Зернова маса як об’єкт зберігання

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зберегти не лише кількість, а й якість

Вирощений урожай потрібно не тільки зібрати, а й забезпечити його надійне зберігання. А тому зерно перед закладанням до зерносховища очищують від домішок та висушують. Це попереджає небажаний контакт із вологими, сильно пахучими чи отруйними агентами, а також не допускає псування врожаю. Основним завданням при зберіганні зерна є збереження його кількості та якості. Також необхідно пам'ятати про особливе поводження із посівним матеріалом. Він потребує особливого ставлення через часту незавершеність процесу дозрівання.

Відповідно система зберігання повинна уможливити подальше проходження цього процесу, який у різних культур може тривати по-різному довго: від кількох тижнів до майже півроку. Найважливішими умовами для подальшого проходження процесу післязбирального дозрівання є вологість зерна на рівні 13-14%, температура в межах +20-30єС, а також присутність кисню у просторі між зернами. В результаті у зерні можуть підвищуватися енергія проростання та схожість, а також покращуватися окремі технологічні властивості, такі як, наприклад, об'ємний вихід та хлібопекарська якість. Завдяки ряду досліджень було встановлено, що хоча за час дозрівання вже зібраного врожаю помітного збільшення кількості клейковини не відбувається, але значно покращується її якість, вона стає більш еластичною та краще розтягується.

Зберігання, що є заключним етапом виробництва зерна, - це наука, яка вивчає особливості зерна та зернових мас у цілому як об'єктів зберігання, а також вплив фізичних, хімічних і біологічних факторів на стан зерна. Зберігання зерна і зернових продуктів вимагає величезної матеріально-технічної бази та кадрів фахівців, які володіють основами знань у цій області.

За період минулих років значні зміни в технічній базі зберігання зерна відбулися і в нашому господарстві. Значно підвищилась питома вага елеваторів і механізованих складів. Зріс ступінь механізації робіт із зерном та зерновими продуктами в усіх ланках народного господарства. Це дозволило ввести в практику нові вдосконалені технологічні прийоми, що забезпечують скорочення втрат зерна і зниження витрат при його зберіганні.

Профілактичне вентилювання

Зберігання зерна є завершальним етапом у процесі його виробництва й має велике значення для отримання продуктів високої якості. Вибір режиму зберігання для кожної партії зерна, залежно від її початкової якості та цільового призначення, є досить важливою технологічною операцією. Так, в Україні, що вирощує 30-40 млн т зерна, через недостатньо розвинену матеріально-технічну базу з переробки й зберігання врожаю щорічні втрати сягають 8 млн т на суму майже 800 млн дол. США. Кількісні втрати супроводжуються зниженням якості посівних та продовольчих кондицій зерна. При цьому найбільші втрати у господарствах, де погана матеріально-технічна база обробки та зберігання зерна. Водночас у високорозвинених країнах Європи та Америки ці втрати не перевищують 1-2% - технічно неминучий мінімум.[1]. Одним із методів, що запобігає втратам зернових при зберіганні є активне вентилювання. Проте, доволі часто даний процес проводиться з невиправдано високими енерговитратами.

Для попередження псування зерна його можна консервувати за рахунок зниження температури. З цією метою зерно вентилюють охолодженим до 6-8єС повітрям. Після чого воно, через його погану теплопровідність, буде нагріватися дуже повільно, і оброблений матеріал зможе успішно зберігатися протягом кількох тижнів. При цьому тривалість зберігання зерна після охолодження буде тим більшою, чим меншою була його вологість.

Консервування зерна з використанням охолодження успішно застосовується для проміжного збереження партій зерна перед сушінням, для довгострокового зберігання зерна вологість якого вже знижена до 14% і менше, а також у великих зерносховищах для попередження розмноження шкідників та боротьби з ними. Саме охолодження для створення сприятливих температурних режимів зберігання досягається шляхом вентилювання матеріалу. При цьому якщо для підсушування зерна зазвичай використовують підігріте повітря, то для охолодження - часто просте атмосферне. В обох випадках досягається активний обмін теплом та вологою між повітрям і зерном.

До початку вентилювання необхідно переконатися, що цей захід є доцільним у наявних погодних умовах, виходячи зі стану зернової маси. Для цього, перш ніж розпочати, слід порівняти температуру та вологість повітря і зерна та прорахувати, яким чином проходитиме взаємодія. До вентилювання слід вдаватися тільки при підтвердженні отримання позитивного ефекту, а саме зниження температури та вологості зернової маси. Також іще до початку вентилювання необхідно точно прорахувати об'єм повітря для вентилювання та експозицію обробки. Це дозволяє попередити розшарування зерна у насипу за вмістом вологи, з характерним пересушуванням нижніх шарів та зволоженням верхніх, що відбувається при недостатньому вентилюванні малим об'ємом повітря. Але навіть успішне вентилювання іще не гарантує успіху збереження партії зерна протягом всього часу знаходження у сховищі. Відповідно після проведення вентилювання та охолодження необхідно об'єктивно оцінити стан насипу та визначити строк його зберігання до наступної обробки.

