Виды самосогревания зерна при хранении

Обновлено: 07.09.2024

До закладки на хранение зерновую массу просушивают в обязательном порядке. Процесс сушки проходит быстрее при соответствующей температуре агента и культуры. Особо температуру повышать нельзя, так как зерно перегревается, что ухудшает его качество для технологических целей и для посева. Термоустойчивость зерновой массы зависит от степени зрелости, влажности, вида культуры и способа сушки. Потеря влаги при сушке должна происходить постепенно, не допускается удалять более 3-3,5% влаги за один приём. Зерно влажностью 17,5-18% просушивают в несколько этапов. За время перерыва между приёмами, влага из внутренней части зерновки перераспределяется к поверхности. Если не соблюдать технологию сушки зерна, поверхностный слой семян покрывается трещинами, что ухудшает сохранность массы и качество готовых изделий. К завершению сушки влажность массы должна быть не выше 14%.

При хранении зерна физиологические и физические процессы не останавливаются. Напротив, дыхание зерновой массы приводит к убыли сухого вещества, повышению гигроскопической влажности внутри зерна и относительной влажности в межзерновом пространстве, изменению состава воздуха (увеличивается СО₂), образованию высокой температуры. Пониженная теплопроводность хранимой массы способствует ещё большему поднятию температуры, что увеличивает интенсивность дыхания. Основные причины самосогревания зерна, приводящие к его гибели или порче, повышенная температура и влажность.

Процесс самосогревания зерновых масс подразделяют на две стадии.

Начальная . На начальном этапе интенсивного дыхания зерна, температура поднимается до 30 °С. Одновременно запускаются физические процессы, зерно обесцвечивается. В массе активируются ферменты, повышается доля моносахаридов, кислотное число жира и титры кислотности. У зерна появляется сладковатый вкус и солодовый запах. Зерно пригодно для пищевых целей, его смешивают с качественной массой.

Вторая стадия . Культура разогревается до 40-50 °С. С поднятием температуры повышается содержание аммиака, кислотности, содержание клейковины падает. Поверхность зерна становится темной, вплоть до сплошного почернения, порой образуется плесень. Ферменты плесени и собственные ферменты зерна взаимодействуют и разрушают углеводы и белки. К самосогреванию верхнего слоя (до 0,7 м) приводит развитие плесени, а в нижних слоях – активность собственных ферментов под воздействием повышенных температур. В глубинных слоях недостаток кислорода блокирует развитие плесени. Зерно, прошедшее вторую стадию самосогревания, при выпечке приводит к получению некачественного плоского хлеба с трещинами. Такое зерно не годится на пищевые цели.

Наименьшая интенсивность дыхания зерна отмечается при пониженной влажности в 14%. С повышением уровня влажности до 15,5% интенсивность дыхания увеличивается в 1,5-2 раза, при 15,5-17%% в зависимости от вида культуры в 4-6 раз, у кукурузы возрастает в 16 раз. Влажность в 50% приводит к прорастанию зерна, дыхание массы становится наиболее интенсивным с выделением тепла, что заканчивается стремительным самосогреванием. Например, хранение пшеницы при уровне внутренней температуры 20-30 °С сопровождается увеличением интенсивности дыхания зерна втрое; при скачке влажности с 18% до 20% интенсивность повышается в 5 раз.

Влажность в 70% становится критической и губительной для массы. Развиваются плесневые грибы. Потери в такой массе увеличиваются в 30 раз в сравнении со здоровым зерном.

Поэтому в послеуборочный период необходимо постоянное наблюдение за температурой зерна и влажностью. Повышение температуры на 1-3 °С уже является показанием к активному вентилированию сухим воздухом.

Самосогреванием зерновой массы называется явление самопроизвольного повышения ее температуры вследствие протекающих в ней физиологических процессов и плохой теплопроводности. В зависимости от исходного состояния зерна и условий хранения в каком-либо участке насыпи температура поднимается до 55-65 о , в редких случаях – до 70-75 о С. Образующийся очаг самосогревания не остается локализованным. Тепло передается в соседние участки насыпи, что, в свою очередь, способствует активизации в них физиологических процессов и теплообразованию. Физиологической основой самосогревания является дыхание всех живых компонентов зерновой массы, приводящее к значительному выделению тепла. Физической основой самосогревания является плохая теплопроводность зерновой массы. Образование тепла в том или ином участке зерновой насыпи, превышающее отдачу его в окружающую среду, дает типичную картину самосогревания.

