geolike.ru

Хранение зерна гречихи

Особенности растительного сырья

Состав зерновой массы и характеристика ее компонентов.

Партии зерна, хранящиеся в насыпях, принято называть зерновыми массами. Термин «зерновая масса» следует понимать как технический, приемлемый для зерна или семян культур любого семейства или рода, используемых на разнообразные нужды.

Любая зерновая масса состоит из:

1) зерен (семян) основной культуры, составляющих как по объему, так и по количеству основу всякой зерновой массы;

2) примесей;

3) микроорганизмов.

Разнообразная конфигурация зерен и примесей, их различные размеры приводят к тому, что при размещении их в емкостях образуются пустоты (скважины), заполненные воздухом. Он оказывает существенное влияние на все компоненты зерновой массы, видоизменяется сам и может существенно отличаться по составу, температуре и даже давлению от обычного воздуха атмосферы. В связи с этим воздух межзерновых пространств также относят к компонентам, составляющим зерновую массу.

Кроме указанных постоянных компонентов, в отдельных партиях зерна могут быть насекомые и клещи. Поскольку зерновая масса служит для них средой, в которой они существуют и влияют на ее состояние, их считают пятым дополнительным и крайне нежелательным компонентом зерновой массы.

Таким образом, любую зерновую массу при ее хранении и обработке следует рассматривать прежде всего как комплекс живых организмов. Каждая группа этих организмов или отдельные представители при известных условиях могут в той или иной степени проявлять жизнедеятельность и, следовательно, влиять на состояние и качество хранимой зерновой массы.

Огромные потери хранящихся зерновых продуктов происходят вследствие размножения в них многих насекомых и частично клещей. Изучение свойств зерновой массы показало, что по своей природе они могут быть разделены на две группы: физические и физиологические. Многие из свойств каждой группы взаимосвязаны, и только с учетом этих связей может быть наиболее рационально организовано хранение зерновых масс.

Физические свойства зерновой массы.

Для практики хранения представляют интерес следующие физические свойства зерновой массы: сыпучесть и самосортирование, скважистость, способность к сорбции и десорбции различных паров и газов (сорбционная емкость) и теплообменные свойства (теплопроводность, температуропроводность, термовлагопроводность и теплоемкость).

Сыпучесть.

Зерновая масса довольно легко заполняет емкость любой конфигурации и при известных условиях может истекать из нее. Большая подвижность зерновой массы — ее сыпучесть — объясняется тем, что она в основе своей состоит из отдельных мелких твердых частиц — зерен основной культуры и различных примесей. Хорошая сыпучесть зерновых масс имеет огромное практическое значение. Правильно используя это свойство и применяя необходимые устройства и механизмы, можно полностью избежать затрат ручного физического труда. Так, зерновые массы можно легко перемещать при помощи норий, транспортеров и пневмотранспортных установок, загружать в различные по размерам и форме транспортные средства (автомашины, вагоны, суда) и хранилища (закрома, склады, траншеи, силосы элеваторов). Наконец, они могут перемещаться самотеком.

Степень заполнения хранилища зерновой массой зависит от сыпучести: чем она больше, тем легче и лучше заполняется емкость. Сыпучесть учитывается и при статистических расчетах хранилища (давление зерновой массы на пол, стены и другие конструкции).

Сыпучесть зерновой массы характеризуют углом трения или углом естественного откоса. Угол трения — наименьший угол, при котором зерновая масса начинает скользить по какой-либо поверхности. При скольжении зерна по зерну его называют углом естественного откоса, или углом ската.

Сыпучесть зерновой массы зависит от формы, размера, характера и состояния поверхности зерна, его влажности, количества примесей и их видового состава, материала, формы и состояния поверхности, по которой самотеком перемещают зерновую массу.

Наибольшей сыпучестью обладают массы, состоящие из семян шарообразной формы (горох, просо, люпин). Чем больше отклоняется форма зерен от шарообразной и чем более шероховата их поверхность, тем меньше сыпучесть. Находящиеся в зерновой массе примеси, как правило, понижают ее сыпучесть. При большом содержании легких примесей (соломы, мякины и других примесей такого рода), а также при значительном содержании семян сорняков с цепкой и шероховатой поверхностью сыпучесть может быть почти потеряна. Такую зерновую массу без предварительной очистки не рекомендуется загружать в хранилища, запроектированные на выпуск зерновой массы самотеком.

С увеличением влажности зерновой массы ее сыпучесть также значительно понижается. Это явление характерно для всех зерновых масс, но для шаровидных семян бобовых оно менее выражено.

Самосортирование.

Содержание в зерновой массе твердых частиц, различных по размеру и плотности нарушает ее однородность при перемещении. Это свойство зерновой массы, проявляющееся и как следствие ее сыпучести, называют самосортированием. Так, при перевозках зерна в автомашинах или вагонах, передвижении по ленточным транспортерам в результате толчков и встряхиваний легкие примеси, семена в цветочных пленках, щуплые зерна и др. перемещаются к поверхности насыпи, а тяжелые уходят в ее нижнюю часть.

Самосортирование наблюдается и в процессе загрузки зерновой массы в хранилища. При этом самосортированию способствует парусность — сопротивление, оказываемое воздухом перемещению каждой отдельной частицы. Крупные, тяжелые зерна и примеси с меньшей парусностью опускаются отвесно и быстро достигают основания хранилища или поверхности образовавшейся насыпи. Щуплые, мелкие зерна и примеси с большой парусностью опускаются медленнее; они отбрасываются вихревыми движениями воздуха к стенам хранилища или скатываются по поверхности конуса, образуемого зерновой массой.

Самосортирование — явление отрицательное, так как при этом в зерновой массе образуются участки, неоднородные по физиологической активности, скважистости и т. д. Скопление легких примесей и пыли создает больше предпосылок к возникновению процесса самосогревания. В связи с самосортированием необходимо строго соблюдать правила взятия первичных проб для составления средней пробы.

Скважистость.

При характеристике зерновой массы уже отмечалось, что в ней имеются межзерновые пространства — скважины, заполненные воздухом. Скважины составляют значительную часть объема зерновой насыпи и оказывают существенное влияние на другие ее физические свойства и происходящие в ней физиологические процессы.

Так, воздух, циркулирующий по скважинам, конвекцией способствует передаче тепла и перемещению паров воды. Значительная газопроницаемость зерновых масс позволяет использовать это свойство для продувания их воздухом (при активном вентилировании) или вводить в них пары различных химических веществ для обеззараживания (дезинсекции). Запас воздуха, а следовательно, и кислорода создает в зерновой массе на какой-то период (иногда очень длительный) нормальный газообмен для ее живых компонентов.

Величина скважистости зерновой массы зависит в основном от факторов, влияющих на натуру зерна. Так, с увеличением влажности уменьшается сыпучесть, а следовательно, и плотность укладки. Крупные примеси обычно увеличивают скважистость, мелкие легко размещаются в межзерновых пространствах и уменьшают ее. Зерновые массы, содержащие крупные и мелкие зерна, обладают меньшей скважистостью. Выравненные зерна, а также шероховатые или со сморщенной поверхностью укладываются менее плотно.

В связи с самосортированием скважистость в различных участках зерновой массы может быть неодинаковой, что приводит к неравномерному распределению воздуха в отдельных ее участках. При большой высоте насыпи зерновых масс происходит их уплотнение и скважистость уменьшается. Зная объем, занимаемый зерновой массой, и ее скважистость, легко установить объем находящегося в скважинах воздуха. Это количество воздуха при активном вентилировании принимается за один обмен.

Сорбционные свойства. Зерно и семена всех культур и зерновые массы в целом являются хорошими сорбентами. Они способны поглощать из окружающей среды пары различных веществ и газы. При известных условиях наблюдается обратный процесс — выделение (десорбция) этих веществ в окружающую среду.

Жизненные функции зерна влияют на характер сорбционных процессов и на закономерность распределения влаги.

Не меньшее значение имеют они в практике хранения, обработки и транспортирования зерна. Так, рациональные режимы сушки или активного вентилирования зерновых масс могут быть осуществлены только с учетом их сорбционных свойств. Изменение влажности и массы хранимых или транспортируемых партий зерна также чаще всего происходит вследствие сорбции или десорбции паров воды. Последнее не только имеет технологическое значение, но и связано с материальной ответственностью людей (заведующих складами, кладовщиков и т. д.), хранящих большие массы зерна. В связи с этим в практике хранения зерновых масс и работы с ними очень важно иметь представление о процессах влагообмена.

Равновесная влажность.

Влагообмен между зерновой массой и соприкасающимся с ней воздухом в той или иной степени идет непрерывно. В зависимости от параметров воздуха (его влажности и температуры) и состояния зерновой массы влагообмен происходит в двух противоположных направлениях:

1) передача влаги от зерна к воздуху; такое явление (десорбция) наблюдается, когда парциальное давление водяных паров у поверхности зерна больше парциального давления водяных паров в воздухе;

2) увлажнение зерна вследствие поглощения (сорбции) влаги из окружающего воздуха; этот процесс происходит, если парциальное давление водяных паров у поверхности зерна меньше парциального давления водяных паров в воздухе.

Влагообмен между воздухом и зерном прекращается, если парциальное давление водяного пара в воздухе и над зерном одинаково. При этом наступает состояние динамического равновесия. Влажность зерна, соответствующая этому состоянию, называется равновесной.

Равновесная влажность зерна и семян зависит также от температуры воздуха. Нужно также иметь в виду, что равновесная влажность отдельных зерен или семян в зерновой массе неодинакова вследствие различия их размеров, выполненности и т. д. Даже отдельные анатомические части зерновки или семени характеризуются неодинаковой влажностью. Зародыш у всех злаковых имеет более высокую влажность, чем эндосперм, и т. д.

Теплофизические характеристики. Представление о них необходимо для понятия явлений теплообмена, происходящих в зерновой массе, которые необходимо учитывать при хранении, сушке и активном вентилировании.

Теплоемкость.

Удельная теплоемкость абсолютно сухого вещества зерна примерно 1,51 — 1,55 кДж/(кг °С). С увеличением влажности зерна возрастает и его удельная теплоемкость. Теплоемкость учитывают при тепловой сушке зерна, так как расход тепла зависит от исходной влажности зерна.

Коэффициент теплопроводности зерновой массы находится в пределах 0,42—0,84 кДж/(м. ч. °С). Низкая теплопроводность зерновой массы обусловлена ее органическим составом и наличием воздуха, коэффициент теплопроводности которого всего лишь 0,084 кДж/(м. ч. °С). С увеличением влажности зерновой массы ее теплопроводность растет (коэффициент теплопроводности воды 2,1 кДж/(м. ч. °С), но все же остается сравнительно низкой. Плохая теплопроводность зерновых масс, так же как и низкая температуро-проводность, играет при хранении и положительную, и отрицательную роль.

Коэффициент температуропроводности характеризует скорость изменения температуры в материале, его теплоинерционные свойства.

Скорость нагревания или охлаждения зерновой массы определяется величиной коэффициента температуропроводности.

Зерновая масса характеризуется очень низким коэффициентом температуропроводности, т. е. обладает большой тепловой инерцией. Положительное значение низкого коэффициента температуропроводности зерновых масс заключается в том, что при правильно организованном режиме (своевременном охлаждении) в зерновой массе сохраняется низкая температура даже в теплое время года, Таким образом, представляется возможным консервировать зерновую массу холодом.

Отрицательная роль низкой температуропроводности состоит в том, что при благоприятных условиях для активных физиологических процессов (жизнедеятельности зерна, микроорганизмов, клещей и насекомых) выделяемое тепло может задерживаться в зерновой массе и приводить к повышению ее температуры, т. е. самосогреванию.

Нужно иметь в виду, что скорость изменения температуры в зерновой массе будет зависеть от способа хранения зерна и вида зернохранилищ. При хранении в складах, где высота насыпи зерновой массы невелика, она более доступна действию атмосферного воздуха. Температура здесь изменяется значительно быстрее, чем в силосах элеватора. В них зерновая масса менее подвержена действию атмосферного воздуха, так как в значительной степени защищена от него стенами силосов, обладающими плохой теплопроводностью.

Термовлагопроводность.  

Изучение возникновения и развития процесса самосогревания показало, что влага в зерновой массе перемещается вместе с потоком тепла. Такое явление миграции влаги в зерновой массе, обусловленное градиентом температуры, получило название термовлагопроводности.

Практическое значение этого явления огромно. В зерновых массах, обладающих плохой тепло- и температуропроводностью в отдельных участках, особенно периферийных (поверхность насыпи, части насыпи, прилегающие к стенам или полу хранилища), происходят перепады температур, приводящие к миграции влаги (главным образом в виде пара) по направлению потока тепла.

В результате влажность того или иного периферийного слоя зерновой массы повышается с образованием на поверхности зерен конденсационной влаги.

Многочисленные опыты показали, что явление термовлагопроводности наблюдается в зерновой массе с любой влажностью.

Влияние почвенно-климатических условий и агротехнических приемов на качество и сохранение продукции растениеводства

Почти все компоненты зерновой массы представляют собой живой организм и при определенных условиях они могут влиять на качество зерна.

На качество зерна, а также на его физические и физиологические свойства влияют: сорт зерна, условия развития и формирование растений, условия уборки урожая, условия хранения.

Каждый сорт имеет различные потребительские качества, обладает только свойственными ему технологическими достоинствами. Сильно различаются между собой зерновые культуры с пропашными. Поэтому партии зерна необходимо формировать и размещать с учетом не только видовых признаков, но и сортовых особенностей.

Условия развития и формирования растений в значительной степени влияют на урожай, на качество зерна. Если во время формирования и развития растений было достаточно света и тепла, то зерно будет выполненным, урожайность высокая. Сильно влияют на качество зерна ранние осенние заморозки, в этом случае зерно морозобойное с плохими технологическими и пищевыми достоинствами. Дожди в период уборки приводят к увлажнению зерна. Влажное и сырое зерно может через несколько суток испортиться и потерять свои природные признаки. Если зерно на корню повреждено вредителями колоса, его хлебопекарные качества резко ухудшаются.

Засуха очень пагубно действует на качество зерна и его урожай. Зерно будет щуплым и мелким. Если зерно получено с засоренного поля, то на отделение сорной примеси затрачивается много времени и средств, а если в зерновой массе содержится вредная примесь, то необходима специфическая очистка такого зерна. Оно должно размещаться отдельно.

Условия уборки урожая существенным образом влияют на качество зерна. Если зерно убрано в сухую погоду, то проблем с ним не очень много. При раздельной уборке значительно меньше потери за счет исключения осыпания зерна, зерно более чистое и сухое. Но при неправильной организации работ раздельная уборка иногда приносит непоправимый ущерб.

Условия хранения значительно влияют на сохранность и качество зерна. При неправильной организации работ с зерном можно заразить хлебными вредителями, оставшимися на току или в зерноскладе с прошлого года. Можно увлажнить зерно осенними осадками, зерно при этом прорастает, начинается процесс самосогревания. В результате зерно может быть использовано в лучшем случае на спирт.

Обобщая этот материал, видно, что на хранение может поступить зерно различного качества и назначения. Правильно определить его качество, назначить и провести эффективную послеуборочную обработку, установить режимы хранения, сформировать партии зерна по назначению- в этом заключается основная задача технологов.

Как временное, так и долгосрочное хранение зерновых масс должно быть организованно таким образом, чтобы не было потерь в массе и тем более потерь в качестве.

Основным способом хранения зерновых масс является хранение их насыпью. Преимущества этого способа следующие: значительно полнее используется площадь; имеется больше возможностей для механизированного перемещения зерновых масс; облегчается борьба с вредителями зерновых продуктов; удобнее организовать наблюдение по всем принятым показателям; отпадают дополнительные расходы на тару и перекладывание продуктов.

Хранение в таре применяют лишь для некоторых партий посевного материала.

Хранение насыпью может быть напольным или закромным ( бункера и емкости, силосы).

В системе отрасли хлебопродуктов приняты два основных способа размещения зерна в хранилищах: напольное и в силосах.

При напольном хранении зерно размещают насыпью или в таре на полу склада при небольшой высоте, но при таком хранении зерновая масса соприкасается с наружным воздухом. В этом случае при проветривании складов воздух может частично отбирать у зерна тепло и влагу. Это дает возможность сохранить некоторое время зерно с повышенной влажностью, располагая его в складе тонким слоем ( не более 1 м) без вентилирования.

Но зернохранилища с напольным способом хранения имеют существенный недостаток - малый коэффициент использования объема здания и в связи с этим повышенную стоимость.

Зернохранилища, предназначенные для длительного хранения зерна, бывают двух типов: склады и элеваторы.

Вместимость зернохранилищ должна быть достаточной, чтобы в нормальных условиях в них можно было разместить все закупаемое государством зерно, а также переходящие остатки от урожая предшествующих лет и государственные ресурсы.

Зернохранилища должны изолировать зерновую массу от грунтовых вод и атмосферных осадков, а также от влажного и теплого воздуха. К стенам зернохранилищ предъявляют два основных требования: малая теплопроводность и хорошая гигроскопичность внутренней поверхности. При высокой теплопроводности стены не могут уберечь зерно от внешних колебаний температуры воздуха. При резком снижении температуры воздуха на внутренней поверхности стен зернохранилища возможна конденсация водяных паров. Поэтому хорошая гигроскопичность внутренней поверхности стен защищает зерно от влаги, которая поглощается стенами, а не зерном.

При хранении зерно должно быть защищено от вредителей хлебных запасов. Зернохранилище должно быть без щелей, углублений. Конструкция зернохранилища должна облегчить проведение работ по обеззараживанию зерна. Для этого необходимо предусмотреть возможность проведения активного вентилирования зерна и газацию зерна и зернохранилища, стены которого должны быть газонепроницаемыми.

В зернохранилищах все операции должны быть максимально механизированы. Для доведения зерна до стойкого при хранении состояния зернохранилища должны быть оснащены зерноочистительным оборудованием. Состав и производительность этого оборудования должны соответствовать качеству поступающего зерна. Для весового контроля зерна устанавливают весы. Для обеспечения количественной и качественной сохранности зерна зернохранилища должны быть надежными в строительном отношении. Они должны выдерживать без опасных деформаций давление зерновой массы на стены и днища, противодействовать давлению ветра и разрушающему воздействию атмосферы, быть долговечными, пожаро- и взрывобезопасными.

В связи со значительным выделением пыли в процессе перемешивания зерна зернохранилища должны быть безопасными для обслуживающего персонала и располагать достаточным числом аспирационных установок, обеспечивающих нормальные санитарно-гигиенические условия труда.

Конструкция и устройство зернохранилища должны удовлетворять требованиям минимальной стоимости сооружения, наименьшей потребности в строительных материалах, эксплуатационные расходы должны быть минимальными.

Зернохранилища должны быть оборудованы силовой установкой достаточной мощности.

Для хранения зерна широко используют склады различных типов и размеров, суммарная вместимость которых составляет 60% от общей

В складах зерно размещают насыпью, полы в них горизонтально плоские, но есть и с наклонными полами.

Высота насыпи зерна у стен складов с учетом их прочности, натуры и качества зерна допускается в пределах 2,5..4,5 м, в средней части - 4,5..7 м

Наиболее распространены зерновые склады вместимостью 3200 т со стенами из местных материалов. ( тип ДМ-61). Размер склада в плане 20 х 60 м, высота по коньку 8,5 м, высота стен 3,2 м. Стены кирпичные, на ленточном бутовом фундаменте, уложенном на песчаной подушке. Полы складов асфальтовые по щебеночной подготовке, что надежно изолирует хранящееся в складе зерно от грунтовых вод и защищает склады от грызунов.

Вместимость складов V об выражают массой зерна, которую можно разместить в них при максимально допустимой загрузке ( Б. Е. Мельник, 1996).

Хранилища - место хранения зерна без снижения качества в течение заданного срока хранения. Поэтому устанавливают режим хранения. К режимным параметрам относятся влажность семян, температура, относительная влажность воздуха, удельная подача воздуха для аэрации, периодичность и длительность аэрации. Для предотвращения повышенной жизнедеятельности зародыша семян, а также развития насекомых, клещей и других вредителей температура зерна при хранении не должна превышать 10-150С. Относительная влажность воздуха в хранилище не должна превышать 70%, так как в противном случае возможно некоторое увлажнение семян, а главное - создаются условия, благоприятные для активной жизнедеятельности насекомых. Повышенные температуры и влажность могут привести к порчи зерна. Сухое зерно обладает высокой стойкостью при хранении, не снижает посевных качеств, на них не развиваются ни грибы, ни бактерии и зерно находится в физиологическом равновесии, что позволяет обеспечить сохранность зерна не теряя его посевных и продовольственных качеств.

Развитие в хранящемся зерне амбарных вредителей, особенно клещей, влияет на вкус и запах зерна. При небольшом их количестве зерновая масса приобретает приятный медовый запах, дальнейшее размножение и жизнедеятельность клещей приводят к образованию запах тухлых яиц (сероводорода).

Таким образом, любую зерновую массу при ее хранении и обработке следует рассматривать прежде всего как комплекс живых организмов. Каждая группа этих организмов или отдельные представители при известных условиях могут в той или иной степени проявлять жизнедеятельность и, следовательно, влиять на состояние и качество хранимой зерновой массы.

Микроорганизмы — постоянный и существенный компонент зерновой массы. В 1 г ее обычно находят десятки и сотни тысяч, а иногда и миллионы представителей микробиологического мира. Микрофлора зерновой массы состоит из сапрофитных (включая и эпифитные), фитопатогенных и патогенных для животных и человека микроорганизмов. Подавляющую часть микрофлоры составляют сапрофиты и среди них эпифитные бактерии.

В свежеубранной зерновой массе при правильной уборке количество бактерий достигает 96—99 % всей микрофлоры. Остальное — дрожжи, плесневые грибы и актиномицеты. Пористая структура оболочек плодов и семян позволяет микробам проникать в разные слои покровных тканей и зародыш. Это особенно характерно для зерновок злаковых, семянок подсолнечника и семян овощных культур из семейства зонтичных. Таким образом, в семенах появляется субэпидермальная микрофлора. Ее накоплению при созревании семян способствуют повышенная влажность воздуха и значительные осадки, а при хранении зерна — его повышенная влажность.