Скачиваний:   1
Пользователь:   Antoshka
Добавлен:   28.10.2014
Размер:   286.5 КБ
СКАЧАТЬ

ХАРАКТЕРИСТИКА  ЗЕРНОВОЙ  МАССЫ  КАК 

ОБЪЕКТА  ХРАНЕНИЯ

 

Состав зерновой массы и характеристика ее компонентов.

Состояние зерна, поступающего на хранение.

На хлебоприемные предприятия поступают партии зерна и семян более ста различных зерновых, бобовых, масличных и кормовых культур из АО и совхозов. Несмотря на большое по внешним признакам разнообразие партий зерна, поступающих в хранилища, их свойства как объектов хранения во многом сходны. Это позволяет в практике применять общие принципы организации работы по приведению различных партий зерна в стойкое для хранения состояние, использовать принципиально одни и те  же технологические приемы и режимы хранения.

Полная сохранность хлебных ресурсов во многом зависит от состояния зерна. На ХПП зерновые партии поступают в разными показателями качества. Зерно формируется в поле и зависит от многих факторов:

1. Сортовые особенности зерна. Хороший посевной материал обеспечивает дружные всходы, одновременный рост и развитие растений, налив и созревание зерна. Посев семенами низких кондиций вызовет сдвиг циклов развития растения и может служить причиной разнокачественности урожая. В зависимости от сорта изменяются физические свойства, физиологическая активность зерновой массы, ее мукомольные, хлебопекарные свойства.

2. Условия развития растения и формирования зерна. Почвенно-климатические условия, в которых развиваются растения и формируется зерно, определяют размер урожая, химический состав зерна и его качество. Разные отклонения от благоприятных условий развития сопровождаются изменением химического состава и свойств зерна.

Выпадение осадков в предуборочный и уборочный период приводит к увлажнению зерна, следовательно, оно будет нестойким при хранении. Ранние заморозки или засушливая погода в период налива хлебов вызывает образование дефектного зерна с пониженными показателями качества и т.д.

3. Условия уборки урожая. В дождливую погоду зерно увлажняется, теряет цвет, блеск (обесцвечивается), в нем  усиливаются физиолого-биохимические процессы и жизнедеятельность микроорганизмов, что приводит при хранении к самосогреванию. Зерно может прорастать в колосе, в валках, которые длительное время не обмолачиваются.

4. Условия хранения зерна в первый период уборки урожая, условия его транспортирования на ХПП. Они могут повлиять на состояние поступающего зерна, если после уборки зерно не обрабатывают на токах, а хранят в открытых, не защищенных от внешних условий местах.

В зерновую массу могут проникнуть вредители, оно может увлажниться.

Транспортирование зерна на ХПП может быть причиной его загрязнения.

Таким образом, потери количества и качества зерна могут быть значительными при небрежном обращении с зерном вследствие усиления физиологических и микробиологических процессов. Снижение качества зерна до поступления в государственную систему хранения обуславливает появление некондиционного зерна, требующего сушки, очистки, обеззараживания.

Поступление такого зерна снижает доходы АО и совхозов, так как при расчетах за зерно с них взимают плату за очистку и сушку, а также делают скидку с массы.

Состав зерновой массы

Таким образом, партии зерна, поступающие на ХПП, очень неоднородны по своему составу и представляют совокупность различных компонентов.

Основной компонент – это зерна или семена данной культуры, по которой называют партию. Однако даже эта основная часть зерновой массы всегда бывает неоднородной. Зерна имеют различные размеры, выполненность, массу 1000 зерен, плотность и т.д. Такая неоднородность является следствием особенностей формирования и развития плодов и семян на растении. Обычно самые полноценные зерна получаются в той части соцветия или растения, где раньше произошло цветение (в средней части колоса).

При уборке урожая в зерновую массу  попадают дробленые зерна, семена других  культур и сорных растений, части стеблей,             , полова, земля и т.д. Количество и качественный состав их зависит от уровня агротехники, способов и организации уборки урожая.

Примеси резко снижают ценность закупаемого зерна, делают зерновую массу еще более неоднородной.

Зерно основной культуры и все фракции примесей являются средой, содержащей значительное количество микроорганизмов. В 1 г зерновой массы их находят десятки, сотни, миллионы. Таким образом, микроорганизмы – неизбежный спутник зерновой массы, ее составная часть.

Неоднородность зерен и примесей по форме и размерам приводит к тому, что в зерновой массе между этими твердыми телами всегда имеются промежутки, межзерновые пространства – скважины.

Воздух, заполняющий эти скважины, очень влияет на все компоненты зерновой массы, видоизменяется сам и может отличаться от воздуха атмосферы – это тоже компонент.

Таким образом, в состав зерновой массы входят:

· зерна (семена) основной культуры;

· различные фракции примесей;

· микроорганизмы;

· воздух межзерновых пространств.

Кроме этого, в зерновой массе встречаются насекомые и клещи – пятый дополнительный и нежелательный компонентов.

Наличие в зерновой массе столь различных по своей природе компонентов придает ей много специфических свойств, которые при хранении должны быть учтены. работая с зерновой массой, нужно помнить, что каждая из них представляет собой комплекс живых организмов.

Физические свойства зерновой массы.

Зерновые массы обладают определенными физическими свойствами, которые необходимо учитывать в практике хранения. Умелое использование этих свойств при транспортировании, обработке и хранении зерновой массы обеспечивает сокращение потерь, способствует улучшению качества партий зерна и снижению издержек при хранении.

Для практики хранения представляют интерес следующие физические свойства зерновой массы: сыпучесть и самосортирование, скважистость, способность к сорбции и десорбции паров и газов и теплообменные свойства (теплопроводность, температуропроводность, термовлагопроводность и теплоемкость).

Супычесть – способность зерна перемещаться по какой-либо поверхности, расположенной под некоторым углам к горизонту.

Сыпучесть объясняется тем, что она в своей основе состоит из отдельных мелких твердых частиц – зерен основной культуры и примесей. Так, в 1 т зерновой массы пшеницы насчитывается 30-40 млн. зерен, а в 1 т проса – 150-190 млн. зерен.

Зерновая масса обладает хорошей сыпучестью, что используют при перемещении зерна конвейерами, нориями, при загрузке в бункера, силосы и выпуске из них самотеком. сыпучесть зерновой массы определяет минимальный угол наклона бункеров и силосов элеваторов на мукомольных, крупяных, комбикормовых заводах, ее  учитывают при расчетах зернохранилищ на прочность и т.д. Сыпучесть характеризуют углом естественного откоса, т.е. углом между диаметром основания и образующей конуса, получающегося при свободном падении зерновой массы на горизонтальную плоскость. На сыпучесть влияет: форма, размер, характер и состояние поверхности зерен, влажность, примеси и т.д.

Самосортирование – возникает при перемещении, встряхивании и движении зерновой массы на конвейерах, в кузове автомобиля или железнодорожных вагонах, при заполнении складов и силосов. Во время движения легкие компоненты зерновой массы (примеси, мелкие и щуплые зерна) перемещаются в верхние слои, а тяжелые – в нижние, т.е. нарушается однородность состава партии зерна. Во время загрузки силосов наблюдается наибольшее самосортирование. Этому способствует сопротивление, оказываемое воздухом движущимся частицам. В результате самосортирования качество зерна в различных частях силоса будет неоднаково: в центре находится доброкачественное зерно, менее засоренное, чем около стен, где накапливаются легкие примеси, пыль, семена сорняков.

Таким образом, самосортирование – явление нежелательное, оно способствует развитию физиологических и микробиологических процессов в тех местах, где сосредоточены компоненты с повышенной жизнедеятельностью.

Скважистость – зерновая масса при размещении в складах или силосах не образует плотной массы; между ее твердыми компонентами остаются свободные промежутки, заполненные воздухом. Наличие скважин в межзерновой массе влияет на многие физические и физиологические процессы, протекающие в ней. Так, воздух, перемещающийся по скважинам, способствует передаче тепла путем конвекции и перемещению влаги через зерновую массу в виде пара. Значительная газопроницаемость зерновой массы позволяет использовать это свойство для продувания их воздухом (при активном вентилировании), или  вводить в них пары различных отравляющих веществ для обеззараживания (дезинфекции). Запас воздуха в скважинах нужен и для сохранения жизнеспособности семян. Таким образом, скважистость имеет техническое и физиологическое значение.

Сорбционные свойства зерновой массы. Зерновая масса в целом хороший сорбент: она обладает способностью поглощать из окружающего пространства пары различных веществ и газы (сорбировать). При известных   условиях наблюдается обратный процесс (десорбция) этих веществ в окружающую среду.

Вся явления сорбции, происходящие в зерновой массе при транспортировании, обработке и хранении, в зависимости от их влияния на качество и сохранность зерна можно разделить на 2 группы: сорбцию и десорбцию паров и газов; сорбцию и десорбцию паров воды.

При нахождении зерна в среде различных паров и газов последние интенсивно сорбируются и обратно их удалить (десорбировать) трудно.

Зерно поглощает пары и газы керосина и других нефтепродуктов, эфирных масел семян сорняков (полыни, кориандра и др.), почти все фумиганты. Партии зерна с посторонним, несвойственным зерну запахом – это дефектные партии, которые надо хранить отдельно от нормального зерна. Их дополнительно обрабатывают, чтобы устранить запах, т.е. увеличивают расходы на хранение. Во избежание ухудшения качества зерна в результате сорбции хранилища и транспортные средства должны быть чистыми, без посторонних запахов. Все химические средства, используемые для дезинсекции, обязательно оценивают по степени их сорбции зерном и возможности быстрой десорбции.

Гигроскопичность зерновой массы. Способность зерновой массы поглощать пары воды из воздуха или выделять их в окружающее пространство называют гигроскопичностью. Исследования показывают, что при хранении зерна в производственных условиях наблюдается самопроизвольное изменение влажности зерна. При хранении его во влажной атмосфере происходит увлажнение, а в сухой – подсыхание.

Влагообмен между зернами и воздухом может происходить в двух противоположных направлениях: а) передача влаги от зерна к воздуху – процесс десорбции – происходит, если парциальное давление водяных паров у поверхности зерна больше, чем в воздухе; б) увлажнение в связи с поглощением влаги из окружающего воздуха – процесс сорбции – происходит, если парциальное давление водяных паров у поверхности зерна меньше, чем в воздухе. Влагообмен между воздухом и зерном прекращается, когда парциальные давления водяного пара в воздухе и над зерном равны. В этом случае наступает состояние динамического равновесия. Влажность зерна, соответствующая этому состоянию, называется равновесной. Ее используют для выбора режимов активного вентилирования зерна, сушки, для выявления условий безопасного хранения зерна.

В практике равновесная влажность всех злаковых и гречихи колеблется в пределах от 7 до 33-36 %.

Как показали исследования, для достижения полного равновесия требуется стационарный режим в течение 9 и более суток. В производстве такого не бывает, поэтому наружные участки зерновой насыпи, соприкасающиеся с воздухом, непрерывно изменяют свою влажность.

При длительном хранении зерновой массы с повышенной влажностью в условиях низкой относительной влажности воздуха происходит постепенное снижение их влажности. Наоборот, сухая зерновая масса при хранении в складе с воздухом, более насыщенном водяными парами, увлажняется и ее масса увеличивается. Подобные изменения носят и сезонный характер, т.к. насыщенность воздуха влагой в разные месяцы различна.

Теплофизические и массообменные свойства зерна.

Теплопроводность – характеризует теплопроводящую способность зерна. Зерновая масса обладает низкой теплопроводностью, что объясняется ее органическим составом. С увеличением влажности до определенного предела теплопроводность возрастает. Однако в целом зерновая масса обладает низкой теплопроводностью.

Температуропроводность – показывает скорость изменения температуры в зерне, его тепловую инерцию. Зерновая масса характеризуется очень низким коэффициентом температуропроводности, т.е. обладает большой тепловой инерцией. Положительное значение низкого коэффициента заключается в том, что при правильно организованном режиме в зерновой массе сохраняется низкая температура даже в теплое время года.

