Як запобігти самозігріванню та злежуванню зерна
Самозігрівання – це процес, який відбувається в зерновій масі та супроводжується швидким спонтанним наростанням температури до +45-50°С і вище. При цьому зерно може повністю втратити свої споживчі властивості. Окрім високої температури зернової маси, ознаками самозігрівання зерна є поява стороннього, невластивого зерну запаху, його зволоження, зміна кольору, блиску, хімічного складу. Досвід зберігання зерна свідчить, що самозігріванню краще запобігати, аніж боротися з ним. Поради фахівців управління фітосанітарної безпеки Головного управління Держпродспоживслужби в Полтавській області допоможуть вам зменшити можливість самозігрівання зерна.
Причини самозігрівання
Щоб запобігти самозігріванню, необхідно знати причини, які пов’язані з фізичними властивостями зерна та фізіологічними процесами, що протікають у зернових масах при їх зберіганні у зерносховищах.
Природа виникнення самозігрівання пояснюється фізіологічними і фізичними властивостями зернової маси.
Фізіологічною основою самозігрівання є дихання зерна і всіх живих компонентів зернової маси, яке супроводжується значним виділенням тепла. А фізичною основою самозігрівання є погана тепло- і температуропровідність, велика теплоємність зернової маси. Теплофізичною особливістю зернової маси є термовологопровідність, яка полягає у переміщенні вологи в напрямку потоку тепла із більш теплих місць до холодних. Волога також може рухатися внаслідок конвекції повітря з різною температурою і щільністю, холодне повітря осідає в нижніх шарах насипу зерна, тоді як тепле підіймається до верхніх шарів. У місцях розмежування зерна з різною температурою випадає конденсат у вигляді крапельно-рідкої вологи, що значно впливає на стан і якість зерна. Інтенсивність дихання різко зростає за умови зволоження зерна.
Спочатку внаслідок термовологопровідності й конвекції відбувається поява вільної вологи, після чого активується дихання та підвищується температура зернової маси. За інтенсивного дихання зернової маси витрачається кисень і виділяється вуглекислий газ. У зерні збільшується вміст вуглекислого газу і зменшується – кисню, а відповідно змінюються умови зберігання. У партіях зерна створюються анаеробні умови, що супроводжуються виділенням етилового спирту, який пригнічує життєдіяльність зерна.
Тепло в зерновій масі утворюється внаслідок: інтенсивного дихання зерна основної культури й інших культур, насіння бур’янів, активного розвитку мікроорганізмів та інтенсивної життєдіяльності шкідників.
Основними джерелами теплоутворення є саме зерно і мікроорганізми, що його заселяють. Внаслідок великої зараженості зернової маси або скупчення шкідників на окремих ділянках насипу кількість тепла, що виділяється, може бути значною. Скупчення шкідників спостерігається у верхніх шарах насипу зерна навесні. Вони переміщуються із холодних шарів, що лежать нижче до верхніх і створюють умови для збільшення вологи в зерні, що у свою чергу сприяє його злежуванню і самозігріванню. Крім цього, шкідники руйнуюють покривні тканини зерна і цим сприяють розвитку пліснявих грибів та інших мікроорганізмів.
Самозігріванню сухої зернової маси сприяє її злежування у верхніх шарах. Вологість у зерновому шарі, що гріється на 1,5-2,5 і більше відсотків вища, ніж середня вологість партії зерна. Основна причина виникнення самозігрівання в сухих зернових масах – це сезонний перепад температур, особливо у верхніх шарах (залежно від пори року), що супроводжується переміщенням і конденсацією вологи. А зволоження зерна призводить до активізації фізіологічних процесів.
Розвиток процесу і фази самозігрівання
Швидкість розвитку процесу залежить від стану зернової маси, її вологості та фізіологічної активності. Швидке підвищення температури в зерновій масі відбувається тоді, коли температура її досягає оптимальної для мезофільної мікрофлори і особливо пліснявих грибів (25...30 °С). За цих умов різко підвищується інтенсивність дихання зерна. Після досягнення температурного максимуму, при якому припиняється життєдіяльність навіть термофільних бактерій, процес самозігрівання припиняється.
Розвиток процесу самозігрівання умовно за ознаками зовнішнього вигляду і біохімічними змінами в зерні можна поділити на три фази.
Перша фаза. Основним показником є температура зернової маси. Вона не має відрізнятися більш як на 8-10°С порівняно з температурою зовнішнього повітря. Зовні таке зерно відрізнити дуже важко, оскільки ознаки свіжості (запах, колір, блиск), сипкість помітно не змінюються. Та все ж таки існують відмінності у зовнішньому вигляді: на поверхневих шарах зернової маси підвищується вологість; відзначається окреме потемніння і наліт плісняви на зародку зерна внаслідок розвитку мезофільної мікрофлори й особливо пліснявих грибів. У хімічному складі зерна відбуваються істотні зміни. Частина крохмалю гідролізується до цукрів, накопичуються водорозчинні речовини, що може спричинити проростання зерна. У першу фазу самозігрівання зерно частково втрачає свої товарні якості, але може бути використане як продовольче і фуражне.
Друга фаза характеризується підвищенням температури зернової маси до 34...38 °С протягом короткого терміну (3-7 днів). Посилюється розвиток мікроорганізмів, з'являються колонії пліснявих грибів. Відмінності у зовнішньому вигляді добре виражені: зерно втрачає блиск, колір, сипкість, спостерігається виразне відпотівання. Добре відчувається пліснявий, солодовий, затхлий запахи.
У зерні змінюються вуглеводний, білковий і ліпідний комплекси. За температури 35...40 °С білки втрачають здатність розчинятися у воді й утримувати її, а за температури 70 °С спостерігається теплова денатурація білків. Вміст кисню знижується, а вміст діоксиду вуглецю збільшується, процес дихання стає переважно анаеробним, утворюються недоокислені отруйні продукти – спирт, оцтовий альдегід, ацетон тощо. Зерно, що пройшло другу фазу самозігрівання, втрачає біологічні властивості і стає навіть отруйним, а тому непридатне для використання на продовольчі і фуражні цілі. Однак, його можна використовувати для технічної переробки (виробництва спирту, крохмалю).
Третя фаза характеризується підвищенням температури зернової маси до 50 °С і вище. Характерні ознаки: зерно набуває чорного (обвугленого) кольору, втрачає сипкість і перетворюється в моноліт. Спочатку відчувається запах спирту, аміаку, а потім – гнильний. Загальна кількість мікроорганізмів різко зменшується, спостерігається повне зникнення епіфітної мікрофлори, зменшення чисельності пліснявих грибів. Розклад органічних речовин супроводжується термофільними мікроорганізмами (картопляна, сінна палички). Після досягнення температурного максимуму процес самозігрівання припиняється. Зерно після третьої фази самозігрівання не придатне для використання, а тому підлягає знищенню.
Звертаємо увагу на те, що відповідно до статті 23 Закону України «Про зерно та ринок зерна в Україні» зерно, визнане за результатами лабораторного аналізу непридатним для продовольчого використання, підлягає експертизі з метою прийняття рішення про можливість його подальшого використання або знищення у порядку, що встановлюється Кабінетом Міністрів України.
Проведення експертизи зерна, а також прийняття висновку щодо можливості його подальшого використання або знищення покладаються на Держпродспоживслужбу України.
Види самозігрівання
Виділяють три види самозігрівання: гніздове, пошарове (пластове) і суцільне.
Гніздове самозігрівання може виникнути в будь-якій частині зернової маси внаслідок таких причин:
- зволоження ділянки зернової маси при затіканні або недостатній гідроізоляції стін сховищ;
- розміщення у сховищі зерна з різною вологістю і температурою;
- утворення в зерновій масі ділянок із підвищеним вмістом домішок і пилу внаслідок розміщення разом різнорідного за вмістом домішок зерна;
- скупчення шкідників в окремій ділянці насипу та посилення їх життєдіяльності.
Пошарове (пластове) самозігрівання виникає в насипу у вигляді горизонтального або вертикального шару за зберігання у складах і силосах. Залежно від того, на якій ділянці насипу утворюється такий шар, розрізняють самозігрівання:
- верхове;
- низове;
- вертикально-пластове.
Пошарове самозігрівання виникає недалеко від поверхні насипу або в шарах, які близько розташовані від підлоги і стін сховища.
Верхове самозігрівання характерне для пізньої осені й ранньої весни, місце його появи залежить від товщини насипу. За значної товщини насипу самозігрівання виникає на глибині 80-150 см від поверхні, за незначної товщини (до 1-1,5 м) на глибині 20-30 см.
В осінній період самозігрівання виникає при закладанні на зберігання відносно теплого зерна. У цьому випадку повітря нагрівається і конвекційними потоками підіймається до верхньої частини зерна, яке охолоджується від зовнішнього повітря. Випадає конденсат, який зволожує зерно, також збільшується інтенсивність його дихання та розвиток мікроорганізмів.
У весняний період зволоження виникає внаслідок різниці температур між нагрітим верхнім шаром насипу й основною частиною зерна, яке ще знаходиться в охолодженому стані. Низове самозігрівання характерне для сирого та вологого зерна в осінній період зберігання. Висока вологість зерна сприяє підвищенню його дихання, особливо у нижніх шарах. Часто цей вид самозігрівання виникає за умови завантаження теплого зерна у склади з холодною підлогою та силоси елеватора з холодним дном. Температура в зерновій масі поширюється інтенсивно внаслідок висхідних потоків теплого повітря. При низовому самозігріванні відбувається проростання і злежування зерна. Цей вид самозігрівання найнебезпечніший, оскільки його виявити складно, він швидко перетворюється в суцільне зігрівання.
Вертикально-пластове самозігрівання відбувається аналогічно, зазвичай в охолодженому зерні біля стін силосів елеваторів і зерносховищ. Причиною є нерівномірний обігрів або охолодження стінок складу чи силосу, внаслідок чого випадає конденсат, який провокує початок процесу самозігрівання зерна. Також цей вид самозігрівання може відбуватися, коли у зерносховище засипають тепле зерно, а стіни і підлога зерносховищ швидко охолоджують його. Такий вид особливо часто може з’являтися за умови зберігання зерна в металевих силосах. Біля холодних стін зерносховища часто спостерігається не тільки зволоження, а й проростання зерна. Самозігріванню також може сприяти явище самосортування. Внаслідок цього процесу легкі домішки, пил і дрібне насіння бур’янів концентрується ближче до стін, де створюються сприятливі умови для розвитку мікроорганізмів і шкідників.
Суцільне самозігрівання характеризує такий стан, при якому вся зернова маса, за винятком периферійних ділянок, перебуває у стані зігрівання. Колір зерна при самозігріванні змінюється до темно-коричневого і навіть чорного.
Злежування зерна
Особливим явищем, яке спостерігається під час зберігання зернових мас, є їх злежування, що призводить до повної або часткової втрати сипучості зерна. Злежування відбувається здебільшого за тривалого зберігання зерна без його переміщення. Існують різні причини злежування зерна як фізичного так і фізіологічного характеру. Найперша з фізичних – це тиск, який чинить маса зерна, особливо при зберіганні у силосах елеватора. Внаслідок стискання втрачається сипучість і злежуються нижні шари зерна, а також ті, що знаходяться у кутках силосу. Злежуванню сприяє підвищена вологість зерна, яка виникає внаслідок самозігрівання.
Також причиною злежування зернових мас є коливання температури в різні пори року. Періодичне нагрівання та охолодження зерна призводить до його стискання та самоущільнення по всій висоті насипу. Особливо ущільнюється зерно внаслідок надлишкового охолодження, коли знаходиться у стані підвищеної вологості.
Злежування, яке виникає в різних шарах насипу (особливо нижніх), часто також пов’язане із самозігріванням.
Заходи щодо запобігання розвитку самозігрівання і злежування
Основними і найбільш ефективними заходами щодо запобігання розвитку самозігрівання є:
- належний технічний і санітарний стан зерносховищ (підготовка і знезараження заздалегідь сховищ, механізмів, обладнання; гідроізоляція даху, стін, підлоги сховищ);
- дотримання правил розміщення зерна;
- використання всіх технічних можливостей підприємства для здійснення: своєчасного очищення зерна від домішок; сушіння вологого та сирого зерна до критичної вологості; негайне охолодження зернових мас у разі неможливості здійснити відразу сушіння, а також охолодження після сушіння; переміщення з метою запобігання злежуванню і самозігріванню та використання активного вентилювання для охолодження зерна;
- систематичне спостереження за станом зернових мас під час зберігання, особливо за температурою і вологістю. Системою термометрії повинні бути оснащені усі силоси елеваторів.
Необхідно мати на увазі, що у зв’язку з поганою теплопровідністю зерна досягти швидкого зниження температури в партіях зерна, що гріється, можливо лише завдяки активному вентилюванню та переміщенню його через зерноочисні машини, або ланцюг транспортерів. Слід взяти до уваги, що охолодження зерна шляхом переміщення через зерноочисні машини є більш ефективним і швидким порівняно з вентилюванням насипу без переміщення.
Для охолодження застосовують різні засоби активного вентилювання залежно від виду зерносховища. У зерносховищах наземного типу зберігання зерно вентилюють за допомогою стаціонарних або переносних установок. У сховищах силосного типу – за допомогою вмонтованих систем. Зерно, яке зазнало самозігрівання, необхідно вентилювати за будь-якої погоди, незалежно від вологості повітря, доти, доки різниця температур повітря, що подається в зерносховище (силос), і зерна не становитиме 3-5 °С.
Пасивне охолодження зерна, що гріється, не дає належних результатів. Навіть сильні морози не зупиняють процесів самозігрівання. Перелопачування зерна також є малоефективним і не бажаним.
Тож самозігрівання та злежування зернових мас виникає за умови порушення правил зберігання та контролю за зерновими масами, а відтак контроль за його станом має здійснюватися постійно.
Звертаємо вашу увагу, що ці рекомендації не є нормативно-правовими актами, а мають лише інформаційний характер.
провідний інспектор відділу контролю у сфері насінництва
та розсадництва Управління фітосанітарної безпеки
ГУ Держпродспоживслужби в Полтавській області
Нечитайло А. І.
