АгроЕкспедиції 
Біржа елеваторів 
Очистка зернового вороха – как основа предотвращения самосогревания зерна
Травмирование зерна на всех этапах воздействия на него от уборки до сева или переработки, и отклонение от оптимальной технологии на всех этапах производства зерна, его очистки, сушки и хранения предопределяют потери зерна и ухудшение его качества (рис.9).
Рассмотрим только одно обязательное звено послеуборочной обработки зерна – очистку свежеубранного зерна (зернового вороха).
Свежеубранное зерно (зерновой ворох) как правило, имеет повышенную влажность и засоренность колосками, частицами соломы, обрывками стеблей сорных растений, зелеными семенами сорняков, частичками почвы и другими примесями. Стремление снизить потери зерна за счет режима аспирации при обмолоте комбайном приводит к еще большей засоренности.
В свежеубранном зерне активно происходят разного рода процессы, в результате которых зерно может испортиться за 2-3 суток, а при спонтанном самосогревании и через 6-8 часов.
В таком ворохе неравномерно распределена влажность и засоренность, что при определенных условиях и приводит к возникновению очагов самосогревания.
Самосогревание – сигнал зерна о помощи. Самосогревание — результат взаимосвязанных процессов, возникающих вследствие физиологической активности живых компонентов зерновой массы (зерно, примеси, микроорганизмы, насекомые, клещи) с выделением тепла и влаги[2]. Самосогревание может быть:
-
сплошное — вся зерновая масса самосогревается;
-
гнездовое — часть (гнездо) зерновой насыпи самосогревается;
-
пластовое — верховое или низовое самосогревание.
Механизм самосогревания сложен, но суть его в следующем.
Зерно ведет себя как живая система — дышит, взаимодействует с окружающей средой.
Дыхание – сложнейший биохимический процесс, который протекает под влиянием различных факторов с образованием продуктов распада запасных питательных веществ и выделением тепла. Химическая составляющая этого процесса выглядит так:
Т.е. каждый килограмм сухого вещества в процессе полного окисления дает тепловой эффект 2870 КДж, при этом в зерновую массу выделяется 0,58 кг воды и 1,54 кг СО2. Температура при самосогревании может достичь своего максимума и за несколько часов, дней или недель, а может медленно нарастать месяцами, но последовательность этого процесса для всех случаев идентична. Рассмотрим его на примере поэтапного самосогревания чистого зерна в течении примерно 45 суток (рис.10).
Интересно то, что запуск самосогревания может быть спровоцирован подогреванием извне вполне благополучного зерна, так длительное воздействие тепла на зерно при его нагреве до 27-28°С не запускает процесс самосогревания, дыхание чистого зерна не столь интенсивно, чтобы запустить процесс (участок А-В). Но уже на участке В-С происходит запуск самосогревания – появление свободной влаги ускоряет процесс и он приобретает скоротечный характер, что через сравнительно короткое время (участок С-D) приводит к полной утрате зерна.
Исследования показывают [2], что физиологическая активность при увеличении влажности зерна более 14% и при начальной температуре 25°С резко усиливается (рис.11)
Видно, что интенсивность дыхания зерна и тепловыделение при этом тесно взаимосвязаны. Но гораздо большую значимость свободная влага, как носитель питания микроорганизмов постоянно находящихся на зерне, играет роль в процессе запуска самосогревания в зерновой массе. Если процесс жизненной активности собственно зерна сильно зависит от его влажности и температуры, то процесс жизнедеятельности микроорганизмов еще в большей мере зависит от указанных параметров. Естественно, что при этом происходит резкое увеличение числа колоний плесневых грибов (рис.12).
Микроскопические грибы в процессе своего роста проникают в зародыш и эндосперм, отравляют ткани зародыша. Резкое падение всхожести происходит при подъеме температуры выше 35°С. Специалисты связывают это с началом денатурации белка зародыша.
Потеря всхожести в процессе развития самосогревания указывает на прекращение жизнедеятельности зерна и снижение доли его участия в дальнейшем развитии самосогревания. До предела процесс доводят только микроорганизмы.
Практически совпадение кривых увеличения числа колоний микроскопических грибов в зерновой массе и интенсивности их дыхания (по выделению СО2) позволяют уверенно связывать эти процессы количественно.
Видно, что до 16-17% влажности размножение микроорганизмов практически не увеличивается, но стоит добавить всего 2% влажности, то процесс принимает лавинное ускорение. Не случайно перед словом влажность стоит слово исходная, ибо понятно, что влажность зерна в процессе самосогревания увеличивается и в приведенном примере при исходной влажности 25% конечная уже была 30%.
Рис.14. Распространение самосогревания в сторону более засоренной части зерновой насыпи.Тепло и влага быстрее запускают механизмы жизнедеятельности микроорганизмов, находящихся в зерне и еще в гораздо большем количестве в соре. Поскольку дыхание микроорганизмов намного активнее дыхания зерна, а их количество быстро увеличивается, то процесс повышения температуры в очаге самосогревания ускоряется.
Теплоотвод от очага самосогревания затруднен плохой теплопроводностью зерна. 85% выделяемого тепла концентрируется в очаге самосогревания и радиус изменения температуры от очага не более 1 м. т.е. теплота, выделяемая зерном и микроорганизмами при их активной жизнедеятельности, не «торопится» покидать очаг, тем самым удерживая в нем высокую температуру (рис.13).
Интересно то, что микроорганизмы запустив процесс самосогревания зерна, сами же в этом очаге (при температуре критической для них) разрушаются, однако при этом провоцируют высокую активность других, более термостойких микроорганизмов. Так полевые грибы в конкурентной борьбе уступают место грибам хранения. По мере увеличения температуры, дыхание зерна уменьшается, а микроорганизмов – нарастает. Таким образом, температура может возрасти до 80°С и более.
Микроорганизмы образуют споры и отмирают. К этому моменту в очаге самосогревания зерно утрачено необратимо.Если никаких мер не предпринимать, то от очага самосогревания процесс распространяется во все стороны и особенно быстро в сторону с большей концентрацией сора и битого зерна, концентрация которых в массе зерна неравномерна из-за самосортирования при загрузке зерна в хранилище.
Без вмешательства извне, процесс самосогревания, будучи запущен, сам не остановится по той причине, что сам процесс продуцирует и тепло и свободную влагу, а наличие битого зерна и зерновой пыли усиливает процесс (рис.14).
Были случаи, когда зерно самосогревалось при температуре окружающей среды -40°С.
Дело в том, что горячий воздух в очаге содержит много молекул воды, т.к. он ее испарил, и при встрече с холодным зерном эта молекулярная вода конденсируется в виде капель, тем самым активизируя жизнь микроорганизмов в направлении движения температуры. Именно вода обеспечивает питание микроорганизмов, ибо для их жизни необходимы органические вещества, растворенные в воде, т.е. по сути, микроорганизмы «выпивают» органические вещества зерна. Основная масса органического вещества, потребляемого микроорганизмами, расходуется на дыхание. Интересно, что плесневые грибы тратят на дыхание около 90% потребляемых органических веществ зерна и только 1% на построение собственного организма, т.е. образно можно сказать, что микроорганизмы зерно «выпивают», а «выпитое» выдыхают.
О влажности зерна необходимо знать следующее. Зерно гораздо легче увлажнить, чем высушить. Зерно легко берет влагу из окружающей среды и очень «неохотно» отдает ее обратно.
На рисунке 15 показано зависимость увлажнения семян пшеницы и масличных культур от относительной влажности воздуха. Из графика видно, что вентилирование зерновых и масличных культур при относительной влажности воздуха более 70% приводит к увлажнению семян выше критического (допустимого) значения.
Два слова о гигроскопичности сои. Известно, что масличные культуры менее гигроскопичны – масло воду не растворяет, а вот влажность сои при относительной влажности воздуха 90% сравнивается с влажностью пшеницы.Борьба с потерями зерна из-за согревания является важнейшим мероприятием в современности и рассматривается во всем мире, как один из резервов сокращения недостатка в снабжении населения продуктами питания.
В связи с этим снижение травмирования зерна является исключительно важной задачей, т.к. травмированное зерно (механически поврежденное) увеличивает вероятность начала самосогревания со всеми вытекающими последствиями.Кроме того, битые зерна уменьшают межзерновые зазоры, что ухудшает проницаемость зерновой массы при сушке и вентилировании и способствуют слеживанию зерна.
Но главная беда в том, что в отличии таких параметров как температура и влажность зерна, поддающихся регулированию, повреждение зерна необратимо, более того, любые пересыпания зерна увеличивают долю разрушения, образуя дробленое зерно и зерновую пыль, тем самым многократно увеличивая активную поверхность для жизнедеятельности микроскопических грибов, продуцирующих микотоксины, один из которых афлатоксин В1 приравнен по вредности к синильной кислоте и к канцерогенам (микотоксин в переводе с греческого – грибной яд) и во всем мире контролируется по допустимой норме не более 0,002 мг/кг! Если в перспективе эта норма будет ужесточена, то на рынке устоят те, кто сможет ответить новым требованиям.
