a s s t r a n s f e r . F i g u r e 6 . 2 s h o w s t h e e f f e c t o f t h e t i m e s t e p s i z e o n t h e p r e d i c t e d t e m p e r a t u r e p r o f i l e s a n d c o o l i n g t i m e s a t a g r i d n o d e s p a c i n g o f 0 . 5 2 m . T h e s m a l l e s t t i m e s t e p o f 3 h o u r s c o r r e s p o n d s t o t h e i n t e r v a l o f t h e w e a t h e r d a t a u s e d i n t h e s i m u l a t i o n . T h e t h r e e a n d s i x h o u r t i m e s t e p s s h o w s i m i l a r p a t t e r n s , p a r t i c u l a r l y i n t h e m i d d l e a n d t o p l a y e r s o f t h e p i l e , a n d f o r t h e a v e r a g e t e m p e r a t u r e . T h e p r e d i c t e d c o o l i n g t i m e s a r e w i t h i n 9 h o u r s , i . e . 1 7 7 a n d 1 8 6 h o u r s , r e s p e c t i v e l y , c o m p a r e d t o 2 0 4 h o u r s f o r t h e 1 2 - h o u r t i m e s t e p . S i m i l a r o b s e r v a t i o n s a r e m a d e f o r t h e c h i l l i n g o f w h e a t b u t t h e f i g u r e s a r e n o t d u p l i c a t e d h e r e . F i g u r e 6 . 3 i l l u s t r a t e s t h e r e a s o n b e h i n d t h e p o o r e r p r e d i c t i o n f o r t h e 1 2 - h o u r t i m e s t e p . T h e a i r f l o w r a t e d u r i n g t h e f i r s t t w o c h i l l i n g d a y s i s u n d e r p r e d i c t e d b y a b o u t 7 0 0 n P / h , w h i c h h a s a s i g n i f i c a n t e f f e c t o n t h e l e n g t h o f t h e r e l a t i v e l y s h o r t c o o l - d o w n c y c l e . T h e u n d e r p r e d i c t i o n i s d u e t o t h e a s s u m p t i o n t h a t t h e a i r f l o w t h r o u g h t h e c h i l l e r i s c o n s t a n t f o r a g i v e n t i m e i n t e r v a l . A l s o , s o m e o f t h e v a r i a t i o n s i n t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r a n d t h e p o w e r c o n s u m p t i o n o f t h e c h i l l e r a r e n o t p r e d i c t e d a s a c c u r a t e l y a s t h e s m a l l e r t i m e s t e p s . [ ' a ] e P b o n y [ a ] « l ‘ I ‘ I ' V ' U I ' U ' Y ' e I - I [ o ] 0 v 0 1 - 9 9 ! " D I ' V ' I P ’ 4 1 1 - " - ' Y ‘ V ' U V ' U ' U ' V ' I ' U ' U ' I ' I ' V ' V ' U U ' fi " V Y V V ' V V Y T v Y ' T I Y ' V V [ 3 ] W M r 8 F i g u r e 6 . 2 E f f e c t o f t h e t i m e s t e p s i z e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e c h i l l e d a e r a t i o n s i m u l a t i o n . 4 1 2 1 0 0 ” - i ‘ l h 5 “ 7 0 - ; € ‘ u n C e . a E 5 ° - 3 “ h 3 % m i m m ” P e c a n : < 2 t e a m s . g a u n { E 1 2 1 a m : 1 o M q H 1 2 “ 3 E " O . 1 . : ” - 1 2 " ? 1 " h - W O — M - 3 1 ' r 1 I l I r l l 1 7 1 8 1 0 2 0 2 1 2 2 2 3 F i g u r e 6 . 3 E f f e c t o f t h e t i m e s t e p s i z e o n t h e a i r f l o w r a t e , p o w e r c o n s u m p t i o n , a n d b i n i n l e t r e l a t i v e h u m i d i t y p r e d i c t e d b y t h e g r a i n c h i l l e r s i m u l a t i o n . 4 1 3 B a s e d o n t h e a b o v e o b s e r v a t i o n s a v e r t i c a l g r i d s p a c i n g o f 0 . 7 4 m a n d a t i m e s t e p o f 3 h o u r s a r e u s e d i n t h e r e m a i n i n g c h i l l i n g s i m u l a t i o n s f o r c o r n a n d w h e a t . 6 . 1 . 2 S e a s o n a l I n f l u e n c e 6 . 1 . 2 . 1 F a l l C o o l - d o w n T h e s i m u l a t e d c o o l - d o w n o f a b i n o f c o r n i s c o m p a r e d i n F i g u r e 6 . 4 f o r t h e 1 9 8 8 t h r o u g h 1 9 9 0 s e a s o n s . T h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e s a n d t h e l e n g t h s o f t h e c o o l - d o w n c y c l e a r e o b v i o u s l y i n f l u e n c e d b y t h e y e a r - t o - y e a r v a r i a t i o n o f t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s . I n O c t o b e r o f 1 9 8 8 i t r e q u i r e s 1 9 5 h o u r s t o c h i l l t h e c o r n f r o m 1 7 ° C t o b e l o w 7 ° C ( i . e . r e s u l t i n g i n a c o o l i n g r a t e o f 1 . 2 P C / d a y ) , c o m p a r e d t o 1 8 0 h o u r s i n 1 9 9 0 ( i . e . 1 . 3 ° C / d a y ) , a n d 1 6 2 h o u r s i n 1 9 8 9 ( i . e . 1 . 5 P C / d a y ) . A s s o c i a t e d w i t h l o n g e r c o o l i n g t i m e s a r e h i g h e r e n e r g y c o s t s . I n a d d i t i o n , m a n a g i n g t h e c o o l - d o w n i s c r i t i c a l s i n c e t h e b i n s a r e f i l l e d i n r a p i d s e q u e n c e d u r i n g t h e f a l l h a r v e s t , a n d s u f f i c i e n t c o o l i n g c a p a c i t y h a s t o b e a v a i l a b l e t o k e e p u p w i t h t h e h a r v e s t r a t e . T h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e s i n d i c a t e e v a p o r a t i v e c o o l i n g e f f e c t s , i . e . t h e g r a i n t e m p e r a t u r e d r o p s b e l o w t h e i n l e t a i r t e m p e r a t u r e , i n t h e b o t t o m a n d m i d d l e l a y e r s d u r i n g e a c h s e a s o n . T h i s i n d i c a t e s s u f f i c i e n t r e h e a t i n g o f t h e b i n i n l e t a i r t o 0 u n n l i n e e 1 l o . h - a n j n l O A n n e ] C [ e r u t a r e p m e T ] C [ 1 1 1 1 1 1 e 1 r u l l t d o l a r e p m e T l l L l l l O O l l l 4 1 4 3 . e a n T e m p e r a t u r e [ C ] u 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 8 q 8 . e a 1 0 8 0 - ‘ q I I I a 1 7 1 8 1 O 2 9 2 1 2 2 8 . e ( I 1 0 0 0 I I I I I 1 0 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 a ; F i g u r e 6 . 4 S e a s o n a l i n f l u e n c e o n t h e t e m p e r a t u r e - - n fl d d b - - b a n a n a p r o f i l e p r e d i c t e d f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f c o r n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l — d o w n i n 1 9 8 8 , 1 9 8 9 a n d 1 9 9 0 . 4 1 5 r e m o v e m o i s t u r e f r o m t h e c o r n d u r i n g t h e c h i l l i n g o p e r a t i o n . T h e f i r s t t h r e e d a y s o f t h e 1 9 8 8 c o o l i n g c y c l e a r e m a r k e d b y h i g h a m b i e n t t e m p e r a t u r e s , w h i c h r e d u c e t h e a i r f l o w f r o m t h e c h i l l e r a n d l e n g t h e n t h e c o o l - d o w n t i m e i n t h e b i n ( s e e F i g u r e 6 . 5 ) . T h e c o o l i n g f r o n t r e q u i r e s t h r e e d a y s t o t r a v e l t h r o u g h t h e p i l e a n d r e a c h t h e t o p l a y e r . I n 1 9 8 9 c o o l i n g i s v e r y s l o w d u r i n g t h e f i r s t t w o d a y s w h e n t h e K K 1 4 0 i s t h r o t t l e d d u e t o h i g h a m b i e n t c o o l i n g l o a d s ( s e e F i g u r e 6 . 6 ) . T h e c o o l i n g f r o n t t a k e s a b o u t t w o d a y s t o r e a c h t h e t o p l a y e r . I n 1 9 9 0 t h e c o r n b i n c o o l s v e r y f a s t i n t h e e a r l y p a r t o f t h e c y c l e s i n c e t h e g r a i n c h i l l e r o p e r a t e s m o s t l y a t t h e m a x i m u m a i r f l o w r a t e d u r i n g t h e f i r s t 1 . 5 d a y s ( s e e F i g u r e 6 . 7 ) . T h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s o n t h e t h i r d d a y t h e r e b y s l o w i n g t h e p r o g r e s s o f t h e c o o l i n g f r o n t [ w h i c h r e a c h e s t h e t o p l a y e r a f t e r a b o u t 2 . 5 d a y s ] . T h e m a x i m u m r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r , w h i c h o c c u r s d u r i n g h i g h a m b i e n t t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y p e r i o d s , i s 8 0 % a t t h e 3 ° C c o l d - a i r s e t - p o i n t a n d 6 ° C r e h e a t e r s e t - p o i n t r e s u l t i n g i n a n e q u i l i b r i u m m o i s t u r e c o n t e n t ( E M C ) f o r t h e c o r n o f 1 7 . 8 % w . b . S i n c e t h i s v a l u e i s h i g h e r t h a n t h e i n i t i a l g r a i n m o i s t u r e c o n t e n t e s s e n t i a l l y n o m o i s t u r e r e d u c t i o n t a k e s p l a c e i n t h e b i n . T h e f i n a l a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t i n t h e c o r n b i n i s a b o u t 4 1 6 1 m a fi ‘ fl “ n d ? a n i 1 1 0 f w n - - “ I “ n I - a € 9 . . a a - § 1 1 1 - 1 0 ' , & 3 ‘ : h - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - C C - - - - E a - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - M . 2 0 - ' - e e H - d - _ 5 : — - e n t i e n t w w ‘ F ~ a n : E : 2 “ m 3 a . . . ? ’ m m : i 3 * a 1 M 1 _ _ u o i — e m 1 0 ‘ g 1 2 ' ; — - I 1 . I s I 1 o . a 4 - o I 5 3 : 1 ' 1 1 1 7 1 ' 1 1 1 e i n 2 1 2 ' 2 2 ' 3 ' 1 n : F i g u r e 6 . 5 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e c o r n b i n b e t w e e n O c t o b e r 1 5 a n d 2 3 , 1 9 8 8 . 4 1 7 1 0 0 ” c fi " * h — l 7 ° - ; « - ” C E . 0 . n - - - u h m u 2 0 — « I I I - I n t & E ” m . g 1 8 - 1 0 - e . - - - . . . . . . . , p — 0 - - H 4 — a n t i - a t a n o n . F ~ « m : < . - g g a ; “ a 1 m m ‘ - - 3 : o — m . - 1 . I ‘ Z ‘ M S : T ' — q . d f 1 a 4 . ‘ 1 0 “ T F i g u r e 6 . 6 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e c o r n b i n b e t w e e n O c t o b e r 1 5 a n d 2 1 , 1 9 8 9 . 4 1 8 1 0 0 ” I n . . - ' 0 ' . . . . . . . . . . . I ' - - - - - - E 1 0 v ' \ ' u \ ' 0 n - \ - - \ l 5 0 - ! : 1 : 4 0 - m . - - “ I N 1 0 — a n t i - a t S E ” m . g . . . 8 1 0 - E 5 ‘ - - m r — 0 - - m 4 — O M 5 0 0 0 ‘ - a m : < . — 3 t £ : u n - u — a I — l : n . m m 1 g u ! : 1 m ? _ _ S . P . O ‘ — c m ! 1 0 ‘ $ 1 2 . ] - — I 2 ' " a 4 i 0 ‘ I I I I I I I I I I a t 1 0 1 7 1 . 1 . & 2 1 2 1 2 . 3 I ! ” F i g u r e 6 . 7 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e c o r n b i n b e t w e e n O c t o b e r 1 5 a n d 2 2 , 1 9 9 0 . 4 1 9 1 6 . 2 % w . b . a t t h e e n d o f e a c h o f t h e c h i l l i n g p e r i o d s . T h e p o w e r c o n s u m p t i o n i s 2 , 2 9 6 k W h i n 1 9 8 8 , 1 , 8 4 2 k W h i n . 1 9 8 9 , a n d 2 , 1 5 7 k W h i n 1 9 9 0 r e s u l t i n g i n e n e r g y e f f i c i e n c i e s o f 1 9 . 7 W / t o n n e o f c o r n , 1 9 . 0 W / t o n n e , a n d 2 0 . 1 W / t o n n e d u r i n g t h e t h r e e s e a s o n s , r e s p e c t i v e l y . 6 . 1 . 2 . 2 S u m m e r C o o l - d o w n F i g u r e 6 . 8 c o m p a r e s t h e s i m u l a t e d c h i l l i n g o f w h e a t d u r i n g t h e f i r s t w e e k o f J u l y i n 1 9 8 8 , 1 9 8 9 , 1 9 9 0 a n d 1 9 9 1 . G i v e n t h e s a m e g r a i n c o n d i t i o n s , b i n d i m e n s i o n s , a n d c h i l l e r t e m p e r a t u r e s e t t i n g s t h e c o o l i n g t i m e s i n t h e d i f f e r e n t y e a r s v a r y b y a s m u c h a s 3 d a y s . T h e f a s t e s t a n d s l o w e s t c o o l i n g t i m e s a r e p r e d i c t e d i n b a c k - t o - b a c k y e a r s . I n 1 9 8 8 c o o l i n g i s c o m p l e t e d i n 2 0 7 h o u r s , a n d i n 1 9 8 9 i n 2 7 0 h o u r s , c o m p a r e d t o 2 2 5 h o u r s i n 1 9 9 0 a n d 2 5 8 h o u r s i n 1 9 9 1 . T h e ' c o r r e c t m a n a g e m e n t o f t h e c o o l - d o w n o f m u l t i p l e b i n s d u r i n g t h e h a r v e s t s e a s o n i s c r i t i c a l w h e n t h e c o o l i n g t i m e o f a s i n g l e b i n i n c r e a s e s s i g n i f i c a n t l y f r o m o n e y e a r t o t h e n e x t . T h e g r a i n t e m p e r a t u r e p r o f i l e s i n t h e w h e a t b i n a r e s i m i l a r . T h e c o o l i n g f r o n t r e a c h e s t h e t o p l a y e r i n t h e b i n a f t e r o n e d a y i n 1 9 8 8 , 1 . 5 d a y s i n 1 9 8 9 , o n e d a y i n 1 9 9 0 , a n d a b o u t 4 2 0 1 - 1 0 1 ' 1 1 2 1 : 1 1 0 1 ' 1 1 ' : 7 : 1 F i g u r e 6 . 8 1 0 0 0 S e a s o n a l i n f l u e n c e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e p r e d i c t e d f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n o f w h e a t d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n i n 1 9 8 8 , 1 9 8 9 , 1 9 9 0 a n d 1 9 9 1 . 4 2 1 t w o d a y s i n 1 9 9 1 . I n 1 9 9 0 t h e t o p l a y e r i n t h e b i n s h o w s a l o w c o o l i n g r a t e o n J u l y 5 t h r o u g h 7 , a n d i n 1 9 9 1 o n J u l y 6 t h r o u g h 8 . T h e d a i l y t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n s o f 1 . 7 m C / d a y , 1 . 3 ° C / d a y , 1 . 6 ° C / d a y , a n d 1 . 4 ° C / d a y a r e h i g h e r f o r w h e a t c h i l l i n g t h a n f o r t h e c o r n c h i l l i n g . D e s p i t e t h e d i f f e r e n t c o o l i n g t i m e s t h e f i n a l a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e w h e a t i s t h e s a m e e a c h y e a r , i . e . 1 3 . 3 % w e t b a s i s . A l o o k a t t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s d u r i n g e a c h s e a s o n r e v e a l s t h e r e a s o n f o r t h e d i f f e r e n c e i n c o o l i n g t i m e s . B o t h i n 1 9 8 8 a n d 1 9 9 0 t h e f i r s t 2 t o 3 d a y s a r e c o o l w i t h n i g h t t e m p e r a t u r e s d r o p p i n g t o 5 % : ( s e e F i g u r e s 6 . 9 a n d 6 . 1 1 , r e s p e c t i v e l y ) . T h i s a l l o w s t h e c h i l l e r t o o p e r a t e n e a r m a x i m u m a i r f l o w d u r i n g t h o s e p e r i o d s . I n 1 9 8 9 a n d 1 9 9 1 t h e a v e r a g e a i r f l o w r a t e i s l o w e r d u r i n g t h e i n i t i a l f i r s t d a y s o f t h e c o o l - d o w n c y c l e , w h i c h r e s u l t s i n o v e r a l l l o n g e r c o o l i n g t i m e s ( s e e F i g u r e s 6 . 1 0 a n d 6 . 1 2 , r e s p e c t i v e l y ) . A d d i t i o n a l l y , t h e b i n i n l e t r e l a t i v e h u m i d i t y d u r i n g t h e f i r s t f o u r d a y s i n t h e 1 9 8 8 c o o l - d o w n c y c l e r a n g e s b e t w e e n 4 5 % a n d 7 5 % . T h u s , e v a p o r a t i v e c o o l i n g a i d s i n d e c r e a s i n g t h e c o o l - d o w n t i m e . I n 1 9 8 9 t h r o u g h 1 9 9 1 t h e i n l e t r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r r e m a i n s c o n s t a n t a t 7 5 % d u r i n g t h e e n t i r e c h i l l i n g c y c l e ( e x c e p t f o r a b r i e f p e r i o d o n 7 / 6 / 1 9 9 0 ) . T h e p r e d i c t e d p o w e r c o n s u m p t i o n i s 2 , 6 3 2 k W h i n 1 9 8 8 , 3 , 5 1 7 4 2 2 1 U N fi ' O H 7 0 - . - - - - - - - - - - a “ ‘ 1 ‘ J h g \ ‘ \ ‘ ' I o - n ' { , x 0 ' m . - - “ a l l ! ! ! a . , — « t h a t " 3 ‘ 2 . s o - 2 1 5 ' é 1 ' ” 3 ‘ ” . 5 1 0 - _ _ _ _ _ f _ _ _ _ _ _ _ _ _ « m u m : ' - 5 1 - M o ; — M n o u n 4 3 “ . 3 H 1 I E . 5 . 3 . ” ' 1 g 3 1 n n f 1 m ? - _ u . o - — c h l o - 1 . 4 1 ~ — I E ' 1 4 . ‘ O F i g u r e 6 . 9 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e w h e a t b i n b e t w e e n J u l y 1 a n d 9 , 1 9 8 8 . 4 2 3 1 n n fi ' fl “ m 3 ? . 9 ' " " ' " " ' " ' " ' ' ° " ' 1 ' ' " 3 ’ ° a n - - H I M m ' - — o d * d . : g ; & “ ‘ u 2 g e n 1 5 _ _ _ _ _ - - é ‘ " . . . . . . . . . . . . . . . . . . n m u m r 3 a - u fl q t 0 - M m : H “ . 3 E i g h u n 3 1 1 fi fl 3 5 1 ~ I a “ ? W i 1 W 0 “ : - - u . o - - a m n 1 . . “ g m w a l fl fl F i g u r e 6 . 1 0 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e w h e a t b i n b e t w e e n J u l y 1 a n d 1 2 , 1 9 8 9 . 4 2 4 1 n ? n i n “ 7 0 ' . . - - - - - - - - - - - - - - - - - g » ‘ E ” — £ « - a . - - “ I ' M 1 0 — c n I I I - n t a E ” 2 2 5 £ 2 0 u 3 1 0 E " M g a - « H u t 0 — o u fl l n l a n y F 1 ‘ w m { H t 8 1 n m l — J h — l ’ d : n m g a : 1 0 0 0 - : _ _ S . P . o < — a m v F i g u r e 6 . 1 1 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e w h e a t b i n b e t w e e n J u l y 1 a n d 1 0 , 1 9 9 0 . 4 2 5 - - “ 1 1 1 1 M — M - - ” o — o m F i g u r e 6 . 1 2 S i m u l a t e d p e r f o r m a n c e o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e w h e a t b i n b e t w e e n J u l y 1 a n d 1 1 , 1 9 9 1 . 4 2 6 k W h i n 1 9 8 9 , 2 , 8 5 4 k W h i n 1 9 9 0 , a n d 3 , 3 3 5 k W h i n 1 9 9 1 . T h i s r e s u l t s i n e n e r g y e f f i c i e n c i e s f o r t h e c h i l l i n g c y c l e s o f 2 2 . 0 W / t o n n e o f w h e a t , 2 2 . 5 W / t o n n e , 2 1 . 9 W / t o n n e , a n d 2 2 . 2 W / t o n n e f o r t h e f o u r s e a s o n s , r e s p e c t i v e l y . T h e 1 9 9 0 s u m m e r a n d f a l l s e a s o n s a r e c h o s e n a s r e p r e s e n t a t i v e s e a s o n s i n t h e r e m a i n i n g a n a l y s i s o f t h e c r i t i c a l c h i l l i n g p a r a m e t e r s . 6 . 1 . 3 I n i t i a l C r o p C o n d i t i o n s I n t h e e v a l u a t i o n o f t h e i n i t i a l c r o p c o n d i t i o n s , s i m i l a r o b s e r v a t i o n s a r e m a d e f o r t h e c h i l l i n g o f w h e a t a n d c o r n . T h u s , o n l y t h e r e s u l t s f o r c o r n c h i l l i n g a r e p r e s e n t e d h e r e . 6 . 1 . 3 . 1 T e m p e r a t u r e T h e i n f l u e n c e o f t h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e o n t h e c h i l l i n g o f c o r n i s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 6 . 1 3 . T h e c o o l i n g t i m e i s 1 7 1 h o u r s a t 1 2 ° C ( i . e . 0 . 7 ° C / d a y ) , 1 8 0 h o u r s a t 1 7 ° C ( 1 . 3 ° C / d a y ) , a n d 1 9 2 h o u r s a t 2 8 ° C ( 2 . 6 ° C / d a y ) , r e s p e c t i v e l y . F o r t h e s a m e i n l e t a i r t e m p e r a t u r e , r e l a t i v e h u m i d i t y , a n d f l o w r a t e t h e h i g h e s t c o o l i n g r a t e i s a c h i e v e d w h e n t h e g r a i n i s i n i t i a l l y a t t h e h i g h e s t t e m p e r a t u r e . I n t h e ] C [ e g a " r n e " v o A o n 8 8 ] 0 8 [ p ‘ - o o T " o l n o 8 8 ] C [ e l d d i M ] 0 [ m o t t o B 4 2 7 I n l n l n l n n l n n e n l n n n n l n n n n u . n u l d a t a . I l I I I I V l l l l l l l l l l l I I ' I I I I I I I I I I ' I ‘ 8 I . . o ‘ 3 A — _ — " - ‘ ‘ 3 8 8 c o n 1 : F i g u r e 6 . 1 3 S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 2 8 b o t t o m l a y e r t h e e f f e c t o f t h e h i g h e r i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e d i s s i p a t e s w i t h i n o n e d a y o f c h i l l i n g . T h e c o o l i n g f r o n t m o v e s t h r o u g h t h e p i l e w i t h t h e h i g h e r i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e w i t h i n o n e d a y , i n t h e 1 7 m C c a s e i n t w o d a y s , a n d i n t h e 1 2 ° C c a s e i n t h r e e d a y s . T h e c o o l i n g r a t e i s h i g h e s t d u r i n g t h e i n i t i a l p h a s e o f h i g h a i r f l o w f r o m t h e c h i l l e r ( s e e F i g u r e 6 . 7 ) . T h e t h r o t t l i n g o f t h e a i r f l o w o n t h e t h i r d d a y i s r e f l e c t e d i n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e s a s a s l o w i n g o f t h e c o o l i n g f r o n t . T h e o v e r a l l m o i s t u r e r e m o v a l d u r i n g c h i l l i n g i s s m a l l c o m p a r e d t o t h e u s u a l d r y i n g o p e r a t i o n s . T h e f i n a l a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e c o r n i n i t i a l l y a t 2 8 ° C i s 1 5 . 7 % w . b . , a t 1 7 ° C i s 1 6 . 2 % w . b . , a n d ' a t 1 2 ° C i s 1 6 . 3 % w . b . ( s e e F i g u r e 6 . 1 4 ) . L i m i t e d m o i s t u r e r e m o v a l d u r i n g c h i l l e d a e r a t i o n o f g r a i n h a s b e e n o b s e r v e d i n m a n y f i e l d t e s t s r e p o r t e d i n t h e l i t e r a t u r e ( B u r r e l l a n d L a u n d o n 1 9 6 7 , K o m b a e t a l . 1 9 8 7 , S k r i e g a n 1 9 8 9 a ) . T h e s i m u l a t i o n s c o n f i r m t h e s e o b s e r v a t i o n s . A t h i g h e r t e m p e r a t u r e s t h e g r a i n i n t h e b i n r e m a i n s a t h i g h e r l e v e l s f o r a l o n g e r p e r i o d o f t i m e a n d t h u s a h i g h e r m o i s t u r e r e m o v a l f r o m t h e g r a i n i s a c h i e v e d d u e t o a p r o n o u n c e d e v a p o r a t i v e c o o l i n g e f f e c t . T h e m o i s t u r e r e m o v a l i n t h e t o p l a y e r s i s h i g h e r t h a n i n t h e b o t t o m l a y e r s . T h e e q u i l i b r i u m m o i s t u r e c o n t e n t ( E M C ) o f t h e i n l e t c h i l l i n g a i r ] t n I L I I I I I I I I I I I I i 1 I I [ 8 I p o T 4 2 9 n o . 1 8 . 0 - i u s e \ l ' R / I “ : I ” : 1 4 . 0 - j u n ‘ 1 7 . 0 a m [ m ¢ ] A v e r a g e [ % w b ] B o t t o m [ 2 % ) ] F i g u r e 6 . 1 4 S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 3 0 i s a t 1 7 . 8 % w . b . f o r m o s t o f t h e c o o l i n g c y c l e ( e x c e p t f o r a 2 - d a y p e r i o d b e t w e e n 1 0 / 1 8 a n d 1 0 / 2 1 ) , w h i c h r e s u l t s i n p a r t i a l r e a b s o r p t i o n o f m o i s t u r e i n t h e c o o l e d b o t t o m l a y e r s w h i l e t h e c o o l i n g u p p e r l a y e r s s t i l l l o o s e m o i s t u r e . T h e h i g h e r i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e r e q u i r e s a l o n g e r c o o l i n g t i m e , a n d t h u s a h i g h e r p o w e r c o n s u m p t i o n . H o w e v e r , d u e t o t h e h i g h e r c o o l i n g r a t e t h e e n e r g y e f f i c i e n c y d o e s n o t c h a n g e , i . e . 2 0 . 0 W / t o n n e o f c o r n , w h i c h i s t h e s a m e a s f o r t h e 1 7 ° C a n d 1 2 ° C c a s e s . 6 . 1 . 3 . 2 M o i s t u r e C o n t e n t W e t g r a i n c h i l l s f a s t e r t h a n d r y g r a i n . C o r n i n i t i a l l y a t 1 8 . 5 % w . b . c o o l s i n 1 7 1 h o u r s c o m p a r e d t o 1 8 0 h o u r s f o r 1 6 . 5 % w . b . c o r n ( s e e F i g u r e 6 . 1 5 ) . I t r e q u i r e s 3 2 4 h o u r s f o r t h e 1 4 . 5 % w . b . c o r n ( t h e f u l l e x t e n t i s n o t s h o w n ) . S i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s i n c h i l l i n g t i m e s f o r t h e s a m e g r a i n t y p e a t d i f f e r e n t m o i s t u r e c o n t e n t s i s i m p o r t a n t t o c o n s i d e r i n g r a i n s t o r a g e m a n a g e m e n t . A l i m i t i n g c o n d i t i o n e x i s t s , w h i c h d e l a y s t h e c o m p l e t i o n o f c o o l i n g t h e d r i e r c o r n . T h i s c o n d i t i o n i s i n p a r t d u e t o t h e h i g h E M C - v a l u e o f 1 7 . 8 % w . b . t h a t e x i s t s d u r i n g m u c h o f t h e c h i l l i n g p e r i o d ( s e e F i g u r e 6 . 1 4 ) . A t t h e b i n i n l e t t h e a i r c o n d i t i o n s c a u s e m o i s t u r e a b s o r p t i o n i n t h e g r a i n i n t h e b o t t o m l a y e r s , p a r t i c u l a r l y ] 0 [ : 1 1 1 4 e 1 g 1 ‘ O a r e v A I A A I O A A ‘ L ] C [ p o T A A l L l A ‘ l ‘ l l l l l l j u A A I I A I A A A A I U ] C [ m o d O t t A o A B I A A I L ~ ‘ = - ; — : O ; . - - — - fl “ “ ‘ I I C ‘ - - 1 I 4 R & W M ” 4 3 1 ‘ I D a O i o A l ‘ l l l l l l ‘ l l j l l l I A ‘ I I ‘ O F i g u r e 6 . 1 5 S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e i n i t i a l m o i s t u r e c o n t e n t o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 3 2 f o r t h e c o r n i n i t i a l l y a t 1 4 . 5 % m o i s t u r e . T h e e n e r g y l o s t b y t h e a i r d u e t o m o i s t u r e a b s o r p t i o n b y t h e g r a i n r e d u c e s t h e e v a p o r a t i v e c o o l i n g e f f e c t o f t h e a i r i n t h e u p p e r l a y e r s o f t h e b i n . T h e o b s e r v a t i o n o f e x t e n d e d c o o l i n g t i m e s f o r d r y g r a i n a n d r e w e t t i n g o f t h e g r a i n n e a r t h e i n l e t d u c t h a s b e e n r e p o r t e d r e p e a t e d l y i n t h e g r a i n c h i l l i n g l i t e r a t u r e ( N a v a r r o e t a l . 1 9 7 3 a , H u n t e r a n d T a y l o r 1 9 8 0 , S u t h e r l a n d 1 9 8 6 ) . T h i s p h e n o m e n o n i s c a u s e d b y c e r t a i n c o m b i n a t i o n s o f t h e i n i t i a l g r a i n a n d a i r i n l e t c o n d i t i o n s , a n d w i l l b e e x p l o r e d i n m o r e d e t a i l i n t h e n e x t s e c t i o n . 6 . 1 . 4 I n l e t A i r C o n d i t i o n s I n t h e p r a c t i c a l o p e r a t i o n o f t h e g r a i n c h i l l i n g u n i t t h e i n l e t a i r c o n d i t i o n s , i . e . t e m p e r a t u r e , r e l a t i v e h u m i d i t y , a n d a i r f l o w r a t e , i n t o t h e b i n a r e c o n t r o l l e d b y a d j u s t i n g t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s . A n a d j u s t m e n t o f o n e ( o r b o t h ) o f t h e s e t - p o i n t s c a u s e s a c h a n g e i n a t l e a s t t w o ( o r a l l t h r e e ) o f t h e a i r c o n d i t i o n s a t t h e o u t l e t o f t h e c h i l l e r . T h e i n d i v i d u a l e f f e c t s c a n n o t b e s t u d i e d s e p a r a t e l y i n a f i e l d a p p l i c a t i o n . H o w e v e r , w i t h t h e s i m u l a t i o n m o d e l t h e i n d i v i d u a l e f f e c t s o f t h e t h r e e p a r a m e t e r s c a n b e d i s t i n g u i s h e d . S i n c e s i m i l a r o b s e r v a t i o n s 4 3 3 a r e m a d e i n w h e a t a n d c o r n o n l y t h e c o r n r e s u l t s a r e p r e s e n t e d h e r e . 6 . 1 . 4 . 1 R e l a t i v e H u m i d i t y T o e v a l u a t e t h e e f f e c t o f t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o n t h e c o o l i n g o f t h e g r a i n t h e s i m u l a t e d c h i l l i n g a i r i s d e h u m i d i f i e d a t t h e b i n i n l e t b y 1 5 % a n d 3 0 % , r e s p e c t i v e l y ( s e e F i g u r e 6 . 1 6 ) . T h e s a m e i n l e t a i r t e m p e r a t u r e a n d a i r f l o w r a t e a r e m a i n t a i n e d . L o w e r i n g t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c h i l l i n g a i r b y 1 5 p e r c e n t a g e p o i n t s d e c r e a s e s t h e c o o l i n g t i m e o f t h e 1 6 . 5 % w . b . m o i s t u r e c o r n f r o m 1 8 0 h o u r s t o 1 6 5 h o u r s ; a n d l o w e r i n g t h e r e l a t i v e h u m i d i t y b y 3 0 p e r c e n t a g e p o i n t s d e c r e a s e s t h e c o o l i n g t i m e t o 1 5 0 h o u r s . E v a p o r a t i v e c o o l i n g i s o b s e r v e d i n t h e b o t t o m l a y e r s o f t h e b i n f o r e a c h i n l e t c o n d i t i o n . T h e t r a v e l s p e e d o f t h e c o o l i n g f r o n t t o t h e t o p l a y e r i s u n a f f e c t e d . F i g u r e 6 . 1 7 s h o w s t h e e f f e c t o f d e h u m i d i f y i n g t h e r e l a t i v e I h u m i d i t y o f t h e c h i l l i n g a i r . A r e d u c t i o n o f 1 5 % l o w e r s t h e b i n i n l e t c o n d i t i o n t o a m a x i m u m o f 6 5 % , a n d a t 3 0 % l e s s h u m i d i t y t o a m a x i m u m o f 5 1 % . T h e m i n i m u m r e l a t i v e h u m i d i t y i s r e a c h e d o n 1 0 / 2 0 / 1 9 9 0 , a n d i s l o w e r e d f r o m 5 6 % t o 4 1 % a n d 2 6 % , r e s p e c t i v e l y , w h i c h i n c r e a s e s t h e d r y i n g e f f e c t o f t h e c o l d a i r s i g n i f i c a n t l y . T h e e f f e c t o f t h e r e l a t i v e h u m i d i t y D ' Y Y ' I ' V ' V O ' V ' T Y n ' V " V ' U ' I V V ' V ' V V Y Y V ' I ' I ' V ' V I ' [ a ] d o ; p I I [ 0 ] 0 w 0 1 9 9 V 1 1 1 ' V G ' 0 a V V Y ' V ' V Y b O I l ' I ' w Y O m w a Q 0 ' I Y ‘ T V I ‘ I ’ V ' T 4 3 4 M I D - 0 ‘ - - M - - 1 “ — W . - - m [ a ] e b o a e a v ' 7 O F i g u r e 6 . 1 6 S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . A L J A I A A A A . l j l l ] : l 1 [ y t i d i m u H l l l l l A 8 4 3 5 1 o o w - i . 4 3 - u m u - - w 1 ” 1 - “ I ‘ D - 1 3 ; - - A n g - - a u 2 ° . — o u fl e m l T I I l T I g 5 1 1 1 7 1 a 1 9 2 0 2 1 2 2 2 : 1 a » F i g u r e 6 . 1 7 S i m u l a t e d e f f e c t o f r e d u c i n g _ t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r b y a c o n s t a n t a m o u n t d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n o f t h e c o r n b i n . 4 3 6 i s o b v i o u s o n t h e l o w e r g r a i n l a y e r s i n t h e 1 4 . 5 % w . b . m o i s t u r e c o r n ( s e e F i g u r e 6 . 1 8 ) . W i t h o u t l o w e r i n g t h e r e l a t i v e h u m i d i t y t h e m o i s t u r e c o n t e n t i n c r e a s e s t o w a r d s t h e e q u i l i b r i u m c o n d i t i o n o f 1 7 . 8 % w . b . , a n d t h e c o o l i n g t i m e i s i n c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y ( t h e f u l l e x t e n t o f t h e c y c l e i s n o t s h o w n ) . R e d u c i n g t h e r e l a t i v e h u m i d i t y b y 1 5 % m a i n t a i n s t h e m o i s t u r e c o n t e n t i n t h e b o t t o m o f t h e b i n a t a b o u t t h e i n i t i a l m o i s t u r e l e v e l ( e x c e p t f o r a b r i e f d r y i n g p e r i o d d u r i n g t h e l o w r e l a t i v e h u m i d i t y o n 1 0 / 2 0 ) , b u t r e d u c e s t h e c o o l i n g t i m e f r o m 3 2 4 h o u r s t o 1 7 7 h o u r s . A t a r e d u c t i o n i n t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f 3 0 % t h e c o o l i n g t i m e r e d u c e s t o 1 6 2 h o u r s . T h e b o t t o m c o r n l a y e r s l o o s e u p t o 1 . 0 p e r c e n t a g e p o i n t s o f m o i s t u r e i n t h e 3 0 % - c a s e . H o w e v e r , t h e a v e r a g e m o i s t u r e i n t h e p i l e d e c r e a s e s b y o n l y 0 . 4 p o i n t s . N o m o i s t u r e r e d u c t i o n i s o b s e r v e d i n t h e t o p l a y e r s u n t i l t h e f o u r t h c h i l l i n g d a y . T h e f i n a l m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e g r a i n i n t h e t o p l a y e r i s a b o u t t h e s a m e i n e a c h r e l a t i v e h u m i d i t y c a s e . T h i s i n d i c a t e s t h a t t h e a i r i s n e a r s a t u r a t i o n w h e n i t i s e x h a u s t e d f r o m t h e t o p o f t h e g r a i n p i l e . T h u s , d r y g r a i n c a n b e c h i l l e d w i t h i n s i m i l a r t i m e p e r i o d s a s h i g h e r m o i s t u r e g r a i n s i f t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c h i l l i n g a i r i s s u f f i c i e n t l y l o w . ] a w [ p o T ] b w % [ e g a r e v A 4 3 7 1 6 . 0 1 4 . 0 - 1 3 . 9 1 5 . 0 1 3 . 9 1 5 . 9 H 1 ’ 1 I n . H g I 4 . ° " 1 : a - n e g - ~ 0 3 - - m - - 1 & ‘ 3 0 — m u - m r I l I r r 1 1 1 1 $ 1 , 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 1 0 9 0 F i g u r e 6 . 1 8 S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e i n t h e c o r n b i n i n i t i a l l y a t 1 4 . 5 % w . b . d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 3 8 6 . 1 . 4 . 2 T e m p e r a t u r e T h e e f f e c t o f t h e b i n i n l e t a i r t e m p e r a t u r e i s e v a l u a t e d b y a d j u s t i n g i t s s i m u l a t e d v a l u e w h i l e m a i n t a i n i n g t h e s a m e r e l a t i v e h u m i d i t y a n d a i r f l o w r a t e i n t o t h e b i n . T h e d e s i r e d g r a i n t e m p e r a t u r e i s w i t h i n 1 ° C o f t h e i n l e t a i r t e m p e r a t u r e . A t a n i n l e t t e m p e r a t u r e o f 3 ° C t h e g r a i n c o o l s f r o m 1 7 ° C t o 4 ° C i n 1 9 8 h o u r s a t a c o o l i n g r a t e o f 1 . 6 ° C / d a y ( s e e F i g u r e 6 . 1 9 ) . A t 6 9 3 , t h e c o o l i n g t i m e i s 1 8 0 h o u r s t o r e a c h a f i n a l t e m p e r a t u r e o f 7 ° C ( i . e . 1 . 3 ° C / d a y ) . A t 9 ° C t h e c o o l i n g t i m e i s 1 6 2 h o u r s t o c o o l t o 1 0 ° C ( i . e . 1 . 0 ° C / d a y ) , a n d a t 1 2 ° C i t t a k e s 1 4 1 h o u r s t o c o o l t o 1 3 ° C ( i . e . 0 . 7 m C / d a y ) . T h e e v a p o r a t i v e c o o l i n g e f f e c t i s e v i d e n t i n t h e b o t t o m l a y e r f o r e a c h o f t h e i n l e t a i r t e m p e r a t u r e s i n v e s t i g a t e d . T h e c o o l i n g f r o n t r e a c h e s t h e t o p l a y e r i n a b o u t t h e s a m e a m o u n t o f t i m e f o r e a c h c a s e . T h e e f f e c t o n t h e m o i s t u r e p r o f i l e i s n o t l a r g e ; t h e a v e r a g e m o i s t u r e r e m o v a l r a n g e s f r o m 0 . 1 t o 0 . 2 5 p o i n t s ( s e e F i g u r e 6 . 2 0 ) . F o r e a c h o f t h e i n l e t a i r c o n d i t i o n s s o m e m o i s t u r e r e a b s o r p t i o n o c c u r s i n t h e l o w e r l a y e r s o f t h e g r a i n p i l e a f t e r a d e c r e a s e d u r i n g t h e f i r s t t w o d a y s o f t h e c o o l i n g c y c l e . L o w e r r e l a t i v e h u m i d i t i e s o f t h e c h i l l i n g a i r o n t h e f i f t h d a y d i s s i p a t e t h e m o i s t u r e a b s o r p t i o n i n t h e b o t t o m o f Y V T V ' V V Y V ' O - [ 3 1 0 v O ‘ 6 - m m V V ' I ' : I ) V ' V I ’ o I I - ! ' [ a ] 1 m v o - o I - ) [ 9 ] 0 o O 1 - 9 V I V T I V V ' I ' V V ' I V V I V ' T V V I ' I 9 I 1 1 1 V I D I V V ' V ' U ' V e I [ ' - ) a ] 1 1 o O V I V V 1 - ' 0 U 1 1 0 V T 9 I T ! ‘ W T Y O 4 3 9 A T , - + 3 c - - A T . - t m - m - + w - m - - x ‘ ~ - “ - - ‘ ~ - - ~ . o ‘ - ~ ‘ Q . - - - - - - - - - - - - ~ F i g u r e 6 . 1 9 S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e b i n i n l e t a i r 1 n t e m p e r a t u r e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e t i a l c o o l - d o w n . i n i t h e c o r n b i n d u r i n g t h e ] b w % [ ? p a T ] b w % [ e 3 b l g a r e v A 4 4 0 1 7 . 0 . . . . ~ - - . _ . - — - - - - 1 5 . 0 1 7 . 0 1 H D ’ R t — J E 3 1 — A T . I + c c 8 1 - A T . I + 3 c 1 - - A T . - t W I I I I & I ’ 1 8 1 7 1 8 1 ' 9 2 ' 0 2 1 1 2 ' 2 2 1 3 l 1 0 9 0 F i g u r e 6 . 2 0 S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e b i n i n l e t a i r t e m p e r a t u r e o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 4 1 t h e p i l e . T h e c o o l i n g r a t e s o b s e r v e d b y c h a n g i n g t h e i n l e t a i r t e m p e r a t u r e c a n b e c o m p a r e d t o t h e c o o l i n g r a t e s o b s e r v e d b y i n c r e a s i n g t h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e ( s e e F i g u r e 6 . 1 3 ) . I n b o t h s i t u a t i o n s t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r f r o m t h e c h i l l e r h a s t h e s a m e p a t t e r n . T a b l e 6 . 2 s u m m a r i z e s t h e c o o l i n g r a t e s . T h e y a r e r e l a t e d t o t h e f i n a l g r a i n t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n a n d a r e i n d e p e n d e n t o f t h e i n i t i a l a n d f i n a l g r a i n t e m p e r a t u r e s ( i f t h e r e l a t i v e h u m i d i t y p r o f i l e o f t h e c h i l l i n g a i r a r e t h e s a m e ) . L a r g e c o o l i n g r a t e s o f t h e g r a i n c o r r e s p o n d t o l a r g e t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n s i n t h e g r a i n p i l e d u e t o c h i l l i n g . T a b l e 6 . 2 I n i t i a l a n d f i n a l g r a i n t e m p e r a t u r e s , o v e r a l l t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n , a n d c o o l i n g r a t e s f o r t h e i n l e t a i r a n d i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e c o n d i t i o n s . I n i t i a l G r a i n F i n a l G r a i n R e d u c t i o n C o o l i n g R a t e T e m p e r a t u r e T e m p e r a t u r e [ F C ] [ F C / d a y ] [ ° C ] [ ° C ] 1 2 8 7 2 1 2 . 6 2 3 ‘ 7 1 6 2 . 1 1 7 4 1 3 1 . 6 1 7 7 1 0 1 . 3 1 7 1 0 7 1 2 7 5 1 7 . 1 3 4 0 . 7 I T n o t s h o w n i n F i g u r e 6 . 1 3 4 4 2 6 . 1 . 4 . 3 A i r f l o w R a t e D o u b l i n g t h e a i r f l o w r a t e i n t o t h e g r a i n b i n d o e s n o t c u t t h e c o o l i n g t i m e i n h a l f ( s e e F i g u r e 6 . 2 1 ) , b u t r e d u c e s i t b y 3 8 % , i . e . f r o m 1 8 0 h o u r t o 1 1 1 h o u r s . I f t w o i d e n t i c a l g r a i n c h i l l e r s w e r e c o n n e c t e d t o t h e s a m e b i n a n d o p e r a t e d i n p a r a l l e l , t h e a i r f l o w r a t e t h r o u g h t h e g r a i n w o u l d b e l e s s t h a n d o u b l e s i n c e t h e o p e r a t i n g p o i n t o f t h e b i n - c h i l l e r s y s t e m c h a n g e s n o n - l i n e a r l y . T h e t o t a l e n e r g y c o n s u m p t i o n w o u l d i n c r e a s e b y m o r e t h a n 2 2 % , i . e . f r o m 2 , 1 5 7 k W h u s e d o v e r 1 8 0 h o u r s f o r o n e u n i t t o m o r e t h a n 2 , 6 4 0 k W h ( t w o t i m e s 1 , 3 2 0 k W h ) f o r t w o u n i t s o p e r a t i n g m o r e t h a n 1 1 1 h o u r s e a c h . T h u s , i t i s m o r e e c o n o m i c a l t o o p e r a t e e a c h u n i t o n a s i n g l e b i n , a s l o n g a s s h o r t e r c o o l i n g t i m e s a r e n o t n e e d e d t o a r r e s t g r a i n h e a t i n g o r i n s e c t i n f e s t a t i o n . H a l v i n g t h e a i r f l o w r a t e t h r o u g h t h e g r a i n i n c r e a s e s t h e c o o l i n g t i m e b y 8 2 % f r o m 1 8 0 h o u r s t o 3 2 7 h o u r s ( t h e f u l l e x t e n t o f w h i c h i s n o t s h o w n ) . I f o n e c h i l l e r w a s c o n n e c t e d t o t w o i d e n t i c a l b i n s , t h e a i r f l o w r a t e t h r o u g h t h e g r a i n w o u l d b e m o r e t h a n h a l f [ s i n c e t h e s y s t e m c u r v e i s n o n - l i n e a r ] . T h e t o t a l e n e r g y c o n s u m p t i o n w o u l d r e d u c e b y m o r e t h a n 1 2 % , i . e . f r o m 2 , 1 5 7 k W h f o r a s i n g l e b i n t o l e s s t h a n 1 , 9 0 7 k W h u s e d f o r t w o b i n s a t h a l f t h e a i r f l o w . A g a i n b i o l o g i c a l f a c t o r s s u c h a s s p o i l a g e a n d i n s e c t i n f e s t a t i o n n e e d t o b e c o n s i d e r e d . I n w e t g r a i n t h e t e m p e r a t u r e s h o u l d 1 4 4 3 8 8 8 a I I N o - 1 I I I I I I I I I I I I I I I I I , r I I I I I I g I . ' I . ' I , ' I 1 , 1 I I V V Y V ‘ Y I V V I Y V V Y I V V Y V 7 " ' r fi fi F U ' V ' f ' V ' ' V I ‘ T V V T Y ' V ' I U I V I I ' V ' I V I V V V V I T T V T I ' [ a ] “ O W N [ a ] ‘ 0 1 [ : 1 ] 0 1 9 9 1 1 1 [ 0 ] 1 1 1 ° a n % . . S i m u l a t e d e f f e c t o f t h e a i r f l o w r a t e o n t h e F i g u r e 6 . 2 1 t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 4 4 b e r e d u c e d a s q u i c k l y a s p o s s i b l e t o p r e v e n t m o l d i n g , a n d i n d r y g r a i n t o p r e v e n t i n s e c t i n f e s t a t i o n ( C h r i s t e n s e n a n d K a u f m a n n 1 9 6 9 ) . T h e p r e f e r r e d a p p r o a c h f r o m a n e n g i n e e r i n g p o i n t o f v i e w i s t o m a t c h - u p t h e c a p a c i t y o f t h e c h i l l i n g u n i t ( i . e . f a n a n d r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y ) w i t h t h e d e s i r e d g r a i n c h i l l i n g r e q u i r e m e n t s ( i . e . d e s i g n a i r f l o w r a t e a n d d e s i r e d g r a i n t e m p e r a t u r e ) . T h e c o o l i n g r a t e a t d o u b l e t h e a i r f l o w i s 2 . 2 ° C / d a y c o m p a r e d t o 1 . 3 ° C / d a y a t t h e s t a n d a r d a i r f l o w , a n d 0 . 7 ° C / d a y a t h a l f t h e s t a n d a r d a i r f l o w . A l s o , t h e c o o l i n g f r o n t r e a c h e s t h e t o p l a y e r o f t h e g r a i n p i l e i n l e s s t h a n o n e d a y c o m p a r e d t o t w o a n d f o u r d a y s f o r t h e l o w e r a i r f l o w r a t e s , r e s p e c t i v e l y . T h e d o u b l i n g a n d h a l v i n g o f t h e a i r f l o w r a t e a t t h e b i n i n l e t i s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 6 . 2 2 . T h e a i r f l o w r a n g e s f r o m 3 , 1 0 0 n P / h t o 8 , 3 0 0 n fi / h a t d o u b l e t h e a i r f l o w , a n d f r o m 9 0 0 n P / h t o 2 , 1 0 0 a t h a l f t h e s t a n d a r d a i r f l o w . T h e e f f e c t o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t ( n o t s h o w n ) i s n o t s i g n i f i c a n t . H o w e v e r , a t t h e h i g h a i r f l o w r a t e h i g h e r r e a b s o r p t i o n r a t e s a r e o b s e r v e d i n t h e b o t t o m l a y e r s o f t h e g r a i n d u r i n g p e r i o d s o f h i g h E M C v a l u e s . ] h / P R [ w o l f r i A ‘ 4 4 5 c a n ‘ e a n { ” 5 : 1 ! ’ 1 f " 7 ‘ 1 1 ' ‘ ' 1 a » - : ' | P ' c a n : ‘ \ l q I \ 1 1 \ 1 4 « » 1 7 1 7 " \ ‘ . f " ' " " " ‘ § . " ' 1 ’ i “ ' \ \ . I : 3 a » : ' \ r ’ : 2 ' 1 ‘ \ 1 2 a » : ‘ 1 ' “ * ‘ r ' \ H j " * " \ r — — \ ‘ u ’ 1 a » { 0 ‘ I — I I I I I I I 3 3 1 1 a 1 7 1 e 1 e 2 0 2 1 2 2 2 3 1 a m - 2 1 1 0 c - - 1 1 1 0 c — 0 . 5 1 1 0 3 F i g u r e 6 . 2 2 S i m u l a t e d a i r f l o w r a t e s o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r i n t o t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 4 6 6 . 1 . 5 C h i l l e r C o n t r o l l e r S e t t i n g s T h e c o m b i n e d e f f e c t s o f t h e t e m p e r a t u r e , r e l a t i v e h u m i d i t y a n d f l o w r a t e o f t h e i n l e t a i r o n t h e c o o l i n g o f t h e g r a i n b i n a r e i n v e s t i g a t e d f o r t h e f o l l o w i n g t h r e e s c e n a r i o s : ( 1 ) c h a n g i n g t h e r e h e a t e r t e m p e r a t u r e o n l y , ( 2 ) c h a n g i n g t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e o n l y , a n d ( 3 ) c h a n g i n g b o t h c h i l l e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s . I f t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t i s c h a n g e d , w h i l e m a i n t a i n i n g t h e c o l d - a i r s e t - p o i n t , t h e i n l e t a i r t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y a r e a f f e c t e d . I f t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t i s a d j u s t e d o n l y , t h e a i r f l o w a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c h i l l i n g a i r a r e a f f e c t e d . I f b o t h s e t - p o i n t s a r e c h a n g e d , a n d t h e d e g r e e o f r e h e a t i n g i s m a i n t a i n e d , t h e a i r f l o w a n d b i n i n l e t t e m p e r a t u r e a r e a f f e c t e d . C h a n g i n g t h e s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s a n y o t h e r w a y a f f e c t s a l l t h r e e i n l e t a i r p a r a m e t e r s s i m u l t a n e o u s l y . 6 . 1 . 5 . 1 R e h e a t e r S e t - p o i n t T h e c o m b i n e d e f f e c t o f t h e i n l e t a i r t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y d u e t o a c h a n g e i n t h e r e h e a t e r t e m p e r a t u r e d e c r e a s e s t h e c o o l i n g t i m e o f t h e c o r n b i n c o m p a r e d t o t h e i n d i v i d u a l e f f e c t s ( s e e F i g u r e s 6 . 1 9 a n d 6 . 2 3 ) . A t 6 ° C , 9 ° C a n d 1 2 ° C a f t e r t h e r e h e a t e r ( a n d a c o n s t a n t c o l d - a i r t e m p e r a t u r e o f 3 % » t h e c o o l i n g t i m e s a r e l l l l ] l C [ l l l e l g o r l l l l e l N l l l l l ] 0 [ p o T , ‘I ] O [ e d W n n n n ] l 0 n [ n n n m , o ‘C l t t o n n n n B l n l n A 4 4 7 ‘ u n n j n l n n n n l n n n n l n A l . u o l l l ‘ l l l l l l l l l l l l l l l ‘ I , F i g u r e 6 . 2 3 2 ' 2 2 } : j S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 4 8 1 8 0 , 1 4 4 , a n d 1 1 4 h o u r s r e s p e c t i v e l y . I n c r e a s i n g t h e r e h e a t e r t e m p e r a t u r e t o 9 ° C r e d u c e s t h e m a x i m u m r e l a t i v e h u m i d i t y i n t o t h e b i n t o 6 5 % . T h e c o o l i n g t i m e i s s h o r t e n e d b y 1 8 h o u r s c o m p a r e d t o i n c r e a s i n g t h e b i n i n l e t t e m p e r a t u r e w h i l e m a i n t a i n i n g a h i g h e r r e l a t i v e h u m i d i t y r a n g e . T h e m a x i m u m r e l a t i v e h u m i d i t y i s r e d u c e d t o 5 4 % a n d t h e c o o l i n g t i m e s h o r t e n e d b y 2 7 h o u r s i f t h e r e h e a t e r t e m p e r a t u r e i s i n c r e a s e d t o 1 2 ° C c o m p a r e d t o i n c r e a s i n g t h e r e h e a t e r t e m p e r a t u r e w h i l e m a i n t a i n i n g a h i g h e r r e l a t i v e h u m i d i t y . T h e h i g h e r e v a p o r a t i v e c o o l i n g e f f e c t a t t h e h i g h e r r e h e a t e r t e m p e r a t u r e c o m b i n e d w i t h a l o w e r r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c h i l l i n g a i r i s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e s 6 . 2 0 a n d 6 . 2 4 . T h e d r y i n g e f f e c t o b s e r v e d i n t h e b o t t o m l a y e r s o f t h e g r a i n b i n e x c e e d s 1 . 0 p o i n t o f m o i s t u r e a t 1 2 ° C r e h e a t i n g , a n d 0 . 8 p o i n t s a t 9 ° C r e h e a t e d a i r . T h e a v e r a g e m o i s t u r e r e m o v a l i s m o r e u n i f o r m t h r o u g h o u t t h e p i l e . I n t e r e s t i n g l y , t h e f i n a l a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t r e a c h e d a t t h e e n d o f t h e c h i l l i n g c y c l e i s a b o u t t h e s a m e f o r e a c h s e t t i n g . T h e c o m b i n e d e f f e c t o f t h e i n l e t a i r t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y i s a l s o i n v e s t i g a t e d f o r t h e c h i l l i n g o f t h e w h e a t b i n ( s e e F i g u r e 6 . 2 5 ) . A t a r e h e a t e r t e m p e r a t u r e o f 1 6 ° C t h e w h e a t c o o l s t o 1 8 ° C w i t h i n 1 6 5 h o u r s , a n d a t a c o o l i n g r a t e o f 1 . 7 ° C / d a y . A t 1 3 ° C r e h e a t e d a i r t h e c o o l i n g r a t e i s 1 . 6 ° C / d a y f o r l o w e r i n g t h e w h e a t f r o m 3 0 ° C t o 1 5 ° C i n fl fi x l w fi I 4 4 9 1 7 . 0 1 8 . 0 - 1 5 . 0 1 7 3 A n r a g o [ % w b ] 8 I “ 1 7 . 0 ‘ H D d i 4 ¥ v H \ . . . . . . . E 1 0 3 - 1 ‘ ~ " " " " " " . g . s ‘ - - - t u n a - 1 2 c q \ - - T , - 3 c : T , - e c 1 ” — r , - a c : r , - e c 1 5 1 e 1 9 2 ' 0 { 1 2 5 2 5 ' F i g u r e 6 . 2 4 S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 5 0 — g u e s t - 1 0 c — — — — — — — — — - n - n T I - ‘ x . - . . - . . - . r . r . : 1 . 1 : ' . . - . . " . . ' . . . . . . . . " L ' W T I ' " - 5 3 ~ . ~ - . - F i g u r e 6 . 2 5 S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e w h e a t b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 5 1 2 2 5 h o u r s . A t a r e h e a t t e m p e r a t u r e o f 1 0 % : ( a n d a c o l d a i r t e m p e r a t u r e o f 8 ° C . ) t h e w h e a t d o e s n o t r e a c h 1 2 ° C w i t h i n t h e o n e - m o n t h r u n - t i m e l i m i t i m p o s e d o n t h e s i m u l a t i o n . T h e e f f e c t o f r e d u c i n g t h e r e l a t i v e h u m i d i t y i s o b v i o u s a t a r e h e a t e r s e t - p o i n t o f 1 1 . 5 % : . S u f f i c i e n t r e h e a t i n g i s a v a i l a b l e t o l o w e r t h e w h e a t t e m p e r a t u r e t o 1 3 . 5 P C w i t h i n 2 6 7 h o u r s a t a r a t e o f 1 . 5 ° C / d a y . I n i t i a l l y , t h e b o t t o m l a y e r s a l l e x p e r i e n c e a m o i s t u r e r e d u c t i o n d u e t o e v a p o r a t i v e c o o l i n g i n t h e f i r s t t w o d a y s o f c h i l l i n g ( s e e F i g u r e 6 . 2 6 ) . A t 1 7 m C i n l e t t e m p e r a t u r e t o t h e b i n a n d 5 5 % r e l a t i v e h u m i d i t y , t h e E M C - v a l u e o f t h e a i r i s 1 1 . 7 % w . b . ; a t 1 4 ° C a n d 6 8 % r e l a t i v e h u m i d i t y t h e E M C - v a l u e i n c r e a s e s t o 1 3 . 3 w . b . % . A s t h e E M C - v a l u e i n c r e a s e s f u r t h e r , i . e . a t 1 2 . 9 T 2 a n d 7 3 % t h e E M C - v a l u e i s 1 4 . 1 % w . b . , t h e b o t t o m l a y e r o f t h e p i l e s t a r t s t o r e a b s o r b m o i s t u r e . T h e e f f e c t o f t h e l o w r e l a t i v e h u m i d i t y a t t h e b i n i n l e t d i s s i p a t e s i n t h e p i l e . F o r a l l c a s e s t h e f i n a l a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t i s a b o u t 1 3 . 5 % w . b . T h e s a m e p h e n o m e n o n i s a l s o o b s e r v e d i n t h e c o r n b i n , a s w a s d i s c u s s e d i n d e t a i l C h a p t e r 6 . 1 . 4 . 1 . l w fi t m “ = l 4 5 2 A v e r a g e [ % w b ] B o t t o m [ x 1 1 6 ] — 1 , - e 1 : r , - 1 e c - 1 ’ , - ‘ = T . - 1 3 ¢ - - fl i n t - 1 1 5 6 — T . - & T . - I O C F i g u r e 6 . 2 6 S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e i n t h e w h e a t b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 5 3 6 . 1 . 5 . 2 C o l d - a i r S e t - p o i n t T h e c o m b i n e d e f f e c t o f t h e a i r f l o w r a t e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r ( b y c h a n g i n g t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t ) i s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 6 . 2 7 . A t 9 ° C c o l d - a i r a n d 1 2 ° C r e h e a t e r s e t - p o i n t s t h e c o o l - d o w n t i m e i s 1 1 1 h o u r s . D e c r e a s i n g t h e c o l d - a i r s e t - p o i n t t o 6 ° C d o e s n o t c h a n g e t h e c o o l i n g t i m e . A n a d d i t i o n a l d e c r e a s e i n t h e c o l d — a i r t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s t h e c o o l - d o w n t i m e s l i g h t l y t o 1 1 4 h o u r s . T h u s , a c h a n g e i n t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t d o e s a p p a r e n t l y n o t i n f l u e n c e t h e c o o l - d o w n t i m e o f t h e c o r n b i n . T h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e s s h o w s i m i l a r e v a p o r a t i v e c o o l i n g e f f e c t s i n t h e f i r s t 3 6 h o u r s o f c h i l l i n g . O n t h e t h i r d a n d f o u r t h d a y o f t h e c y c l e t h e b o t t o m l a y e r i s r e w a r m e d b y a s m u c h a s 2 . 5 ° C a t t h e h i g h e r c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s e t t i n g . T h e e f f e c t o n t h e m i d d l e a n d t o p l a y e r s i n t h e p i l e i s n e g l i g i b l e . T h e a v e r a g e t e m p e r a t u r e p r o f i l e s a r e n e a r l y i d e n t i c a l f o r t h e d i f f e r e n t s e t - p o i n t c o m b i n a t i o n s . F i g u r e 6 . 2 8 s h o w s t h e a i r f l o w r a t e s d u r i n g t h e 5 - d a y c h i l l i n g c y c l e . T h e a i r f l o w r a t e i s l o w e s t f o r t h e l o w e s t c o l d - a i r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e , a n d h i g h e s t f o r t h e h i g h e s t s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e d u r i n g m o s t o f t h e c y c l e . A l t h o u g h a l a r g e d i f f e r e n c e i n t h e c o o l i n g t i m e m a y b e e x p e c t e d , t h e e f f e c t o f t h e h i g h e r a i r f l o w r a t e i s o f f - s e t b y t h e e f f e c t ] 0 [ e g a r e v A A L I A I J J U I L L l l l l l l l " 8 n I 1 8 1 1 1 4 1 ] 0 [ e 3 1 d 1 1 a 1 m . 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ] 1 0 1 [ 1 1 m 1 o ‘ O 1 t t o 4 4 4 1 B 1 1 1 1 1 4 5 4 ‘ U d C Y o u [ C ] . e 0 1 1 1 2 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 ] ; 1 L ' I ' I ‘ I I - r , - e c ; r , - 1 2 c - - r , - e c : 1 ; - 1 z c - r , - 3 q ' r , - 1 2 c I I - r 1 ' 0 1 N D F i g u r e 6 . 2 7 1 ‘ ) 7 5 1 ' 1 2 ' 0 2 ' 1 3 2 S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l — d o w n . 4 5 5 w o o 1 _ ‘ - fl i n g - 1 2 3 4 " T . - & T . - 1 x 0 - T . ' 3 & I , I 1 Z F i g u r e 6 . 2 8 S i m u l a t e d a i r f l o w o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r f o r d i f f e r e n t c o l d - a i r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 5 6 o f t h e h i g h e r r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r . F i g u r e 6 . 2 9 s h o w s t h a t a t a c o l d - a i r t e m p e r a t u r e o f 3 % : ( a n d a r e h e a t e r t e m p e r a t u r e o f 1 2 W : ) t h e m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e g r a i n i s l o w e s t i n t h e b o t t o m l a y e r o f t h e b i n . T h e e f f e c t i s n o t i c e a b l e i n t h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t . L o w e r r e l a t i v e h u m i d i t y v a l u e s h a v e p r e v i o u s l y b e e n s h o w n t o s i g n i f i c a n t l y a f f e c t t h e c o o l i n g o f t h e g r a i n ( s e e C h a p t e r 6 . 1 . 4 . 1 ) . O n e s i g n i f i c a n t e x c e p t i o n i n t h e a i r f l o w r a t e o c c u r s o n t h e f i f t h d a y . T h e a i r f l o w r a t e a t t h e 3 ° C c o l d - a i r i s a t a m a x i m u m , w h i l e a t 6 ° C a n d 9 ° C t h e a i r f l o w r a t e i s r e d u c e d t o a b o u t 2 , 2 0 0 n P / h ( s e e F i g u r e 6 . 2 8 ) . T h e c h i l l e r p e r f o r m a n c e c u r v e s p r e s e n t e d i n F i g u r e 6 . 7 s h o w t h a t t h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e r e a c h e s a l o w o f 1 ° C d u r i n g t h a t d a y . T h e b u i l t - i n e l e c t r i c a l h e a t e r s m a i n t a i n t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e s f o r t h e 6 ° C a n d 9 ° C c o l d - a i r c a s e s b u t a t r e d u c e d a i r f l o w r a t e s . F o r t h e 3 ° C c o l d - a i r s e t - p o i n t t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e o p e r a t e s a t m a x i m u m a i r f l o w ( a n d r e d u c e d r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y ) , s i n c e t h e f a n h e a t a d d e d t o t h e a m b i e n t a i r r a i s e s t h e a i r t e m p e r a t u r e b e f o r e t h e e v a p o r a t o r h i g h e n o u g h . T h u s , o n l y s u p p l e m e n t a l e l e c t r i c a l h e a t i n g i s n e e d e d s i n c e e n o u g h c o n d e n s i n g c a p a c i t y i s a v a i l a b l e i n t h e r e h e a t e r t o m a i n t a i n t h e s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e . U n d e r t h e s u m m e r c h i l l i n g c o n d i t i o n s o f 1 9 9 0 t h e c o o l i n g 3 l ] b w % [ p o T ] b w % [ e g n a M ] b w % [ m o t t o B 4 5 7 1 7 . 0 1 " - 1 5 . 0 1 1 . 0 - T , - e c ; T , - 1 z c - - T . - $ : T . - 1 2 6 — T . - x : T . - 1 2 8 F i g u r e 6 . 2 9 S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e i n t h e c o r n b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 5 8 t i m e f o r w h e a t i s t h e s a m e a t c o l d - a i r s e t t i n g s o f 1 1 ° C a n d 8 ° C , w h i l e a t 5 ° C t h e c o o l i n g t i m e i n c r e a s e s f r o m 1 6 5 h o u r s t o 1 9 8 h o u r s ( s e e F i g u r e 6 . 3 0 ) . O b v i o u s l y , t h e a v a i l a b l e r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y o f t h e g r a i n c h i l l e r d e t e r m i n e s t h e l o w e r l i m i t o f t h e c o l d - a i r s e t - p o i n t w i t h r e s p e c t t o a i r f l o w . A t a c o l d - a i r s e t - p o i n t o f 5 ° C w i t h 1 1 ° C r e h e a t i n g t h e a i r f l o w r a t e i n t o t h e b i n i s l o w e n o u g h t o a f f e c t t h e c o o l i n g t i m e . A l t h o u g h t h e h i g h e r c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s e t t i n g y i e l d s a h i g h e r a i r f l o w r a t e ( s e e F i g u r e 6 . 3 1 ) , t h e i n c r e a s e d c o o l i n g e f f e c t i s o f f - s e t b y t h e h i g h e r r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e i n l e t b i n a i r [ w h i c h i s 6 7 % m a x i m u m c o m p a r e d t o 5 5 % m a x i m u m a t 8 ° C c o l d - a i r a n d 1 6 ° C r e h e a t e d a i r ] . L e s s t h a n 6 ° C o f r e h e a t i n g t h e a i r f o r w h e a t a t 1 4 % w . b . m o i s t u r e c o n t e n t h a s b e e n s h o w n t o e x t e n d t h e c o o l i n g t i m e s i g n i f i c a n t l y ( s e e C h a p t e r 6 . 1 . 5 . 1 ) . F i g u r e 6 . 3 0 c o n f i r m s t h a t d r y w h e a t c a n b e c h i l l e d t o 1 8 ° C w i t h i n a r e a s o n a b l e l e n g t h o f t i m e . 6 . 1 . 5 . 3 C o l d - a i r a n d R e h e a t e r S e t - p o i n t s A d j u s t i n g t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t s w h i l e m a i n t a i n i n g t h e s a m e a m o u n t o f r e h e a t i n g a f f e c t s t h e a i r f l o w r a t e a n d t h e b i n - i n l e t t e m p e r a t u r e . l l i h l l l l l l l A l ] 0 [ e g a r 3 e v A l 3 l l l l l l j A l l A l l l l l l l l l l l l A 4 5 9 [ A L I A A l l ] I ‘ l l I I I I I I - ‘ 1 ‘ . m a . [ 0 ] 8 8 ‘ I I l l l l . l l l l l l l l l 8 8 “ j . 5 5 3 5 3 3 5 A n - t r m n n m ‘ - - 1 ' - x ; 1 ' . . 1 g c 3 — 1 , - w 1 1 ; - 1 e c L I I I I W I T I I o fi f z I s ' F i g u r e 6 . 3 0 S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e w h e a t b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . : - - — - T r T . , . - x 1 - - & 1 : T 1 ¢ : . , T - - . 1 e 1 1 - w c . ¢ 4 6 0 A F i g u r e 6 . 3 1 S i m u l a t e d a i r f l o w o f t h e K K 1 4 0 g r a i n c h i l l e r f o r d i f f e r e n t c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 6 1 I n c r e a s i n g t h e c o l d - a i r s e t - p o i n t f r o m 8 % 2 t x > 1 1 ° C a n d t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t f r o m 1 3 ° C t o 1 6 ° C r e d u c e s t h e c o o l i n g t i m e f r o m 2 2 5 h o u r s t o 1 6 5 h o u r s w h e n c o o l i n g w h e a t f r o m 3 0 % : ( s e e F i g u r e 6 . 3 2 ) . P r e v i o u s l y i t w a s o b s e r v e d t h a t f o r h i g h g r a i n t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n s h i g h c o o l i n g r a t e s a r e a c h i e v e d . F o r e q u a l r e h e a t i n g a t d i f f e r e n t s e t - p o i n t s t h i s d o e s n o t o c c u r . A t a c o l d - a i r s e t - p o i n t o f 8 ° C a n d a g r a i n t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n o f 1 5 ° C , a c o o l i n g r a t e o f 1 . 6 ° C / d a y r e s u l t s . I n c r e a s i n g t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e t o 1 1 ° C a n d t h e r e h e a t e r t o 1 6 ° C r e d u c e s t h e g r a i n t e m p e r a t u r e b y 1 2 ° C b u t i n c r e a s e s t h e c o o l i n g r a t e t o 1 . 8 ° C / d a y . D e c r e a s i n g t h e c o l d - a i r t o 5 ° C a n d t h e r e h e a t e r t o 1 0 ° C i n c r e a s e s t h e t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n t o 1 8 ° C b u t d e c r e a s e s t h e c o o l i n g r a t e t o 1 . 4 % : . T h u s , k e e p i n g t h e a m o u n t o f r e h e a t i n g c o n s t a n t w h i l e i n c r e a s i n g b o t h s e t - p o i n t s i n c r e a s e s t h e a i r f l o w r a t e s u f f i c i e n t l y t o r a i s e t h e c o o l i n g r a t e i n a g r a i n b i n . S i n c e t h e s a m e d e g r e e o f r e h e a t i n g i s u s e d f o r e a c h s e t - p o i n t c o m b i n a t i o n , t h e E M C - v a l u e a t t h e i n l e t t o t h e b i n i s a b o u t t h e s a m e , i . e . 1 3 . 3 % w . b . T h e m o i s t u r e p r o f i l e s i n F i g u r e 6 . 3 3 c o n f i r m t h i s o b s e r v a t i o n . I n t h e b o t t o m l a y e r t h e d r y i n g e f f e c t o f a b o u t 0 . 5 p e r c e n t a g e p o i n t s i s t h e s a m e i n e a c h c a s e . T h e a v e r a g e f i n a l m o i s t u r e i s s l i g h t l y h i g h e r f o r h i g h e r i n l e t t e m p e r a t u r e s . T h i s m a y b e p a r t l y d u e t o t h e s m a l l e r t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - - L - t : T . - 1 $ 4 6 2 ‘ - . - - 1 . - u c ; r . - 1 ¢ c — L - n g - ‘ m F i g u r e 6 . 3 2 I I h 1 1 fi z g fi 7 ' S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g b o t h t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r t e m p e r a t u r e s o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e w h e a t b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . ] b w . % [ . e . g 5 a . r e v A ] b w % [ m o t t o B I IIF1 ' 4 6 3 1 4 . 8 - 1 3 ' 1 a — — ‘ - ‘ - H I ‘ . ‘ o 8 I ” : \ M “ P 1 1 2 . 5 ‘ - r , - 1 1 C : T , - 1 e c - - T . - u T . - 1 3 C — - T , I & T . I 1 W F i g u r e 6 . 3 3 S i m u l a t e d e f f e c t o f a d j u s t i n g b o t h t h e c o l d ¥ a i r a n d r e h e a t e r t e m p e r a t u r e s o n t h e m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e i n t h e w h e a t b i n d u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n . 4 6 4 T h e a b o v e o b s e r v a t i o n s a r e d i f f e r e n t f o r c o r n c h i l l i n g i n t h e f a l l o f 1 9 9 0 . - D u e t o t h e l o w a m b i e n t c o o l i n g l o a d t o w a r d t h e m i d d l e o f t h e c h i l l i n g c y c l e t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r i s n o t c o n s t a n t s i n c e t h e e l e c t r i c a l h e a t e r s k i c k - i n . T h u s , t h i s c a s e i s n o t f u r t h e r c o n s i d e r e d h e r e . 6 . 2 C r i t i c a l S t o r a g e P a r a m e t e r s T h e p a r a m e t e r s c r i t i c a l t o t h e s u c c e s s f u l s t o r a g e o f c h i l l e d g r a i n s a r e t h e b i n d i m e n s i o n s , g r a i n p r o p e r t i e s , a n d b o u n d a r y c o n d i t i o n s ( i . e . t h e r m a l r a d i a t i o n , f r e e - s t r e a m t e m p e r a t u r e s , a n d h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t s ) . T h e i r i n f l u e n c e i s i n v e s t i g a t e d w i t h t h e t w o - d i m e n s i o n a l h e a t c o n d u c t i o n s u b m o d e l , w h i c h i s p a r t o f t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m m o d e l . T h e q u a n t i t a t i v e i n f l u e n c e o f a s p e c i f i c s t o r a g e p a r a m e t e r v a r i e s f o r d i f f e r e n t c o n f i g u r a t i o n s . H o w e v e r , t h e q u a l i t a t i v e i n f l u e n c e s h o u l d b e t h e s a m e r e g a r d l e s s o f t h e c o n f i g u r a t i o n . T h e c r i t i c a l s t o r a g e p a r a m e t e r s a r e e v a l u a t e d f o r a b i n o f c o r n a n d o f w h e a t u n d e r t h e w e a t h e r c o n d i t i o n s f o r m i d - M i c h i g a n b e t w e e n 1 9 8 8 t h r o u g h 1 9 9 1 . T a b l e 6 . 3 s u m m a r i z e s t h e v a l u e s u s e d i n t h e s i m u l a t i o n r u n s . T h e b i n d i m e n s i o n s a r e t h e s a m e a s f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n 4 6 5 s t u d y ( s e e C h a p t e r 6 . 1 ) . A l e v e l f i l l o f t h e b i n t o t h e s i d e w a l l h e i g h t i s a s s u m e d . T h e s t a r t i n g a n d e n d i n g d a t e s r e p r e s e n t t h e b e g i n n i n g a n d e n d o f t h e s i m u l a t e d s t o r a g e p e r i o d . T h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e a s s u m e s t h a t t h e c o r n a n d w h e a t i n t h e b i n a r e c o o l e d b y c h i l l i n g ( o r w i t h a m b i e n t a i r ) u n i f o r m l y b e f o r e t h e s t o r a g e p e r i o d i s i n i t i a t e d . T h e s t o r a g e m o i s t u r e c o n t e n t s a r e t h e o n e s r e c o m m e n d e d f o r l o n g — t e r m g r a i n s t o r a g e i n t h e M i d w e s t e r n U . S . A . ( M W P S - 1 3 1 9 8 8 ) . T h e b u l k d e n s i t i e s o f t h e g r a i n s a r e a f u n c t i o n o f t h e g r a i n m o i s t u r e c o n t e n t . T a b l e 6 . 3 S i m u l a t i o n v a l u e s u s e d t o i n v e s t i g a t e t h e c r i t i c a l s t o r a g e p a r a m e t e r s o f a b i n o f c o r n a n d w h e a t u n d e r M i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s . B i n d i a m e t e r [ m ] 4 1 0 - 1 B i n s i d e w a l l h e i g h t [ m ] 1 0 . 3 B i n o v e r a l l h e i g h t [ m ] 1 3 . 3 B i n r o o f a n g l e [ ° ] 3 0 A m o u n t o f g r a i n [ t o n n e s ] 5 7 3 6 2 8 S t a r t i n g d a t e O c t o b e r 1 , 1 9 8 8 E n d i n g d a t e J u l y 3 1 , 1 9 9 1 I n i t i a l t e m p e r a t u r e [ % H 5 . 0 I n i t i a l m o i s t u r e c o n t e n t [ % w b ] 1 3 . 0 1 3 . 0 a n d b u l k d e n s i t y [ k g / m ” 7 0 0 . 1 7 6 7 . 8 V e r t i c a l s t e p s i z e [ m ] 1 . 5 R a d i a l s t e p s i z e [ m l 0 . 7 2 T i m e s t e p s i z e [ h r ] 6 . 0 4 6 6 6 . 2 . 1 G r i d a n d T i m e S t e p S i z e s T h e s e l e c t i o n o f t h e v e r t i c a l a n d r a d i a l g r i d n o d e s p a c i n g s , a n d t h e t i m e s t e p s i z e i s g o v e r n e d b y t h e s t a b i l i t y c r i t e r i a o f t h e f i n i t e d i f f e r e n c e s o l u t i o n o f t h e t w o - d i m e n s i o n a l h e a t c o n d u c t i o n e q u a t i o n s ( s e e C h a p t e r 4 . 4 . 2 . 1 . 2 ) . F i g u r e 6 . 3 4 i l l u s t r a t e s t h e e f f e c t o f t h e s i m u l a t i o n p a r a m e t e r s o n t h e p r o f i l e o f t h e b u l k a n d p e r i p h e r y g r a i n t e m p e r a t u r e o v e r t h e 3 - y e a r s t o r a g e p e r i o d . T h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e s a r e a l m o s t i d e n t i c a l . T h e 7 b y 7 g r i d ( i . e . A r = 0 . 7 2 m , A 2 = 1 . 5 m , A t = 6 h o u r s ) p r e d i c t s l o w e r t e m p e r a t u r e s i n t h e w i n t e r p e r i o d s b y a b o u t 1 ° C , a n d h i g h e r t e m p e r a t u r e s i n t h e s u m m e r t i m e b y a b o u t 2 ° C c o m p a r e d t o t h e f i n e r g r i d o f 2 0 b y 2 0 n o d e s ( i . e . A r = 0 . 2 5 m , A 2 = 0 . 5 1 m , A t = 2 h o u r s ) . T h e p r e d i c t e d t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e p e r i p h e r y b y t h e 7 b y 7 g r i d s h o w s a n a r r o w e r b a n d w i d t h a n d s l i g h t l y s m a l l e r a m p l i t u d e s c o m p a r e d t o t h e f i n e r 2 0 b y 2 0 g r i d . A l t h o u g h t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e s a r e s l i g h t l y d i f f e r e n t , t h e q u a l i t a t i v e e f f e c t s o f t h e v a r i o u s s t o r a g e p a r a m e t e r s c a n b e c o m p a r e d w i t h e i t h e r g r i d a n d t i m e s t e p c o m b i n a t i o n . B o t h c o m b i n a t i o n s p r e d i c t s i m i l a r o f f - s e t p e r i o d s b e t w e e n . t h e t e m p e r a t u r e s i n t h e b u l k v e r s u s t h e p e r i p h e r y . T o s a v e c o m p u t e r t i m e t h e c o a r s e r g r i d a n d l a r g e r t i m e s t e p a r e u s e d 8 ' 8 3 8 o 0 1 1 8 ] 0 ! [ § 3 3 W o 9 1 1 1 8 . 8 ] O [ e r 3 o t 3 - e p u o Y h a g y ' ] C [ o i S r - M e T r I 4 6 7 T m [ C ] 2 W — 7 8 7 . “ 1 . 5 % } i f I ; é ; i f i f 1 2 1 1 ' 3 ' 1 ; I ; 1 1 1 1 ' i t 1 1 . 3 E I I I € 1 3 . 1 3 1 - 1 - 1 m — ” I D ' H F i g u r e 6 . 3 4 E f f e c t o f t h e v e r t i c a l a n d r a d i a l g r i d s p a c i n g a n d t h e t i m e s t e p s i z e o n t h e b u l k a n d p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e s i m u l a t i o n . 4 6 8 i n t h e e v a l u a t i o n o f t h e r e m a i n i n g p a r a m e t e r s . [ T w o e x c e p t i o n s : t h e s t a b i l i t y c r i t e r i a d i c t a t e a t i m e s t e p o f 2 h o u r s f o r t h e 5 . 0 m b i n d i a m e t e r , a n d a t i m e s t e p o f 3 h o u r s f o r t h e d o u b l e d w a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t i n o r d e r t o m a i n t a i n t h e 7 b y 7 g r i d ] . 6 . 2 . 2 B u l k v e r s u s P e r i p h e r y V b l u m e T h r o u g h o u t t h e a n a l y s i s o f t h e c r i t i c a l s t o r a g e p a r a m e t e r s t h e b u l k o f t h e g r a i n i s d e f i n e d a s 9 0 % o f t h e a m o u n t o f g r a i n i n t h e b i n . T h e p e r i p h e r y v o l u m e i s a s s u m e d t o c o m p l e t e l y e n v e l o p t h e b u l k o f t h e g r a i n ; i t i n c l u d e s a l a y e r o f g r a i n a t t h e t o p a n d t h e b o t t o m o f t h e b i n ( e a c h o f e q u a l t h i c k n e s s ) p l u s a l a y e r a l o n g t h e i n s i d e w a l l o f t h e b i n o f t w i c e t h e t h i c k n e s s o f t h e t o p a n d b o t t o m l a y e r s . T h e g r i d o f t h e t w o - d i m e n s i o n a l s t o r a g e s u b m o d e l i s i n t e r p o l a t e d s o t h a t t h e a v e r a g e b u l k t e m p e r a t u r e r e p r e s e n t s 9 0 % o f t h e g r a i n v o l u m e i n t h e b i n , a n d t h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e t h e r e m a i n i n g 1 0 % . F i g u r e 6 . 3 5 s h o w s t h e e f f e c t o f v a r y i n g t h e d e f i n i t i o n o f t h e b u l k v o l u m e f r o m 7 5 % t o 9 5 % . I n t h e e a r l y f a l l o f 1 9 8 9 t h e t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e i s 0 . 5 ° C m a x i m u m b e t w e e n t h e 7 5 % a n d t h e 9 5 % . I n l a t e D e c e m b e r t h e d i f f e r e n c e i n c r e a s e s t o a b o u t 1 ° C . D u r i n g t h e c o l d w e a t h e r p e r i o d o f J a n u a r y e 4 6 9 . e 1 0 _ , - ' A n l n n n n T e m p e m t u e [ C ] 3 5 ‘ 1 “ ' 5 ' 1 — 0 2 1 a i s h ‘ A v - — - ‘ h w — w a 1 ' I V L . ' - 1 1 . 1 . 1 m 1 2 I " ! < 3 . ‘ 0 - 1 1 q q 1 1 - n a n - m . . 1 m - a u x - u s 4 — ” I “ a b - w . a . 7 5 1 e . F i g u r e 6 . 3 5 E f f e c t o f t h e b u l k v o l u m e d e f i n i t i o n o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e m o d e l . 4 7 0 t h r o u g h M a r c h t h e b u l k t e m p e r a t u r e s f o r t h e t h r e e c a s e s a r e a b o u t e q u a l . B y l a t e A p r i l 1 9 9 0 t h e d i f f e r e n c e b e g i n s t o d e v e l o p a g a i n . B y t h e e n d o f J u n e t h e p r e d i c t e d d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e 9 5 % a n d t h e 8 5 % v a l u e s , a n d b e t w e e n t h e 8 5 % a n d t h e 7 5 % v a l u e s i s a b o u t . 1 ° C , r e s p e c t i v e l y . T h i s d i f f e r e n c e p e r s i s t s t h r o u g h o u t t h e s u m m e r s t o r a g e p e r i o d ( n o t s h o w n ) . T h u s , t h e l a r g e r b u l k v o l u m e p r e d i c t s s l i g h t l y f a s t e r w a r m i n g i n t h e s u m m e r a n d c o o l i n g i n t h e w i n t e r . H o w e v e r , t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e t h r e e d e f i n i t i o n s o f b u l k v o l u m e a p p e a r a l m o s t n e g l i g i b l e . 6 . 2 . 3 B o u n d a r y C o n d i t i o n s T h e e f f e c t o f t h e b o u n d a r y c o n d i t i o n s o n t h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e s t o r a g e b i n i s e v a l u a t e d i n t e r m s o f t h e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t s i n t h e h e a d s p a c e a n d p l e n u m o f t h e b i n , t h e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t o n t h e o u t s i d e b i n w a l l s u r f a c e , a n d t h e s o l a r r a d i a t i o n o n t h e b i n . T h e e f f e c t s o f o t h e r v a r i a b l e s s u c h a s t h e f r e e - s t r e a m t e m p e r a t u r e s i n t h e h e a d - s p a c e , p l e n u m a n d a r o u n d t h e b i n , t h e w i n d v e l o c i t y , a n d t h e r a d i a t i v e p r o p e r t i e s o f t h e s t e e l b i n h a v e s i m i l a r q u a l i t a t i v e e f f e c t s , a n d a r e n o t p r e s e n t e d . 4 7 1 6 . 2 . 3 . 1 H e a d - s p a c e a n d P l e n u m H e a t T r a n s f e r F i g u r e 6 . 3 6 s h o w s t h a t t h e m a x i m u m a n d m i n i m u m b u l k t e m p e r a t u r e s e s s e n t i a l l y d o n o t c h a n g e w h e n t h e c o m b i n e d e f f e c t o f t h e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t s i n t h e h e a d s p a c e a n d p l e n u m o f t h e b i n a r e d o u b l e d o r h a l v e d . T h e p r o f i l e o f t h e b u l k t e m p e r a t u r e i s s o m e w h a t s m o o t h e r w h e n t h e c o e f f i c i e n t s a r e h a l v e d . B y d o u b l i n g t h e v a l u e s t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e r e s p o n d s m o r e r a p i d l y t o t h e d a i l y v a r i a t i o n s o f t h e a m b i e n t a n d s o l a r c o n d i t i o n s . T h u s , t h e s e l e c t i o n o f t h e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t v a l u e s i n t h e h e a d s p a c e a n d i n t h e p l e n u m a p p e a r s n o t t o b e c r i t i c a l i n t h e c a l c u l a t i o n o f t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e . 6 . 2 . 3 . 2 B i n W a l l H e a t T r a n s f e r F i g u r e 6 . 3 7 i l l u s t r a t e s t h e e f f e c t o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e o f t h e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t a c t i n g o n t h e o u t s i d e o f t h e b i n w a l l . H a l v i n g t h e v a l u e s h i f t s t h e b u l k t e m p e r a t u r e u p w a r d a n d i n c r e a s e s t h e a m p l i t u d e o f t h e p r o f i l e . F o r e x a m p l e , t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r e d i c t e d i n A u g u s t 1 9 8 9 i s a b o u t 3 . 5 ° C h i g h e r a n d i n F e b r u a r y 1 9 9 0 a b o u t 2 . 5 ° C h i g h e r t h a n a t d o u b l e t h e v a l u e o f h . , i . e . 1 7 . 5 ° C c o m p a r e d t o 1 4 ° C a n d 2 . 5 ° C c o m p a r e d t o 1 . 5 ° C , r e s p e c t i v e l y . T h i s m a y a t f i r s t a p p e a r t o c o n t r a d i c t o n e ’ s i n t u i t i o n . H o w e v e r , t h e . “ ] 0 9 [ m 3 h o 3 - p o m e T ! “ k w a g ] “ E 3 1 1 . U 3 W ? o ] T o o 3 I I 4 7 2 - I ' n fl I I " . 1 W [ c ; W — ” s w a n - w , F i g u r e 6 . 3 6 E S E E f i r i ' é y ' g i fi fi i h ' 1 1 . 5 $ 5 5 1 5 . “ I ; 1 1 1 5 1 1 . E f f e c t o f t h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t i n t h e h e a d - s p a c e a n d t h e p l e n u m o f t h e b i n o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e m o d e l . " ] c 9 [ 2 e 3 r h 3 o r o e p o m e T £ 1 u l ] ? § C W I W T ] c [ e r e t e r e m r e T f - _ 1 o . 1 1 8 3 I 3 3 e 4 7 3 U 1 1 1 1 1 ; 1 5 1 2 ' 1 7 5 1 . 2 1 . 4 4 E g g m y 1 1 - - 2 ' " . F i g u r e 6 . 3 7 E f f e c t o f t h e b i n w a l l c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e s i m u l a t i o n . 4 7 4 w a l l c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r e s s e n t i a l l y o f f - s e t s t h e i n f l u e n c e o f t h e s o l a r r a d i a t i o n o n t h e b i n . T h e h i g h e r t h e c o e f f i c i e n t t h e l a r g e r t h e c o n v e c t i v e h e a t e x c h a n g e b e t w e e n t h e g r a i n b i n a n d t h e a m b i e n t a i r . A h i g h e r e x c h a n g e r a t e m a i n t a i n s t h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e b u l k c l o s e r t o t h e a m b i e n t a i r t e m p e r a t u r e . A t a l o w e r w a l l c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t , t h e h e a t e x c h a n g e i s s m a l l e r a n d t h e e f f e c t o f t h e s o l a r r a d i a t i o n o n t h e b i n i n c r e a s e s . T h i s o b s e r v a t i o n i n t h e p r e v i o u s p a r a g r a p h j u s t i f i e s t h e c h o i c e m a d e e a r l i e r t o m o d i f y t h e e q u a t i o n f o r c a l c u l a t i n g t h e h e a t g a i n o r l o s s a t t h e v e r t i c a l b i n s u r f a c e . T h e e q u a t i o n p r e s e n t e d b y F i n n i g a n a n d L o n g s t a f f ( 1 9 8 2 ) w a s a d j u s t e d b y a f a c t o r o f 1 . 5 5 t o m a t c h t h e e x p e r i m e n t a l l y d e t e r m i n e d b u l k t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e f i e l d t e s t s b e t w e e n 1 9 8 8 t h r o u g h 1 9 9 1 ( s e e C h a p t e r s 4 . 4 . 2 . 1 . 3 a n d 5 . 2 . 3 ) . 6 . 2 . 3 . 3 S o l a r R a d i a t i o n F l u x T h e s o l a r r a d i a t i o n o n t h e v e r t i c a l a n d r o o f b i n s u r f a c e s h a s t h e r e v e r s e e f f e c t o n t h e b u l k g r a i n t e m p e r a t u r e t h a n t h e w a l l h e a t t r a n s f e r c o e f f i c i e n t ( s e e F i g u r e 6 . 3 8 ) . D o u b l i n g t h e s o l a r r a d i a t i o n s h i f t s t h e t e m p e r a t u r e u p w a r d a n d i n c r e a s e s t h e a m p l i t u d e o f t h e p r o f i l e o b t a i n e d a t l o w e r 4 7 5 ' . E ” I " 1 0 ' . 5 1 - 9 ' : 5 — ' 3 3 9 — I r ' 8 ’ 1 “ 1 " ” a E . . W 1 - ° ‘ % - 1 ' I e l r l e r ' ‘ : a m - f H 1 5 ' 1 0 - : ‘ i M 1 — ° " 4 " ' ” I S - I t g h ' g fi fi ' i ' i ' fi ' a i ' h ' h ' i ' i g fl k v ' fi F i g u r e 6 . 3 8 E f f e c t o f t h e s o l a r r a d i a t i o n f l u x o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e s i m u l a t i o n . 4 7 6 v a l u e s o f r a d i a t i o n f l u x . T h e m a x i m u m b u l k t e m p e r a t u r e d u r i n g t h e 3 - y e a r s t o r a g e p e r i o d i s 1 9 ° C i n S e p t e m b e r o f 1 9 9 0 , c o m p a r e d t o 1 7 ° C a t t h e a c t u a l a n d 1 5 ° C a t t h e h a l v e d v a l u e o f t h e s o l a r r a d i a t i o n . T h e m i n i m u m b u l k t e m p e r a t u r e p r e d i c t e d a t d o u b l e t h e s o l a r f l u x i s 2 . 9 T : i n . F e b r u a r y o f 1 9 8 9 c o m p a r e d t o 2 ° C a t t h e a c t u a l a n d 1 ° C a t t h e h a l v e d v a l u e o f t h e f l u x . F i g u r e 6 . 3 9 s h o w s t h e s o l a r r a d i a t i o n e f f e c t o n t h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e o f t h e g r a i n p i l e . I n a d d i t i o n t o t h e t e m p e r a t u r e s h i f t a n d a m p l i t u d e e f f e c t , t h e b a n d - w i d t h o f t h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e a t d o u b l e t h e s o l a r f l u x i s m a r k e d l y w i d e r t h a n a t t h e l o w e r f l u x v a l u e s . S i n c e t h e s o l a r r a d i a t i o n i s m a i n l y a f u n c t i o n o f g e o g r a p h i c l o c a t i o n , g r a i n s t o r e d i n b i n s a t l o w e r l a t i t u d e s i s e x p o s e d t o m o r e s i g n i f i c a n t t e m p e r a t u r e v a r i a t i o n s i n t h e p e r i p h e r y c o m p a r e d t o b i n s i n n o r t h e r n l a t i t u d e s . S o l a r r a d i a t i o n h a s a s i g n i f i c a n t i n f l u e n c e o n t h e s t o r a g e t e m p e r a t u r e o f c e r e a l g r a i n s i n r o u n d s t e e l b i n s . 6 . 2 . 4 B i n D i m e n s i o n s T h e f r e q u e n c y o f r e c h i l l i n g a g r a i n b i n i s a l s o d e p e n d e n t u p o n t h e p h y s i c a l d i m e n s i o n s o f t h e b i n . T h e b i n d i m e n s i o n s a r e i n v e s t i g a t e d i n t e r m s o f t h e b i n d i a m e t e r , b i n h e i g h t , 4 7 7 . — 3 1 1 2 1 a i n : 5 . . a % — z ' w ’ , E 2 1 1 I . I . I , _ a 4 * - " I e * r 2 e “ H 3 1 1 I . I O U , _ a = . ‘ - u ' w I ‘ I 1 4 1 ; } ; I ; i f i f i n ? i s " i ' z f I ; I t . " i f 1 ' 2 ; A ; i t ' i ; a . n I . 1 . 1 . 0 1 . 1 F i g u r e 6 . 3 9 E f f e c t o f t h e s o l a r r a d i a t i o n f l u x o n t h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e s i m u l a t i o n . 4 7 8 a n d t h e s u r f a c e - t o - v o l u m e r a t i o o f t h e b i n . T o m a i n t a i n a s i m i l a r c o l l e c t o r e f f e c t o n t h e b i n r o o f f o r d i f f e r e n t d i a m e t e r b i n s t h e r o o f a n g l e i s m a i n t a i n e d a t 3 0 ° , a n d t h e r o o f h e i g h t i n c r e a s e d a c c o r d i n g l y . T h i s a d j u s t m e n t i s m a d e i n t h e d e s i g n o f c o m m e r c i a l g r a i n s t o r a g e b i n s f o r s t r u c t u r a l r e a s o n s ( C h i e f 1 9 8 6 , G S I 1 9 8 9 ) . A l s o , t h e g r a i n b u l k i s m a i n t a i n e d a t 9 0 % o f t h e b i n v o l u m e f o r e a c h b i n d i m e n s i o n i n v e s t i g a t e d . 6 . 2 . 4 . 1 B i n D i a m e t e r T h e b u l k t e m p e r a t u r e o f a g r a i n m a s s i s g r e a t l y a f f e c t e d b y t h e b i n d i a m e t e r ( s e e F i g u r e 6 . 4 0 ) . A t a b i n d i a m e t e r o f 5 . 0 m t h e a m p l i t u d e o f t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i s s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d c o m p a r e d t o t h a t o f l a r g e r b i n s . I n t h e 2 0 . 1 m d i a m e t e r b i n a d i f f e r e n c e o f 8 % : i s p r e d i c t e d b e t w e e n t h e l o w i n J a n u a r y 1 9 8 9 a n d t h e h i g h i n A u g u s t 1 9 8 9 , c o m p a r e d t o 1 3 ° C i n t h e 1 0 . 1 m a n d 1 8 ° C i n t h e 5 . 0 m d i a m e t e r b i n . T h u s , a s e x p e c t e d t h e g r a i n b u l k t e m p e r a t u r e i n s m a l l e r d i a m e t e r b i n s c h a n g e s m o r e s i g n i f i c a n t l y a s a f u n c t i o n o f t h e e n v i r o n m e n t a l b o u n d a r y c o n d i t i o n s t h a n t h a t i n l a r g e r d i a m e t e r b i n s . A n d , c h i l l e d g r a i n s t o r e d i n s m a l l e r d i a m e t e r b i n s i s m o r e d i f f i c u l t t o m a n a g e w i t h r e s p e c t t o m a i n t a i n i n g t h e d e s i r e d s t o r a g e t e m p e r a t u r e t h a n i f s t o r e d i n l a r g e r d i a m e t e r b i n s . " ? ? ? . l c [ e r u 5 t 5 m 2 m e 3 1 T ” . . ] c 1 l m 1 a . r “ e o r r - e T a h “ ] 0 ! [ ? . m 1 1 a . 2 e 9 T - ‘ 4 7 9 — d - fl d l l — I - 1 0 . 1 l | — d - u r e g a g s w i ' g t ' g i ‘ a ' a ' y a ' g 1 : 1 1 . 1 1 . F i g u r e 6 . 4 0 E f f e c t o f t h e b i n d i a m e t e r o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e s i m u l a t i o n . 4 8 0 6 . 2 . 4 . 2 B i n H e i g h t C h a n g i n g t h e h e i g h t o f t h e g r a i n b i n a t c o n s t a n t d i a m e t e r i s i l l u s t r a t e d i n F i g u r e 6 . 4 1 . A t s m a l l e r h e i g h t s t h e a m p l i t u d e o f t h e b u l k t e m p e r a t u r e i s i n c r e a s e d , a n d l a r g e r m a x i m u m a n d m i n i m u m t e m p e r a t u r e s a r e p r e d i c t e d . F o r e x a m p l e , i n F e b r u a r y o f 1 9 9 1 t h e s m a l l e r h e i g h t b i n p r e d i c t s a l o w o f 4 ° C c o m p a r e d t o 7 ° C i n t h e 1 0 . 3 m a n d 8 ° C i n t h e 2 0 . 6 m h i g h b i n . I n S e p t e m b e r o f 1 9 9 0 a m a x i m u m t e m p e r a t u r e o f 1 8 ° C c o m p a r e d t o 1 6 . 5 ° C , a n d 1 6 ° C i s p r e d i c t e d i n t h e 5 . 2 m v e r s u s t h e 1 0 . 3 m a n d 2 0 . 6 m h i g h b i n s , r e s p e c t i v e l y . T h u s , a g a i n a s e x p e c t e d s m a l l e r b i n h e i g h t s s h o w s i m i l a r e f f e c t s o n t h e s t o r a g e t e m p e r a t u r e a s s m a l l e r b i n d i a m e t e r s . T h e d i a m e t e r - t o - h e i g h t r a t i o i s c o m m o n l y u s e d t o s p e c i f y t h e e f f e c t o f t h e a m b i e n t b o u n d a r y c o n d i t i o n s o n g r a i n s t o r a g e b i n s ( Y a c i u k e t a l . 1 9 7 5 , M u i r e t a l . 1 9 8 0 , S m i t h a n d S o k h a n s a n j 1 9 9 0 ) . H o w e v e r , t h e o b s e r v a t i o n o f t h e e f f e c t o f d e c r e a s i n g b i n h e i g h t c o n t r a d i c t s t h e e a r l i e r o b s e r v a t i o n o f t h e i n f l u e n c e o f t h e b i n d i a m e t e r . I n b o t h c a s e s t h e d i a m e t e r - t o - h e i g h t r a t i o i s a b o u t 2 : 1 , i . e . a t t h e b i n h e i g h t o f 5 . 2 m t h e d i a m e t e r i s 1 0 . 1 m , a n d a t t h e d i a m e t e r o f 2 0 . 1 m t h e h e i g h t i s 1 0 . 3 m . T h u s , t h e d i a m e t e r - t o - b i n r a t i o i s n o t a c o n s i s t e n t p r e d i c t o r o f t h e c h a n g e s i n t h e b u l k t e m p e r a t u r e i n s t o r e d g r a i n . 4 8 1 5 H I a ” ” I g o . B i , 1 - 9 ' 4 — L I ” ! ! ! 3 ' 6 ” - H 1 8 - ” I g . 1 - ° ' 4 — L - u u m S H . ' 8 . " . 1 5 - g . E . . { i t i fl fi h ' fi ' i a fl fl ' fi ' fi k fl fi ' fi i fi 1 . 1 F i g u r e 6 . 4 1 E f f e c t o f t h e b i n h e i g h t o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e s i m u l a t i o n . 4 8 2 6 . 2 . 4 . 3 B i n S u r f a c e - t o - V o l u m e R a t i o T h e r a t i o o f t h e b i n s u r f a c e a r e a , w h i c h i n c l u d e s t h e c i r c u l a r s i d e w a l l a n d t h e c o n e - s h a p e d b i n r o o f , t o t h e b i n v o l u m e , w h i c h i n c l u d e s t h e g r a i n v o l u m e a n d t h e v o l u m e o f t h e h e a d - s p a c e a b o v e t h e p i l e , i s c o n s i d e r e d i n F i g u r e 6 . 4 2 . T h e s m a l l s u r f a c e - t o - v o l u m e r a t i o o f 1 : 3 s h o w s a s m a l l a m p l i t u d e i n t h e p r o f i l e a n d a l o w m i n i m u m a n d m a x i m u m b u l k t e m p e r a t u r e . A s e x p e c t e d , a n i n c r e a s e i n t h e s u r f a c e - t o - v o l u m e r a t i o i n c r e a s e s t h e a m p l i t u d e a n d t h e e x t r e m e t e m p e r a t u r e s . T h e r a t i o s o f 1 : 3 a n d 2 : 3 h a v e d i a m e t e r - t o - h e i g h t r a t i o s o f 2 : 1 , a n d t h e s u r f a c e - t o - v o l u m e r a t i o s o f 1 : 2 a n d 1 : 1 h a v e d i a m e t e r - t o - h e i g h t r a t i o s o f 1 : 2 . T h u s , t h e b i n s u r f a c e - t o - v o l u m e r a t i o i s a m o r e s u i t a b l e p r e d i c t o r o f t h e e f f e c t o f t h e a m b i e n t b o u n d a r y c o n d i t i o n s o n t h e t e m p e r a t u r e p r e d i c t i o n s i n a c i r c u l a r g r a i n b i n t h a n t h e d i a m e t e r - t o - h e i g h t r a t i o . 6 . 2 . 5 G r a i n C r o p I n F i g u r e 6 . 4 3 t h e l o n g - t e r m s t o r a g e o f c o r n i s c o m p a r e d t o t h e l o n g - t e r m s t o r a g e o f w h e a t . A p p a r e n t l y , t h e b u l k g r a i n p r o p e r t i e s , i . e . c o n d u c t i v i t y , s p e c i f i c h e a t , a n d d e n s i t y , ] c [ n ? . h . a . . r § e . m . . r r e T ] c [ m r ‘ 1 ' ‘ 1 ' e r T 4 8 3 9 ' : — m - 1 : 1 0 . : C — W C u 0 ' 5 — A N - 1 : J g t ; a t ; 2 2 2 2 2 4 2 5 3 1 2 2 3 5 1 2 1 1 ; ] : F i g u r e 6 . 4 2 E f f e c t o f t h e b i n s u r f a c e - t o - v o l u m e r a t i o o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r n b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e s i m u l a t i o n . 4 8 4 a f f e c t t h e b u l k t e m p e r a t u r e s . C o r n r e a c h e s s l i g h t l y l o w e r t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e c o l d a m b i e n t p e r i o d s , a n d s l i g h t l y h i g h e r t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e w a r m p e r i o d s . F o r e x a m p l e , i n F e b r u a r y o f 1 9 8 9 t h e m i n i m u m c o r n b u l k t e m p e r a t u r e i s 2 % : c o m p a r e d t o 4 ° C i n t h e w h e a t b i n ; a n d i n S e p t e m b e r o f 1 9 9 0 t h e c o r n r e a c h e s a b u l k t e m p e r a t u r e o f 1 7 ° C c o m p a r e d t o 1 6 ° C i n t h e w h e a t b i n . T h e t h r e e t h e r m a l p r o p e r t i e s d e t e r m i n e t h e t h e r m a l d i f f u s i v i t y v a l u e , a , i n t h e t w o - d i m e n s i o n a l c o n d u c t i o n e q u a t i o n ( s e e e q u a t i o n 4 . 5 6 ) . T h e p h y s i c a l s i g n i f i c a n c e o f t h e t h e r m a l d i f f u s i v i t y i s t h e s p e e d o f p r o p a g a t i o n o f h e a t i n t o ( o r o u t o f ) t h e g r a i n m a s s d u r i n g c h a n g e s o f t e m p e r a t u r e w i t h t i m e . A p p a r e n t l y , t h e t h e r m a l d i f f u s i v i t y o f c o r n i s h i g h e r t h a n o f w h e a t , s i n c e t h e h e a t p r o p a g a t i o n i n t h e c o r n b i n i s f a s t e r d u r i n g t h e s t o r a g e p e r i o d . 6 . 3 C h i l l i n g a n d R e c h i l l i n g S t r a t e g i e s O n e o f t h e m a i n o b j e c t i v e s o f t h i s d i s s e r t a t i o n i s t o d e t e r m i n e t h e f r e q u e n c y o f r e c h i l l i n g a p i l e o f g r a i n d u r i n g s t o r a g e . A n u m b e r o f c h i l l i n g a n d r e c h i l l i n g s t r a t e g i e s a r e e v a l u a t e d f o r c o r n a n d w h e a t u n d e r m i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s . T h e c o n f i g u r a t i o n o f t h e b i n , g r a i n p r o p e r t i e s , a m b i e n t b o u n d a r y c o n d i t i o n s , a n d g r a i n c h i l l e r a r e t h e s a m e a s i n 4 8 5 E fi g k a i r ; i ' é v ' fi ' a ' fi r ' fi ' i ' i ' f i a ' i i 1 e e o 1 ' 1 F i g u r e 6 . 4 3 E f f e c t o f t h e c r o p t y p e o n t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e b i n p r e d i c t e d b y t h e 2 - D s t o r a g e s i m u l a t i o n . 4 8 6 t h e p r e v i o u s s e c t i o n s o f t h i s C h a p t e r ( s e e T a b l e s 6 . 1 a n d 6 . 3 ) . T h e c r i t e r i o n i n c o m p a r i n g v a r i o u s c h i l l i n g a n d r e c h i l l i n g s t r a t e g i e s i s g r a i n q u a l i t y p r e s e r v a t i o n , w h i c h i s d e f i n e d i n t e r m s o f t h e r i s k s o f i n s e c t i n f e s t a t i o n a n d m o l d d e v e l o p m e n t . T h e r i s k o f i n s e c t i n f e s t a t i o n ( a n d i n s e c t a c t i v i t y ) i n g r a i n s t o r a g e s i s r e d u c e d w h e n g r a i n t e m p e r a t u r e s i n a b i n a r e l e s s t h a n 1 5 - 1 7 % : ( s e e C h a p t e r 3 . 3 . 3 ) . T h e r i s k o f m o l d i n g d u e t o f u n g i d e v e l o p m e n t i s r e d u c e d w h e n m o i s t u r e c o n t e n t s i n a b i n a r e s u f f i c i e n t l y l o w ( s e e C h a p t e r 3 . 3 . 2 ) . I n t h e e v a l u a t i o n o f d i f f e r e n t c h i l l i n g a n d r e c h i l l i n g s t r a t e g i e s t h e g o a l s a r e ( 1 ) t o l o w e r g r a i n t e m p e r a t u r e s i n a b i n i m m e d i a t e l y a f t e r f i l l i n g , a n d m a i n t a i n t h e s e t e m p e r a t u r e s b e l O W ' 1 7 m C f o r t h e e n t i r e s t o r a g e p e r i o d , a n d ( 2 ) t o s t o r e g r a i n a t a m o i s t u r e c o n t e n t c o n s i d e r e d b o t h s a f e f o r s t o r a g e a n d d e s i r a b l e f o r m a r k e t i n g p u r p o s e s ( i . e . a d r y m a t t e r l o s s o f 0 . 5 % i s a s s u m e d t o b e t h e m a x i m u m l i m i t ) . 6 . 3 . 1 C h i l l e d v e r s u s A m b i e n t A e r a t i o n F i r s t , t h e p o t e n t i a l b e n e f i t o f u s i n g a c h i l l e d a e r a t i o n s y s t e m h a s t o b e d e m o n s t r a t e d . I n t h e n o r t h e r n U n i t e d S t a t e s a m b i e n t t e m p e r a t u r e s d r o p l o w e n o u g h i n t h e l a t e f a l l 4 8 7 ( a n d w i n t e r ) t o r e d u c e t e m p e r a t u r e s i n s t o r e d g r a i n t o s a f e l e v e l s . E v e n i n t h e s o u t h e r n U n i t e d S t a t e s a m b i e n t t e m p e r a t u r e s u s u a l l y d e c r e a s e s u f f i c i e n t l y i n t h e l a t e f a l l - e a r l y w i n t e r t o a c h i e v e s t o r e d g r a i n t e m p e r a t u r e s b e l o w 1 0 - 1 E P C w i t h c o n v e n t i o n a l a m b i e n t a e r a t i o n s y s t e m s ( T r o t t e r 1 9 9 0 , D i l l e h a y 1 9 9 0 , W h i t t e n 1 9 9 0 ) . I n o t h e r p a r t s o f t h e c o u n t r y , s u c h a s t h e G r e a t P l a i n s , g r a i n s t o r a g e i s f r e q u e n t l y p r a c t i c e d i n b i n s w i t h o u t a e r a t i o n s y s t e m s e n t i r e l y ( Y a c i u k e t a l . 1 9 7 5 , C u p e r u s e t a l . 1 9 8 6 ) . T h e r e t h e c r o p i s s t o r e d a f t e r t h e h a r v e s t a n d l e f t t o c o o l a s a f u n c t i o n o f t h e a m b i e n t b o u n d a r y c o n d i t i o n s . T h e b i o l o g i c a l h a z a r d s o f m o l d d e v e l o p m e n t a n d i n s e c t i n f e s t a t i o n i n a m b i e n t a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m s w e r e p r e v i o u s l y d i s c u s s e d ( s e e C h a p t e r s 1 . 3 . 2 a n d 3 . 3 ) , a n d a n i n - d e p t h e v a l u a t i o n o f a m b i e n t a e r a t i o n s y s t e m s v e r s u s n o a e r a t i o n i s n o t a n o b j e c t i v e o f t h i s s t u d y . H o w e v e r , t w o s i t u a t i o n s c o m m o n l y e n c o u n t e r e d i n t h e f i e l d w i l l b e d i s c u s s e d b r i e f l y a n d c o m p a r e d a g a i n s t c h i l l e d a e r a t i o n , u s i n g c o r n a n d w h e a t u n d e r m i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s . 6 . 3 . 1 . 1 C o r n A e r a t i o n a n d S t o r a g e F i g u r e 6 . 4 4 s h o w s t h e p r e d i c t e d t e m p e r a t u r e p r o f i l e s i n t h e c o r e , b u l k , a n d p e r i p h e r y f o r a n o n - a e r a t e d b i n c o n t a i n i n g ' " t I ‘ ] C t [ ‘ 3 ' W e e 1 k 1 ' ] I 0 [ ‘ E F W r ' e 1 * l I 4 8 8 : w \ _ . . . . — — - g i ' i r g L ' L ' L fi y a ' fi ' k ' fl t ‘ i ' é ' F i g u r e 6 . 4 4 S i m u l a t e d n o n - a e r a t e d s t o r a g e o f a b i n o f c o r n u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . 4 8 9 a b o u t 6 0 0 t o n n e s o f c o r n s t o r e d b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 i n m i d - M i c h i g a n . A l s o s h o w n a r e t h e a v e r a g e b u l k d r y m a t t e r l o s s , a n d t h e b u l k m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e . T h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e i s 1 7 9 : , a n d t h e i n i t i a l m o i s t u r e c o n t e n t i s 1 6 . 5 % . T h e m i n i m u m b u l k t e m p e r a t u r e o f 7 . 5 % : i s r e a c h e d a f t e r a b o u t f i v e m o n t h s o f s t o r a g e ; a f t e r 1 1 m o n t h s t h e b u l k t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s t o 1 7 9 C , w h i c h i s t h e s a m e a s t h e i n i t i a l t e m p e r a t u r e . T h e c o r e t e m p e r a t u r e d e c r e a s e s t o » 1 1 ° C a f t e r 1 0 m o n t h s o f s t o r a g e . T h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e r e a c h e s a l o w o f - 5 % 2 i x 1 D e c e m b e r o f 1 9 8 9 a n d a m a x i m u m o f 2 5 ° C i n A u g u s t o f 1 9 9 0 . S i n c e t h e b i n i s n o t a e r a t e d t h e b u l k m o i s t u r e c o n t e n t i s a s s u m e d t o r e m a i n c o n s t a n t . T h e a v e r a g e d r y m a t t e r l o s s o f t h e b u l k o v e r t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e p e r i o d i s 0 . 6 4 % . T h e g r a i n t e m p e r a t u r e i n t h e n o n — a e r a t e d b u l k a n d c o r e r e m a i n b e l o w t h e 1 7 % ) ] d e t f o r t h e e n t i r e s t o r a g e p e r i o d . T h e t e m p e r a t u r e i n t h e p e r i p h e r y r i s e s a b o v e t h e l i m i t a f t e r s i x m o n t h s o f s t o r a g e a n d r e m a i n s a b o v e 1 7 m C b e t w e e n e a r l y J u n e a n d e a r l y O c t o b e r . T h e d r y m a t t e r l o s s l i m i t o f 0 . 5 % ] i s r e a c h e d a f t e r 1 0 m o n t h s o f s t o r a g e . I t a p p e a r s t h a t t h e n o n - a e r a t e d s t o r a g e o f c o r n i n i t i a l l y a b o v e 1 5 ° C a n d 1 5 . 5 % m o i s t u r e c o n t e n t i n m i d - M i c h i g a n i s n o t d e s i r a b l e b e c a u s e o f t h e r i s k s o f i n s e c t i n f e s t a t i o n a n d m o l d d e v e l o p m e n t . T h e a e r a t i o n o f t h e c o r n b i n a t 0 . 1 n P / m i n / t ( 0 . 1 c f m / b u ) 4 9 0 b e g i n n i n g o n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d c o n t i n u e d u n t i l t h e t o p l a y e r o f t h e p i l e d e c r e a s e s b e l o w 1 0 W : . i s s h o w n i n F i g u r e 6 . 4 5 . T h e c o r n i s c o o l e d w i t h i n a b o u t a w e e k a n d m a i n t a i n s g o o d s t o r a g e c o n d i t i o n s u n t i l t h e f o l l o w i n g O c t o b e r . I n i t i a l l y , w a r m e r a i r i s m o v e d t h r o u g h t h e b i n d u e t o h i g h e r a m b i e n t t e m p e r a t u r e s ( s e e F i g u r e 6 . 6 ) . T h i s i n c r e a s e s t h e t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e p i l e s l i g h t l y . T h e c o r e t e m p e r a t u r e r e m a i n s b e t w e e n 4 a n d 5 ° C t h r o u g h J u n e b e f o r e s l o w l y i n c r e a s i n g t o 9 ° C b y t h e e n d o f t h e s t o r a g e p e r i o d . D u e t o w a r m a m b i e n t c o n d i t i o n s i n t h e f a l l o f 1 9 8 9 t h e b u l k t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s s l i g h t l y d u r i n g t h e f i r s t t w o w e e k s a f t e r t h e i n i t i a l a e r a t i o n c o o l i n g , f o l l o w e d b y a c o n d u c t i v e c o o l i n g p e r i o d t o 3 W 3 . T h i s t e m p e r a t u r e r a n g e i s m a i n t a i n e d t h r o u g h e a r l y M a r c h ; t h e b u l k r e a c h e s a m a x i m u m o f a b o u t 1 € P C b y e a r l y S e p t e m b e r . T h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e p r o f i l e i s c o n t r o l l e d o n l y d u r i n g t h e a e r a t i o n p e r i o d , a n d s u b s e q u e n t l y f o l l o w s t h e s a m e p a t t e r n a s t h e n o n - a e r a t e d c a s e f o r t h e r e m a i n d e r o f t h e s t o r a g e p e r i o d . T h e b u l k m o i s t u r e c o n t e n t i s r e d u c e d t o 1 6 . 2 % d u r i n g t h e a e r a t i o n c y c l e . T h e a v e r a g e b u l k d r y m a t t e r l o s s a t t h e e n d o f t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e p e r i o d i s 0 . 4 1 % . T h e s a m e b i n i s a e r a t e d t o a d e s i r e d t O p l a y e r t e m p e r a t u r e o f 7 m C b e g i n n i n g o n t h e s a m e d a y i n t h e f a l l o f 1 9 8 9 ( s e e F i g u r e 6 . 4 6 ) . C o o l i n g r e q u i r e s a b o u t f o u r w e e k s o f f a n o p e r a t i o n . T w o d i s t i n c t c o o l i n g ( a n d w a r m i n g ) a n d d r y i n g 4 9 1 d 1 ? : e — 1 ” " \ 5 I I I - 1 4 — M m ‘ g m : 3 1 o n e : " ' I “ . ' 6 " u . . . 1 . I . U B . - 4 _ m . E U I . I . U 0 . - — I - — u . ' 8 . I . I . ' M 0 p . 4 7 — c o r e I . B ' i ' g L I K L ' V B ' A ' A ' E ' I L ‘ I I . F i g u r e 6 . 4 5 S i m u l a t e d a m b i e n t a e r a t i o n t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f a c o r n b i n u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . . i l n . h e 5 E l l e B n I - o L - W A ] : 1 [ B U = m 3 u 1 o e u ] u m a a r g b e m o I t 3 ] a § [ § § g e M T + 4 9 2 ' — - u m / 3 — I I 1 . I t — m - l l l t m I f . . . — e o r e F i g u r e 6 . 4 6 1 1 C L ' L ' L ' L ' V h f fi ' fi ' h ' i ' h . S i m u l a t e d a m b i e n t a e r a t i o n t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f a b i n o f c o r n u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . 4 9 3 ( a n d r e w e t t i n g ) c y c l e s a r e o b s e r v e d d u r i n g t h i s p e r i o d . T h e a m b i e n t t e m p e r a t u r e i s n o t c o n s i s t e n t l y l o w e n o u g h f o r t h e a e r a t i o n t o b e c o m p l e t e d i n a c o m p a r a b l e t i m e a s i n t h e 1 0 % : l i m i t c a s e . T h e c y c l i n g i n t h e b i n d u r i n g t h e c o o l - d o w n p h a s e i s r e f l e c t e d i n a n o v e r a l l i n c r e a s e i n t h e d r y m a t t e r l o s s t o 0 . 5 2 % d u r i n g t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e p e r i o d . U s i n g a g r a i n c h i l l e r t o c o o l t h e g r a i n b i n o n c e i n t h e f a l l o f 1 9 8 9 t o 1 0 ° C y i e l d s t h e s a m e t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e p r o f i l e s f o r t h e s t o r a g e p e r i o d a s t h e 1 0 ° C a m b i e n t a e r a t i o n c a s e ( s e e F i g u r e 6 . 4 7 ) . T h e f i n a l m o i s t u r e c o n t e n t a n d d r y m a t t e r l o s s a r e 1 6 . 2 % w . b . a n d 0 . 4 1 % , r e s p e c t i v e l y . T h e g r a i n c h i l l e r i s o p e r a t e d w i t h a c o l d - a i r s e t - p o i n t o f 5 % : a n d a r e h e a t e r s e t - p o i n t o f 8 ° C p l u s 1 ° C o f r e w a r m i n g i n t h e d u c t . I n c o m p a r i s o n , t h e b e s t s t o r a g e r e s u l t f o r t h e 5 9 7 t o n n e s o f c o r n d u r i n g t h e 1 9 8 9 - 9 0 p e r i o d i s a c h i e v e d b y c h i l l i n g t h e g r a i n t o 7 ° C a t s e t - p o i n t s o f 3 ° C a n d 6 ° C f o r t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r , r e s p e c t i v e l y ( a s s u m i n g n o h e a t g a i n i n t h e d u c t ) ( s e e F i g u r e 6 . 4 8 ) . A l t h o u g h t h e t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e p r o f i l e s a r e s i m i l a r ( t h e b u l k t e m p e r a t u r e r i s e t o 1 6 % : i s d e l a y e d b y o n l y a f e w d a y s i n S e p t e m b e r o f 1 9 9 0 ) , t h e d r y m a t t e r l o s s i s 0 . 3 8 % , w h i c h i s b e t t e r t h a n a n y o f t h e p r e v i o u s n o n - a e r a t e d , a m b i e n t a n d c h i l l e d a e r a t i o n c a s e s . B a s e d o n t h e l o w e r c o r e a n d b u l k t e m p e r a t u r e s , a n d t h e 4 9 4 1 1 . : I . " 3 1 i t ‘ l l - 1 1 . : — M a n E 1 5 " 1 ' 3 1 w ' — 1 1 u l 1 . , ' 3 3 " 1 e 1 1 1 i . e ” - — m ” i a n : a I . E . o ' 4 — - u e a 1 3 1 2 0 “ 1 e 1 0 e p . . 3 — o o r e 1 1 1 . 7 1 3 . 1 1 1 . 3 1 3 . : I . ‘ L ' L ' V a r fi ' i ' fi fi ' ' 8 . F i g u r e 6 . 4 7 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f a b i n o f c o r n u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . . ] O [ o u t m T ] C [ m & ' U h ‘ o - 3 p m e T I 0 " ] 3 c [ n t - r ‘ 3 e . m a 0 T ‘ 4 9 5 W - t o a m ” L A A d ‘ . ‘ O . . - 1 1 1 ' 1 3 K F i g u r e 6 . 4 8 I 1 1 K i f L ' L C L ' V h ' fi ' i ' i t ' i b ' i 1 e e o S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f a b i n o f c o r n u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . 4 9 6 s m a l l e r d r y m a t t e r l o s s e s i t a p p e a r s t h a t c h i l l e d a n d a m b i e n t a e r a t i o n s y s t e m s a r e p r e f e r a b l e o v e r n o a e r a t i o n f o r t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e o f c o r n i n M i c h i g a n . O b v i o u s l y , t h e c o s t s o f c h i l l e d v e r s u s a m b i e n t a e r a t i o n h a v e t o b e t a k e n i n t o a c c o u n t t o m a k e a n e c o n o m i c r e c o m m e n d a t i o n o f t h e p r e f e r r e d s y s t e m . T h e o p e r a t i n g c o s t s f o r o n e - t i m e c h i l l i n g o f a 5 9 7 - t o n n e c o r n b i n u n d e r m i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s i m m e d i a t e l y a f t e r h a r v e s t t o 7 a n d 1 0 ° C a r e a b o u t 0 . 2 2 a n d 0 . 2 6 k W h p e r t o n n e p e r s t o r a g e m o n t h , r e s p e c t i v e l y ; a e r a t i n g w i t h a m b i e n t a i r u s i n g a s i m i l a r f a n ( i . e . 5 . 5 k W ) y i e l d s a b o u t 0 . 1 1 a n d 0 . 2 6 k W h / t / m o n t h f o r c o o l i n g t o 1 0 ° C a n d 7 ° C , r e s p e c t i v e l y . T h e c o m p a r i s o n a l s o i n d i c a t e s t h a t o n e - t i m e c h i l l i n g t o a l o w o f 7 ° C i n t h e f a l l i s s u f f i c i e n t w i t h r e s p e c t t o t h e q u a l i t y p r e s e r v a t i o n o f c o r n d u r i n g t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s . W i t h o u t c l o s e m a n u a l s u p e r v i s i o n , o r a n a u t o m a t i c a e r a t i o n c o n t r o l l e r t o s e l e c t i v e l y c o o l t h e b i n , t h e t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t m a y c y c l e s i g n i f i c a n t l y d u r i n g t h e c o o l - d o w n w i t h a m b i e n t a i r . T h e e f f e c t o f c y c l i n g a p p e a r s t o b e m o r e d a m a g i n g t o t h e l o n g - t e r m g r a i n q u a l i t y t h a n s t o r i n g a t a E P C h i g h e r g r a i n t e m p e r a t u r e a l t o g e t h e r . I n a p r e v i o u s s t u d y , t h e c y c l i n g o f t h e g r a i n t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e c o n t e n t i n b i n s o f c o r n a e r a t e d u n d e r a m b i e n t T e x a s c o n d i t i o n s w a s o b s e r v e d ( M a i e r e t a l . 1 9 9 1 ) . S i g n i f i c a n t m o i s t u r e g r a d i e n t s d e v e l o p e d d u r i n g t h e a e r a t i o n p e r i o d , a n d s e v e r a l w a r m i n g a n d c o o l i n g c y c l e s m o v e d t h r o u g h t h e g r a i n 4 9 7 b e f o r e a f i n a l s t o r a g e t e m p e r a t u r e w a s r e a c h e d i n t h e f a l l . T h u s , o n e - t i m e c h i l l e d a e r a t i o n o f c o r n i m m e d i a t e l y a f t e r h a r v e s t a p p e a r s t o b e e c o n o m i c a l l y a t t r a c t i v e i f o p e r a t i n g c o s t s a n d q u a l i t y p r e s e r v a t i o n a r e c o n s i d e r e d . 6 . 3 . 1 . 2 W h e a t A e r a t i o n a n d S t o r a g e F i g u r e 6 . 4 9 s h o w s t h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e c o r e , b u l k , a n d p e r i p h e r y , t h e a v e r a g e b u l k d r y m a t t e r l o s s , a n d t h e b u l k m o i s t u r e c o n t e n t p r o f i l e f o r a n o n - a e r a t e d b i n c o n t a i n i n g 5 7 9 t o n n e s o f w h e a t s t o r e d b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 i n m i d - M i c h i g a n . T h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e i s 3 0 9 : , a n d t h e i n i t i a l m o i s t u r e c o n t e n t i s 1 4 . 0 % w . b . A m i n i m u m b u l k t e m p e r a t u r e o f 1 3 9 : i s r e a c h e d a f t e r a b o u t 1 0 m o n t h s o f s t o r a g e ; b y t h e e n d o f J u n e t h e b u l k t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s t o T T T L T h e c o r e t e m p e r a t u r e d e c r e a s e s s l o w l y f r o m 3 0 ° C t o 1 9 ° C o v e r t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e p e r i o d . T h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e r e a c h e s a l o w o f 5 % 2 i J 1 e a r l y M a r c h o f 1 9 8 9 ; a t t h e e n d o f t h e s t o r a g e p e r i o d t h e g r a i n a t t h e p e r i p h e r y i s a t 2 3 % : . T h e t e m p e r a t u r e s i n t h e w h e a t r e m a i n a b o v e t h e d e s i r e d 1 7 % } - l i m i t u n t i l O c t o b e r i n t h e p e r i p h e r y , u n t i l J a n u a r y i n t h e b u l k , a n d f o r t h e e n t i r e 1 2 - m o n t h p e r i o d i n t h e c o r e . S i n c e t h e b i n i s n o t a e r a t e d t h e m o i s t u r e i s a s s u m e d t o r e m a i n . ] 0 [ 8 . W . o “ o T m ‘ « . m - e I ‘ n u ‘ m e n 3 ] O . [ . . ” L; ] 3 ‘ 7 n e . ' l l ‘ I : [ 1 8 o . W 1 . o 4 9 8 \ \ \ ~ / \ \ L ' V fi ' k é ' a ' f k fi a ' k L ' L I 1 . " 1 - 1 m F i g u r e 6 . 4 9 S i m u l a t e d n o n - a e r a t e d s t o r a g e o f a b i n o f w h e a t u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 . 4 9 9 c o n s t a n t . T h e a v e r a g e d r y m a t t e r l o s s o f t h e b u l k o v e r t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e p e r i o d i s 1 . 1 % . T h u s , t h e n o n - a e r a t e d s t o r a g e o f w h e a t t h r o u g h t h e i n i t i a l s u m m e r p e r i o d i s u n d e s i r a b l e , s i n c e t h e c o n d i t i o n s i n t h e b i n p o s e a h i g h r i s k f o r i n s e c t i n f e s t a t i o n , a n d c a u s e s i g n i f i c a n t q u a l i t y d e t e r i o r a t i o n . N o w c o n s i d e r a m b i e n t a e r a t i o n o f t h e b i n b e g i n n i n g o n J u l y 1 , 1 9 8 9 , a n d c o n t i n u i n g u n t i l t h e t o p l a y e r o f t h e p i l e h a s d e c r e a s e d b e l o w 1 5 % : ( s e e F i g u r e 6 . 5 0 ) . T h e a e r a t i o n p e r i o d l a s t s a b o u t t h r e e m o n t h s . B y l a t e S e p t e m b e r t h e w h e a t b i n i s c o o l e d . S i g n i f i c a n t c y c l i n g o f t h e t e m p e r a t u r e s b e t w e e n a l o w o f 1 7 ° C a n d a h i g h o f 3 0 ° C i s o b s e r v e d d u r i n g t h e t h r e e - m o n t h a e r a t i o n p e r i o d . T h e w h e a t m o i s t u r e c o n t e n t i s r e d u c e d g r a d u a l l y t o 1 1 . 3 % w . b . , a n d i n t e r r u p t e d b y s m a l l r e a b s o r p t i o n p e r i o d s . T h e d r y m a t t e r l o s s r a p i d l y i n c r e a s e s a b o v e 0 . 9 % d u r i n g t h e a e r a t i o n p e r i o d . A f t e r 1 2 m o n t h s o f s t o r a g e t h e a v e r a g e d r y m a t t e r l o s s i n t h e b u l k o f t h e b i n i s 0 . 9 5 % . T h e s a m e b i n i s a e r a t e d t o a d e s i r e d t o p l a y e r t e m p e r a t u r e o f 1 0 ° C b e g i n n i n g o n J u l y 1 , 1 9 8 9 ( s e e F i g u r e 6 . 5 1 ) . T h e c o o l i n g t i m e i s e v e n l o n g e r , i . e . a b o u t f o u r a n d a h a l f m o n t h s . T h e a d d i t i o n a l a e r a t i o n t i m e i s r e f l e c t e d i n t h e m o i s t u r e a n d d r y m a t t e r l o s s i n t h e b i n . T h e a v e r a g e f i n a l b u l k m o i s t u r e c o n t e n t i s 1 1 . 0 % w . b . a n d t h e d r y m a t t e r l o s s . A A ‘ A A l A A A A A E ] M W . ] : 1 [ 3 . - . W 3 T 3 - 0 ' ] 3 C t H 3 8 3 M 3 I - 0 . 3 " 3 3 . 0 C A . I “ 5 0 0 1 2 1 1 - 5 1 1 I : 1 1 . 1 B A A A A I A A n a l ! ) 5 . T e n n - r a m [ c ] fl 1 fi ' i ' fi ' B fi i ' B ' fi ' i ' k ' fl L ' I ; 1 . 7 5 F i g u r e 6 . 5 0 S i m u l a t e d a m b i e n t a e r a t i o n t o 1 5 ° C a n d s t o r a g e o f a b i n o f w h e a t u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 . ] 9 8 " I U L " O I I I [ I m . I C T 0 ' ] m 3 u . r u ' d - = m u 3 T - o . ] 6 8 [ . 3 W 3 3 T . 0 I i I 5 0 1 E r fi i b ' b ' i j fi r f 3 . ‘ 1 4 k t . " F i g u r e 6 . 5 1 S i m u l a t e d a m b i e n t a e r a t i o n t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f a b i n o f w h e a t b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 . 5 0 2 i s 0 . 9 6 % f o r t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e p e r i o d . U s i n g a g r a i n c h i l l e r t o c o o l t h e w h e a t b i n o n l y o n c e i n t h e f i r s t w e e k o f J u l y t o 1 5 ° C i m p r o v e s t h e q u a l i t y p r e s e r v a t i o n f o r t h e e n t i r e 1 2 - m o n t h s t o r a g e p e r i o d s i g n i f i c a n t l y ( s e e F i g u r e 6 . 5 2 ) . T h e f i n a l m o i s t u r e c o n t e n t i n t h e b i n i s 1 3 . 3 % w . b . a n d t h e d r y m a t t e r l o s s i s 0 . 3 5 % , a 6 3 % i m p r o v e m e n t o v e r t h e a m b i e n t a e r a t i o n c a s e s . T h e g r a i n c h i l l e r i s o p e r a t e d w i t h a c o l d - a i r s e t - p o i n t o f 8 ° C a n d a r e h e a t e r s e t - p o i n t o f 1 3 ° C p l u s 1 ° C o f r e w a r m i n g i n t h e d u c t . A t e m p e r a t u r e r i s e t o a b o u t 1 7 m C b y e a r l y S e p t e m b e r i s o b s e r v e d i n t h e b u l k d u e t o t h e h i g h a m b i e n t s u m m e r c o n d i t i o n s . A n a d d i t i o n a l r e d u c t i o n i n t h e q u a l i t y l o s s i s a c h i e v e d w i t h o n e - t i m e c h i l l i n g t o 1 0 % : ( s e e F i g u r e 6 . 5 3 ) . T h e f i n a l a v e r a g e b u l k d r y m a t t e r l o s s a f t e r t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e i s 0 . 3 2 % . T h e m o i s t u r e c o n t e n t i s s l i g h t l y l o w e r , i . e 1 3 . 2 % w . b . T h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n t h e p e r i p h e r y i s s i m i l a r a s i n t h e p r e v i o u s c h i l l i n g c a s e . T h e g r a i n b u l k t e m p e r a t u r e n e v e r r i s e s a b o v e 1 5 ° C d u r i n g t h e w e e k s f o l l o w i n g t h e i n i t i a l c h i l l i n g p e r i o d , a n d r e m a i n s b e l o w 1 5 ° C u n t i l t h e e n d o f t h e p e r i o d i n J u n e 1 9 9 0 . C o n t i n u o u s l y a e r a t i n g a w h e a t b i n i n a n a t t e m p t t o m a i n t a i n q u a l i t y i s n o t u n c o m m o n ( D o y l e 1 9 9 0 ) . A l t h o u g h i t m a y ‘ ] c . [ ' 3 m 3 T 3 I D 4 ' ] c 3 [ - ' t s 3 i n 3 a m 8 u h I D I ] . c [ 3 m . 8 3 3 T n o 5 0 3 E ' 5 ' i ' a o ' 6 ' i a ' 3 L ' 3 L ' fi ' h ' E ' L ' L ' L ' J “ F i g u r e 6 . 5 2 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 5 ° C a n d s t o r a g e o f a b i n o f w h e a t u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 . u “ 8 8 ' 8 3 8 . 0 . ] 8 8 m a 8 3 m 3 I c o i ] 0 k [ l l W fi a 1 u a 1 l l E 5 0 4 a s : - ’ M “ " 1 2 . . . ; 1 “ ? 3 n 3 5 - b u t T m [ c ] F i g u r e 6 . 5 3 ' I ' I " a . ' b ' h ' i ' f k ' h ‘ k h k h " S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f a b i n o f w h e a t u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 . 5 0 5 r e d u c e t h e d a n g e r o f i n s e c t i n f e s t a t i o n , t h e d e t e r i o r a t i o n i n d e x i s e s s e n t i a l l y a s h i g h a s n o t a e r a t i n g t h e b i n d u r i n g t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e p e r i o d . A l s o , o p e r a t i n g a n a e r a t i o n f a n c o n t i n u o u s l y t h r o u g h t h e s u m m e r m o n t h s i s e x p e n s i v e . F o r e x a m p l e , o p e r a t i n g a t y p i c a l 1 1 k W f a n b e g i n n i n g J u l y 1 t o c o o l a 5 7 9 - t o n n e w h e a t b i n u n d e r m i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s t o 1 5 ° C a n d 1 0 ° C c a n c o s t 3 . 3 a n d 5 . 4 k W h / t p e r s t o r a g e m o n t h , r e s p e c t i v e l y . E x c e s s i v e m o i s t u r e l o s s i n t h e w h e a t d u e t o a m b i e n t a e r a t i o n i s a l s o u n d e s i r a b l e f o r t h e s u b s e q u e n t m i l l i n g o p e r a t i o n , w h i c h g e n e r a l l y r e q u i r e s w h e a t a t 1 5 - 1 6 . 5 % m o i s t u r e c o n t e n t ( H o s e n e y 1 9 8 6 ) . W h e a t t e m p e r a t u r e s a b o v e 1 5 - 1 7 m C c a n l e a d t o i n s e c t i n f e s t a t i o n , w h i c h r e q u i r e s f u m i g a t i o n t r e a t m e n t s . O n e - t i m e c h i l l i n g i m m e d i a t e l y a f t e r t h e h a r v e s t t o 1 0 - 1 9 T 1 i s s u f f i c i e n t t o s i g n i f i c a n t l y i m p r o v e t h e q u a l i t y o f a 5 7 9 - t o n n e w h e a t b i n s t o r e d u n d e r m i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s . T h e o p e r a t i n g c o s t s r a n g e f r o m a b o u t 0 . 5 1 t o 0 . 7 4 k W h p e r t o n n e p e r s t o r a g e m o n t h f o r o n e - t i m e c h i l l i n g i n J u l y t o 1 5 ° C a n d 1 0 ° C , r e s p e c t i v e l y . 6 . 3 . 2 C o n t r o l l i n g t h e P e r i p h e r y T e m p e r a t u r e N o w t h a t a c a s e h a s b e e n m a d e f o r t h e b e n e f i c i a l e f f e c t o f c h i l l e d a e r a t i o n o f c e r e a l g r a i n s t h e q u e s t i o n a r i s e s w h e t h e r t o i n t e r m i t t e n t l y r e c h i l l a g r a i n b i n d u r i n g t h e 5 0 6 s t o r a g e p e r i o d , a n d i f s o h o w o f t e n . T h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e p e r i p h e r y a n d c o r e t e m p e r a t u r e p r o f i l e s i s a m e a s u r e o f t h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t t h a t e x i s t s i n a g r a i n b i n . T h e c o r e t e m p e r a t u r e h a r d l y c h a n g e s d u r i n g t h e n o n - a e r a t e d s t o r a g e p e r i o d , w h i l e t h e p e r i p h e r y l a y e r s c h a n g e c o n t i n u o u s l y a s t h e y a r e e x p o s e d t o t h e c h a n g e s i n t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s . S i n c e t h e p e r i p h e r y v o l u m e ( i . e . t h e t o p a n d b o t t o m g r a i n l a y e r s , a n d t h e w a l l s u r f a c e l a y e r ) r e a c h e s t e m p e r a t u r e s a b o v e t h e d e s i r e d . 1 7 m C i n s e c t - l i m i t , p a r t i c u l a r l y t h r o u g h o u t t h e s u m m e r m o n t h s , i t i s d e s i r a b l e t o r e c h i l l t h e g r a i n t o p r e v e n t t h e t e m p e r a t u r e f r o m r i s i n g a b o v e t h i s l i m i t . A t e m p e r a t u r e c a b l e c o u l d b e i n s t a l l e d n e a r t h e b i n w a l l t o m o n i t o r t h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e a n d i n i t i a t e r e c h i l l i n g . F i g u r e 6 . 5 4 i l l u s t r a t e s t h e r e c h i l l i n g o f t h e c o r n b i n t o 1 C P C w h e n e v e r t h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e r i s e s a b o v e 1 6 % : . T h e c h i l l e r s e t t i n g s a r e 5 ° C a n d 8 ° C f o r t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t s , r e s p e c t i v e l y , p l u s 1 ° C d u c t w a r m i n g . T h e s a m e s e t t i n g s a r e u s e d f o r t h e i n i t i a l c o o l - d o w n i n t h e f a l l . D u r i n g t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e p e r i o d f i v e r e c h i l l i n g c y c l e s a r e n e e d e d . T h e f i r s t o n e o c c u r s i n l a t e A p r i l o f 1 9 9 0 , a n d t h e l a s t o n e i n l a t e S e p t e m b e r . T h e c o o l i n g t i m e s d e p e n d o n t h e a m b i e n t c o n d i t i o n s . A c o n t i n u o u s o p e r a t i n g c y c l e i s o b s e r v e d b e t w e e n l a t e J u n e a n d e a r l y S e p t e m b e r . D u r i n g t h i s p e r i o d , t h e r e c h i l l i n g i s i n t e r r u p t e d 5 t i m e s ] ‘ u ; m o L - N a ] c [ 8 m 3 u T o & ' ] 3 C 3 [ 3 O W - o T L . ] C 8 [ 3 3 . 0 $ m T 5 0 7 1 7 . 9 A u m . E E A l n l I ~ 1 0 . 5 A L L A t h a n ! L ' 5 L C L ' V i z r fi ' fi ' z ' a o ' f b ‘ é . F i g u r e 6 . 5 4 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a p e r i p h e r y r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 6 ° C b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . 5 0 8 d u e t o i n s u f f i c i e n t r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y o f t h e K K 1 4 0 c h i l l e r . T h e K K 1 4 0 O p e r a t e s a t o t a l o f 2 , 5 7 1 h o u r s c o n s u m i n g 3 1 , 2 5 9 k W h , w h i c h r e s u l t s i n 4 . 3 k W h / t p e r m o n t h o f s t o r a g e . 1 4 , 1 9 9 0 . T h e d r y m a t t e r l o s s r e a c h e s 0 . 7 3 % b y O c t o b e r T h i s i s 1 4 % h i g h e r t h a n i n t h e n o n - a e r a t i o n c a s e , a n d 7 8 % t o 9 2 % h i g h e r t h a n t h e o n c e - o n l y c h i l l i n g s c e n a r i o s . T a b l e 6 . 4 s u m m a r i z e s f o u r s t r a t e g i e s e v a l u a t e d u s i n g t h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e a s t h e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n . T a b l e 6 . 4 S u m m a r y o f f o u r c o n t r o l s t r a t e g i e s u s i n g t h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e a s a n i n d i c a t o r f o r r e c h i l l i n g o f t h e c o r n b i n . = — — — _ — = e f i n a l 6 1 m “ C O O l i n g P o w e r M " f i n a l D M ' L O S S [ 9 C ] [ % fl C y c l e s _ [ k W h / t / m o n t h ] [ % w b ] [ % J 1 0 1 3 1 1 5 . 7 1 6 . 1 0 . 8 6 1 0 1 6 6 4 . 4 1 6 . 1 0 . 7 3 7 1 3 5 6 . 1 1 6 . 3 . 0 . 7 0 7 1 6 3 5 . 7 1 6 . 3 0 . 6 7 T h e c h i l l i n g u n i t i s t u r n e d o f f w h e n t h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e d r o p s b e l o w t h e d e s i r e d f i n a l t e m p e r a t u r e , a n d i s t u r n e d o n w h e n i t r i s e s a b o v e t h e g r a i n t e m p e r a t u r e l i m i t . T h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t t i n g s f o r t h e 7 % : f i n a l t e m p e r a t u r e c a s e - a r e 3 ° C a n d 6 ° C , r e s p e c t i v e l y , a n d n o w a r m i n g o f t h e c h i l l e d a i r i n t h e c o n n e c t i n g d u c t i s 5 0 9 a s s u m e d . R e c h i l l i n g t o t h e l o w e r t e m p e r a t u r e o f 7 W C c a u s e s a s m a l l e r m o i s t u r e r e d u c t i o n i n t h e g r a i n , i . e . 0 . 2 p e r c e n t a g e p o i n t s c o m p a r e d t o 0 . 4 p o i n t s f o r c o o l i n g t o 1 0 ° C . T h e n u m b e r o f c o o l i n g c y c l e s ( i n c l u d i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n ) i s a s e x p e c t e d h i g h e s t f o r t h e s m a l l e s t a l l o w a b l e t e m p e r a t u r e r i s e , a n d l o w e s t f o r t h e l a r g e s t r i s e , i . e . 1 0 % : t o 1 3 ° C v e r s u s 7 ° C t o 1 6 ° C . H o w e v e r , t h i s o b s e r v a t i o n i s m i s l e a d i n g , s i n c e i n t h e c a s e o f c h i l l i n g t o 7 ° C t h e f i n a l t e m p e r a t u r e i s n e v e r r e a c h e d d u r i n g t h e l a s t r e c h i l l i n g c y c l e , a n d t h e c h i l l e r o p e r a t e s a l m o s t c o n t i n u o u s l y f r o m a b o u t J u n e t h r o u g h O c t o b e r . A l a r g e n u m b e r o f r e c h i l l i n g c y c l e s , a n d c o n t i n u o u s s u m m e r o p e r a t i o n a r e c o s t l y a n d u n d e s i r a b l e f r o m a m a n a g e m e n t p e r s p e c t i v e , u n l e s s r e c h i l l i n g i s c o n t r o l l e d a u t o m a t i c a l l y . O v e r a l l , r e c h i l l i n g o f t h e p e r i p h e r y i s s i g n i f i c a n t l y m o r e e x p e n s i v e t h a n o n e - t i m e c h i l l i n g i n t h e f a l l , i . e . b y a f a c t o r o f 1 7 t o 2 8 t i m e s . A d d i t i o n a l l y , i n a l l f o u r c a s e s ' h i g h e r d r y m a t t e r l o s s e s a r e o b s e r v e d a f t e r 1 2 m o n t h s o f s t o r a g e c o m p a r e d t o o n c e - o n l y c h i l l i n g . T h u s , r e c h i l l i n g o f t h e g r a i n b i n b a s e d o n p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e c o n t r o l i s u n d e s i r a b l e . E v e n m o r e s o s i n c e t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e m o d e l a s s u m e s t h a t t h e e f f e c t o f t h e a m b i e n t b o u n d a r y c o n d i t i o n s i s n e g l i g i b l e d u r i n g t h e c h i l l e d 5 1 0 a e r a t i o n p e r i o d . D u r i n g t h e s u m m e r m o n t h s t h e e f f e c t m a y b e s i g n i f i c a n t , w h i c h w o u l d i n c r e a s e t h e e n e r g y c o n s u m p t i o n e v e n f u r t h e r . T h u s , p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e c o n t r o l o f r e c h i l l i n g i s n o t p u r s u e d f u r t h e r . 6 . 3 . 3 C o n t r o l l i n g t h e B u l k T e m p e r a t u r e T h e b u l k t e m p e r a t u r e r e p r e s e n t s t h e a v e r a g e t e m p e r a t u r e o f 9 0 % o f t h e g r a i n b u l k . I t c h a n g e s m o r e s i g n i f i c a n t l y t h a n t h e c o r e t e m p e r a t u r e , a n d y e t d o e s n o t s h o w t h e l a r g e d a i l y a n d s e a s o n a l v a r i a t i o n s a s t h e p e r i p h e r y v o l u m e o f t h e b i n . S e v e r a l s t r a t e g i e s b a s e d o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e a r e e v a l u a t e d f o r t h e r e c h i l l i n g o f c o r n a n d w h e a t u n d e r m i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s . 6 . 3 . 3 . 1 C o r n F i g u r e 6 . 5 5 s h o w s t h e n e e d f o r t w o r e c h i l l i n g c y c l e s w h e n t h e b u l k t e m p e r a t u r e i s m a i n t a i n e d b e t w e e n . 1 C P C a n d 1 3 % : , w h i l e F i g u r e 6 . 5 6 s h o w s t h e n e e d f o r o n l y o n e r e c h i l l i n g c y c l e i f t h e t e m p e r a t u r e i s m a i n t a i n e d b e t w e e n 7 ° C a n d 1 3 ° C . T h e t e m p e r a t u r e p r o f i l e s o f t h e t w o c a s e s a r e s i m i l a r a f t e r t h e i n i t i a l c o o l - d o w n a n d b e f o r e t h e f i r s t r e c h i l l i n g c y c l e . R e c h i l l i n g i s d e l a y e d i n J u l y b y o n l y a b o u t 4 d a y s w h e n t h e 4 ' ] 8 { I M W 5 1 1 1 1 0 . : “ - u a n 3 g 1 1 “ ” 8 . m ‘ — u 2 E 8 1 3 n I o . - 4 — m a ' 5 " : 1 5 u E . o . - 4 — h l s a a n ” t o ‘ 0 fl I o p . . 5 7 — m 1 % : 2 3 . 1 i t ‘ 1 . . . ” i j L T i n f i ' E ' fi ' i ' h j £ 1 , 5 3 3 . F i g u r e 6 . 5 5 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a b u l k r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 3 ° C b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . 5 1 2 1 1 . : i 1 1 . 8 - 1 \ 5 . . . . x u : — M a n 3 : $ 0 . 1 ” / 8 I m 4 — u : - E u 1 . 1 0 s o * _ . - n ¢ m u a a n I " ! ‘ 0 E . o " - o i — - u m a s u n . 1 0 1 0 . H o . - 4 — m a . F i g u r e 6 . 5 6 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a b u l k r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 3 ° C b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . 5 1 3 b u l k t e m p e r a t u r e i n t h e p i l e i s r e d u c e d t o 7 ° C i n t h e f a l l . I t i s s l i g h t l y m o r e e n e r g y e f f i c i e n t t o c h i l l t o t h e l o w e r l i m i t i n t h e f a l l , i . e . 1 . 0 8 k W h / t p e r m o n t h o f s t o r a g e v e r s u s 1 . 1 3 k W h / t p e r m o n t h a t . 1 C P C . T h e r e i s n o d i f f e r e n c e i n t h e m o i s t u r e c o n t e n t r e d u c t i o n . I n b o t h s c e n a r i o s t h e f i n a l a v e r a g e b u l k m o i s t u r e a f t e r 1 2 m o n t h s o f s t o r a g e i s 1 6 . 0 % w . b . H o w e v e r , t h e d r y m a t t e r l o s s a t t h e e n d o f t h e s t o r a g e p e r i o d d i f f e r s , i . e . 0 . 3 7 % f o r r e c h i l l i n g t o 7 % : c o m p a r e d t o 0 . 4 1 % a t 1 0 W 2 . A l t h o u g h r e c h i l l i n g t o ‘ T m l i n t h e m i d d l e o f A u g u s t t a k e s l o n g e r t h a n c h i l l i n g t o 1 0 W : , t h e b u l k t e m p e r a t u r e d o e s n o t i n c r e a s e a b o v e t h e 1 3 % : l i m i t a g a i n b e f o r e t h e e n d o f t h e s e a s o n . I t a p p e a r s t h a t t h e p r i m a r y e f f e c t o n t h e h i g h e r d r y m a t t e r l o s s f o r t h e 1 0 ° C c a s e i s d u e t o t h e s e c o n d r e c h i l l i n g c y c l e . W h e n e v e r r e c h i l l i n g t a k e s p l a c e , a c o o l i n g f r o n t i s m o v e d t h r o u g h t h e e n t i r e p i l e . T h u s , t h e t e m p e r a t u r e i n t h e c o r e i s r a i s e d d u r i n g t h e f i r s t r e c h i l l i n g c y c l e . I n t h e 1 0 ° C c a s e t h e c o r e t e m p e r a t u r e r i s e s f r o m 5 ° C t o 9 ° C d u r i n g t h e f i r s t r e c h i l l i n g c y c l e , w h i l e i n t h e 7 ° C c a s e t h e c o r e t e m p e r a t u r e r i s e s f r o m 4 ° C t o 7 % : . S i n c e t h e b o t t o m g r a i n l a y e r w a r m s d u e t o t h e p l e n u m b o u n d a r y c o n d i t i o n , t h e c o o l i n g f r o n t m o v e s a w a r m e r l a y e r a h e a d o f i t s e l f t h r o u g h t h e p i l e . T h i s f r o n t i s p a r t i c u l a r l y v i s i b l e i n t h e ‘ T r t c a s e c o r e p r o f i l e ( s e e F i g u r e 6 . 5 6 ) . 5 1 4 T h e e f f e c t o f c o m b i n i n g t h e t w o s t r a t e g i e s t o c h i l l i n g i n i t i a l l y t o 7 ° C i n t h e f a l l , a n d r e c h i l l i n g t o 1 0 ° C a f t e r a m a x i m u m b u l k t e m p e r a t u r e o f 1 t h i s r e a c h e d i s s h o w n i n F i g u r e 6 . 5 7 . T h e o n s e t o f t h e f i r s t r e c h i l l i n g c y c l e a t t h e e n d o f J u l y i s d e l a y e d b y o n l y a f e w d a y s . T h e c o m b i n e d e f f e c t o n t h e d r y m a t t e r l o s s f a l l s b e t w e e n t h e t w o s t r a t e g i e s , i . e . 0 . 4 0 % a t t h e e n d o f t h e 1 2 - m o n t h p e r i o d . T h e m o i s t u r e r e d u c t i o n i s a b o u t t h e s a m e . T h e p o w e r c o n s u m p t i o n i s 1 . 0 5 k W h / t p e r s t o r a g e m o n t h , w h i c h i s b e t t e r t h a n e i t h e r o f t h e o t h e r t w o s t r a t e g i e s . N e i t h e r c h i l l i n g / r e c h i l l i n g s t r a t e g y i m p r o v e s o n t h e q u a l i t y p r e s e r v a t i o n o f t h e b u l k o f t h e c o r n o v e r t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e p e r i o d o b t a i n e d b y o n e - t i m e c h i l l i n g i n t h e f a l l . T h u s , t h e a d d e d c o s t s o f r e c h i l l i n g w o u l d h a v e t o b e j u s t i f i e d i n t e r m s o f r e d u c i n g t h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t b e t w e e n t h e p e r i p h e r y a n d t h e c o r e o f t h e g r a i n b i n , a n d p o t e n t i a l l y r e d u c i n g t h e r i s k o f i n s e c t i n f e s t a t i o n i n t h e o u t e r g r a i n l a y e r s . H o w e v e r , r e d u c i n g t h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t d u r i n g t h e s u m m e r m a y w o r s e n t h e a v e r a g e d r y m a t t e r l o s s i n t h e p e r i p h e r y . F o r f a l l - o n l y c h i l l i n g t h e a v e r a g e d r y m a t t e r l o s s i n t h e p e r i p h e r y a t t h e e n d o f 1 2 m o n t h s i s 0 . 7 2 % c o m p a r e d t o 0 . 7 2 % f o r r e c h i l l i n g o n c e t o 7 ° C a n d 0 . 7 5 % f o r r e c h i l l i n g t w i c e t o 1 0 % : . T h e a t t e m p t t o m a i n t a i n t h e b u l k t e m p e r a t u r e b e l o w 1 0 % 2 k n r l 5 ] I [ u o L - G I D ' ] 0 [ 3 " 3 3 M u T 9 & 3 ] k 3 n u 3 d - 3 y n n o o T ‘ . ] c ' [ 3 3 . 9 $ W 7 5 1 5 W M ] 3 . 3 " r ” A A A A F i g u r e 6 . 5 7 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C , r e c h i l l i n g t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a b u l k r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 3 ° C . 5 1 6 r e c h i l l i n g t o T T I i s c o s t l y . I n F i g u r e 6 . 5 8 t h e c o r n i s c h i l l e d t o 7 ° C i n t h e f a l l a n d r e c h i l l e d t o 7 ° C t h r e e t i m e s d u r i n g t h e f o l l o w i n g s u m m e r . T h e e n e r g y c o s t s a r e 3 . 3 k W h / t p e r m o n t h o f s t o r a g e . T h e f i n a l m o i s t u r e c o n t e n t i s 1 6 % w . b . a n d t h e d r y m a t t e r l o s s r e a c h e s 0 . 5 0 % i n t h e b u l k . D u r i n g J u n e o f 1 9 9 0 t h e a m b i e n t c o o l i n g l o a d i s a t t i m e s t o o h i g h f o r t h e c h i l l i n g u n i t t o o p e r a t e , a n d t h e u n i t i s t u r n e d o f f t w i c e b e f o r e t h e c o o l i n g c y c l e i s c o m p l e t e d . T h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e r i s e s d u r i n g t h e s h u t - d o w n p e r i o d , w h i l e t h e c o r e a n d b u l k t e m p e r a t u r e s r e m a i n u n a f f e c t e d . M a i n t a i n i n g t h e b u l k t e m p e r a t u r e b e l o w 1 0 ° C b y t a k i n g a d v a n t a g e o f t h e e v a p o r a t i v e c o o l i n g e f f e c t i n t h e b i n r e q u i r e s s e v e n r e c h i l l i n g c y c l e s ( s e e F i g u r e 6 . 5 9 ) . T h e c o s t s a r e s i m i l a r t o t h e 7 ° C - c a s e , i . e . 3 . 3 k W h / t p e r s t o r a g e m o n t h , w h i l e t h e d r y m a t t e r l o s s i s h i g h e r , i . e . 0 . 6 2 % . I n b o t h c a s e s t h e d r y m a t t e r l o s s i s a t o r a b o v e t h e m a x i m u m d e s i r e d l i m i t o f 0 . 5 % . T h e n u m b e r o f r e c h i l l i n g c y c l e s a n d t h e e f f e c t o f t h e c o o l i n g f r o n t m o v i n g a w a r m f r o n t a h e a d o f i t s e l f d u r i n g t h e f i r s t r e c h i l l i n g c y c l e a p p e a r t o d e t e r i o r a t e t h e g r a i n q u a l i t y d u r i n g t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e p e r i o d m o r e t h a n o n c e - o n l y c h i l l i n g i n t h e f a l l . T h e o n l y p o s i t i v e b e n e f i t o f r e c h i l l i n g t h e c o r n b a s e d o n t h e b u l k t e m p e r a t u r e l i m i t m a y w e l l b e t h e f a c t t h a t a s m a l l e r t e m p e r a t u r e g r a d i e n t i s m a i n t a i n e d b e t w e e n t h e c o r e a n d t h e p e r i p h e r y d u r i n g s u m m e r 5 1 7 1 7 . : I ' D 1 £ 1 0 I - I \ i ‘ u ‘ M 1 g — M g 4 $ 0 . 3 - 4 m — M I ' 6 ‘ ” H 1 ' 1 0 I 0 . — . . — m 8 E ” 2 1 . $ 0 I 0 . — 4 7 — - h i t 3 a n n — l 1 . g . . . A s F 0 . - 4 7 — m 1 3 1 3 ' t h L ' L ' L ' L ' V a ' i ' fi ' k ' f f i a . 1 - m o F i g u r e 6 . 5 8 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C , r e c h i l l i n g t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a b u l k r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 3 ° C . ' u ] O [ e s a s m - . . T L . ¢ ] C 8 [ : u a m a l u m . . . T k i l ] 0 u [ i a a W . . . 1 $ 5 1 8 F i g u r e 6 . 5 9 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 0 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a b u l k r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 0 ° C b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . 5 1 9 s t o r a g e , w h i c h i n t u r n m a y r e d u c e t h e r i s k o f i n s e c t i n f e s t a t i o n i n t h e o u t e r v o l u m e . H o w e v e r , t h e c o s t s i n t e r m s o f p o w e r c o n s u m p t i o n a n d d r y m a t t e r l o s s o u t w e i g h t h e a d v a n t a g e t o j u s t i f y t h i s a p p r o a c h f o r 1 2 - m o n t h s o f c o r n s t o r a g e i n m i d - M i c h i g a n . 6 . 3 . 3 . 2 W h e a t T h e c r i t i c a l s t o r a g e p e r i o d f o r w h e a t i s t h e s u m m e r t i m e . M o s t w h e a t s t o r e d i n m i d - M i c h i g a n a f t e r t h e s u m m e r h a r v e s t i s m i l l e d b e f o r e t h e e n d o f t h e 1 2 - m o n t h p e r i o d ( D o y l e 1 9 9 0 ) . T h u s , i n t h e f o l l o w i n g e v a l u a t i o n , a s i x m o n t h s t o r a g e p e r i o d b e t w e e n J u l y 1 a n d D e c e m b e r 3 1 , 1 9 8 9 i s u s e d t o e v a l u a t e t h e b u l k t e m p e r a t u r e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n . F i g u r e 6 . 6 0 s h o w s o n e r e c h i l l i n g c y c l e f o r w h e a t i n i t i a l l y c o o l e d t o 1 5 ° C d u r i n g t h e f i r s t 1 0 d a y s o f J u l y . T h e m a x i m u m a l l o w a b l e b u l k t e m p e r a t u r e r i s e o f 2 % : i s r e a c h e d a b o u t s i x w e e k s l a t e r i n A u g u s t . R e c h i l l i n g o f t h e w h e a t t o 1 E P C b u l k t e m p e r a t u r e t a k e s a b o u t o n e w e e k . T h e r e i s o n l y a n e g l i g i b l e e f f e c t o n t h e m o i s t u r e r e d u c t i o n i n t h e w h e a t c o m p a r e d t o t h e o n c e - o n l y c h i l l i n g c a s e . H o w e v e r , a f t e r s i x m o n t h s t h e d r y m a t t e r l o s s i n t h e o n c e - o n l y c h i l l i n g c a s e i s 0 . 2 6 % , w h i l e r e c h i l l i n g c a u s e s a n a d d i t i o n a l 0 . 0 3 % d r y m a t t e r l o s s . A g a i n , t h e a p p a r e n t c a u s e i s t h e c o o l i n g ‘ 2 : I r 5 i . ] 6 8 [ ' 3 W 3 3 T 0 0 3 ] C 3 [ ' " 8 W 3 3 7 0 0 ' 3 . 3 ] c [ W 1 ‘ 1 ‘ 1 I E i : I 5 2 0 W W I : / W - L o u [ i ] d d " ‘ 1 F i g u r e 6 . 6 0 l . a { . £ . " . £ . z fl . £ ' é w * . t n * ' k S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 5 ° C a n d s t o r a g e o f w h e a t w i t h a b u l k r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 7 ° C b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 . 5 2 1 f r o n t , w h i c h m o v e s w a r m e r g r a i n t e m p e r a t u r e s f r o m t h e b o t t o m t o t h e t o p o f t h e p i l e . T h e a d d i t i o n a l c o s t o f r e c h i l l i n g i s 1 . 7 k W h / t p e r m o n t h o f s t o r a g e c o m p a r e d t o 1 . 0 k W h / t p e r m o n t h f o r o n c e - o n l y c h i l l i n g . C h i l l i n g t h e b i n i n i t i a l l y t o 1 0 W 3 , a n d a l l o w i n g t h e b u l k t e m p e r a t u r e t o r i s e ' t h r e q u i r e s n o a d d i t i o n a l r e c h i l l i n g d u r i n g t h e s i x - m o n t h s t o r a g e p e r i o d , s i n c e t h e b u l k n e v e r r i s e s a b o v e 1 5 ° C a g a i n ( s e e F i g u r e 6 . 5 3 ) . T h e d r y m a t t e r l o s s b y D e c e m b e r 3 1 , 1 9 8 9 i s 0 . 2 5 % , a n d t h e c o s t f o r 6 - m o n t h s t o r a g e i s 1 . 5 k W h / t p e r m o n t h . T h e s e o b s e r v a t i o n s c o n f i r m t h a t t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f w h e a t u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s r e d u c e s t h e q u a l i t y d e t e r i o r a t i o n s i g n i f i c a n t l y . T h e c o s t s o f r e c h i l l i n g a n d t h e s l i g h t l y h i g h e r d r y m a t t e r l o s s m a y b e a v o i d e d b y c h i l l i n g t h e w h e a t b i n i n i t i a l l y t o a t l e a s t 1 0 W 2 . T h e t e m p e r a t u r e s i n t h e b u l k w i l l t h e n r e m a i n b e l o w t h e 1 7 % : r i s k l i m i t f o r i n s e c t s f o r u p t o a y e a r . 6 . 3 . 4 C o n t r o l l i n g a C r i t i c a l P i l e N o d e I n t h e e v a l u a t i o n o f t h e r e c h i l l i n g f r e q u e n c y o f a c o r n a n d w h e a t b i n , t h e i d e a o f u s i n g t h e b u l k t e m p e r a t u r e a s a c o n t r o l c r i t e r i o n a p p e a r s m o r e s a t i s f a c t o r y t h a n t h e 5 2 2 p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e . H o w e v e r , i t i s o b v i o u s t h a t s i g n i f i c a n t t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s d e v e l o p i n t h e b i n d u e t o t h e a m b i e n t b o u n d a r y c o n d i t i o n s . T h e b u l k t e m p e r a t u r e m a y n o t a c c o u n t f o r t h i s e a r l y e n o u g h d u r i n g s u m m e r s t o r a g e c o n d i t i o n s . T h e s e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s m a y b e c o m e s i g n i f i c a n t e n o u g h t o a l l o w i n s e c t d e v e l o p m e n t a n d i n f e s t a t i o n i n t h e p e r i p h e r y l a y e r s o f t h e b i n . I t h a s b e e n p r o p o s e d t o p l a c e a s i n g l e t e m p e r a t u r e s e n s o r j u s t b e l o w t h e t o p s u r f a c e o f t h e g r a i n p i l e a n d n e a r t h e s o u t h - s i d e w a l l o f t h e b i n t o m o n i t o r t h e r e c h i l l i n g n e e d s o f t h e g r a i n ( B u r r e l l 1 9 6 5 , B r u n n e r 1 9 9 0 ) . A l t h o u g h i n p r a c t i c e t h i s i d e a i s e a s i l y a c c o m p l i s h e d , i t i s n o t e x t e n s i v e l y u s e d i n c o n j u n c t i o n w i t h g r a i n c h i l l i n g ( B r u n n e r 1 9 9 0 ) . B u r r e l l ( 1 9 6 5 ) p r o p o s e d t h e p l a c e m e n t o f s u c h a s e n s o r 0 . 3 0 m ( 1 f o o t ) b e l o w t h e s u r f a c e a n d 0 . 1 5 m ( 6 i n c h e s ) f r o m t h e s o u t h - s i d e w a l l . H o w e v e r , t h i s p l a c e s t h e s e n s o r i n t o t h e p e r i p h e r y v o l u m e o f a 6 0 0 - t o n n e g r a i n b i n , w h i c h w a s f o u n d u n d e s i r a b l e i n t h e a b o v e e v a l u a t i o n o f c o r n a n d w h e a t r e c h i l l i n g . I n t h i s i n v e s t i g a t i o n , a c r i t i c a l p i l e n o d e i s d e s i g n a t e d t o b e l o c a t e d a t 0 . 7 4 m b e l o w t h e s u r f a c e ( i . e . 9 . 5 6 m f r o m t h e p e r f o r a t e d f l o o r ) , a n d 0 . 7 2 m f r o m t h e w a l l ( i . e . 4 . 3 1 m f r o m t h e c e n t e r l i n e ) . T h e n o d e i s o u t s i d e t h e p e r i p h e r y v o l u m e o f t h e g r a i n p i l e , a n d n e a r t h e t o p c o r n e r o f t h e 5 2 3 t w o - d i m e n s i o n a l b u l k p r o f i l e . T h e b e s t l o c a t i o n o f t h e c r i t i c a l n o d e d e p e n d s o n t h e s i z e a n d g e o g r a p h i c a l l o c a t i o n o f t h e b i n , a n d t o s o m e e x t e n t o n t h e t y p e o f g r a i n . N o a t t e m p t i s m a d e h e r e t o d e f i n e i t s l o c a t i o n w i t h m o r e p r e c i s i o n . H o w e v e r , t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e m o d e l c a n b e u s e d t o o p t i m i z e t h e l o c a t i o n o f t h i s n o d e f o r a p a r t i c u l a r c h i l l e r - b i n c o n f i g u r a t i o n . 6 . 3 . 4 . 1 C o r n F i g u r e 6 . 6 1 s h o w s t h e t e m p e r a t u r e i n t h e c o r e , b u l k , p e r i p h e r y a n d a t t h e c r i t i c a l n o d e , a n d a l s o t h e a v e r a g e d r y m a t t e r l o s s i n t h e b u l k a n d t h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t f o r t h e c a s e o f c h i l l i n g t o T T Z i n . t h e f a l l , a n d r e c h i l l i n g t o 1 C P C i n t h e s u m m e r a f t e r t h e c r i t i c a l n o d e r e a c h e s a t e m p e r a t u r e o f 1 3 T : i n . t h e s p r i n g a n d s u m m e r . O b v i o u s l y , t h e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n i s t o o l o w , s i n c e a n e x c e s s i v e n u m b e r o f r e c h i l l i n g c y c l e s a r e r e q u i r e d , i . e . s e v e n . T h e p o w e r c o n s u m p t i o n i s 3 . 1 k W h / t p e r s t o r a g e m o n t h , w h i c h i s a b o u t h a l f o f t h e v a l u e o b t a i n e d b y p e r i p h e r y c o n t r o l b u t a b o u t t h r e e t i m e s m o r e t h a n b y t h e b u l k c o n t r o l s t r a t e g i e s . T h e a v e r a g e d r y m a t t e r l o s s i n t h e b u l k r e a c h e s 0 . 5 8 % , w h i c h i s a b o v e t h e a l l o w a b l e 0 . 5 % l i m i t , a n d a b o u t 5 7 % h i g h e r t h a n t h e b e s t b u l k c o n t r o l s t r a t e g y . O n t h e o t h e r h a n d , t h e d r y m a t t e r l o s s i n t h e p e r i p h e r y v o l u m e i s o n l y 0 . 6 2 % , w h i c h i s 5 2 4 l ” . ‘ \ i n . - Q : — u 5 . . . ; “ I — I ‘ . E . 1 | ' i . . - O - o — m I a . H . . O O - o - — m u a ‘ a . “ a s D I . - I 4 — M . 5 " a “ ' — ‘ _ _ j . r O . Q — m L ' L ' I L ' L ' L ' L ' L j r i u ' k fi i fi h ' t ' k F i g u r e 6 . 6 1 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a c r i t i c a l n o d e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 3 ° C b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . 5 2 5 a b o u t 1 4 % b e t t e r t h a n i n t h e b e s t b u l k s t r a t e g y . I n c r e a s i n g t h e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n t o 1 7 W : , t h e m a x i m u m c o n s i d e r e d d e s i r a b l e f o r i n s e c t c o n t r o l r e d u c e s t h e n u m b e r o f r e c h i l l i n g c y c l e s t o f o u r ( s e e F i g u r e 6 . 6 2 ) . T h e f i r s t c y c l e t a k e s p l a c e i n e a r l y J u n e , a n d t h e l a s t o n e i n t h e m i d d l e o f S e p t e m b e r . T h e y a r e s p a c e d a b o u t t h r e e w e e k s a p a r t . T h e d r y m a t t e r l o s s i s i m p r o v e d t o 0 . 4 7 % , b u t s t i l l l a g s t h e b e t t e r b u l k s t r a t e g i e s . T h e p e r i p h e r y d e t e r i o r a t i o n i n c r e a s e s t o 0 . 6 7 % b e c a u s e t h e g r a i n i s a l l o w e d t o w a r m u p t o a h i g h l e v e l i n t h e s u m m e r . A l l o w i n g a l a r g e r t e m p e r a t u r e i n c r e a s e a t t h e c r i t i c a l n o d e r e d u c e s t h e e n e r g y c o n s u m p t i o n t o 2 . 0 k W h / t p e r s t o r a g e m o n t h , w h i c h i s a b o u t d o u b l e t h a n t h e b u l k c o n t r o l s t r a t e g i e s . I t a p p e a r s t h a t r e c h i l l i n g b a s e d o n a c r i t i c a l p i l e n o d e i s m o r e d e s i r a b l e t o r e d u c e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s i n t h e g r a i n b i n t h a n e i t h e r b u l k a n d p e r i p h e r y c o n t r o l . H o w e v e r , t h e c o s t s i n t e r m s o f p o w e r c o n s u m p t i o n a n d d r y m a t t e r d e t e r i o r a t i o n h a v e t o b e w e i g h e d a g a i n s t t h e c o s t s o f a p p l y i n g a c h e m i c a l i n s e c t i c i d e t o o n l y t h e o u t e r l a y e r s o f t h e g r a i n p i l e t o r e d u c e t h e r i s k o f i n s e c t i n f e s t a t i o n . 5 2 6 1 1 . : £ ” I 4 \ i ' O q — ‘ - — - 3 : : — u S u fi l l : — - ‘ s E - I n a o ” - 0 , — m s ; “ I I . o o 4 — m m I 5 ' . “ I S I . - O - o — M a ' 5 ' . “ I a o l o - o — - m fl i t / 1 1 ' } ; L ' L ' L ' k a ' fi ' h ' t ' i t F i g u r e 6 . 6 2 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h a c r i t i c a l n o d e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 7 ° C b e t w e e n O c t o b e r 1 5 , 1 9 8 9 a n d O c t o b e r 1 4 , 1 9 9 0 . 5 2 7 6 . 3 . 4 . 2 W h e a t F i g u r e 6 . 6 3 s h o w s t h e t e m p e r a t u r e i n t h e c o r e , b u l k , p e r i p h e r y a n d a t t h e c r i t i c a l n o d e , a n d a l s o t h e a v e r a g e d r y m a t t e r l o s s i n t h e b u l k a n d t h e a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t f o r t h e c a s e o f c h i l l i n g w h e a t t o 1 T T : i n . J u l y , a n d r e c h i l l i n g a f t e r t h e c r i t i c a l n o d e r e a c h e s a t e m p e r a t u r e o f 1 7 W : . T h e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n c a u s e s a n e x t e n s i v e r e c h i l l i n g c y c l e t h a t l a s t s f r o m t h e e n d o f J u l y t h r o u g h t h e e n d o f S e p t e m b e r . T h e c o s t o f t h i s s t r a t e g y i s 6 . 4 k W h / t p e r s t o r a g e m o n t h . I t r e s u l t s i n a d r y m a t t e r l o s s o f 0 . 3 8 % b y t h e e n d o f D e c e m b e r , w h i c h i s 3 3 % w o r s e t h a n c h i l l i n g o n c e o n l y t o 1 3 W 2 . T h e l o n g c o o l i n g t i m e i s c a u s e d p a r t i a l l y b y t h e l o w e v a p o r a t i v e c o o l i n g e f f e c t o f t h e d r y w h e a t , a n d t h e h i g h a m b i e n t c o o l i n g l o a d o n t h e c h i l l e r . T h u s , t h e c r i t i c a l n o d e c o n c e p t m a y n o t b e a s d e s i r a b l e f o r t h e r e c h i l l i n g o f w h e a t u n d e r M i c h i g a n c o n d i t i o n s t h a n c h i l l i n g o n c e - o n l y . 6 . 3 . 5 C o n c e p t o f P a r t i a l B i n R e c h i l l i n g T h e a b o v e o b s e r v a t i o n s h a v e e s t a b l i s h e d t h e e c o n o m i c a d v a n t a g e o f u s i n g a c h i l l e d a e r a t i o n s y s t e m f o r t h e l o n g - t e r m s t o r a g e o f c o r n a n d w h e a t u n d e r m i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s . H o w e v e r , t h e n e e d t o r e c h i l l a n d t h e r e c h i l l i n g . . 8 ] [ m 3 . 0 T J . . c . - W 2 ' U l I . l D ! ] C [ ! 3 1 - 4 ] I c [ I U m I 3 8 0 T ? 0 . ] C [ . . . . 3 8 m 0 r 0 5 2 8 ” ( ‘ 1 S 3 - f i f - A é x l x x A A L V t k L fi fi ' i T x fi i ' L f b fi L ' fi ’ L ' h ' L ' fi j F i g u r e 6 . 6 3 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 3 ° C a n d s t o r a g e o f w h e a t w i t h a c r i t i c a l n o d e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 7 m C b e t w e e n J u l y 1 , 1 9 8 9 a n d J u n e 3 0 , 1 9 9 0 . 5 2 9 f r e q u e n c y h a v e n o t b e e n s a t i s f a c t o r i l y r e s o l v e d . O n c e - o n l y c h i l l i n g a t t h e b e g i n n i n g o f t h e s t o r a g e p e r i o d m a i n t a i n s t h e q u a l i t y o f t h e g r a i n b e t t e r i n t e r m s o f t h e d r y m a t t e r l o s s t h a n a v a r i e t y o f d i f f e r e n t r e c h i l l i n g s t r a t e g i e s . H o w e v e r , t h e a n a l y s i s o f t h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e a n d t h e c r i t i c a l n o d e c o n c e p t s h o w t h a t t h e g r a i n t e m p e r a t u r e s r i s e a b o v e t h e a l l o w a b l e 1 7 ” C i n s e c t - l i m i t i n t h e o u t e r l a y e r s o f t h e b i n i n t h e s u m m e r d u e t o t h e p r e v a i l i n g a m b i e n t c o n d i t i o n s . T h e t e m p e r a t u r e r i s e c a n b e p r e v e n t e d b y r e c h i l l i n g t h e e n t i r e b i n . B u t m o v i n g t h e c o o l i n g f r o n t t h r o u g h t h e e n t i r e p i l e d u r i n g r e c h i l l i n g r e w a r m s t h e g r a i n i n t h e c o r e a n d i n m u c h o f t h e b u l k , t h u s i n c r e a s i n g t h e g r a i n d e t e r i o r a t i o n r a t e . T h i s d i l e m m a b e t w e e n m i n i m i z i n g t h e d r y m a t t e r l o s s a n d t h e a l l o w a b l e t e m p e r a t u r e r i s e i n t h e o u t e r c o l u m n s l e a d s t o t h e i d e a o f o n l y r e c h i l l i n g t h e g r a i n t h a t n e e d s i t m o s t . A i r c a n b e m o v e d t h r o u g h t h e o u t e r c o l u m n s o f a c i r c u l a r s t e e l g r a i n b i n b y i n t r o d u c i n g t h e a i r a l o n g t h e c i r c u m f e r e n c e o f t h e b i n . T h i s c a n b e a c c o m p l i s h e d b y a d d i n g a p e r f o r a t e d d u c t a r o u n d t h e c i r c u m f e r e n c e o f t h e b i n p l a c e d o n t o p o f t h e p e r f o r a t e d b i n f l o o r a t a c e r t a i n d i s t a n c e f r o m t h e b i n w a l l . D u r i n g t h e i n i t i a l c o o l - d o w n c h i l l i n g i s a c c o m p l i s h e d b y m o v i n g t h e a i r t h r o u g h t h e p e r f o r a t e d f l o o r a n d t h e g r a i n p i l e . D u r i n g t h e r e c h i l l i n g p e r i o d s t h e c h i l l e r i s c o n n e c t e d t o t h e p e r f o r a t e d d u c t , a n d a i r i s m o v e d u p w a r d . 5 3 0 t h r o u g h t h e o u t e r c o l u m n s o f t h e g r a i n b i n . I n a n A u s t r a l i a n e x p e r i m e n t a s i n g l e p e r i p h e r a l d u c t w a s u s e d t o c o o l - d o w n a n d m a i n t a i n w h e a t a t t e m p e r a t u r e s l o w e n o u g h t o g i v e a d e q u a t e i n s e c t c o n t r o l i n a n i n s u l a t e d b i n ( S u t h e r l a n d 1 9 8 6 ) . T h e a i r f l o w f r o m t h e d u c t w a s n o t u n i f o r m l y u p w a r d s t h r o u g h t h e o u t e r g r a i n c o l u m n s , b u t a l s o c o o l e d p a r t o f t h e b u l k a n d p e a k o f t h e p i l e . S i n c e t h e e v a l u a t i o n o f n o n - u n i f o r m a i r f l o w t h r o u g h g r a i n i s b e y o n d t h e s c o p e o f t h i s d i s s e r t a t i o n , t h e c o n c e p t o f p a r t i a l r e c h i l l i n g o f t h e b i n i s e v a l u a t e d i n t h e o r y o n l y b y a s s u m i n g t h a t t h e a i r f l o w s f r o m t h e d u c t u n i f o r m l y u p w a r d t h r o u g h t h e o u t e r c o l u m n s o f t h e g r a i n . I n t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e m o d e l t h i s e f f e c t i s s i m u l a t e d b y a p p l y i n g t h e e q u i l i b r i u m h e a t a n d m a s s t r a n s f e r e q u a t i o n s o n l y t o t h e o u t e r c o l u m n s . T h i s a s s u m e s t h a t d u r i n g t h e p a r t i a l r e c h i l l i n g t h e t e m p e r a t u r e s a n d m o i s t u r e c o n t e n t s d o n o t c h a n g e i n t h e n o n - a e r a t e d v o l u m e o f t h e b i n . A d d i t i o n a l l y , a c o r r e c t i o n f o r t h e a i r f l o w i s i n c o r p o r a t e d . A s s u m i n g t h e o p e r a t i n g p o i n t o f t h e c h i l l e r d o e s n o t c h a n g e s i g n i f i c a n t l y t h e s a m e a m o u n t o f a i r f l o w e n t e r s t h e b i n . T h e o u t e r g r a i n m a s s t h a t c o n t a i n s t h e c r i t i c a l n o d e r e p r e s e n t s a b o u t 4 4 % o f t h e t o t a l g r a i n v o l u m e i n t h e 6 0 0 - t o n n e b i n . T h e f l o o r a r e a c o v e r e d b y t h i s v o l u m e r e p r e s e n t s o n l y a b o u t 2 6 . 5 % o f t h e t o t a l f l o o r a r e a . T h u s , t h e e f f e c t i v e a i r f l o w t h r o u g h t h e o u t e r c o l u m n s i s i n c r e a s e d b y 5 3 1 a f a c t o r o f a b o u t 3 . 8 ( i . e . 7 9 . 5 » n fi d i v i d e d b y 2 1 . 1 H P ) . T h i s r e d u c e s t h e c o o l i n g t i m e n e e d e d t o r e c h i l l t h e o u t e r b i n v o l u m e c o n t a i n i n g t h e c r i t i c a l n o d e . 6 . 3 . 5 . 1 P a r t i a l R e c h i l l i n g o f C o r n I n F i g u r e 6 . 6 4 t h e c o r n b i n i s i n i t i a l l y c h i l l e d t o 7 % 2 i 1 1 t h e f a l l o f 1 9 8 9 . T h e c r i t i c a l n o d e i n i t i a t e s r e c h i l l i n g o f t h e o u t e r c o l u m n s t c > 1 C P C w h e n t h e g r a i n t e m p e r a t u r e a t t h i s p o i n t r i s e s a b o v e 1 7 W 3 . F i v e r e c h i l l i n g c y c l e s a r e n e e d e d w i t h t h e f i r s t o c c u r r i n g i n e a r l y J u n e . E a c h c y c l e l a s t s t h r e e t o f o u r d a y s . A t t h e e n d o f t h e s t o r a g e p e r i o d , t h e a v e r a g e d r y m a t t e r l o s s i n t h e b u l k o f t h e c o r n i s 0 . 3 0 % , t h e l o w e s t o f a n y p r e v i o u s c h i l l i n g / r e c h i l l i n g s t r a t e g y . I n a d d i t i o n , t h e d r y m a t t e r l o s s i n t h e p e r i p h e r y v o l u m e i s r e d u c e d t o 0 . 5 0 % , a n d t h e o p e r a t i n g c o s t s t o 0 . 9 9 k W h / t p e r s t o r a g e m o n t h , b o t h o f w h i c h a r e t h e l o w e s t o f a n y c h i l l i n g / r e c h i l l i n g s t r a t e g y c o n s i d e r e d s o f a r . T h e f i n a l a v e r a g e m o i s t u r e c o n t e n t i s 1 6 . 0 % w . b . A d i s t i n c t t e m p e r a t u r e p r o f i l e c h a n g e o c c u r s i n t h e c o r e o f t h e p i l e . N o c o o l i n g f r o n t i s m o v e d t h r o u g h t h e c o r e . T h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e c o n t i n u e s t o r i s e s l o w l y a f t e r e a c h r e c h i l l i n g c y c l e , s i n c e o n l y a p a r t o f t h e b u l k i s r e c h i l l e d . T h e b u l k i s n e v e r r e d u c e d t o 1 0 ° C a s p a r t o f 5 3 2 Z ” . ¢ \ 5 ' 0 4 “ — — 4 i : — I ‘ I . E 1 1 J u ‘ - ” . , g . u g . 0 v - o ' 9 — ~ | l h - 7 c a . H I I o o - 0 — ¢ I fl u a I a n " n a o 0 r - _ . — M I a . “ I n f . _ . . . o . . — ~ l fi f k ' l l T L T L ' L ' L ' r E ' E ' i ' L ' t ' fi F i g u r e 6 . 6 4 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h p a r t i a l r e c h i l l i n g a n d a c r i t i c a l n o d e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 7 % : i n t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n . 5 3 3 t h e r e c h i l l i n g c y c l e . T h e m a x i m u m b u l k t e m p e r a t u r e o f 1 2 % : i s r e a c h e d b e f o r e t h e f i n a l r e c h i l l i n g c y c l e . T h u s , t h i s s t r a t e g y o f r e c h i l l i n g t h e c o r n b i n p a r t i a l l y p r e d i c t s t h e b e s t q u a l i t y p r e s e r v a t i o n i n t h e b i n . B o t h t h e d r y m a t t e r l o s s a n d t h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s a r e m i n i m i z e d , a l t h o u g h t h e r e c h i l l i n g f r e q u e n c y o f f i v e c y c l e s i s h i g h f r o m a m a n a g e m e n t p o i n t o f V i e w . H o w e v e r , b y e s t a b l i s h i n g a r e g u l a r r e c h i l l i n g s c h e d u l e f r o m b i n t o b i n a n d a l l o w i n g t h e t e m p e r a t u r e a t t h e c r i t i c a l n o d e t o r i s e s l i g h t l y h i g h e r t h a n 1 7 % : , t h e n u m b e r o f r e c h i l l i n g c y c l e s c a n p r o b a b l y b e r e d u c e d i n m i d - M i c h i g a n w i t h o u t c o m p r o m i s i n g t h e q u a l i t y p r e s e r v a t i o n s i g n i f i c a n t l y . T o v e r i f y t h e a b o v e c o n s i d e r a t i o n s , t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e f o r t h e s t a n d a r d c o r n b i n i s e v a l u a t e d f o r t h e 1 9 8 8 - 9 0 s e a s o n ( s e e F i g u r e 6 . 6 5 ) . T h e s a m e n u m b e r o f r e c h i l l i n g c y c l e s a s o c c u r r e d d u r i n g t h e s u m m e r o f 1 9 8 9 a r e p r e d i c t e d u s i n g t h e s a m e r e c h i l l i n g l i m i t s . T h e f i r s t c y c l e o c c u r s i n l a t e J u n e ( o n l y a f e w d a y s l a t e r t h a n p r e d i c t e d i n 1 9 9 0 ) , t h e l a s t c y c l e i n e a r l y S e p t e m b e r ( a g a i n o n l y a f e w d a y s l a t e r t h a n p r e d i c t e d i n 1 9 9 0 ) . T h e f i n a l b u l k d r y m a t t e r l o s s a f t e r 1 2 m o n t h s o f s t o r a g e i s 0 . 3 2 % , a n d t h e p e r i p h e r y d e t e r i o r a t i o n i s 0 . 5 3 % . B o t h v a l u e s a r e s l i g h t l y h i g h e r t h a n t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n v a l u e s . S u c h d i f f e r e n c e s a r e t o b e e x p e c t e d s i n c e t h e a m b i e n t b o u n d a r y c o n d i t i o n s v a r y f r o m y e a r t o y e a r . T h e 1 9 8 8 - 8 9 p o w e r c o n s u m p t i o n i s 1 . 1 5 k W h / t A n a 8O L [ ’ A f 1 5 3 4 i “ . 1 E — I . E 1 I 1 a n fl — M I 2 " . 4 ' d . 4 t - . J 4 4 — m I s - - i d " . . I ! o . ' 0 ‘ — C u m ‘ 7 a n ” a ' C t - 0 - . — u ' a n a ” . . _ _ _ . . C - ‘ - ~ . g i ' l l ' g L ' L ' L ' V h ' k ' i ' h j i ' i b F i g u r e 6 . 6 5 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C a n d s t o r a g e o f c o r n w i t h p a r t i a l r e c h i l l i n g a n d a c r i t i c a l n o d e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 7 % : i n t h e 1 9 8 8 - 8 9 s e a s o n . 5 3 5 p e r s t o r a g e m o n t h , w h i c h i s a b o u t 1 6 % h i g h e r t h a n p r e d i c t e d f o r t h e 1 9 8 9 - 9 0 s e a s o n . 6 . 3 . 5 . 2 P a r t i a l R e c h i l l i n g o f W h e a t T h e s a m e a p p r o a c h o f p a r t i a l r e c h i l l i n g a s d i s c u s s e d f o r c o r n i n C h a p t e r 6 . 3 . 5 . 1 i s e v a l u a t e d f o r t h e 5 7 9 - t o n n e w h e a t b i n ( s e e F i g u r e 6 . 6 6 ) . A f t e r i n i t i a l l y c h i l l i n g t h e p i l e t o 1 3 ° C a n d a l l o w i n g t h e c r i t i c a l n o d e t o r i s e t o 1 7 ° C , f o u r r e c h i l l i n g c y c l e s a r e e m p l o y e d . T h e f i r s t i s i n i t i a t e d 1 1 d a y s a f t e r t h e f i r s t c h i l l i n g c y c l e , t h e l a s t o n e o n S e p t e m b e r 7 , 1 9 8 9 . E a c h c y c l e l a s t s t w o t o t h r e e d a y s . T h e f i n a l a v e r a g e b u l k d r y m a t t e r l o s s i s 0 . 2 5 % , a n d t h e l o s s i n t h e o u t e r c o l u m n s i s 0 . 2 6 % . T h i s i s t h e b e s t r e s u l t f o r a n y o f t h e w h e a t r e c h i l l i n g s t r a t e g i e s c o n s i d e r e d . A l t h o u g h c h i l l i n g o n c e - o n l y t o 1 0 ° C a l s o p r e d i c t s a 0 . 2 5 % b u l k d r y m a t t e r l o s s b y D e c e m b e r 3 1 , i t s h o w s a h i g h e r p e r i p h e r y v o l u m e d e t e r i o r a t i o n o f 0 . 3 1 % . T h e c o s t s o f r e c h i l l i n g a r e 2 . 1 k W h / t p e r s t o r a g e m o n t h c o m p a r e d t o 1 . 5 k W h / t p e r m o n t h i n t h e o n c e - o n l y c a s e . T h e a d d e d e n e r g y c o n s u m p t i o n h a s t o b e w e i g h e d a g a i n s t t h e l o w e r d r y m a t t e r l o s s i n t h e p e r i p h e r y , a n d t h e r e d u c e d r i s k o f i n s e c t i n f e s t a t i o n . T h e n u m b e r o f r e c h i l l i n g c y c l e s c a n b e r e d u c e d i f t h e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n i s i n c r e a s e d . 5 3 6 z “ . d 3 . . . . \ 1 i : - — u E 3 i n . . g ‘ — I u l : 5 3 . “ a n u a h ; — m n 5 ' " “ I i . . 3 . m g . : — a ‘ l l l l l a a 8 . “ n D u A _ . _ u “ \ — ” : - — u a i 8 " “ ‘ - n I t o O 3 — u n . r fi i b ' k f i ' L fi b f L fi fi ' L ' h ' L ' h ' i . F i g u r e 6 . 6 6 S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 3 ° C a n d s t o r a g e o f w h e a t w i t h p a r t i a l r e c h i l l i n g a n d a c r i t i c a l n o d e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 7 ° C i n t h e 1 9 8 9 s e a s o n . 5 3 7 T h e s a m e b i n o f w h e a t i s e v a l u a t e d f o r t h e 6 - m o n t h s t o r a g e i n 1 9 9 0 ( s e e F i g u r e 6 . 6 7 ) . O n e a d d i t i o n a l r e c h i l l i n g c y c l e i s p r e d i c t e d . T h e f i r s t o n e o c c u r s i n t h e f o u r t h w e e k o f J u l y , a n d t h e l a s t o n e i n t h e s e c o n d w e e k o f S e p t e m b e r . T h e c y c l e s a r e s p a c e d a b o u t 2 . 5 w e e k s a p a r t . T h e p r e d i c t e d a v e r a g e d r y m a t t e r l o s s b y t h e e n d o f D e c e m b e r 1 9 9 0 i s 0 . 2 2 % , a n d 0 . 2 3 % i n t h e p e r i p h e r y . T h i s i s s l i g h t l y b e t t e r t h a n p r e d i c t e d f o r t h e p r e v i o u s y e a r . I n a d d i t i o n , t h e e n e r g y c o n s u m p t i o n i s a b o u t 9 % l o w e r ( i . e . 1 . 9 k W h / t p e r s t o r a g e m o n t h ) t h a n i n 1 9 8 9 . T h e a v e r a g e f i n a l m o i s t u r e c o n t e n t i s u n c h a n g e d a t 1 3 . 2 % w . b . T h e s u m m e r o f 1 9 9 0 w a s w a r m e r a n d c a u s e d t h e b i n t e m p e r a t u r e s t o r i s e f a s t e r a f t e r a r e c h i l l i n g c y c l e t h a n i n 1 9 8 9 . H o w e v e r , t h e g r a i n c h i l l e r o p e r a t e d f e w e r h o u r s a n d u s e d l e s s e n e r g y t o a c h i e v e a b e t t e r g r a i n q u a l i t y t h a n i n t h e p r e v i o u s y e a r . S u c h v a r i a t i o n s i n b i n w a r m i n g a n d c h i l l e r o p e r a t i o n s a r e t o b e e x p e c t e d f r o m y e a r t o y e a r . 6 . 3 . 6 C o n t r o l l i n g t h e C h i l l e r S o m e c o m m e n t s s h o u l d a l s o b e m a d e w i t h r e s p e c t t o o p e r a t i n g a g r a i n c h i l l e r . T h e e v a l u a t i o n o f t h e c r i t i c a l c h i l l i n g p a r a m e t e r s p o i n t e d t o t h e i m p o r t a n c e o f a d j u s t i n g t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t s p r o p e r l y t o m a t c h t h e g r a i n l . ] t . . l . m l T o u l . ! . f m . i ” ] t l e . W . , L 11 1 5 3 8 L L t o ] ' 2 ! L ' 1 5 * n o F i g u r e 6 . 6 7 i ' t ' b ' L ' i f g ' fi ' L ' h ' L ' b ' i S i m u l a t e d c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 3 ° C a n d s t o r a g e o f w h e a t w i t h p a r t i a l r e c h i l l i n g a n d a c r i t i c a l n o d e r e c h i l l i n g c r i t e r i o n o f 1 7 ° C i n t h e 1 9 9 0 s e a s o n . b y s u b t r a c t i n g t h e a m o u n t o f r e h e a t i n g n e e d e d f r o m t h e 5 3 9 c o n d i t i o n s d e s i r e d i n t h e b i n . P r o p e r a d j u s t m e n t o f t h e r e h e a t i n g o f t h e a i r i s c r i t i c a l w h e n c r o p s w i t h d i f f e r e n t m o i s t u r e c o n t e n t s a r e c h i l l e d a n d r e c h i l l e d . I f t h i s i s n o t d o n e t h e c o o l i n g t i m e s c a n b e e x t e n d e d s i g n i f i c a n t l y w i t h o u t t h e d e s i r e d g r a i n t e m p e r a t u r e s e v e r b e i n g r e a c h e d . I n a d d i t i o n , h e a t g a i n a n d l o s s o c c u r i n t h e d u c t c o n n e c t i n g t h e c h i l l e r a n d t h e b i n , a n d i n f l u e n c e t h e a i r i n l e t c o n d i t i o n s . T h u s , a c o n t r o l l e r f o r t h e g r a i n c h i l l e r s h o u l d b e d e v e l o p e d t h a t i n c o r p o r a t e s ( 1 ) t h e a u t o m a t i c a d j u s t m e n t o f t h e c h i l l e r s e t - p o i n t s a s a f u n c t i o n o f t h e g r a i n a n d a i r c o n d i t i o n s , ( 2 ) a s e n s o r t o i n d i c a t e w h e n p a r t i a l r e c h i l l i n g o f t h e b i n i s t o o c c u r , a n d ( 3 ) a u t o m a t i c s h u t - d o w n o f t h e c h i l l e r w h e n t h e d e s i r e d t e m p e r a t u r e i s r e a c h e d . T h e a u t o m a t i c a d j u s t m e n t o f t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t s c a n b e a c c o m p l i s h e d b y s p e c i f y i n g ( a ) t h e d e s i r e d g r a i n t e m p e r a t u r e , ( b ) t h e g r a i n s t o r a g e m o i s t u r e c o n t e n t , a n d ( c ) t h e s t o r e d g r a i n t y p e . T h e c o n t r o l l e r s e n s o r s s h o u l d b e p l a c e d a t t h e e n d o f t h e c o n n e c t i n g d u c t . A c o n t r o l s c h e m e a l o n g t h e f o l l o w i n g l i n e s c o u l d b e i m p l e m e n t e d . T h e r e h e a t e r t e m p e r a t u r e i s s e t e q u a l t o t h e d e s i r e d g r a i n t e m p e r a t u r e ( i . e . t h e a i r t e m p e r a t u r e a t t h e b i n i n l e t ) . T h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s e t t i n g i s d e t e r m i n e d 5 4 0 r e h e a t e r s e t - p o i n t . T h e a m o u n t o f r e h e a t i n g d e p e n d s o n t h e t e m p e r a t u r e i n c r e a s e t o l o w e r t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e a f t e r t h e e v a p o r a t o r t o t h e e q u i l i b r i u m r e l a t i v e h u m i d i t y ( E R H ) o f t h e a i r a t t h e b i n i n l e t . T h e E R H c a n b e c a l c u l a t e d a s a f u n c t i o n o f t h e s e l e c t e d g r a i n t e m p e r a t u r e , m o i s t u r e c o n t e n t , a n d t h e s p e c i f i e d g r a i n ( s e e C h a p t e r 4 ) . M a n y g r a i n c h i l l i n g a p p l i c a t i o n s r e q u i r e s u m m e r o p e r a t i o n o f t h e c h i l l e r . T h u s , i t m a y b e a s s u m e d t h a t t h e c o l d - a i r a f t e r t h e e v a p o r a t o r i s s a t u r a t e d . U n d e r t h o s e c o n d i t i o n s o n l y a t e m p e r a t u r e s e n s o r a t t h e b i n i n l e t i s n e e d e d t o m a k e t h e n e c e s s a r y p s y c h r o m e t r i c c a l c u l a t i o n s t o d e t e r m i n e t h e n e e d e d c o l d - a i r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t . I f t h e c h i l l e r i s o p e r a t e d d u r i n g l o w a m b i e n t t e m p e r a t u r e p e r i o d s , o r i n v e r y a r i d r e g i o n s , t h e c o l d - a i r m a y n o t b e s a t u r a t e d a n d a r e l a t i v e h u m i d i t y s e n s o r i s n e e d e d a f t e r t h e e v a p o r a t o r t o m a k e t h e n e c e s s a r y p s y c h r o m e t r i c c a l c u l a t i o n s . T o d a y ’ s t e c h n o l o g y h a s m a d e e l e c t r o n i c c o n t r o l l e r s r e a d i l y a v a i l a b l e f o r a p p l i c a t i o n s i n t h e a g r i c u l t u r a l f i e l d . T h u s , i t i s b e l i e v e d t h a t t h e d e v e l o p m e n t o f a n e l e c t r o n i c c o n t r o l l e r f o r g r a i n c h i l l e r s i s t e c h n i c a l l y f e a s i b l e . " F r o m a b i o l o g i c a l p o i n t o f v i e w i t i s d e f i n i t e l y d e s i r a b l e . I n a d d i t i o n , i t a p p e a r s m o r e i n t u i t i v e f r o m a n o p e r a t o r ’ s p o i n t o f v i e w t o s p e c i f y t h e b i n i n l e t c o n d i t i o n s i n t e r m s o f t h e g r a i n t e m p e r a t u r e , m o i s t u r e c o n t e n t , a n d c r o p t h a n i n t e r m s o f t h e c o l d — a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t s . 7 . S U M M A R Y A N D C O N C L U S I O N S T h e f o l l o w i n g o b j e c t i v e s h a v e b e e n a c h i e v e d : ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) A s i m u l a t i o n m o d e l h a s b e e n d e v e l o p e d t h a t a c c u r a t e l y p r e d i c t s t h e p e r f o r m a n c e o f a c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l e r i n t e r m s o f t h e f l o w r a t e , t e m p e r a t u r e , a n d r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e a i r i n t o a n d o u t o f t h e c h i l l e r , t h e e v a p o r a t i n g a n d c o n d e n s i n g r e f r i g e r a n t t e m p e r a t u r e s a n d c a p a c i t i e s o f t h e c h i l l e r r e f r i g e r a t i o n c y c l e , a n d t h e e l e c t r i c a l p o w e r c o n s u m p t i o n u n d e r t r a n s i e n t a m b i e n t c o n d i t i o n s . T h e c h i l l e r m o d e l h a s b e e n s u c c e s s f u l l y i n t e g r a t e d i n t o a t i m e - d e p e n d e n t g r a i n a e r a t i o n a n d s t o r a g e m o d e l f o r u p r i g h t s i l o s t h a t s i m u l a t e s t h e h e a t a n d m a s s t r a n s f e r w i t h t w o c o u p l e d d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s i n t h e g r a i n b u l k d u r i n g t h e a e r a t e d p e r i o d , a n d t h e h e a t t r a n s f e r w i t h a t w o - d i m e n s i o n a l c o n d u c t i o n e q u a t i o n d u r i n g t h e n o n - a e r a t e d p e r i o d . T h e c r i t i c a l o p e r a t i n g a n d d e s i g n p a r a m e t e r s o f a c h i l l e d g r a i n a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m h a v e b e e n d e t e r m i n e d ( s e e c h i l l i n g a n d s t o r a g e p a r a m e t e r s s u m m a r i e s ) . 5 4 1 5 4 2 ( 4 ) A n u m b e r o f o p e r a t i o n a l s t r a t e g i e s f o r d i f f e r e n t p h y s i c a l a n d b i o l o g i c a l c r i t e r i a o f a c h i l l e d g r a i n a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m h a v e b e e n a n a l y z e d ( s e e c h i l l i n g a n d r e c h i l l i n g s t r a t e g i e s s u m m a r y ) . ( 5 ) T h e t e c h n i c a l f e a s i b i l i t y o f c h i l l e d a e r a t i o n a n d i t s s u p e r i o r g r a i n q u a l i t y p r e s e r v a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s h a v e b e e n e s t a b l i s h e d i n c o m p a r i s o n t o c o n v e n t i o n a l a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s . C h i l l i n g P a r a m e t e r s S u m m a r y T h e i n d i v i d u a l a n d c o m b i n e d e f f e c t s o f t h e c r i t i c a l c h i l l i n g p a r a m e t e r s h a v e e v a l u a t e d f o r c o r n a n d w h e a t u n d e r m i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s . T h e f o l l o w i n g o b s e r v a t i o n s a r e m a d e : ( 1 ) V a r i a t i o n s i n t h e w e a t h e r c o n d i t i o n s f r o m o n e h a r v e s t y e a r t o t h e n e x t a f f e c t t h e p e r f o r m a n c e o f a g r a i n c h i l l e r . T h e c o o l - d o w n t i m e f o r c o r n v a r i e s b y u p t o 1 . 5 d a y s ( f o r t h e f a l l o f 1 9 8 9 , 1 9 9 0 a n d 1 9 9 1 ) , a n d f o r w h e a t b y u p t o 3 d a y s ( f o r t h e s u m m e r o f 1 9 8 8 , 1 9 9 0 a n d 1 9 9 1 ) . T h e f a l l c h i l l i n g o f c o r n i s o n a v e r a g e 3 4 % f a s t e r t h a n t h e s u m m e r c h i l l i n g o f w h e a t ( i . e . 1 7 9 h o u r s v e r s u s 2 4 0 h o u r s , r e s p e c t i v e l y ) , w h i l e t h e d a i l y c o o l i n g r a t e f o r w h e a t i s 1 2 . 5 % h i g h e r t h a n f o r c o r n ( i . e . 1 . 5 ° C / d a y v e r s u s 1 . 3 ° C / d a y ) . ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) 5 4 3 T h e m o i s t u r e r e d u c t i o n d u r i n g g r a i n c h i l l i n g i s s i g n i f i c a n t l y s m a l l e r c o m p a r e d t o t h a t o f c o n v e n t i o n a l d r y i n g p r o c e s s e s . T h e m o i s t u r e c o n t e n t o f c o r n w i t h a n i n i t i a l t e m p e r a t u r e f r o m 1 2 ° C t o 2 8 ° C i s r e d u c e d o n a v e r a g e b e t w e e n 0 . 2 a n d 0 . 8 p e r c e n t a g e p o i n t s ; a n d o f w h e a t a t i n i t i a l l y 3 0 ° C o n a v e r a g e 0 . 7 p e r c e n t a g e p o i n t s . T h e m o i s t u r e r e m o v a l i s h i g h e s t a t t h e h i g h e r i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e . D r y g r a i n c o o l s s l o w e r t h a n h i g h e r m o i s t u r e g r a i n . T h e c o o l i n g t i m e o f c o r n i n c r e a s e s b y 5 . 3 % w h e n t h e i n i t i a l m o i s t u r e c o n t e n t i s l o w e r e d f r o m 1 8 . 5 % w . b . t o 1 6 . 5 % w . b . , a n d b y 8 0 % w h e n t h e m o i s t u r e c o n t e n t i s l o w e r e d f r o m 1 6 . 5 % w . b . t o 1 4 . 5 % w . b . T h e c h i l l i n g p r o c e s s i s l i m i t e d b y t h e a v e r a g e g r a i n e q u i l i b r i u m r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r , w h i c h i s c o n t r o l l e d b y t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t t e m p e r a t u r e . T h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c h i l l e d a i r i n t o t h e b i n h a s a s i g n i f i c a n t i n f l u e n c e o n t h e c o o l i n g ( a n d d r y i n g ) o f t h e g r a i n . W h e n t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c o o l i n g a i r i s t o o h i g h , t h e g r a i n r e a b s o r b s m o i s t u r e i n t h e b o t t o m o f t h e p i l e , w h i c h r e d u c e s t h e c o o l i n g e f f e c t . A d e c r e a s e o f t h e a v e r a g e r e l a t i v e h u m i d i t y b y 1 5 p e r c e n t a g e p o i n t s r e d u c e s t h e c o o l i n g t i m e f o r c o r n b y 4 5 % , a n d a d e c r e a s e b y 3 0 p o i n t s d e c r e a s e s i t b y ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) 5 4 4 5 0 % . T h e i n l e t a i r t e m p e r a t u r e h a s a s i m i l a r e f f e c t o n t h e c o o l i n g r a t e a s t h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e ; b o t h a r e b e s t e v a l u a t e d i n t e r m s o f t h e o v e r a l l g r a i n t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n . C o r n t e m p e r a t u r e r e d u c t i o n s o f 1 6 - 2 1 ° C y i e l d c o o l i n g r a t e s o f 2 . 1 - 2 . 6 ° C p e r d a y , r e d u c t i o n s o f 1 0 - 1 3 ° C p r o d u c e r a t e s o f 1 . 3 - 1 . 6 ° C ‘ p e r d a y , a n d r e d u c t i o n s o f 4 - 7 m C r e s u l t i n r a t e s o f 0 . 7 - 1 . 0 ° C p e r d a y . T h e a i r f l o w r a t e i n t o t h e b i n i s c o n t r o l l e d b y t h e c h i l l e r a n d v a r i e s a s a f u n c t i o n o f t h e a m b i e n t c o o l i n g l o a d o n t h e r e f r i g e r a t i o n c y c l e . I n c r e a s i n g t h e a i r f l o w d o e s n o t r e d u c e t h e c o o l i n g t i m e p r o p o r t i o n a l l y . A l s o , h i g h e r a i r f l o w r a t e s a r e l e s s e c o n o m i c a l i n t e r m s o f p o w e r c o n s u m p t i o n a n d e q u i p m e n t c o s t . T h e c h i l l e r w i t h a r e f r i g e r a t i o n c a p a c i t y o f 1 3 k W y i e l d s a i r f l o w r a t e s o f 2 , 0 0 0 - 4 , 2 0 0 n P / h t h r o u g h 5 9 7 t o n n e s o f c o r n ( i . e . 0 . 0 6 - 0 . 1 2 n P / m i n / t o r f t 3 / m i n / b u ) , a n d 1 , 0 0 0 - 2 , 9 0 0 n fi / h t h r o u g h 5 7 9 t o n n e s o f w h e a t ( i . e . 0 . 0 3 - 0 . 0 8 m 3 / m i n / t o r f t 3 / m i n / b u ) . T h e c o m b i n e d e f f e c t s o f c h a n g i n g t h e b i n i n l e t a i r t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y i n f l u e n c e t h e c o o l i n g r a t e a n d t i m e m o r e s i g n i f i c a n t l y t h a n t h e i n d i v i d u a l ( 8 ) ( 9 ) 5 4 5 e f f e c t s . I n c r e a s i n g t h e r e h e a t e r s e t - p o i n t r a i s e s t h e i n l e t a i r t e m p e r a t u r e a n d l o w e r s t h e r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e c h i l l e d a i r . T o a s s u r e t h e s u c c e s s f u l a n d t i m e l y c o o l i n g o f c o r n a n d w h e a t , t h e c h i l l e d a i r s h o u l d b e r e h e a t e d b y a t l e a s t 4 - 5 ° C b e f o r e e n t e r i n g t h e b i n ; r e h e a t i n g m o r e t h a n 6 - 8 ° C m a y b e n e e d e d i f v e r y d r y g r a i n i s c h i l l e d ( e . g . w h e a t b e l o w 1 1 - 1 2 % w . b . ) . C h a n g i n g t h e c o l d - a i r s e t - p o i n t b y 3 t o 5 ° C d o e s n o t a f f e c t t h e c o o l i n g t i m e o f g r a i n . I n c r e a s i n g t h e c o l d - a i r t e m p e r a t u r e i n c r e a s e s t h e a i r f l o w t h r o u g h t h e g r a i n , b u t t h e e f f e c t i s o f f - s e t b y h i g h e r r e l a t i v e h u m i d i t y v a l u e s o f t h e a i r a t t h e b i n i n l e t . T h e c o m b i n e d e f f e c t o f a d j u s t i n g b o t h t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t s c a n b e e v a l u a t e d i n t e r m s o f a c o n s t a n t r e l a t i v e h u m i d i t y d i f f e r e n t i a l . A s t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r s e t - p o i n t s a r e r a i s e d f r o m 5 ° C a n d 1 0 ° C t o 1 1 ° C a n d 1 6 ° C , r e s p e c t i v e l y , t h e a i r f l o w r a t e i n c r e a s e s s u f f i c i e n t l y t o s h o r t e n t h e c o o l i n g t i m e a n d t o i n c r e a s e t h e c o o l i n g r a t e w h i l e t h e e q u i l i b r i u m r e l a t i v e h u m i d i t y o f t h e b i n i n l e t a i r r e m a i n s c o n s t a n t . 5 4 6 S t o r a g e P a r a m e t e r s S u m m a r y I n t h e e v a l u a t i o n o f t h e c r i t i c a l s t o r a g e p a r a m e t e r s t h e f o l l o w i n g o b s e r v a t i o n s a r e m a d e : ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) T h e p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e , d e f i n e d a s 1 0 % o f t h e g r a i n v o l u m e e n v e l o p i n g t h e g r a i n b u l k w i t h a l a y e r o n t h e t o p a n d b o t t o m o f t h e p i l e p l u s a l a y e r a l o n g t h e i n s i d e w a l l o f t h e b i n , c l o s e l y f o l l o w s t h e d a i l y a n d s e a s o n a l v a r i a t i o n s d u e t o t h e a m b i e n t b o u n d a r y c o n d i t i o n s . T h e b u l k t e m p e r a t u r e , d e f i n e d a s t h e r e m a i n i n g 9 0 % o f t h e g r a i n v o l u m e , s h o w s a s m o o t h e r p a t t e r n w i t h s m a l l e r e x t r e m e s . T h e b u l k a n d p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e s i n a n o n - a e r a t e d g r a i n b i n o s c i l l a t e i n t h e l o n g - t e r m a b o u t a l o c a l m e a n , w h i c h d e p e n d s o n t h e c r o p t y p e , b i n d i m e n s i o n s , a n d a m b i e n t b o u n d a r y c o n d i t i o n s . T h e t e m p e r a t u r e p a t t e r n i n a c h i l l e d g r a i n s t o r a g e b i n i s m o s t s e n s i t i v e t o c h a n g e s o f t h e c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r b e t w e e n t h e b i n w a l l s u r f a c e a n d t h e a m b i e n t a i r ( e . g . a s i n f l u e n c e d b y t h e l o c a l w i n d v e l o c i t y a r o u n d t h e b i n ) , t h e s o l a r r a d i a t i o n f l u x ( e . g . a s i n f l u e n c e d b y t h e g e o g r a p h i c l o c a t i o n o f t h e s t o r a g e ' b i n ) , a n d t h e b i n s u r f a c e - t o - v o l u m e r a t i o ( e . g . a s i n f l u e n c e d b y t h e b i n d i m e n s i o n s ) . 5 4 7 ( 4 ) T h e b i n d i a m e t e r a n d h e i g h t a r e b e s t e v a l u a t e d i n t e r m s o f t h e b i n s u r f a c e - t o - v o l u m e r a t i o . A r a t i o o f 1 : 3 d a m p e n s t h e b u l k t e m p e r a t u r e p r o f i l e i n a c o r n b i n o v e r a t h r e e - y e a r n o n - a e r a t e d s t o r a g e p e r i o d t o a m i n i m u m - m a x i m u m d i f f e r e n c e o f 1 1 . 9 % 3 a r a t i o o f 1 : 1 s h o w s s i g n i f i c a n t o s c i l l a t i o n s , w i t h a d i f f e r e n c e o f 2 4 . 5 % : b e t w e e n t h e e x t r e m e h i g h a n d l o w . ( 5 ) T h e t h e r m a l d i f f u s i v i t y v a l u e o f a p a r t i c u l a r c e r e a l g r a i n d e t e r m i n e s t h e m i n i m u m a n d m a x i m u m t e m p e r a t u r e s , a n d t h e r a t e o f c o o l i n g a n d w a r m i n g g i v e n s p e c i f i c b i n d i m e n s i o n s , i n i t i a l g r a i n c o n d i t i o n s , a n d e n v i r o n m e n t a l b o u n d a r y c o n d i t i o n s . T h e h e a t p r o p a g a t i o n i n c o r n i s f a s t e r d u r i n g t h e s t o r a g e p e r i o d t h a n i n w h e a t a t e q u a l m o i s t u r e c o n t e n t . ( 6 ) T h e e f f e c t o f t h e i n i t i a l g r a i n t e m p e r a t u r e o n t h e l o n g - t e r m t e m p e r a t u r e p a t t e r n i n t h e b u l k a n d p e r i p h e r y d i s s i p a t e s w i t h i n t h e f i r s t f e w m o n t h s o f t h e s t o r a g e p e r i o d . T h e d i s s i p a t i o n r a t e o b s e r v e d i n t h e t h r e e - y e a r s t o r a g e o f c o r n a n d w h e a t i s a b o u t t w i c e a s f a s t i n t h e p e r i p h e r y t h a n i n t h e b u l k . C h i l l i n g a n d R e c h i l l i n g S t r a t e g i e s S u m m a r y A n u m b e r o f c h i l l i n g a n d r e c h i l l i n g s t r a t e g i e s h a v e b e e n e v a l u a t e d f o r c o r n a n d w h e a t u n d e r m i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s . 5 4 8 T h e f o l l o w i n g o b s e r v a t i o n s a r e m a d e : ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) A c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m c l e a r l y p r e s e r v e s t h e q u a l i t y o f c e r e a l g r a i n s , a s d e f i n e d b y t h e r i s k s o f m o l d d e v e l o p m e n t a n d i n s e c t i n f e s t a t i o n , b e t t e r t h a n n o a e r a t i o n a n d c o n t i n u o u s a e r a t i o n . T h e a v e r a g e d r y m a t t e r l o s s o f c o r n a f t e r 1 2 - m o n t h s t o r a g e i s 3 7 % l e s s f o r c h i l l e d a e r a t i o n t o 7 ° C t h a n f o r a m b i e n t c o o l i n g ( i . e . 0 . 3 8 % v e r s u s 0 . 5 2 % ) , a n d 6 8 % b e t t e r t h a n f o r n o a e r a t i o n ( i . e . 0 . 3 7 % v e r s u s 0 . 6 4 % ) ; f o r w h e a t t h e d r y m a t t e r l o s s i s 2 0 0 % b e t t e r f o r c h i l l e d a e r a t i o n t o 1 0 % : t h a n a m b i e n t c o o l i n g ( i . e . 0 . 3 2 % v e r s u s 0 . 9 6 % ) , a n d 2 4 4 % b e t t e r t h a n n o a e r a t i o n ( i . e . 0 . 3 2 % v e r s u s 1 . 1 % ) . T h e o p e r a t i n g c o s t s f o r o n c e - o n l y c h i l l i n g o f c o r n t o 7 m C i n t h e f a l l u n d e r m i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s a r e a b o u t t h e s a m e a s f o r c o n t i n u o u s a m b i e n t c o o l i n g ( i . e . 0 . 2 6 k W h / t p e r m o n t h o f s t o r a g e ) , w h i l e c h i l l i n g w h e a t o n c e - o n l y t o 1 0 ° C i n t h e s u m m e r i s 6 3 0 % l e s s c o s t l y t h a n c o n t i n u o u s a e r a t i o n ( i . e . 0 . 7 4 k W h / t / m o n t h v e r s u s 5 . 4 k W h / t / m o n t h ) . R e c h i l l i n g t h e e n t i r e g r a i n b i n b a s e d o n t h e b u l k o r p e r i p h e r y t e m p e r a t u r e i s n o t s a t i s f a c t o r y . T h e s e s t r a t e g i e s r e q u i r e e i t h e r h i g h o p e r a t i n g c o s t s ( e . g . 4 . 4 - 6 . 1 k W h / t / m o n t h f o r p e r i p h e r y c o n t r o l ) , o r c a u s e 5 4 9 l a r g e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s ( e . g . b e t w e e n t h e b u l k a n d t h e o u t e r l a y e r s f o r b u l k c o n t r o l ) . R e c h i l l i n g b a s e d o n a c r i t i c a l n o d e n e a r t h e t o p a n d s o u t h - s i d e o f t h e g r a i n p i l e r e d u c e s t h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s a n d o p e r a t i n g c o s t s o f t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m , b u t t h e d r y m a t t e r l o s s o f t h e g r a i n i s n o t m i n i m i z e d . ( 4 ) T h e c o n c e p t o f p a r t i a l - b i n r e c h i l l i n g m i n i m i z e s t h e d r y m a t t e r l o s s a n d t h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s i n t h e b i n m o s t s u c c e s s f u l l y . F o r t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e o f c o r n t h e d r y m a t t e r l o s s i n t h e b u l k i s 2 3 % s m a l l e r ( i . e . 0 . 3 0 % v e r s u s 0 . 3 7 % ) , a n d i n t h e p e r i p h e r y 2 4 % s m a l l e r ( i . e . 0 . 5 0 % v e r s u s 0 . 6 2 % ) t h a n f o r t h e o p t i m u m w h o l e - b i n r e c h i l l i n g s t r a t e g y ; i n w h e a t t h e 6 - m o n t h d e t e r i o r a t i o n i s 8 % s m a l l e r i n t h e b u l k ( i . e . 0 . 2 5 % v e r s u s 0 . 2 7 % ) , a n d 1 9 % s m a l l e r i n t h e p e r i p h e r y ( i . e . 0 . 2 3 % v e r s u s 0 . 3 1 % ) . T h e o p e r a t i n g c o s t s f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c o r n r a n g e f r o m 0 . 9 9 t o 1 . 1 5 k W h / t / m o n t h , a n d o f w h e a t f r o m 1 . 9 t o 2 . 1 k W h / t / m o n t h f o r m i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s u s i n g t h e p a r t i a l - b i n r e c h i l l i n g s t r a t e g y . B a s e d o n t h e e v a l u a t i o n o f a s e r i e s o f c h i l l i n g a n d r e c h i l l i n g s t r a t e g i e s , t h e f o l l o w i n g t w o p r o c e d u r e s f o r t h e s u c c e s s f u l q u a l i t y p r e s e r v a t i o n d u r i n g t h e 1 2 - m o n t h s t o r a g e 5 5 0 o f c o r n a n d w h e a t u n d e r m i d - M i c h i g a n c o n d i t i o n s a r e p r o p o s e d : ( i ) F o r c o r n : 1 ) C o o l t h e c o r n i n t h e f a l l ( p r e f e r a b l y a s t h e b i n i s f i l l e d ) w i t h a g r a i n c h i l l e r u n t i l t h e t o p g r a i n l a y e r r e a c h e s 7 ° C . 2 ) R e c h i l l t h e o u t e r c o l u m n s o f t h e g r a i n b i n t o 1 0 ° C o n c e a m o n t h b e t w e e n m i d - J u n e a n d m i d - S e p t e m b e r . 3 ) I n i t i a t e a r e c h i l l i n g c y c l e a f t e r a t e m p e r a t u r e p r o b e p l a c e d o n t h e s o u t h - s i d e n e a r t h e t o p g r a i n s u r f a c e r e a c h e s 1 7 ° C , b u t n o t l a t e r t h a n 2 0 ° C . 4 ) E m p l o y t e m p e r a t u r e c a b l e s i n t h e b u l k t o m o n i t o r f o r h o t s p o t s , a n d t r e a t t h e m i m m e d i a t e l y b y c h i l l i n g t h e e n t i r e b u l k i f n e c e s s a r y . ( i i ) F o r w h e a t : 1 ) C o o l t h e w h e a t i n t h e s u m m e r ( p r e f e r a b l y a s t h e b i n i s f i l l e d ) w i t h a g r a i n c h i l l e r u n t i l t h e t o p g r a i n l a y e r r e a c h e s 1 1 - 1 3 ° C . 2 ) R e c h i l l t h e o u t e r c o l u m n s o f t h e g r a i n b i n t o 1 1 - 1 3 % : e v e r y 3 - 4 w e e k s b e g i n n i n g 3 w e e k s a f t e r t h e i n i t i a l c o o l - d o w n , a n d c o n t i n u e t h r o u g h S e p t e m b e r . 3 ) I n i t i a t e a r e c h i l l i n g c y c l e a f t e r a t e m p e r a t u r e p r o b e p l a c e d o n t h e s o u t h - s i d e n e a r t h e t o p g r a i n s u r f a c e r e a c h e s 1 7 ° C , b u t n o t l a t e r t h a n 2 0 ° C . 5 5 1 4 ) E m p l o y t e m p e r a t u r e c a b l e s i n t h e b u l k t o m o n i t o r f o r h o t s p o t s , a n d t r e a t t h e m i m m e d i a t e l y b y c h i l l i n g t h e e n t i r e b u l k i f n e c e s s a r y . F o r c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c e r e a l g r a i n s t o b e s u c c e s s f u l t h e s a m e h a n d l i n g p r o c e d u r e s a r e r e c o m m e n d e d f o r d r y i n g a n d c l e a n i n g t h e c r o p , a n d f o r f i l l i n g a n d l e v e l l i n g a s f o r c o n v e n t i o n a l a e r a t i o n s y s t e m s ( M W P S - 1 3 1 9 8 8 ) . I n a d d i t i o n t o a g r a i n c h i l l e r , a c o n v e n t i o n a l a e r a t i o n s y s t e m n e e d s t o b e m o d i f i e d b y a d d i n g a d u c t a r o u n d t h e c i r c u m f e r e n c e o f t h e b i n , a n d a v a l v e t o s w i t c h t h e a i r f r o m w h o l e - b i n t o p a r t i a l - b i n f l o w . S i n c e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e a p p e a r s d e s i r a b l e b i o l o g i c a l l y f o r c o r n a n d e s p e c i a l l y f o r w h e a t i n t h e c l i m a t e o f m i d - M i c h i g a n , i t s e e m s a t l e a s t a s d e s i r a b l e i n t h e w a r m e r c l i m a t e s o f t h e s o u t h e r n U n i t e d S t a t e s f o r c o r n , w h e a t a n d o t h e r c r o p s . E c o n o m i c a n d e n v i r o n m e n t a l c o n s i d e r a t i o n s , i n c l u d i n g t h e p u b l i c d e s i r e f o r t h e e m p l o y m e n t o f f e w e r c h e m i c a l p r e s e r v a t i v e s i n c e r e a l g r a i n p r o d u c t s ( H e n d e r s h o t 1 9 9 0 , H e a t h 1 9 9 0 ) , m u s t b e t a k e n i n t o a c c o u n t i n t h e t o t a l e v a l u a t i o n o f t h e t y p e s o f i n s t a l l a t i o n s a n d t h e c r o p s t h a t w o u l d m o s t b e n e f i t f r o m t h e u t i l i z a t i o n o f c h i l l e d a e r a t i o n s y s t e m s i n t h e U n i t e d S t a t e s . 5 5 2 T h e g e n e r a l p r o c e d u r e s d e v e l o p e d f o r t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f c o r n a n d w h e a t i n m i d - M i c h i g a n c a n e a s i l y b e m o d i f i e d t o a c c o m m o d a t e t h e u s e o f c h i l l i n g s y s t e m s a t o t h e r l o c a t i o n s a n d f o r o t h e r c r o p s t h r o u g h o u t t h e w o r l d . T h e c o n c e p t o f i n i t i a l l y c h i l l i n g t h e e n t i r e g r a i n b u l k u s i n g a g r a i n c h i l l e r , c o u p l e d w i t h t h e p a r t i a l r e c h i l l i n g o f t h e g r a i n c o l u m n s i s b e l i e v e d t o b e a p p l i c a b l e t o o t h e r c r o p t y p e s , b i n s i z e s , a n d g e o g r a p h i c l o c a t i o n s . S U G G E S T I O N S F O R F U T U R E R E S E A R C H T h e f o l l o w i n g r e c o m m e n d a t i o n s f o r f u r t h e r s t u d y a r e m a d e : ( 1 ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) T h e c o n c e p t o f p a r t i a l l y r e c h i l l i n g t h e b i n s h o u l d b e i n v e s t i g a t e d i n t e r m s o f t h e u n i f o r m i t y o f a i r f l o w t h r o u g h g r a i n , a n d t h e p l a c e m e n t o f t h e c r i t i c a l t e m p e r a t u r e s e n s o r . T h e d e v e l o p m e n t o f a c o n t r o l l e r s t r a t e g y f o r a c o m m e r c i a l g r a i n c h i l l e r s h o u l d b e i n i t i a t e d t o i n c o r p o r a t e m o r e o p e r a t o r - f r i e n d l y i n p u t p a r a m e t e r s , a n d t h e a u t o m a t i c a d j u s t m e n t o f t h e c o l d - a i r a n d r e h e a t e r t e m p e r a t u r e s e t - p o i n t s . T h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e m o d e l c o u l d b e e x p a n d e d a n d e m p l o y e d f o r o t h e r c r o p s a n d l o c a t i o n s t h r o u g h o u t t h e w o r l d . O f p a r t i c u l a r i n t e r e s t i s t h e e v a l u a t i o n o f t h e c h i l l e d a e r a t i o n a n d s t o r a g e o f p a d d y a n d f o o d c o r n i n t h e s o u t h e r n U n i t e d S t a t e s , a n d o f p a d d y i n S o u t h e a s t A s i a . O p t i m i z a t i o n r o u t i n e s c o u l d b e i n c o r p o r a t e d i n t o t h e m o d e l t o e v a l u a t e t h e m o s t e c o n o m i c c h i l l i n g a n d r e c h i l l i n g s c e n a r i o s v e r s u s c o n v e n t i o n a l a e r a t i o n a n d s t o r a g e s y s t e m s . 5 5 3 9 . R E F E R E N C E S A g e n a , M . U . 1 9 6 1 . U n t e r s u c h u n g e n fi b e r K a l t e e i n w i r k u n g e n a u f l a g e r n d e G e t r e i d e f r fi c h t e m i t v e r s c h i e d e n e m W a s s e r g e h a l t ( I n G e r m a n ; I n v e s t i g a t i o n s o n t h e i n f l u e n c e o f c o l d n e s s o n s t o r e d c e r e a l g r a i n s w i t h v a r i o u s m o i s t u r e c o n t e n t s ) . P h . D . D i s s e r t a t i o n , R h e i n i s c h e F r i e d r i c h - W i l h e l m s U n i v e r s i t a t , B o n n , G e r m a n y ~ A l a g u s u n d a r a m , K . , J a y a s , D . S . , W h i t e , N . D . G . , a n d M u i r , W . E . 1 9 9 0 a . T h r e e - d i m e n s i o n a l , f i n i t e e l e m e n t , h e a t t r a n s f e r m o d e l o f t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n i n g r a i n s t o r a g e b i n s . T r a n s a c t i o n s o f t h e A S A E . ( 3 3 ) : 5 7 7 — 5 8 4 . A l a g u s u n d a r a m , K . , J a y a s , D . S . , W h i t e , N . D . G . , a n d M u i r , W . E . 1 9 9 0 b . F i n i t e d i f f e r e n c e m o d e l o f t h r e e - d i m e n s i o n a l h e a t t r a n s f e r i n g r a i n b i n s . C a n a d i a n A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g . A l a v a n j a , M . C . R . , M a l k e r , H . , a n d H a y e s , H . B . 1 9 8 7 . O c c u p a t i o n a l C a n c e r R i s k A s s o c i a t e d w i t h t h e S t o r a g e a n d B u l k H a n d l i n g o f A g r i c u l t u r a l F o o d s t u f f . J o u r n a l o f T o x i c o l o g y a n d E n v i r o m e n t a l H e a l t h . 2 2 : 2 4 7 - 2 5 4 . A n o n . 1 9 7 9 . G e t r e i d e k fi h l u n g : N e r v e n u n d P o r t e m o n n a i e g e s c h o n t ( I n G e r m a n ; G r a i n c o o l i n g : P r e s e r v i n g n e r v e s a n d c a s h ) . D i e M fi h l e u n d M i s c h f u t t e r t e c h n i k . 1 1 6 ( 4 4 ) : 6 0 8 . A n o n . 1 9 8 1 . K fi h l e n - E n t f e u c h t e n - T r o c k n e n ( I n G e r m a n ; C o o l i n g - D e h u m i d i f y i n g - D r y i n g ) . H E A - I n f o r m a t i o n e n f u r d i e L a n d w i r t s c h a f t . F r a n k f u r t ( M ) , G e r m a n y . # 4 . A n o n . 1 9 9 0 a . S t a t e o f t h e I n d u s t r y R e p o r t . S n a c k F o o d A s s o c i a t i o n , A l e x a n d r i a , V i r g i n i a . A n o n . 1 9 9 0 b . G r a i n G u i d e — N o r t h A m e r i c a n G r a i n Y e a r b o o k . M i l l i n g & B a k i n g N e w s , S h a w n e e M i s s i o n , K a n s a s . A n o n . 1 9 9 0 c . M i l l i n g D i r e c t o r y a n d B u y e r ’ s G u i d e . M i l l i n g & B a k i n g N e w s , S h a w n e e M i s s i o n , K a n s a s . A S A E S t a n d a r d s . 1 9 9 1 . A m e r i c a n A s s o c i a t i o n o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s , S t . J o s e p h , M i c h i g a n . A S H R A E . 1 9 8 1 . F u n d a m e n t a l s V o l u m e . A m e r i c a n S o c i e t y o f H e a t i n g , R e f r i g e r a t i n g a n d A i r — C o n d i t i o n i n g E n g i n e e r s . A t l a n t a , G e o r g i a . A S H R A E . 1 9 8 8 . E q u i p m e n t V o l u m e . A m e r i c a n S o c i e t y o f H e a t i n g , R e f r i g e r a t i n g a n d A i r - C o n d i t i o n i n g E n g i n e e r s . A t l a n t a , G e o r g i a . 5 5 4 5 5 5 A y t o n , A . C . , a n d H u n t l e y , H . B . 1 9 6 5 . C h i l l e d G r a i n S t o r a g e . T h e A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r . B a i l e y , J . E . 1 9 8 2 . W h o l e G r a i n S t o r a g e . p p . 5 3 - 7 8 . I Q ; C h r i s t e n s e n , C . M . ( e d . ) S t o r a g e o f C e r e a l P r o d u c t s . A m e r i c a n A s s o c i a t i o n o f C e r e a l C h e m i s t s , S t . P a u l , M i n n e s o t a . B a k k e r — A r k e m a , F . W . , M a i e r , D . E . , M fi h l b a u e r , W . , a n d B r u n n e r , H . 1 9 8 9 . I n i t i a l c o o l - d o w n i n c h i l l e d m a i z e s t o r a g e . I g ; _ A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g , V o l . 4 . D o d d , V . A . a n d G r a c e , P . A . , ( e d s . ) B a l k e m a I n c . , R o t t e r d a m , T h e N e t h e r l a n d s . p p . 2 2 6 1 - 2 2 6 6 . B a k k e r - A r k e m a , F . W . 1 9 8 4 . S e l e c t e d t o p i c s o f c r o p p r o c e s s i n g a n d s t o r a g e . J o u r n a l o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g R e s e a r c h . 3 0 : 1 - 2 2 . B a l d o , R . a n d B r u n n e r , H . 1 9 8 3 . T r o c k n e r e n t l a s t u n g d u r c h K fi h l u n g ( I n G e r m a n ; R e l i e v i n g t h e d r y e r t h r o u g h c h i l l i n g ) . S u l z e r - E s c h e r W y s s r e p r i n t f r o m D i e M fi h l e u n d M i s c h f u t t e r t e c h n i k . ( 3 1 ) B a l d o . R . 1 9 8 7 . E x p e r i e n c e r e p o r t o n c o l d p r e s e r v a t i o n o f r i c e u s i n g S u l z e r - E s c h e r W y s s g r a i n c h i l l e r s . I n t e r n a l R e p o r t . S u l z e r — E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . B a u d e r , H . J . 1 9 6 6 . K fi h l k o n s e v i e r u n g v o n B r a u g e r s t e ( I n G e r m a n ; C h i l l e d c o n s e r v a t i o n o f m a l t i n g b a r l e y ) . D e u t s c h e B r a u w i r t s c h a f t # 7 . 1 0 A p r i l 1 9 6 6 . B a u d e r , H . J . 1 9 6 7 a . P h y s i k a l i s c h e G e s e t z e d e r K 6 r n e r k fi h l u n g ( I n G e r m a n ; P h y s i c a l l a w s g o v e r n i n g g r a i n c h i l l i n g ) . E s c h e r W y s s r e p r i n t f r o m E r n a h r u n g s d i e n s t . N o . 6 6 . B a u d e r , H . J . 1 9 6 7 b . G e t r e i d e k fi h l u n g ( I n G e r m a n ; G r a i n c o o l i n g ) . K a l t e t e c h n i k - K l i m a t i s i e r u n g . 1 9 ( 3 ) : 6 6 - 7 3 . B e n - E f r a i n , A . , L i s k e r , N . , a n d H e n i s , Y . 1 9 8 5 . S p o n t a n e o u s h e a t i n g a n d t h e d a m a g e i t c a u s e s t o c o m m e r c i a l l y s t o r e d s o y b e a n s i n I s r a e l . J o u r n a l o f S t o r e d P r o d u c t s R e s e a r c h . 2 1 : 1 7 9 - 1 8 7 . B e r h a u t , P . , D e s n o s , G . , F r a n q u e t , V . , L a s s e r a n , J . C . , N i q u e t , G . , P o i c h o t t e , J . L . 1 9 8 8 . E t u d e d e D i f f e r e n t e s T e c h n i q u e s d e V e n t i l a t i o n d e R e f r o i d i s s e m e n t — S i l o C h a m p a g n e C e r e a l e s d e C o o l u s ( I n F r e n c h ; S t u d y o f d i f f e r e n t a e r a t i o n c o o l i n g t e c h n i q u e s ) . R e p o r t o f t h e I n s t i t u t T e c h n i q u e d e s C e r e a l e s e t d e s F o u r r a g e s , B o i g n e v i l l e , F r a n c e . 5 5 6 B e u k e m a , K . J . , B r u i n , S . , a n d S c h e n k , J . 1 9 8 3 . T h r e e - d i m e n s i o n a l n a t u r a l c o n v e c t i o n i n a c o n f i n e d p o r o u s m e d i u m w i t h i n t e r n a l h e a t g e n e r a t i o n . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f H e a t a n d M a s s T r a n s f e r 2 6 : 4 5 1 - 4 5 8 . B e w e r , H . E . 1 9 5 7 . G e t r e i d e k o n s e r v i e r u n g m i t k a l t e r N a c h t l u f t ( I n G e r m a n ; P r e s e r v a t i o n o f g r a i n w i t h c o l d n i g h t a i r ) . B r i c h t e fi b e r L a n d t e c h n i k # 4 7 . v e r l a g H e l l m u t N e u r e u t e r , M fi n c h e n W o l f r a t s h a u s e n , G e r m a n y . B h a t t a c h a r y y a , G . K . , a n d J o h n s o n , R . A . 1 9 7 7 . S t a t i s t i c a l C o n c e p t s a n d M e t h o d s . J o h n W i l e y & S o n s , N e w Y o r k , N e w Y o r k . B i s s a r o , F . a n d B e r t o n i , R . 1 9 8 9 . R e f r i g e r a t e d p r e s e r v a t i o n o f r i c e ( I n I t a l i a n ) . F r e d d o . 4 3 ( 6 ) : 6 9 7 - 7 0 1 . B l a n d i n i , G . 1 9 8 8 . H a r d w h e a t r e f r i g e r a t i o n i n S i c i l y - T r i a l s 1 9 8 6 ( I n I t a l i a n ) . F r e d d o . 4 2 ( 2 ) : 2 1 7 - 2 2 0 . B l o o m e , P . D . a n d S h o v e , G . C . 1 9 7 1 . N e a r e q u i l i b r i u m s i m u l a t i o n o f s h e l l e d c o r n d r y i n g . T r a n s a c t i o n s o f t h e A S A E . 1 4 : 7 0 9 - 7 1 2 . B o l l i n g , H . 1 9 6 4 . K a l t k o n s e r v i e r u n g d e s G e t r e i d e s ( I n G e r m a n ; C o l d c o n s e r v a t i o n o f g r a i n ) . E s c h e r W y s s r e p r i n t f r o m E r n a h r u n g s d i e n s t - D e u t s c h e G e t r e i d e z e i t u n g . N o . 1 4 7 , 1 2 / 2 4 / 1 9 6 4 . B o s e r , F . 1 9 6 8 . G r a i n c o o l i n g a n d i t s a p p l i c a t i o n . S p e c i a l R e p o r t . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . B r o o k , R . C . 1 9 8 7 . M o d e l l i n g g r a i n s p o i l a g e d u r i n g n e a r - a m b i e n t g r a i n d r y i n g . D i v i s i o n a l N o t e 1 3 8 8 . A F R C I n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g R e s e a r c h , S i l s o e , E n g l a n d . B r o o k , R . C . a n d F o s t e r , G . H . 1 9 8 1 . D r y i n g , c l e a n i n g a n d c o n d i t i o n i n g . p p . 6 3 - 1 1 0 . I g ; _ H a n d b o o k o f T r a n s p o r t a t i o n a n d M a r k e t i n g i n A g r i c u l t u r e . V o l u m e I I - F i e l d C r o p s . F i n n e y , E . E . ( e d . ) C R C P r e s s I n c . , B o c a R a t o n , F l o r i d a . B r o o k e r , D . B . , B a k k e r - A r k e m a , F . W . , a n d H a l l , C . W . 1 9 7 4 . D r y i n g C e r e a l G r a i n s . A V I P u b l i s h i n g C o . , W e s t p o r t , C o n n e c t i c u t . B r o o k e r , D . B . , B a k k e r - A r k e m a , F . W . , a n d H a l l , C . W . 1 9 9 2 . D r y i n g a n d S t o r a g e o f G r a i n s a n d O i l s e e d s . V a n N o s t r a n d R e i n h o l d , N e w Y o r k , N e w Y o r k . B r u n n e r , H . 1 9 8 5 . W a r u m , w a n n u n d w i e w i r d G e t r e i d e g e k fi h l t ( I n G e r m a n ; W h y , w h e n a n d h o w t o c h i l l g r a i n ) . S u l z e r - E s c h e r W y s s r e p r i n t f r o m D i e M fi h l e a n d 5 5 7 M i s c h f u t t e r t e c h n i k . ( 2 6 ) . B r u n n e r , H . 1 9 8 9 . G r a i n P r e s e r v a t i o n b y m e a n s o f r e f r i g e r a t i o n i n t r o p i c a l c o u n t r i e s . S u l z e r T e c h n i c a l R e v i e w . N o . 4 . B r u n n e r , H . 1 9 9 0 . P e r s o n a l C o m m u n i c a t i o n . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . B u r g e s , H . D . , a n d B u r r e l l , N . J . 1 9 6 4 . C o o l i n g B u l k G r a i n i n t h e B r i t i s h C l i m a t e t o C o n t r o l S t o r a g e I n s e c t s a n d t o I m p r o v e K e e p i n g Q u a l i t y . J o u r n a l o f S c i e n t i f i c F o o d a n d A g r i c u l t u r e . 1 5 : 3 2 - 5 0 . B u r g e s , H . D . , a n d B u r r e l l , N . J . 1 9 6 4 . C o o l i n g B u l k G r a i n i n t h e B r i t i s h C l i m a t e t o C o n t r o l S t o r a g e I n s e c t s a n d t o I m p r o v e K e e p i n g Q u a l i t y . J o u r n a l o f S c i e n t i f i c F o o d a n d A g r i c u l t u r e . 1 5 : 3 2 - 5 0 . B u r r e l l , N . J . 1 9 6 4 . H o t n e w s o n c o l d a i r . F a r m e r a n d S t o c k b r e e d e r . 3 N o v e m b e r 1 9 6 4 . B u r r e l l , N . J . 1 9 6 5 . R e f r i g e r a t i o n o f d a m p g r a i n . F a r m a n d C o u n t r y . F e b r u a r y 1 9 6 5 . B u r r e l l , N . J . a n d L a u n d o n , J . H . J . 1 9 6 7 . G r a i n c o o l i n g s t u d i e s - I : O b s e r v a t i o n s d u r i n g a l a r g e s c a l e r e f r i g e r a t i o n t e s t o n d a m p g r a i n . J o u r n a l o f S t o r e d P r o d u c t s R e s e a r c h . 1 ( 2 ) : 1 2 5 - 1 4 4 . B u r r e l l , N . J . 1 9 6 7 . G r a i n c o o l i n g s t u d i e s - I I : E f f e c t o f a e r a t i o n o n i n f e s t e d g r a i n b u l k s . J o u r n a l o f S t o r e d P r o d u c t s R e s e a r c h . 3 ( 2 ) : 1 4 5 - 1 5 4 . B u r r e l l , N . J . 1 9 7 4 . C h i l l i n g . I n : C h r i s t e n s e n , C . M . ( e d . ) S t o r a g e o f C e r e a l G r a i n s a n d T h e i r P r o d u c t s . A m e r i c a n A s s o c i a t i o n o f C e r e a l C h e m i s t s , S t . P a u l , M i n n e s o t a . B u r r e l l , N . J . 1 9 8 2 . R e f r i g e r a t i o n . I n : C h r i s t e n s e n , C . M . ( e d . ) S t o r a g e o f C e r e a l G r a i n s a n d t h e i r P r o d u c t s , S t . P a u l , M i n n e s o t a . B u s h e r m o l e , M . J . , B u n n , J . M . , a n d S p r a y , R . A . 1 9 8 9 . T e m p e r a t u r e a n d M o i s t u r e D i s t r i b u t i o n i n S t o r e d G r a i n s i n S o u t h e a s t e r n C l i m a t e s . A S A E P a p e r N o . 8 9 - 6 5 4 2 . A m e r i c a n S o c i t e y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s , S t . J o s e p h , M i c h i g a n . B fi c h i , R . 1 9 9 1 . F o l g e n z u h o h e r F e u c h t i g k e i t : B e f a l l d u r c h S t a u b l a u s e u n d M i l b e n ( I n G e r m a n ; R e s u l t s o f e x c e s s i v e m o i s t u r e c o n t e n t s : I n v a s i o n b y l i c e a n d m i t e s ) . D i e M fi h l e u n d M i s c h f u t t e r t e c h n i k . 1 2 8 ( 3 2 ) : 4 0 6 - 4 0 8 . 5 5 8 C a r t e r , E . P . a n d Y o u n g , G . Y . 1 9 4 5 . E f f e c t o f m o i s t u r e c o n t e n t , t e m p e r a t u r e , a n d l e n g t h o f s t o r a g e o n t h e d e v e l o p m e n t o f " s i c k " w h e a t i n s e a l e d c o n t a i n e r s . C e r e a l C h e m i s t r y . 2 2 : 4 1 9 - 4 2 8 C h e k , T . I . 1 9 8 9 . A p p l i c a t i o n o f p a d d y c o o l i n g t e c h n i q u e i n M a l a y s i a n r i c e i n d u s t r y . W o r k s h o p o n G r a i n D r y i n g a n d B u l k H a n d l i n g a n d S t o r a g e S y s t e m s i n A S E A N , P i t s a n u l o k e , T h a i l a n d , 1 7 - 2 9 O c t o b e r 1 9 8 9 . C h i e f . 1 9 8 6 . S a l e s b r o c h u r e . C h i e f I n d u s t r i e s , G r a n d I s l a n d , N e b r a s k a . C h r i s t e n s e n , C . M . 1 9 8 2 . S t o r a g e o f C e r e a l G r a i n s a n d T h e i r P r o d u c t s . A m e r i c a n A s s o c i a t i o n o f C e r e a l C h e m i s t s , S t . P a u l , M i n n e s o t a . C h r i s t e n s e n , C . M . , a n d K a u f m a n n , H . B . 1 9 6 9 . G r a i n S t o r a g e - T h e R o l e o f F u n g i i n Q u a l i t y L o s s . U n i v e r s i t y o f M i n n e s o t a P r e s s , M i n n e a p o l i s , M i n n e s o t a . C l a p e r s , R . 1 9 7 0 . R i c e C o o l i n g . I n t e r n a l R e p o r t . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . C l e l a n d , A . C . 1 9 9 1 . R A D S - A C o m p u t e r P a c k a g e f o r R e f r i g e r a t i o n A n a l y s i s , D e s i g n a n d S i m u l a t i o n . M a s s e y U n i v e r s i t y , N e w Z e a l a n d . C l e l a n d , A . C . 1 9 8 3 . S i m u l a t i o n o f i n d u s t r i a l r e f r i g e r a t i o n p l a n t s u n d e r v a r i a b l e l o a d c o n d i t i o n s . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f R e f r i g e r a t i o n . 6 ( 1 ) : 1 1 - 1 9 . C o m e , D . 1 9 8 2 . I n f l u e n c e d e l a r e f r i g e r a t i o n e t d e l a c o n g e l a t i o n s u r l a q u a l i t e e t l ’ a p t i t u d e a l a g e r m i n a t i o n d e s g r a i n e s ( I n F r e n c h ; I n f l u e n c e o f c h i l l i n g a n d f r e e z i n g o n s e e d q u a l i t y a n d g e r m i n a t i o n a b i l i t y ) . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f R e f r i g e r a t i o n . 5 ( 6 ) : 3 3 3 - 3 3 6 . C o e n e n , A . 1 9 8 7 . T h e o r e t i s c h e u n d e x p e r i m e n t e l l e U n t e r s u c h u n g e n z u r K fi h l z w i s c h e n l a g e r u n g u n d B e l fi f t u n g s s a t z t r o c k n u n g v o n W e i z e n ( I n G e r m a n ; T h e o r e t i c a l a n d e x p e r i m e n t a l i n v e s t i g a t i o n s o f t e m p o r a r y c o l d s t o r a g e a n d a m b i e n t a i r d r y i n g o f w h e a t ) . P h . D . D i s s e r t a t i o n , G e o r g - A u g u s t U n i v e r s i t a t , G d t t i n g e n , G e r m a n y . C o p e l a n d , L . O . , a n d M c D o n a l d , M . B . 1 9 8 5 . P r i n c i p l e s o f S e e d S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y . B u r g e s s P u b l i s h i n g C o m p a n y , M i n n e a p o l i s , M i n n e s o t a . C u n i l l e , A . 1 9 8 8 . S a s e t r u E x p e r i e n c e w i t h P e l l e t s . I n t e r n a l R e p o r t . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . 5 5 9 C u p e r u s , G . W . , P r i c k e t t , C . K . , B l o o m e , P . D . , a n d P i t t s , J . T . 1 9 8 6 . I n s e c t P o p u l a t i o n s i n A e r a t e d a n d U n a e r a t e d S t o r e d W h e a t i n O k l a h o m a . J o u r n a l o f t h e K a n s a s E n t o m o l o g i c a l S o c i e t y . 5 9 ( 4 ) : 6 2 0 - 6 2 7 . D e n c k e r , C . H . , S i m o n s , D . , a n d W e n n e r , L . 1 9 5 2 . K a l t l u f t t r o c k n u n g u n d - b e l fi f t u n g v o n M a h d r u s c h g e t r e i d e ( I n G e r m a n ; L o w t e m p e r a t u r e d r y i n g a n d a m b i e n t a e r a t i o n o f c o m b i n e d g r a i n ) . L a n d t e c h n i k . 7 ( 1 0 ) : 3 1 8 - 3 2 5 . D i l l e h a y , H . 1 9 9 0 . P e r s o n a l C o m m u n i c a t i o n . P a n - h a n d l e M i l l i n g C o m p a n y , C a n y o n , T e x a s . D o n a h a y e , E . , N a v a r r o , S . , a n d C a l d e r o n , M . 1 9 7 4 . S t u d i e s o n a e r a t i o n w i t h r e f r i g e r a t e d a i r - I I I . C h i l l i n g o f w h e a t w i t h a m o d i f i e d c h i l l i n g u n i t . J o u r n a l o f S t o r e d P r o d u c t s R e s e a r c h . 1 0 ( 1 ) : 1 - 8 . D o y l e , J . 1 9 9 0 . P e r s o n a l C o m m u n i c a t i o n . K i n g M i l l i n g C o m p a n y , L o w e l l , M i c h i g a n . D u f f i e , J . A . a n d B e c k m a n , W . A . 1 9 8 0 . S o l a r E n g i n e e r i n g o f T h e r m a l P r o c e s s e s . J o h n W i l e y a n d S o n s . E c o d y n e . 1 9 8 0 . W e a t h e r D a t a H a n d b o o k - F o r H V A C a n d C o o l i n g E q u i p m e n t D e s i g n . M c G r a w - H i l l B o o k C o m p a n y , N e w Y o r k , N e w Y o r k . E i m e r , M . a n d M o r c o s , B . 1 9 8 5 . G r e n z e n f fi r K o n s e r v i e r u n g u n d L a g e r u n g v o n G e t r e i d e d u r c h m i k r o b i e l l e E n t w i c k l u n g u n d U m s e t z u n g e n ( I n G e r m a n ; L i m i t s o f c o n s e r v a t i o n a n d s t o r a g e o f g r a i n s a s a f u n c t i o n o f m i c r o b i a l d e v e l o p m e n t a n d r e s p i r a t i o n ) . L a n d t e c h n i k . 4 0 ( 6 ) : 2 8 6 - 2 8 8 . E l d e r . W . E . 1 9 9 1 . P e r s o n a l C o m m u n i c a t i o n . M c B e a S e r v i c e s , P a r k d a l e , V i c t o r i a , A u s t r a l i a . E l - K h o l y , M . M . 1 9 9 0 . T e m p o r a r y s t o r a g e o f h i g h - m o i s t u r e p a d d y u s i n g d i f f e r e n t a e r a t i o n s y s t e m s . M S - t h e s i s . A s i a n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y , B a n g k o k , T h a i l a n d . E p p e r l y , D . R . , N o y e s , R . T . , C y p e r u s , C . W . , C l a r y , D . L . 1 9 8 7 . C o n t r o l o f S t o r e d G r a i n I n s e c t s b y G r a i n T e m p e r a t u r e M a n a g e m e n t . A S A E P a p e r N o . 8 7 - 6 0 3 5 . A m e r i c a n S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s , S t . J o s e p h , M i c h i g a n . E s c h e r W y s s . 1 9 6 0 a . M e r k b l a t t z u r G e t r e i d e t r o c k n u n g m i t E s c h e r W y s s - K a l t e s a t z ( I n G e r m a n ; U s e r n o t e f o r g r a i n d r y i n g w i t h t h e E s c h e r W y s s c o o l i n g u n i t . E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y 5 6 0 E s c h e r W y s s . 1 9 6 0 b . E s c h e r W y s s K a l t s a t z z u r G e t r e i d e t r o c k n u n g ( I n G e r m a n ; E s c h e r W y s s a i r c o n d i t i o n e r t o d r y g r a i n ) . S a l e s b r o c h u r e . E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . F A O . 1 9 8 7 . T h e 1 9 8 6 P r o d u c t i o n Y e a r b o o k . U n i t e d N a t i o n s F o o d a n d A g r i c u l t u r e O r g a n i z a t i o n , R o m e , I t a l y . F e l k e l , C . A . 1 9 7 8 . S t o r a b i l i t y o f h i g h m o i s t u r e c o r n w h e n s t o r e d a t s i m u l a t e d p o s t - h a r v e s t t e m p e r a t u r e s a t t h r e e l o c a t i o n s i n I n d i a n a . M S - t h e s i s . P u r d u e U n i v e r s i t y , W e s t L a f a y e t t e , I n d i a n a . F i n a s s i , A . 1 9 8 7 . R e c e n t p r o g r e s s i n r i c e c u l t i v a t i o n i n I t a l y . F A O I n t e r n a t i o n a l C o m m i s s i o n R e p o r t . 3 6 ( 1 ) : 5 - 7 . F i n n i g a n , J . J . a n d L o n g s t a f f , R . A . 1 9 8 2 . A w i n d - t u n n e l m o d e l s t u d y o f f o r c e d c o n v e c t i v e h e a t t r a n s f e r f r o m c y l i n d r i c a l g r a i n s t o r a g e b i n s . J o u r n a l o f W i n d E n g i n e e r i n g a n d I n d u s t r i a l A e r o d y n a m i c s . 1 0 : 1 9 1 - 2 1 1 . F r i d a y , D . C . , S t r o s h i n e , R . L . , a n d T u i t e , J . 1 9 8 6 . I m p r o v i n g l o w t e m p e r a t u r e d r y i n g u s i n g m o l d r e s i s t a n t b y b r i d s . A S A E P a p e r N o . 8 6 - 3 0 1 0 . A m e r i c a n S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s , S t . J o s e p h , M i c h i g a n . F r i d a y , D . , T u i t e , J . , a n d S t r o s h i n e , R . 1 9 8 9 . E f f e c t o f H y b r i d a n d P h y s i c a l D a m a g e o n M o l d D e v e l o p m e n t a n d C a r b o n D i o x i d e P r o d u c t i o n D u r i n g S t o r a g e o f H i g h - M o i s t u r e S h e l l e d C o r n . C e r e a l C h e m i s t r y . 6 6 ( 5 ) : 4 2 2 - 4 2 6 . F o s t e r , G . H . 1 9 5 3 . M i n i m u m a i r f l o w r e q u i r e m e n t s f o r d r y i n g g r a i n w i t h u n h e a t e d a i r . A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g . O c t o b e r 1 9 5 3 F o s t e r , G . H . a n d T u i t e , J . 1 9 8 2 . A e r a t i o n a n d s t o r e d g r a i n m a n a g e m e n t . p p . 1 1 7 - 1 4 3 . I Q ; C h r i s t e n s e n , C . M . ( e d . ) S t o r a g e o f C e r e a l G r a i n s a n d t h e i r P r o d u c t s . A m e r i c a n A s s o c i a t i o n o f C e r e a l C h e m i s t , S t . P a u l , M i n n e s o t a . F r i t z D 6 r i n g . 1 9 9 1 . S a l e s B r o c h u r e G o l d s a a t . F r i t z D 6 r i n g G m b H , R e m s c h e i d , G e r m a n y . G o n z a l e s , N . R . 1 9 8 8 . L e t t e r t o S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . G S I . 1 9 8 9 . S a l e s b r o c h u r e . G r a i n S y s t e m s I n c o r p o r a t e d , A s s u m p t i o n , I l l i n o i s . H a i l e , D . G . a n d S o r e n s e n , J . W . , J r . 1 9 6 8 . E f f e c t o f R e s p i r a t i o n H e a t o f S o r g h u m G r a i n o n D e s i g n o f C o n d i n t i o n e d - a i r S t o r a g e S y s t e m s . A S A E T r a n s a c t i o n s . 5 6 1 1 1 ( 3 ) : 3 3 5 - 3 3 8 . H a l l , C . W . 1 9 8 0 . D r y i n g a n d S t o r a g e o f A g r i c u l t u r a l C r o p s . A V I P u b l i s h i n g C o . W e s t p o r t , C o n n e c t i c u t . H e a t h , R . 1 9 9 0 . P e r s o n a l C o m m u n i c a t i o n . C o r n u t s I n c . , U r b a n a , O h i o . H e g a d o r n , T . 1 9 9 1 . P e r s o n a l C o m m u n i c a t i o n . T h e H e g a d o r n C o m p a n i e s , H o l t s S u m m i t , M i s s o u r i . H e i d t , H . 1 9 6 3 . D i e K d r n e r k fi h l u n g , e i n e w e r t v o l l e H i l f e i n d e r M a h d r u s c h e r n t e ( I n G e r m a n ; G r a i n c h i l l i n g , a v a l u a b l e a i d i n c o m b i n e h a r v e s t i n g ) . D i e M fi h l e . 1 0 0 ( 3 9 ) : 4 1 7 - 4 1 8 . H e i d t , H . a n d B o l l i n g , H . 1 9 6 5 . K 6 r n e r k fi h l u n g ( I n G e r m a n ; C o o l i n g o f k e r n e l s ) . E s c h e r w y s s r e p r i n t f r o m D i e M fi h l e . 1 0 2 ( 1 0 , 1 1 , 1 2 ) H e n d e r s h o t , L . R . 1 9 9 0 . P e r s o n a l C o m m u n i c a t i o n . A r r o w h e a d M i l l s , H e r e f o r d , T e x a s . H o l m a n , J . P . 1 9 8 6 . H e a t T r a n s f e r . 6 t h e d i t i o n . M C G r a w - H i l l B o o k C o m p a n y , N e w Y o r k , N e w Y o r k . H o l z i n g e r , E . 1 9 8 9 . D i e a l t e r n a t i v e n P r o d u k t e i m S i l o b e t r i e b : F o r d e r u n g , R e i n i g u n g , T r o c k n u n g u n d K fi h l u n g ( I n G e r m a n ; T h e a l t e r n a t i v e p r o d u c t s i n t e r m i n a l m a n a g e m e n t : h a n d l i n g , c l e a n i n g , d r y i n g a n d c h i l l i n g ) . D i e M fi h l e u n d M i s c h f u t t e r t e c h n i k . 1 2 6 ( 4 ) : 3 3 - 3 5 . H o s e n e y , R . C . 1 9 8 6 . P r i n c i p l e s o f C e r e a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y . A m e r i c a n A s s o c i a t i o n o f C e r e a l C h e m i s t s , S t . P a u l , M i n n e s o t a . H u k i l l , W . V . G r a i n d r y i n g . I g ; _ A n d e r s o n , J . A . a n d A l c o c k , A . W . ( e d s . ) S t o r a g e o f C e r e a l G r a i n s a n d t h e i r P r o d u c t s . A m e r i c a n A s s o c i a t i o n o f C e r e a l C h e m i s t s , S t . P a u l , M i n n e s o t a . H u n t e r , A . J . a n d T a y l o r , P . A . 1 9 8 0 . R e f r i g e r a t e d a e r a t i o n f o r t h e p r e s e r v a t i o n o f b u l k g r a i n . J o u r n a l o f S t o r e d P r o d u c t s R e s e a r c h . 1 6 : 1 2 3 - 1 3 1 . I h n e , H . 1 9 6 7 . V o r - u n d N a c h t e i l e d e r K fi h l k o n s e r v i e r u n g v o n G e t r e i d e ( I n G e r m a n ; A d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f c h i l l e d g r a i n p r e s e r v a t i o n ) . D i e M fi h l e a n d M i s c h f u t t e r t e c h n i k . 1 0 4 ( 4 2 ) : 5 4 2 - 5 4 4 . I h n e , H . 1 9 7 1 . G e r s t e n k fi h l u n g u n d k o n s e r v i e r u n g ( I n G e r m a n ; B a r l e y c o o l i n g a n d c o n s e r v a t i o n ) . D e u t s c h e B r a u w i r t s c h a f t . N o . 2 . 2 5 J a n u a r y 1 9 7 1 . 5 6 2 J o u i n , C . 1 9 6 4 . G r u n d l e g e n d e K a l k u l a t i o n e n f fi r d i e B e l fi f t u n g d e s G e t r e i d e s ( I n G e r m a n ; F u n d a m e n t a l c a l c u l a t i o n s f o r t h e a e r a t i o n o f g r a i n ) . G e t r e i d e u n d M e h l . 6 : 6 4 - 7 0 . K e n n e d y , J . F . 1 9 8 3 . F i e l d e x p e r i e n c e w i t h b a r l e y c h i l l i n g - I n t e r n a l R e p o r t . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . K e p n e r , R . A . , B a i n e r , R . , a n d B a r g e r , E . L . 1 9 7 8 . P r i n c i p l e s o f F a r m M a c h i n e r y . 3 r d e d i t i o n . A V I P u b l i s h i n g C o m p a n y , W e s t p o r t , C o n n e c t i c u t . K o m b a , G . , B e l l u s , z . , a n d C s e r m e l y , J . 1 9 8 7 . F i n d i n g s c o n c e r n i n g t h e c o o l e d s t o r a g e o f g r a i n i n H u n g a r y . R i o . d i I n g . A g r . ( 3 ) : 1 5 0 - 1 5 6 . K o s m i n a , N . P . 1 9 5 6 . O r g a n i s a t i o n u n d T e c h n i k d e r G e t r e i d e l a g e r u n g ( I n G e r m a n ; O r g a n i z a t i o n a n d T e c h n o l o g y o f G r a i n S t o r a g e ) . D e u t s c h e r B a u e r n v e r l a g , B e r l i n . K r e y g e r , J . 1 9 7 2 . D r y i n g a n d s t o r i n g g r a i n s , s e e d s a n d p u l s e s i n t e m p e r a t a t e c l i m a t e s . P u b l i c a t i o n 2 0 5 . I n s t i t u t e f o r S t o r a g e a n d P r o c e s s i n g ( I B V L ) , W a g e n i n g e n , T h e N e t h e r l a n d s . K u p p i n g e r , H . , M fi l l e r , H . M . , a n d M fi h l b a u e r , W . 1 9 7 7 . D i e B e l fi f t u n g s t r o c k n u n g v o n e r n t e f r i s c h e m u n d v o r g e t r o c k n e t e m K d r n e r m a i s u n t e r t h e r m o d y n a m i s c h e n u n d m i k r o b i o l o g i s c h e m A s p e k t ( I n G e r m a n ; A m b i e n t a i r d r y i n g o f h a r v e s t - w e t a n d p r e - d r i e d s h e l l e d c o r n w i t h r e s p e c t t o t h e r m o d y n a m i c a n d m i c r o b i o l o g i c a l c o n s i d e r a t i o n s ) . G r u n d l a g e n d e r L a n d t e c h n i k . 2 7 ( 4 ) : 1 1 9 - 1 2 8 . L a s s e r a n , J . C . a n d F l e u r a t - L e s s a r t , F . 1 9 8 8 . V e n t i l a t i o n d e r e f r o i d i s s e m e n t e t r e f r i g e r a t i o n c o m m e t e c h n i q u e d e l u t t e c o n t r e l e s i n s e c t e s ( I n F r e n c h ; J o u r n e e T e c h n i q u e d u G L C G , 2 . F e b r u a r y 1 9 8 8 , F r a n c e . L a s s e r a n , J . C . 1 9 9 1 . P e r s o n a l C o m m u n i c a t i o n . I n s t i t u t T e c h n i q u e d e s C e r e a l e s e t d e s F o u r r a g e s , B o i g n e v i l l e , F r a n c e . L e r e w , L . E . 1 9 7 2 . A F O R T R A N P s y c h r o m e t r i c M o d e l . M S - t h e s i s , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , E a s t L a n s i n g , M i c h i g a n . L e r e w , L . E . 1 9 7 8 . D e v e l o p m e n t o f a t e m p e r a t u r e - w e i g h t l o s s m o d e l f o r b u l k s t o r e d p o t a t o e s . P h . D . D i s s e r t a t i o n , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , E a s t L a n s i n g , M i c h i g a n . L i n , W . a n d A s h , M . 1 9 8 8 . C h a r a c t e r i s t i c s o f t h e F e e d M a n u f a c t u r i n g I n d u s t r y . G r a i n & F e e d M a r k e t i n g . 7 ( 1 ) : 1 1 - 1 2 , 6 5 - 7 4 . 5 6 3 L i n g e , K . 1 9 6 0 G e t r e i d e u n d B a c k w a r e n ( I n G e r m a n ; C e r e a l s a n d b a k e d g o o d s ) . P l a n k , R . ( e d . ) I n : H a n d b u c h d e r K a l t e t e c h n i k . B a n d 1 0 . S p r i n g e r V e r l a g , G e r m a n y . L o n g s t a f f , B . C . 1 9 8 8 a . A M o d e l l i n g S t u d y o f t h e E f f e c t s o f T e m p e r a t u r e M a n i p u l a t i o n U p o n t h e C o n t r o l o f S i t o p h i l u s O r y z a e ( C o l e o p t e r a : C u r c u l i o n i d a e ) b y I n s e c t i c i d e . J o u r n a l o f A p p l i e d E c o l o g y . 2 5 : 1 6 3 - 1 7 5 . L o n g s t a f f , B . C . 1 9 8 8 b . T e m p e r a t u r e M a n i p u l a t i o n a n d t h e M a n a g e m e n t o f I n s e c t i c i d e R e s i s t a n c e i n S t o r e d G r a i n P e s t s : A S i m u l a t i o n S t u d y f o r t h e R i c e W e e v i l , S i t o p h i l u s O r y z a e . E c o l o g i c a l M o d e l l i n g . 4 3 : 3 0 3 - 3 1 3 . L o o , K . F . 1 9 8 6 . S i l o S t o r a g e i n M a l a y s i a . I g ; _ P r e s e r v i n g G r a i n Q u a l i t y B y A e r a t i o n a n d I n - S t o r e D r y i n g . C h a m p , B . R . a n d H i g h l e y , E . ( e d s . ) . A C I A R P r o c e e d i n g s N o . 1 5 . A C I A R , C a n b e r r a , A u s t r a l i a . M A D A . 1 9 8 9 . A n n u a l D i r e c t o r y . M i c h i g a n A g r i d e a l e r s A s s o c i a t i o n . L a n s i n g , M i c h i g a n . M a i e r , D . E . 1 9 8 8 . U s e r g u i d e t o A E R A T E - a g r a i n d r y i n g a n d c o o l i n g s i m u l a t i o n p r o g r a m . U n p u b l i s h e d . M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , E a s t L a n s i n g , M i c h i g a n . M a i e r , D . E . , K e l l e y , R . E . , B a k k e r - A r k e m a , F . W . , a n d B r u n n e r , H . 1 9 8 9 . L o n g t e r m c h i l l e d g r a i n s t o r a g e . P a p e r N o . 8 9 - 6 5 4 1 . A m e r i c a n S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s , S t . J o s e p h , M i c h i g a n . M a i e r , D . E . , B a k k e r - A r k e m a , F . W . , I l a n g a n t i l e k e , S . G . , a n d B r u n n e r , H . 1 9 9 0 . C o m p a r i s o n o f C o n v e n t i o n a l a n d c h i l l e d a e r a t i o n g r a i n c o o l i n g . P a p e r N o . 9 0 - 6 6 1 3 . A m e r i c a n S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s , S t . J o s e p h , M i c h i g a n . M a i e r , D . E . , W e i d m a y e r , K . D . , B a k k e r - A r k e m a , F . W . , a n d M o r e i r a , R . G . 1 9 9 1 . R e g u l a r a n d c h i l l e d a e r a t i o n o f g r a i n s i n T e x a s . P a p e r N o . 9 1 - 6 0 6 2 . A m e r i c a n S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s , S t . J o s e p h , M i c h i g a n . M a l a g a , G . 1 9 7 3 . E x p e r i e n c e s w i t h c o l d s t o r a g e w i t h G r a n i f r i g o r K K 6 0 . I n t e r n a l R e p o r t . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . M c C u n e , W . E . 1 9 6 2 . C o n d i t i o n e d A i r f o r M a i n t a i n i n g Q u a l i t y o f S t o r e d G r a i n . P a p e r p r e s e n t e d a t S o u t h e a s t e r n E l e c t r i c E x c h a n g e G e n e r a l S a l e s C o n f e r e n c e , N e w O r l e a n s , L o u i s i a n a , N o v e m b e r 7 - 9 , 1 9 6 2 . M c C u n e , W . E . , P e r s o n , N . K . J r . , a n d S o r e n s e n , J . W . J r . 1 9 6 3 . C o n d i t i o n e d a i r s t o r a g e o f g r a i n . T r a n s a c t i o n s o f t h e 5 6 4 A S A E . 6 ( 3 ) : 1 8 6 - 1 8 9 . M c L e a n , K . A . a n d B a r l e t t , D . 1 9 9 1 . K fi h l k o n s e r v i e r u n g v o n G e r s t e ( I n G e r m a n ; C h i l l e d p r e s e r v a t i o n o f b a r l e y ) . D i e M fi h l e u n d M i s c h f u t t e r t e c h n i k . 1 2 8 ( 1 8 ) : 2 2 5 - 2 2 7 . M D A . 1 9 9 1 . 3 0 - y e a r t e m p e r a t u r e s u m m a r y f o r t h e E a s t L a n s i n g A r e a . 1 9 5 1 - 1 9 8 0 . M i c h i g a n D e p a r t m e n t o f A g r i c u l t u r e , C l i m a t o l o g y P r o g r a m , M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y , E a s t L a n s i n g , M i c h i g a n ; ' M e t z g e r , J . F . a n d M u i r , W . E . 1 9 8 3 . C o m p u t e r m o d e l o f t w o - d i m e n s i o n a l c o n d u c t i o n a n d f o r c e d c o n v e c t i o n i n s t o r e d g r a i n . C a n a d i a n A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g . 2 5 : 1 1 9 - 1 2 5 . M i c h l , J . 1 9 8 3 . E n t w i c k l u n g e i n e s V e r f a h r e n s z u r B e r e c h n u n g d e r T r o c k n u n g d a u e r v e r s c h i e d e n e r B e l fi f t u n g s t r o c k n u n g s v e r f a h r e n f fi r G e t r e i d e m i t t e l s e i n e s M i k r o - C o m p u t e r s . ( I n G e r m a n ; D e v e l o p m e n t o f a m e t h o d f o r t h e c a l c u l a t i o n s o f t h e d r y i n g t i m e r e q u i r e d f o r a n u m b e r o f g r a i n - a e r a t i o n s y s t e m s w i t h t h e a i d o f a m i c r o c o m p u t e r ) . M S - t h e s i s . U n i v e r s i t y o f H o h e n h e i m , S t u t t g a r t , G e r m a n y . M i l l e r , A . 1 9 7 3 . K a l t e v e r b r a u c h e r u n d m o d e r n e K fi h l t e c h n i k i n M a l z e r e i e n u n d B r a u e r e i e n ( I n G e r m a n ; C o o l i n g u n i t s a n d m o d e r n c o o l i n g t e c h n o l o g y i n m a l t i n g p l a n t s a n d b r e w e r i e s ) . B r a u w i s s e n s c h a f t . 2 6 ( 9 , 1 0 , 1 2 ) . M i r o c h a , C . J . , a n d C h r i s t e n s e n , C . M . 1 9 8 2 . M y c o t o x i n s . 3 2 ; S t o r a g e o f C e r e a l G r a i n s a n d T h e i r P r o d u c t s . C h r i s t e n s e n , C . M . ( e d . ) A m e r i c a n A s s o c i a t i o n o f C e r e a l C h e m i s t s , S t . P a u l , M i n n e s o t a . M o r e y , R . V . , C l o u d , H . A . , a n d H a n s e n , D . J . 1 9 8 1 . A m b i e n t A i r W h e a t D r y i n g . T r a n s a c t i o n s o f t h e A S A E . 2 4 : 1 3 1 2 - 1 3 1 6 . M o r e y , R . V . , C l o u d , H . A . , G u s t a f s o n , R . J . , a n d P e t e r s e n , D . W . 1 9 7 9 . E v a l u a t i o n o f t h e F e a s i b i l i t y o f S o l a r E n e r g y G r a i n D r y i n g . T r a n s a c t i o n s o f t h e A S A E . 2 2 : 4 0 9 - 4 1 7 . M fi h l b a u e r , W . 1 9 8 7 . P e r s o n a l C o m m u n i c a t i o n s . U n i v e r s i t y o f H o h e n h e i m , S t u t t g a r t , G e r m a n y . M fi h l b a u e r , W . 1 9 8 8 . E n t w i c k l u n g s t e n d e n z e n b e i d e r T r o c k n u n g , K fi h l k o n s e r v i e r u n g u n d L a g e r u n g v o n G e t r e i d e u n d M a i s ( I n G e r m a n ; D e v e l o p i n g t r e n d s i n d r y i n g , c h i l l i n g a n d s t o r a g e o f g r a i n a n d m a i z e ) . D i e M fi h l e u n d M i s c h f u t t e r t e c h n i k . 1 2 5 ( 5 ) : 5 4 - 5 8 . M fi h l b a u e r , W . , H o f a c k e r , W . , M fi l l e r , H . M . , T h a l e r , M . 1 9 8 1 . D i e K a l t l u f t r o c k n u n g v o n W e i z e n u n t e r e n e r g e t i s c h e m u n d 5 6 5 m i k r o b i o l o g i s c h e m A s p e k t ( I n G e r m a n ; C o l d a i r d r y i n g o f w h e a t w i t h r e s p e c t t o e n e r g y c o n s u m p t i o n a n d m i c r o b i o l o g i c a l a s p e c t s ) . G r u n d l a g e n d e r L a n d t e c h n i k . 3 1 ( 5 ) : 1 4 5 - 1 5 4 . M u i r , W . E . , F r a s e r , B . M . , a n d S i n h a , R . N . 1 9 8 0 . S i m u l a t i o n m o d e l o f t w o - d i m e n s i o n a l h e a t t r a n s f e r i n c o n t r o l l e d - a t m o s p h e r e g r a i n b i n s . I Q ; C o n t r o l l e d A t m o s p h e r e S t o r a g e o f G r a i n s . S h e i b a l , J . ( e d . ) E l s e v i e r P u b l i s h i n g C o . , A m s t e r d a m , T h e N e t h e r l a n d s . M u n d a y , G . D . 1 9 6 5 . R e f r i g e r a t e d G r a i n S t o r a g e . J o u r n a l a n d P r o c e e d i n g s o f t h e I n s t i t u t i o n o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s . 2 1 ( 2 ) : 6 5 - 7 4 . M W P S - 1 3 . 1 9 8 8 . G r a i n D r y i n g , H a n d l i n g a n d S t o r a g e H a n d b o o k . M i d w e s t P l a n S e r v i c e , I o w a S t a t e U n i v e r s i t y , A m e s , I o w a . N a s h , M . J . 1 9 7 8 . C r o p C o n s e r v a t i o n a n d S t o r a g e i n C o o l T e m p e r a t u r e C l i m a t e s . P e r g a m o n P r e s s , O x f o r d , E n g l a n d . N a v a r r o , S . , D o n a h a y e , E . , a n d C a l d e r o n , M . 1 9 7 3 a . S t u d i e s o n a e r a t i o n w i t h r e f r i g e r a t e d a i r - I . C h i l l i n g o f w h e a t i n a c o n c r e t e e l e v a t o r . J o u r n a l o f S t o r e d P r o d u c t s R e s e a r c h . 9 : 2 5 3 - 2 5 9 . N a v a r r o , S . , D o n a h a y e , E . , a n d C a l d e r o n , M . 1 9 7 3 b . S t u d i e s o n a e r a t i o n w i t h r e f r i g e r a t e d a i r - I I . C h i l l i n g o f s o y b e a n s u n d e r g o i n g s p o n t a n e o u s h e a t i n g . J o u r n a l o f S t o r e d P r o d u c t s R e s e a r c h . 9 ( 4 ) : 2 6 1 - 2 6 8 . N e s t e r , E . W . , R o b e r t s , C . E . , L i d s t r o m , M . E . , P e a r s a l l , N . N . , a n d N e s t e r , M . T . 1 9 8 3 . M i c r o b i o l o g y . S a u n d e r s C o l l e g e P u b l i s h i n g , P h i l a d e l p h i a , P e n n s y l v a n i a . N G F A . 1 9 8 8 . T h e N G F A G r a i n B o o k . N a t i o n a l G r a i n a n d F e e d A s s o c i a t i o n , W a s h i n g t o n , D . C . N g u y e n , T . V . 1 9 8 7 . N a t u r a l c o n v e c t i o n e f f e c t s i n s t o r e d g r a i n s - A s i m u l a t i o n s t u d y . D r y i n g T e c h n o l o g y 5 , 5 4 1 - 5 6 0 . N O A A . 1 9 9 1 . L o c a l C l i m a t o l o g i c a l D a t a f o r L a n s i n g , M i c h i g a n . N a t i o n a l C l i m a t i c D a t a C e n t e r , A s h v i l l e , N o r t h C a r o l i n a . N O A A . 1 9 9 0 . L o c a l C l i m a t o l o g i c a l D a t a f o r L a n s i n g , M i c h i g a n . N a t i o n a l C l i m a t i c D a t a C e n t e r , A s h v i l l e , N o r t h C a r o l i n a . N O A A . 1 9 8 9 . L o c a l C l i m a t o l o g i c a l D a t a f o r L a n s i n g , M i c h i g a n . N a t i o n a l C l i m a t i c D a t a C e n t e r , A s h v i l l e , N o r t h C a r o l i n a . 5 6 6 N O A A . 1 9 8 8 . L o c a l C l i m a t o l o g i c a l D a t a f o r L a n s i n g , M i c h i g a n . N a t i o n a l C l i m a t i c D a t a C e n t e r , A s h v i l l e , N o r t h C a r o l i n a . N o a c k , S . , R e i c h m u t h , C . , W o h l g e m u t h , R . 1 9 8 4 . E f f e c t s o f t h e s t o r a g e t e m p e r a t u r e a n d v e n t i l a t i o n o n p h o s p h i n e b r e a k d o w n i n f u m i g a t e d f o o d s t u f f s ( I n G e r m a n ) . Z e i t s c h r i f t L e b e n s e n . U n t e r s . F o r s c h . 1 7 8 ( 1 ) 3 1 - 3 7 . O b a l d o , L . G . , H a r n e r , J . P . , a n d C o n v e r s e , H . H . 1 9 8 9 . P r e d i c t i n g m o i s t u r e c h a n g e s i n s t o r e d g r a i n . P a p e r N o . 8 9 - 6 5 3 0 . A m e r i c a n S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s , S t . J o s e p h , M i c h i g a n . O z i s i k , M . N . 1 9 8 0 . H e a t C o n d u c t i o n . J o h n W i l e y a n d S o n s , N e w Y o r k , N e w Y o r k . P a n i c , M . 1 9 7 7 . S o n n e n b l u m e n k e r n e - B e h a n d l u n g s m o g l i c h k e i t e n z u r R e d u z i e r u n g d e r L a g e r v e r l u s t e . ( I n G e r m a n ; S u n f l o w e r s e e d s - H a n d l i n g o p t i o n s t o r e d u c e s t o r a g e l o s s e s ) . D i e M fi h l e a n d M i s c h f u t t e r t e c h n i k . 1 1 4 ( 3 9 ) : 5 5 5 - 5 5 6 . P a p a v i z a s , G . C . , a n d C h r i s t e n s e n , C . H . 1 9 5 8 . X X V I . F u n g u s I n v a s i o n a n d D e t e r i o r a t i o n o f W h e a t s S t o r e d a t L o w T e m p e r a t u r e s a n d M o i s t u r e C o n t e n t s o f 1 5 t o 1 8 P e r c e n t . C e r e a l C h e m i s t r y . ( 3 5 ) : 2 7 — 3 4 P a r r y , J . L . 1 9 8 5 . M a t h e m a t i c a l m o d e l l i n g a n d c o m p u t e r s i m u l a t i o n o f h e a t a n d m a s s t r a n s f e r i n a g r i c u l t u r a l g r a i n d r y i n g : A r e v i e w . J o u r n a l o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g R e s e a r c h . 3 2 : 1 - 2 9 . P e r r y , T . W . 1 9 8 4 . A n i m a l L i f e C y c l e F e e d i n g a n d N u t r i t i o n . A c a d e m i c P r e s s , H a r c o u r t B r a c e J o v a n o v i c h , P u b l i s h e r s . P e r s o n , N . K . J r . , S o r e n s o n , J . W . J r . , a n d M c C u n e , W . E . 1 9 6 6 . T h e r m o d y n a m i c c o n s i d e r a t i o n s i n d e s i g n i n g c o n t r o l l e d s t o r a g e e n v i r o m e n t s f o r b u l k g r a i n . T r a n s a c t i o n s o f t h e A S A E . 5 2 0 - 5 2 3 . P i x t o n , S . W . a n d G r i f f i t h , H . J . 1 9 7 1 . D i f f u s i o n o f m o i s u t r e t h r o u g h g r a i n . J o u r n a l o f S t o r e d P r o d u c t s R e s e a r c h . 7 : 1 3 3 - 1 5 2 . P l o t - I T . 1 9 8 7 . I n t e r a c t i v e G r a p h i c s a n d S t a t i s t i c s S o f t w a r e . S c i e n t i f i c P r o g r a m m i n g E n t e r p r i s e s , H a s l e t t , M i c h i g a n . P M - L u f t . 1 9 9 0 . S a l e s b r o c h u r e G r a i n C o o l e r . P M - L u f t , K v a n u m , S w e d e n . P r e s s , W . H . , F l a n n e r y , E . P . , T e u k o l s k y , S . A . a n d V e t t e r l i n g , W . T . 1 9 8 5 . N u m e r i c a l R e c i p e s : T h e A r t o f S c i e n t i f i c C o m p u t i n g . C a m b r i d g e U n i v e r s i t y P r e s s , C a m b r i d g e , 5 6 7 M a s s a c h u s s e t t e s . R a p e r , K . B . , a n d F e n n e l l , D . I . 1 9 6 5 . T h e G e n u s A s p e r g i l l u s . T h e W i l l i a m s & W i l k i n s C o . , B a l t i m o r e , M a r y l a n d . R e i m a n n , E . 1 9 2 7 . D e r E i n f l u s s d e r T e m p e r a t u r b e i d e r G e t r e i d e l a g e r u n g ( I n G e r m a n ; T h e i n f l u e n c e o f t e m p e r a t u r e o n g r a i n s t o r a g e ) . D i e M fi h l e . ( 1 2 ) : 3 6 7 - 3 6 8 R u m s e y , T . R . 1 9 8 9 . S t e a d y - s t a t e s i m u l a t i o n o f a l a b o r a t o r y r e f r i g e r a t i o n u n i t . A S A E P a p e r N o . 8 9 - 6 5 2 3 . A m e r i c a n S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s , S t . J o s e p h , M i c h i g a n . S a u l , R . A . , a n d L i n d , E . P . 1 9 5 8 . M a x i m u m T i m e f o r S a f e D r y i n g o f G r a i n W i t h U n h e a t e d A i r . T r a n s a c t i o n s o f t h e A S A E . 2 : 2 9 - 3 3 S a u l , R . A . , a n d S t e e l e , J . L . 1 9 6 6 . W h y D a m a g e d S h e l l e d C o r n C o s t s M o r e t o D r y . A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g . 4 7 ( 6 ) : 3 2 6 - 3 2 9 , 3 3 7 . S a u l , R . A . 1 9 7 0 . D e t e r i o r a t i o n R a t e o f M o i s t S h e l l e d C o r n a t L o w T e m p e r a t u r e s . A S A E P a p e r N o . 7 0 - 3 0 2 . A m e r i c a n S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s , S t . J o s e p h , M i c h i g a n . S c h o l z , B . 1 9 6 2 . A t m u n g s v e r l u s t e b e i W e i z e n i n A b h a n g i g k e i t v o n T e m p e r a t u r , L a g e r z e i t u n d W a s s e r g e h a l t ( I n G e r m a n ; D r y m a t t e r l o s s o f w h e a t d u e t o r e s p i r a t i o n a s a f u n c t i o n o f t e m p e r a t u r e , s t o r a g e t i m e a n d m o i s t u r e c o n t e n t ) . L a n d t e c h n i s c h e F o r s c h u n g . N o . 2 . H e l l m u t - N e u r e u t e r - V e r l a g , M fi n c h e n - W o l f r a t s h a u s e n . S h o v e , G . C . 1 9 6 6 . A p p l i c a t i o n o f d e h y d r o f r i g i d a t i o n t o s h e l l e d c o r n c o n d i t i o n i n g . P a p e r N o . 6 6 - 3 5 1 . A m e r i c a n S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s , S t . J o s e p h , M i c h i g a n . S e b e s t y e n , E . J . 1 9 7 7 . G r a i n s t o r a g e a t l o w t e m p e r a t u r e g o o d p r o t e c t i o n a g a i n s t i n s e c t s . B a k e r a n d M i l l e r ’ s J o u r n a l . J a n u a r y 1 9 7 7 . 2 7 - 2 8 . S h a r p , J . R . 1 9 8 2 . A R e v i e w o f L o w T e m p e r a t u r e D r y i n g S i m u l a t i o n M o d e l s . J o u r n a l o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g R e s e a r c h . 2 7 : 1 6 9 - 1 9 0 . S i e g e l , R . a n d H o w e l l , J . R . 1 9 8 1 . T h e r m a l R a d i a t i o n H e a t T r a n s f e r . 2 n d e d i t i o n . H e m i s p h e r e P u b l i s h i n g C o . , N e w Y o r k , N e w Y o r k . S k r i e g a n , E . 1 9 8 9 a . R i s i k e n b e i d e r N a c h e r n t e b e h a n d l u n g v o n G e t r e i d e ( I n G e r m a n ; R i s k s i n t h e p o s t - h a r v e s t t r e a t m e n t o f g r a i n ) . D i e M fi h l e u n d M i s c h f u t t e r t e c h n i k . 1 2 6 ( 3 9 ) : 5 6 0 - 5 6 1 . 5 6 8 S k r i e g a n , E . 1 9 8 9 b . K a l t l a g e r u n g v o n K a r n e r r a p s ( I n G e r m a n ; C h i l l e d s t o r a g e o f r a p e s e e d ) . R a p s . 7 ( 2 ) . S m i t h , T . R . , N e l s o n , R . M . , a n d P a t e , M . B . 1 9 8 7 . A n i n t e r a c t i v e c o m p u t e r p r o g r a m f o r a n a l y z i n g r e f r i g e r a t i o n c y c l e s i n H V A C c o u r s e s . A S H R A E T r a n s a c t i o n s . 9 3 : 8 7 0 - 8 8 2 . S m i t h , E . A . a n d S o k h a n s a n j . 1 9 9 0 . M b i s t u r e t r a n s p o r t c a u s e d b y n a t u r a l c o n v e c t i o n i n g r a i n s t o r e s . J o u r n a l o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r i n g R e s e a r c h . 4 7 : 2 3 - 3 4 . S o r e n s e n , J . W . J r . , P e r s o n , N . K . J r . , M c C u n e , W . E . , a n d H o b g o o d , P . 1 9 6 7 . D e s i g n m e t h o d s f o r c o n t r o l l e d - e n v i r o m e n t s t o r a g e o f g r a i n . T r a n s a c t i o n s o f t h e A S A E . 1 0 ( 3 ) : 3 6 6 - 3 6 9 . S t e e l e , J . L . , S a u l , R . A . , a n d H u k i l l , W . V . 1 9 6 9 . D e t e r i o r a t i o n o f S h e l l e d C o r n a s M e a s u r e d b y C a r b o n D i o x i d e P r o d u c t i o n . T r a n s a c t i o n s o f t h e A S A E . 1 2 ( 6 ) : 6 8 5 — 6 8 9 . S t e w a r t , J . A . 1 9 7 5 . M o i s t u r e m i g r a t i o n d u r i n g s t o r a g e o f p r e s e r v e d , h i g h m o i s t u r e g r a i n s . A S A E T r a n s a c t i o n s . 1 8 ( 2 ) : 3 8 7 - 3 9 3 , 4 0 0 . S t o e r , J . a n d B u l i r s c h , R . 1 9 8 0 . I n t r o d u c t i o n t o N u m e r i c a l A n a l y s i s . S p r i n g e r - V e r l a g , N e w Y o r k , N e w Y o r k . S t r o s h i n e , R . L . , a n d Y a n g , X . 1 9 9 0 . E f f e c t s o f h y b r i d a n d g r a i n d a m a g e o n e s t i m a t e d d r y m a t t e r l o s s f o r h i g h - m o i s t u r e s h e l l e d c o r n . T r a n s a c t i o n s o f t h e A S A E . 3 3 ( 4 ) : 1 2 9 1 - 1 2 9 8 . S u b r a m a n y a m , B . H . , a n d H a r e i n , P . V . 1 9 8 9 . I n s e c t s I n f e s t i n g B a r l e y S t o r e d o n F a r m s i n M i n n e s o t a . J . E c o n . E n t o m o l . 8 2 ( 6 ) : 1 8 1 7 - 1 8 2 4 . S u l l i v a n , 8 . 0 . a n d S e b e s t y e n , E . J . 1 9 7 3 . P r o b l e m s o f g r a i n p r e s e r v a t i o n i n s t o r a g e f a c i l i t i e s . F l o u r a n d A n i m a l F e e d M i l l i n g . M a y 1 9 7 3 . S u l z e r - E s c h e r W y s s . 1 9 6 8 . R e f e r e n c e s l i s t G r a n i f r i g o r . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . S u l z e r - E s c h e r W y s s . 1 9 6 9 b . R e f e r e n c e l i s t G r a n i f r i g o r . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . S u l z e r - E s c h e r W y s s . 1 9 7 0 . K fi r n e r k fi h l s a t z G r a n i f r i g o r ( I n G e r m a n ; K e r n e l c o o l i n g u n i t G r a n i f r i g o r ) . S a l e s b r o c h u r e . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . S u l z e r - E s c h e r W y s s . 1 9 7 2 . G r a n i f r i g o r G e t r e i d e k fi h l - 5 6 9 k o n s e r v i e r u n g ( I n G e r m a n ; G r a n i f r i g o r g r a i n c o o l i n g c o n s e r v a t i o n ) . S a l e s b r o c h u r e . S u l z e r - E s c h e r w y s s , L i n d a u , G e r m a n y . S u l z e r - E s c h e r W y s s . 1 9 7 3 . R e f e r e n z l i s t e ( I n G e r m a n ; R e f e r e n c e l i s t ) . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . S u l z e r - E s c h e r W y s s . 1 9 8 0 . K fi h l u n g v o n K a r n e r m a i s ( I n G e r m a n ; C o o l i n g o f c o r n ) . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . S u l z e r - E s c h e r W y s s . 1 9 8 3 . G r a n i f r i g o r U n i t s d e l i v e r e d t o S r i L a n k a . L e t t e r t o S u l z e r - E s c h e r w y s s , L i n d a u , G e r m a n y . S u l z e r - E s c h e r W y s s . 1 9 8 3 . C o l d p r e s e r v a t i o n o f o l e a g i n o u s s e e d s w i t h G r a n i f r i g o r u n i t s . L e t t e r t o S u l z e r H e r m a n o s , B u e n o s A i r e s , A r g e n t i n a . S u l z e r - E s c h e r W y s s . 1 9 8 5 . O p e r a t i n g I n s t r u c t i o n s G r a n i f r i g o r K K 1 4 0 . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . S u l z e r - E s c h e r W y s s . 1 9 8 9 . S a l e s b r o c h u r e G r a n i f r i g o r G r a i n C o o l i n g S y s t e m s . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . S u l z e r - E s c h e r W y s s . 1 9 9 1 . C o n f i d e n t i a l P e r f o r m a n c e D a t a G r a n i f r i g o r K K 1 4 0 . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . S u l z e r U S A . 1 9 9 1 . S a l e s b r o c h u r e G r a n i f r i g o r G r a i n C o o l i n g S y s t e m s . S u l z e r U S A , N e w Y o r k , N e w Y o r k . S u t h e r l a n d , J . W . , P e s c o d , D . , A i r a h , M . , a n d G r i f f i t h s , H . J . 1 9 7 0 . R e f r i g e r a t i o n o f B u l k S t o r e d W h e a t . A u s t r a l i a n R e f r i g e r a t i o n , A i r C o n d i t i o n i n g a n d H e a t i n g . 2 4 ( 8 ) : 3 0 - 3 4 , 4 3 - 4 5 . S u t h e r l a n d , J . W . 1 9 8 6 . G r a i n A e r a t i o n i n A u s t r a l i a . p p . 2 0 6 - 2 1 8 . l g ; C h a m p , B . R . a n d H i g h l e y , E . ( e d s . ) P r e s e r v i n g g r a i n q u a l i t y b y a e r a t i o n a n d i n - s t o r e d r y i n g : P r o c e e d i n g s o f a n i n t e r n a t i o n a l s e m i n a r , K u a l a L u m p u r , M a l a y s i a , 9 - 1 0 O c t o b e r 1 9 8 5 . A C I A R P r o c e e d i n g s N o . 1 5 . S w a n s o n , C . O . 1 9 4 1 . T h e e f f e c t o f l o w t e m p e r a t u r e i n p r e v e n t i n g d a m a g e t o w h e a t s t o r e d w i t h h i g h m o i s t u r e c o n t e n t . C e r e a l C h e m i s t r y . 1 8 : 2 9 9 - 3 1 5 . T a n a k a , H . a n d Y o s h i d a , K . 1 9 8 4 . H e a t a n d m a s s t r a n s f e r m e c h a n i s m s i n a g r a i n s t o r a g e s i l o . I g ; _ E n g i n e e r i n g a n d F o o d . M c K e n n a , B . M . ( e d . ) E l s e v i e r A p p l i e d S c i e n c e P u b l i s h i n g , N e w Y o r k , N e w Y o r k . T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l . 1 9 8 9 a . F u n g u s i n C o r n C r o p , A P o t e n t C a r c i n o g e n , I n v a d e s F o o d S u p p l i e s . F e b r u a r y 2 3 , 1 9 8 9 . A 1 C o l u m n 6 . 5 7 0 T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l . 1 9 8 9 b . F D A F i n d s E x c e s s i v e T o x i n i n S o m e C o r n B u t S a y s C o n s u m e r s S h o u l d n ’ t W o r r y . F e b r u a r y 2 8 , 1 9 8 9 . A 3 C o l u m n 2 . T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l . 1 9 8 9 c . A l f a t o x i n P r o b l e m C o n t i n u e s t o P l a g u e S o m e F a r m e r s i n T e x a s a n d t h e M i d w e s t . T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l . 1 9 8 9 d . I n d i a C h a r g e s U . S . S h i p p e d I t T h o u s a n d s o f T o n s o f A l f a t o x i n - C o n t a m i n a t e d C o r n . A u g u s t 2 2 , 1 9 8 9 . A 1 6 C o l u m n 1 . ' T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l . 1 9 8 9 e . T w o F a r m G r o u p s A r e M o v i n g t o U r g e S t e p p e d - U p T e s t s f o r A l f a t o x i n i n F o o d . S e p t e m b e r 1 9 , 1 9 8 9 . A 1 2 C o l u m n 1 . T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l . 1 9 9 0 a . G A O I s U n a b l e T o S e e E x t e n t o f C o r n T o x i n . A p r i l 3 , 1 9 9 0 . A 7 . T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l . 1 9 9 0 b . A l f a t o x i n - T a i n t e d C o r n F o u n d i n I o w a . A p r i l 1 2 , 1 9 9 0 . A 4 C o l u m n 1 . T h e W a l l S t r e e t J o u r n a l . 1 9 9 1 . C o m m o d i t i e s S e c t i o n . N o v e m b e r 1 3 , 1 9 9 1 . C 1 6 . T h i e r e r , V . , a n d P o p e s c u , C . 1 9 7 8 . E x p e r i m e n t a l R e s u l t s I . V . C . P . T . " P r a h o v a " - P l o i e s t i / R o m a n i a . I n t e r n a l R e p o r t . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . T h o m p s o n , T . L . , V i l l a , L . G . , a n d C r o s s , O . E . 1 9 6 9 . S i m u l a t e d a n d e x p e r i m e n t a l p e r f o r m a n c e o f t e m p e r a t u r e c o n t r o l s y s t e m s f o r c h i l l e d h i g h - m o i s t u r e g r a i n s t o r a g e . P a p e r N o . 6 9 - 8 5 6 . A m e r i c a n S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s , S t J o s e p h , M i c h i g a n . T h o m p s o n , T . L . , 1 9 7 2 . T e m p o r a r y s t o r a g e o f h i g h - m o i s t u r e s h e l l e d c o r n u s i n g c o n t i n u o u s a e r a t i o n . T r a n s a c t i o n s o f t h e A S A E . 1 5 : 3 3 3 - 3 3 7 . T h o r p e , G . R . a n d E l d e r , W . E . 1 9 8 0 . T h e u s e o f m e c h a n i c a l r e f r i g e r a t i o n t o i m p r o v e t h e s t o r a g e o f p e s t i c i d e t r e a t e d g r a i n . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f R e f r i g e r a t i o n . 3 ( 2 ) : 9 9 - 1 0 6 . T h o r p e , G . R . 1 9 8 1 . M o i s t u r e d i f f u s i o n t h r o u g h b u l k g r a i n . J o u r n a l o f S t o r e d P r o d u c t s R e s e a r c h . 1 7 : 3 9 - 4 2 . T h r e l k e l d , J . L . 1 9 7 0 . T h e r m a l E n v i r o n m e n t a l E n g i n e e r i n g . 2 n d E d i t i o n . P r e n t i c e - H a l l I n c . , E n g l e w o o d C l i f f s , N e w J e r s e y . 5 7 1 T o r r e s , J . R . 1 9 8 3 . L a g e r u n g v o n u n g e s c h a l t e m R e i s m i t d e m G r a n i g r i g o r - S y s t e m ( I n G e r m a n ; S t o r a g e o f p a d d y w i t h t h e G r a n i f r i g o r S y s t e m ) . I n t e r n a l R e p o r t . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . T o r r e s , J . R . 1 9 8 5 . E r f a h r u n g e n i n d e r P a d d y - R e i s - L a g e r u n g m i t d e m G r a n i f r i g o r - K fi h l s y s t e m ( I n G e r m a n : E x p e r i e n c e s w i t h p a d d y s t o r a g e u s i n g G r a n i f r i g o r g r a i n c h i l l e r s ) . I n t e r n a l R e p o r t . S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . T r o t t e r , J . P . 1 9 9 0 . P e r s o n a l C o m m u n i c a t i o n . S o u t h w e s t G r a i n H a n d l i n g , F r i t o - L a y , H e r e f o r d , T e x a s . T u c k e t t , G . J . 1 9 8 2 . L e t t e r t o S u l z e r - E s c h e r W y s s , L i n d a u , G e r m a n y . T u i t e , J . , F o s t e r , G . H . a n d T h o m p s o n , R . A . 1 9 7 0 . M o i s t u r e l i m i t s f o r s t o r a g e o f c o r n a e r a t e d w i t h n a t u r a l a n d r e f r i g e r a t e d a i r . P a p e r - N o . 7 0 - 3 0 6 . A m e r i c a n S o c i e t y o f A g r i c u l t u r a l E n g i n e e r s , S t J o s e p h , M i c h i g a n . T u r n e r , M . 1 9 9 0 . P e r s o n a l C o m m u n i c a t i o n . J o r g e n s e n F a r m E l e v a t o r , W i l l i a m s t o n , M i c h i g a n . U h l m a n n , F . 1 9 8 8 . T h e E E C a s g r a i n p r o d u c e r o n t h e w o r l d m a r k e t . K r a f t f u t t e r . 3 2 : 3 1 8 - 3 2 3 . U . S . C o n g r e s s . 1 9 8 9 a . E n h a n c i n g t h e Q u a l i t y o f U . S . G r a i n f o r I n t e r n a t i o n a l T r a d e . O f f i c e o f T e c h n o l o g y A s s e s s m e n t , W a s h i n g t o n , D C . U . S . C o n g r e s s . 1 9 8 9 b . G r a i n Q u a l i t y i n I n t e r n a t i o n a l T r a d e - A C o m p a r i s o n o f M a j o r U . S . C o m p e t i t o r s . O T A - F - 4 0 2 . G o v e r n m e n t P r i n t i n g O f f i c e , W a s h i n g t o n , D . C . U S D A . 1 9 9 0 a . R i c e - B a c k g r o u n d f o r 1 9 9 0 F a r m L e g i s l a t i o n . E c o n o m i c R e s e a r c h S e r v i c e , W a s h i n g t o n , D C . U S D A . 1 9 9 0 b . S o y b e a n s a n d P e a n u t s - B a c k g r o u n d f o r 1 9 9 0 F a r m L e g i s l a t i o n . E c o n o m i c R e s e a r c h S e r v i c e , W a s h i n g t o n , D C . U S D A . 1 9 9 0 c . W h e a t - B a c k g r o u n d f o r 1 9 9 0 F a r m L e g i s l a t i o n . E c o n o m i c R e s e a r c h S e r v i c e , W a s h i n g t o n , D C . U S D A . 1 9 9 0 d . U . S . F e e d G r a i n s - B a c k g r o u n d f o r 1 9 9 0 F a r m L e g i s l a t i o n . E c o n o m i c R e s e a r c h S e r v i c e , W a s h i n g t o n , D C . W e i n z i e r l , R . 1 9 9 0 . B e n e f i c i a l I n s e c t s . G r a i n J o u r n a l . 1 8 ( 3 ) : 6 1 . 5 7 2 W e i n z i e r l , R . 1 9 9 1 . S a y G o o d b y e t o M a l a t h i o n . G r a i n J o u r n a l . 1 9 ( 4 ) : 1 6 . . W h i t t e n , E . 1 9 9 0 . P e r s o n a l C o m m u n i c a t i o n . S h i r l e y - A n d e r s o n - P i t m a n E l e v a t o r C o m p a n y , F a r w e l l , T e x a s . Y a c i u k , G . , M u i r , W . E . , a n d S i n h a , R . N . 1 9 7 5 . A S i m u l a t i o n m o d e l o f t e m p e r a t u r e s i n s t o r e d g r a i n . J o u r n a l o f A g r i c u l t u r a l R e s e a r c h . 2 0 : 2 4 5 - 2 5 8 . Y a n g , L . a n d S o n g , D . X . 1 9 8 0 . L o w t e m p e r a t u r e s t o r a g e o f r i c e a n d m a i z e ( I n C h i n e s e ) . J . C h i n . A s s o c . R e f r i g e r a t i o n . ( 4 ) : 3 7 - 4 8 . Z a n o t t i . 1 9 9 0 . S a l e s b r o c h u r e U n i b l o c k . Z a n o t t i , S u z z a r a , I t a l y . Z u d d a s , A . 1 9 8 6 . T e c h n i c a l d e v e l o p m e n t o f c e r e a l c o o l i n g ( I n I t a l i a n ) . T e c . m o l i t o r i a . 3 7 ( 8 ) : 6 3 8 - 6 4 5 . D I S C L A I M E R T r a d e n a m e s a r e u s e d i n t h i s s t u d y s o l e l y t o p r o v i d e s p e c i f i c i n f o r m a t i o n . M e n t i o n o f a t r a d e n a m e d o e s n o t c o n s t i t u t e a w a r r a n t y o f t h e p r o d u c t b y t h e a u t h o r n o r b y M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y n o r a n e n d o r s e m e n t o f t h e p r o d u c t t o t h e e x c l u s i o n o f o t h e r p r o d u c t s n o t m e n t i o n e d . 5 7 3 A P P E N D I X 5 7 4 ] C [ e r u t 6 a r e p m e T 5 7 5 - R n t fi u — L a n s i n g A p p e n d i x A . 1 2 3 ' 1 4 ' 2 ' 8 ' 1 1 M A R A P R A m b i e n t t e m p e r a t u r e s m e a s u r e d a t t h e s i t e o f t h e f i e l d - t e s t c o m p a r e d t o t h e o f f i c i a l L a n s i n g w e a t h e r r e c o r d b e t w e e n F e b r u a r y 1 4 a n d A p r i l 2 0 , 1 9 9 1 . l i l i i i i i l l r