Образование и накопление тепла в зерновой массе происходит вследствие следующих причин: интенсивного дыхания зерна основной культуры, а также зерен и семян, входящих в состав примесей; активного развития микроорганизмов; интенсивной жизнедеятельности насекомых и клещей.

При далеко зашедшем процессе самосогревания (если не принять мер к ликвидации его очага) температура зерна повышается до 50 о С и выше, происходит интенсивное потемнение зерна, оно приобретает гнилостный запах. В процессе самосогревания активно идет гидролиз органических веществ, наблюдается тепловая денатурация белков, накапливается много аммиачного азота в зерновой массе. Процесс самосогревания завершается обугливанием зерна и полной потерей сыпучести зерновой массы, которая превращается в монолит, происходит полная потеря всех технологических качеств.

Радикальным средством борьбы с самосогреванием является активное вентилирование зерновой массы охлажденным воздухом, которое позволяет быстро и эффективно ликвидировать очаги самосогревания. Если же отсутствуют установки для активного вентилирования, необходимо принимать активные меры, позволяющие снизить температуру зерна. Это перебрасывание зерна зернопогрузчиками, пропуск через зерноочистительные воздушно-решетные машины, в результате чего зерно контактирует с атмосферным воздухом и охлаждается. Ручное перелопачивание зерна малоэффективно в борьбе с самосогреванием, наоборот, оно может привести к дальнейшему всплеску интенсивности физиологических процессов.

Процесс самосогревания подразделяется на три типа:

Гнездовое. Может возникнуть в любой части зерновой массы в результате одной из следующих причин: увлажнение какого-то участка зерновой массы при неисправности крыш или недостаточной гидроизоляции стен хранилищ; засыпки в одно хранилище зерна с разной влажностью, в результате чего создаются очаги повышенной влажности; образование зерновой массы участков с повышенным содержанием примесей и пыли в результате ссыпания вместе резко разнородного по содержанию примесей зерна; скопление насекомых и клещей на одном участке насыпи.

Пластовое. Греющийся слой возникает в насыпи зерна в виде горизонтального или вертикального пласта. Этот вид самосогревания возникает недалеко от поверхности насыпи или в слоях, близко находящихся от пола и стен хранилища. В зависимости от того, в каком участке насыпи образуется греющийся пласт, различают самосогревание верховое, низовое и вертикальное.

Верховое– наблюдается поздней осенью, если зерно своевременно недостаточно охладили; весеннее характерно для теплой ранней весны после зимы с большими морозами.

Низовое– наиболее опасный вид, так как тепло, образующееся в нижних участках насыпи, легко перемещается в лежащие выше слои, и вся зерновая масса за короткий период подвергается самосогреванию.

Вертикальное– чаще для зерновых масс, хранящихся в металлических бункерах, при увлажнении одной из стен.

Сплошное. Греется вся зерновая масса, кроме самых периферийных участков. Возникает сразу в зерновых массах с высокой влажностью, содержащих большое количество примесей.

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.

Виды самосогревания зерна

Выделяют гнездовое, послойное и сплошное самосогревание зерна.

Причинами гнездового самосогревания могут быть:

скопление насекомых в определённой зоне массы зерна;
неоднородность массы, появление области с большим объёмом пыли и примесей. Например, когда в одно место высыпаются массы с разным количеством примесей;
помещение в одно место зерна с разной влажностью;
намокание одной из частей зерновой массы. Например, если протекает крыша или стены недостаточно хорошо гидроизолированы.

Послойное самосогревание бывает вертикально-пластовым, низовым и верховым. Оно происходит в вертикальном или горизонтальном слое.

Самые распространенные случаи верхового самосогревания – периоды, когда температура окружающей среды склонна к перепадам.
Низовое самосогревание зерна чаще всего проявляется, когда тёплое зерно отгружают в хранилище с холодным полом.
Вертикально-пластовое повышение температуры происходит в слое, который расположен около стены хранилища. Это может произойти из-за плохой гидроизоляции, нагрева или охлаждения стены.

В случае сплошного самосогревания тепло начинает выделять вся масса зерна, исключая край насыпи. Оно может произойти в массе с большим количеством недозрелого материала, примесей, либо при высокой влажности.

Сплошное самосогревание может начать развиваться, если неправильно бороться с повышением температуры другого типа (пластовым или гнездовым). В таком случае нагретое зерно может смешаться с другой частью массы, и горение распространится по всему зерну. Кроме того, если не применять никаких мер по устранению пластового либо гнездового самосогревания, оно может спровоцировать сплошное.

Как выявить самосогревание зерна

Чтобы своевременно выявить самосогревание зерновой массы, нужно постоянно наблюдать за запасами. Симптомы самосогревания:

повышение температуры,
увеличение влажности,
потемнение зерна,
появление специфического запаха.

Для отслеживания температуры необходимо наличие как минимум трёх термометров на 100 м² зерновой насыпи: в нижнем, среднем и верхнем слоях.

В помещении для хранения зерна должна измеряться влажность воздуха. Нужно также периодически проводить замеры влажности самого зерна из разных слоёв и партий.

Изменение цвета и запаха зерна – ещё одни маркеры самосогревания. Например, появление запаха спирта является признаком интенсификации дыхания зерновой массы. Затхлый запах и запах плесени говорят о развитии микроорганизмов. Солодовый запах свидетельствует о прорастании зерна. Потемнение зерна указывает на начавшийся процесс самосогревания.

Что делать с самосогреванием зерна

Перед закладыванием на хранение все партии зерна должны проходить контроль температуры, влажности и чистоты. Температура зерна пшеницы, поступающего в хранилище, должна быть не выше 10° C, влажность – не выше 14 %, содержание сорных примесей – до 1 %. Для приведения зерна в соответствие требованиям применяют термическую обработку (сушку) и фумигацию.

Чтобы прекратить начавшийся процесс самосогревания, многие аграрии проводят перелопачивание зерна. Но такой метод только усугубляет ситуацию, так как масса не может просохнуть и охладиться за несколько секунд. Вместо этого она насыщается кислородом, что ещё больше усиливает обменные процессы и самосогревание.

Как не допустить самосогревания

Для снижения вероятности самосогревания используют аэраторы и зерносушилки. После сушки обязательно нужно охладить зерно холодным сухим воздухом.

Избежать самосогревания можно, если перед хранением просушивать зерновую культуру. На конвейерных зерносушилках при сушке не только снижается влажность, но и бережно выдуваются пыль, насекомые и прочий мусор, что также оберегает зерно от повышения температуры.

Использование зерносушилок позволяет сохранить зерно, повысить его качество и стоимость на 7-10 %. Компания ASM-AGRO производит конвейерные зерносушилки разной производительности, и любой аграрий может выбрать себе подходящую.

Процесс самосогревания в зерновой массе проявляется не сразу во всех ее частях, а начинается в каком-либо одном месте, где в силу тех или иных причин создались наиболее благоприятные условия для жизнедеятельности зерна, микроорганизмов, клещей и т. п.
Такими причинами могут быть как факторы внешнего воздействия (температура воздуха и стен зернохранилища, атмосферная влага и т. п.), так и свойства самой зерновой массы (гигроскопичность, теплопроводность, сыпучесть и т. п.).
От очага самосогревания тепло постепенно передается в другие участки зерновой массы благодаря теплопроводности и конвекции. Очаг распространяется еще дальше, так как создаются условия для активной жизнедеятельности зерна и микроорганизмов в прилегающих слоях (повышается температура и влажность).
Наблюдения за самосогреванием зерна в производственных условиях показывают, что очаг самосогревания довольно быстро распространяется, охватывая в короткий срок большие участки или всю массу зерна.
Различают следующие виды самосогревания: гнездовое, верховое, низовое, вертикально-пластовое (рис. 83) и сплошное; последнее является запущенной формой первых четырех видов.

Причинами самосогревания в отдельном гнезде могут быть: увлажнение части зерновой массы (затекала вода через неисправную крышу или стену и т. д.); засыпка влажного зерна в сухое без равномерного их смешивания; наличие запыленных и загрязненных участков в насыпи (скопление микроорганизмов) и др.
Самосогревание верхнего (70—150 см) горизонтального пласта зерна (верховое) чаще всего наблюдается осенью и весной.
Осенью, когда на хранение сложено свежеубранное зерно, еще недостаточно охлажденное, в нем происходят активные физиологические процессы и нагретый воздух межзерновых пространств поднимается в верхние участки насыпи. Здесь этот теплый и влажный воздух сталкивается с более холодным слоем зерна, происходит частичная конденсация водяных паров и создаются условия для развития микробов и усиления жизнедеятельности самого зерна.
Весной и в начале лета, когда внутренняя часть зерновой массы, наоборот, имеет низкую температуру, а поверхностные слои прогреваются теплым воздухом, тоже возможны конденсация водяных паров и развитие физиологических процессов. При верховом самосогревании температура нижележащих слоев зерна повышается обычно медленно.

Читайте также: