Самовозгорание зерна при хранении

Обновлено: 26.07.2024

Горение зерна – повышение температуры бурта зерна в результате повышенной влажности и активной деятельности микроорганизмов.

Зерно является живым организмом, поглощающим кислород. В связи с этим, в зерне протекают окислительные процессы, результатом которых становится выделение углекислого газа и воды, которое сопровождается повышением температуры. И чем она выше, тем интенсивнее проходят окислительные процессы.

Проблема в том, на зерне всегда присутствуют микроорганизмы, стадия развития которых напрямую зависит от окружающих условий. Если температурный режим и влажность зерна возрастает, это дает толчок к активному развитию паразитирующих организмов, питающихся питательными веществами зерновки. Сама зерновка расходует запас питательных веществ очень экономично, порядка 0,1 – 0,3 процента, что дает возможность сохранить необходимые вещества для прорастания.

Жизнедеятельность микроорганизмов, как и любых живых существ, также протекает с выделением тепла, углекислого газа и воды. В очаге самосогревания нагретый воздух содержит водные пары, которые, соприкасаясь с холодным зерном, оседают в виде конденсата и запускают процессы жизнедеятельности микроорганизмов. А присовокупление продуктов жизнедеятельности микроорганизмов к самосогреванию зерна в значительной степени ускоряет все процессы.

Порядка 90% от всей затраченной микроорганизмами энергии приходится на дыхательные процессы, и только 10 % на питание и размножение. Это свидетельствует о том, что для поддержания жизни микроорганизмам нужен водный конденсат.

До определенного момента нагревание зерновой массы остается обратимым процессом. То есть, есть возможность снизить температуру зерна, сохранив его качественные характеристики. Однако процессы самосогревания могут достигнуть точки невозврата, после чего температура будет нарастать с высокой скоростью. Именно поэтому важно вовремя вмешаться в процесс самосогревания и остановить его на начальных стадиях, пока зерно не пришло в полную негодность. При этом, стоит отметить, что температурный режим окружающей среды не оказывает на самосогревание никакого влияния. В практике были случаи порчи зерновых запасов при температуре окружающей среды -40°С.

При повышении температуры зерна размножение микроорганизмов происходит по нарастающей. По мере роста температуры зерна, микроорганизмы, отличающиеся низкой термостойкостью, не способны продолжать жизнедеятельность, поэтому их место занимают микроорганизмы с высокими показателями термостойкости. Например, полевые грибы, погибая уступают место грибам хранения. Отследить диаграмму смены популяций микроорганизмов и стадию горения зерна ученым удалось благодаря контролю уровня углекислого газа.

Так как микроорганизмы способны потреблять питательные вещества только в жидком состоянии, важную роль в запуске процессов самосогревания зерна играет наличие свободной влаги. Температура и влажность одинаково важны для жизнедеятельности как микроорганизмов, так и самого зерна. Кроме того, теплая и влажная среда представляет собой идеальные условия для развития плесневых грибов, которые проникая в эндосперм и ткани зародыша отравляют его токсичными выделениями. Отравленное зерно погибает, тем самым прекращая участие в процессе согревания. Однако такие зерна не пригодны и для возделывания или переработки.

Основная роль в порче зерна принадлежит микроорганизмам, которые доводят температуру до предела. Если в процессе самосогревания температура зерновой массы составляет больше 35°С, резко снижается всхожесть. По мнению биологов утрата всхожести связана с денатурации белка, входящего в состав зародыша.

По мере увеличения температуры в процессе самосогревания, дыхательные процессы зерна затухают, тогда как жизнедеятельность микроорганизмов напротив возрастает. При этом наиболее активно в прессы самосогревания включаются микроорганизмы, обитающие на сорных примесях, где их содержится в несколько раз больше, чем на самом зерне.

Особого внимания заслуживают процессы самосогревания семян масличных культур. Например, у подсолнечника энергия дыхания значительно выше, чем у других культурных растений. При этом большое влияние на данный показатель оказывает масличность. При снижении масличности всего на 10 % (например, с 50 до 40%) интенсивность дыхания снижается почти в четыре раза. Следующими по количеству энергии, затрачиваемой на дыхание в порядке убывания: семена кукурузы, зерна овса и ржи, затем зерна пшеницы. Замыкают список гречневые семена и семена бобовых культур.

Температурный максимум самосогревания, характерный для зерновых культур, составляет порядка 80-90°С. При такой температуре погибает не только зерно, но и самые термостойкие микроорганизмы, паразитирующие на нем. У подсолнечника процесс самосогревания делится на две фазы:

биологическая. Длится до температуры 50-55°С;
химическая. Начинается после температурного предела в 55°С и продолжается после прекращения жизнедеятельности термостойких микроорганизмов до полной порчи зерна.

Химическое самосогревание подсолнечника представляет собой процесс гидролиза масла, который является причиной повышения температуры до 200-300°С. В стадии химического самосогревания зерновая масса подсолнечника может произвольно воспламеняться. В то же время гидролиз и воспламенение приводят к образованию газа, имеющего в составе углеводород, и, как следствие, к взрыву. Иногда взрывы случаются в хранилищах, однако чаще всего это происходит в сушках, где радикалы, образующиеся в топках генераторов могут проскакивать в сушильную камеру с нагретым газом.

Учитывая все выше сказанное, можно говорить о том, что:

зерно, помещенное в хранилище, способно долгое время сохранять температуру, которую оно имело в момент загрузки;
если зерновая масса подвергалась нагреву, перед загрузкой в хранилище ее необходимо охладить;
лучше всего удерживает низкую температуру зерно, прошедшее процедуру охлаждения сухим воздухом.

Что касается влажности зерна, можно сделать следующий вывод: зерновую массу трудно просушить, но легко увлажнить, так как зерно легко впитывает влагу из окружающей среды. К примеру, зерновая масса, вентилирование которой производится при влажности воздуха выше 70%, будет содержать процент влажности, превышающий допустимые нормы. Эта особенность характерна для семян культур с высоким содержанием белка, так как именно он обладает высокой впитывающей способностью.

Снижение процента порчи зерна от самосогревания является важной задачей агротехнической отрасли. В частности, понизить потери можно за счет совершенствования технической базы и снижения процента травмированных зерен (потерявших целостность в процессе уборки), наличие которых повышает вероятность начала процесса самосогревания.

Чем опасно повышение температуры зерна, как его выявить и как избежать? В этой статье расскажем о видах самосогревания зерна и способах борьбы с ним.

Самосогревание зерна – это увеличение температуры зерновой массы, связанное с дыханием зерна. Так называют окислительные процессы в зерновой массе, в ходе которых выделяется тепло. При высоких температуре и влажности дыхание зерна усиливается.

Из-за низкой теплопроводности зерна тепло выделяется интенсивно, а отдача в окружающую среду происходит медленно. В итоге зерно начинает нагреваться. В процессе дыхания в массе уменьшается сухое вещество, внутри зерна и в межзерновом пространстве увеличивается влажность. В помещении, где находится зерно, становится больше углекислого газа. Всё это способствует ещё большему увеличению температуры.

Повышение температуры ускоряет и усиливает все физиологические процессы, и самосогревание происходит с нарастающим темпом. За два-четыре дня культура может нагреться до 60-80 °С. Этот процесс не может закончиться сам по себе, и, если не принимать никаких мер, продукция лишится продовольственных, посевных и других ключевых свойств.

В масличных культурах горение ещё опаснее, оно может вызвать гидролиз масел, который быстро разогревает семена до 200-300 °С и может привести к взрыву. Особенно часто такое происходит в шахтных зерносушилках . Дыхание подсолнечника намного интенсивнее, чем у других культур.

Стадии самосогревания зерна

Первая стадия : температура поднимается до 30 °С. Зерно обесцвечивается и приобретает сладкий привкус. Его ещё можно употреблять в пищу, поэтому продукт смешивают с остальной, нормальной массой.

Вторая стадия : температура поднимается до 40-50 °С. Одновременно с этим в составе зерен увеличивается количество аммиака, повышается кислотность, при этом клейковины становится меньше. Зерно становится тёмным, практически чёрным, иногда появляется плесень. Оно уже не подходит для употребления в пищу.

Самосогревание зерна – рост температуры зерновой массы в результате протекающих в ней физиологических процессов и низкой теплопроводности. Процесс может наблюдаться при транспортировке зерноматериала на судах и в вагонах, при хранении в зернохранилищах и на токах.

Важно! Самосогревание зерна при хранении или перевозке не может закончиться самопроизвольно. При отсутствии срочных мер борьбы продукт целиком лишится технических, фуражных, продовольственных и посевных свойств. Процесс протекает достаточно быстро: до температуры в 55-60 0 С масса может нагреться уже спустя двое-четверо суток.

Виды самосогревания

Различают следующие виды самосогревания зерна:

Гнездовое

Процесс начинается в определенной части массы зерна в результате:

скопления насекомых в одной зоне насыпи;
образования областей с повышенным объемом пыли и примесей (возможно при засыпке различных по содержанию примесей масс в одно целое);
засыпки в одно хранилище зерноматериалов с разным уровнем влажности;
увлажнения определенной зоны продукции, например, из-за некачественной гидроизоляции стен зернохранилища.

Эти причины наиболее распространенные, но не единственные.

Послойное (подвиды: вертикально-пластовое, верховое)

Появляется при хранении зерна в буртах, хранилищах, силосах. Самосогревание происходит в вертикальном или горизонтальном пласте насыпи.

Верховое

Чаще всего процесс начинается ранней весной или поздней осенью (в периоды с максимальными перепадами температур внешней среды и самого зерна). Протекает в верхнем слое массы.

Низовое

Развивается в нижнем слое, и, как правило, наблюдается при отгрузке только что собранной массы в помещения с холодными полами (осенью или летом).

Вертикально-пластовое

Самосогревание начинается в вертикальном слое-пласте, находящемся возле стены хранилища. Причина: некачественная гидроизоляция стены, ее нагрев или охлаждение (солнцем или холодным атмосферным воздухом).

Сплошное

самостоятельно: при хранении зерноматериала с большим объемом недозрелых зерен и примесей или при высокой влажности;
из-за неверного метода ликвидации пластового или гнездового самосогревания. Допустим, когда продукция из зоны самосогревания перемешивается с остальным зерном после обработки;
в результате отсутствия мер борьбы с пластовым или гнездовым самосогреванием.

Причины возникновения самосогревания

Можно выделить несколько факторов, которые способствуют началу самосогревания зерновой массы.

Исходное состояние

Состав микрофлоры, незаконченность процесса дозревания, физиологическая активность (активность ферментов), исходная температура и влажность – эти показатели, определяющие состояние массы зерна, могут провоцировать процесс нагрева. Партии, увлажняющиеся при хранении или поступающие в зернохранилища, например, во влажном состоянии или с большим количеством примесей, с огромной вероятностью столкнутся с самосогреванием.

Присутствие микроорганизмов

Аспергиллюсы, пенициллиумы, другие плесневелые грибки и микроорганизмы появляются при температуре от +15 0 С и влажности массы более 13%. Именно такие условия обычно наблюдаются в процессе хранения свежеубранной культуры.

Внешние условия

Не поддерживая в силосах и зернохранилищах здоровый микроклимат, предприятие провоцирует самосогревание материала, создавая благоприятные условия для появления плесени, увлажнения и гниения зерна.

Важность и меры борьбы с самосогреванием

При второй стадии самосогревания (температура +35-38 0 С) качество массы заметно снижается: образуется плесень, самые влажные зернышки темнеют, появляется запах солода, сыпучесть падает. Использовать продукт в продовольственных целях запрещено.

При третьей стадии (температура от +50 0 С) наблюдается полная утрата или существенное снижение сыпучести, появление затхлого, гнилостного запаха. Зерна имеют черный или коричнево-черный цвет. Продукция непригодна даже для кормовых целей.

Меры борьбы с самосогреванием

Мероприятия, нацеленные на борьбу с самосогреванием зерноматериала, делятся на профилактические и прекращающие процесс.

Профилактика

Используются такие меры, как:

Меры, прекращающие процесс

Способы борьбы с начавшимся самосогреванием выбирают после определения вида и границ самопроизвольного нагрева зерна. Необходимая информация добывается с помощью термощупов, размещаемых по всей высоте насыпи. Зерновые массы находятся под более тщательным наблюдением.

Хранение зерна не обходится без предварительной стадии просушки массы. Это особая технологическая операция, обеспечивающая в дальнейшем высокое качество продукта. Сохранить можно зерно без потери кондиционных свойств в сухом состоянии, при уровне влажности массы ниже критического значения в 14,5%.

Основной физиологический процесс, протекающий в зерновой массе во время хранения, дыхание. Происходит окисление органических веществ, в основном сахаров, дыхание при этом наполняет клетки зерна энергией. Уровень дыхания зависит от влажности, температуры и качества зерна, в том числе от активности микроорганизмов.

Наименьшая интенсивность дыхания при влажности в 14%, соответственно, чем ниже качество сырья, тем активнее процесс. В зерновой массе всегда есть неполноценные семена: проросшие, недозрелые, щуплые и травмированные. Преобладание таких семян повышает интенсивность дыхания зерновой массы и как результат, сырьё не устойчиво в хранении.

Замедлить физиологические процессы удаётся за счёт понижения температуры до нуля. В таких условиях масса будет храниться длительный период. Применяют промораживание зерновых культур с ограничениями по влажности, показатель не должен быть выше 20%, иначе заморозка губительна для злаковых. Высокая влажность зерновой массы влияет на темпы интенсивности дыхания при повышенных температурах. Когда температура массы достигает 50-55 °С, дыхание становится максимальным и затем резко падает. Запускается процесс гибели зерна, происходит денатурация белков, инактивация ферментов. Иначе процесс носит название - самосогревание зерна (горение зерна).

Горение зерна бывает нескольких видов: гнездовое, пластовое и сплошное

Гнездовое . Данный вид горения зерна начинается в любой части хранимого сырья. Источниками, вызывающими начало процесса, являются:

чрезмерное увлажнение участка вследствие проникновения влаги из-за неисправности крыши, гидроизоляции стен зернохранилища;
при нарушении технологии просушки зерновых культур, может быть засыпано в хранилище зерно различной влажности;
разнородная по содержанию примесей зерновая масса, что приводит к появлению участков с повышенным содержанием примесей,
микроорганизмов и пыли;
активность насекомых и клещей в одном месте массы.

Пластовое . Самосогревание происходит из-за перепада температуры зерновой массы, благодаря чему появляется конденсационная влага (явление термовлагопроводности) в верхнем, боковом или нижнем слоях. Подразделяют верховое, вертикально-пластовое и низовое горение зерна. Пласт греющего слоя располагается вертикально или горизонтально, в центре насыпи таких участков не наблюдается.

Причина: воздействие наружного воздуха, перепад температуры стен и полов зернохранилища.

Сплошное . Ранее этот вид рассматривался как запущенный процесс пластового и гнездового горения зерна. При сплошном самонагревании вся масса, исключая несколько участков на периферии, подвергается разрушительному процессу.

Причина: высокая влажность зерновых культур; повышенное содержание примесей, в т.ч. растений, недозревших семян.

Процесс начинает активно развиваться даже при кратковременном хранении сырого и тёплого влажного зерна.

Этот вопрос детально изучается в курсе физики и химии ср. школы и носит название экзотермической реакции, суть которой, заключается в том, что влажное зерно начинает интенсивно испарять влагу в хранилище, при этом само зерно начинает нагреваться (развивается плесень и амбарных вредители) . Если теплота семян не успевает отводиться, то происходит сначала самонагревание, а за тем самовозгорание. Длительность этого процесса зависит массы зерна, плотности упаковки его атомов и молекул, продолжительность процесса и т. д. Так для семян подсолнечника температура смозгорания лежит в пределах 250-300 гр. С, пшеницы - 150-200 гр. С, белая кукуруза - 300-350 гр. С.

Ну начнем с того что пшеница не способна к самовоспламенению, самосогревание у зерновых и масляничных происходит одинаково, при повышенной влажности и умеренной температуре зерно начинает дышать ( прямо как человек)))) ), выделяя со2 и воду, процесс идёт с выделением тепла, тепло + вода=инкубатор для бактерий жизнедеятельность которых так же влияет на повышение температуры, те чисто биологический процесс, для зерновых предел самосогревания 80-90градусов, при такой температуре гибнут даже самые термостойкие микроорганизмы, да и само зерно уже превратилось в глыбу черного го. на которое только ломом выбивать, все греться там уже больше нечему! все погибло! С масличными история совсем другая! У них самонагрев обусловлен не только биологическими процессами, но и химическими, уже при 50-55 градусах когда погибнут все бактерии, процесс самосогревания переходит уже в химическую фазу, начинается процесс гидролиза масла, температура подскакивает до 200-300 градусов и происходит самовоспламенение, также в процессе гидролиза масла выделяются горючие газы происходит взрыв, если интересно погуглите про Томыловский элеватор, наглядный пример того что будет если плевать на все нормы и правила. Ну вот вроде бы и все! Сорри если утомил всякими умными словечками!

Читайте также: