Хранение зерна

Свойства зерна как объект хранений

Зерно – плод (семя) зерновых культур (злаковых растений), используемый для питания людей и в качестве корма для животных. Широкое распространение как наиболее важный источник пищи зерно получило вследствие ряда причин:

1) высокой пищевой ценности;

2) сохранности в течение длительного времени при соблюдении определенных условий;

3) относительно небольших затрат труда на выращивание злаковых растений на разных землях и в различных климатических зонах;

4) многостороннего использования, ограниченного только возможностями человека.

С хранением зерна связано много проблем, обусловленных тем, что каждое семя (зерновка) представляет собой живой организм, живую биологическую систему, способную погибнуть.

Кроме того, при существующих технологиях выращивания и уборки зерновых на хранение поступает не собственно зерно, а зерновая масса, включающая в себя кондиционное зерно (семена) злаковой культуры, зерно с механическими повреждениями, семена других культур и сорных растений, части стеблей растений, песок, пыль, частицы почвы, вредителей зерна. Обеспечить сохранность многокомпонентной зерновой массы гораздо сложнее, чем только зерновок.

Работа по получению качественной зерновой массы должна начинаться с подбора семян для будущего урожая. Зачастую элеваторы обеспечивают хорошими семенами те хозяйства, которые будут сдавать им урожай на хранение.

Качественный однородный посевной материал гарантирует дружный и одновременный рост растений, налив и созревание зерна. Однако семена имеют морфологические и физиологические различия не только вследствие разного местоположения в колосе, но и разных почвенных, климатических условий произрастания, применения неоднородных минеральных, органических удобрений, средств защиты растений и т. п.

Очевидно, что проще обеспечить хранение партий зерна, существенно не отличающихся по спелости, влажности, сорности, зараженности и прочим признакам. Деятельность по формированию однородной и качественной зерновой массы должна осуществляться в период выращивания урожая. Безусловно, такая работа в основном проводится хозяйствами, но и многие элеваторы, например, Канады, являясь лидерами торговых и промышленных фирм, продают фермерам одинаковые минеральные удобрения, химикаты, что позволяет тем выравнивать качественные показатели зерна.

Известно, что во время развития и созревания в поле зерна не одновременно проходят стадии восковой спелости (количество сухого вещества в нем максимальное, влажность – примерно 30 %), созревания (влажность снижается), полной спелости (при сухой погоде влажность снижается до 14 %). Безусловно, что одномоментно все зерна будут иметь различную спелость. Уборка урожая, особенно ее сроки, могут также увеличить изменчивость показателей зерновой массы.

Сразу после выделения зерна из колоса сложные биохимические процессы не прекращаются: идет дозревание семян. При благоприятных условиях дозревание продолжается в течение 1,5–2,0 месяцев.

Кроме того, при обычных сроках уборки (несколько раньше полной спелости для уменьшения полевых потерь, просыпей зерна) зерно бывает разной влажности. Так, в партии пшеницы со средней влажностью 18 % влажность отдельных зерен составляет от 14 до 24 %. На влажность зерна влияет и время суток, в течение которого происходит обмолот.

В начальный период хранения, в силу законов сорбционного равновесия, сырые зерна теряют часть влаги, а более сухие приобретают ее. Такое перераспределение происходит в течение нескольких суток.

Помимо этого влага перераспределяется и от сорняков, стеблей растений к семенам зерновой культуры. В зерновой массе после ее уборки при наличии влаги и тепла происходят сложные физиологические процессы – результат жизнедеятельности входящих в нее живых компонентов (зерна, семян сорняков, микроорганизмов, насекомых). Из-за неоднородности зернового вороха начальный период хранения является наиболее сложным по регулированию этих процессов.

Хранение должно, прежде всего, обеспечить жизнеспособность зерна, то есть свести к минимуму количественные потери, не снижая его качества.

По А. А. Трисвятскому, возможные потери зерна при хранении таковы: биологические – дыхание, прорастание зерна, развитие микроорганизмов, развитие насекомых и клещей, самосогревание, уничтожение грызунами, птицами; механические – травмы, распыл, просыпи.

Оптимизация параметров состояния партий сухого, очищенного и охлажденного зерна, достаточная изоляция от внешних воздействий позволяют хранить зерно с минимальными потерями в силосах 2–3 года и на складах – 4–5 лет.

При хранении семян в сухом состоянии основное условие – поддержание влажности зерновой массы на 1–2 % меньше критической: тогда влага малодоступна для активной деятельности микроорганизмов.

Режим хранения зерна в охлажденном состоянии применяют при временной консервации влажного зерна на току; при стационарном длительном хранении его используют редко.

Для более надежного и долговременного хранения семян в сухом состоянии во избежание опасности заражения и повреждения зерна вредными насекомыми используют активное вентилирование зерновых насыпей атмосферным воздухом.

Для хранения фуражного зерна рекомендуется главным образом режим без доступа воздуха.

Физиологические процессы, происходящие в зерновой массе при хранении

Любая партия зерна и семян в практике хранения называется зерновой массой. А поскольку зерновая масса – это совокупность живых организмов (зерно и семена основной культуры, примеси различного происхождения, микроорганизмы), то она будет устойчива при хранении, если нежелательные физиологические процессы в ней не происходят или они очень сильно замедлены. Иными словами, зерно хранится успешно, если оно находится в состоянии анабиоза.