Формування партій

Для успішного зберігання зернових мас зі збереженням високої якості та досягненням доброї економічної ефективності найважливішим заходом є правильне формування партій зерна з урахуванням їхніх якісних показників. У зерносховищах зерно різних типів та сортів не змішують і зберігають окремо. Посівний матеріал при цьому зберігається роздільно не тільки по сортах, але й у межах сорту окремо по репродукції, категоріях сортової чистоти та класах.

До того ж, різна вологість зернової маси зумовлює необхідність роздільного збереження навіть окремих партій одного товарного сорту чи типу. Зазвичай окремо розміщують зерно сухе та середньої сухості, так саме як і вологе і сире, з вмістом вологи до 22%. При цьому найбільш вологе зерно доцільно розміщувати у сховищах, розташованих якомога ближче до сушарок, із дотриманням усіх умов зберігання. Також при формуванні партій необхідно враховувати кількість та склад домішок у зерновій масі. Забороняється для покращення якості окремих партій домішувати у забруднене сторонніми домішками зерно чистий матеріал. Показники якості окремих партій зерна при їхньому подальшому прийманні часто визначають подальший характер використання.

Цільове призначення зерна є його важливою характеристикою, що здатна вплинути на подальше формування ціни. Для недопущення погіршення якості окремих партій їхнє змішування є вкрай небажаним, навіть коли йдеться про ідентичні за показниками партії, одна з яких не піддавалась сушінню, а інша була висушена, навіть при співпадінні усіх інших показників. Це унеможливить гіршу оцінку загального об'єму врожаю через ймовірне погіршення якості клейковини в результаті сушіння в однієї з партій.

Секрет якості зберігання - у зерносховищах

Таким чином, виходячи з самої природи зерна та можливих втрат врожаю виникає необхідність у захисті його від активного впливу факторів абіотичного середовища, а також у створенні таких умов протягом зберігання, які б попереджали інтенсивний обмін речовин у клітинах зерна. Вирішити це завдання успішно можна тільки із застосуванням відповідних методів підготовки продукту та закладання і збереження їх у необхідних умовах. Зокрема, при наявності необхідної технічної бази, а саме сховищ для зберігання із необхідним устаткуванням, збудованих з урахуванням особливих властивостей зерна.

Для створення оптимального режиму збереження зерна та захисту його від впливу факторів навколишнього середовища використовують спеціалізовані сховища. Вагоме місце серед них займають сховища, що швидко будуються. Їх конструюють з урахуванням фізичних властивостей зерна. При цьому зерносховище у вигляді ангару може легко бути дооздоблене такими складовими, як необхідна поточна вентиляція, датчики температури, вентиляційні люки тощо. Це дозволяє підтримувати рівень вологості повітря у зерносховищі на відповідному рівні - 60-75%, що відповідає режиму збалансованої вологості для більшості зернових.

Для збільшення місткості зерносховища у них можна облаштовувати додаткові перестінки, які дають можливість в окремих відділеннях створювати необхідні умови для роботи систем мікроклімату і захистити зерно від розвитку пліснявих грибків чи можливого проростання.

Існує два основних типи зерносховищ: зерносховище на підлозі та бункерне. Коли зерно зберігається на підлозі, сховище можна оздобити механізмом відвантаження та завантаження партій. Бункерне зерносховище розділене на кілька відсіків, завдяки чому у ньому одночасно можна зберігати декілька видів чи сортів зерна. Особливе значення при будівництві зерносховищ набувають засоби механізації, що дозволяють значно скоротити витрати людської праці. За цим підходом також можна розрізнити два типи зерносховищ: сховища та елеватори. При цьому у сховищах малої ємкості, зазвичай від 100 т, механізація, як правило, відсутня.

Залежно від проекту сховища можуть бути одноповерховими з горизонтальною підлогою та бункерного типу. При цьому бункерні сховища, як правило, будують з металу з одночасним облаштуванням засобів для завантаження та відвантаження окремих партій зерна. Якісний метал бункерів здатний добре захистити зерно від доступу сторонньої вологи та шкідників. Сховища використовують для зберігання зерна фуражного та насіннєвого призначення. При цьому посівний матеріал зберігається у сховищах комірного типу, частково у мішках чи іншій тарі, а фуражне зерно - насипом.