Вместе с тем вследствие низкой теплопроводности значительная доля теплоты, выделяемой при дыхании живых организмов зерновой массы, концентрируется в очаге тепловыделения, вызывая быстрое повышение температуры в нем, так как из-за низкой температуропроводности температурная волна от очага тепловыделения распространяется медленно. Так возникает очаг самосогревания.

Термовлагопроводность – это явление перемещения влаги в зерновой массе под воздействием перепада температур в ее насыпи. В результате термовлагопроводности влага в зерновой массе перемещается от слоев более нагретых к менее нагретым. Это явление имеет большое практическое значение. Оно возникает всегда при перепадах температур в различных слоях насыпи. Неравномерный обогрев стен хранилищ, размещение теплой зерновой массы на холодные полы складов, солнечная сушка способствуют возникновению перепада температур и миграции влаги из слоев с большой температурой к слоям более холодным. При охлаждении влажного воздуха до температуры ниже точки росы из него будет выпадать влага, т.е. конденсат. Таким образом, в результате термовлагопроводности отдельные слои насыпи увлажняются и усиливают жизнедеятельность. В них может возникать самосогревание и прорастание зерна.

Сроки хранения зерновых масс.

Живые компоненты зерновой массы (насекомые, клещи,  микроорганизмы) при определенных условиях проявляют свою жизнедеятельность: у них наблюдается газообмен, питание и размножение. Вследствие их активной деятельности происходит потеря массы сухих веществ зерна, ухудшение его посевных и товарных качеств, выделение тепла.

Искусство хранения зерновых масс состоит в умении рационально регулировать указанные процессы, не допускать развития нежелательных явлений, своевременно повышать потребительские свойства партий, поддерживать зерновые массы в анабиотическом состоянии. Прежде всего возникает вопрос о возможных сроках хранения зерновых масс.

Период, в течение которого зерно и семена сохраняют свои потребительские свойства (посевные, технологические и продовольственные) называют долговечностью. Различают долговечность биологическую, хозяйственную и технологическую.

Под биологической долговечностью понимают тот промежуток времени, в течение которого сохраняют способность к прорастанию хотя бы единичные семена, а хозяйственной – тот период хранения семян, в течение которого их всхожесть остается кондиционной и отвечает требованиям ГОСТа.

Технологическая  долговечность – это срок хранения зерновой массы, обеспечивающий ее полноценные свойства для использования на пищевые, кормовые или технологические цели.

Технологические свойства зерна сохраняются дольше, чем семенные. Долговечность зерна и семян зависит от многих факторов – принадлежность их к тому или иному ботаническому виду, условия обработки (очистка, сушка, протравливание) и хранения.

Большинство семян сельскохозяйственных растений относится к группе мезобиотиков, т.е. сохраняют всхожесть при благоприятных условиях хранения в течение 5-10 лет. Однако высокую всхожесть партии зерна сохраняют чаще всего 3-5 лет. Наиболее долговечны семена бобовых (фасоль, кормовые травы), овса, сорго, пшеницы. Менее долговечны семена ячменя, кукурузы, и наименьшая долговечность у семян ржи, проса, тимофеевки.

Наиболее вероятна причина снижения жизнеспособности семян при длительном хранении – это постепенная дегенерация хроматина в клеточном ядре, приводящая к нарушению процессов деления клеток. Однако исследования природы гибели семян при хранении продолжаются.

Физиологические процессы, происходящие в зерне при хранении.

Зерновая масса – сложная биологическая система, представляет собой биоценоз, т.е. совокупность живых организмов с более или менее одинаковыми условиями жизни. Процессы, происходящие в зерновой массе  в результате жизнедеятельности входящих в нее живых компонентов (зерно, семена, семена сорняков, микроорганизмы, насекомые и клещи), называют физиологическими.

Жизнедеятельность зерновой массы при хранении проявляется в виде дыхания, послеуборочного дозревания, прорастания. Эти процессы имеют большое практическое значение, так как умение регулировать их ход позволяет сохранить зерно и сократить потери при хранении.

Дыхание – это важный физиологический процесс, лежащий в основе обмена веществ живых организмов. При дыхании происходит процесс преобразования и распада органических веществ, и прежде всего, сахаров. В результате этого выделяется энергия, необходимая организму для поддержания жизненных реакций.

При свободном доступе кислорода к зерну процесс дыхания совершается в соответствии с уравнением аэробного дыхания:

 

С6Н12О6 + 6О2 ® 6СО2 + 6Н2О2 + 674 × 4,19 × 103 Дж.

                 гексоза

 

В условиях полного отсутствия О2  в воздухе зерновая масса переходит на анаэробное дыхание:

 

С6Н12О6 ® 2СО22Н5ОН + 28,2 × 4 × 19 × 103 Дж.

                                                 этиловый спирт

 

Первое уравнение характеризует аэробный процесс диссимиляции – аэробное дыхание, когда наблюдается полное окисление гексозы с образованием исходных продуктов фотосинтеза – диоксида углерода и воды.

Второе – типичное уравнение спиртового брожения, т.е. анаэробного процесса, когда гексоза расщепляется с образованием этилового спирта.

При нормальном хранении зерновых масс, достаточном доступе к ним воздуха в зернах и семенах преобладает процесс аэробного дыхания. Однако им свойственно и анаэробное дыхание, которое рассматривают как приспособительный процесс зерна к неблагоприятным условиям окружающей среды.

Характер процесса дыхания можно определить дыхательным коэффициентом СО22. если процесс дыхания происходит в точном соответствии с уравнением аэробного дыхания, то отношение объемов выделяемого и поглощаемого диоксида углерода (дыхательный коэффициент) равно единице. В тех случаях, когда семена расходуют часть кислорода не только на дыхание, но и на другие нужды, например, окисление жиров, дыхательный коэффициент бывает меньше единицы. Пример – семена масличных культур.

Их приведенных уравнений дыхания следует, что оно приводит к следующим явлениям: потере в массе сухих веществ, увеличению количества гигроскопической влаги и повышению относительной влажности воздуха межзерновых пространств; образованию тепла в зерновой массе.

На окисление гексоз при дыхании зерновой массы потребляется кислород из межзернового пространства и выделяется диоксид углерода. В элеваторах и складах, где хранят зерно, увеличивается содержание диоксида углерода и снижается количество кислорода, т.е. изменяются условия хранения. Если насыпь зерна не проветривается, то в отдельных ее слоях накапливается диоксид углерода и создаются анаэробные условия хранения, что не всегда допустимо при хранении. Этиловый спирт, выделяемый при анаэробном дыхании, угнетает жизнедеятельность зерна и приводит к потере его всхожести.

Таким образом, обеспечить лучшую сохранность можно, если зерновая масса в период хранения находится в состоянии анабиоза, т.е. в состоянии пониженной жизнедеятельности (с пониженной интенсивностью дыхания).

Он интенсивности дыхания зависит сохранность зерновой массы. Чем она выше, тем труднее уберечь зерновую массу от порчи и тем больше потери ее массы.

Интенсивность дыхания зависит от ряда факторов: влажности, температуры, степени аэрации зерновой массы, продолжительности хранения, а также некоторых особенностей качества и состояния.

Влажность – сухое зерно имеет замедленный газообмен. Так, интенсивность дыхания пшеницы, ржи, при влажности 11-12 % практически равна нулю. Сырое зерно дышит в 20-30 раз интенсивнее сухого.

Температура – интенсивность дыхания увеличивается с повышением температуры до 50-55 °С. При пониженных температурах интенсивность дыхания очень мала. Низкая температура консервирует даже влажное зерно.

Доступ воздуха к зерну – усиленное вентилирование зерновой массы повышает интенсивность ее дыхания. Хранение зерно без проветривания сопровождается увеличением в воздухе межзернового пространства диоксида углерода, вынуждающего клетки переходить на анаэробное дыхание: интенсивность дыхания снижается.

Особенности состояния и качества зерна.

Партии зерна с различными дефектами показывают повышенную интенсивность дыхания и меньшую стойкость при хранении. Так, зерно недозрелое, морозобойкое, проросшее, щуплое – менее стойко. Интенсивность дыхания зависит от ботанических особенностей. Так, зерно мягкой пшеницы дышит интенсивнее твердой. У пшеницы интенсивность выше, чем зерна гречихи. Примеси дышат более интенсивно, чем зерно.

Послеуборочное дозревание. Качество свежеубранного зерна зависит в основном от условий созревания, состояния спелости и содержания влаги в период уборки и последующего хранения. Партии зерна нового урожая, поступившие на ХПП, обладают рядом особенностей. Свежеубранная зерновая масса неоднородна по влажности и степени спелости отдельных зерен, имеет высокую физиолого-биохимическую и микробиологическую активность, пониженную энергию прорастания, всхожесть, плохие технологические свойства, нестойка при хранении. В массе убранного зерна всегда есть зерновки различных фаз спелости и влажности. Зерна менее спелые и более влажные характеризуются повышенной физиологической активностью и обусловливают меньшую стойкость зерна при хранении.

Особенности качества свежеубранного зерна объясняются тем, что сложные биохимические процессы в зерне во время созревания не заканчиваются с наступлением полной спелости и продолжаются после уборки урожая в течение некоторого периода. Комплекс процессов, происходящих в зернах и семенах при хранении, приводящий  к улучшению их посевных и технологических качеств, называют послеуборочным дозреванием.

Исследования показали, что в результате процесса послеуборочного дозревания уменьшается интенсивность дыхания зерна и активность ферментов, снижается содержание сахаров, небелковых азотистых соединений, уменьшаются кислотное число жира и титруемая кислотность. Вместе с тем увеличивается количество белков, жиры, крахмала, улучшаются посевные и технологические свойства зерна.

Послеуборочное дозревание происходит в том случае, если процессы синтеза в зерне и семенах преобладают над процессами гидролиза. Влажность зерна должна быть менее критической.

Важнейшее условие послеуборочного дозревания – это положительная температура зерна (15-30 °С).

Охлаждение приостанавливает послеуборочное дозревание. Сушка зерна при относительной влажности воздуха 30 %, активное вентилирование сухим прогретым воздухом способствуют ускорению этого процесса. Наиболее короткий период дозревания у семян, хранившихся в атмосфере кислорода, более продолжительный – в среде азота и недостатке кислорода.

Процесс послеуборочного дозревания семян основных злаковых культур завершается при благоприятных условиях хранения в течение 1,5-2,0 месяцев. Характер и продолжительность дозревания семян является сортовым критерием (скороспелые сорта дозревают быстрее позднеспелых) и зависит от погодных условий во время выращивания и созревания. Таким образом, свежеубранная зерновая масса, обладающая повышенной физиологической и биохимический активностью, требует особого обращения и тщательного наблюдения за ее состоянием при хранении.

Прорастание зерна. При хранении зерна могут быть случаи прорастания отдельных зерен или их массы в тех или иных участках насыпи, что недопустимо. Оно возникает в результате небрежного или неправильного хранения. Основными факторами, способствующими  прорастанию  зерна,  являются  влага,  воздух  и  тепло.  К.А. Тимирязев писал:

«Условия эти знакомы каждому. Нужна вода, – в сухой почве семя не прорастает; нужно тепло, – в холодную весну посеянное зерно не обнаруживает следов развития, пока его не пригреет; наконец, нужен воздух, – зерно, зарытое глубоко в землю, может пролежать как угодно долго, не дав ростка.

Итак, вода, тепло и воздух – вот три основных условия, которые пробуждают семя к жизни…»

Развитие семени начинается с набухания. т.е. такого физического процесса. при котором влага поглощается гидрофильными коллоидами, главным образом белками и крахмалом; объем зерна при этом увеличивается. Степень набухания, а также его интенсивность зависят от химического состава зерна, проницаемости оболочек и других  условий.

Прорастание сопровождается потерей массы сухого вещества,  выделением тепла, достаточного для повышения температуры в зерновой массе, усиления в ней процессов жизнедеятельности и ухудшения посевных, мукомольных и хлебопекарных свойств зерна.

Для начала прорастания зерна влаги нужно значительно больше, чем ее может быть сорбировано в виде пара. Даже при максимальной равновесной влажности зерна и семян (32-36 %) их прорастание невозможно. Только поглощение капельно-жидкой влаги позволяет семенам набухнуть и начать прорастать. При правильной организации хранения зерновых масс в них не может быть капельно-жидкой влаги. Она образуется в семенах в результате термовлагопроводности (при значительных перепадах температур) или попадает в них при неисправности стен, крыш, пола. Поэтому любой случай прорастания зерновых масс при хранении – это результат небрежного или неправильного хранения, отсутствие наблюдений и ухода за зерном.

Жизнедеятельность микроорганизмов. Ежегодно в мировом хозяйстве теряется при хранении от 1 до 2 % сухих веществ зерна в результате активной жизнедеятельности его микрофлоры, в основном, бактерий и плесневых грибов. Эти потери в массе сопровождаются потерями в качестве, иногда до такой степени, что вся партия зерна становится непригодной на пищевые или кормовые цели. Для правильной организации работы с зерновыми массами необходимо знать жизнедеятельность микроорганизмов, так как они находятся в общем ценозе с зерном, и условия хранения в равной мере влияют как на тех, так и на других. Основной источник микрофлоры зерновой массы – почва. В 1 г почвы содержится от нескольких десятков миллионов до миллиарда микробов. Особенно богаты микробами почва вблизи растений (ризосфера) и поверхность корней.

Определенное количество микроорганизмов попадает на растения с пылью и насекомыми. Микробы скапливаются на поверхности зерна, т.к. она шероховатая.

Зерна и семена различных культур на своей поверхности также содержат определенное число микробов.

Перевозка зерна в автомобилях, судах может привести к увеличению микроорганизмов в зерновой массе. Таким образом, микрофлора зерна состоит из микроорганизмов, населяющих растения: эпифитных, свойственных каждому роду и виду растения; паразитирующих на растениях; случайно попадающих на растения; микроорганизмов, попадающих в зерновую массу во время уборки урожая, и особенно при обмолоте. Иногда микробы проникают во внутренние участки зерна (субэпидермальная микрофлора).

В зерне и зернопродуктах обычно присутствуют бактерии, дрожжи, актиномицеты, плесневые грибы. Их видовой состав и количество зависят от климатических условий формирования зерна и от условий хранения.

Факторов, влияющих на состояние и развитие микроорганизмов в зерновой массе, выявлено очень много. Решающее значение из них имеют: средняя влажность зерновой массы и влажность отдельных ее компонентов, температура и степень аэрации, а также целостность и состояние покровных тканей зерна, его жизненные функции, количество и видовой состав примесей.

Для правильной организации хранения зерновых масс нужно знать следующее:

1. Свойственная зерновой массе микрофлора сохраняется в ней длительное время даже в условиях, исключающих ее активное развитие. При длительном хранении постепенно отмирают неспоровые бактерии, а бактерии, образующие споры, и споры плесневых грибов сохраняются.

В свежеубранном зерне к типичным эпифитным бактериям, не образующим спор, относятся представители рода Pseudomonas.

Спорообразующее бактерии представлены картофельной и сенной палочками. Эти палочки активно участвуют в процессе самосогревания. Споры очень устойчивы и выдерживают нагревание до 109-113 °С в течение 45 мин, а кипячение – несколько часов. При помощи зерна значительная часть попадает в муку и сохраняются при выпечке хлеба (тягучая или картофельная болезнь).

2. Микрофлора зерновой массы состоит почти полностью из аэробных микроорганизмов. Поэтому в складах, токах, бунтах, всегда имеются условия для их развития.

3. основную часть микрофлоры зерновой массы составляют мезофильные микроорганизмы,  т.е.  имеющие  оптимум  развития  при  20-40 °С,  минимум  5-10 °С и максимум 40-45 °С. Следовательно, хранение зерна при пониженных температурах задерживает развитие микробов.

4. Важным условием развития микроорганизмов является влажность. При равномерном развитии влаги в зерне размножение микроорганизмов наблюдается при влажности выше критической.

Наименее требовательны к влаге плесневые грибы. Активно развиваются при влажности 16 % и более. Исключительно благоприятные условия для бурного развития микроорганизмов создаются при образовании в зерне капельно-жидкой влаги. В этом случае их размножение возможно и с влажностью ниже критической.

Таким образом снижение влажности зерна до уровня ниже критической и предупреждение образования капельно-жидкой влаги – надежное средство от активного развития микроорганизмов.

5. Содержание в зерновой массе механически травмированных зерен способствует  активному развитию микробов.

6. На численность микрофлоры, ее видовой состав влияет количество и состав примесей. От 31 до 66 % микрофлоры находится в примесях.

7. Из всего состава микрофлоры на состояние и качество зерновой массы оказывают большое влияние плесени хранения. Они изменяют признаки свежести зерна, снижают всхожесть и выделяют много тепла. Они образуют токсические вещества (микотоксины), особенно Aspergillus.

Явление самосогревания зерновых масс, его сущность, виды и фазы самосогревания.

Самосогреванием называют явление повышения температуры зерновой массы вследствие протекающих в ней физиологических процессов и низкой теплопроводности.

Оно может возникнуть в зерне при хранении на токах, зернохранилищах, при перевозке в вагонах и судах. Самосогреванию могут быть подвержены и многие другие продукты растительного и животного происхождения. Температура при этом процессе достигает 55-60, а иногда и 70 °С, и происходит резкое ухудшение качества зерна. Зерна и семена темнеют («обугливаются»), зерновая масса теряет сыпучесть и превращается в монолит. Полностью утрачиваются посевные, хлебопекарные и другие технологические качества. В некоторых случаях зерно приобретает токсические свойства.

Самосогревание возникает в результате активной жизнедеятельности зерна основной культуры, семян сорных растений, микроорганизмов, насекомых и клещей. Семена сорняков и вредители принимают косвенное участие в самосогревании, так как это явление может развиваться и при их отсутствии в зерне.

Условия, способствующие развитию самосогревания. Интенсивность, с которой возникает и развивается процесс самосогревания, зависят от следующих причин: состояния зерновой массы; состояния зернохранилищ и их конструкции; условий содержания зерна в хранилищах и методов ухода за ним.

Состояние зерновой массы. Ее исходная влажность и температура, физиологическая активность и состав микрофлоры наиболее существенно влияют на развитие процесса самосогревания, т.е. на динамику увеличения ее температуры. Активно этот процесс развивается при влажности выше критической, а также при наличии капельно-жидкой влаги.

Температура. При температуре 10-15 °С процесс начинает медленно развиваться. При температуре ниже 8-10 °С оно не возникает.

Состояние зернохранилищ и их конструкция. Чем лучше гидроизолировано зернохранилище и менее теплопроводны его стены, пол, крыша, чем лучше можно регулировать доступ воздуха к зерновой массе, тем меньше опасности возникновения самосогревания.

Условия хранения и методы ухода за ним. Высота насыпи зависит от физиологической активности зерна. Партии зерна с повышенной активностью следует размещать меньшим слоем, чем партии в состоянии анабиоза. За ними должен быть организован систематический контроль и уход, чтобы не допустить самосогревания.

Виды самосогревания. В зависимости от состояния зерновой массы и условий хранения самосогревание может возникнуть в различных ее частях.

Гнездовое самосогревание – может возникнуть в любом участке. Причинами могут быть: увлажнение какого-то участка насыпи в результате неисправности крыши или недостаточной гидроизоляции стен хранилища; засыпка в одно хранилище зерна с различной влажностью и образование очага с повышенной влажностью; образование участка с повышенным содержанием примесей и пыли, скопление насекомых и клещей в одном участке и др. Таким образом, оно возникает только при нарушении правил размещения и ухода за зерном.

Пластовое самосогревание. Может возникнуть в зерновой массе при хранении ее в складах, элеваторах, бунтах. Природа любого пластового самосогревания одна и та же. Оно происходит вследствие термовлагопроводности, свойственной зерновой массе. Перепады температур, испытываемые периферийными частями насыпи, создают условия для перемещения влаги и ее конденсации. Поэтому пластовое самосогревание возникает недалеко от поверхности насыпи или в слоях, близко находящихся от пола и стен хранилища.

В зависимости от расположения греющегося пласта различают самосогревание верховое, низовое, вертикально-пластовое. Эти слои подвержены перепаду температур под действием наружного воздуха, стен, полов хранилища.

Верховое самосогревание – встречается в периоды наибольшего перепада температур зерна и атмосферного воздуха, т.е. поздней осенью и весной. Горизонтальный пласт размещается на глубине 0,7-1,5 м от поверхности зерновой массы. Осенью в склад закладывают недостаточно охлажденное свежеубранное зерно с повышенной физиологической активностью. В результате дыхания воздух межзерновых пространств увлажняется. Потоки теплого и влажного воздуха поднимаются вверх в встречают на своем пути верхние участки насыпи, несколько охлажденные атмосферным воздухом. В результате их взаимодействия верхний слой насыпи увлажняется.

Верховое самосогревание особенно характерно для теплой ранней весны после зимы с большими морозами. При резком перепаде температур верховое самосогревание в этот период наблюдается в сухих и даже длительно хранившихся зерновых массах.

При верховом самосогревании в связи с тепломассообменными свойствами зерновой массы температура ее внутренних участков, находившихся ниже греющего слоя, повышается обычно медленно.

Низовое самосогревание развивается в нижней слое насыпи на расстоянии 0,2-0,5 м от пола. Оно возникает в складах ранней осенью при засыпке теплого зерна с повышенной влажностью на холодный пол. Случаи низового самосогревания могут быть и при размещении зерновой массы на сырой грунт или площадку без должной гидроизоляции. Такое самосогревание часто сопровождается прорастанием и слеживанием зерна в нижнем слое насыпи. Самосогревание может быстро захватить и верхние слои насыпи. Это наиболее опасный вид пластового самосогревания, так как тепло, образующееся в нижних участках насыпи, легко перемещается в лежащие выше слои и вся зерновая масса за короткий период подвергается самосогреванию.

Вертикальное самосогревание характеризуется образованием вертикального греющегося пласта в зерновой массе, хранящейся в складах, силосах, бункерах. Причиной может быть неравномерный обогрев стен или их  увлажнение. Возникновению вертикального самосогревания способствует самосортирование зерновой массы, в результате чего около стен силоса сосредотачиваются легкий сор, пыль, семена сорных растений и другие компоненты с повышенной физиологической активностью. Вертикально-пластовое самосогревание исключается, когда стенки закрома на 50-60 см удалены от наружной стены склада.

Сплошное самосогревание – это повышение температуры во всей зерновой массе, за исключением строго ограниченных периферийных участков. Оно обычно бывает следствием других видов самосогревания и появляется при хранении зерна с высокой влажностью и содержанием большого количества примесей, в том числе растений и недозрелых зерен. Даже кратковременное хранение осенью такого зерна насыпью небольшим слоем (1 м) без немедленного охлаждения приводит к бурному развитию процесса. Такие партии зерна нестойки при хранении, т.к. интенсивные физиологические процессы протекают во всей зерновой массе, вследствие чего она даже за короткий промежуток времени может быть охвачена самосогреванием. Для  спасения зерна в этом случае необходимы срочные меры.

В связи с возможностью возникновения самосогревания в любой зерновой массе и в различных ее участках, а также вследствие резко отрицательного влияния этого процесса на качество зерна и семян необходимо систематическое наблюдение за состоянием хранимых партий зерна.

Низкая температура в насыпях свидетельствует о благополучном хранении. Поэтому наблюдение за температурой зерновых масс должно проводиться правильно и в соответствии с рекомендациями.

Нужно помнить, что начавшийся в зерновой массе процесс самосогревания сам по себе не прекратится  и пройдет все стадии повышения температуры. Только активное вмешательство, с применением тех или иных технических средств обеспечивает его ликвидацию. Самосогревание должно быть выявлено  своевременно и прекращено в самом его начале.

Следует иметь в виду, что не всякое повышение температуры в зерновой массе свидетельствует о начале ее самосогревания. Зерновые массы обладают большой тепловой инерцией. Поэтому установленная в какой-то момент температура в насыпи, заметно отличающаяся от температуры воздуха в складе, может быть следствием тепловой инерции зерновой массы.

Изменение качества и потери массы зерна при самосогревании. Процесс самосогревания, даже начальный, приводит к потерям в массе сухих веществ и снижению его качества. Размеры потерь находятся в прямой зависимости от температуры нагрева и продолжительности пребывания зерновой массы в греющемся состоянии.

В процессе самосогревания изменяются следующие показатели качества зерна:

– признаки свежести;

– технологические, пищевые и кормовые достоинства в связи с происходящими изменениями в химическом составе;

– посевные качества (всхожесть, энергия прорастания).

При самосогревании появляется новый вид порчи – потемнение (зерна темно-коричневые) или почернение (обугливание зерна).

Случаи обугливания и полная потеря сыпучести зерновой массы наблюдаются при запущенных формах самосогревания, когда температура достигает максимума.

Одной из причин почернения, обугливания зерна являются микроорганизмы. Бактерии выделяют темноокрашенные гумусообразные соединения, в т.ч. гуминовую кислоту. Одной из причин может быть бурное развитие термофильных грибов из семейства мукоровых.

В процессе самосогревания численный и видовой состав микроорганизмов претерпевает следующие изменения:

– начало процесса – увеличение количества микроорганизмов, в том числе эпифитных бактерий и плесневых грибов;

– развитие процесса (повышение температуры до 25-40 °С) – дальнейшее увеличение количества микроорганизмов, усиленное развитие плесневых грибов и актиномицетов, значительное сокращение эпифитной микрофлоры;

– далеко зашедший процесс (повышение температуры выше 40-50 °С);

– полное исчезновение эпифитных бактерий (Е. herbicola), уменьшение численности плесневых грибов, накопление кокков и спорообразующих термофильных бактерий, снижение общего количества микроорганизмов в зерновой массе;

– конечный этап самосогревания – дальнейшее снижение численности микроорганизмов.

В начальные периоды самосогревания наблюдается не только накопление грибов, но и изменение их видового состава. Характер этих изменений будет зависеть не только от температуры зерновой массы, но и от ее влажности. По мере развития процесса самосогревания первоначальные виды грибной флоры Alternaria, cladosporium и др. сменяются видами Aspergillus, в огромных количествах Aspergillus flavus – возможного продуцента токсических веществ – афлотоксинов.

Известно также, что партии зерна, хотя бы однажды подвергшиеся частичному самосогреванию, становятся неустойчивыми при хранении даже после ликвидации этого процесса. Объясняется это тем, что активное развитие плесеней и других микроорганизмов приводит к разрушению покровных тканей зерна, а численно возросшая микрофлора при малейших благоприятных условиях снова активизируется и быстро приводит к повышению температуры зерновой массы.

Второй причиной потемнения зерна может быть образование меланоидинов – веществ, образующихся в результате взаимодействия сахаров с аминокислотами при повышенных температурах.

Обуглившееся зерно – редкое явление, т.к. в результате систематического наблюдения самосогревание ликвидируется в ранних фазах.

Чаще всего в партиях зерна можно встретить отдельные пораженные микроорганизмами зерна. При оценке качества партий согласно ГОСТа их относят к сорной примеси.

Если указанные изменения внешних признаков связать с повышением температуры в партиях зерна в процессе самосогревания, то можно установить следующие зависимости:

Начальный период самосогревания. Температура повышается до 24-30 °С. В партиях влажного зерна появляется амбарный запах. Сырое зерно имеет запах плесени. Цвет еще сохраняется, но появляются отдельные потемневшие зерна, на зародышах появляется плесень. На зернах образуется конденсационная влага.

Развитие   процесса   самосогревания.   Повышение   температуры   до   34-38 °С  за 3-7  дней.  Заметно снижается сыпучесть, появляется отпотевание, запахи – солодовый и похожий на выделяющийся в процессе выпечки хлеба. Наиболее влажные зерна темнеют, недозрелые зерна становятся мягкими, появляются колонии плесеней, резко снижается всхожесть семян. Потери в массе и качестве значительны.

Запущенные формы самосогревания. Повышение температуры до 50 °С и более, резко снижается сыпучесть, интенсивное потемнение зерновой массы, запах разложения. Завершается процесс обугливанием зерна и полной потерей сыпучести, превращается в монолит.

В процессе самосогревания изменяется белковый, углеводный и липидный комплексы зерна. Накапливается много аминного и аммиачного азота под действием ферментов зерна и микроорганизмов, наблюдается тепловая денатурация белков.

Значительная часть крахмала гидролизуется до сахаров и используется в качестве энергетического материала при дыхании клетками зерна и микроорганизмами.

Липиды также подвергаются гидролизу. Распад жира характеризуется ростом кислотного числа под действием липаз плесневых грибов.

Таким образом, в результате комплексного воздействия тепла, микроорганизмов и ферментативных процессов в зернах резко ухудшаются все показатели качества партий семенного, продовольственного и кормового назначения.

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕЖИМЫ  И  СПОСОБЫ  ХРАНЕНИЯ  ЗЕРНОВЫХ  МАСС

 

Общая характеристика режимов.

Материалы предыдущих лекций были посвящены анализу взаимодействия живых организмов зерновой массы, представляющих систему с абиотической средой, окружающей зерно. Взаимосвязь между отдельными свойствами и процессами, протекающими в зерновой массе при хранении, их зависимость от основных факторов среды и комплексное воздействие на качество и состояние зерна определяют режимы хранения зерна.

Изучение зерновых масс как объектов хранения показало, что важнейшими факторами, влияющими на их состояние и сохранность, являются:

1) влажность зерновой массы и окружающей ее среды;

2) температура зерновой массы и окружающей ее среды;

3) доступ воздуха к зерновой массе (степень ее аэрации).

Эти факторы положены в основу режимов хранения зерновых масс. В мировом хозяйстве и у нас используют три следующих режима:

1) хранение зерновых масс в сухом состоянии, т.е. с влажностью до критической;

2) хранение зерновых масс в охлажденном состоянии, т.е. когда температура понижена до пределов, оказывающих значительное тормозящее влияние на все жизненные функции компонентов зерновой массы;

3) хранение зерновых масс без доступа воздуха, т.е. в герметическом состоянии.

В дополнение к этим трем режимам применяют различные технологические приемы, обеспечивающие сохранность зерновых масс. К ним относят сушку зерна, очистку от примесей, активное вентилирование атмосферным и искусственно охлажденным воздухом, обеззараживание, химическое консервирование, применение излучений.

Возможность применения того или иного режима хранения определяется климатическими условиями региона хранения зерна, типом зернохранилищ и их вместимостью, техническими возможностями предприятия, целевым назначением зерна и его качеством, экономической целесообразностью применения того или иного режима и отдельных приемов.

Так, в южных районах с сухим климатом целесообразно хранить в сухом состоянии, так как его влажность при уборке часто бывает ниже или в пределах критической. Не теряются затраты на сушку зерна. В условиях средней и северной полосы СНГ, где уборка урожая часто проходит в ненастную погоду и влажность зерна достигает 20-25 %, необходимо сушить или охлаждать зерно. Иногда наилучшей технологической и экономической эффективности достигают при комплексном применении режимов: сухое зерно хранят в охлажденном состоянии.

I. Хранение зерна в сухом состоянии базируется на принципе ксероанабиоза.

Режим хранения зерна в сухом состоянии основан на пониженной физиологической активности многих компонентов зерновой массы при недостатке в них воды. Зерно злаковых и бобовые с влажностью 12-14 %, не зараженные вредителями, при правильной организации хранения будут находится в состоянии анабиоза. Устойчивость зерновой массы с влажностью до критической объясняется тем, что физиологические процессы в ней проявляются в форме слабого дыхания, не имеющего практического значения. Влага в такой зерновой массе прочно связана с веществами зерна и недоступна для микроорганизмов, вредителей и для активизации ферментов зерна. В сухой зерновой массе из-за недостатка влаги прекращается развитие клещей и жизнедеятельность некоторых насекомых. Таким образом, зерновая масса с влажностью 12-14 %, не имеющая признаков заражения вредителями-насекомыми, при правильной организации хранения в складе или элеваторе будет находится в анабиотическом состоянии. Режим хранения зерна в сухом состоянии наиболее приемлем для долгосрочного хранения зерновых масс. Опыт показал, что зерновые массы, хорошо подготовленные к хранению (очищенные от примесей, обеззараженные и охлажденные) можно хранить без перемещения в силосах элеваторов 2-3 года и в складах 4-5 лет.

Надежность режима хранения зерна в сухом состоянии привела к широкому распространению в мировой практике и в нашей стране различных методов сушки зерна для снижения его влажности перед закладкой на хранение.

Продолжительность высушивания и эффект влагоотдачи зависят как от самого объекта сушки (семян той или иной культуры), так и от состояния и свойств агента сушки, т.е. той среды, которая обладает значительной влагоемкостью.

Установлено, что влагоотдающая способность семян различна. Она зависит не только от их размеров, но и анатомических особенностей. При всех прочих условиях зерно гречихи обладает большей влагоотдающей способностью, чем зерно пшеницы, которое в свою очередь обладает большей влагоотдающей способностью, чем зерно кукурузы.

Наиболее низкой влагоотдающей способностью обладают семена бобовых и среди них кормовых бобов (в 5-7 раз медленнее, чем пшеницы). Чем плотнее и менее пористы оболочки и остальные части зерновки или семени, тем меньше их влагоотдающая способность. На это свойство влияют и размеры семени. У крупных семян масса их содержимого, приходящаяся на единицу поверхности (через которую испаряется влага), значительно больше, чем у мелких.

Влагу удаляют одним из следующих приемов: применение в качестве агента сушки нагретого воздуха или смеси топочных газов с воздухом – тепловой метод сушки; использованием сухого воздуха атмосферы, т.е. воздуха с низкой относительной влажностью – метод воздушной сушки; обогреванием зерновой массы солнечными лучами – метод солнечной сушки.

Биохимические изменения. При хранении зерна в сухом состоянии, при котором отсутствуют видимые проявления жизни, обозначено как анабиоз. Различают анабиоз полный и неполный, при котором процессы обмена веществ в организме протекают очень слабо. По отношению к зерну и семенам масличных культур применяют еще термин «хозяйственный анабиоз», т.е. неполный анабиоз, в состоянии которого семена сохраняют свои хозяйственные качества как посевной материал и как сырье для переработки.

При оптимальных условиях зерно может сохранять свои свойства в течении 10 лет. Проведенными исследованиями установлено, что после длительного хранения в зерне пшеницы не изменилось содержание белка, так как дыхательный газообмен был слишком мал, чтобы повлиять на содержание углеводов и тем самым изменить соотношение этих компонентов. Практически не изменилось содержание суммы глобулинов и общее содержание жира. Вместе с тем заметно повысилось количество свободных жирных кислот.

При хранении овса не обнаружено заметного изменения содержания глюкозы, фруктозы, мальтозы и сахарозы.

Исследование липидной фракции показало, что наблюдаются ее окислительные изменения, снижается количество каротиноидных пигментов и токоферолов. При длительном хранении зерна снижается всхожесть вследствие естественных процессов старения организма. Прекращается транскипция РНК и репликация ДНК. Зародыш овса, хранившегося в течение семи лет, проявляет пониженную способность к синтезу простых белков.

Длительное хранение (60-80 лет) вызывает денатурацию белка.

Влияние тепловой сушки на микрофлору зерна и вредителей хлебных запасов. Многочисленные исследования показали: не оказывает существенного стерилизующего действия, т.е. не приводит к массовой гибели организмов. В результате тепловой сушки происходят лишь некоторые изменения в количественном и качественном составе микрофлоры и ее состоянии. Эти изменения зависят от исходной влажности зерна, состояния самой микрофлоры (наличия вегетативных клеток или спор), температуры агента сушки, температуры и продолжительности нагревания зерновых масс.

Сушку всех партий зерна нормального качества со свойственной ему эпифитной микрофлорой следует рассматривать как процесс, в результате которого повышается концентрация субстрата (зерна) и удаляется свободная вода, в связи с чем понижается жизнедеятельность зерна и микроорганизмов.

При сушке зерна с активным развитием микроорганизмов и началом самосогревания, обильная микрофлора в значительной степени подвергается действию агента сушки и, следовательно, наблюдается сильное снижение общей численности микроорганизмов, в том числе плесневых грибов.