Дыхание – это основной физиологический процесс обмена веществ, происходящий как при свободном доступе кислорода к зерну (аэробное дыхание), так и в условиях полного его отсутствия (анаэробное дыхание), описываемый уравнениями:

Дыхание происходит на всей активной поверхности зерна, которая составляет 200–250 м2 на 1 г его массы и сопровождается потреблением кислорода из воздуха, уменьшением массы зерна за счет расходования углеводов, выделением диоксида углерода и тепла, увеличением влажности зерна.

Потери массы зерна – это естественная убыль, которая не может быть восполнена как при фотосинтезе в колосе зеленого растения. Вполне очевидно, что для лучшего сохранения зерна следует уменьшить интенсивность дыхания, снизить жизнедеятельность и перевести зерновую массу в состояние анабиоза.

На интенсивность дыхания влияют влажность, температура, степень аэрации зерновой массы (вода, тепло, кислород).

Характер изменения интенсивности дыхания от увеличения влажности, если принять интенсивность дыхания пшеницы равной единице при влажности 11–12 %. Влажность зерна, с которой резко увеличиваются физиологические, биохимические и микробиологические процессы и зерно становится нестойким при хранении, называют критической.

Высокая степень аэрации и усиленное вентилирование зерновой массы повышают интенсивность дыхания. При отсутствии кислорода, когда жизнедеятельность замирает или прекращается, зерновая масса сохраняет мукомольные, хлебопекарные качества, однако при этом теряется всхожесть.

Зачастую неблагоприятные условия хранения возникают довольно легко. Зерно с влажностью менее критической помещают в закрытый металлический силос, где за счет дыхания зерна снижается содержание кислорода и накапливается диоксид углерода, что и обеспечивает самоконсервирование зерна.

Рост и развитие растений происходят в среде, насыщенной микроорганизмами. Так, в 1 г почвы содержится от 30 миллионов до нескольких миллиардов микроорганизмов. В зерновой массе содержится много микроорганизмов, которые могут развиваться или погибать в зависимости от условий окружающей среды.

Наиболее важными факторами, определяющими интенсивность жизнедеятельности микроорганизмов в зерновой массе, являются ее влажность, температура, степень аэрации (наличие кислорода), количество и состав примесей. Минимальная влажность зерна и семян, при которой микробы могут развиваться, чуть больше (на 0,5–1,0 %) критической влажности.

Если влажность зерна выше критической, то при наличии других благоприятных условий, главным образом температуры, микроорганизмы в ней развиваются бурно, что сопровождается заметным изменением качества зерна. Пониженные температуры, задерживающие развитие многих микробов, позволяют в течение весьма длительного времени сохранить партии зерна, некондиционные по влажности. На основании многочисленных исследований можно считать, что температура, при которой заметно снижается жизнедеятельность микроорганизмов в зерновой массе, 8–10 °C. Основная масса микроорганизмов зерновой массы медленно развивается при температуре ниже 20 °C.

Отсутствие воздуха (кислорода) в зерновой массе способствует прекращению жизнедеятельности основного количества всех микроорганизмов и, наоборот, проветривание, перемешивание влажной массы, не сопровождающиеся охлаждением или снижением влажности, провоцируют развитие микроорганизмов.

Насыщенность зерновой массы микроорганизмами связана с концентрацией примесей в зерновой массе. Зерновая масса в целом принята за 100 %.

Своевременная очистка партий зерна от примесей перед хранением, а еще лучше при обмолоте, – необходимое и эффективное мероприятие, снижающее содержание микроорганизмов более чем на одну треть.

В результате развития в зерновой массе насекомых теряется не менее 5 % мировых запасов зерна. Около 50 видов насекомых и клещей постоянно или в течение части своего жизненного цикла значительно повреждают зерно. Наиболее опасным и распространенным является амбарный долгоносик черный жук (длина 3–5 мм). Из яйца, отложенного и заделанного самкой в семя, выходит белая личинка, которая поедает зародыш и эндосперм зерновки. Насекомые, в отличие от микроорганизмов, могут активно развиваться в сухом зерне, лишь влажность его ниже 9–10 % угнетает их развитие.

Государственные стандарты определяют зерно как зараженное при наличии даже одного живого представителя насекомых-вредителей. Наибольшее значение в борьбе с вредителями имеют профилактические меры, т. к. их применение исключает заражение зерна и продуктов его переработки, позволяет избежать ухудшения качества и потерь в массе. Истребительные меры применяют к зараженным объектам, они направлены на уничтожение насекомых и клещей различными способами и средствами.

При повышенной влажности неизбежно происходит саморегулирующий процесс повышения температуры. Самосогревание как результат высокой физиологической активности зерна, микроорганизмов, насекомых не может остановиться само по себе (температура зерновой массы достигает 55–65 °C в течение 2–4 суток).

Борьба с самосогреванием зерна сводится в основном к мерам, предупреждающим его возникновение: ежедневному наблюдению за температурой свежеубранной зерновой массы в разных ее участках и слоях, очистке от примесей, сушке, охлаждению.

Если самосогревание все же происходит, его незамедлительно устраняют сушкой; перемешивание не столько охлаждает, сколько обогащает зерно кислородом и усиливает процесс самосогревания.

Таким образом, за счет регулирования влажности, температуры зерновой массы, состава воздуха межзернового пространства обеспечиваются три основных режима хранения: в сухом и охлажденном состоянии, с ограниченным доступом кислорода.