Бурти та траншеї. Тимчасові заходи

Як тимчасові сховища для зерна можуть застосовуватися також бурти і траншеї. Під буртами розуміють партії зерна, закладені на зберігання поза межами сховища за певними правилами. При цьому вони знаходяться просто небо у спеціальній тарі чи насипом. При утворенні буртів насипу намагаються обрати таку форму, яка б найкраще дозволяла вкрити зерно за потребою та забезпечувала найкраще стікання опадів. Форма збереження зерна у буртах є дуже непрактичною через великий вплив на зерно з боку зовнішнього середовища, особливо у вологий період року, що значно скорочує час зберігання таких партій. До того ж, спостерігати за станом зерна у цих насипах дуже важко, через що самонагрівання зерна чи розвиток у ньому шкідників може бути визначено занадто пізно. Окрім цього, відмежувати зерно у буртах від гризунів, птиці чи інших небажаних чинників псування дуже важко, через що застосування цього методу рекомендується тільки при відсутності будь-яких інших можливостей.

Для попередження псування бурти можна вкривати, захищаючи зерно від намокання та шкідників, однак робити це слід тільки з попередньо охолодженими партіями. Якщо ж вкриватиметься бурт із вологим та неохолодженим зерном, його ізоляція буде тільки сприяти процесу самонагрівання. Зазвичай зберігання зерна у буртах розглядають як вимушений захід, поширений тільки на час масового збирання урожаю, який не тільки пов'язаний зі значними втратами зерна у масі та якості, а також із великими витратами праці та матеріальних засобів.

Для збереження зерна без доступу повітря використовують траншеї. Цей спосіб зберігання частіше застосовується для фуражного зерна, позаяк через створені безкисневі умови зерно практично силосується, у результаті чого може використовуватися тільки на кормові цілі. Це є великим недоліком цього методу, бо зберігати таким способом посівний матеріал просто неможливо.

Режими зберігання

Відомі три основні режими зберігання зерна: у сухому, в охолодженому стані та без доступу повітря або у газовому середовищі. Режим зберігання зерна у сухому стані заснований на тому, що інтенсивність дихання сухої зернової маси вкрай низька. Багато комах, а також усі кліщі та шкідники злакових не можуть пошкоджувати ціле сухе зерно й одержувати з нього достатньо вологи для власного існування. У сухих умовах мікроорганізми також припиняють розмножуватися та поступово відмирають.

Режим зберігання в охолодженому стані ґрунтується на тому, що вже за температури 10єС інтенсивність дихання зернової маси значно знижується, а більшість комах-шкідників стають малорухливими і припиняють розмножуватися. Подальше зниження температури створює дедалі несприятливі умови для розмноження комах, через що з часом вони зникають. Низькі температури також знижують активність та розвиток мікроорганізмів, однак ті від низьких температур не гинуть. Цей режим збереження зерна добре проявляє себе при застосуванні на нетривалий період. Для успішного збереження партій зерна цим методом на довший час вони повинні бути попередньо висушені.

Режим збереження зерна без доступу повітря заснований на тому, що у герметичному сховищі, внаслідок дихання зернової маси, споживається кисень і накопичується вуглекислий газ. Через це шкідники зерна, які належать до аеробної мікрофлори, гинуть. У процентному співвідношенні мікроорганізми, здатні існувати а анаеробних умовах, складають не більше 1% від загального об'єму шкідників. Тож вони не можуть значною мірою нанести шкоду зерновим запасам. При цьому анаеробні умови зберігання можуть бути створені введенням у середовище інертних газів - вуглекислоти чи азоту. Цей захід носить назву застосування врегульованого газового середовища. Але хоча цей метод і дозволяє успішно зберігати зерновий матеріал навіть із вологістю на 1-2% вищою, ніж зазвичай рекомендовано, він не знайшов широкого поширення через великі складнощі з організацією дійсно герметичних умов у сховищі.

Загалом будь-яке зерносховище повинно бути достатньо міцним та стійким для витримування тиску зернової маси на підлогу та стіни, а також впливу негативних атмосферних явищ. Будівля повинна не допускати до зерна атмосферні опади, а також ґрунтові та поверхневі води. Дуже важливою вимогою для зерносховищ є їхній надійний захист від гризунів та птиці, а також шкідливих комах та кліщів. Для створення гігієнічних умов зберігання у будь-якому зерносховищі необхідно боротися із накопиченням пилу.

Види елеваторів

Серед усіх елеваторів особливі вимоги до зберігання у силосних елеваторах, основним недоліком яких є те, що їх не можна використовувати для тривалого зберігання зернової маси у будь-якому стані та різного призначення. У силосах надійно зберігається тільки зерно середньої та високої сухості, інакше помічають легке злежування та самонагрівання. У силосні елеватори також не можна завантажувати зерно з поганою сипучістю. До цього додаються високі витрати на зберігання зернових мас, порівняно з утриманням на власному сховищі, через що елеватор як самостійне сховище виправдовує себе тільки коли приймає, відвантажує та обробляє велику кількість зернової маси.

Розрізняють такі види елеваторів: заготівельні, що будуються на хлібоприймальних підприємствах; виробничі - при комбікормових заводах та інших підприємствах; перевалочні - на морських портах тощо, необхідні для короткострокового зберігання та перевантаження зерна; базисні - для накопичення та зберігання державних запасів зерна. До того ж, навіть при наявності елеватора підготовлені партії зерна, які поки що не ставлять на відвантаження, розміщують на зберігання у сховищах, пов'язаних з елеваторами транспортними комунікаціями. Така потреба у додаткових сховищах часто виникає через одночасне надходження до елеватора зерна та насіння різних культур у різному стані та з різною якістю. Окрім того, у сховищах зберігають основну масу насіннєвих фондів.

Силоси здатні забезпечити надійне та тривале зберігання кондиційного зерна при низьких енергетичних витратах, а також тимчасове зберігання вологого зерна з вентилюванням та охолодженням. Крім приймання та зберігання зерна, силоси уможливлюють проведення наступних операцій: досушування та охолодження маси; знезаражування зерна та проведення дезинфекції конструкційних елементів; пошарове контролювання температури; відбирання проб продукту, який зберігається.

Зараз на ринку існує багато різноманітних конструкцій силосів для зберігання зерна, спроектованих з урахуванням сучасних технологій та використанням надійних металоконструкцій. При цьому силоси з пласким днищем використовують для тривалого зберігання усіх сортів зерна. Їх будують переважним чином на млинах, комбікормових заводах та олійно-жирових комбінатах, а також у промислових підприємствах. Силоси з конусним днищем призначені як для довготривалого зберігання зерна, так і для короткострокового на час до та після здійснення таких технологічних операцій як сушіння та очищення. Експедиторські силоси використовують для завантаження зерна на транспортні засоби. Високий технічний рівень та ефективність роботи зерносховища забезпечуються технологічністю конструкції та точністю виготовлення деталей і вузлів зерносховища.

Виходячи з наведених потреб та обставин, зберіганню зерна надається все більше і більше значення, особливо у країнах, які є традиційними експортерами цього продукту. При цьому зростає число зерносховищ для надійного збереження зібраного врожаю безпосередньо у виробників. Майже усі фермерські господарства у більшості країн із розвинутим зерновиробництвом мають у власному користуванні зерносховища різного типу, розраховані на зберігання не менше ніж 80% об'ємів зібраного врожаю. При цьому також збільшується ємкість регіональних, лінійних та портових елеваторів для зберігання та відвантаження запасів зерна. Взагалі наявність потужної та збалансованої системи зберігання є показником високого рівня розвитку агропромислового виробництва та економічної стабільності. А досягнення ефективного зберігання зернової продукції у будь-якому господарстві є гарантією стабільного збуту отриманого врожаю у визначений час і доброго прибутку.

Фізіологічні та мікробіологічні процеси, які відбуваються у зерновій масі при збереганні

зерновий маса об'єкт зберігання

Зернова маса є комплексом живих організмів, що у тому чи іншому ступені виявляють свою життєдіяльність. Період, протягом якого зерно зберігає повноцінні властивості (посівні, технологічні, продовольчі), називають довговічністю. Довговічність залежить від ботанічних особливостей, умов обробки і зберігання зерна.

При зберіганні у свіжозібраному зерні йдуть процеси його післязбирального дозрівання, зерно дихає. Спостерігається як аеробне, так і анаеробне дихання. Інтенсивність цього процесу залежить від таких факторів, як вологість, температура і ступінь аерації зернової маси.

У процесі дихання втрачається суха речовина зерна, збільшується кількість гігроскопічної вологи в зерні; змінюється склад повітря не зернового простору і підвищується його відносна вологість, виділяється теплота.

Чим вище вологість зерна, тим інтенсивніше в ньому йде процес дихання. Тому зерно повинне надходити на зберігання сухим (для пшениці і жита 14 %). Вологість зерна, при якій інтенсивність дихання різко зростає і з'являється вільна волога, називається критичною.

Інтенсивність дихання залежить так само від температури зернової маси. Так, при інтервалах температури від 0 до 10 °С інтенсивність дихання мінімальна навіть при високій вологості зерна (18 %).

Аеробне дихання може бути тільки при наявності кисню, тому для зменшення його інтенсивності зерно можна зберігати протягом тривалого часу без перемішування і штучного продування міжзерно- вого простору, тобто за умов підвищеного вмісту двооксиду вуглецю. Якщо при цьому вологість зерна нижче критичної на 2 - 3 %, воно зберігає схожість і енергію проростання, а так само технологічні і продовольчі якості. Якщо ж вологість зерна близька до критичної чи вища неї, нехватка кисню позначається негативно і зерно швидко втрачає посівні якості.

Свіжезібране зерно має погані посівні і технологічні якості. Однак якщо сухе зерно (вологість зерна повинна бути нижчою критичної чи дорівнювати їй) зберігати протягом деякого часу (1 - 2 місяці) при оптимальній температурі (15 - 30 °С) і достатньому припливі повітря в міжзерновий простір, у ньому йдуть процеси післязбирального дозрівання. Вони полягають у тім, що процеси синтезу складних органічних речовин превалюють над процесами гідролітичного розщеплення, активність ферментів і інтенсивність дихання зерна поступово знижуються. Зменшується кількість водорозчинних речовин і небілкового азоту, йде синтез крохмалю з цукрів і жиру з гліцерину і жирних кислот. Різко збільшується схожість, зерно переходить у стан спокою.

Якщо свіжозібране зерно має підвищену вологість, то в ньому будуть переважати гідролітичні процеси. Таке зерно повинне бути висушене до необхідної вологості або законсервовано охолодженням. Післязбиральне дозрівання в ньому може проходити тільки при дотриманні тих же умов: зниження вологості, підвищення температури, нормальна аерація.

Мікроорганізми обов'язково присутні в зерновій масі, і досить висока якість зерна може бути збережена в тому випадку, якщо не виникає умови для активного їхнього розвитку.

Активна життєдіяльність мікроорганізмів може призвести до втрати зерном ознак свіжості (поява стороннього запаху і смаку, втрата блиску, зміна забарвлення), зниження посівних і технологічних властивостей зерна й ін. При розвитку деяких видів мікроорганізмів у зерні можуть накопичуватися отруйні з'єднання (мікотоксини), що одержали загальну назву афлотоксинів (від назви основного продуцента мікотоксинів гриба Aspergillus flavos).

Мікроорганізми починають активно розвиватися у випадку появи в зерні вільної вологи при вологості зерна вище критичної. Велика частина мікрофлори зерна відноситься до мезофільних мікроорганізмів, що мають оптимум розвитку при температурі 20 - 40 °С, мінімум при 5 - 10 °С, а максимум при 40 - 45 °С. У першу чергу необхідно остудити зерно в тому випадку, якщо відсутня можливість негайно його висушити. Через те, що мікрофлора зерна переважно складається з аеробних мікроорганізмів, можлива консервація зерна при повній його герметизації або при збереженні його в регульованому газовому середовищі зі зниженим вмістом кисню.

Шкідниками запасів зерна є гризуни, комахи і кліщі. Шкідники при сприятливих умовах інтенсивно дихають, харчуються і розмножуються, у результаті чого відбувається втрата сухих речовин зерна і зниження його якості. Число комах-шкідників, що значно ушкоджують зерно, налічує близько 50 видів. Найбільш сильно ушкоджують зерно ті комахи, що здатні проникати через оболонку і добиратися до м'якої частини ендосперма.

Найважливішим фактором розвитку комах і кліщів є температура, тому що шкідники можуть ушкоджувати зерно з досить низькою вологістю. Температурний оптимум для розвитку шкідників знаходиться в межах 26 - 29 °С, при 8 - 10 °С їхня життєдіяльність сповільнюється, при 0 °С настає задубіння, а при мінусових температурах шкідники швидко гинуть.

Для боротьби з комахами і кліщами в теплий період року широко використовують різні хімічні препарати (інсектициди).

При недостатній вентиляції теплота, що виділяється при диханні, може накопичуватися в масі зерна, що призводить до самозігрівання. Це найбільш небезпечний вид псування зерна. Якщо вчасно не вжити заходів для локалізації самозігрівання (сушіння й охолодження зернової маси), зерно стає повністю непридатним.

Таким чином, до заходів, що підвищують стійкість зерна при зберіганні, відносять: очищення від домішок, активне вентилювання, хімічне консервування, а так само попереджувальні і винищувальні заходи для захисту зерна від шкідників.

Размещено на Allbest.ru