При достижении температуры агента сушки 400 °С количество бактерий снижается в 3 раза. Такое снижение происходит не только в результате тепловых воздействий, но и удалением микроорганизмов с поверхности зерна потоками агента сушки.

Значительно большее влияние оказывает тепловая сушка на клещей и насекомых, находящихся в зерновой массе.

Кроме указанных приемов, зерно сушат, используя в качестве сорбентов хлористый кальций, сульфат натрия, силикагель и другие вещества, обладающие большой сорбционной способностью. Известна тепловая сушка с применением вакуума, сушка токами высокой частоты, инфракрасными лучами и искусственно охлажденным и обезвоженным воздухом. Однако эти способы распространены еще ограниченно.

Обязательным условием применения любого способа сушки является сохранение всех технологических качеств зерна, а в посевном материале – и его жизнеспособности. Поэтому любую сушку надо проводить с учетом физических свойств зерновой массы.

Основным способом сушки зерна в системе хлебопродуктов, в АО и совхозах является тепловая. В сельском хозяйстве также распространена воздушно-солнечная и химическая сушка (с использованием сульфата натрия).

Тепловая сушка.

Предельно допустимая температура нагрева зерна и агента сушки зависит от многих причин: 1) род зерна; 2) целевое назначение зерна; 3) исходная влажность зерновой массы; 4) конструкция зерносушилок.

1) Семена разных культур обладают различной термоустойчивостью. Так, при сушке ржи продовольственного назначения допустимая температура нагрева зерна – 60 °С, у пшеницы – 50 °С. Для фасоли – 30 °С, у которой при сушке легко теряется прочность оболочки. Повышение температуры нагрева зерна риса и кукурузы приводит к образованию в зерновке трещин.

2) Целевое назначение – для партий посевного материала для сохранения жизнеспособности семян применяют более легкие режимы сушки. Температура нагрева семян в зависимости от их рода, исходной влажности и типа зерносушилок колеблется в пределах 25-30-48 °С.

3) Температура агента сушки и нагрева зерна зависит от его исходной влажности, так как с увеличением содержания свободной воды в зерне снижается его физическая и технологическая термоустойчивость. Это положение приводит к необходимости в начальный период процесса сушки применять более мягкие режимы.

4) Большое значение в установлении режимов сушки имеет конструкция зерносушилок, время пребывания в сушильной камере зерна.

При использовании зерносушилок зерновая масса перед сушкой должна быть очищена от примесей и однородна по влажности. Необходимо помнить, что, проводя тепловую сушку в зерносушилках, не следует его пересушивать, т.е.  удалять влаги больше, чем это рекомендуется для хранения. Избыточное удаление влаги технологически не оправдано и лишь значительно удорожает процесс сушки.

В сельском хозяйстве распространены сушилки трех типов: шахтные, барабанные и напольные.

II. Хранение зерна в охлажденном состоянии.

Основано на том, что при пониженных температурах жизнедеятельность зерна основной культуры, семян сорных растений, микроорганизмов, насекомых и клещей резко снижается или приостанавливается совсем. Благодаря низкой теплопроводности зерновой массы ее охлажденное состояние можно сохранить в течение года в элеваторах и более шести месяцев в складах.

Консервирующее действие на зерновую массу оказывает температура около 10-5 °С.

Этот режим стремятся применять во всех странах, где только возможно достаточное естественное охлаждение.

Если учесть, что зерновая масса любого состояния по влажности хорошо сохраняется и при температурах выше нуля (5-10 °С), то можно на большей территории России хранить зерно почти весь год при пониженных температурах. Кроме того, применение активного вентилирования позволяет эффективно использовать для этого перепады температуры воздуха  в течение суток.

Хранение в охлажденном состоянии является одним из средств, обеспечивающих сокращение потерь зерна. Даже при хранении сухого зерна его охлаждение дает заметный дополнительный эффект и увеличивает степень консервирования сухой зерновой массы.

В зависимости от влажности и температуры зерновой массы предельные сроки ее благополучного хранения без применения каких-либо методов обработки резко различны. (Бесспорно, охлаждение зерновой массы во время уборки в средней полосе при температуре зерна 25-40 °С, а температура в ночные часы снижается до 12-15 °С, то, используя активное вентилирование в ночное время позволяет снизить температуру до ~15 °С и тем самым повысить устойчивость при хранении, это мероприятие особенно важно для предотвращения быстрого развития в зерновой массе вредителей.)

Отмечено, что при хранении влажного зерна в охлажденном состоянии могут выживать полевые грибы и даже размножаться вместе с плесенями в течение ~7 месяцев периода хранения.

Для уменьшения количества плесневых грибов в конце хранения исходное количество должно быть небольшим, а условия хранения должны быть неблагоприятны для микроорганизмов. Для этого необходима температура около 3-5 °С. При этой температуре и влажности зерна ячменя 19-22 % рост интенсивности грибов в хранилище был минимальным и не превышал 2-7 % в течение 5-7 месяцев. Поэтому в этих условиях возникновение самосогревания за счет роста грибного мицелия проблематично. Однако после первоначального охлаждения зерна требуется еще периодическое охлаждение, чтобы не возникла угроза самосогревания.

Из амбарных вредителей  устойчивостью к низким температурам обладают хлебные клещи. Мучной клещ и обычный волосатый клещ встречаются в тонком слое зерна в Канаде при колебании температур от 1 до -18 °С. Однако снижение температуры до 0-5 °С исключает сильную зараженность вороха зерна. Насекомые в этот период сохраняются лишь в виде личинок и куколок, которые не могут мигрировать, а лишь сохраняются весь период хранения.

Отмечено, что клещи лучше сохраняются и выживают в верхних слоях зерна. При исследовании силосов элеватора установлено, что на глубине 0,6 м в 1 кг зерна было ~4000 при влажности 19-20 % и температуре 11 °С, а на глубине 5 м ~60 при тех же условиях.

Следовательно, охлаждение зерновой массы снижает возможность развития амбарных вредителей, и, естественно, качество зерна.

Поэтому на большей части СНГ можно создавать условия хранения зерна в охлажденном состоянии, применяя активное вентилирование и используя суточные перепады температуры. Охлаждение используют для временного хранения партий сырого и влажного зерна. Охлаждение дает дополнительный консервирующий эффект при хранении сухой зерновой массы.

В системе хлебопродуктов принято считать охлажденными только партии с температурой в насыпи не более 10 °С.

Охлаждение до 0° или небольшой минусовый (-5 °С) также обеспечивает его сохранность. Более значительное охлаждение (промораживание) технически не оправдано и экономически невыгодно, так как может вызвать снижение всхожести зерна с повышенной влажностью при температуре 10-12 °С. Кроме того, чрезмерное охлаждение не позволяет избежать верхового самосогревания зерновой массы, возникающего из-за резкого перепада температур в ее насыпи при переходе с зимних на весенне-летние условия.

Способы охлаждения зерна: пассивное и активное.

Пассивное охлаждение применяют для всех партий зерна, когда температура воздуха ниже температуры зерновой массы.

При этом способе температуру зерновой массы снижают, проветривая зернохранилища, устраивая приточно-вытяжную вентиляцию.

На хлебопекарных предприятиях зерно охлаждают, открывая окна, двери в складах, в башне, надсилосном и подсилосном помещениях элеватора.

Пассивное охлаждение медленно, постепенно, послойно охлаждает зерновую массу, так как воздух циркулирует у поверхности насыпи, а зерновая масса обладает плохой тепло- и температуропроводностью.

Для него используют естественную приточно-вытяжную вентиляцию.

Пассивное охлаждение рекомендуют лишь для зерна сухого и средней сухости. Медленное охлаждение зерновой массы с повышенной влажностью и значительной температурой (20 °С и более) при высоте слоя более 1 м не ликвидирует опасность самосогревания. Это необходимо учитывать в практической работе.

Несмотря на недостатки этого метода, он принят во всей системе заготовок, т.к. при наличии огромных масс зерна он всегда приносит значительную пользу, не требуя при этом расхода механической энергии и больших затрат труда.

Активное охлаждение – это «перелопачивание», пропуск зерна через нории, зерноочистительные машины, сушилки, конвейеры и активное вентилирование.

Перелопачивание – старый и примитивный метод охлаждения. Зерновую массу перебрасывают с одного места на другое лопатами из дерева, фанеры или легкого металла. Оно применимо лишь в крайних случаях, когда нет возможности охладить зерно более совершенными и экономически более выгодными средствами. Значительно больший эффект охлаждения, с меньшими затратами труда дает перемещение зерновых масс на транспортерах, при помощи последовательно установленных конвейеров, или через зерноочистительные машины, снабженные вентиляторами. При этом чем длиннее путь движения зерна, тем больше оно соприкасается с воздухом и тем интенсивнее охлаждается. Перемещение зерна транспортирующими механизмами должно проводиться в условиях, обеспечивающих наибольший доступ холодного воздуха. При хранении зерна в силосах элеватора зерно перемещают из одного силоса в другой с пропуском через зерноочистительные машины.

Возможно комбинированное охлаждение зерновых масс на транспортерах с одновременным использованием зерноочистительных машин.

Наиболее прогрессивный метод охлаждения – активное вентилирование зерна. Это принудительное продувание воздухом зерновой массы. находящейся в покое, т.е. без перемещения. Воздух, нагнетаемый вентиляторами, вводится в зерновую массу через систему каналов или труб и пронизывает ее в различных направлениях.

Активное вентилирование основано на скважистости зерновой массы. При правильной и достаточной по объему подаче воздуха может быть обеспечена полная многократная смена воздуха межзерновых пространств. Зная состояние зерновой массы, ее физические свойства, а также свойства нагнетаемого воздуха, можно достичь весьма благоприятных результатов. Так, применяя холодный воздух, можно очень быстро. за несколько часов, охладить всю зерновую массу и тем самым ее консервировать. Это особенно важно, если надо ликвидировать процесс самосогревания. Используя сухой воздух с различной температурой, можно снизить относительную влажность воздуха межзерновых пространств и даже подсушить зерно, что также понизит его физиологическую активность. Периодическое продувание семенного зерна способствует сохранению его всхожести, а продувание свежеубранного зерна сухим теплым воздухом – его послеуборочному дозреванию.

Применяя активное вентилирование, можно также обеспечить предпосевной тепловой обогрев семян. Используя установки для активного вентилирования, можно при необходимости легко и быстро осуществить дегазацию зерновых масс после их обработки фумигантами, а некоторые установки – даже для частичного обеззараживания. Охлаждение зерновых масс активным вентилированием имеет еще одно преимущество: исключается травмирование зерна, что всегда происходит во время пропуска зерновых масс через зерноочистительные машины.

III. Хранение зерновых масс в герметических условиях.

Возможность хранения зерна в бескислородной среде основана на потреблении кислорода всеми ее живыми компонентами. Его отсутствие в воздухе межзернового пространства снижает интенсивность дыхания зерна. В этих условиях почти полностью прекращается жизнедеятельность большинства микроорганизмов зерновой массы, не развиваются насекомые и клещи, а зерно и семена сорняков переходят на анаэробное дыхание.

Зерновая масса с влажностью менее или в пределах критической при хранении в бескислородной среде сохраняет мукомольные, хлебопекарные, пищевые и кормовые свойства. Анаэробные условия хранения зерна с  влажностью выше критической приводят к снижению качества (потеря блеска, потемнение, образование спиртового запаха, увеличение кислотного числа жира). Однако при этом еще сохраняются хлебопекарные и кормовые свойства. Одно из неизбежных последствий хранения зерна без доступа воздуха – это потеря  всхожести. Поэтому такой режим не рекомендуется для зерна, предназначенного для посева.

Бескислородные условия хранения достигаются одним из следующих методов: самоконсервированием (естественное накопление диоксида углерода и снижение кислорода при дыхании зерновой массы); введением в зерновую массу газов, вытесняющих воздух из межзернового пространства; созданием вакуума. Наиболее доступный, дешевый и распространенный метод – самоконсервирование зерна.

Для хранения зерна в герметических условиях используют металлические силосы, в которые нагнетают газ для поддержания давления  выше атмосферного. Однако до настоящего времени массовое хранение зерна без доступа воздуха осуществляют лишь в грунте, способом хранения в земле.

Хранение зерна в грунте. используется в сельском хозяйстве нашей страны. В грунте без изменений качества сохраняются зерновые массы с влажностью в пределах до критической. При большей влажности отмечается потеря признаков свежести зерна. Траншеи, вырытые в сухом грунте и облицованные кирпичом, пластиком, пленками, полностью засыпанные зерном и укрытые сверху газо- и водонепроницаемыми материалами, обеспечивают надежное и длительное хранение кормовых фондов вблизи от места их потребления.

Хранение зерна без доступа воздуха – это почти  единственный способ, обеспечивающий сохранность зерна с повышенной влажностью, исключающий необходимость применения тепловой  сушки в зерносушилках.

Хранение зерна в анаэробных условиях почти не влияет на химический состав зерна и его кормовую ценность. Потери в массе сухих веществ составляют за весь сезон хранения 4-6 % в зерне восковой спелости и 2-3 % в зерне полной спелости.

Химическое консервирование зерновых масс.

Направленное замедление или прекращение жизненных функций зерновой массы и отдельных ее компонентов при хранении путем обработки различными химическими средствами получило название химического консервирования. Существенный интерес представляет химическое консервирование влажного зерна, предназначенного на кормовые цели. Часть зерна, не подвергшегося сушке, можно скармливать животным во влажном и сплющенном состоянии после его консервации химическим путем. Для этой цели применяется метабисульфит (Na2S2O5). Введение в пшеницу с влажностью 19-52 % в дозах 1-1,5 % от массы зерна защищает ее от плесневения, прорастания и самосогревания в течение 40-80 суток.

Широко применяют в качестве консерванта низкомолекулярные карбоновые кислоты, особенно пропионовая. Эта кислота является сильным ингибитором плесневых грибов и обладает хорошим бактерицидным действием. Для подавления процесса самосогревания используют препарат 242. Для кормового зерна возможно применение пиросульфита натрия.

 

 

Впервые для консервирования использовался SO2 в концентрации 0,08 %. Установлено, что в течение 2 мин все неспоровые бактерии погибали. Погибали и амбарные вредители. Однако широкого использования SO2 не нашел – зерно его сорбировало.

Известно положительное влияние на полное угнетение микрофлоры тиомочевины и 8-оксихинолинсульфата в количестве 1 % от массы зерна. Эти препараты не влияют на жизнеспособность зерна. Однако влияние их на пищевые и кормовые достоинства зерна отрицательны.

С 60-х годов 20 века нашли применение насыщенные карбоновые кислоты (муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная).

1. При длительном хранении сухого зерна и зерна средней сухости использовали препарат 242. Применяется в очень малых концентрациях, не влияет на качество зерновой массы, предотвращает развитие вредителей, хорошо удерживается в зерне. Однако приемлем для использования только в достаточно герметичных хранилищах, соблюдая при этом правила безопасности.

2. При хранении зерновой массы с повышенной влажностью. В этом случае основная цель – подавление обильной микрофлоры. Применяется для кормового зерна. Для продовольственного данные консерванты не применяются.

 

1. Этот способ наиболее доступен и дешев. Его недостаток состоит в том, что для полного консервирования зерновой массы требуется достаточное количество времени, за которое кислород, имеющийся в зерновом пространстве, используется зерновой массой и ее компонентами. В зерне повышенной влажности за это время могут развиваться микроорганизмы, а в партиях сухого зерна – насекомые-вредители.

При самоконсервировании для наиболее быстрого наступления бескислородного состояния очень важно иметь минимальный запас воздуха в хранилище, поэтому его заполняют с полной нагрузкой, при которой практически отсутствует надзерновое пространство.

2. Распространение получил способ введения в зерновую массу газов. Сначала наиболее приемлемым считался сухой лед (СО2). Раздробленные брикеты сухого льда помещали в зерновую массу и особенно в верхние ее слои. СО2 – тяжелый, опускаясь по межзерновым пространствам, он вытесняет кислород. Кроме того, при этом наблюдается охлаждение зерновой массы.

Эффективным считается введение в зерновую массу смеси газов, образующихся при сжигании сжиженного газа в генераторах. Такая среда содержит 86-88 % азота, 11-13 % СО2, 0,5-1,0 % кислорода.

Хорошие результаты получены при хранении в атмосфере чистого азота. Однако при хранении влажного зерна в этой среде развиваются дрожжевые грибы и образуется специфический запах.

Следовательно, самый эффективный способ хранения зерна в грунте.

 

Химическое консервирование в известной степени применяют и при хранении семенных фондов. Обработка семян ТМТД губительно действует не только на возбудителей заболеваний из мира бактерий и грибов, но и уничтожает или сильно ограничивает развитие плесеней хранения.

 

Классификация и технологическая характеристика способов хранения зерновых масс.

Способы хранения зерновых масс базируются на их физических и физиологических свойствах. Кроме того, распространенность того или иного способа хранения зависит от уровня технического и экономического развития страны, климатических особенностей и др.

Сезонность производства зерна и потребление его в течение всего года, необходимость иметь запасы продовольственных, кормовых и семенных фондов приводят к тому, что одни партии зерна быстро расходуются на текущие нужды или перемещаются к местам потребления, другие сохраняются длительное время. Таким образом, хранение зерна может быть временным (краткосрочным) и длительным (долгосрочным). Первое по продолжительности исчисляется в сутках или месяцах (один-три), второе длится от нескольких месяцев до нескольких лет. Хорошая сыпучесть зерновой массы позволяет хранить ее в различных вместимостях, начиная от мешка и кончая большими силосами. Содержание зерна в мешках получило название хранения в таре, а размещение в больших хранилищах – в складах, бункерах и силосах – хранения насыпью.

Основной способ хранения – насыпью. Преимущества: значительно полнее используются зернохранилища; больше возможностей для механизации, облегчается борьба с вредителями; удобнее организовать наблюдение за качеством зерна; отпадают расходы на тару и перекладывание продуктов.

Хранение в таре применяют для некоторых партий посевного материала. Обязательно хранят элитные семена и семена I репродукции. Хранят также в таре семена с хрупкой оболочкой (арахис, фасоль). Для семян некоторых культур используют бумажные мешки с тканевой подкладкой, крафт-мешки и др.

Хранению насыпью может быть напольным или закромным (в небольших закромах, в бункерах и силосах).

Типы хранилищ и требования к зернохранилищам.

Чтобы обеспечить тот или иной режим хранения, защитить зерновые массы от нежелательных воздействий окружающей среды, исключить неоправданные потери их массы и качества, хранение зерна, а особенно семенного, должно быть организовано в специальных хранилищах.

В нашей стране основные типы зернохранилищ – одноэтажные склады с горизонтальными и наклонными полами. Емкость таких складов 500-1000-5000 тонн. Среди них имеются с горизонтальными полами и бункерного типа, с различной механизацией, сооружаемые из сборных железобетонных элементов, кирпича и металла. Имеются хранилища с отделениями для хранения в таре, для затаривания и протравливания, с установками для активного вентилирования и т.д.

Рассмотрим некоторые типы зернохранилищ.

Закром – часть зернохранилища, огражденная стенами небольшой высоты.

Бункер – отличается от закрома днищем, которое напоминает опрокинутую пирамиду.

Силос – зернохранилище, у которого высота стен значительно превышает размеры поперечного сечения.

Склад – помещение для хранения зерна насыпью или в закромах.

Пакгауз – склад железнодорожного типа с полом на уровне пола вагонов. Предназначен для приемки, хранения и отгрузки любых штучных и насыпных грузов.

Сапетка (            ) – небольшой склад с решетчатыми стенами для хранения кукурузы в початках, построенный продольной стороной  поперек господствующих в данной местности ветров.

Вентилируемый бункер – металлическое зернохранилище небольшой единичной вместимости, предназначенное для приемки, обработки и хранения свежеубранного зерна и семян.

Металлический силос – зернохранилище из металла значительной вместимости с плоским или наклонным полом.

Элеватор – комплекс рабочей башни и силосного корпуса для приемки, обработки, хранения и отпуска зерна различных культур при полной механизации всех работ и автоматизации управления технологическим и транспортным оборудованием с дистанционным контролем состояния хранящегося зерна.

Асфальтированная площадка – специально подготовленный участок территории с утрамбованным или асфальтированным полом для временного размещения зерна и его очистки на передвижных зерноочистительных машинах.

Бунт – временное сооружение со стенами из щитов, досок, мешков или иных вспомогательных материалов, устроенное на специальной площадке, укрытое сверху брезентом, пленкой или другими материалами.

Навес – сооружение без стен, но с крышей и с асфальтовым или бетонным полом.

Механизированный ток – или совхозный комплекс для приемки первичной обработки (очистки, сушки) свежеубранного зерна и его кратковременного хранения под навесом.

К зернохранилищам предъявляется много требований, которые направлены на обеспечение сохранности зерна с минимальными потерями без снижения качества и с наименьшими издержками. Все требования, предъявляемые к хранилищам, можно подразделить на: технологические, конструктивные, эксплуатационные и экономические.

Зернохранилища должны удовлетворять технологическим требованиям – обеспечивать количественную и качественную сохранность зерна – это малая теплопроводность и хорошая гигроскопичность. Хранилище должно исключать проникновение влаги внутрь помещения. Во избежание проникновения грунтовых вод и увлажнения зерна между фундаментом и стеной прокладывают изоляционный слой. Зерно при хранении не должно нагреваться и подвергаться резким изменениям температуры. В хранилищах должны исключаться условия, способствующие развитию вредителей. Очистка и сушка зерна обусловливают необходимость иметь в зернохранилищах зерноочистительное и сушильное оборудование. Технологический процесс в хранилищах сопровождается выделением пыли и образованием отходов. Поэтому надо предусматривать аспирационные установки и специальные бункера для отходов. Хранилище должно быть прочным, противодействовать давлению зерна, давлению ветра и разрушающему действию атмосферных условий.

Элеваторы – мощное промышленное предприятие для приема, обработки, хранения и отпуска зерна.

Элеватор состоит из 2 основных частей: рабочей башни и силосного корпуса. Высота насыпи до 30 м и более. Емкость зависит от количества силосов. их высоты и поперечного сечения. Силосы сооружают из монолитного или сборного железобетона. Силосы бывают цилиндрические и прямоугольные. Емкость 150-600 т. Емкость элеваторов колеблется от 25-140 тыс. т и более, в зависимости от их  целевого назначения и места постройки.

Схема движения зерна на элеваторе: зерновая масса из вагонов, судов поступает в приемную яму, расположенную ниже уровня земли под башней элеватора, откуда нориями (170-350 т/час) зерно поднимается в верхнюю часть элеватора, попадает на автоматические весы, затем самотеком на зерноочистительные машины, после на сушку. Очищенная и просушенная зерновая масса снова доставляется на верхние этажи башни и распределительными устройствами направляется на транспортеры, оттуда в силос. выпуск из силоса происходит самотеком (после открытия задвижки), попадает на подсилосный транспортер и оттуда грузится в вагоны, суда и т.д. Имеют централизованную систему управления.

Металлические емкости. Из стали, алюминия, сборные или цельносваренные. Делают цилиндрическими или прямоугольными. Емкость отдельных бункеров от десятков до сотен кубических метров на 15-30-200 т и до 30 тыс. т.

Бункера имеют средства загрузки или выгрузки зерна, установки для аэрации и активного вентилирования. Бункера хорошо защищают зерновую массу от увлажнения, доступа вредителей. Имеют и недостатки. При резких перепадах температур под действием окружающего воздуха и солнечной радиации создаются температурные градиенты, приводящие к явлению термовлагопроводности и образованию конденсационной влаги. Это способствует развитию грибной флоры. Поэтому в бункера загружают только сухую зерновую массу.

Организация технологического процесса в складском хозяйстве.

Технология организации работ в зернохранилище должна соответствовать конкретным задачам, которые выполняет данный объект. Главным образом следует учитывать два вида задач, влияющих на оборудование и размещение объектов хранения:

1) приемка убранного зерна, его обработка до достижения параметров, требуемых стандартом, хранение до поставки потребителю (закупка, ХПП и т.д.);

2) приемка зерна, поступающего из других регионов его производства, хранение до поставки потребителю, подработка при пониженном качестве до стандарта.

Технологический процесс представлен схемой.

Предварительная очистка – цель: отделение от зерна примесей, чтобы в дальнейшем не возникало трудностей (уплотнение зерновой массы, которые не может ликвидировать даже активное вентилирование и как следствие очаги самосогревания), а также при загрузке неочищенного зерна имеет место опасность возникновения пожаров. Крупные зеленые примеси приводят к потерям тепла при сушке, неблагоприятно влияют на энергетический баланс.

Вторичная очистка – цель: заключается в том, что отделить от зерна возникшие при его транспортировке продукты истирания, а также пыль, появляющуюся в процессе сушки, отсеять еще имеющиеся фракции примесей и благодаря эффекту дополнительного охлаждения привести зерно в стойкое для хранения состояние. Если такой очистки не производить, то при последующем длительном хранении могут произойти самосортирование и неравномерная концентрация примесей внутри зерна. А это, в свою очередь, является причиной самосогревания. Оборудование для вторичной очистки применяется после завершения сушки. Его производительность должна быть примерно в 2 раза выше номинальной производительности сушилки.

Обработка (подработка) – при этом из очищенного, пригодного для хранения зерна получают высококачественную партию зерна, соответствующую цели его использования. Благодаря этому процессу повышается доля высоконатурного зерна, снижается количество отходов при очистке и удаляются еще имеющиеся в незначительном количестве примеси.

При очистке зерна в технологии используют такие операции, как фильтрование, воздушное сепарирование, классификация и сортировка.

Предварительное консервирование – вынужденный процесс, которому подвергается зерно после предварительной очистки, если сушильные установки не обеспечивают непрерывность процесса из-за недостаточной производительности.

Консервирование проводят методами, о которых уже говорилось (химическое, метабисульфит, низкомолекулярные карбоновые кислоты, облучение и т.п.).

 

 

Технологический процесс в хранилище

 

 

 

 

 

 


Предварительное

консервирование

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обработка

при необходимости

Отбор проб

 

Определение массы

 

Приемка

 

Предварительная

очистка

 

Сушка

 

Вторичная

очистка

 

Определение массы

 

Длительное

хранение

 

Выдача зерна

 

Определение

массы

 

Отбор пробы

 

 

 

 

 

 

Цель: отделение

от зерна примесей

 

Отходы

 

 

 

 

Отходы

 

 

 

 

 

 

Отходы

 

 

 

Принципы сушки.

Надежность режима хранения сухих зерновых масс привела к широкому распространению в мировой практике и в нашей стране различных методов сушки зерна для снижения его влажности перед закладкой на хранение. Сушку зерна как технологический прием применяют почти на всех ХПП и в хозяйствах. Особое значение имеет сушка в районах с влажным климатом и коротким летом, где время уборки часто совпадает с периодом дождей (Нечерноземная зона, Сибирь). На юге с повышенной влажностью убирают семена кукурузы, риса, подсолнечника, сорго, клещевины, иногда бобовые.

Все способы сушки, распространенные в наше время, основаны на сорбционных свойствах зерна. Влагу из зерна удаляют, создавая условия, способствующие возникновению процесса десорбции.

Применяют три принципа обезвоживания зерна – это тепловая (в т.ч. и вакуумная), сорбционная (контактная) сушки и механическое обезвоживание (отжимка, центрифугирование). Для сушки зерна чаще всего используют тепловую сушку, реже – сорбционную, а механическую применяют только в моечных машинах на мукомольных заводах.

Тепловая сушка связана с обязательным превращением жидкости в пар, на что расходуется тепловая энергия. При сорбционной сушке влага из зерна может удаляться как в парообразном, так и в жидком состояниях, причем этот процесс не связан с необходимостью дополнительного подвода теплоты.

Зерно термочувствительно, на него могут отрицательно влиять как повышенные, так и пониженные температуры. Термоустойчивость зерна характеризуется соответственно максимальной и минимальной температурами и длительностью воздействия, при которых не наблюдается ухудшение показателей качества зерна (количества и качества клейковины, химического состава, всхожести и т.д.).

Химическое консервирование зерна.

Направленное воздействие на зерновую массу или ее отдельные компоненты различных химических веществ, приводящее ее в состояние абиоза или анабиоза, называется химическим консервированием. Прием имеет свою историю. Начало его применения на научных основах относится к эре создания микробиологии. Еще Р. Кох, использовав 0,08 концентрацию сернистого  ангидрида в воздухе, установил, что все неспоровые бактерии, имеющиеся на зерне, погибают в течение 2-х минут. Интерес к проблеме химического консервирования проявляется во многих странах. В США, Франции, ФРГ, Канаде и России за последние годы опробовано более 100 препаратов. В результате проведенных исследований найдено много ингибиторов плесневых грибов, оказывающих сильное влияние даже в малых концентрациях. особенно эффективными оказались тиомочевина и 8-оксихинолинсульфат. Но оказалось, что ингибирующее действие проявляется не только в отношении плесневых грибов, но в той или иной мере на качество зерна (запахи, потемнение муки, привкус и т.д.). Только в 70-е годы были испытаны препараты насыщенных карбоновых кислот (муравьиной, уксусной, пропионовой и масляной), оказавшиеся хорошими и приемлемыми для практики ингибиторами плесневых грибов.

В настоящее время химическое консервирование может быть использовано в следующих направлениях:

1. При длительном хранении зерновых масс с низкой влажностью. Введение консервантов в сухое и средней сухости зерно в порядке профилактики позволяет хранить в герметичных хранилищах несколько лет без перемещения с полной гарантией от развития насекомых и микроорганизмов. Для этого используют препарат 242.

2. При хранении зерновых масс с повышенной влажностью – цель химикатов – подавление обильной микрофлоры на влажном зерне. Целесообразно для кормового зерна, когда нет возможности довести зерно до сухого состояния.

Для продовольственного зерна приемлемые консерванты еще находятся в стадии изучения (карбоновые кислоты, аммиак, озон, углеаммонийные соли и др.).

Для кормового зерна введение порошкообразного пиросульфита (метабисульфита) натрия в количества 1-1,2 % от массы зерна предотвращает и даже прекращает процесс самосогревания. В процессах хранения пиросульфит полностью разрушается. образуя некоторое количество безвредных для животных продуктов распада – глауберова соль. Консервирующее действие длится 30-35 дней. Далее снова вводится препарат в количестве 0,5-0,8 %.

За рубежом широкое распространение получило использование карбоновых кислот (пропановой или этанкарбоновой). Кислота является сильным ингибитором плесневых грибов. На ее основе производят препараты в Англии и ФРГ Пропкорн и Люпрозил. В зависимости от влажности расход препаратов 0,56-1,5 % от массы партии (влажность 16-30 %). Применяется в жидком виде путем опрыскивания. Хранится в течение года.

В России также применяются эти кислоты (муравьиная, уксусная, пропионовая) и их смеси.

3. При развитии процесса самосогревания (для его подавления).

Препарат должен подавить жизнедеятельность микрофлоры, насекомых и самого зерна.

Эффективен препарат 242.

Для кормового – пиросульфит Na.

Для семенного материала, имеющего кондиционную влажность, наибольший эффект дает заблаговременное протравливание.

Лучевая стерилизация.

Сравнительно новым направлением в разработке способов консервирования зерновой массы является применение различных излучений, т.е. лучевой или холодной стерилизации.

Установлено, что инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма-лучи действуют на микрофлору зерновой массы, насекомых и клещей, а также на жизнеспособность зерна.

Эффективность стерилизации зависит от рода муки, дозы облучения и состояния зерновой массы. Наибольшим стерилизационным эффектом обладают b- и g-лучи.

Отмечено, что с увеличением дозы облучения снижается интенсивность дыхания зерна и зародыша. При дозе 2,5 млн. р. интенсивность дыхания сухого зерна  кукурузы уменьшилась в 2,9 раза, влажного – в 4 раза. Интенсивность дыхания зародышей сократилась в  15-18 раз.

Излучением угнетают деятельность насекомых и клещей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МЕРОПРИЯТИЯ,  ПОВЫШАЮЩИЕ  УСТОЙЧИВОСТЬ

ЗЕРНОВЫХ  МАСС  ПРИ  ХРАНЕНИИ

 

Активное вентилирование.

Оборудование для активного вентилирования. Для вентилирования зерна в складах, на площадках, под навесом и в силосах элеваторов применяют различные конструкции установок. Их классифицируют на: стационарные, напольно-переносные (передвижные) и передвижные трубные.

Ко всем этим установкам предъявляют следующие основные требования:

1) возможно меньшая энергоемкость (расход электроэнергии на единицу объема перемещаемого воздуха);

2) обеспечение возможно большей равномерности распределения воздуха по обрабатываемой зерновой насыпи;

3) универсальность установок, т.е. пригодность их для вентилирования зерна для всех культур нагнетанием и отсасыванием воздуха, а также механизация выгрузки зерна;

4) возможно большая механизация и автоматизация процесса вентилирования;

5) мобильность, простота, удобство и надежность конструкций в эксплуатации, высокая технологическая и экономическая эффективность.

1. Стационарные установки.

СВУ-1, СВУ-2, СВУ-3, УСВУ-62 и аэрожелоба.

СВУ-1 – состоит из каналов-воздуховодов, устроенных в полу склада и накрытых сверху сплошными деревянными щитами. Магистральные каналы имеют постоянную ширину 0,4 м и переменную глубину 0,5-0,07 м. Каждые 2 канала попарно объединены патрубком, выходящим за пределы склада. Одну пару каналов называют секцией. Типовой склад на 3200 т оборудуют десятью секциями. для вентилирования снаружи склада к переходному патрубку подсоединяют вентилятор.  Воздух,  нагнетаемый  в  магистральные  каналы,  через  щели  входит  в  зерновую  насыпь,  пронизывая  и  охлаждая  ее  и  подсушивая зерно.

СВУ-2 – видоизмененная конструкция установки СВУ-1, в которой каналы-воздуховоды укорочены в 2 раза, они расположены симметрично по обе стороны от продольной оси склада, не доходя до нее 0,5 м.

Установки СВУ-63 и УСВУ-62 предназначены для вентилирования зерна различных культур для снижения температуры при влажности зерна до 26 %, а также сушки в насыпи теплым воздухом при влажности зерна до 30 %.

Каналы обеспечивают пропуск большого количества воздуха и равномерное его распределение по всей площади пола склада. Благодаря этому на этих установках можно вентилировать в 1,5-2 раза больше зерна.

Аэрожелоба. Эти установки, предназначенные для механизированной выгрузки зерна из складов, могут быть использованы и для активного вентилирования.

Аэрожелоб состоит из переходного патрубка (дифузора), двухсекционного канала и воронки.

Каналы делают бетонированными, шириной 0,22 м и глубиной 0,5 м около стен склада и 0,1 м у выпускной воронки. Аэрожелоба хорошо транспортируют зерновую массу с влажностью до 15,5 %. Снижение сыпучести отражается на ее способности к перемещению. С изменением влажности меняют и предельную высоту насыпи. Так, при влажности 14 % для риса высота будет 5 м, для пшеницы и подсолнечника 5,5 м. С увеличением влажности до 16 % насыпь для риса соответственно должна быть до 3,6 м, пшеницы 4,7 м.

2. Передвижные трубные установки. Основной частью установок этого типа являются погруженные в зерновую массу трубы, через которые нагнетают или отсасывают воздух. Извлекают их оттуда электровибромолотом.

На каждую трубу в установке ПВУ-1 надевают отдельный вентилятор с электродвигателем.

Успех применения этих установок зависит от схемы расположения труб и расстояния между ними в зерновой массе, ее состояния и высоты насыпи.

Недостаток – большая энергоемкость, превышающая в 2-3 раза расход стационарных. В масштабах работы хлебоприемных предприятий они оказались малопроизводительными и требуют больших затрат труда.

3. Напольно-переносные установки. Такие установки  были созданы для использования их уже в построенных хранилищах, не оборудованных специальными установками для активного вентилирования.

Основой установок также являются каналы-воздуховоды в виде щитов и решеток, укладываемые на пол склада и при помощи патрубков соединяемые с передвижным вентиляционным каналом. Наиболее распространены каналы из дерева.

Напольно-переносные установки часто применяют для вентилирования зерна на площадках.

Передвигая конвейеры вокруг площадки, на которой смонтированы установки, можно ее загрузить, не перемещая  механизмы.

Недостатком установок является их громоздкость в сборке и быстрое изнашивание деревянных частей.

К недостаткам технологического порядка следует отнести систему использования воздуха этими установками. Для вентилирования используют не наружный воздух атмосферы, а воздух, находящийся в складе. В результате в складе всегда создается свой климат, снижающий технологическую эффективность (повышается температура воздуха, его влажность).

Применяют трубные установки для ликвидации самосогревания зерновых масс в бунтах или на площадках (особенно гнездового), в сельском хозяйстве при хранении семян в закромах вместимостью 5-10 т; в складах, не оборудованных стационарными установками.

К трубным относят и телескопические вентиляционные установки ТВУ-2. Применяются для вентилирования зерна на площадках, под навесами и на токах, а также в складах.

Установка ТВУ-2  представляет собой пятизвенную трубу телескопического типа. Звенья трубы – полые стальные цилиндры со стенками толщиной 2 мм. У первого звена стенки сплошные, а у остальных четырех – перфорированные, с круглыми отверстиями диаметром 3 мм. К первому звену приварены салазки, на которых трубу в собранном виде перевозят на автомобиле.

Через всю трубу проходит стальной трос длиной 12 м и диаметром 9,9 мм. Один конец закреплен фиксаторами за последнее звено, а другой заканчивается петлей и выходит за пределы первого звена.

На току установки расставляют попарно одну против другой и растягивают каждую во всю длину. Длина в растянутом виде 9,86 м. Расстояние между трубами зависит от влажности зерна и высоты насыпи (при влажности 14 % высота насыпи 1,5 м, расстояние 8,0 м; при влажности 20 % и высоте 5,0 м – расстояние 2,5 м). К наружному концу присоединяют вентилятор, мощностью 12 тыс. м3/ч воздуха (на 100––150 т зерна).

Установки для вентилирования зерна в силосах элеваторов. В настоящее время применяют три различные установки:

1) с горизонтальным продуванием зерновой массы;

2) с послойно-вертикальным продуванием;

3) с вертикальным продуванием всей зерновой массы одновременно.

Первая группа установок состоит из системы нагнетательных и отсасывающих воздуховодов, установленных один против другого (или по углам) внутри силоса по всей его высоте.

При послойно-вертикальном продувании (вторая группа) зерновые массы вентилируют по более крупным зонам.

В установках третьей группы воздух в зерновую массу подают через 4 воздуховода, установленных в нижней части силоса. Отработанный воздух  выходит из силоса через верхний загрузочный люк.

В сельском хозяйстве активное вентилирование проводят в установках типа вентилируемый бункер, представляющих собой цилиндрические или прямоугольные сооружения высотой 4-8 м. Наиболее распространены бункера вместимостью 18-25-50 т. Воздух нагнетают через канал, поставленный в центре бункера по всей его высоте. Отработанный воздух выходит через наружные перфорированные стены бункера.

В настоящее время особое значение приобретает применение искусственного холода для вентилирования в силосах. Опыт показал, что созревание зерна риса с лучшими технологическими качествами обеспечивается его своевременным охлаждением сразу же после уборки до пониженных положительных температур. На предприятиях края работают установки с использованием хладагента фреона «Зерно 500» (500 т в сутки).

Очистка зерна от примесей.

Принципы очистки.

Зерно, поступающее на ХПП, содержит некоторое количество семян сорных растений, зерен других культур, органических и минеральных примесей, а также поврежденные, дефектные и мелкие зерна основной культуры. Примеси снижают качество зерна, поэтому цель очистки:

1) обеспечить требуемое качество зерна (следовательно, муки и крупы);

2) повысить семенные свойства зерна;

3) улучшить условия хранения зерна;

4) освободить транспортные средства от перевозки части сора и, следовательно, снизить стоимость транспортирования зерна;

5) снизить зараженность амбарными вредителями;

6) создать более благоприятные условия для сушки.

Очищенное зерно сортируют – разделяют на фракции, главным образом по размерам. Однородную партию легче перерабатывать в муку и крупу. Сортирование семенного зерна позволяет сформировать для посева однородную, выравненную партию, обеспечив дружные всходы.

Очистку считают эффективной, если содержание сорной примеси после нее  составляет  не  более  2 %,  зерновой  –  не  более  5 %  и  вредной  примеси – 0,2 %.

Очистка и сортирование зерновой примеси основаны на различии  физико-механических свойств зерна и примесей.

Используя это различие, зерно очищают:

1) по аэродинамическим свойствам – в аспираторах, аспирационных колонках, пневмосепараторах и пневмосепарирующих каналах;

2) по ширине и толщине – в зерноочистительных сепараторах, сортировочных и калибровочных машинах;

3) по длине – в цилиндрических и дисковых триерах;

4) по плотности – на пневмосортировальных столах, в камнеотделительных машинах;

5) по форме и состоянию поверхности – в спиральных и ленточных наклонных сепараторах;

6) по металломагнитным свойствам – в сепараторах с постоянными  магнитами и электросепараторах.

Таким образом, очистка от примесей существенно влияет на стабильность качества хранящейся массы, повышает исходное качество помольных партий, выделяет ценные зерновые отходы, пригодные для комбикормовой промышленности, сокращает потери от распыла и травмирования, снижает издержки на обработку, хранение и перевозки.

Для своевременной очистки в сельском хозяйстве используют зерноочистительные агрегаты производительностью 20 и 40 т/ч (по продовольственному зерну).

В комплект агрегата входят: автомобилепогрузчик, блок из трех бункеров с перегородками, две зерноочистительные машины, 2 триерных блока, пульт управления, комплект зерно- и воздухопроводов.

Основная технологическая схема включает склад, операции: выгрузка зерна в приемную яму, подъем его норией с последующей подачей самотеком в зерноочистительную воздушно-ситовую машину, перемещение очищенного зерна транспортером на триерный блок и после триеров – в бункер для очищенного зерна.

В зерноочистительной машине воздушным потоком отделяются легкие примеси, на ситах ворох разделяется на 3 фракции: очищенное зерно, кормовое и зерноотходы.

Агрегат ЗАВ-20 устанавливают на токах с поступлением до 5-6 тыс. т зерна, одновременно обрабатывает ворох только одной культуры.

ЗАВ-40 – производительность 40 т/ч, семян – 15 т/ч. Обрабатывает зерновой ворох многих  культур и доводит до требований базисных кондиций. За сезон на агрегате обрабатывают до 8-10 тыс. т зерна.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТАВКИ

 

В таре хранят семена эфиромасличных культур (кориандр, фенхель, тмин), семена малосемянных культур (мак, табак и др.). Обязательно калиброванные и протравленные семена кукурузы, обработанные на заводах.

 

 

Кроме рассмотренных способов существует хранение зерновых масс в бунтах. Под бунтами понимают партии зерна, уложенные по определенным правилам вне хранилищ, т.е. под открытым небом, в насыпи и в таре (что значительно реже).

Бунтовое хранение в насыпях распространено, кроме России и стран СНГ, в США, Канаде и других странах.

При хранении зерна в бунтах насыпям придается форма конуса, пирамиды, усеченной пирамиды, трехгранной призмы (одна из граней которой является нижней частью бунта) или другой конфигурации, дающей возможность легче укрыть бунт и обеспечить наибольший сток атмосферных осадков. В России бунты преимущественно устраивают удлиненной формы, в США – конусообразной.

Доступность зерновых масс, хранящихся в бунтах, воздействию атмосферных условий делает их неустойчивыми при хранении, особенно осенью. При хранении в бунтах трудно наблюдать за состоянием зерновых масс во внутренних его частях, поэтому самосогревание и развитие вредителей часто не могут быть своевременно обнаружены. Вместе с тем зерно в бунтах легко загрязняется и портится, и в некоторых случаях не исключается его истребление птицами и грызунами.

Создание синтетических волокон и пленочных полимерных материалов несколько упростило проблему укрытия и в некоторой степени защиты бунтов от неблагоприятных воздействий окружающей среды. Так, в США для зерновых масс с низкой влажностью нашли применение армированные   капроном пленки толщиной  2-4 см, обработанные препаратами, отпугивающими крыс и губительными для насекомых. Пленки подстилают под основание бунта и натягивают на легкий каркас из алюминия, уложенный по поверхности бунта. Размеры  каркасов и укрытий разные от малых (25 т) до больших (25 тыс. т).

В бунтах допускается хранение зерна только продовольственного и кормового назначения. Семенное зерно следует убирать сразу же в хранилище.

Для хранения в бунтах следует учитывать следующие положения: правильный выбор площадки и ее подготовки, подготовку зерновых масс к укладке в бунт, способ укрытия бунтов.

Площадка должна быть на ровном месте так, чтобы на ней не задерживалась поверхностная вода. Она должна быть удобной для подъездов автомобилей, доставки транспортных механизмов, зерноочистительных машин, установок для активного вентилирования. Площадку асфальтируют, либо утрамбовывают грунт и делают настил из дерева, сухих соломенных матов или выстилают пленками. В условиях сухой осени удаляют задерненный грунт и плотно укатывают. Площадку располагают так, чтобы господствующие ветры были направлены в торец бунта.

Подготовку зерновых масс осуществляют следующим образом: независимо от состояния по влажности зерно охлаждают до 8 °С и ниже. Охлаждение ведут, пропуская зерновые массы через зерноочистительные машины, триеры, применяя активное вентилирование.

Часто в районах, где формируют бунты, колебания температур в дневное и ночное время достаточно значительны. Ночью бывают пониженные температуры, доходящие до заморозков. Поэтому бунты рекомендуется формировать в ночное время, после охлаждения. В бунт загружается одинаковая по влажности и примесям зерновая масса.

Бунт содержат как в открытом, так и в закрытом состоянии. В укрытых бунтах зерно защищено от подмочки атмосферными осадками, уничтожения птицами, от рассеивания сильным ветром. В качестве укрытий используют брезенты, соломенные маты, солому. Укрытия прикрепляют так, чтобы их не срывал ветер, и был обеспечен сток воды ниже основания бунта.

Укрывать целесообразно только бунты с охлажденным зерном. Бунт из зерна с повышенной влажностью и неохлажденный укрывать нельзя: может возникнуть самосогревание.

Хранение в бунтах – вынужденное мероприятие, в большинстве своем приводящее к значительным потерям в массе и качестве. А хранение с применением современных материалов для укрытия и организации бунта достаточно дорого.

 

 

 

 

 

 

 

 

Наверх страницы

Внимание! Не забудьте ознакомиться с остальными документами данного пользователя!

Соседние файлы в текущем каталоге:

На сайте уже 21970 файлов общим размером 9.9 ГБ.

Наш сайт представляет собой Сервис, где студенты самых различных специальностей могут делиться своей учебой. Для удобства организован онлайн просмотр содержимого самых разных форматов файлов с возможностью их скачивания. У нас можно найти курсовые и лабораторные работы, дипломные работы и диссертации, лекции и шпаргалки, учебники, чертежи, инструкции, пособия и методички - можно найти любые учебные материалы. Наш полезный сервис предназначен прежде всего для помощи студентам в учёбе, ведь разобраться с любым предметом всегда быстрее когда можно посмотреть примеры, ознакомится более углубленно по той или иной теме. Все материалы на сайте представлены для ознакомления и загружены самими пользователями. Учитесь с нами, учитесь на пятерки и становитесь самыми грамотными специалистами своей профессии.

Не нашли нужный документ? Воспользуйтесь поиском по содержимому всех файлов сайта:



Каждый день, проснувшись по утру, заходи на obmendoc.ru

Товарищ, не ленись - делись файлами и новому учись!

Яндекс.Метрика